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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Straften eines Sicherheitsgurtes
mit einem Gasgenerator, der eine Verbrennungskammer für ein pyrotechnisches
Treibmittel aufweist, das einen Kolben antreibt, der mit einem Spannelement
gekoppelt ist. Wird der Kolben aufgrund der Verbrennung des pyrotechnischen
Treibmittels innerhalb einer Kolbenführung verlagert, wird über das
mit dem Kolben gekoppelte Spannelement der Sicherheitsgurt gestrafft,
wobei die Verbrennungskammer eine Auslassöffnung aufweist, die die Verbrennungskammer
mit der Umgebung verbindet.
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Aus
der JP 2001-225723 ist ein Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt bekannt,
bei dem über
einen Druckregler der Gasdruck innerhalb der Verbrennungskammer
geregelt wird. Dabei wird die Auslassöffnung geöffnet, wenn der Druck innerhalb
der Verbrennungskammer zu hoch wird. Solange der Druck innerhalb
der Verbrennungskammer einen vorbestimmten Wert nicht erreicht hat,
bleibt die Auslassöffnung
verschlossen. Dieses Öffnen
wird über
ein piezoelektrisches Element bewirkt, welches bei Anlegen einer
elektrischen Spannung die Auslassöffnung freigibt und ggf. wieder
verschließt.
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Diese
relativ aufwendige und teure Technik benötigt eine externe Stromquelle
und eine aufwendige Steuerung, um das Gewicht des Fahrzeuginsassen
und die Fahrzeugverzögerung
zu berücksichtigen.
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Die
DE 295 20 307 U1 beschreibt
einen Linearantrieb für
einen Gurtstraffer mit einem Zylinderrohr, in dem ein Kolben verschiebbar
angeordnet ist, der einen hohlen Innraum und an einem axialen Ende eine
Stirnwand aufweist. Eine pyrotechnische Treibladung beaufschlagt
den Innenraum des Kolbens nach Zündung
mit einem unter Druck stehenden Gas, wobei die Stirnwand eine Durchgangsöffnung aufweist,
die auf der Seite des Innenraums durch eine Berstscheibe abgedeckt
ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und preiswerte
Vorrichtung bereitzustellen, mit der der Gasdruck eines Gurtstraffers
reguliert werden kann, um Druckspitzen und dadurch hohe Gurtkräfte auf
den Fahrzeuginsassen zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
sieht vor, dass die Auslassöffnung über eine
Verschlussplatte verschlossen ist, die bei Erreichen eines vorgegebenen
Innendruckes in der Verbrennungskammer die Auslassöffnung selbsttätig zumindest
teilweise freigibt. Die Verschlussplatte, die als Verschlussventil
arbeitet, gibt bei Erreichen eines vorgegebenen Innendruckes innerhalb
der Verbrennungskammer die Auslassöffnung frei, beispielsweise
indem sie durch den Innendruck von der Auslassöffnung weg verlagert wird,
so dass ein Auslassschlitz entsteht, durch den ein mit einem vorgegebenen
Wert überschreitende
Innendruck abgelassen werden kann. Auf diese Weise wird eine aufwendige
Steuerung über
piezoelektrische Elemente überflüssig. Darüber hinaus
wird keine externe Energiequelle benötigt, so dass preiswert und
zuverlässig
eine Druckbegrenzung und damit eine Gurtkraftbegrenzung innerhalb
der Vorrichtung bereitgestellt werden kann.
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Um
den hohen Temperaturen innerhalb der Verbrennungskammer standhalten
zu können,
ist die Verschlussplatte als Metallteil, insbesondere aus Stahl
ausgebildet.
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Die
Verschlussplatte kann dabei als Blattfeder ausgebildet sein, so
dass eine Federbelastung innerhalb der Verschlussplatte selbst ausgebildet
sein kann. Durch eine entsprechende Ausgestaltung in der Form der
Verschlussplatte und eine entsprechende Lagerung an der Vorrichtung
wird die notwendige Vorspannkraft aufgebracht, um die Auslassöffnung zu
verschließen.
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Ebenfalls
ist es vorgesehen, die Verschlussplatte als eine Gelenkplatte auszubilden,
die ein Lagerteil und ein bewegliches Verschlussteil aufweist, wobei
das bewegliche Verschlussteil federbelastet ist. Um eine Einstellbarkeit
der Gurtkraft zu ermöglichen,
kann das Federelement, das die Verschlussplatte bzw. das Verschlussteil
belastet, verstellbar ausgebildet sein, so dass eine Verstellung
in Abhängigkeit
von dem Gewicht des Sitznutzers oder von Fahrzeuggegebenheiten vorgenommen
werden kann.
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Die
Vorrichtung kann entweder unmittelbar auf den Sicherheitsgurt einwirken
oder mit einem Gurtschloss oder einer Aufrolleinrichtung für den Sicherheitsgurt
gekoppelt sein und so den Sicherheitsgurt straften bzw. spannen.
Zur besseren Abdichtung der Verbrennungskammer ist vorgesehen, die
Verschlussplatte mit einem Stopfen oder Zapfen auszustatten, der
im geschlossenen Zustand in die Auslassöffnung hineinragt. Alternativ
kann in der Auslassöffnung
ein Verschlusselement angeordnet sein, das durch die Verschlussplatte
in einer Verschlussposition gehalten wird.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 – eine schematische
Darstellung der Vorrichtung;
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2 – Detailansichten
der Verbrennungskammer;
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3 – Detailansichten
mit einer verschlossenen und einer geöffneten Auslassöffnung;
sowie
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4 – Detailansichten
einer Variante der 3.
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In
der 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Spannen
eines nicht dargestellten Sicherheitsgurtes gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist
eine Verbrennungskammer 5 auf, in der bei einem Unfall
oder unmittelbar vor einem Unfall ein pyrotechnischer Treibsatz 7 verbrannt
werden kann. Durch die Verbrennung des pyrotechnischen Treibsatzes 7 wird
ein Kolben 9, der in einer Kolbenführung 8 geführt ist,
von der Verbrennungskammer 5 weg bewegt. Der Kolben 9 ist über einen
Spanndraht 2, der über
eine Umlenkrolle 4 geführt
ist, mit einem Verbindungsteil 3 gekoppelt. Das Verbindungsteil 3 kann
an einem Gurtschloss oder an einem Sicherheitsgurtaufrollmechanismus
befestigt sein. Wird der Kolben 9 in der Kolbenführung 8 verlagert,
wirken Zugkräfte
auf den Spanndraht 2 und das Verbindungsteil 3 und
ziehen dieses in Richtung des Pfeils 10. Dadurch wird der
Sicherheitsgurt, das Gurtschloss oder die Aufrolleinrichtung über das
Verbindungsteil 3 mit einer Kraft beaufschlagt und bei
ausreichender Kraft verlagert, so dass der Sicherheitsgurt gespannt
oder gestrafft wird.
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Um
Druckspitzen und damit Belastungsspitzen auf den Sicherheitsgurt
und damit auf den Sitznutzer zu verhindern, ist in der Verbrennungskammer 5 eine
Auslassöffnung
angeordnet, die über
eine Verschlussplatte 6 verschlossen ist. Diese Verschlussplatte 6 ist
in Richtung auf eine, in der 2 gezeigte Auslassöffnung 11 vorgespannt,
beispielsweise indem sie einseitig an dem Gehäuse der Verbrennungskammer 5 befestigt
und angedrückt
ist. Alternativ dazu kann die Verschlussplatte 6 als eine
Federplatte oder eine über
ein Federelement in Richtung auf die Auslassöffnung belastete Metallplatte, beispielsweise
als Gelenkplatte ausgebildet sein.
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Über die
Andrückkraft
in Richtung auf die Auslassöffnung
wird der maximale Innendruck innerhalb der Verbrennungskammer 5 reguliert,
so dass bei Überschreiten
des Innendruckes innerhalb der Verbrennungskammer 5 die
Verschlussplatte 6 von der Auslassöffnung weg verlagert wird und
die Auslassöffnung
freigibt. Dann steht die Verbrennungskammer 5 mit der Umgebung
in Verbindung, so dass der Überdruck
abgebaut werden kann. Sobald wieder der vorgesehene Innendruck innerhalb
der Verbrennungskammer 5 vorliegt, verschließt aufgrund der
Vorspannung die Verschlussplatte 6 die Auslassöffnung,
so dass der Sicherheitsgurt weiter mit einer im Wesentlichen konstanten
Kraft gestrafft oder vorgespannt wird.
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Zur
besonders dichten Abdichtung der Auslassöffnung kann die Verschlussplatte 6 einen
Verschlussstopfen aufweisen, der in die Auslassöffnung eingreift.
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Die
Verschlussplatte 6 arbeitet als ein Druckventil, das in
einem vorbestimmten Druckbereich arbeitet. Durch Veränderung
der Eigenschaften der Verschlussplatte 6, beispielsweise
durch Veränderung
der Federkonstanten bei Ausgestaltung der Verschlussplatte 6 als
eine Federplatte oder durch Veränderung
der Vorspannung, der Materialeigenschaften oder der Dimensionierung,
kann der Druckbereich verändert
werden. Bevorzugt ist die Verschlussplatte 6 aus einem
Metall gefertigt, um den hohen Temperaturen innerhalb der Verbrennungskammer 5 standzuhalten.
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Sofern
ein separates Federelement vorgesehen ist, kann dieses als eine
Feder, eine Federscheibe oder eine elastische Komponente ausgebildet sein,
das die Verschlussplatte 6 entsprechend belastet. Vorzugsweise
ist dieses Federelement hinter der Verschlussplatte angeordnet,
also auf der der Verbrennungskammer 5 abgewandten Seite,
um die Verschlussplatte entsprechend vorzuspannen und um vor dem
Temperatureinfluss der Verbrennungsgase geschützt zu sein.
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In
der 2a ist im Detail die Verbrennungskammer 5,
die darin angeordnete Auslassöffnung 11 sowie
die Verschlussplatte 6 gezeigt, die vorliegend als Federscheibe
ausgebildet ist. An den pyrotechnischen Treibsatz 7 schließt sich
die Verbrennungskammer 5 an, die mit der Kolbenführung 8 gekoppelt ist,
so dass von der Verbrennungskammer 5 der nicht dargestellte
Kolben 9 in Richtung der Kolbenführung 8 verschoben
werden kann, um dann den Spanndraht 2, der durch eine Spanndrahtführung 18 verläuft, zu
verlagern.
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An
der Verschlussplatte 6 ist ein Verschlussstopfen 16 in
Gestalt einer kalottenförmigen
Eindrückung
ausgebildet, die in die Auslassöffnung 11 hineinragt
und diese dicht abschließt.
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In
der 2b ist die Lagerung der Verschlussplatte 6 gezeigt,
die in eine Führungsnut 12 eingeschoben
ist und durch den Verschlussstopfen 16 gegen ein Verschieben
entlang der Führungsnut nach
Einrasten des Verschlussstopfens 16 in der Auslassöffnung 11 gesichert
ist. Eine Verlagerung senkrecht zu der Einschubbewegung wird durch
die beiderseitig ausgebildeten Führungsnuten 12 verhindert,
ebenso wie ein ungewolltes Verlagern von der Auslassöffnung 11 weg.
Eine solche Verlagerung findet nur statt, wenn der Innendruck innerhalb
der Verbrennungskammer zu groß wird.
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In
der 2 ist die Verschlussplatte 6 mit
der Eindrückung
als Verschlusstopfen 16 in einem nicht montierten Zustand
gezeigt, an dem dem Verschlussstopfen 16 zugewandten Ende
der Auslassöffnung 11 ist
eine Dichtfläche
ausgebildet, auf der der Verschlussstopfen 16 aufliegt,
um einen möglichst
gasdichten Verschluss der Verbrennungskammer 5 zu gewährleisten.
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In
der 3 ist in einer vergrößerten Detaildarstellung
die Anordnung des Verschlussstopfens 16 in der Auslassöffnung 11 gezeigt.
Die 3a zeigt eine verschlossene Auslassöffnung 11,
bei der Verschlussplatte 6 den Verschlussstopfen 16 gegen
den Rand der Auslassöffnung 11 drückt. Die
Verschlussplatte 6 wirkt somit in Verbindung mit dem Stopfen 16 als
ein Ventil. Wird der Druck innerhalb der Verbrennungskammer 5 zu
groß,
hebt die Verschlussplatte 6 ab, so dass ein Spalt 13 entsteht,
durch den das Gas aus dem Gasgenerator 7 entweichen kann.
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Eine
alternative Ausgestaltung der Verschlussplatte 6 ist in
den 4a und 4b gezeigt, bei
der ein Verschlusselement, vorliegend in Gestalt einer Kugel 26,
in die Auslassöffnung 11 eingeführt ist.
Eine entsprechend ausgebildete Dichtfläche zur Aufnahme des Verschlusselementes 26 ist
in Gestalt einer konischen Bohrung ausgebildet. Das Verschlusselement 26 wird über eine
Blattfeder 6, die als Verschlussplatte wirkt, in der dargestellten
geschlossenen Position gehalten. Die Doppelpfeile drücken die
Beweglichkeit der Verschlussplatte 6 und des Verschlusselementes 26 an.
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Bei Überschreiten
eines vorgegebenen Druckes bewegt sich das Verschlusselement 26 aus
der Auslassöffnung 11 entgegen
der Rückhaltekraft
der Blattfeder 6 hinaus. Sinkt der Druck innerhalb der Verbrennungskammer 5 wieder
ab, wird die Auslassöffnung 11 durch
das Verschlusselement 26 wieder verschlossen.