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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Gehäuse und einem Gurtstrafferrohr. Ferner betrifft die Erfindung ein Gurtstraffersystem, ein Fahrzeuginsassensicherheitssystem sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.
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Gurtstraffer sind aufgrund gesetzlicher Bestimmungen in nahezu jedem Passagierraum von Kraftfahrzeugen vorhanden. Üblicherweise umfassen diese im Wesentlichen ein Gurtstrafferrohr, einen Gasgenerator mit einer Gaskammer und ein mit einem Seil verbundenen Kolben. Das Seil ist mit einem Gurt verbunden, der beim Auslösen des Gurtstraffers gestrafft wird und einen Passagier in einer sicheren Position hält. Der Kolben wird durch das bei der Auslösung des Gurtstraffers aus dem Gasgenerator erzeugte und ausströmende Gas in Bewegung versetzt. Bei den aktuell verbauten Gurtstraffern wird der Gasgenerator zur Fixierung in ein Generatorrohr eingebördelt, das auf das eine Ende eines abgewinkelten Einsatzes aufgeschoben ist. Das andere Ende des Einsatzes sitzt im Gurtstrafferrohr. Der Einsatz weist einen Gasführungskanal auf, der den Generator und das Gurtsstrafferrohr fluidverbindet, sowie eine Seilführung. Damit ist das Generatorrohr am axialen Ende des Gurtstrafferrohres als seitliche Rohrverlängerung angeflanscht und mit dem Gurtstrafferrohr über den Einsatz, also indirekt verbunden. Dieser Aufbau hat sich als aufwändig und relativ schwer zu montieren erwiesen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung anzugeben, die einfach und schnell zusammengebaut werden kann. Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Gurtstraffersystem, ein Fahrzeuginsassensicherheitssystem und ein Verfahren zur Herstellung der vorbezeichneten Vorrichtung anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Vorrichtung durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf das Gurtstraffersystem durch den Gegenstand des Patentanspruchs 6, im Hinblick auf das Fahrzeuginsassensicherheitssystem durch den Gegenstand des Patentanspruchs 7 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Konkret beruht die Erfindung auf dem Gedanken eine Vorrichtung mit einem Gehäuse und einem Gurtstrafferrohr anzugeben, wobei das Gehäuse eine Aufnahme bildet, in der ein Gasgenerator angeordnet ist. Das Gehäuse weist eine Austrittsöffnung auf, durch die ein bei Auslösung des Gasgenerators erzeugtes Gas aus dem Gehäuse ausleitbar ist, wobei das Gehäuse und das Gurtstrafferrohr durch die Austrittsöffnung miteinander fluidverbunden und/oder fluidverbindbar sind. Das Gurtstrafferrohr weist eine Bohrung zur Aufnahme des Gehäuses auf. Die Austrittsöffnung mündet im Bereich der Bohrung direkt in das Gurtstrafferrohr.
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Das Gehäuse und der Gurtstraffer sind erfindungsgemäß zwei gesonderte Bauteile, die für den Zusammenbau der Vorrichtung miteinander verbunden werden. Die beiden Bauteile können separat voneinander hergestellt oder als vorgefertigte Bauteile zugekauft werden, wodurch die Herstellung der Vorrichtung vereinfacht wird. Außerdem entfällt der Einsatz, der bisher für die Verbindung des Gasgenerators und des Strafferrohres verwendet wurde. Die Reduzierung der Einzelteile verringert die Kosten und vereinfacht die Montage, was gerade mit Blick auf die Fertigung in hohen Stückzahlen günstig ist. Außerdem wird das Gewicht der Vorrichtung verringert. Die Mündung der Austrittsöffnung direkt in das Gurtstrafferrohr vermeidet die Bildung von Leckagepfaden beim Abbrennen der Treibstoffladung und bewirkt eine besonders effiziente Ausnutzung der Energie des Treibgases, weil die Reibungsverluste im Vergleich zur der Umlenkung des Gasstromes in dem bekannten abgewinkelten Einsatz verringert werden. Vielmehr wird der Kolben im Gurtstrafferrohr direkt mit dem Gas beaufschlagt.
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Erfindungsgemäß sind das Gehäuse und das Gurtstrafferrohr durch die Austrittsöffnung miteinander fluidverbunden bzw. fluidverbindbar. Fluidverbunden im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass ein Fluidtransport vom Gehäuse zum Gurtstrafferrohr möglich ist. Die Verbindung zwischen Gehäuse und Gurtstrafferrohr ist fluiddicht, insbesondere gasdicht, gebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse mit dem Gurtstrafferrohr unmittelbar und fest, insbesondere form- und/oder stoffschlüssig oder kraftschlüssig, verbunden. Die Verbindung kann durch Schweißen, Kleben, Löten oder durch Crimpen erfolgen. Konkret kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse ein Kopfende aufweist, das formschlüssig in die Bohrung des Gurtstrafferrohrs einsetzbar ist. Im Kopfende des Gehäuses ist die Austrittsöffnung angeordnet. Die Austrittsöffnung durchgreift dabei das Kopfende. Das Kopfende des Gehäuses ist in der Bohrung des Gurtstrafferrohrs stoffschlüssig, bspw. durch Schweißen und/oder kraftschlüssig, bspw. durch Crimpen fixiert.
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Das Gehäuse kann seitlich am Gurtstrafferrohr angeordnet sein. Diese Anordnung bietet den Vorteil einer leichten und schnellen Montage der Vorrichtung. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Austrittsöffnung senkrecht zu einer Längsachse des Gurtstrafferrohrs angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Austrittsöffnung radial in das Gurtstrafferrohr münden. Andere Winkel zwischen dem Gehäuse und dem Gurtstrafferrohr in einem Bereich von ±45° sind möglich.
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Grundsätzlich können Gehäuse und Gurtstrafferrohr aus denselben Materialien hergestellt werden. Die beiden Bauteile können aber auch aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Das Material des Gehäuses bzw. des Gurtstrafferrohrs kann entsprechend der zu erwartenden Belastungen ausgewählt sein. So ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn ein schweißbares Material, insbesondere Metall, insbesondere Stahl, vorgesehen ist. Ferner ist vorteilhaft, wenn das Material ein Kunststoff, insbesondere ein schweißbares Thermoplast umfasst. Thermoplaste sind durch Spritzgießverfahren herstellbar und verarbeitbar und weisen eine geringe spezifische Masse auf. Sie eigenen sich daher sehr gut für eine Fertigung in großen Stückzahlen. Das Gehäuse bzw. das Gurtstrafferrohr können jeweils gesondert an mechanische und thermische Anforderungen angepasst sein, bspw. mit dem Ziel, die Masse des Gehäuses bzw. des Gurtstrafferrohrs zu verringern.
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Die beiden Bauteile können durch unterschiedliche Verfahren hergestellt sein. So kann das Gurtstrafferrohr durch ein Umformverfahren gebildet sein, während das Gehäuse durch ein zerspanendes Verfahren oder ein Spritzgussverfahren hergestellt ist. Beide Bauteile können auch durch dieselben Verfahren, bspw. durch Umformen hergestellt sein. Das Gehäuse kann bspw. durch Tiefziehen hergestellt werden.
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Im Allgemein können das Gehäuse und das Gurtstrafferrohr gleich oder unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Beispielsweise kann die Wandstärke des Gehäuses größer sein, als die Wandstärke des Gurtstrafferrohrs. Darüber hinaus kann die Wandstärke innerhalb eines Bauteils variieren. So kann Beispielsweise der obere Bereich des Gehäuses eine geringere Wandstärke als der untere Bereich des Gehäuses an der Austrittsöffnung aufweisen. Beispielsweise kann der obere Bereich des Gehäuses eine Wandstärke von etwa 2 mm aufweisen, während der unter Bereich des Gehäuses beispielsweise eine Wandstärke von etwa 10 mm aufweist. Entsprechendes gilt für das Gurtstrafferrohr.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Grundsätzlich können der Durchmesser der Austrittsöffnung und der Durchmesser der Bohrung gleich sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Austrittsöffnung kleiner als der Durchmesser der Bohrung ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Austrittsöffnung an einem Kopfende des Gehäuses angeordnet, wobei das Kopfende formschlüssig in der Bohrung angeordnet ist. Das Kopfende ist dabei vorzugsweise an einer Stirnseite des Gehäuses angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stirnseite der Aufnahme und dem Gasgenerator gegenüberliegt. Das Gehäuse ist im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung mit dem Kopfende in die Bohrung eingesetzt und formschlüssig verbunden. Durch die formschlüssige Anordnung fügt sich das Kopfende im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung komplementär in die Bohrung ein. Die Geometrie des Kopfendes bildet somit ein Negativ der Geometrie der Bohrung. Das Gehäuse wird dadurch bereits bei der Montage am Gurtstrafferrohr formschlüssig und kraftschlüssig gehalten, so dass die nachfolgende endgültige Fixierung, bspw. durch Schweißen, vereinfacht wird.
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Grundsätzlich kann die Bohrung eine beliebige Form aufweisen, wobei die Außenkontur des Kopfendes eine der Bohrung entsprechende Form aufweist. Die Bohrung kann zylinderförmig gestaltet sein. In diesem Fall ist die Außenkontur des Kopfendes ebenfalls zylinderförmig ausgestaltet, wobei der Durchmesser des Kopfendes zumindest geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung ist.
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Die Bohrung kann ferner trichterförmig mit einem sich an der Spitze des Trichters anschließenden Zylinder geformt sein. In diesem Fall ist die Außenkontur des Kopfendes ebenfalls trichterförmig mit einem sich an der Spitze des Trichters anschließenden Zylinder ausgestaltet, wobei der Durchmesser des Trichters und des Zylinders des Kopfendes zumindest geringfügig kleiner ist.
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Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Gehäuse einen Austrittskanal bildet, der in die Austrittsöffnung mündet, wobei der Austrittskanal eine erste Längsachse und das Gurtstrafferrohr eine zweite Längsachse aufweisen, die einen Winkel zwischen 20° und 90°, insbesondere zwischen 45° und 90°, bilden. Vorzugsweise bilden die erste Längsachse und die zweite Längsachse einen Winkel von 90°. Dadurch ist eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung, zwischen Gehäuse und Gurtstrafferrohr einfach realisierbar. Weiter können die erste Längsachse und die zweite Längsachse einen Winkel zwischen 20° und 90°, insbesondere zwischen 30° und 90°, insbesondere zwischen 45° und 90°, insbesondere zwischen 60° und 90°, bilden. Durch Einstellung des Winkels können bauliche Gegebenheiten im Montageraum berücksichtigt werden. Ferner kann die Strömungsrichtung des aus der Austrittsöffnung ausströmenden Gases beeinflusst werden. Dadurch kann die Energie des ausströmenden Gases für die Betätigung des Kolbens besser genutzt werden.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass das Gurtstrafferrohr einen geraden Teilabschnitt und einen gekrümmten Teilabschnitt aufweist, wobei das Gehäuse am geraden Teilabschnitt des Gurtstrafferrohrs angeordnet ist. Dadurch wird der Zusammenbau der Vorrichtung, insbesondere das Verschweißen des Gehäuses mit dem Strafferrohr, weiter vereinfacht.
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Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Gurtstraffersystem mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung. Das Gurtstraffersystem kann ferner einen innerhalb des Gurtstrafferrohrs angeordneten Kolben aufweisen, der mittels eines Seils mit einer Gurtstraffereinrichtung verbunden ist derart, dass der Kolben mittels des vom Gasgenerator erzeugten Gases antreibbar ist und die Gurtstraffereinrichtung vom antreibbaren Kolben mittels des Seils aktivierbar ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gurtstraffersystems umfasst die Gurtstraffereinrichtung eine Spule oder ein Wickel, auf dem das Seil aufwickelbar ist. Die Spule oder der Wickel ist durch eine Feder, beispielsweise eine Wickelfeder oder eine Sprungfeder gespannt und verhindert so einen ungewollten Versatz des Kolbens. Das Seil umfasst ein belastbares Material, insbesondere reißfestes Material, insbesondere Stahl.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeuginsassensicherheitssystem mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung und/oder einem zuvor beschriebenen Gurtstraffersystem. Die im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen gelten in entsprechender Weise gleichsam für das Gurtstraffersystem bzw. Fahrzeuginsassensicherheitssystem.
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Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung und/oder eines Gurtstraffersystems, wie oben beschrieben. Im Rahmen des Verfahrens kann das Gehäuse durch ein zerspanendes Bearbeitungsverfahren oder durch ein Spritzgußverfahren hergestellt werden. Das Gehäuse und das Gurtstrafferrohr können zur Herstellung einer Fluidverbindung zusammengeführt und anschließend durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, insbesondere durch ein thermisches Fügeverfahren, miteinander verbunden werden.
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Wenn das Gehäuse durch zerspanende Bearbeitungsverfahren gebildet ist, sind unterschiedliche Wandstärken an verschiedenen Bereichen des Gehäuses leicht herstellbar. Beispielsweise kann der obere Bereich des Gehäuses eine Wandstärke von etwa 2 mm aufweisen, während der Bereich des Gehäuses an der Austrittsöffnung beispielsweise eine Wandstärke von etwa 10 mm aufweist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Darin zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
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2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel aus 1.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 und ein Gurtstrafferrohr 3. Das Gehäuse 2 und das Gurtstrafferrohr 3 sind separate Einheiten, die in 1 im zusammengebauten Zustand dargestellt sind. Das Gurtstrafferrohr 3 weist einen geraden Teilabschnitt 4 und einen gekrümmten Teilabschnitt 5 auf. Das Gehäuse 2 ist seitlich am geraden Teilabschnitt 4 angeordnet. Am Gehäuse 2 ist eine Aufnahme 6 vorgesehen, an der ein Gasgenerator 7 angebracht ist. Der Gasgenerator 7 kann innerhalb des Gehäuses 2 ein Gas, insbesondere ein heißes Gas, das auch heiße Partikel enthalten kann, erzeugen. Außen am Gehäuse 2 ist ein umlaufender Ring 8 gebildet. Oberhalb des Rings, d. h. zwischen Aufnahme 6 und Ring 8, ist ein oberer Teilbereich 9 des Gehäuses 2 angeordnet. Der obere Teilbereich 9 ist zylinderförmig gestaltet. Das Gehäuse 2 weist ferner ein Kopfende 10 auf. Das Kopfende 10 ist unterhalb des Rings 8 angeordnet. Die Außenkontur 11 des Kopfendes 10 weist einen ersten zylinderförmigen Bereich 12 auf, der sich an einen trichterförmigen bzw. kegelstumpfförmigen Bereich 13 anschließt. Der trichterförmige bzw. kegelstumpfförmige Bereich 13 grenzt an einen zweiten zylinderförmigen Bereich 14 an, der in 2 gezeigt ist.
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2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung 1 nach 1. Das Gehäuse 2 weist einen zylinderförmigen Austrittskanal 15 mit einer ersten Längsachse 16 auf. Der Austrittskanal 15 mündet in einer Austrittsöffnung 17. Die erste Längsachse 16 verläuft entlang der Rotationsachse des zylinderförmigen Austrittkanals 15. Der gerade Teilabschnitt 4 des Gurtstrafferrohrs 3 weist eine zweite Längsachse 18 auf, die entlang der Mittellinie des geraden Teilabschnitts 4 des Gurtstrafferrohrs 3 verläuft. Die erste Längsachse 16 und die zweite Längsachse 18 kreuzen sich und bilden einen Winkel von 90°. Andere Winkel im Bereich ±45° sind möglich. Dabei wird eine Anstellung des Gehäuses in Richtung des nicht dargestellten Kolbens bevorzugt, um die kinetische Energie des aus der Austrittsöffnung ausströmenden Gases auszunutzen.
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Die Außenkontur 11 des Kopfendes 10 weist einen ersten zylinderförmigen Bereich 12 auf, der sich an einen trichterförmigen bzw. kegelstumpfförmigen Bereich 13 anschließt. Der trichterförmige bzw. kegelstumpfförmige Bereich 13 grenzt an einen zweiten zylinderförmigen Bereich 14 an. Der zweite zylinderförmige Bereich 14 füllt eine Bohrung 19 des Gurtstrafferrohrs 3 formschlüssig und komplementär aus. Gehäuse 2 und Gurtstrafferrohr 3 sind bspw. mittels Kondensator-Entladungsschweißen unmittelbar, fest und gasdicht miteinander verbunden. Auf der Innenseite des Gehäuses 2 in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnung 17 ist eine Verdämmung 20 angebracht und verschließt die Austrittsöffnung 17 im Ruhezustand der Vorrichtung, wenn also der Gasgenerator 7 noch nicht aktiviert worden ist. Die Verdämmung 20 ermöglicht es, dass sich nach einer Aktivierung des Gasgenerators 7 ein anfänglicher Druckaufbau innerhalb des Gehäuses 2 ausbilden kann, wobei die Verdämmung 20 bei Überschreitung ihres spezifischen Berstdruckes schlagartig öffnet, um das im Gehäuse 2 anstehende Gas freizugeben. Die Verdämmung 20 besteht aus einer scheibenförmigen Platte bzw. Folie, welche aus bekannten Materialien, wie Metall, beispielsweise Kupfer oder Stahl, aber auch aus Kunststoff bestehen kann. Die Verdämmung 20 kann auch anstelle der zuvor beschriebenen Position auf der Außenseite des Gehäuses 2, an der Stirnseite des zweiten zylinderförmigen Bereichs 14 angebracht sein, um von dort aus die Austrittsöffnung 17 zu verschließen. Zudem ist, wie in 2 gezeigt, im Gehäuse 2 direkt an die Verdämmung 20 angrenzend und strömungstechnisch aufwärts davon ein zylinderförmiger Filter 21 angebracht, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des ersten zylinderförmigen Bereichs 12 des Gehäuses 2 entspricht. Der Filter 21 kann nach bekannten Verfahren und aus gängigen Materialien hergestellt sein und beispielsweise aus Metall in Form eines Wickel-/Pressgewebe-/ oder Gestrickkörpers vorliegen, oder aus einem gewickelten Streckmetallstreifen, gebildet sein, wobei aber auch die Verwendung eines Formkörpers aus Sintermaterialien denkbar ist. Durch den Filter 21 kann Gas und gegebenenfalls auch heiße Partikel, welche durch den Gasgenerator 7 erzeugt werden, gefiltert und/oder gekühlt werden.
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Wie in 2 zu erkennen mündet die Austrittsöffnung 17 im Bereich der Bohrung 19 direkt in das Gurtstrafferrohr 3. Das aus dem Gehäuse 2 austretende Gas strömt unmittelbar in das Gurtstrafferrohr 3 und beaufschlagt einen nicht dargestellten Kolben mit Druck, der den Gurt im Notfall strafft.
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Ein (nicht dargestelltes) Ausführungsbeispiel eines Gurtstraffersystems umfasst die in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 1 sowie eine (nicht dargestellte) Gurtstraffereinrichtung. Innerhalb des geraden Teilabschnitts 4 des Gurtstrafferrohrs 3 ist ein (nicht dargestellter) Kolben angeordnet, der mittels eines (nicht dargestellten) Seils mit der Gurtstraffereinrichtung verbunden ist.
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Sobald das Gurtstraffersystem aktiviert ist, erzeugt der Gasgenerator 7 ein Gas innerhalb des Gehäuses 2, das über den Austrittskanal 15 durch die Austrittsöffnung 17 direkt in das Gurtstrafferrohr 3 expandiert. Das expandierende Gas versetzt den Kolben in Bewegung und treibt diesen in Richtung des gekrümmten Teilabschnitts 5. Die Bewegung des Kolbens wird über das Seil auf die Gurtstraffereinrichtung übertragen, so dass diese einen Sicherheitsgurt innerhalb eines Kraftfahrzeugs strafft.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gurtstrafferrohr
- 4
- geraden Teilabschnitt
- 5
- gekrümmten Teilabschnitt
- 6
- Aufnahme
- 7
- Gasgenerator
- 8
- Ring
- 9
- oberer Teilbereich
- 10
- Kopfende
- 11
- Außenkontur
- 12
- erster zylinderförmiger Bereich
- 13
- kegelstumpfförmiger Bereich
- 14
- zweiter zylinderförmiger Bereich
- 15
- Austrittskanal
- 16
- erste Längsachse
- 17
- Austrittsöffnung
- 18
- zweite Längsachse
- 19
- Bohrung
- 20
- Verdämmung
- 21
- Filter
