Vom Autofahrer weitgehend unbemerkt vollzieht sich gegenwärtig die dritte Ausrüstungswelle von pyrotechnischen Sicherheitssystemen im Automobil. Der Einzug der Pyrotechnik ins Fahrzeug erfolgte Anfang der 80er Jahre zunächst als Anzünd- und Treibmittel in Gasgeneratoren für Airbags. In den Folgejahren wurde die Insassensicherheit durch Einführung von Mikrogasgeneratoren angetriebenen Gurtstraffersystemen verbessert. Neue Sicherheitsanforderungen, sowie Kosten- und Funktionsvorteile führen zu einer steigenden Nachfrage nach pyrotechnischen Sicherheitssystemen. Pyromechanischen Aktuatoren liegt ein einfaches Funktionsprinzip zugrunde. Die Airbag-Sensorik, bestehend aus Beschleunigungsaufnehmern und einem zentralen Steuergerät, überwacht während der Fahrt ständig den Bewegungszustand des Fahrzeugs. Wird eine Kollision oder ein Überschlag erkannt, generiert das Airbagsteuergerät einen elektrischen Auslöseimpuls. Dieser wird, je nach Aufprallrichtung und Intensität des Unfalls, an die entsprechenden pyrotechnischen Sicherheitselemente weitergeleitet. In diesen Systemen setzen pyroelektrische Anzünder das Stromsignal in thermische Energie um. Dies kann entweder durch die seit vielen Jahren bekannten Drahtbrückenanzünder oder, rund zehn mal schneller, durch Dünnschichtwiderstandselemente auf Basis von Keramiksubstratchips erfolgen. Die freiwerdende Hitze bringt die pyrotechnische Ladung zur Umsetzung. Jetzt erfolgt die nächste Energieumwandlung von chemischer Energie in mechanische Arbeit. Die kontrolliert abbrennende Pyrotechnik baut in einem Zylinder einen Druck auf, der einen Kolben in Bewegung setzt. Kolbenwege, Antriebskräfte und Funktionszeiten müssen speziell auf die jeweilige Aufgabenstellung abgestimmt werden. Der Kolbenhub kann einziehend oder ausfahrend ausgelegt werden. Die Anpassung an unterschiedliche Anforderungen erfolgt durch entsprechende Auslegung der Mechanik, Pyrotechnik und Innenballistik. Im Fall der aktiven Kopfstütze reichen schon wenige Millimeter Hub aus, um innerhalb von Mikrosekunden ein vorgespanntes Federsystem zu entriegeln. Im Airbagsteuergerät sind dann angepasste Leistungsendstufen erforderlich, die den höheren Strom bereitstellen müssen. Neben Vorteilen im direkten Preisvergleich führt der Einsatz von pyrotechnischen gegenüber elektromagnetischen Entriegelungen damit auch im Gesamtsystem zu Kosteneinsparungen. Auch große Massen können durch pyromechanische Aktuatoren in kürzester Zeit über längere Strecken bewegt werden, beispielsweise für das Aufstellen einer Motorhaube. Gegenüber mechanischen, durch Federn angetriebenen Fußgängerschutzsystemen bieten die Aktuatoren den Vorteil eines kleineren Bauvolumens und damit eines niedrigeren Gewichts. Der fehlenden Reversierbarkeit beziehungsweise Mehrfachauslösung pyrotechnischer Systeme, stehen Kosten- und Gewichtsvorteile im Vergleich zu elektromechanischen Lösungen gegenüber.
Pyromechanische Aktuatoren für höhere Sicherheit von Insassen und Passanten
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 109 , 7/8 ; 618-623
2007
6 Seiten, 6 Bilder
Article (Journal)
German
Pyromechanische Aktuatoren fuer hoehere Sicherheit von Insassen und Passanten
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