DE102004050663A1

DE102004050663A1 - Belt tightener for safety belt system has pyrotechnically driven piston moving in spiral track in housing when activated

Info

Publication number: DE102004050663A1
Application number: DE200410050663
Authority: DE
Inventors: Anton Fischer
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2006-04-20

Abstract

The belt tightener has a housing (14) and a single piston (22), and driven by pyrotechnic means, which, when the belt tightener (10) is activated, moves along a spiral track in the housing. This track extends over more than 360[deg]. There may be a rotating drive wheel (26) in the housing, with a recess (38) in which the piston fits.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem.The The invention relates to a belt tensioner for a safety belt system.

Ein verbreiteter Gurtstraffertyp ist der sogenannte Aufrollstraffer. Hierbei wird im Bedarfsfall die Gurtspule in Drehung versetzt, um die Gurtlose aufzunehmen und das Gurtband straff zu ziehen. Eine Forderung für Aufrollstraffer ist stets, den Bauraum möglichst klein zu halten, da diese in unmittelbarer Nähe zum Gurtaufroller angeordnet oder in diesem integriert sind.One Common belt tensioner type is the so-called Aufrollstraffer. In this case, if necessary, the belt reel is rotated to order to pick up the slackers and pull the webbing taut. Demand for reel tensioners is always, the space as possible to keep small, since these are arranged in close proximity to the belt retractor or integrated in it.

Die Erfindung schafft einen Gurtstraffer, insbesondere einen Aufrollstraffer, mit einem langen Straffweg und dennoch kleinem Bauraum.The Invention provides a belt tensioner, in particular a roll-up tensioner, with a long Straffweg and yet small space.

Dies wird erreicht, indem ein Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem ein Gehäuse und einen pyrotechnisch angetriebenen Kolben aufweist, der sich bei der Aktivierung der Gurtstraffers in einer im Gehäuse ausgebildeten, spiralförmigen Bahn, die sich über mehr als 360° erstreckt, bewegt. Die gesamte Antriebsleistung wird durch einen einzigen Kolben geleistet, im Gegensatz zu bekannten Gurtstraffern, bei denen eine ganze Reihe von Massekörpern nacheinander beschleunigt werden. Dennoch wird aufgrund der sich über mehr als 360° erstreckenden Bahnlänge ein langer Straffweg erreicht.This is achieved by a belt tensioner for a safety belt system a housing and a pyrotechnically driven piston extending upon activation of the belt tensioner in a housing formed in the, spiral Railway that is over extends more than 360 °, emotional. The entire drive power is provided by a single piston performed, in contrast to known belt tensioners, in which a whole series of mass bodies be accelerated one after the other. Nevertheless, because of more than extending as 360 ° path length reached a long Straffweg.

Im Gehäuse ist bevorzugt ein drehbar gelagertes Treibrad vorgesehen, auf das die Bewegung des Kolbens übertragen wird.in the casing a rotatably mounted drive wheel is preferably provided on the transmit the movement of the piston becomes.

Das Treibrad weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Ausnehmung auf, in der der Kolben angeordnet ist. Eine Treibfläche des Kolbens ist in Anlage an einem Rand der Ausnehmung im Treibrad, so daß durch eine Bewegung des Kolbens entlang seiner Bahn das Treibrad angetrieben wird.The Driving wheel has in a preferred embodiment of the invention a Recess on, in which the piston is arranged. A driving surface of the piston is in contact with an edge of the recess in the drive wheel, so that through a movement of the piston along its trajectory driven the traction wheel becomes.

Die Bahn des Kolbens und damit der Straffweg läßt sich besonders lang gestalten, indem vorgesehen ist, daß sich der Kolben in der Ausnehmung des Treibrads senkrecht zu einer durch die Bahn vorgegebenen Hauptrichtung bewegen kann.The Trajectory of the piston and thus the Straffweg can be made very long, by providing that the piston in the recess of the drive wheel perpendicular to a through the web can move predetermined main direction.

Eine erste bevorzugte Spiralform für die Bahn des Kolbens ist eine Wendelform. Hierbei verläuft die Bahn in einer Axialrichtung versetzt und vorzugsweise stets mit gleichem Radius, ähnlich der Form einer Spiralfeder.A first preferred spiral shape for the path of the piston is a helical shape. Here goes the Track offset in an axial direction and preferably always with same radius, similar the shape of a spiral spring.

Hier sollte in einer axialen Richtung gesehen die Ausnehmung im Treibrad breiter sein als der Durchmesser der Bahn. In diesem Fall kann vorgesehen sein, daß der Kolben deutlich mehr als 360°, z.B. 720° oder mehr, während seiner Antriebsbewegung zurücklegt, wodurch sich ein entsprechend langer Straffweg ergibt.Here should be seen in an axial direction, the recess in the drive wheel be wider than the diameter of the track. In this case can be provided be that the Piston significantly more than 360 °, e.g. 720 ° or more while travels its drive movement, resulting in a correspondingly long Straffweg.

Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse bevorzugt ringförmig. Die Bahn ist dann vorteilhaft an einer radial nach innen gerichteten Seite des Gehäuses ausgebildet. Das Gehäuse kann radial außen liegend um das Treibrad angeordnet sein. Es bietet so außerdem Schutz für die mechanisch bewegten Teile des Gurtstraffers.at this embodiment the housing is preferred annular. The web is then advantageous at a radially inwardly directed Side of the housing educated. The housing can be radially outside be arranged lying around the drive wheel. It also provides protection for the mechanically moving parts of the belt tensioner.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat die Bahn des Kolbens eine Spiralform, bei der die Bahn des Kolbens in einer Ebene liegt und sich der Radius der Bahn entlang deren Verlauf ändert. Die Änderung des Radius kann dabei auf den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt werden. Sie kann z.B. linear oder logarithmisch sein. Auch hier kann der Kolben deutlich mehr als 360° entlang seiner Bahn zurücklegen, so daß ein langer Straffweg bei kleinem Bauraum erreicht wird.In another preferred embodiment The path of the piston has a spiral shape, at which the path of the piston lies in a plane and the radius of the web along their History changes. The change The radius can be adjusted to the respective application become. It can e.g. be linear or logarithmic. Here too the piston can cover significantly more than 360 ° along its path, so that one long Straffweg is achieved in a small space.

Hierbei gilt, daß in radialer Richtung gesehen die Ausnehmung im Treibrad breiter sein sollte als der Durchmesser der Bahn, damit der Kolben der spiralförmigen Bahn folgen kann.in this connection applies that in Seen in the radial direction, the recess in the drive wheel to be wider should be considered the diameter of the web, hence the piston of the helical path can follow.

Allgemein läßt sich die Bahn durch eine spiralförmig in wenigstens einem Gehäuseabschnitt ausgebildete Nut vorgeben. Das Gehäuse kann das Treibrad umschließen.Generally let yourself the path through a spiral formed in at least one housing portion Specify groove. The housing can surround the drive wheel.

Bevorzugt ist das Treibrad mit einer Gurtspule verbunden, entweder direkt oder über ein Getriebe, so daß die Drehung des Treibrades zu einer Aufwicklung des Gurtbands führt.Prefers the drive wheel is connected to a belt reel, either directly or over a gearbox so that the Rotation of the drive wheel leads to a winding of the webbing.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of two embodiments in conjunction with the attached Drawings. In these show:

1 eine schematische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic exploded view of a belt tensioner according to the invention according to a first embodiment;

2 den Kolben aus 1 und die von ihm beschriebene Bahn; 2 the piston off 1 and the path he described;

3 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses des Gurtstraffers aus 1; 3 a perspective view of the housing of the belt tensioner 1 ;

4 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses aus 1 mit eingesetztem Treibrad; 4 a perspective view of the housing 1 with inserted driving wheel;

5 eine schematische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers gemäß einer zweiten Ausführungsform; 5 a schematic exploded view a belt tensioner according to the invention according to a second embodiment;

6 den Kolben aus 5 und die von ihm beschriebene Bahn; und 6 the piston off 5 and the path he described; and

7 eine Draufsicht auf den Gurtstraffer aus 5 mit offenem Gehäuse. 7 a plan view of the belt tensioner 5 with open housing.

In 1 ist ein Gurtstraffer 10 gezeigt, der vom Typ her ein Aufrollstraffer ist, d.h., die Straffbewegung wird auf eine (schematisch gezeigte) Gurtspule 12 übertragen und versetzt diese in Drehung, damit Gurtband aufgenommen wird.In 1 is a belt tensioner 10 shown, which is a roll-up tensioner in the type, ie, the tensioning movement is on a (shown schematically) belt reel 12 transferred and put them in rotation, so that webbing is absorbed.

Der Gurtstraffer 10 besitzt ein ringförmiges Gehäuse 14, an dessen radial innenliegender Seite eine spiralförmige, hier wendelförmige, Nut 16 ausgebildet ist. Die Nut 16 steht über einen Gaskanal 18 in Verbindung mit einem pyrotechnischen Treibsatz 20. In die Nut 16 ist ein einziger Kolben 22 eingesetzt und kann sich, angetrieben durch das in die Nut 16 eingeleitete Gas, in der Nut 16 entlang einer durch die Nut 16 vorgegebenen Bahn 24 bewegen. Hierbei bestimmt die Bahn 24 eine Hauptbewegungsrichtung H des Kolbens 22. Im gezeigten Fall beschreibt die Nut 16 zwei volle Umläufe im Gehäuse 14, es können aber auch mehr sein.. Die einzelnen Umläufe haben jeweils den gleichen Radius, sind aber in einer axialen Richtung A versetzt. Der Kolben 22 kann sich um ca. 720° bewegen.The belt tensioner 10 has an annular housing 14 , on whose radially inner side a spiral, here helical, groove 16 is trained. The groove 16 is over a gas channel 18 in conjunction with a pyrotechnic propellant 20 , In the groove 16 is a single piston 22 used and can, driven by that in the groove 16 introduced gas, in the groove 16 along a through the groove 16 predetermined path 24 move. This is determined by the train 24 a main movement direction H of the piston 22 , In the case shown describes the groove 16 two full revolutions in the housing 14 but it can also be more .. The individual revolutions each have the same radius, but are offset in an axial direction A. The piston 22 can move about 720 °.

In das Gehäuse 14 ist ein drehbar gelagertes Treibrad 26 eingesetzt. Im Treibrad 26 ist eine Ausnehmung 28 ausgebildet, in die der Kolben 22 angeordnet ist (siehe 1). Der Kolben 22 hat eine Treibfläche 32, die zumindest während der Straffbewegung in Anlage am vom Gaskanal 18 abgewandten Rand der Ausnehmung 28 ist. Auf diese Weise wird die Bewegung des Kolbens entlang der Nut 16 in eine Rotationsbewegung des Treibrads 26 umgesetzt. Die Ausnehmung 28 ist nach oben, d.h. radial nach innen, mit einer Abdeckung 30 verschlossen, um Gasdichtigkeit zu gewähren. Die Breite der Ausnehmung 28 entspricht in Axialrichtung A mindestens der Distanz d der in Axialrichtung A nebeneinanderliegenden Nutabschnitte, ist also senkrecht zur Hauptrichtung H deutlich breiter als der Durchmesser der Nut 16 in dieser Richtung. Die Breite der Ausnehmung 28 in Hauptrichtung H entspricht im wesentlichen der Breite des Kolbens 22 in dieser Richtung.In the case 14 is a rotatably mounted drive wheel 26 used. In the drive wheel 26 is a recess 28 formed, in which the piston 22 is arranged (see 1 ). The piston 22 has a driving surface 32 that at least during the tightening movement in abutment by the gas channel 18 remote edge of the recess 28 is. In this way, the movement of the piston along the groove 16 in a rotational movement of the drive wheel 26 implemented. The recess 28 is upwards, ie radially inward, with a cover 30 closed to ensure gastightness. The width of the recess 28 corresponds in the axial direction A at least the distance d of the adjacent groove sections in the axial direction A, that is perpendicular to the main direction H significantly wider than the diameter of the groove 16 in this direction. The width of the recess 28 in the main direction H corresponds substantially to the width of the piston 22 in this direction.

Das Treibrad 26 ist auf bekanntem Weg über eine nicht gezeigte Verbindung mit der Gurtspule 12 gekoppelt, entweder direkt über eine Achse oder über ein Getriebe. Hierzu weist das Treibrad 26 mittig eine Öffnung 50 auf, über die es mit der Gurtspule 12 verbunden ist.The drive wheel 26 is in a known way via a connection, not shown, with the belt reel 12 coupled, either directly via an axle or via a gearbox. For this purpose, the drive wheel 26 in the middle an opening 50 on top of it with the belt reel 12 connected is.

Bei der Aktivierung des Gurtstraffers 10 wird der pyrotechnische Treibsatz 20 gezündet, wodurch Gas freigesetzt wird, das durch den Gaskanal 18 in die Nut 16 einströmt. Dort trifft es auf den Kolben 22 und verschiebt diesen entlang der Bahn 24 in der Nut 16. Da der Kolben 22 mit seiner Treibfläche 32 in Anlage am Rand der Ausnehmung 28 im Treibrad 26 ist, wird das Treibrad 26 in Drehung versetzt. Bei der Bewegung des Kolbens 22 entlang der Nut 16 im Gehäuse 14 bewegt sich der Kolben 22 sowohl in Umfangsrichtung des Gehäuses 14 als auch in axialer Richtung A. Hierbei verschiebt er sich relativ zum Treibrad 26 in axialer Richtung A in der Ausnehmung 28.When activating the belt tensioner 10 becomes the pyrotechnic propellant 20 ignited, which releases gas through the gas channel 18 in the groove 16 flows. There it hits the piston 22 and move it along the track 24 in the groove 16 , Because the piston 22 with its driving surface 32 in abutment on the edge of the recess 28 in the drive wheel 26 is, becomes the drive wheel 26 set in rotation. At the movement of the piston 22 along the groove 16 in the case 14 the piston moves 22 both in the circumferential direction of the housing 14 as well as in the axial direction A. Here it shifts relative to the drive wheel 26 in the axial direction A in the recess 28 ,

Die Drehbewegung des Treibrads 26 wird auf die Gurtspule 12 übertragen und sorgt für das Aufwickeln des Gurtbands.The rotational movement of the drive wheel 26 gets on the belt reel 12 transferred and ensures the winding of the webbing.

In den 5 bis 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Gurtstraffers dargestellt.In the 5 to 7 a further embodiment of a belt tensioner is shown.

Ein aus zwei Halbschalen 214, 215 bestehendes Gehäuse umschließt ein Treibrad 226, in dem eine schlitzförmige, sich in radialer Richtung r erstreckende Ausnehmung 228 ausgebildet ist. In einem Gehäuseabschnitt, nämlich einer oder beiden Halbschalen 214, 215, ist eine spiralförmige Nut 216 ausgebildet, in die ein Kolben 222 eingesetzt ist und entlang der sich der Kolben 222 bewegen kann. Die Bahn 224, die der Kolben 222 dabei beschreibt, liegt in einer Ebene und weist einen sich ständig erweiternden Radius auf (siehe 6). Im dargestellten Fall bewegt sich der Kolben 222 um ca. 540°. Die Bahn könnte aber auch länger ausgebildet sein. Am radial innenliegenden Ende der Nut 216 ist in der Halbschale 214 ein Gaskanal 218 vorgesehen, der zu einem außerhalb des Gehäuses angeordneten pyrotechnischen Treibsatz 220 führt. Auch in diesem Fall ist die Nut 216 im wesentlichen gasdicht abgeschlossen.One of two half shells 214 . 215 existing housing encloses a drive wheel 226 , in which a slot-shaped, in the radial direction r extending recess 228 is trained. In a housing section, namely one or both half-shells 214 . 215 , is a spiral groove 216 formed into which a piston 222 is inserted and along the piston 222 can move. The train 224 that the piston 222 describes, lies in a plane and has a constantly expanding radius (see 6 ). In the case shown, the piston moves 222 around 540 °. The track could also be made longer. At the radially inner end of the groove 216 is in the half shell 214 a gas channel 218 provided to a arranged outside the housing pyrotechnic propellant 220 leads. Also in this case is the groove 216 completed gas-tight.

Außerdem ist der Kolben 222 in radialer Richtung verschiebbar in der Ausnehmung 228 des Treibrads 226 aufgenommen. Eine am Kolben 222 ausgebildete Treibfläche 232 ist hierbei in Anlage an einen Rand 240 der Ausnehmung 228. Die Ausnehmung 228 im Treibrad 226 erstreckt sich in radialer Richtung r zumindest über die Distanz, die der Kolben 222 in radialer Richtung r im Gehäuse zurücklegt ist also in radialer Richtung r deutlich breiter als der Durchmesser der Nut 216 in dieser Richtung. Die Breite der Ausnehmung 228 in Hauptrichtung H entspricht im wesentlichen der Breite des Kolbens 222 in dieser Richtung.Besides, the piston is 222 slidable in the radial direction in the recess 228 of the drive wheel 226 added. One on the piston 222 trained driving surface 232 is here in contact with an edge 240 the recess 228 , The recess 228 in the drive wheel 226 extends in the radial direction r at least over the distance that the piston 222 in the radial direction r in the housing travels so is significantly wider in the radial direction r than the diameter of the groove 216 in this direction. The width of the recess 228 in the main direction H corresponds substantially to the width of the piston 222 in this direction.

Das Treibrad 226 ist, wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben, über eine mittige Offnung 250 mit einer hier nicht gezeigten Gurtspule verbunden, um diese in Drehung zu versetzen. Beide Halbschalen 214, 215 weisen mittig ebenfalls eine Öffnung auf, durch die eine Achse des Treibrads 226 ragen kann.The drive wheel 226 is, as described in connection with the first embodiment, via a central opening 250 connected to a belt reel, not shown here, to put these in rotation. Both half shells 214 . 215 point in the middle also an opening through which an axis of the drive wheel 226 can protrude.

Bei der Aktivierung des Gurtstraffers 210 wird der pyrotechnische Treibsatz 220 gezündet, und das von diesem erzeugte Gas strömt durch den Gaskanal 218 in die Nut 216. Hier bewegt es den Kolben 222 entlang seiner spiralförmigen Bahn 224. Die Treibfläche 232 des Kolbens 222, die in Anlage an den Rand 240 in der Ausnehmung 228 des Treibrades 226 ist, treibt letzteres in einer Drehbewegung an. Der Kolben bewegt sich hierbei entlang der Nut 216 und verschiebt sich relativ zum Treibrad 226 radial in der Ausnehmung 228. Wie bei der ersten Ausführungsform beträgt der vom Kolben 222 in der Nut 216 zurückgelegte Weg deutlich mehr als 360°. Die Drehbewegung des Treibrads 226 wird auf eine nicht gezeigte Gurtspule übertragen, wodurch diese in Drehung versetzt wird und Gurtband aufnimmt.When activating the belt tensioner 210 becomes the pyrotechnic propellant 220 ignited, and the gas generated by this flows through the gas channel 218 in the groove 216 , Here it moves the piston 222 along its spiral path 224 , The driving surface 232 of the piston 222 that are in contact with the edge 240 in the recess 228 of the drive wheel 226 is the latter drives in a rotary motion. The piston moves along the groove 216 and shifts relative to the drive wheel 226 radially in the recess 228 , As in the first embodiment, that of the piston 222 in the groove 216 traveled way significantly more than 360 °. The rotational movement of the drive wheel 226 is transferred to a belt reel, not shown, whereby this is rotated and receives webbing.

Der Kolben 22, 222 hat eine jeweils an den Querschnitt der Nut 16, 216 angepaßte Form. Dies kann eine zylinderförmige oder auch eine eckige Form sein. In jedem Fall ist der Kolben 22, 222 ein einzelnes, in sich starres Bauteil.The piston 22 . 222 has one at each of the cross section of the groove 16 . 216 adapted form. This can be a cylindrical or even an angular shape. In any case, the piston 22 . 222 a single, inherently rigid component.

Claims

Belt tensioner for a safety belt system, with a housing ( 14 ) and a pyrotechnically driven piston ( 22 ; 222 ), which activates during the activation of the belt tensioner ( 10 ; 210 ) in a housing ( 14 ) formed helical path ( 24 ; 224 ), which extends over more than 360 °, moves.

Belt tensioner according to claim 1, characterized in that in the housing ( 14 ) a rotatably mounted drive wheel ( 26 ; 226 ) is provided.

Belt tensioner according to claim 2, characterized in that the drive wheel ( 26 ; 226 ) a recess ( 28 ; 228 ), in which the piston ( 22 ; 222 ), wherein a driving surface ( 32 ; 232 ) of the piston ( 22 ; 222 ) in contact with an edge of the recess ( 28 ; 228 ) in the drive wheel ( 26 ; 226 ) is, so that by a movement of the piston ( 22 ; 222 ) along its path ( 24 ; 224 ) the drive wheel ( 26 ; 226 ) is driven.

A pretensioner according to claim 3, characterized in that the piston ( 22 ; 222 ) in the recess ( 28 ; 228 ) of the drive wheel ( 26 ; 226 ) perpendicular to one through the web ( 24 ; 224 ) predetermined main direction (H) moves.

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 24 ) of the piston ( 22 ) has a helical shape.

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that viewed in an axial direction (A) the recess ( 28 ) in the drive wheel ( 26 ) is wider than the diameter of the web ( 24 ).

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 14 ) is annular.

A pretensioner according to claim 7, characterized in that the web ( 24 ) is formed on a radially inwardly directed side of the housing.

Belt tensioner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the web ( 224 ) of the piston ( 222 ) lies in a plane and the radius of the web changes along its course.

Belt tensioner according to claim 9, characterized in that in the radial direction (r) seen the recess ( 228 ) in the drive wheel ( 226 ) is wider than the diameter of the web ( 224 ).

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 24 ; 224 ) by a groove formed in at least one housing section ( 16 ; 216 ) is given.

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that the drive wheel ( 26 ) with a belt reel ( 12 ) connected is.