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Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einer pyrotechnischen Antriebseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein gattungsgemäßer Gurtstraffer ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 031 359 A1 bekannt. Dabei ist ein Kraftübertragungselement aus einem verformbaren Material vorgesehen, welches von einer pyrotechnischen Antriebseinrichtung in Bewegung gesetzt wird und an einem an die Achse einer Gurtspule angekoppelten Antriebsrad angreift, um die Gurtspule in Bewegung zu setzen.
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Der Nachteil der bekannten Lösungen ist insbesondere deren aufwendige Konstruktion mit einer Vielzahl von zum Antrieb der Gurtspule eingesetzten Bauteilen sowie das hohe Gewicht des gesamten Gurtstraffers, das nicht zuletzt durch diese Vielzahl an Bauteilen verursacht wird.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem zu schaffen, der eine sichere Funktionsweise, einen einfachen Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch das erfindungsgemäße Gasleitelement wird das von der pyrotechnischen Antriebseinrichtung ausgegebene, unter Druck stehende Gas direkt zu dem mit der Gurtspule verbundenen antreibbaren Element geleitet, sodass sich zum Erreichen der Rotationsbewegung des antreibbaren Elements eine direkte Beaufschlagung desselben mit dem unter Druck stehenden Gas ergibt und auf sonstige Kraftübertragungselemente verzichtet werden kann. Dadurch kann eine erhebliche Verringerung des Gewichts des erfindungsgemäßen Gurtstraffers erzielt werden.
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Dabei ist gemäß der vorliegenden Erfindung das Gasleitelement so ausgebildet, dass es bei Beaufschlagung durch das unter Druck stehende Gas seinen Querschnitt vergrößert, wodurch es in der Lage ist, ein zwischen dem Gasleitelement und dem mit der Gurtspule verbundenen, antreibbaren Element angeordnetes Dichtelement an das antreibbare Element zu drücken, um zumindest den Bereich, in dem das Gas in die Kammer des antreibbaren Elements strömt, abzudichten. Dies gewährleistet eine sichere Betriebsweise des erfindungsgemäßen Gurtstraffers in jedem Betriebszustand.
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Gurtstraffers, insbesondere hinsichtlich einer zuverlässigen Rotation der Gurtspule, kann verbessert werden, wenn in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das antreibbare Element an seinem äußeren Umfang wenigstens zwei Kammern zur Beaufschlagung mit dem aus dem Gasleitelement strömenden Gas aufweist.
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Noch vorteilhafter ist es, wenn das antreibbare Element wenigstens drei um den äußeren Umfang desselben angeordnete Kammern aufweist. Eine größere Anzahl von Kammern des antreibbaren Elements sorgt dafür, dass das unter Druck stehende Gas schneller in die sich jeweils benachbart zu dem Einströmbereich befindende Kammer gelangt und aus derselben austreten kann, sodass eine ausreichend schnelle Rotation der Gurtspule erreicht werden kann.
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Um ein sicheres Abdichten des Einströmbereichs des Gases in die entsprechende Kammer des antreibbaren Elements zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass sich das Dichtelement zumindest in dem Einströmbereich in die Kammer selbst überlappt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass das Dichtelement in einem von dem Einströmbereich abgewandten Bereich eine Öffnung aufweist. Durch diese Öffnung wird ein Entleeren der zuvor mit dem unter Druck stehenden Gas gefüllten Kammer gewährleistet, sodass die Kammer, wenn sie nach der Rotation des antreibbaren Elements erneut in den Einströmbereich des Gases gelangt, wieder befüllt werden kann.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Öffnung eine derartige Größe aufweist, dass nach dem Zusammenpressen des Dichtelements durch das Gasleitelement die Öffnung eine geringere Größe aufweist, jedoch weiterhin vorhanden ist. Diese verringerte Größe der Öffnung ergibt sich durch das Anlegen des Dichtelements an das antreibbare Element. Hierbei kann die Öffnung entweder über die gesamte Breite des Dichtelements oder nur über einen Teil desselben vorgesehen sein, sodass gewährleistet ist, dass das Dichtelement mindestens an einer Stelle, nämlich an der Stelle der Öffnung, unter dem von dem Gasleitelement einwirkenden Druck so nachgeben kann, dass eine Anpressung desselben an das antreibbare Element möglich ist.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Gasleitelement mit Ausnahme des mit der Antriebseinrichtung in Verbindung stehenden Bereichs geschlossen ist und in dem Einströmbereich eine Sollbruchstelle aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gasleitelement zunächst vollständig befüllt wird, um in der Lage zu sein, das Dichtelement gegen das antreibbare Element zu pressen. Erst wenn das Gasleitelement vollständig gefüllt und dadurch das Dichtelement an das antreibbare Element gepresst ist, bricht die Sollbruchstelle und das Gas kann in dem Einströmbereich in die wenigstens eine Kammer des antreibbaren Elements einströmen, um die Gurtspule anzutreiben.
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Hinsichtlich der durch das Gasleitelement zu erreichenden Anpresswirkung, insbesondere um das Dichtelement an das antreibbare Element anzulegen, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gasleitelement aus einem elastischen Material besteht.
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Im Sinne einer möglichst einfachen Konstruktion kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das antreibbare Element einteilig mit der Gurtspule ausgebildet ist.
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Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, dass das antreibbare Element und die Gurtspule als separate, miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sind.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Gurtstraffers;
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2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer im montierten Zustand;
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3 eine Ansicht des Gurtstraffers gemäß dem Pfeil III aus 1;
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4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV aus 2 im nicht aktivierten Zustand des Gurtstraffers;
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5 einen Schnitt nach der Linie V-V aus 3 im nicht aktivierten Zustand des Gurtstraffers;
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6 eine Ansicht des Gurtstraffers gemäß 4 im aktivierten Zustand desselben; und
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7 eine Ansicht des Gurtstraffers gemäß 5 im aktivierten Zustand desselben.
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers 1 für ein in seiner Gesamtheit nicht dargestelltes Sicherheitsgurtsystem. Der Gurtstraffer 1 weist eine Gurtspule 2 auf, auf der ein Sicherheitsgurt 3 aufgewickelt ist und die in einem Rahmen 4 drehbar gelagert ist. Des Weiteren weist der Gurtstraffer 1 eine pyrotechnische Antriebseinrichtung 5 auf, deren Aufbau und Wirkungsweise von bekannter Bauart sein kann und die bei Aktivierung ein unter Druck stehendes Gas ausgibt. An die pyrotechnische Antriebseinrichtung 5 schließt sich ein Gasleitelement 6 an, das von dem unter Druck stehenden Gas beaufschlagbar ist. Im vorliegenden Fall ist die Verbindung zwischen der pyrotechnischen Antriebseinrichtung 5 und dem Gasleitelement 6 dadurch hergestellt, dass ein Stutzen 7 der pyrotechnischen Antriebseinrichtung 5 in eine Aufnahme 8 des Gasleitelements 6 eingeführt ist.
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Des Weiteren weist der Gurtstraffer 1 ein Dichtelement 9 auf, das von dem Gasleitelement 6 umgeben ist und das selbst ein antreibbares Element 10 umgibt. Das antreibbare Element 10 ist vorzugsweise einteilig mit der Gurtspule 2 ausgebildet und dient dazu, die Gurtspule 2 anzutreiben, um das Wirkprinzip des Gurtstraffers 1 zu erfüllen, nämlich den Sicherheitsgurt 3 um einen gewissen Betrag in der mit dem Pfeil A dargestellten Richtung zu ziehen, sodass dieser bei Aktivierung der pyrotechnischen Antriebseinrichtung 5 gestrafft wird. Alternativ zu der einteiligen Ausführung des antreibbaren Elements 10 mit der Gurtspule 2 können das antreibbare Element 10 und die Gurtspule 2 auch als separate, beispielsweise über eine nicht dargestellte Kupplung miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sein.
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Der Gurtstraffer 1 weist des Weiteren ein Gehäuse 11 auf, das wiederum zwei Gehäuseteile aufweist, nämlich ein äußeres Gehäuseteil 11a und ein inneres Gehäuseteil 11b. Das Gehäuse 11 umgibt die pyrotechnische Antriebseinrichtung 5, das Gasleitelement 6, das Dichtelement 9 sowie das antreibbare Element 10.
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In den 2 und 3 ist der Gurtstraffer 1 im montierten Zustand dargestellt. Hierbei ist zusätzlich zu der Explosionsdarstellung gemäß 1 eine Bohrung 12 zu erkennen, über welche der Gurtstraffer 1 beispielsweise an einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs angebracht werden kann.
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Die 4 und 5 zeigen jeweilige Schnitte durch den Gurtstraffer 1 in seinem nicht aktivierten Zustand bzw. seinem Ruhezustand. In den 6 und 7 ist dagegen jeweils der aktivierte Zustand des Gurtstraffers 1 dargestellt, d. h. der Zustand, in dem die pyrotechnische Antriebseinrichtung 5 aktiviert bzw. ausgelöst wurde, um die Funktion des Gurtstraffers 1 auszuführen, nämlich den Sicherheitsgurt 3 in der mit dem Pfeil A dargestellten Richtung zu ziehen.
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Dabei geht aus 5 hervor, dass das antreibbare Element 10 einen Lagerzapfen 10a aufweist, mit dem es in dem äußeren Gehäuseteil 11a gelagert ist. Wenn, wie im vorliegenden Fall, das antreibbare Element 10 einteilig mit der Gurtspule 2 ausgebildet ist, stellt der Lagerzapfen 10a auch die Lagerung der Gurtspule 2 dar.
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In 4 ist nochmals zu erkennen, wie der Stutzen 7 der pyrotechnischen Antriebseinrichtung 5 in der Aufnahme 8 des Gasleitelements 6 aufgenommen ist. Beginnend von der Aufnahme 8 verläuft das Gasleitelement 6 spiralförmig innerhalb des äußeren Gehäuseteils 11a über etwas mehr als eine Umdrehung, sodass sich das Dichtelement 9 in einem bestimmten Bereich selbst überlappt. Dieser Bereich, in dem sich das Dichtelement 9 selbst überlappt, ist ein Einströmbereich 13, in dem das unter Druck stehende Gas aus dem Gasleitelement 6 aus und in eine von mehreren Kammern 14 des antreibbaren Elements 10 einströmt. Durch das Einströmen des unter Druck stehenden Gases wird das antreibbare Element 10 gemäß dem Pfeil B in Rotation versetzt, um den in 4 ebenfalls angedeuteten Sicherheitsgurt 3 gemäß dem Pfeil A um die mit dem antreibbaren Element 10 verbundene und daher mit demselben rotierende Gurtspule 2 zu wickeln.
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Im vorliegenden Fall sind um den Umfang des antreibbaren Elements 10 verteilt vier Kammern 14 vorgesehen, die durch jeweilige Stege 15 voneinander getrennt sind. Grundsätzlich könnte jedoch auch eine andere Anzahl an Kammern 14 vorgesehen sein. Hierauf wird zu einem späteren Zeitpunkt nochmals detaillierter eingegangen.
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Im vorliegenden Fall ist das Gasleitelement 6 mit Ausnahme des mit der pyrotechnischen Antriebseinrichtung 5 in Verbindung stehenden Bereichs, also der Aufnahme 8, geschlossen, sodass das in das Gasleitelement 6 einströmende Gas zunächst zu einer Querschnittsvergrößerung des Gasleitelements 6 führt. Diese Querschnittsvergrößerung des Gasleitelements 6 durch das einströmende Gas ist aus einem Vergleich der 4 und 6 und insbesondere aus einem Vergleich der 5 und 7 miteinander erkennbar. Durch diese Querschnittsänderung drückt das Gasleitelement 6 das Dichtelement 9 an das antreibbare Element 10, da sich das Gasleitelement 6 aufgrund des dasselbe umgebenden Gehäuses 11 nicht nach außen, sondern nur nach innen erweitern kann. Dies führt dazu, dass ein im nicht aktivierten, in 4 dargestellten Zustand zwischen dem Dichtelement 9 und dem antreibbaren Element 10 vorhandener Zwischenraum 16 im aktivierten Zustand nicht mehr vorhanden ist, sodass das Dichtelement 9 an dem antreibbaren Element 10 anliegt und denjenigen Bereich abdichtet, in dem das unter Druck stehende Gas in die jeweils an dem Einströmbereich 13 anliegende Kammer 14 des antreibbaren Elements einströmt. Die sich durch das Dichtelement 9 ergebende Abdichtung des antreibbaren Elements 10 ist also derart, dass das in dem Einströmbereich 13 in die Kammer 14 des antreibbaren Elements 10 einströmende Gas die Kammer 14 zum Zeitpunkt des Einströmens nicht verlassen kann. Das Dichtelement 9 trägt außerdem auch zur Zentrierung der Gurtspule 2 über das antreibbare Element 10 bei.
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Wie oben erwähnt, ist das Gasleitelement 6 mit Ausnahme des mit der pyrotechnischen Antriebseinrichtung 5 in Verbindung stehenden Bereichs geschlossen, um ein zu frühes Ausströmen des Gases aus dem Gasleitelement 6 zu verhindern. In dem der Aufnahme 8 gegenüberliegenden Bereich, d. h. in dem Einströmbereich 13, weist das Gasleitelement 6 eine Sollbruchstelle 17 auf. Die Sollbruchstelle 17 kann beispielsweise dadurch gebildet werden, dass die Wandstärke in dem dem Einströmbereich 13 zugewandten Bereich dünner ist als in den anderen Bereichen. Die Sollbruchstelle 17 wird bei Überschreiten eines gewissen Drucks in dem Gasleitelement 6 zerstört, sodass das Gas in die Kammer 14 des antreibbaren Elements 10 einströmen kann. Alternativ oder zusätzlich zu der geringeren Wandstärke in dem Einströmbereich 13 wäre es auch möglich, in dem Einströmbereich 13 eine Bohrung mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser anzuordnen, um zu bewirken, dass sich vor dem Ausströmen des Gases aus dem Gasleitelement 6 in die Kammer 14 der Querschnitt des Gasleitelements 6 vergrößert und erst nach dem Anliegen eines bestimmten Drucks diese durch die Bohrung gebildete Sollbruchstelle 17 birst, um dem Gas das Eintreten in die Kammer 14 zu ermöglichen.
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Um einen zu hohen Druck in den Kammern 14 zu vermeiden, weist das Dichtelement 9 in einem von dem Einströmbereich 13 abgewandten Bereich eine Öffnung 18 auf, durch welche das Gas aus der Kammer 14 austreten kann. Dadurch ist außerdem sichergestellt, dass die Kammer 14, wenn sie nach einer Umdrehung des antreibbaren Elements 10 wiederum zu dem Einströmbereich 13 gelangt, entleert ist, d. h. unter einem geringeren Druck steht, sodass das Gas aus dem Gasleitelement 6 wieder in die entsprechende Kammer 14 eintreten kann.
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Wie aus einem Vergleich von 4 mit 6 erkennbar ist, ist die Größe der Öffnung 18 nach der Beaufschlagung des Dichtelements 9 durch das Gasleitelement 6 kleiner als vor dessen Beaufschlagung, wobei auch im beaufschlagten Zustand des Dichtelements 9 die Öffnung 18 noch vorhanden ist, sodass in jedem Fall das in die Kammer 14 einströmende Gas wieder ausströmen kann. In diesem Zusammenhang sollte die Größe der Kammer 14, d. h. der Winkelbereich, über den sie am Umfang des antreibbaren Elements 10 vorhanden ist, nur so groß sein, dass die Kammer 14 nicht direkt den Einströmbereich 13 des Gases aus dem Gasleitelement 6 mit der Öffnung 18 verbindet, da ansonsten das in die Kammer 14 einströmende Gas dieselbe direkt durch die Öffnung 18 wieder verlassen könnte.
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Das antreibbare Element 10 weist durch das Vorhandensein der Kammern 14 demnach selbst die Geometrie auf, die erforderlich ist, um mittels des von der pyrotechnischen Antriebseinrichtung 5 ausgegebenen Gases angetrieben zu werden.
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Durch diese Ausführung der Kammern 14 in Bezug auf die Anordnung des Einströmbereichs 13 gegenüber der Öffnung 18 kann die Größe und die Anzahl der Kammern 14 festgelegt werden. Hierbei ist jedoch nicht notwendigerweise eine gleichmäßige Verteilung der Kammern 14 erforderlich und es könnte, bei entsprechenden Gleiteigenschaften des antreibbaren Elements 10 relativ zu dem Dichtelement 9 auch eine Kammer 14 ausreichen, um die gewünschte Bewegung der Gurtspule 2 zu erreichen. Grundsätzlich ist es jedoch zu bevorzugen, die Abstände zwischen den Kammern 14, d. h. die Größe der Stege 15, möglichst gering zu halten, um einen bestmöglichen Antrieb des antreibbaren Elements 10 zu gewährleisten. Gegebenenfalls könnte auch lediglich eine Kammer 14 ausreichen, wenn damit eine ausreichende Rotation der Gurtspule 2 gewährleistet wäre. In diesem Fall sollte außerdem das antreibbare Element 10 so ausgerichtet sein, dass der aus dem Gasleitelement 6 austretende Gasstrom in die Kammer 14 strömt. Des Weiteren wäre in diesem Fall eine Kupplung zwischen der Gurtspule 2 und dem antreibbaren Element 10 zu bevorzugen.
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Die Kammern 14 müssen nicht wie im vorliegenden Fall vollständig in das antreibbare Element 10 integriert sein, sondern können auch lediglich durch den Stegen 15 ähnliche Abgrenzungen gebildet werden. Insbesondere ist es nicht unbedingt erforderlich, die Kammern 14 auch in axialer Richtung zu verschließen.
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Des Weiteren müssen die seitlichen Wandungen der Kammern 14 nicht notwendigerweise parallel zueinander verlaufen, sodass sich die Breite der Kammern 14 über deren Länge verändern würde. Vorzugsweise befindet sich in diesem Fall die größere Breite in dem Bereich, in den das Gas zuerst in die Kammer 14 einströmt. Dadurch wäre in jedem Fall sichergestellt, dass sich das angetriebene Element 10 in der Richtung des Pfeils B dreht.
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Je nach Ausgestaltung der Kammern 14 könnte die Öffnung 18 auch über einen größeren Winkelbereich des Dichtelements 9 verlaufen als in den 4 und 6 dargestellt. Gegebenenfalls könnte auch mehr als die eine Öffnung 18 vorgesehen sein.
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Durch die oben erwähnte Überlappung des Dichtelements 9 in dem Einströmbereich 13 wird auch eine Führung des Gasleitelements 6 erreicht. Des Weiteren führt diese Ausführung des Dichtelements 9 dazu, dass dieses durch das Gasleitelement 6 leichter zusammengepresst werden kann, um an dem antreibbaren Element 10 anzuliegen. Hierbei ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass das Dichtelement 9 kreisförmig ist, vielmehr könnte es auch eine leicht ovale oder ähnliche Form aufweisen. Im zusammengepressten Zustand entspricht jedoch der Innendurchmesser des Dichtelements 9 dem Außendurchmesser des antreibbaren Elements 10. Dies kann durch die Größe der Öffnung 18 eingestellt werden.
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In dem Schnitt von 5 ist außerdem zu erkennen, dass das antreibbare Element 10 eine umlaufende, kerbenartige Vertiefung 19 aufweist, in die im aktivierten Zustand des Gurtstraffers gemäß 7 ein umlaufender Vorsprung 20 des Dichtelements 9 eingreift. Dadurch kann eine Positionierung des Dichtelements 9 gegenüber dem antreibbaren Element 10 in axialer Richtung erreicht werden. Gegebenenfalls könnte auch auf die Vertiefung 19 und den Vorsprung 20 verzichtet werden. Auf der dem Vorsprung 20 gegenüberliegenden Seite weist das Dichtelement 9 einen weiteren umlaufenden Vorsprung 21 auf, der, wie aus 7 ersichtlich ist, das antreibbare Element 10 ebenfalls in axialer Richtung abstützt und bei seiner Rotationsbewegung stabilisiert.
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Das Gasleitelement 6 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Elastomer, wie zum Beispiel Gummi. Durch die Verwendung eines elastischen Materials kann sich das Gasleitelement 6 bei Druckbeaufschlagung dehnen. Prinzipiell könnte auch ein nicht elastisches Material für das Gasleitelement 6 verwendet werden. In diesem Fall könnte das Gasleitelement 6 in nicht beaufschlagtem Zustand zusammengefaltet sein und seinen Querschnitt bei der Aktivierung der pyrotechnischen Antriebeinrichtung 5 aufgrund der Einströmung des Gases durch Auffalten vergrößern.
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Demgegenüber besteht das Dichtelement 9 aus einem reibungsoptimierten Material, sodass das antreibbare Element 10 trotz der Abdichtung durch das Dichtelement 9 mit einer ausreichend hohen Drehzahl rotieren kann, um den sicheren Betrieb des Gurtstraffers 1 zu gewährleisten. Beispielsweise kann das Dichtelement 9 aus Polytetrafluoräthylen bestehen oder mit Polytetrafluoräthylen beschichtet sein.
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Das Gasleitelement 6 und das Dichtelement 9 können in nicht dargestellter Weise auch als Zwei-Komponenten-Spritzgußteil ausgeführt sein, um bei Bedarf die Dichtigkeit im Einströmbereich 13 zu erhöhen und gegebenfalls den Montageprozess des Gurtstraffers 1 zu erleichtern.
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Das antreibbare Element 10 und die Gurtspule 2 können aus einem annähernd beliebigen Material bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, aus Metall oder einem anderen geeigneten Werkstoff.
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In dem Bereich der Öffnung 18 kann ein nicht dargestellter Steg vorhanden sein, der die beiden Halbschalen des gegebenenfalls auch zweiteilig ausgeführten Dichtelements 9 miteinander verbindet.
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Wie in den 5 und 7 erkennbar ist, weist das Gasleitelement 6 im vorliegenden Fall einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Selbstverständlich wäre es jedoch auch möglich, das Gasleitelement 6 mit einem runden, ovalen oder im Prinzip beliebigen anderen Querschnitt auszuführen.
