DE102012023031A1

DE102012023031A1 - Gurtstraffer für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE102012023031A1
Application number: DE102012023031.1A
Authority: DE
Inventors: Simon Schreiber; Thomas Mödinger; Alex Waidmann; Karl-Heinz Köppel; Markus Peters
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: JP6348117B2; US9751496B2; JP2016504230A; US20150274123A1; CN104812633B; WO2014079587A1; DE102012023031B4; CN104812633A

Abstract

Ein Gurtstraffer (10) für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem umfasst ein im Auslösefall gasführendes Rohr (12) und eine im Rohr (12) angeordnete Zündereinheit (14), die in eine offene Stirnseite (16) des Rohres (12) eingesteckt ist und einen Sockel (18) und eine am Sockel (18) befestigte Kappe (20) zur Unterbringung einer Antriebstreibladung aufweist, wobei die Kappe (20) zumindest teilweise im Inneren des Rohres angeordnet ist. Die Zündereinheit (14) ist mit dem Rohr (12) verschweißt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem im Auslösefall gasführenden Rohr und einer im Rohr angeordneten Zündereinheit, die in eine offene Stirnseite des Rohres eingesteckt ist und einen Sockel und eine am Sockel befestigte Kappe zur Unterbringung einer Antriebstreibladung aufweist, wobei die Kappe zumindest teilweise im Inneren des Rohres angeordnet ist.
Derartige Gurtstraffer sind bekannt. In einem Rückhaltefall wird die Zündereinheit aktiviert und erzeugt ein Druckgas, welches im Rohr weitergeleitet wird und beispielsweise eine mit der Welle eines Gurtaufrollers gekoppelte Turbine antreibt, um Gurtbandlose einzuziehen. Bei solchen Gurtstraffern wird die Turbine bzw. das Antriebsrad entweder direkt mit dem Druckgas beaufschlagt, oder ein oder mehrere im Rohr befindliche Massekörper werden durch das Druckgas in Richtung des Antriebsrades bewegt und beaufschlagen dieses. Derartige Gurtstraffer sind beispielsweise aus der DE 10 2010 051 420 A1 oder der US 2001/0035472 A1 bekannt. Bei der Zündereinheit handelt es sich üblicherweise um eine vorgefertigte Baugruppe, die mittels einer Verbördelung oder Verschraubung im Rohr festgelegt wird.
Die Erfindung schafft einen Gurtstraffer, der sich durch eine einfache und kostengünstige Bauweise auch bei hoher Straffleistung auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Zündereinheit mit dem Rohr verschweißt ist. Eine solche Schweißverbindung ist besonders robust und stellt damit sicher, dass die benötigte hohe Bauteilfestigkeit und insbesondere die sichere Verbindung zwischen Rohr und Zündereinheit auch bei einem sehr dynamischen Druckanstieg und der damit verbundenen höheren Straffleistung aufrechterhalten werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Schnittstelle zwischen Zündereinheit und Rohr sehr klein und kostengünstig gestaltet werden. Auch sind an der Verbindungsstelle keine komplexen Geometrien notwendig. Da der Herstellungsprozess beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer damit einfach und robust ist, sind höhere Produktionsraten möglich. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bietet also Vorteile hinsichtlich Bauraum, Kosten, Fertigung und Funktion des Gurtstraffers.
Vorteilhaft ist die Zündereinheit durch Reibschweißen mit dem Rohr verbunden. Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Schweißgeschwindigkeit, eine schmale und schlanke Schweißnahtform und einen geringen thermischen Verzug der beteiligten Bauteile aus. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass neben Zündereinheiten aus Metall auch kunststoffgebundene Zündereinheiten einsetzbar sind. Es ist aber auch möglich, andere geeignete Schweißverfahren einzusetzen, wie beispielsweise Laserschweißen oder KE-Schweißen.
Das Rohr weist vorzugsweise im Bereich des Sockels und der Kappe gleichen Innendurchmesser auf. Eine Umformung oder Aufweitung des Rohres, wie sie bei einer Verbördelung nötig ist, entfällt also. Dadurch kann eine höhere Berstfestigkeit erreicht werden, und der Herstellungsprozess wird vereinfacht.
Um eine stärkere Erwärmung der Treibladung beim Schweißen zu verhindern, ist die Zündereinheit bevorzugt im Bereich des Sockels mit dem Rohr verschweißt.
Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass die Zündereinheit, insbesondere der Sockel, mit der Stirnseite des Rohres verschweißt ist. Dieser Bereich ist besonders gut zugänglich.
Alternativ oder zusätzlich kann die Zündereinheit, insbesondere der Sockel, mit einer Umfangswand des Rohres verschweißt sein. Hier wird also im Überlappverfahren geschweißt, und zwar von außen durch die Umfangswand des Rohres hindurch.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Sockel einen Absatz auf, der gegenüber einer Innenseite des Rohres seitlich vorsteht. Insbesondere liegt dabei das Rohr stirnseitig an dem Absatz an. Der Absatz ist also außerhalb des Rohres angeordnet, und die Zündereinheit und das Rohr sind vorzugsweise im Kontaktbereich zwischen der Stirnseite des Rohres und dem Absatz verschweißt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Sockel vollständig im Inneren des Rohres angeordnet. Dabei ist die Zündereinheit besonders geschützt im Rohr untergebracht, wobei die Schweißverbindung zwischen Zündereinheit und Rohr stirnseitig radial umlaufend und/oder durch das Rohrmaterial hindurch mit der Umfangswand des Rohres erfolgt. Auf diese Weise lässt sich z. B. auch eine kunststoffumspritzte Zündereinheit so einbauen, dass die Schnittstelle durch das Rohr geschützt ist.
Insbesondere weist der Sockel rückseitig davon abstehende elektrische Kontakte auf, die komplett im Inneren des Rohres liegen, wobei die axial frei aus dem Sockel herausragenden Enden der Kontakte seitlich ausschließlich von der Umfangswand des Rohres umgeben sind. Das heißt, die Zündereinheit selbst hat keine die elektrischen Kontakte (sogenannte Pins oder auch Drähte) umgebende zusätzliche Außenwand, wodurch eine Materialersparnis und eine einfachere Gestaltung des Sockels erreicht werden.
Um eine Schweißverbindung mit einem metallischen Rohr zu ermöglichen, kann der Sockel zumindest abschnittsweise aus Metall sein.
Ferner ist es möglich, den Sockel zumindest abschnittsweise aus Kunststoff zu bilden. Insbesondere kann dann der Sockel einen in den Kunststoff eingebetteten Ring aus Metall aufweisen, der mit dem Rohr verschweißt ist. Bei der Fertigung des Sockels wird dieser Ring mit dem Kunststoff des Sockels umspritzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kontaktiert dann das Rohr den Ring mit seiner Stirnseite, und die Schweißverbindung findet in diesem Bereich statt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugten Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Rohres mit Zündereinheit in einem Gurtstraffer nach dem Stand der Technik;
2 eine Schnittansicht eines Rohres mit Zündereinheit in einem Gurtstraffer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Schnittansicht eines Rohres mit Zündereinheit in einem Gurtstraffer gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Schnittansicht eines Rohres mit Zündereinheit in einem Gurtstraffer gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
5 eine Schnittansicht eines Rohres mit Zündereinheit in einem Gurtstraffer gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt einen Gurtstraffer 1 nach dem Stand der Technik, der unter anderem ein in einem Auslösefall gasführendes Rohr 2 und eine im Rohr 2 angeordnete Zündereinheit 3 aufweist. Die Zündereinheit 3 umfasst einen Sockel 4 und eine am Sockel 4 befestigte Kappe 5, in der eine Antriebstreibladung enthalten ist. Des Weiteren sind elektrische Kontakte 6 in Form von Pins vorgesehen. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Rohr 2 zu einer Stirnseite 7 hin aufgeweitet, um den Sockel 4 aufzunehmen. Die Zündereinheit 3 wird dabei durch eine Verbördelung im Rohr 2 gehalten.
2 hingegen zeigt einen Gurtstraffer 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Auch dieser weist ein Rohr 12 auf, welches im Auslösefall durch Druckgas beaufschlagt wird, und eine im Rohr 12 angeordnete Zündereinheit 14, die ähnlich wie im Stand der Technik in eine zuvor offene Stirnseite 16 des Rohres 12 eingesteckt ist.
Die Zündereinheit 14 hat ebenfalls einen Sockel 18 und eine an diesem befestigte Kappe 20, die die Antriebstreibladung enthält, welche im Auslösefall das Druckgas produziert. Wie aus 2 ersichtlich, kontaktiert die Kappe 20 das Rohr 12 innenseitig.
Der Sockel 18 weist rückseitig davon abstehende elektrische Kontakte 22, hier in Form von Pins, auf, deren axial frei herausragende Enden seitlich von einer durch einen Abschnitt des Sockels 18 gebildeten Umfangswand 24 umgeben und dadurch geschützt werden.
Bei der Zündereinheit 14 handelt es sich um einen sogenannten, vorgefertigten Mikrogasgenerator, der eine unmittelbar mit den elektrischen Kontakten 22 gekoppelte Zünderkammer und eine daran anschließende Verstärkerkammer aufweist. Alternativ können Zünderladung und Verstärkerladung in einer gemeinsamen Kammer angeordnet sein.
Der Sockel 18 ist aus Metall gefertigt und weist einen Absatz 26 auf, der axial außerhalb des Rohres 12 angeordnet ist und gegenüber der Innenseite des Rohres 12 seitlich vorsteht. Das Rohr 12 liegt dabei stirnseitig am Absatz 26 an und ist mit diesem durch Laserschweißen verbunden. Die Schweißnaht ist mit 28 bezeichnet. Auf diese Weise ist die Zündereinheit 14 auch im Auslösefall verlässlich im Rohr 12 festgelegt.
Wie aus 2 ersichtlich, ist das Rohr 12, anders als im Stand der Technik, im Bereich des Sockels 18 nicht aufgeweitet. Somit kann das Rohr 12, dessen Innendurchmesser nur durch den Durchmesser der Zündereinheit 14 im Bereich der Kappe 20 begrenzt ist, nach der Umformung ohne weitere formgebende Prozessschritte direkt eingesetzt werden.
Der Gurtstraffer 10, bei dem es sich insbesondere um einen rotatorischen Turbinenstraffer mit druckbeaufschlagtem, Gas zuführendem Rohr 12 handelt, nutzt einen sehr dynamischen Druckanstieg und die daraus resultierende Kraft für den Gurtbandeinzug. Durch das Auslösen der Zündereinheit entsteht ein Initialdruck, der auf eine Verstärkerladung übertragen wird. Hierbei kann ein starker Druckgradient mit einigen 10 MPa/ms auftreten. Dies bedeutet für die belasteten Bauteile, insbesondere die Verbindung zwischen Rohr 12 und Zündereinheit 14, eine Extremsituation, in der die besonders robuste Schweißverbindung ihre Vorteile offenbart.
An der Verbindungsstelle zwischen Rohr 12 und Zündereinheit 14 sind zudem keine komplexen Geometrien notwendig. Daher ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung in der Länge flexibel einsetzbar. Die Positionierung der Schnittstelle ist einfach und sicher, und es besteht die Möglichkeit, diese sehr klein zu gestalten.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10, wobei im Folgenden gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen und lediglich auf die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß 2 eingegangen wird.
Beim Gurtstraffer 10 gemäß 3 ist der Sockel 18 der Zündereinheit 14 zumindest abschnittsweise aus Kunststoff gefertigt, wobei ein Ring 30 aus Metall vorgesehen ist, der in den Kunststoff des Sockels 18 eingebettet, insbesondere bei der Fertigung mit diesem Kunststoff umspritzt wird. Die Stirnseite 16 des Rohres 12 kontaktiert den Ring 30, der annähernd den gleichen Außendurchmesser wie das Rohr 12 hat. Die Verschweißung zwischen Rohr 12 und Zündereinheit 14 erfolgt zwischen dem Ring 30 und der Stirnseite 16 des Rohres 12.
4 zeigt einen Gurtstraffer 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Wiederum wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen eingegangen.
Beim Gurtstraffer 10 gemäß 4 ist die gesamte Zündereinheit 14, das heißt insbesondere auch der Sockel 18, vollständig im Inneren des Rohres 12 angeordnet. Das Rohr 12 weist im Bereich des Sockels 18 und der Kappe 20 den gleichen Innendurchmesser auf. Die Zündereinheit 14 hat eine zylindrische Form, insbesondere haben der Sockel 18 und die Kappe 20 den gleichen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohres 12 entspricht.
Bei dieser Ausgestaltung ist die Zündereinheit 14, insbesondere der Sockel 18, mit der Umfangswand 32 des Rohres 12 verschweißt. Dies geschieht im Überlappverfahren durch radiales Durchschweißen im Bereich des Sockels 18. Die Schweißnaht ist auch hier mit 28 bezeichnet. Natürlich ist eine weitere stirnseitige Verschweißung zwischen dem Sockel 18 und der Stirnseite 16 des Rohres 12 denkbar.
5 schließlich zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10, die derjenigen aus 4 sehr ähnlich ist. Wie auch beim Gurtstraffer 10 der 4 liegen die vom Sockel 18 abstehenden elektrischen Kontakte 22 komplett im Inneren des Rohres 12, wobei bei der Ausgestaltung gemäß 5 die axial frei aus dem Sockel 18 herausragenden Enden der Kontakte 22 seitlich ausschließlich von der Umfangswand 32 des Rohres 12 umgeben sind. Hier ist also keine die elektrischen Kontakte 22 umgebende Umfangswand 24 am Sockel 18 vorgesehen. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung des Sockels 18, wobei die Kontakte 22 durch die Umfangswand 32 des Rohres 12 ebenso gut geschützt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010051420 A1 [0002]
US 2001/0035472 A1 [0002]

Claims

Gurtstraffer für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem im Auslösefall gasführenden Rohr (12) und einer im Rohr (12) angeordneten Zündereinheit (14), die in eine offene Stirnseite (16) des Rohres (12) eingesteckt ist und einen Sockel (18) und eine am Sockel (18) befestigte Kappe (20) zur Unterbringung einer Antriebstreibladung aufweist, wobei die Kappe (20) zumindest teilweise im Inneren des Rohres angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündereinheit (14) mit dem Rohr (12) verschweißt ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündereinheit (14) durch Reibschweißen mit dem Rohr (12) verbunden ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (12) im Bereich des Sockels (18) und der Kappe (20) gleichen Innendurchmesser aufweist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündereinheit (14) im Bereich des Sockels (18) mit dem Rohr (12) verschweißt ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündereinheit (14), insbesondere der Sockel (18), mit der Stirnseite (16) des Rohres (12) verschweißt ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündereinheit (14), insbesondere der Sockel (18), mit einer Umfangswand (32) des Rohres (12) verschweißt ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (18) einen Absatz (26) aufweist, der gegenüber einer Innenseite des Rohres (12) seitlich vorsteht, insbesondere wobei das Rohr (12) stirnseitig an dem Absatz (26) anliegt.
Gurtstraffer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (18) vollständig im Inneren des Rohres (12) angeordnet ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (18) rückseitig vom Sockel abstehende elektrische Kontakte (22) aufweist, die komplett im Inneren des Rohres (12) liegen, wobei die axial frei aus dem Sockel (18) herausragenden Enden der Kontakte (22) seitlich ausschließlich von der Umfangswand (32) des Rohres (12) umgeben sind.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (18) zumindest abschnittsweise aus Metall ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (18) zumindest abschnittsweise aus Kunststoff ist, insbesondere wobei der Sockel (18) einen in den Kunststoff eingebetteten Ring (30) aus Metall aufweist, der mit dem Rohr (12) verschweißt ist.