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Gurtstraffer
für einen Gurtaufroller eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen
des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Ein
solcher Gurtstraffer ist zum Beispiel aus der
WO 2009/000417 A1 bekannt.
Der dort beschriebene Gurtstraffer weist eine Gurtwelle, ein mit
der Gurtwelle kuppelbares Strafferantriebsrad und mehrere in einem
Rohr geführte Massekörper auf. In dem Rohr ist
außerdem ein pyrotechnischer Gasgenerator vorgesehen, der
bei Aktivierung ein Treibmittel zündet und dadurch einen
Druck in dem Rohr erzeugt, der die Massekörper über
einen Kolben antreibt. Die angetriebenen Massekörper gelangen dann
in Eingriff mit dem Strafferantriebsrad und treiben dadurch die
Gurtwelle in Aufwickelrichtung an. Der dort vorgesehene Kolben ist
als tiefgezogenes becherförmiges Bauteil ausgebildet und
liegt an dem ersten zu dem Gasgenerator nächstliegenden
Massekörper an.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Gurtstraffer der eingangs genannten
Art derart weiterzuentwickeln, dass der zur Verfügung stehende
Bauraum besser ausgenutzt wird und die Kosten gesenkt werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch einen Gurtstraffer mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Gasgeneratorgehäuse
aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen gebildet ist,
die Verbindung der beiden Teile bei Aktivierung des Gasgenerators
lösbar ist, und eines der beiden Teile nach dem Lösen
der Verbindung den Kolben bildet. Der Vorteil der Erfindung ist
darin zu sehen, dass der im Stand der Technik erforderliche Kolben
vor dem ersten Massekörper entfällt und durch
einen Teil des Gasgeneratorgehäuses gebildet ist. Durch
das eingesparte Teil werden die Herstellungs- und Montagekosten
reduziert, und es wird zusätzlich die Fehlerwahrscheinlichkeit
reduziert, da der Kolben bei der Montage nicht mehr vergessen oder
fehlerhaft montiert werden kann. Außerdem wird wertvoller
Bauraum gespart, da der erste Massekörper dadurch unmittelbar
an dem Gasgenerator angeordnet werden kann. Das Rohr kann dadurch
bei gleicher Strafflänge insgesamt verkürzt werden,
oder es kann ein zusätzlicher Massekörper vorgesehen
werden, so dass die Strafflänge bei gleicher Rohrlänge
vergrößert wird.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die beiden Teile aus unterschiedlichen
Werkstoffen gebildet sind. Dies ist insofern sinnvoll, da das den
Kolben bildende Teil aufgrund der zusätzlichen Aufgabe
andere Eigenschaften, wie z. B. eine höhere Festigkeit und/oder
thermische Beständigkeit oder günstige Reibbeiwerte,
aufweisen muss, als das Teil, welches am Gasgenerator verbleibt.
Das den Kolben bildende Teil kann z. B. aus einem metallischen Werkstoff
gebildet sein, während das am Gasgenerator verbleibende
Teil als kostengünstiges Kunststoffspritzteil ausgebildet
sein kann.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die beiden Teile einen Hohlraum bilden,
in dem das Treibmittel aufnehmbar ist. Durch die vorgeschlagene
Lösung wird das Teil, welches den Kolben bildet zusätzlich zur
Schaffung des das Treibmittel aufnehmenden Hohlraumes genutzt, wodurch
die Bauraumausnutzung weiter verbessert wird.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann dadurch
verwirklicht werden, indem das Teil, welches den Kolben bildet,
eine an die Formgebung des ersten zu dem Gasgenerator nächstliegenden
Massekörper angepasste Anlagefläche aufweist.
Durch die Formgebung der Anlagefläche wird die Führung
der Massekörper bei der Antriebsbewegung und die Kraftverteilung
zwischen dem Kolben und dem ersten Massekörper im Sinne einer
Minimierung der Maximalbelastung verbessert.
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Außerdem
wird vorgeschlagen, dass die Anlagefläche konvex ausgebildet
ist, und das Teil zumindest im Bereich der Anlagefläche
eine konstante Wandstärke aufweist. Aufgrund der vorgeschlagenen Formgebung
der Anlagefläche und der konstanten Wandstärke
kann auch der zwischen dem Massekörper und der Wandung
des Rohres vorhandene Bauraum zur Schaffung des das Treibmittel
aufnehmenden Hohlraumes genutzt werden. Auf diese Weise kann bei
einer vorgegebenen Menge des Treibmittels die Länge des
Rohrabschnittes von dem ersten Massekörper bis zu dem mit
dem Gasgenerator abschließenden Rohrende kürzer
gewählt werden kann, so dass die Bauraumausnutzung weiter
gesteigert wird.
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Eine
besonders einfache Art, das erste und das zweite Teil lösbar
miteinander zu verbinden, kann darin gesehen werden indem das erste
und das zweite Teil durch eine Sollbruchstelle miteinander verbunden
sind. Die Sollbruchstelle kann für sich so ausgelegt werden,
dass sie ab einer vorbestimmten Beanspruchung zerbricht, und dadurch
die Verbindung aufgehoben ist. Weitere Teile oder Maßnahmen
zum Lösen der Verbindung sind damit nicht erforderlich.
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Eine
besonders einfache Ausführung der Sollbruchstelle kann
dadurch geschaffen werden, indem diese durch eine Schwachstelle
mit dünnerer Wandstärke gebildet ist. Die Schwachstelle
kann bei der Herstellung, z. B. in einem Spritzverfahren, gleich kostengünstig
mitgeformt werden. Außerdem bietet die vorgeschlagene Ausführungsform
der Sollbruchstelle den Vorteil, dass das Gasgeneratorgehäuse trotz
der geschaffenen Schwachstelle keine Durchbrüche aufweist,
und ein in dem Gasgeneratorgehäuse vorgesehener Hohlraum
für das Treibmittel trotz der Schwachstelle dicht verschlossen
ist.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass das erste und das zweite Teil wenigstens
im Bereich der Verbindungsstelle zylindrisch ausgebildet sind, und
die Schwachstelle ringförmig ausgebildet ist, wobei in diesem
Fall die Ebene der ringförmigen Schwachstelle senkrecht
zu der Achse des Rohres angeordnet sein sollte. Durch die vorgeschlagene
Lösung wird ein gleichmäßiger Spannungszustand
in der Schwachstelle geschaffen, der dazu genutzt werden kann, dass
die Verbindung zuverlässig bei einer vorbestimmten Beanspruchung
gelöst wird.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Verbindung der beiden Teile bei der
Aktivierung des Gasgenerators durch die von dem Treibmittel erzeugte
thermische Energie und/oder durch den von dem Treibmittel erzeugten
Druck lösbar ist. Durch die vorgeschlagene Lösung
wird die bei der Aktivierung des Gasgenerators durch das Treibmittel
freigesetzte Energie auch zum Lösen der Verbindung genutzt,
so dass eine sich bei der Aktivierung des Gasgenerators automatisch
selbst lösende Verbindung geschaffen ist, und keine zusätzlichen
Aktuatoren benötigt werden.
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Es
hat sich in Versuchen herausgestellt, dass die Verbindung zwischen
dem ersten und dem zweiten Teil derart ausgelegt sein sollte, dass
sie bei einem durch das Treibmittel erzeugten Druck von größer
als 30 MPa lösbar ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen
zu erkennen:
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1:
Explosionsdarstellung eines Gurtstraffers für einen Gurtaufroller
mit mehreren in einem Rohr geführten Massekörpern
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2:
Gasgenerator mit anliegendem Massekörper vor der Aktivierung
im Querschnitt
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3:
Gasgenerator nach der Aktivierung im Querschnitt mit angetriebenen
Massekörpern
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4:
Gasgeneratorgehäuse mit zwei über eine Sollbruchstelle
verbundenen Teilen
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1 ist
zunächst ein Gurtstraffer für einen Gurtaufroller
zu erkennen, wie er z. B. in Kraftfahrzeugen verwendet wird. Der
Gurtaufroller ist durch eine in Aufwickelrichtung vorgespannte Gurtwelle 1 gebildet,
die in einem Rahmen des Gurtaufrollers drehbar gelagert ist, und
auf der ein Gurt für den Insassen des Kraftfahrzeuges aufwickelbar
ist. Auf der Gurtwelle 1 ist ein Strafferantriebsrad gebildet
durch zwei Antriebsradhälften 2a und 2b drehfest
auf einer Verzahnung 4 befestigt. Zwischen die Antriebsradhälften 2a und 2b ragt
radial von außen ein an einer Abdeckkappe 10 des
Gurtstraffers befestigter Schwertkasten 3. Ferner ist ein
gekrümmtes Rohr 8 vorgesehen, dass den Schwertkasten 3 in
montiertem Zustand radial außen umfasst. In dem Rohr 8 ist eine
Kette aus Massekörpern 5 angeordnet, welche bei
Aktivierung des Gurtstraffers angetrieben werden und die Gurtwelle 1 durch
Eingriff in das Strafferantriebsrad in Aufwickelrichtung antreiben.
In dem Endabschnitt 9 des Rohres 8 ist ein Gasgenerator 7 angeordnet,
der bei Aktivierung des Gurtstraffers einen Druck in dem Rohr 8 erzeugt,
durch den die Massekörper 5 angetrieben werden.
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In
der 2 und 3 ist der Endabschnitt 9 des
Rohres 8 mit dem darin angeordneten Gasgenerator 7 vor
und nach der Aktivierung im Querschnitt zu erkennen. Der Gasgenerator 7 ist
gebildet aus einem Trägerteil 19, einem Zünder 11 und
einem Gasgeneratorgehäuse mit einem ersten Teil 14 und
einem zweiten Teil 15. Das erste Teil 14 ist an
seiner dem Trägerteil 19 zugewandten Seite mit
einem Kragen 18 versehen, um den das Trägerteil 19 mit
einem Rand 20 herumgebogen ist. In dem Gasgeneratorgehäuse
ist ein Hohlraum 12 vorgesehen, in dem ein Treibmittel
aufgenommen ist. Der Zünder 11 ragt in den Hohlraum 12 und
hat die Aufgabe das Treibmittel bei Aktivierung des Gurtstraffers
zu entzünden.
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Der
Endabschnitt 9 des Rohres 8 ist aus zwei Abschnitten 9a und 9b mit
unterschiedlichen Durchmessern gebildet. Der Abschnitt 9b weist
den größten Durchmesser auf und dient der Aufnahme
des Trägerteils 19, dass durch Verbördelung
des Randes 23 des Abschnittes 9b in Richtung der
Längsachse des Endabschnittes 9 in beide Richtungen
fest an dem Endabschnitt 9 eingespannt ist. Der Abschnitt 9a weist
einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 9b aber einen
größeren Durchmesser als das Rohr 8 auf.
Damit der bei Aktivierung des Gasgenerators 7 entwickelte
Druck durch die Zündung des Treibmittels möglichst
effektiv in eine Antriebsbewegung der Massekörper 5 umgewandelt
wird, sollte der Innendurchmesser des Abschnittes 9a dem
Außendurchmesser des Teils 14 des Gasgeneratorgehäuses
entsprechen. Dadurch wird die Expansion des Treibmittels ausschließlich
zum Antrieb der Massekörper 5 genutzt, und es
findet keine radiale Aufweitung des Teils 14 statt. Ferner
ist in dem Abschnitt 9a eine Öffnung 13 vorgesehen,
die bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Druckes
durch Bersten der anliegenden Wand des Teils 14 ein Überdruckventil
bildet. An der Stirnseite des Teils 15 liegt ein erster
Massekörper 5 an, der hier als Kugel geformt ist.
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Wird
nun der Gasgenerator 7 in dem in 2 gezeigten
Zustand aktiviert, d. h. der Zünder 11 zündet
das Treibmittel in dem Hohlraum 12, so bewirkt der ansteigende
Druck in dem Hohlraum 12, dass die Verbindung zwischen
dem Teil 14 und dem Teil 15 des Gasgeneratorgehäuses
gelöst wird, und das Teil 15 den Kolben bildet
und die Massekörper 5 antreibt, wie dies in 3 zu
erkennen ist. Damit die durch den Druck in dem Hohlraum 12 erzeugte
Zugkraft in dem Gasgeneratorgehäuse auch sicher zu einem
Lösen der Verbindung führt, ist der Abschnitt 9a in Längsrichtung
bewusst länger als das Teil 14 ausgebildet, so
dass zwischen dem Teil 14 und dem Abschnitt 9a in
Axialrichtung des Endabschnittes 9 ein Spalt 21 vorgesehen
ist, der verhindert, dass sich das Gasgeneratorgehäuse
an dem Rohr 8 oder dem Endabschnitt 9 abstützt.
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Es
ist erkennbar, dass die erfindungsgemäße Lösung
deutliche Vorteile hinsichtlich der Bauraumnutzung und einer Reduzierung
der Teileanzahl schafft, wie in 2 zu erkennen
ist. Ferner liegt der durch die Zündung des Treibmittels
erzeugte Druck sofort und unmittelbar an dem Massekörper 5 an,
so dass der Druck mit möglichst wenigen Verlusten in Straffleistung
umgewandelt wird.
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In 4 ist
das Gasgeneratorgehäuse mit den Teil 14 und dem
Teil 15 zu erkennen. Das Teil 14 und das Teil 15 weisen
jeweils einen Teilhohlraum 12a und 12b auf, die
sich zu dem Hohlraum 12 ergänzen. Das Teil 15 dient
damit vor der Aktivierung des Gasgenerators 7 zur Aufnahme
des Treibmittels und nach der Aktivierung als Kolben. Das Teil 14 weist
einen Außendurchmesser D3 auf, der dem Innendurchmesser
D1 des Abschnitts 9a entspricht. Das Teil 15 weist
dagegen einen kleineren Außendurchmesser D4 auf, der dem
Innendurchmesser 2 des Rohres 8 entspricht. Zwischen
dem Teil 14 und dem Teil 15 ist eine ringförmige
Sollbruchstelle 16 in Form einer Schwachstelle mit geringerer
Wandstärke vorgesehen, die bei der Expansion des Treibmittels zerbricht.
Damit der durch das Treibmittel erzeugte Druck auch die Sollbruchstelle 16 zerstört
und nicht beide Teile 14 und 15 zusammen von dem
Trägerteil 19 abreißt, ist das Teil 14 über
den Kragen 18 formschlüssig mit dem Trägerteil 19 verbunden,
wobei diese Verbindung fester als die Sollbruchstelle 16 sein
muss. Das Teil 15, welches nach der Trennung der Verbindung
zu dem Teil 14 den Kolben bildet, ist an seiner Stirnfläche
mit einer konvexen Anlagefläche 17 versehen. Ferner
weist das Teil 14 im Bereich der Anlagefläche 17 eine
konstante Wandstärke auf, so dass das Volumen des Teilhohlraumes 12b in
dem Teil 15 um das Volumen 22, zwischen dem ersten Massekörper 5 und
der Wandung des Rohres 8 vergrößert wird.
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Die
beiden Teile 14 und 15 können aber auch als
getrennte Teile gefertigt werden und dann z. B. durch eine Crimpverbindung,
Klebeverbindung, Formschlussverbindung oder durch einen Presssitz miteinander
verbunden werden. In diesem Fall können die Teile 14 und 15 auch
aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet sein, wobei die Wahl
des Werkstoffes individuell hinsichtlich der an sie gestellten Anforderungen
erfolgen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2009/000417
A1 [0002]
