DE102004002428B4

DE102004002428B4 - Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurtaufroller

Info

Publication number: DE102004002428B4
Application number: DE102004002428.6A
Authority: DE
Inventors: Franz Wier
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2024-01-17
Also published as: US7350733B2; DE102004002428A1; US20050156073A1

Abstract

Gurtstraffer (10) für einen Sicherheitsgurt, mit einem Gehäuse (12), in welchem ein Kolben (14) verschiebbar ist, und einer Abströmöffnung (26), die in der Wandung des Gehäuses (12) angeordnet ist, und die so angeordnet ist, dass sie vom Kolben (14) verschlossen ist, solange dieser nicht einen bestimmten Anteil seines Hubes zurückgelegt hat und ansonsten offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (26) aus einem engen Abschmelzabschnitt (28) besteht, der in einen weiteren Ausströmabschnitt (30) übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt, mit einem Gehäuse, in welchem ein Kolben verschiebbar ist, und einer Abströmöffnung, die in der Wandung des Gehäuses angeordnet ist, und die so angeordnet ist, dass sie vom Kolben verschlossen ist, solange dieser nicht einen bestimmten Anteil seines Hubes zurückgelegt hat und ansonsten offen ist.
Aus der DE 297 10 011 U1 ist ein Gurtstraffer bekannt, bei dem der Kolben unter der Wirkung von Druckgas, das von einem Gasgenerator nach seiner Aktivierung erzeugt wird, im Gehäuse aus einer Ausgangsstellung entlang einem Betätigungshub verstellbar ist. Diese Bewegung des Kolbens wird durch eine am Kolben angebrachte Verzahnung und ein in diese eingreifendes Ritzel, das mit einer Gurtspule verbunden ist, auf die Gurtspule übertragen. Die Drehung der Gurtspule dient dazu, die sogenannte Gurtlose aus dem Sicherheitsgurtsystem zu entfernen. Bei dem bekannten Gurtstraffer ist die Abströmöffnung im Boden des Kolbens angeordnet. Sie dient dazu, den im Gehäuse des Gurtstraffers vorhandenen Druck abzubauen, der vorhanden ist, nachdem der Kolben seinen Betätigungshub zurückgelegt hat. Ein eventuell vorhandener Druck würde einer Rückbewegung des Kolbens entgegenwirken. Diese Rückbewegung des Kolbens ist jedoch dann wünschenswert und notwendig, wenn im Anschluß an die Gurtstraffung eine Rückdrehung der Gurtspule erfolgt, bei der zum Zwecke der Kraftbegrenzung Sicherheitsgurt freigegeben wird.
Nachteilig bei dem bekannten Gurtstraffer ist, daß auch während des Betätigungshubes ein gewisser Teil des Druckgases durch die Abströmöffnung entweicht. Dieser Verlust verringert die Straffleistung.
Aus der gattungsgemäßen DE 42 24 324 A1 ist ein Gurtstraffer mit einer Abströmöffnung bekannt, die vom Kolben verschlossen ist, solange dieser nicht einen bestimmten Anteil seines Hubes zurückgelegt hat und ansonsten offen ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß der Druck am Ende des Betätigungshubes innerhalb kürzerer Zeit abgebaut wird.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß bei einem Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, daß die Abströmöffnung aus einem engen Abschmelzabschnitt besteht, der in einen weiteren Ausströmabschnitt übergeht. Damit kann der Querschnitt des Abschmelzabschnittes und damit der Abströmöffnung sehr schnell auf das mindestens drei- bis sechsfache des ursprünglichen Querschnittes ansteigen.
Die Abströmöffnung ist in der Wandung des Gehäuses angeordnet. Auf diese Weise ist zusammen mit dem Kolben ein „Schieberventil” gebildet. Wenn sich der Kolben in der Ausgangsstellung befindet, liegt die Abströmöffnung „hinter” dem Kolben. Obwohl die Abströmöffnung als solche unverschlossen ist, kann kein Druckgas entweichen. Erst wenn der Kolben vom Druckgas so weit verstellt wurde, daß er die Abströmöffnung freigegeben hat, kann das Druckgas durch die Abströmöffnung ausströmen. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die dem Gasgenerator zugewandte Seite des Kolbens im wesentlichen druckfrei ist, nachdem der Kolben seinen Betätigungshub zurückgelegt hat. Somit kann der Kolben, beispielsweise bei einer Rückdrehung der Gurtspule zum Zwecke der Kraftbegrenzung, ohne Widerstand hin zu seiner Ausgangsstellung bewegt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer;
2 in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt II von 1;
3 einen Querschnitt durch das Gehäuse des Gurtstraffers auf der Höhe der Abströmöffnung;
die 4 bis 9 verschiedene Ausführungsvarianten der Abströmöffnung; und
10 ein Diagramm des Querschnitts der Abströmöffnung sowie des durch die Abströmöffnung ausströmenden Volumens über der Zeit.
In 1 ist ein Gurtstraffer 10 gezeigt, der ein Gehäuse 12 aufweist, in welchem verschiebbar ein Kolben 14 angeordnet ist. Der Kolben 14 weist einen Kolbenboden 16 sowie auf seiner Außenseite eine Verzahnung 18 auf. Im Bereich des Kolbenbodens 16 ist eine Dichtung 19 vorgesehen, die zusammen mit der Wandung des Gehäuses 12 einen Druckraum auf der bezüglich 1 linken Seite des Kolbens 14 abgrenzt. In die Verzahnung 18 greift ein Ritzel 20 ein, welches mit einer Gurtspule eines Gurtstraffers gekoppelt ist. Die Verzahnung 18 und das Ritzel 20 dienen dazu, eine translatorische Verstellung des Kolbens 14 im Inneren des Gehäuses 12 in der Richtung des Pfeils P in eine Drehung der Gurtspule umzusetzen. Eine Bewegung des Kolbens 14 im Inneren des Gehäuses 12 wird hervorgerufen durch Druckgas, das von einem Gasgenerator 22 erzeugt wird. Dieses wirkt nach Zündung des Gasgenerators auf die Bodenfläche 16 des Kolbens ein, der sich aus einer Ausgangsstellung, in der sich der Kolbenboden 16 am bezüglich 1 linken Ende des Gehäuses 12 befindet, nach rechts verschoben wird.
In der Wandung des Gehäuses 12 ist eine Abströmöffnung 26 ausgebildet. Dies besteht aus einem Abschmelzabschnitt 28 (siehe 3), der einen vergleichsweise engen Querschnitt hat, und einem Ausströmabschnitt 30, der einen sehr viel größeren Querschnitt als der Abschmelzabschnitt 28 hat. Die Abströmöffnung 26 ist am Gehäuse 12 in vergleichsweise großem Abstand vom Gasgenerator 22 angeordnet, so daß der vom Gehäuse 12 und dem Kolben 14 zusammen mit seiner Dichtung 24 gebildete, sich während des Betätigungshubes vergrößernde Druckraum erst dann die Abströmöffnung 26 erreicht, wenn die Dichtung 24 die Abströmöffnung „überfährt”, also der Kolben 14 bereits den Großteil seines Betätigungshubes zurückgelegt hat. Erst dann kann das im Druckraum vorhandene Druckgas durch die Abströmöffnung ausströmen. Dies bedeutet umgekehrt, daß vorher keinerlei Druckverluste auftreten, wodurch eine hohe Straffleistung gewährleistet ist.
Die Abströmöffnung 26 ist so ausgestaltet, daß das heiße, mit hoher Geschwindigkeit durch sie hindurchströmende Druckgas das Material am Rand des Abschmelzabschnittes 28 der Abströmöffnung 26 abschmilzt, so daß der Querschnitt des Abschmelzabschnittes 28 und damit der Abströmöffnung 26 sehr schnell auf das mindestens drei- bis sechsfache des ursprünglichen Querschnittes ansteigt.
In 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Abströmöffnung 26 in einem separaten Materialeinsatz 32 gebildet ist, der an der Wandung des Gehäuses 12 befestigt ist. Auf diese Weise kann das Material, in welchem die Abströmöffnung 26 gebildet ist, optimal an das gewünschte Abschmelzverhalten angepaßt werden.
In den 5 und 6 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Abströmöffnung 26 unmittelbar im Material der Wandung des Gehäuses 12 ausgeführt ist. Dieses Material ist vorzugsweise eine Metall-Druckgußlegierung. Besonders geeignet ist ein Werkstoff mit geringem Schmelzpunkt wie Zink. Dies gewährleistet, daß sich die Abströmöffnung sehr schnell vergrößert und der Druck im Druckraum entsprechend schnell abgebaut wird.
In den 5 und 6 sind weitere Ausführungsformen der Abströmöffnung gezeigt. Der Abschmelzabschnitt 28 hat bei beiden Ausführungsformen einen Durchmesser von etwa 1 mm, wobei die Länge z des Abschmelzabschnittes etwa 0,4 mm beträgt. Bei der Ausführungsform von 5 ist der Abschmelzabschnitt 28 konisch ausgeführt, wobei sich der Konus nach außen hin erweitert. Der Kegelwinkel β beträgt weniger als 30°. Der Übergang zwischen dem Abschmelzabschnitt 28 und dem Ausströmabschnitt 30 ist ebenfalls kegelig ausgeführt, wobei der Winkel α etwas geringer als 170° ist. Der Durchmesser des Ausströmabschnittes 30 beträgt deutlich mehr als das Dreifache des Durchmessers des Abschmelzabschnittes 28.
Wenn das heiße Druckgas durch den Abschmelzabschnitt 28 hindurchströmt, schmilzt sein Durchmesser innerhalb sehr kurzer Zeit, insbesondere schneller als innerhalb von 20 ms, auf einen Durchmesser von ca. 2,7 mm auf. Dies gewährleistet, daß bei einer Rückbewegung des Kolbens 14 der Restdruck ohne großen Widerstand entweichen kann, so daß eine Kraftbegrenzungsfunktion nicht beeinträchtigt ist.
7 stellt keine Ausführungsform der Erfindung dar.
In den 8 und 9 sind zwei weitere Ausführungsformen gezeigt. Diese unterscheiden sich von den vorhergehenden Ausführungsformen durch eine Materialanhäufung 32, die in der Form eines Bundes hin zum Ausströmabschnitt 30 hervorsteht. Der Abströmabschnitt 28 wird hier mit einem sehr kleinen Durchmesser von beispielsweise 0,2 mm ausgeführt. Dies führt dazu, daß zu Beginn der Durchströmung durch die Abströmöffnung 26 sich der Querschnitt nur langsam erweitert, da durch die Materialanhäufung 32 zunächst sehr viel Material abgeschmolzen werden muß. Sobald dies jedoch geschehen ist, erfolgt der Übergang zu einem dünneren Materialquerschnitt, so daß dann die Querschnittszunahme schneller erfolgt. Auf diese Weise kann die Änderung des Gesamtquerschnittes so eingestellt werden, daß beispielsweise in den ersten 5 ms der Druck vergleichsweise langsam entweicht und anschließend es zu einem größeren Druckabfall kommt.
In 10 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem der Querschnitt Q der Abströmöffnung, insbesondere definiert durch den Querschnitt des Abschnitts 28, sowie des durch die Abströmöffnung 26 ausströmenden Volumens V gezeigt ist. Es ist deutlich zu sehen, daß nach 5 ms die Querschnittszunahme ansteigt, so daß ein überproportional ansteigender Volumenstrom erhalten wird.
Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung können auch zwei oder mehr Abströmöffnungen verwendet werden.

Claims

Gurtstraffer (10) für einen Sicherheitsgurt, mit einem Gehäuse (12), in welchem ein Kolben (14) verschiebbar ist, und einer Abströmöffnung (26), die in der Wandung des Gehäuses (12) angeordnet ist, und die so angeordnet ist, dass sie vom Kolben (14) verschlossen ist, solange dieser nicht einen bestimmten Anteil seines Hubes zurückgelegt hat und ansonsten offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (26) aus einem engen Abschmelzabschnitt (28) besteht, der in einen weiteren Ausströmabschnitt (30) übergeht.
Gurtstraffer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (26) in einem Material ausgebildet ist, das durch das zum Verstellen des Kolbens (14) verwendete Druckgas abschmelzbar ist.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (26) in einem Materialeinsatz ausgebildet ist.
Gurtstraffer (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (26) unmittelbar in dem Material des Gehäuses (12) ausgebildet ist.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschmelzabschnitt (28) sich nach außen konisch erweitert.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschmelzabschnitt (28) einen in den Ausströmabschnitt (30) hineinragenden Bund (32) aufweist.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abströmöffnung (26) umgebende Material ein Druckgußmaterial ist.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) mit einer Ausströmöffnung versehen ist, die in einem einstückig mit diesem ausgebildeten Abschnitt angeordnet ist.