AT12531U1

AT12531U1 - PYROTECHNICAL ACTUATOR

Info

Publication number: AT12531U1
Application number: ATGM298/2011U
Authority: AT
Original assignee: Hirtenberger Automotive Safety Gmbh & Co Kg
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-07-15

Abstract

Pyrotechnischer Aktuator mit einem Gehäuse (1) und einem in diesem verschiebbaren Kolben (2), wobei im Bereich eines stirnseitigen Endes des Gehäuses (1) ein pyrotechnischer Zünder (4) angeordnet ist und das andere Ende des Gehäuses offen ausgebildet ist und ein Ausschieben des Kolbens (2) ermöglicht. Um eine einfache Herstellung eines solchen Aktuators zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass das Gehäuse (1) aus Kunststoff hergestellt ist und der Zünder (4) sowie die Anschlussleitungen (11, 12) in die Stirnseite des Gehäuses (1) eingegossen sind.Pyrotechnic actuator having a housing (1) and a displaceable in this piston (2), wherein in the region of an end face of the housing (1) a pyrotechnic igniter (4) is arranged and the other end of the housing is formed open and a pushing out of Piston (2) allows. In order to enable a simple production of such an actuator, it is provided that the housing (1) is made of plastic and the igniter (4) and the connection lines (11, 12) are cast into the end face of the housing (1).

Description

österreichisches Patentamt AT 12 531 U1 2012-07-15Austrian Patent Office AT 12 531 U1 2012-07-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.Description: [0001] The invention relates to a pyrotechnic actuator according to the preamble of claim 1.

[0002] Solche Aktuatoren werden in der automotiven Sicherheitstechnik immer mehr verwendet, z.B. für aktive Kopfstützen, anti submarining Systemen oder aktiven Motorhauben. Die bekannten derartigen Aktuatoren weisen ein aus Metall hergestelltes Gehäuse auf, in dem der Kolben, ähnlich einer Zylinder-Kolbenanordnung, verschiebbar gehalten ist.Such actuators are being used more and more in automotive safety engineering, e.g. for active headrests, anti submarining systems or active hoods. The known such actuators have a housing made of metal, in which the piston, similar to a cylinder-piston assembly, is slidably held.

[0003] Bei dieser bekannten Lösung ergibt sich der Nachteil, dass die Herstellung der erforderlichen Bauteile relativ aufwändig ist. Außerdem sind zur Befestigung eines solchen Aktuators separate Bauteile, wie z.B. Schellen oder dgl. erforderlich, was die Lagerhaltung und den Herstellungsaufwand wesentlich erhöht.In this known solution has the disadvantage that the production of the required components is relatively expensive. In addition, for mounting such an actuator separate components, such as e.g. Clamps or the like. Required, which significantly increases the storage and manufacturing costs.

[0004] Ziel der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und einen Aktuator der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und sich einfach hersteilen lässt.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose an actuator of the type mentioned above, which is characterized by a simple structure and can be easily hersteilen.

[0005] Erfindungsgemäß wird dies bei einem Aktuator der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.This is achieved in an actuator of the type mentioned by the characterizing features of claim 1 according to the invention.

[0006] Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass die Herstellung des Gehäuses und der Einbau des Zünders in dieses in einem Arbeitsgang erfolgen kann. Außerdem lässt sich das Gehäuse durch Spritzgießen sehr einfach und rasch hersteilen.By these measures it is achieved that the production of the housing and the installation of the igniter can be done in this in one operation. In addition, the housing can be very easily and quickly produced by injection molding.

[0007] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen sein. Durch diese Maßnahmen wird eine höhere Leistung des Aktuators erreicht.According to a further feature of the invention, the features of claim 2 may be provided. By these measures, a higher power of the actuator is achieved.

[0008] Dabei ist es vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 3 vorzusehen. Dadurch kann die Treibladung auf einfache Weise gegen Feuchtigkeit und gegen Zugriff von außen geschützt werden. Der Brennkammerverschluss kann dabei durch kleben oder verschweißen dicht mit dem Kolben verbunden werden. Auch kann durch die Ausgestaltung des Brennkammerverschlusses eine Zündverzögerung für die Treibladung eingestellt werden.It is advantageous to provide the features of claim 3. As a result, the propellant can be easily protected against moisture and against access from the outside. The combustion chamber closure can be connected by gluing or welding tight with the piston. Also can be set by the design of the combustion chamber closure a Zündverzögerung for the propellant charge.

[0009] Um den Aktuator einfach montieren zu können, ist es vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 4 vorzusehen. Auf diese Weise erübrigen sich die bei den üblichen Aktuatoren mit metallischen Gehäusen notwendigen zusätzlichen Befestigungsmittel, wie z.B. Schellen, die separat hergestellt werden müssen.In order to mount the actuator easy, it is advantageous to provide the features of claim 4. This eliminates the need for additional fasteners, such as those used in conventional metal housing actuators, such as those shown in Figs. Clamps that need to be made separately.

[0010] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Die vorgeschlagenen Kunststoffe zeichnen sich durch einen sehr niedrigen Schmelzbereich aus, sodass es während des Spritzgießens des Gehäuses trotz des in eine entsprechende Form eingelegten Zünders ein sicheres Arbeiten gewährleistet ist.According to a further feature of the invention, the features of claim 5 are provided. The proposed plastics are characterized by a very low melting range, so that it is guaranteed during the injection molding of the housing in spite of the inserted into a corresponding shape igniter safe work.

[0011] Es ist vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 6 vorzusehen. Auf diese Weise kann der die Treibladung haltende Abschnitt des Kolbens mit anderen mechanischen Eigenschaften ausgestattet werden.It is advantageous to provide the features of claim 6. In this way, the portion of the piston holding the propellant charge can be equipped with other mechanical properties.

[0012] In diesem Falle ist es zweckmäßig die Merkmale des Anspruches 7 vorzusehen, um durch eine erhöhte Schlagzähigkeit im zündernahen Bereich die Belastbarkeit zu erhöhen. Durch das weichere Material im zündernahen Bereich kommt es beim Auslösen zu einer Aufweitung des Kolbens und somit zu einer besseren Abdichtung des Kolbens gegen das Gehäuse.In this case, it is expedient to provide the features of claim 7 in order to increase the resilience by an increased impact resistance in the area near the igniter. Due to the softer material in the region near the igniter, when it is triggered, the piston expands and thus the piston is better sealed against the housing.

[0013] Um den Weg des Kolbens auf einfache Weise begrenzen zu können, ist es vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 8 vorzusehen.In order to limit the travel of the piston in a simple manner, it is advantageous to provide the features of claim 8.

[0014] Um eine Sicherung der Lage des Kolbens in dessen inaktiver Ruhelage sicherzustellen, ist es vorteilhaft die Merkmale des Anspruchs 9 vorzusehen.In order to ensure a backup of the position of the piston in its inactive rest position, it is advantageous to provide the features of claim 9.

[0015] Für eine Dämpfung beim Erreichen der Endlage des Kolbens ist es vorteilhaft die Merk- 1 /5 österreichisches Patentamt AT 12 531 U1 2012-07-15 male des Anspruchs 10 vorzusehen.For a damping when reaching the end position of the piston, it is advantageous to provide the Merkmal 1/5 Austrian Patent Office AT 12 531 U1 2012-07-15 male of claim 10 provided.

[0016] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Merkmale des Anspruches 11 vorgesehen sein. Ein solcher Zünder zeichnet sich durch eine hohe Zündtemperatur aus, wodurch ein solcher Zünder problemlos in das Gehäuse eingegossen werden kann. Die Zündtemperatur liegt bei den ausgewählten Stoffen über 300°C während die Schmelztemperatur für den Kunststoff, der zur Herstellung des Gehäuses eingesetzt wird, bei etwa 240 °C liegt. Dadurch wird das sichere Umspritzen des Zünders bei der Herstellung des Gehäuses überhaupt erst ermöglicht.According to a further feature of the invention, the features of claim 11 may be provided. Such an igniter is characterized by a high ignition temperature, whereby such an igniter can be easily poured into the housing. The ignition temperature is above 300 ° C for the selected materials, while the melting temperature for the plastic used to make the housing is about 240 ° C. As a result, the secure encapsulation of the igniter in the manufacture of the housing is made possible in the first place.

[0017] In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig die Merkmale des Anspruches 12 vorzusehen.In this context, it is expedient to provide the features of claim 12.

[0018] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.

[0019] Dabei zeigen: [0020] Fig. 1 und 2 Schnitte durch einen erfindungsgemäßen Aktuator, wobei Fig. 1 einen1 and 2 are sections through an actuator according to the invention, wherein Fig. 1 a

Schnitt gemäß der Linie A - A in der Fig. 2 und [0021] die Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie B -B in der Fig. 1 zeigt.2 shows a section along the line B - A in FIG. 1 and FIG. 2 shows a section along the line B - B in FIG.

[0022] Der erfindungsgemäße Aktuator weist ein Gehäuse 1, das durch Spitzgießen eines Kunststoffes, der faserverstärkt sein kann, hergestellt wird. Dabei ist, wie insbesondere aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ein pyrotechnischer Zünder 4 im Bereich eines Endes des Gehäuses 1 in dieses eingegossen. Dabei weist der Zünder 4 in üblicher Weise eine Kappe 9 auf, die einen nach außen gerichteten Flansch 10 aufweist. Dieser bedingt eine gute Verankerung des Zünders 4 im Gehäuse 1.The actuator according to the invention comprises a housing 1 which is made by injection molding a plastic which may be fiber reinforced. It is, as can be seen in particular from FIG. 2, a pyrotechnic igniter 4 in the region of one end of the housing 1 is cast into this. In this case, the igniter 4 in a conventional manner a cap 9, which has an outwardly directed flange 10. This requires a good anchoring of the igniter 4 in the housing. 1

[0023] Vorteilhafterweise werden als Zündmittel Zirkon/Kaliumperchloratmischungen verwendet, das sich durch eine hohe Zündtemperatur von mehr als 300‘C auszeichnet. Als Material für das Gehäuse wird zweckmäßigerweise Polyamid oder PPT verwendet, welche Materialien sich durch einen Schmelzbereich um ca. 240°C auszeichnen, so dass der Zünder 4 problemlos mit dem Material des Gehäuses umspritzt werden kann. Dabei sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel auch die elektrischen Anschlussleitungen 11,12 des Zünders 4 mit eingegossen.Advantageously zirconium / potassium perchlorate mixtures are used as ignition, which is characterized by a high ignition temperature of more than 300'C. Polyamide or PPT is expediently used as the material for the housing, which materials are characterized by a melting range of about 240 ° C., so that the igniter 4 can be overmolded with the material of the housing without difficulty. In the illustrated embodiment, the electrical connection lines 11,12 of the igniter 4 are cast with it.

[0024] Das Gehäuse 1 weist Ausformungen 8 auf, die als Halterung dienen und beispielsweise eine durchgehende Bohrung 13 aufweisen oder je nach Anwendung entsprechend ausgestaltet sein können. Aufgrund dieser Ausformungen 8 kann der Aktuator sehr einfach an einem beliebigen Bauteil montiert werden. Dazu genügt es beispielsweise eine Schraube oder Niete in die Bohrung 13 einzusetzen und mit dem jeweiligen Bauteil zu verbinden.The housing 1 has formations 8, which serve as a holder and, for example, have a through hole 13 or can be configured according to the application. Because of these formations 8, the actuator can be very easily mounted on any component. For this purpose, it is sufficient, for example, to insert a screw or rivet into the bore 13 and to connect it to the respective component.

[0025] Das Gehäuse 1 weist eine in dessen Längsrichtung verlaufende Bohrung 14 auf, in der ein Kolben 2 verschiebbar gehalten ist. Dieser Kolben 2 weist an seinem dem Zünder 4 zugekehrten Ende eine Vertiefung 15 auf, in der eine Treibladung 3 angeordnet ist. Diese besteht üblicherweise aus Nitrozellulose oder sogenannten „Green Propellant", d.h. neuen Treibstoffen mit reduzierten Schadgasen und verbesserter Temperaturfestigkeit. Diese Treibladung 3 ist von einem Brennkammerverschluss 7 überdeckt, wobei der Brennkammerverschluss 7 dicht mit dem Kolben 2 verbunden ist, z.B. durch Verkleben oder Verschweißen. Dazu weist die Vertiefung 15 eine Schulter 16 auf, an welcher der Brennkammerverschluss 7 anliegt. Der Brennkammerverschluss 7 weist einen Schwächungsbereich 17 auf, der dazu dient im Falle einer Zündung des Zünders 4 ein sicheres Durchbrechen des Brennkammerverschlusses 7 zu gewährleisten, um die Treibladung 3 zur Zündung zu bringen.The housing 1 has a bore 14 extending in its longitudinal direction, in which a piston 2 is slidably held. This piston 2 has at its end facing the igniter 4 a recess 15 in which a propellant charge 3 is arranged. This usually consists of nitrocellulose or so-called "Green Propellant", i. new fuels with reduced harmful gases and improved temperature resistance. This propellant charge 3 is covered by a combustion chamber closure 7, the combustion chamber closure 7 being tightly connected to the piston 2, e.g. by gluing or welding. For this purpose, the recess 15 has a shoulder 16 against which the combustion chamber closure 7 rests. The combustion chamber closure 7 has a weakening region 17, which serves to ensure a secure breaking of the combustion chamber closure 7 in the event of ignition of the igniter 4 in order to bring the propellant charge 3 to ignition.

[0026] Der Kolben 2 weist ferner eine diametral verlaufende schlitzartige Durchbrechung 18 auf, die im Nahebereich des freien Endes des Kolbens 2 eine Verengung 19 aufweist, die durch eine, bevorzugt zwei Rippen 6 gebildet ist. Diese Rippen 6 begrenzen mit dem nächstgelegenen gerundeten Ende der Durchbrechung 18 einen Raum, der von einer Hohlniete 5 durchsetzt ist. Diese Hohlniete 5 ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, in diametral gegenüberliegenden Bohrungen des Gehäuses 1 gehalten. 2/5The piston 2 also has a diametrically extending slot-like opening 18, which has a constriction 19 in the vicinity of the free end of the piston 2, which is formed by one, preferably two ribs 6. These ribs 6 define with the nearest rounded end of the opening 18 a space which is penetrated by a hollow rivet 5. This hollow rivet 5 is, as can be seen from Fig. 1, held in diametrically opposite holes of the housing 1. 2.5

Claims

Austrian Patent Office AT 12 531 U1 2012-07-15 This hollow rivet 5 secures in connection with the / the rib (s) 6, the inactive rest position of the piston 2 and limited in conjunction with the opposite end of the opening 18, the displacement of the piston 2. The piston 2 itself may be made in sections of different materials, wherein the detonator 4 closer area of softer plastic, eg Claims 1. A pyrotechnic actuator with a housing (1) and a piston (2) displaceable therein, wherein in the region of an end face of the housing (1) a pyrotechnic igniter ( 4) is arranged and the other end of the housing is open and allows a pushing out of the piston (2), and wherein the housing (1) is made of plastic and the igniter (4) is cast in the end face of the housing (1) , characterized in that also the connection lines (11, 12) are cast in the end face of the housing (1).

2. Actuator according to claim 1, wherein in addition to a detonator (4) a propellant charge (3) is provided, characterized in that the propellant charge (3) in a recess (15) of the piston (2) is arranged, which at the Igniter (4) facing the end face of the piston (2) is arranged.

3. Actuator according to claim 2, characterized in that the propellant charge (3) by a with a weakening region (17) provided cover (7) is covered, which serves as a combustion chamber closure and in the recess (15) of the piston (2) is held ,

4. Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the housing (1) has a serving as a holder molding (8).

5. Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing (1) made of polyamide, polybutylene terephthalate or polyphenylene sulfide (PPS), preferably by injection molding, is prepared.

6. Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston (2) is made in several parts of different materials.

7. Actuator according to claim 6, characterized in that the piston (2) in the region near the ignition of softer plastic, e.g. made of thermoplastic polyurethane (TPU), as the rest of the piston (2) is made, whereby this area has an increased impact resistance.

8. Actuator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the piston (2) has a diametrically extending slot-like opening (18), and that the opening (18) of a pin, rivet (5) od. Like. Interspersed is held in the housing (1).

9. Actuator according to claim 8, characterized in that the slot-like opening (18) in the region near the free end of the piston (2) or the opening (18) has a constriction (19), wherein the pin, rivet (5). od. Like. In the initial position between this constriction (19) and held to this nearest end of the opening (18).

10. Actuator according to claim 8 or 9, characterized in that the pin, rivet (5) od. The like. Formed deformable, wherein the pin, rivet (5) od. Like. For energy absorption when hitting the end of the slot-like opening ( 18) when reaching the end position of the actuator is used. 3/5 Austrian Patent Office AT 12 531 U1 2012-07-15

11. Actuator according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the igniter (4) zirconium / Kaliumperchloratmischungen are used as a primary set.

12. Actuator according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the igniter (4) boron / potassium nitrate or titanium / Kaliumperchloratmischungen are used as a secondary charge. 1 sheet of drawings 4/5