(57)【要約】  アクティブボンネット用の火工式アクチュエータであって、当該アクチュエータは、シリンダと、当該シリンダ内において推進ガスの作用下で移動可能なピストンと、推進ガスを生成する第１のガス発生器とを備える。一発展形態では、当該アクチュエータは、少なくとも１つのさらなるガス発生器を備え、当該さらなるガス発生器を、第１のガス発生器とは独立して点火できる。別の発展形態では、当該アクチュエータは、ピストンの両側に２つの室を有するシリンダを備え、当該室には、ガス発生器によって推進ガスを充填することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブボンネット用の火工式アクチュエータ（３、５）であって、シリンダ（７）と、該シリンダ（７）内において推進ガスの作用下において移動可能なピストン（１５）と、該推進ガスを生成する第１のガス発生器（１２）とを有し、少なくとも１つのさらなるガス発生器（１２）を備え、該さらなるガス発生器（１２）を前記第１のガス発生器（１２）から独立して点火できることを特徴とする、アクチュエータ。
【請求項２】
外部から点火命令を受けると前記ガス発生器（１２）を別個に順次点火する電気点火回路を有することを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
アクティブボンネット用の火工式アクチュエータ（３、５）であって、シリンダ（７）と、該シリンダ（７）内において推進ガスの作用下において移動可能なピストン（１５）と、推進ガスを生成する第１のガス発生器（１２）とを有し、前記シリンダ（７）は、前記ピストン（１５）の両側に２つの室（１６、１７）を有し、前記室（１６、１７）に、前記ガス発生器（１２）からの前記推進ガスを充填することができることを特徴とする、アクチュエータ。
【請求項４】
第１の室（１６）への充填の後に第２の室（１７）に前記推進ガスを充填することができることを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
第１の室（１６）を通じて第２の室（１７）に前記推進ガスを充填することができることを特徴とする、請求項３又は４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
第２の室（１７）内へ通じる推進ガス用の流入流路は、前記ピストン（１５）の休止位置において塞がれ、前記ピストン（１５）が前記休止位置から変位した場合に開くことを特徴とする、請求項３乃至５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記流入流路は、前記ピストン（１５）が前記休止位置に対向する端位置にある場合に塞がれることを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記シリンダ（７）の中間領域（２１）における該シリンダ（７）の内幅は、該シリンダ（７）の端領域（２０、２２）の少なくとも一方における内幅よりも広いことを特徴とする、請求項４乃至７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記ピストン（１５）は、ピストンロッド（１８）に接続される中央部分（２５）と、該中央部分（２５）を囲繞し軸方向に移動可能なエプロン（２６）とを備えることを特徴とする、請求項４乃至８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記エプロン（２６）の前記中央部分（２５）に対する軸方向の可動性は、止め具によって両方向において制限されることを特徴とする、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記エプロン（２６）は局所的に開口（２８）を有することを特徴とする、請求項９又は１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記エプロン（２６）の端から前記開口（２８）までの距離は、前記中間領域（２１）の長さよりも長いことを特徴とする、請求項８及び１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記第２の室（１７）は、絞り部（２４）を介して周囲と通じていることを特徴とする、請求項３乃至１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
アクティブボンネットを有する自動車であって、該ボンネット（１）は、請求項３乃至１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ（３、５）によって、該自動車のフレームに保持されることを特徴とする、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のアクティブボンネット用の火工式（pyrotechnish: pyrotechnic）アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブボンネットとは、ボンネットが事故の際に１つ又は複数のアクチュエータによって自動的に上昇することによって、ボンネットと当該ボンネットの下にある自動車の変形し難い部分との間の間隔を広げ、ボンネットに衝突する恐れがある歩行者に、より長い制動間隔（Bremsweg: braking path）を提供するボンネットを意味する。これは、命にかかわる怪我をもたらすような速度での変形不可能な車体部分と歩行者が衝突することを回避することを意図している。
【０００３】
この目的のために、多様な火工式アクチュエータが既に提案されている。当該火工式アクチュエータは、エアバッグからも既知であるようなガス発生器を利用することによって、ボンネットの動きを駆動する。これらの火工式アクチュエータは、有利には短い応答時間を有する。これは、これらの火工式アクチュエータは通常電気的に点火されるので、起動のために時間をかけて一体型部品を加速する必要がないためである。また、火工式アクチュエータはボンネットを強力に加速することができるため、ボンネットは最短時間で上昇位置に達することができる。しかし、従来の火工式アクチュエータには不可逆であるという欠点が存在する。すなわち、火工式アクチュエータは、常に１回のみの使用に適しており、使用後に交換されなければならない。したがって、アクチュエータを誤ってトリガする度に、多くのコストを費やして自動車を工場に預ける必要がある。事故の際にアクチュエータをトリガすることを回避することはほとんど不可能であるため、事故が発生した際にボンネットが損傷を受けない場合でも、火工式アクチュエータを備えている車両の事故後の修理コストは、これらのアクチュエータを有しない車両よりも通常高い。
【０００４】
ドイツ特許１０３  ０８１４０号から、自動車のボンネット用の可逆的なアクチュエータは既知であり、当該アクチュエータは、機械的にばねの力によって駆動される。そのようなアクチュエータは、トリガされた後に、新たなトリガを可能にする通常位置にボンネットを戻すことを一見簡単にするが、ばねは、持ち上げる時間が非常に短いために大きな寸法を有しなければならず、その結果、ばねを元に戻すことは減速機構を用いることによってのみ可能である。さらなる問題は、張力がかかっているばねが、アクチュエータの起動の際に瞬時に取り除かれなければならない障害物に強い圧力をかけているという事実から生じる。その障害物に対するばねの強い圧力によって、その圧力に対応する障害物を取り除くための強い駆動力が必要となり、当該駆動力を形成することは、アクチュエータの駆動を大幅に遅らせる。
【０００５】
従来のアクティブボンネットのさらなる問題は、既知のアクチュエータはボンネットを迅速に加速することができるが、アクチュエータが停止するとすぐにボンネットは以前の加速よりもさらに急激に減速し、結果として大きく振動することを余儀なくされるということである。歩行者がボンネットの２つのアクチュエータの間の領域に衝突した場合、この領域が下方に変形してボンネットの当該領域と当該領域の下にある車両の硬い部分との間の間隔は非常に狭くなり、歩行者の進行を遅らせるのに必要な間隔が、硬い車両部分との衝突を回避するのに十分でないという危険が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の第１の目的は、アクティブボンネット用のアクチュエータを提供することであり、当該アクチュエータは、ボンネットを持ち上げる動作を複数回駆動するのに適しており、一回持ち上げる動作を行った後にその都度自動車を工場に預ける必要はなく、また当該アクチュエータは、機械的駆動の欠点を回避する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
シリンダと、当該シリンダ内において推進ガスの作用下において移動可能なピストンと、互いに独立して点火可能な複数のガス発生器とを有する火工式アクチュエータによって、当該目的が達成される。
【０００８】
好ましくは、アクチュエータは電気点火回路をさらに有する。当該電気点火回路は、外部から点火命令を受けると、ガス発生器をそれぞれ別個に順次点火する。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、ひとたびボンネットが上昇させられた場合には、当該ボンネットの望ましくない振動を防止し又は少なくとも制限することができるアクチュエータを提供することである。
【００１０】
当該目的は次のようにして達成される。シリンダと、当該シリンダ内において推進ガスの作用下において移動可能なピストンと、推進ガスを生成する第１のガス発生器とを有する火工式アクチュエータにおいて、シリンダがピストンの両側において２つの室を有し、ガス発生器によって推進ガスを当該室に充填することができる。アクチュエータの通常位置において、これらの室のうちの第１の室が第２の室よりもはるかに小さい場合、わずかなガスの量を第１の室に送り込むことによりピストンの移動を駆動する高い圧力を第１の室内で形成することができる。この移動は、第２の室の容積を必然的に徐々に低減し、その結果、第２の室内で形成される逆圧により、ピストンの移動と、当該ピストンの移動と共にアクチュエータによって駆動されるボンネットの移動とが徐々に減速する。ボンネットの激しい振動を生じることとなるピストンの調整経路の端部におけるピストンの急停止は、このようにして回避される。
【００１１】
第２の室内で逆圧が不必要に早く形成されることを回避するために、第２の室には、好ましくは、第１の室での充填の後に推進ガスを充填することができる。そのような順序は、第２の室に第１の室を通じて推進ガスを充填する構成によって、簡単に保証される。そのような構成においては、推進ガスが、第１の室内から第２の室内に流入するのに十分な圧力を第１の室内で形成したときになって初めて、第２の室は、多量の推進ガスを受け取る。
【００１２】
第２の室に推進ガスを供給するのを遅延させるために、好ましくは、第２の室内へ通じる推進ガス用の入口流路はピストンの休止（静止）位置において塞がれ、ピストンが休止（静止）位置から変位した場合にのみ開く。
【００１３】
アクチュエータの第１の室内で生じるガス圧によって、上昇状態にあるボンネットを効果的に支持することを確実にするために、ピストンが静止位置に対向する端位置にある場合に、入口流路は有利には塞がれるべきである。
【００１４】
推進ガスを第１の室から第２の室内へ流れを絞って送ることは、シリンダの中間領域におけるシリンダの内幅が、当該シリンダの端領域の少なくとも一方における内幅よりも広い場合に簡単に実現することができる。
【００１５】
歩行者がボンネットに衝突すると、アクチュエータピストンは通常後退する。この間において、第１の室内における推進ガスの圧力に対して移動仕事がなされ、従って歩行者は減速される。この下方移動中に第１の室内における推進ガスの圧力を維持するために、ピストンは、有利には、ピストンロッドに接続される中央部分と、当該中央部分を囲み且つ中央部分において軸方向に移動可能なエプロンとを備える。
【００１６】
エプロンの該中央部分に対する軸方向の可動性は、止め具によって両方向において制限され、これにより、エプロンが中央部分の移動に追随することが確実ならしめられる。
【００１７】
ボンネットが上方へ移動している間に第２の室内へガスを送ることを容易にするために、エプロンに局所的に開口を設けるようにしてもよい。
【００１８】
エプロンの端から該開口までの距離は、好ましくは中間領域の長さよりも長く、これにより推進ガスを第１の室から第２の室内へ送ることは、基本的にボンネットの上方移動中のみに行われ、下方移動中には行われないことが確実になる。
【００１９】
第２の室を周囲と通じさせる絞り部は、ピストンの動きを減速させる逆圧が第２の室内で必要以上に早く形成されることを防止する。
【００２０】
本発明は、アクティブボンネットを有する自動車も対象とするものであり、当該アクティブボンネットは、上記で定義した種類のアクチュエータによって自動車のフレームに保持される。アクチュエータ自体は衝突の際にその都度曲がる可能性があるので、当該アクチュエータによって保持されるボンネットは、自身の表面全体にわたって可撓性を有することができ、その結果、歩行者は、ボンネットのいずれの場所に衝突するかにかかわらず、効果的に保護される。
【００２１】
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図面を参照して以下の実施例の説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、エンジンボンネット１を有する自動車を概略的に示す。当該エンジンボンネット１は、ボンネットの前方縁部４及び後方縁部２に隣接して配置されるアクチュエータ５及び３によって、ボンネットに隣接する車体部分６と同じ高さの通常位置に対してボンネットは上昇した位置に保持されている。ボンネット１は、専らアクチュエータ３及び５によって支持されている。
【００２３】
図２は、アクチュエータ３及び５の分解斜視図を示す。アクチュエータは、長いシリンダ７を備え、当該シリンダ７は、シリンダ７を自動車の剛性フレームに取り付けるための２つの締結フランジ８を有する。締結フランジ８の間には、入口開口１０を有するガス入口フランジ９が配置される。ガス発生器キャリア１１が、入口フランジ９に気密に締結されるように設けられる。ガス発生器キャリア１１は、３つのガス発生器１２のための室を有し、当該３つの室は、入口開口１０に接続される。それぞれの室と入口開口１０との間の流路において、破壊可能な隔壁（図示せず）を、ガス発生器キャリア１１内にそれぞれ取り付けることができる。当該隔壁は、当該隔壁に割り当てられる室内でガス発生器１２が点火される場合に、裂かれて開くが、当該隔壁に割り当てられる室内に収容されているガス発生器１２が、隣接する室内のガス発生器１２の爆発によって点火されてしまうことからは保護されている。
【００２４】
ガス発生器キャリア１１のシリンダ７の反対側に取り付けられるカバー１３は、電気点火回路を備える。当該電気点火回路は、信号ケーブル１４を介して点火命令を受け取る度にガス発生器１２を点火する。
【００２５】
したがって、図２のアクチュエータは、使い果たされて交換されなければならなくなる前にボンネット１を持ち上げる動作を３回駆動することができる。
【００２６】
３つよりも多いか又は少ないガス発生器１２をガス発生器キャリア１１内に収容することができることも明らかである。しかし、ガス発生器の数は通常５又は６よりも多くない。これは、自動車の耐用年数中に予測されるボンネットを持ち上げる動作の回数が限定されているからである。
【００２７】
基本的に、単一のガス発生器を有するガス発生器キャリアも考慮されるであろう。当該ガス発生器キャリアは、ボンネット１を持ち上げた後にその都度交換されなければならないであろうが、シリンダ自体を車両内に留めておくことはできるであろう。しかし、ボンネット１を持ち上げた後にその都度必要とされるであろうガス発生器の交換は、自動車工場における困難さを伴ってのみ保証されうるような、相当な安全用予防措置を必要とするであろう。
【００２８】
図３は、本発明の第１の構成による、通常状態におけるアクチュエータのシリンダ７の概略断面図を示す。移動可能なピストン１５は、シリンダ７の内部を２つの室、すなわち、図示される通常状態では容積が最小である下方の室１６と、及びシリンダ７の内部のほとんど全てを占める上方の室１７とに分割する。当該上方の室１７を貫通してピストンロッド１８が延在し、当該ピストンロッド１８の上端（図示せず）にボンネット１が取り付けられる。ガス導管１９は、入口開口１０から下方の室１６内へ延在する。
【００２９】
シリンダ７の壁は、長手方向において３つの部分２０、２１及び２２に分割されている。下方部分２０及び上方部分２２の断面は、ピストン１５の断面に対応し、その結果、ピストン１５は、これらの部分においてシリンダ壁に基本的に密に接する。中間部分２１では、シリンダの内幅が部分２０及び２２における内幅よりもわずかに広く、その結果、ピストン１５が、ガス導管１９を介して室１６内に流入する推進ガスによって部分２１まで上昇すると、推進ガスの一部は、矢印２３によって示されているように、ピストン１５の傍を過ぎて上方の室１７まで流れることができる。ピストン１５は、さらに上方へ移動するうちに上方部分２２に到達すると、再びシリンダ壁に密に接し、上方部分２２内のガスは圧縮される。その結果として生じる逆圧は、ピストン１５を、且つ当該ピストンと共にボンネット１を徐々に減速させ、その結果、ピストン１５は、シリンダ７の上壁に当たらないか、又はせいぜい軽く当たる程度である。
【００３０】
この上壁には絞り流路２４が示されており、当該絞り流路２４を通じて、室１７内で圧縮されたガスは外へと流れ出ることができる。ピストン１５と部分２１におけるシリンダ壁との間の自由流路の断面及び絞り流路２４の流路断面は、有利には、ピストンがシリンダ７の上壁に衝突する直前に、室１７内の逆圧がこのピストンの上方移動を停止させるように互いに適合されている。絞り流路２４を、図においてはピストンロッド１８から隔たっている開口としてシリンダの上壁内に示しているが、当然のことながら、ピストンロッド１８と当該ピストンロッド１８を囲むシリンダ上壁との間の間隙によって形成することもできる。
【００３１】
図３及び図４では、中間部分２１が、部分２０及び２２と比べてわずかに拡大されている直径を有するように円筒状に示されている。明白なことであるが、部分２１の内幅を、その周囲の一部においてのみ拡大することもできる。例えば、部分２１の長さにわたってシリンダ７の中空軸の方向に延在する１つ又は複数の溝によって拡大することができ、当該溝間には、部分２０及び２２と同一面であって、またピストン１５を中間部分２１においても正確に導く壁部分が延在する。
【００３２】
アクチュエータのさらなる発展構成を、図５乃至図９に基づいて説明する。シリンダ７は上記で考察した構成におけるシリンダと基本的には同一である。ピストン１５は、ピストンロッド１８に堅固に接続されている平坦な円柱中央部分２５と、中央部分２５を囲むスリーブ２６とに分割される。スリーブ２６は、その上端及び下端においてそれぞれ、内側に向いている周囲ウェブ（umlaufenden Steg: peripheral web）２７を有し、当該周囲ウェブ２７は、中央部分２５用の止め具を形成する。中央部分２５の厚さ未満の長さの距離だけスリーブ２６の上方縁部から隔った所において、多数の開口２８が形成されている。該開口がないスリーブ２６の下方部分２９は、シリンダ７の中央部分２１の長さ以上有する。
【００３３】
ガス導管１９を介して流入する推進ガスによって、ピストンの中央部分２５が、図５に示されている通常状態から上方へ駆動される場合、中央部分２５はまず、慣性により静止した状態にあるスリーブ２６の内側で上昇する。中央部分２５が上方ウェブ２７に当たって初めて、スリーブ２６は共に上昇し、ピストン１５は図６に示されている位置に到達する。当該位置において、ガスが、下方の室１６から開口２８を介して上方の室１７内へと流入する。
【００３４】
図７に示されているようにピストンがさらに上方へ移動する過程において、ピストンは、上方の室１７内で生じるガス圧によって徐々に減速される。ピストンが静止する位置においては、開口は部分２１を過ぎており、その結果、さらなるガスが当該開口を通過することはない。
【００３５】
衝突する歩行者の圧力を受けてボンネットが下方へ動き始める場合、まず中央部分２５のみが動く。図８に示されているように、スリーブ２６は、中央部分２５がスリーブ２６の下方ウェブ２７に到達した直後になって初めて共に動く。このとき、中央部分２５はシリンダ７の部分２１内にあるが、開口２８は部分２２に残ったままであるため、推進ガスが、下方の室１６から上方の室１７内へ多量に流入する可能性はない。その結果、ピストンを下方へ押し遣るためには仕事をしなければならず、当該仕事は、歩行者の衝突エネルギーによって生じる。
【００３６】
図９は、開口２８がシリンダの中間部分２１に達する、ピストンの下方移動段階を示す。この時点においては、中央部分２５及びスリーブ２６の下方の縁部は既に部分２０に達しており、その結果、ここでもガスが上方の室１７内に溢れて流れ込むことはない。したがって、歩行者は、ピストン１５の行程全体にわたって、効果的に減速され、最適に保護される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】アクチュエータによって上昇位置に保たれているボンネットを有する自動車を示す図である。
【図２】本発明によるアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】本発明による、通常位置におけるアクチュエータシリンダの概略断面図である。
【図４】ピストンが上昇位置にある図３のアクチュエータシリンダを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による、通常位置におけるアクチュエータシリンダの概略断面図である。
【図６】ボンネットが上昇している間のアクチュエータシリンダを示す図である。
【図７】ボンネットが最大高さまで上昇しているときのアクチュエータシリンダを示す図である。
【図８】歩行者の衝突によって駆動されるボンネットの下方移動中の第１の時点におけるアクチュエータシリンダを示す図である。
【図９】下方移動の後の第２の時点におけるアクチュエータシリンダの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンジンボンネット
２  縁部
３  アクチュエータ
４  縁部
５  アクチュエータ
６  車体部分
７  シリンダ
８  締結フランジ
９  ガス入口フランジ
１０  入口開口
１１  ガス発生器キャリア
１２  ガス発生器
１３  カバー
１４  信号ケーブル
１５  ピストン
１６  下方の室
１７  上方の室
１８  ピストンロッド
１９  ガス導管
２０、２１、２２  部分
２３  矢印
２４  絞り流路
２５  中央部分
２６  スリーブ
２７  ウェブ
２８  開口
２９  部分
３０  上壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2009513901.tif 000012
2009513901.tif 000013
2009513901.tif 000014
2009513901.tif 000015
2009513901.tif 000016
2009513901.tif 000017