DE10027212C2

DE10027212C2 - Vorrichtung zum Antrieb eines Sicherheitsgurtstraffers

Info

Publication number: DE10027212C2
Application number: DE10027212A
Authority: DE
Inventors: Klaus Junker; Andreas Knych
Original assignee: Breed Automotive Technology Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: US6450435B2; DE60106021D1; KR20030010647A; CN1219670C; US20010048042A1; WO2001092067A1; DE10027212A1; KR100504579B1; EP1286866B1; JP2004508994A; AU2001229527A1; EP1286866A1; CN1430561A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Sicherheitsgurtstraffers nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Stand der Technik

Bei einer derartigen aus der DE 295 20 307 U1 bekannten Vor richtung wird ein Kolben von einem pyrotechnischen Treibmit tel in einer Führungseinrichtung linear angetrieben. Dabei wirkt in einem Druckraum das Treibmittel auf den Kolben. Um einen überhöhten Arbeitsdruck im Druckraum zu verhindern, ist bei der bekannten Vorrichtung in der Stirnwand des Kol bens eine Berstscheibe vorgesehen, welche mit Sollbruchstel len am Umfangsrand ausgestattet ist, durch die eine Durch gangsöffnung bei überhöhtem Arbeitsdruck im Druckraum frei gegeben wird. Bei einer zweiten Ausführungsform ist in der Stirnwand des Kolbens eine kalibrierte kleine Öffnung vorge sehen, welche die gewünschte Druckreduzierung bewirken soll. Bei einer dritten Ausführungsform ist in der Stirnwand des Kolbens ein Abreißteil vorgesehen, welches beim Rückhub des Kolbens während der Kraftbegrenzung zur Freigabe der Durch gangsöffnung aus dieser entfernt wird.

Aus der DE 198 37 927 A1 ist eine Vorrichtung zum Antrieb eines Sicherheitsgurtstraffers bekannt, welche ebenfalls ei nen Kolben aufweist, der von einem Treibmittel in einer Füh rungseinrichtung angetrieben wird. Im Kolben ist eine Mate rialschwachstelle vorgesehen, welche bei einem überhöhten Arbeitsdruck im Druckraum für eine Druckreduzierung geöffnet wird. Das Öffnen erfolgt bei einer Rückbewegung des Kolbens, bei welcher mit Hilfe eines Auslöse- oder Berstelements, beispielsweise in Form einer zylindrischen Rolle die Mate rialschwachstelle geöffnet wird.

Da während des Strafferhubs des Kolbens die Blockierklinke, mit welcher die Gurtspule am Gurtaufrollerrahmen gegen Dre hung in Bandauszugsrichtung blockiert wird, außer Blockier eingriff ist, besteht die Gefahr, dass beim plötzlichen Druckabfall im Druckraum aufgrund ihrer Trägheit diese Blo ckierklinke keine ausreichende Zeit hat, um in den Blockier eingriff zu kommen, da bei der Vorwärtsbewegung des angegur teten Fahrzeuginsassen der Kolben entgegen dem Strafferhub in Rückhubrichtung bewegt wird und die nicht blockierte Gurtspule mit hoher Drehzahl sich dreht. Der Insasse fällt dann in den losen Sicherheitsgurt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher das Öffnen der Gasaus strömöffnung mit einer zeitlichen Verzögerung stattfinden zu lassen, so dass nach dem Strafferhub des Kolbens, genügend Zeit verbleibt, um die Blockierklinke in den Blockierein griff mit der Gurtspule zu bringen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Hierzu ist die Materialschwachstelle, welche für die Druck reduzierung im Druckraum die Gasausströmöffnung geschaffen wird, als plastisch verformbare Membran ausgebildet. Diese Membran wird durch den Überdruck im Druckraum zunächst ka lottenförmig verformt und dann wird im Bereich der kalotten förmigen Verformung die Gasausströmöffnung gebildet. Dabei bleibt die Membran an ihrem im wesentlichen gesamten Um fangsrand mit der Kolbenwand verbunden. In bevorzugter Weise ist die verformbare Membran als Boden eines topf- bzw. kap penförmigen Einsatzes ausgebildet, der in die Öffnung der Kolbenwand eingesetzt ist. Zur Abstützung des Einsatzes an der Kolbenwand, besitzt dieser einen radial abstehenden An schlag, z. B. Flansch. Diese Abstützung kann auch durch ra dial abstehende Vorsprünge oder anderweitig erreicht werden. Der Einsatz kann von der Kolbeninnenseite her an der Kolben wand abgestützt sein. Der Einsatz kann auch an der Kolbenau ßenseite anliegen, wobei die Wand der Kolbenführung ein Ge genlager bildet. Hierzu können zwischen der Wand der Kolben führung und dem radial abstehenden Anschlag ein oder mehrere Zwischenstücke vorgesehen sein. In bevorzugter Weise ist die Materialschwachstelle in der Seitenwand des Kolbens angeord net. Sie kann jedoch auch stirnseitig in Form des kappenför migen Einsatzes mit der verformbaren Membran angeordnet sein. Der Einsatz ist gasdicht in die Wandöffnung einge setzt.

Die Verformung der Membran beansprucht eine bestimmte Zeit, bis durch den Überdruck im Druckraum die Membran so weit verformt wird, dass die Gasausströmöffnung gebildet wird. Während dieser Zeit kann die Hauptblockiereinrichtung insbe sondere in Form einer am Gurtaufrollerrahmen abgestützten Klinke in Blockiereingriff mit der Gurtspule, insbesondere einer Blockierverzahnung an der Gurtspule kommen. Hierdurch wird eine sichere Blockierung der Gurtspule gewährleistet. Ferner wird gewährleistet, dass ein Kraftbegrenzer, welcher zwischen einem an dem Gurtaufrollerrahmen durch die Blo ckiereinrichtung blockierbaren Spulenteil und einem drehba ren Spulenteil, auf welchem der Sicherheitsgurt aufgewickelt ist, angeordnet ist, zur Wirkung kommen kann. Hierdurch wer den bei der Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen überhöhte auf den Körper des Fahrzeuginsassen einwirkende Kräfte, wel che vom festgehaltenen Gurtband ausgeübt werden, vermieden.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfin dung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schnittbildliche Darstellung durch ei nen Gurtaufroller, mit einem Sicherheits gurtstraffer, bei welchem die Erfindung zur Anwendung kommt;

Fig. 2 eine schnittbildliche Darstellung entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Kol bens des Gurtstraffers mit einer Material schwachstelle in der Kolbenseitenwand, wel che ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 4 eine schnittbildliche Darstellung durch das Ausführungsbeispiel der Materialschwachstel le der Fig. 3; und

Fig. 5 eine schnittbildliche Darstellung eines wei teren Ausführungsbeispiels der Material schwachstelle.

Die in der Fig. 1 dargestellt Rückhaltevorrichtung besitzt eine Gurtspule 3, auf welcher in bekannter Weise ein Sicher heitsgurt 11 auf- und abgewickelt werden kann. Die Gurtspule ist drehbar in einen Gurtaufrollerrahmen 25 eingebaut und steht im Normalbetrieb unter der Vorspannung einer Triebfe der 26. Die eine Seite der Gurtspule (in der Fig. 1 die rechte Seite) ist starr bzw. drehfest mit einem Lastbegren zer 4 verbunden. Auf diesen Gurtspulenteil ist der Sicher heitsgurt 11 aufgewickelt. Der Lastbegrenzer 4 kann als Tor sionsstab ausbildet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Lastbegrenzer 4 in Form von aneinanderliegenden Reibbelägen oder anderweitig auszubilden. Die andere Seite der Gurtspule 3 (die linke Seite in Fig. 1) wirkt mit einer Blockierein richtung zusammen, welche eine am Gurtaufrollerrahmen 25 abgestützte Blockierklinke 6 aufweist. Zur Blockierung greift diese Blockierklinke 6 in eine an der Gurtspule 3 vorgesehene Blockierverzahnung 12. Hierdurch wird die yGurtspule 3 gegen eine Drehung in Bandauszugsrichtung blockiert. Die Rückhaltevorrichtung der Fig. 1 besitzt ferner einen Gurtstraffer 5. Dieser besitzt als Antriebsteil einen Kolben 2, der in einer rohrförmigen Kolbenführung 10 linear geführt ist (Fig. 1 und 2). An Stelle eines linearen Gurtstrafferantriebs kann auch ein Drehkolbenan trieb verwendet werden.

Der Kolben 2 wird von einem Treibgas angetrieben, welches in einem Druckraum 1 erzeugt wird. Als Treibgasquelle 24 kann in bekannter Weise ein pyrotechnisch zündbares Treibgas, ein von einem Hybridgasgenerator geliefertes Treibgas oder ein aus einer anderen Druckquelle geliefertes Treibgas vorgese hen sein. Der Kolben ist mittels einer Dichtung 9, welche eine umlaufende Dichtlippe aufweist, gegenüber der Innenwan dung der rohrförmigen Kolbenführung 10 abgedichtet. Die Dichtung 9 dient auch als Auskleidung eines Kolbeninnen raums, in welchen sich der Druckraum 1 fortsetzt.

Für den Antrieb des Kolbens 2 wird durch das Treibgas im Druckraum 1 ein Arbeitsdruck erzeugt, durch den der Kolben 2 entlang der rohrförmigen Führung 10 bewegt wird. Am Kolben 2 ist eine Zahnstange 7 vorgesehen, welche mit einem Ritzel 8 kämmt. Die Drehbewegung des Ritzels 8 wird gegebenenfalls über eine Kupplung 13 auf die Gurtspule 3 zum Straffen des Sicherheitsgurtes 11 übertragen. Das Ritzel 8 kann direkt mit der Gurtspule 3 oder über den Lastbegrenzer 4, mit Gurt spule 3 verbunden sein. Die Kupplung 13 kann entfallen, wenn die Zahnstange 7 bei Normalbetrieb außer Eingriff mit dem Ritzel ist.

Für den Fall, dass nach dem Straffen des Sicherheitsgurtes im Druckraum 1 ein Restgaspolster oder ein zu hoher Druck vorhanden ist, kann dies zur Zerstörung des Gurtstraffer führen oder es kann die Funktion des Kraftbegrenzer beein trächtigt werden, da das Restgaspolster im Druckraum einem Rückhub des Kolbens, welcher bei der Kraftbegrenzung statt findet, entgegenwirkt und sich zum Energieverbrauch des Kraftbegrenzers hinzuaddiert. Durch die Erfindung wird ge währleistet, dass der Druckabbau im Druckraum 1 nicht zu rasch erfolgt, weil sonst die Gefahr besteht, dass die Blo ckierklinke 6 aufgrund ihrer Trägheit nicht genügend Zeit hat, um in den Blockiereingriff mit der Blockierverzahnung 12 zu kommen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist bevorzugt in der Seitenwand des Kolbens 2 eine Material schwachstelle 14 vorgesehen. Diese Materialschwachstelle 14 besitzt eine Membran 15, welche vorzugsweise kreisrund aus gebildet ist und welche durch eine Überdruck im Druckraum 1 kalottenförmig verformt wird, wie es strichliert in der Fig. 5 dargestellt ist. Im Bereich der kalottenförmigen Ver formung entsteht dann bei weiterer Verformung durch Ausbeu len die Ausblasöffnung zum Druckabbau im Druckraum 1. Die Membran 15 kann auch einen ovalen Umfangsrand besitzen.

Bei der kalottenförmigen Verformung der Membran 15 bleibt der Umfangsrand 16 der Membran mit der Kolbenwand 17 am ge samten Umfang verbunden. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Gasausblasöffnung im Bereich der kalottenförmigen Ver formung mit einer Zeitverzögerung entsteht. Innerhalb dieses Zeitraumes kann die Blockierklinke 6 sicher in den Blockier eingriff mit der Blockierverzahnung 12 kommen.

Bei einer Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen kann der Gurt spulenteil, auf welchem der Sicherheitsgurt 11 aufgewickelt ist, gegenüber den durch die Blockiereinrichtung (Blockier klinke 6, Blockierverzahnung 12) festgehaltenen Gurtspulen teil, sich verdrehen. Das in der Fig. 1 linke Ende des Kraftbegrenzers 4, wird durch die Blockiereinrichtung fest gehalten, da dieses Ende des Kraftbegrenzers 4 über ein Festlager 23 mit dem am Gurtaufrollerrahmen 25 blockierten Gurtspulenteil drehfest verbunden ist. Das rechte Ende des Kraftbegrenzers 4 ist mit dem Gurtspulenteil verbunden, auf welchen der Sicherheitsgurt 11 aufgewickelt ist.

Bei den in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbei spielen der Materialschwachstellen bildet die Membran 15 den Boden eines kappenförmigen Einsatzes 18, der in eine Wand öffnung 22 des Kolbens 2 eingesetzt ist. Am Einsatz 18 ist ein radial abstehender Anschlag 19 vorgesehen, welcher als Flansch ausgebildet sein kann. Dieser Anschlag 19 kann je doch auch eine andere Form besitzen, um eine Abstützung an der Kolbenwand 17 zu gewährleisten.

Am Umfangsrand 16 der Membran 15 ist eine Materialverstär kung 21 in Form einer am Umfangsrand 16 umlaufenden Erhöhung vorgesehen. Durch diese Materialverstärkung 21 ist gewährleistet, dass sich die Membran 15 bei einem Überdruck im Druckraum 1 zunächst plastisch verformt, ohne am Umfangsrand abzureißen. Es wird hierdurch gewährleistet, dass die Durchgangsöffnung nach der plastischen Verformung der Membran 15 im Bereich der kalottenförmigen Verformung (strichlierte Linie in Fig. 5) gebildet wird. In bevorzugter Weise ist der Einsatz 18 als Kaltfließpressteil oder Kaltfließprägeteil) ausgebildet. Er kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbei spiel ist der kappenförmige beziehungsweise topfförmige Ein satz 18 von außen her an der Kolbenwand 17 abgestützt. Der Anschlag 19 liegt in einer Ausnehmung an der Außenseite der Kolbenwand 17. Auf dem Anschlag 19 liegt ein Zwischenstück 27, welches zwischen der inneren Führungswand der rohrförmi gen Kolbenführung 10 und dem Anschlag 19 durchgeordnet ist. Das Zwischenstück 27 besitzt eine mittlere Bohrung 28, durch welche beim Überdruckabbau im Druckraum 1 Gas entweichen kann.

Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der radial abstehende Anschlag 19 an der Innenseite der Kolbenwand 17 an. Durch die Dichtung 9 wird der Anschlag 19 gegen eine entsprechende Anschlagfläche an der Innenseite der Kolbenwand 17 angedrückt. Hierdurch wird der Einsatz 18 in der Wandöffnung 22 ausreichend fixiert. Die Dichtung 9 besitzt im Bereich der Membran 15 eine Öffnung, durch welche der im Druckraum 1 herrschende Druck auf die Membran 15 wir ken kann. Nach der Bildung der Gasaustrittsöffnung im Bereich der verformten Membran kann das Gas nach außen austre ten. Bei der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird der Anschlag 19 durch den im Druckraum 1 herrschenden Druck selbstdichtend an die Innenfläche der Kolbenwand 17 gedrückt. Hierdurch ist gewährleistet, dass seitlich am kap penförmigen Einsatz kein Gas austreten kann. Der Gasaustritt findet nur dann statt, nachdem sich die Membran 15 plastisch verformt hat und im plastische verformten Membranteil die Gasausströmöffnung entstanden ist.

An der Kolbenaußenwand können Ausnehmungen vorgesehen sein, welche für das entweichende Gas einen oder mehreren Abström- Kanäle 29 bilden, wie es beispielsweise in der DE 199 39 499 A1 beschrieben ist.

Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, kann der Abströmkanal 29 ei ne labyrinthartige Mehrfachumlenkung aufweisen. Hierdurch erreicht man eine Gasabkühlung, außerdem wird hierdurch ver mieden, dass Abbrand nach außen gelangt.

Bezugszeichenliste

1

Druckraum

2

Kolben

3

Gurtspule

4

Kraftbegrenzer

5

Gurtstraffer

6

Blockierklinke

7

Zahnstange

8

Ritzel

9

Dichtung

10

rohrförmige Kolbenführung

11

Sicherheitsgurt

12

Blockierverzahnung

13

Kupplung

14

Materialschwachstelle

15

Membran

16

Umfangsrand

17

Kolbenwand

18

kappenförmiger Einsatz

19

radial abstehender Anschlag

20

Kappenwand

21

Materialverstärkung

22

Wandöffnung

23

Festlager

24

Treibgasquelle

25

Gurtaufrollerrahmen

26

Triebfeder

27

Zwischenstück

28

mittlere Bohrung

29

Abströmkanal

Claims

1. Vorrichtung zum Antrieb eines Sicherheitsgurtstraffers mit einem Kolben (2), der von einem Treibmittel in einer Führungseinrichtung (10) antreibbar ist, einem Druckraum (1), in welchem das Treibmittel auf den Kolben (2) wirkt und einer in einer Wandöffnung (22) des Kolbens (2) vor gesehenen Materialschwachstelle (14), welche bei einem überhöhten Arbeitsdruck im Druckraum (1) für eine Druck reduzierung geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschwachstelle (14) als plastisch verformbare Membran (15) ausgebildet ist, welche durch den Überdruck im Druckraum (1) kalot tenförmig verformt und im Bereich der kalottenförmigen Verformung geöffnet wird, wobei während der Verformung der Umfangsrand (16) der Membran (15), mit der Kolben wand (17) verbunden bleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (15) den Boden eines kappenförmigen Einsatzes (18) bildet, der in die Wandöffnung (22) des Kolbens (2) eingesetzt ist, wobei der Einsatz (18) einen radial abstehenden Anschlag (19) aufweist, welcher an der Kolbenwand (17) dicht abgestützt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass ein Umfangsrand (16) der Membran (15), an wel chem die Membran (15) mit der Kappenwand (20) des Ein satzes (18) verbunden ist, eine Materialverstärkung (21) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, dass der Einsatz (18) als Kaltfließpressteil oder Kaltfließprägeteil ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschwachstelle (14) in der Seitenwand des Kolbens (2) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der radial abstehende Anschlag (19) an der Innenseite der Kolbenwand (17) durch den Druck im Druckraum (1) selbstdichtend abgestützt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenmantel des Kolbens (2) ein mehrfach umgelenkter labyrinthartiger Abströmkanal (29) gebildet ist.