DE102006031360A1

DE102006031360A1 - Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem

Info

Publication number: DE102006031360A1
Application number: DE102006031360A
Authority: DE
Inventors: Robert Kopetzky
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: DE102006031360B4

Abstract

Ein Gurtstraffer (10) für ein Sicherheitsgurtsystem umfasst ein Druckübertragungsglied (20), das zumindest teilweise im Inneren einer Kammer angeordnet ist, und eine Antriebseinheit (22), die bei Aktivierung ein Druckgas erzeugt, welches die Kammer füllt und das Druckübertragungsglied (20) derart beaufschlagt, dass es sich aus der Kammer bewegt. Eine Abdichtung zwischen Kammer und Druckübertragungsglied (20) ist nur in einem Austrittsbereich (24) des Druckübertragungsglieds (20) aus der Kammer vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einem Druckübertragungsglied, das zumindest teilweise im Inneren einer Kammer angeordnet ist, und einer Antriebseinheit, die bei Aktivierung ein Druckgas erzeugt, welches die Kammer füllt und das Druckübertragungsglied derart beaufschlagt, daß es sich aus der Kammer bewegt.
Herkömmliche Straffer, bei denen ein Gasgenerator ein Druckübertragsglied beaufschlagt, beispielsweise der sog. Kugelstraffer, beruhen darauf, das Druckübertragungsglied in einem Rohr zu speichern und den hinteren Abschnitt, also beispielsweise die einem Gasgenerator zugewandte Kugel einer Reihe von Kugeln mit einem hohen Druck zu beaufschlagen. Das Druckübertragungsglied wird dann nach vorne ausgeschoben und treibt ein Antriebsrad an, welches mit einer Gurtspule gekoppelt ist. Grundsätzlich wird am hinteren Querschnitt abgedichtet, also der dem Gasgenerator zugewandten Seite, so daß ein im wesentlichen druckdichter Raum zwischen dem Gasgenerator und dem Druckübertragungsglied gebildet ist.
Demgegenüber schafft die Erfindung einen Gurtstraffer, der sich durch eine vereinfachte Abdichtung, geringere Reibung und einfachere Bauweise auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß eine Abdichtung zwischen Kammer und Druckübertragungsglied nur in einem Austrittsbereich des Druckübertragungsglieds aus der Kammer vorgesehen ist. Beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer wird also nicht am hintersten Querschnitt des Druckübertragungsglieds abgedichtet, sondern nahe dessen Austrittsquerschnitt, wobei natürlich die Abdichtung bezüglich der Kammer unbeweglich ist. Das von der Antriebseinheit erzeugte Druckgas kann somit im wesentlichen den gesamten Innenraum der Kammer ausfüllen. Auf das Druckübertragungsglied wirkt dabei eine Kraft, die gleich der Druckdifferenz zwischen dem Innen- und dem Außendruck ist, multipliziert mit der Querschnittsfläche des Druckübertragungsglieds. Aufgrund dieser Kraft wird das Druckübertragungsglied gleichsam aus der Kammer „herausgesaugt". Die vergleichsweise komplizierte Abdichtung am hinteren Querschnitt des Druckübertragungsglieds kann somit entfallen. Außerdem wird das Druckübertragungsglied nicht „von hinten" geschoben, weshalb kein Knicken oder Ausbeulen des Druckübertragungsglieds möglich ist und nur eine vergleichsweise geringe Reibung auftritt.
Vorzugsweise ist die Kammer ein gebogenes Rohr, wodurch sich ein besonders kompaktes Baumaß erzielen läßt.
Um das Druckübertragungsglied im wesentlichen längs seiner gesamten Länge zu beaufschlagen, kann das Rohr, abgesehen vom Austrittsbereich des Druckübertragungsglieds, einen größeren Querschnitt als das Druckübertragungsglied aufweisen.
Insbesondere weist das Rohr, abgesehen vom Austrittsbereich des Druckübertragungsglieds, einen kreisförmigen und das Druckübertragungsglied einen in etwa quadratischen Querschnitt auf. Dadurch liegt das Druckübertragungsglied nur mit seinen Ecken im Rohr an und wird durch dieses geführt, wobei die Reibung zwischen Druckübertragungsglied und Rohr minimal ist.
Vorzugsweise ist das Druckübertragungsglied biegsam, kann sich also besonders gut an unterschiedliche Formgebungen des Straffergehäuses anpassen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, bei der das Druckübertragungsglied über nahezu seine gesamte Länge mit dem erhöhten Druck beaufschlagt wird, muß das Druckübertragungsglied nicht besonders eigenstabil sein.
Insbesondere ist das Druckübertragungsglied aus einem Elastomer, beispielsweise aus einem elastischen oder elastomeren Material, aus welchem für gewöhnlich O-Dichtringe gemacht sind. Alternativ ist auch ein plastisch verformbares Material denkbar.
Eine besonders einfache Möglichkeit, die Bewegung des Druckübertragungsglieds auf die Achse eines Gurtaufrollers zu übertragen, besteht darin, das Druckübertragungsglied nach Aktivierung der Antriebseinheit an einem drehbar gelagerten Antriebsrad angreifen zu lassen, das an die Achse des Gurtaufrollers ankoppelbar ist.
Das Antriebsrad kann eine rauhe Umfangsfläche aufweisen, beispielsweise gerändelt oder gezahnt sein. Auf diese Weise läßt sich eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Druckübertragungsglied und dem Antriebsrad erzielen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Rücklaufsperre für das Druckübertragungsglied vorgesehen, die bei Beendigung des Straffvorgangs zunächst verhindert, daß Gurtband abgezogen werden kann.
Eine besonders kostengünstige Ausgestaltung erhält man, wenn die Rücklaufsperre eine Schenkelfeder aufweist, die sich an einem Gehäuse des Gurtstraffers abstützt.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, daß das Druckübertragungsglied nicht schubstabil ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil der Anpassung des Druckübertragungsglieds an beliebige Führungen im Gehäuse des Gurtstraffers, weshalb nahezu beliebige Bauformen möglich sind. Da das Druckübertragungsglied nicht aus der Kammer geschoben, sondern gezogen bzw. „gesaugt" wird, treten so gut wie keine Reibungsverluste (etwa durch Knicken des Druckübertragungsglieds) auf.
Bei Aktivierung der Antriebseinheit wird vorzugsweise ein überwiegender Teil der Außenfläche des Druckübertragungsglieds durch das Druckgas beaufschlagt. Lediglich an einer Stirnfläche, die in einem Austrittsbereich des Druckübertragungsglieds aus der Kammer gelagert ist, herrscht also bei Aktivierung der Antriebseinheit der geringere Umgebungsdruck, und das Druckübertragungsglied wird gleichsam aus der Kammer gezogen.
Insbesondere wird der gesamte, im Inneren der Kammer angeordnete Teil des Druckübertragungsglieds, abgesehen von einem im Austrittsbereich angeordneten Abschnitt, bei Aktivierung der Antriebseinheit durch das Druckgas beaufschlagt und somit ein Knicken vermieden.
Vorzugsweise ist im Bereich des der Antriebseinheit zugewandten Endes des Druckübertragungsglieds keine Abdichtung zwischen Kammer und Druckübertragungsglied vorgesehen. Somit wird das Druckübertragungsglied nicht, wie im Stand der Technik, „von hinten" aus der Kammer herausgeschoben, sondern gezogen, weshalb der Druckkörper im Inneren der Kammer nicht in Längsrichtung beaufschlagt wird und folglich auch keine Reibungsverluste mit der Kammerwand auftreten können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers im Einbauzustand;
2 eine Perspektivansicht des Gurtstraffers aus 1 nach Beendigung eines Straffvorgangs;
3 eine Seitenansicht des Gurtstraffers aus 1;
4 eine Draufsicht auf den Gurtstraffer aus 1 im Einbauzustand;
5 eine Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Gurtstraffers;
6 eine schematische Darstellung des dem erfindungsgemäßen Gurtstraffer zugrundeliegenden Prinzips;
7 eine weitere schematische Darstellung zur Verdeutlichung der beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer auftretenden Kräfte;
8 eine Detailansicht eines Antriebsrads und eines Druckübertragungsglieds des erfindungsgemäßen Gurtstraffers;
9 eine Ansicht des Druckübertragungsglieds;
10 einen Querschnitt durch ein beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer eingesetztes Rohr, in dem das Druckübertragungsglied angeordnet ist;
11 eine schematische Darstellung einer beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer eingesetzten Rücklaufsperre im Einbauzustand vor einer Straffung;
12 eine schematische Darstellung der Rücklaufsperre aus 11 während eines Straffvorgangs;
13 eine schematische Darstellung der Rücklaufsperre aus 11 zu Beginn einer Rücklaufbewegung des Druckübertragungsglieds;
14 eine schematische Darstellung der Rücklaufsperre aus 11 bei einer starken rückwärts gerichteten Kraft auf das Druckübertragungsglied; und
15 eine alternative Ausgestaltung eines beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer eingesetzten Antriebsrads.
Die 1 bis 5 zeigen einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer 10, der ein Gehäuse 12 aufweist, in dem ein Antriebsrad 14 drehbar gelagert ist, welches an die Achse eines Gurtaufrollers (nicht gezeigt) gekoppelt oder ankoppelbar ist. Das Antriebsrad 14 weist eine rauhe Umfangsfläche 16, hier insbesondere eine gezahnte Umfangsfläche auf. Weiterhin ist eine Kammer 18' in Form eines länglichen gebogenen Rohres 18 vorgesehen, in der ein biegsames, insbesondere nicht schubstabiles Druckübertragungsglied 20, z.B. aus einem Elastomer, derart angeordnet ist, daß im Einbauzustand (1 und 4) lediglich ein kleiner vorderer Abschnitt aus dem Rohr 18 herausragt. Weiterhin ist eine Antriebseinheit 22 in Form eines Gasgenerators vorgesehen, die an dem dem Druckübertragungsglied 20 abgewandten Ende des Rohres 18 angeordnet ist (vgl. 5). Das Gehäuse 12 weist eine gekrümmte Führung 23 für das Druckübertragungsglied 20 auf.
Wie insbesondere aus 10 ersichtlich ist, hat das Rohr 18 über einen großen Teil seiner Länge einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Innendurchmesser von hier etwa 16 mm. Das Druckübertragungsglied 20 hat einen in etwa quadratischen Querschnitt, liegt also nur mit seinen hier abgerundeten Ecken im Rohr 18 an und wird durch dieses geführt. In einem Austrittsbereich 24 des Druckübertragungsglieds 20 aus dem als Kammer dienenden Rohr 18 (also dem der Antriebseinheit 22 abgewandten Ende) ist das Rohr 18 mit einem etwa viereckigen Querschnitt versehen, der an den Querschnitt des Druckübertragungsglieds 20 angepaßt ist. Durch die übereinstimmenden Querschnitte ist eine Abdichtung 26 zwischen dem Rohr 18 und dem Druckübertragungsglied 20 im Austrittsbereich 24 gebildet. Es ist zu beachten, daß im Bereich des der Antriebseinheit 22 zugewandten Endes des Druckübertragungsglieds 20 keine Abdichtung zwischen dem Rohr 18 und dem Druckübertragungsglied 20 vorgesehen ist.
Mit den Bezugszeichen 27 und 29 sind Schrauben zur Befestigung des Gurtstraffers 10 bzw. ein Lager für das Antriebsrad 14 bezeichnet. Weiterhin ist eine Schenkelfeder 30 vorgesehen, die sich am Gehäuse 12 des Gurtstraffers 10 abstützt und als Rücklaufsperre für das Druckübertragungsglied 20 dient.
Bei einer Aktivierung der Antriebseinheit 22 füllt das erzeugte Druckgas den gesamten Innenraum des Rohres 18 bis zum vordersten Querschnitt (dem Austrittsbereich 24) aus, insbesondere also vier langgestreckte flache Räume 28 zwischen den ebenen Seitenwänden des Druckübertragungsglieds 20 und der runden Innenwand des Rohres 18 (siehe 10). Es wird somit ein überwiegender Teil der Außenfläche des Druckübertragungsglieds 20, nämlich der gesamte im Inneren des Rohrs 18 angeordnete Teil, abgesehen von dem im Austrittsbereich 24 angeordneten Abschnitt, durch das Druckgas beaufschlagt.
Die dabei auf das Druckübertragungsglied 20 wirkende Kraft F wird anhand der 6 und 7 erläutert. Das Druckübertragungsglied 20 befindet sich im Inneren einer Kammer 18', die von der Antriebseinheit 22 auf einen sehr hohen Überdruck p (gegenüber dem Außendruck) gebracht wird. Dieser Überdruck kann 700 bar betragen. Auf das Druckübertragungsglied 20 wirkt eine Kraft F, die gleich der Druckdifferenz p zwischen dem Innen- und dem Außendruck ist, multipliziert mit der Querschnittsfläche A des Druckübertragungsglieds 20. Das Druckübertragungsglied 20 selbst muß nicht besonders eigenstabil sein, es reicht lediglich eine gewisse Druckfestigkeit, damit das Druckübertragungsglied 20 das Antriebsrad 14 in Drehung versetzen kann.
Das zugrundeliegende Prinzip kann man sich folgendermaßen vorstellen: In einer Flasche mit kreisförmigem Austrittsquerschnitt ist ein zylindrischer Gummikörper angeordnet. Dieser dichtet den Austrittsquerschnitt der Flasche ab. Die Flasche wird unter einen hohen Druck gesetzt. Der Gummikörper ist im Inneren der Flasche frei beweglich, unabhängig von der Höhe der Druckdifferenz zwischen Innendruck und Außendruck. Wenn der Gummikörper freigegeben wird, „saugt" die Druckdifferenz zwischen Innendruck und Außendruck ihn aus der Flasche heraus.
Die dabei auftretenden Kräfte werden analog beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer genutzt, um den Sicherheitsgurt zu straften. Ein besonderer Vorteil gegenüber herkömmlichen Gurtstraffern besteht darin, daß fast keinerlei Reibungsverluste auftreten. Bei herkömmlichen Straffern, bei denen das Druckübertragungsglied „von hinten" aus dem Führungsrohr herausgeschoben wird, verhält sich das Druckübertragungsglied wie ein Knickstab, der sich an vielen Berührstellen im Inneren des Führungsrohrs abstützen muß. Dort entsteht Reibung. Beim nun vorgeschlagenen Straffprinzip entfällt diese Reibung, da das Druckübertragungsglied im Inneren des Führungsrohres nicht in Längsrichtung beaufschlagt wird und folglich auch keine Reibungsverluste mit der Wand auftreten können.
Bei seiner Bewegung aus dem Rohr 18 heraus greift das Druckübertragungsglied an der gezahnten Umfangsfläche 16 des Antriebsrads 14 an und versetzt dieses in eine Drehung, die durch eine entsprechende Kopplung (nicht gezeigt) auf die Gurtspule übertragen wird. In 2 ist der Gurtstraffer 10 nach dem Ende der Straffung gezeigt. Das Druckübertragungsglied 20 wurde fast vollständig aus dem Rohr 18 „herausgesaugt".
Mit dem gezeigten Gurtstraffer 10 läßt sich bei einem Antriebsraddurchmesser von 18 mm, einem Gurtspulendurchmesser von 45 mm und einer Länge des Druckübertragungsglieds von 110 mm ein Straffweg von etwa 275 mm erreichen. Nimmt man weiterhin eine Druckdifferenz von 700 bar sowie eine Querschnittsfläche des Druckübertragungsglieds von 161 mm² an, beträgt das maximale auf das Antriebsrad wirkende Drehmoment etwa 100 Nm.
Die Funktionsweise der Rücklaufsperre kann den 11 bis 14 entnommen werden. Wie in 12 zu sehen ist, rutscht die Schenkelfeder 30 über das Druckübertragungsglied 20, solange gestrafft wird. Zu Beginn einer Rücklaufbewegung des Druckübertragungsglieds 20, etwa bedingt durch eine in Auszugsrichtung auf das Gurtband wirkende Kraft, sperrt die Schenkelfeder 30 (siehe 13). Erst wenn die rückwärtsgerichtete Kraft auf das Druckübertragungsglied 20 übermäßig groß ist, wird die Schenkelfeder 30 überwunden (siehe 14). Dann ist eine Drehung des Antriebsrads 14 und somit ein Gurtbandauszug möglich.
Durch die Ausgestaltung mit Rücklaufsperre kann ein Einbruch im Verlauf der Gurtbandkraft am Ende des Straffvorgangs vermieden werden.
15 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Antriebsrads 14, bei dem es sich neben dem gezeigten Zahnrad auch um ein Turbinenrad handeln kann. Abhängig vom elastischen bzw. elastomeren Material des Druckübertragungsglieds 20 weist das Antriebsrad 14 eine Eindringtiefe in das Druckübertragungsglied 20 auf, die mehr als 70% des Durchmessers (bzw. der relevanten Materialdicke) des Druckübertragungsglieds 20 betragen kann. Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Abdichtung durch ein separates Dichtelement 32.

Claims

Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einem Druckübertragungsglied (20), das zumindest teilweise im Inneren einer Kammer (18') angeordnet ist, und einer Antriebseinheit (22), die bei Aktivierung ein Druckgas erzeugt, welches die Kammer (18') füllt und das Druckübertragungsglied (20) derart beaufschlagt, daß es sich aus der Kammer (18') bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdichtung (26) zwischen Kammer (18') und Druckübertragungsglied (20) nur in einem Austrittsbereich (24) des Druckübertragungsglieds (20) aus der Kammer (18') vorgesehen ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (18') ein gebogenes Rohr (18) ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18), abgesehen vom Austrittsbereich (24) des Druckübertragungsglieds (20), einen größeren Querschnitt als das Druckübertragungsglied (20) aufweist.
Gurtstraffer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18), abgesehen vom Austrittsbereich (24) des Druckübertragungsglieds (20), einen kreisförmigen und das Druckübertragungsglied (20) einen in etwa quadratischen Querschnitt aufweist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsglied (20) biegsam ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsglied (20) aus einem Elastomer ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsglied (20) nach Aktivierung der Antriebseinheit (22) an einem drehbar gelagerten Antriebsrad (14) angreift, das an die Achse eines Gurtaufrollers ankoppelbar ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (14) eine rauhe Umfangsfläche (16) aufweist, beispielsweise gerändelt oder gezahnt ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rücklaufsperre für das Druckübertragungsglied (20) vorgesehen ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufsperre eine Schenkelfeder (30) aufweist, die sich an einem Gehäuse (12) des Gurtstraffers (10) abstützt.
Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsglied (20) nicht schubstabil ausgebildet ist.
Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aktivierung der Antriebseinheit (22) ein überwiegender Teil der Außenfläche des Druckübertragungsglieds (20) durch das Druckgas beaufschlagt wird.
Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte im Inneren der Kammer (18') angeordnete Teil des Druckübertragungsglieds (20), abgesehen von einem im Austrittsbereich (24) angeordneten Abschnitt, bei Aktivierung der Antriebseinheit (22) durch das Druckgas beaufschlagt wird.
Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des der Antriebseinheit (22) zugewandten Endes des Druckübertragungsglieds (20) keine Abdichtung zwischen Kammer (18') und Druckübertragungsglied (20) vorgesehen ist.