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Die Erfindung betrifft eine Straffervorrichtung für einen Sicherheitsgurt, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
DE 195 12 660 A1 ist eine gattungsgemäße Straffervorrichtung bekannt, welche eine Antriebseinrichtung mit einem in einem Rohr geführten Kolben aufweist, welcher durch einen von einem Gasgenerator erzeugten Druck angetrieben wird. Zur Übertragung der Straffbewegung des Kolbens ist eine Massekörperkette vorgesehen, welche die Straffbewegung des Kolbens über ein Antriebsrad auf eine Gurtwelle eines Gurtaufrollers überträgt. Der Kolben hat dabei die Aufgabe, einen mittels eines Gasgenerators mit Druck beaufschlagten Druckraum abzudichten und die Massekörperkette durch direkte Anlage an dem ersten Massekörper anzutreiben.
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Grundsätzlich ergeben sich hieraus unterschiedliche Anforderungen an den Kolben. Der Kolben muss eine ausreichende Festigkeit auch bei hohen Temperaturen aufweisen, damit der Kolben die Straffkraft übertragen kann, ohne dabei selbst zerstört zu werden oder aufzuschmelzen. Ferner sollte der Kolben eine ausreichende Elastizität aufweisen, damit er den Druckraum auch bei kleineren seitlichen Relativbewegungen zu dem Rohr bzw. in einem gekrümmten Rohrverlauf dichtend abschließt.
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Eine weitere Straffervorrichtung mit einem Kolben und einer Massekörperkette ist aus der
DE 10 2009 056 244 A1 bekannt. Bei dieser Straffervorrichtung weist der Kolben einen Grundkörper und ein Anlageteil auf, welche jeweils eine mittige Öffnung aufweisen, die zueinander fluchtend angeordnet sind. Die Öffnungen ergänzen sich zu einer Durchgangsöffnung, welche mittels eines zwischen dem Grundkörper und dem Anlageteil angeordneten Einlegeteils verschlossen ist. Das Einlegeteil ist in der Wandstärke so bemessen, dass es ab einem vorbestimmten Druckgradienten aufreißt und dadurch eine Strömungsverbindung von dem Druckraum in den hinter dem Kolben befindlichen Raum durch die Durchgangsöffnung freigibt. Das Einlegeteil bildet eine Aufreißwand, welche aufgrund ihrer Sollaufreißfunktion ein Überdruckventil bildet, wodurch hohe Druckspitzen in dem Druckraum abgebaut werden können, so dass eine dadurch bedingte Beschädigung der Straffervorrichtung verhindert werden kann. Der Kolben ist zusammen mit dem Einlegeteil insgesamt aus drei Teilen zusammengesetzt, was einen entsprechend hohen Montageaufwand zur Folge hat.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Straffervorrichtung mit einem kostengünstig herzustellenden Kolben mit einem Überdruckventil bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Straffervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass die Aufreißwand in der Öffnung des Anlageteils oder der Öffnung des Grundkörpers vorgesehen ist, und das Anlageteil und der Grundkörper als Kunststoffteile ausgebildet und in einem 2K-Spritzverfahren hergestellt sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf zwei Schritten, erstens wird das Überdruckventil statt durch das Einlegeteil durch eine Aufreißwand in der Öffnung des Grundkörpers oder in der Öffnung des Anlageteils verwirklicht, so dass das Einlegeteil gespart wird. Zweitens werden die beiden verbleibenden Teile in dem 2K-Spritzverfahren in einem einzigen zweistufigen Spritzvorgang hergestellt und dadurch gleichzeitig miteinander verbunden. Damit entfallen nicht nur das bisher verwendete Einlegeteil und der damit verbundene Montageschritt, es entfällt zusätzlich auch der Montagevorgang des Anlageteils mit dem Grundkörper. Insgesamt entfallen damit zwei Montageschritte, nämlich der des Einlegeteils und der Montagevorgang der beiden verbleibenden Teile, wodurch die Herstellkosten des Kolbens erheblich reduziert werden können. Ferner können das Anlageteil und der Grundkörper in dem 2K-Spritzverfahren in einem Verbund mit einer derart festen Verbindung zueinander hergestellt werden, dass sie sich anschließend unter den normal wirkenden Kräften nicht mehr voneinander lösen können. Damit kann der Produktionsprozess des Kolbens selbst und auch der Montagevorgang der Straffervorrichtung mit einer wesentlich geringeren Fehlerrate verwirklicht werden, da die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Teile voneinander lösen, verringert wird, und die Möglichkeit des Vergessens des Einlegeteils nicht mehr vorhanden ist. Ferner bietet die Herstellung des Kolbens durch das 2K-Spritzverfahren den Vorteil, dass das Anlageteil und der Grundkörper so fest und insbesondere ohne Zwischenräume miteinander verbunden werden, dass keine innere Leckage des Druckgases durch die Verbindungsfläche der beiden Teile auftritt. Der Kolben aus dem Verbund des Anlageteils und des Grundkörpers kann praktisch als ein homogenes Bauteil angesehen werden, welcher zwar aus zwei verschiedenen Kunststoffen besteht, aber keine innere Trennfläche aufweist, welche zu einem Spalt aufgeweitet werden kann. Ferner sind das Anlageteil und der Grundkörper derart miteinander verbunden, dass sie keine Relativbewegungen zueinander ausführen können.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Anlageteil aus einem Kunststoff mit einer höheren Festigkeit als der Grundkörper ausgebildet ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Kolben im Bereich der Anlagefläche zu dem ersten Massekörper bewusst fester ausgebildet werden, so dass die Straffbewegung verlustfreier übertragen wird, während der Grundkörper aufgrund seiner geringeren Festigkeit und der dadurch bedingten höheren Verformungsfähigkeit seine Dichtfunktion in der Anlage zur Innenwandung des Rohres wesentlich besser erfüllen kann, was insbesondere während der Straffbewegung des Kolbens von Vorteil ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper eine Ausnehmung auf, in der das Anlageteil angeordnet ist. Der Grundkörper dient damit der Fixierung des Anlageteils in der vorbestimmten Position, so dass das Anlageteil in jedem Fall zur Anlage an dem ersten Massekörper vorpositioniert ist. Sofern das Anlageteil aus einem Kunststoff mit einer höheren Festigkeit ausgebildet ist, bildet das Anlageteil praktisch einen formstabilen Kern des Kolbens, welcher den Grundkörper versteift.
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Dabei umfasst der Grundkörper das Anlageteil radial zur Außenseite hin, bevorzugt vollständig, so dass der Kolben ausschließlich mit dem Grundkörper an der Innenwandung des Rohres anliegt bzw. zur Anlage gelangen kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper das Anlageteil bevorzugt formschlüssig gegen ein Herausfallen aus der Ausnehmung sichert. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Anlageteil und dem Grundkörper weiter verbessert und die Wahrscheinlichkeit eines Lösens der beiden Teile weiter verringert. Dabei kann bewusst der Vorteil des 2K-Spritzverfahren genutzt werden, indem z.B. zuerst das Anlageteil gespritzt wird und dann in einem zweiten Schritt der Grundkörper um das in der Werkzeugform verbleibendende Anlageteil unter Bildung eines Formschlusses herumgespritzt wird. Dadurch sind die beiden Teile bereits unmittelbar nach dem Spritzverfahren beim Herausfallen aus der Werkzeugform formschlüssig miteinander verbunden. Dabei kann die formschlüssige Verbindung z.B. dadurch realisiert sein, indem das Material des Grundkörpers um einen geringen Abschnitt der stirnseitigen Anlagefläche radial von außen nach innen um das Anlageteil herumgespritzt wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Anlageteil derart geformt ist, dass es in der radial äußeren Mantelfläche ausgehend von der Anlagefläche zu der von der Anlagefläche abgewandten Seite des Kolbens eine konstante Außenform aufweist oder sich ausschließlich verjüngt. Durch die vorgeschlagene Formgebung kann das 2K-Spritztverfahren besonders einfach verwirklicht werden, indem die Formteiltrennebene der beiden Werkzeughälften zur Herstellung des Anlageteils in die Anlagefläche gelegt wird. Dadurch kann das Werkzeug mit dem Hohlraum, in welchen der Kunststoff für das Anlageteil ausgehend von der Anlagefläche eingespritzt wird, sehr einfach entformt werden, während das Anlageteil unter Anlage der Anlagefläche an der gegenüberliegenden Werkzeughälfte verbleibt. Nach dem Entformen der einen Werkzeughälfte des Anlageteils wird dann Kunststoff in den Hohlraum eingespritzt, welcher den Grundkörper bildet, wobei das bereits gespritzte Anlageteil in dem Hohlraum verbleibt und von dem Kunststoff des Grundkörpers umspritzt wird.
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Dabei kann das Anlageteil im Querschnitt bevorzugt kreisförmig ausgebildet sein und in Längsrichtung eine Stufenform aufweisen, welche durch wenigstens zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet ist, wobei die Abschnitte derart angeordnet sind, dass die Durchmesser der Abschnitte ausgehend von der Seite der Anlagefläche zu der von der Anlagefläche abgewandten Seite abnehmen. Die Längsrichtung des Anlageteils ist dabei die senkrechte Richtung durch die Anlagefläche des Kolbens bzw. des Anlageteils.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper eine zylindrische Außenform aufweist, und die Wandung zwischen dem Grundkörper und dem Anlageteil in wenigstens einem Abschnitt des Grundkörpers in Längsrichtung des Grundkörpers eine konstante Wandstärke aufweist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1: eine Straffervorrichtung mit einem in einem Rohr geführten Kolben;
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2: einen erfindungsgemäßen Kolben in Seitenansicht;
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3: einen erfindungsgemäßen Kolben in Sicht auf die Anlagefläche; und
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4: einen erfindungsgemäßen Kolben in Schnittdarstellung der Schnittrichtung A-A.
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Der in 1 schematisch gezeigte Gurtaufroller umfasst ein Gehäuse 11 mit einem Seitenschenkel 13, eine darin gelagerte Gurtaufwickelwelle 12 für ein nicht dargestelltes Sicherheitsgurtband und eine nach Auslösung auf die Gurtaufwickelwelle 12 einwirkende Straffervorrichtung 10. Die Straffervorrichtung 10 umfasst ein mit der Gurtaufwickelwelle 12 drehfest verbundenes Antriebsrad 14, das beispielsweise eine Außenverzahnung 15 aufweist, einen insbesondere pyrotechnischen Gasgenerator 17 zur Erzeugung eines Gasdrucks, und ein den Gasgenerator 17 mit der Gurtaufwickelwelle 12 über das Antriebsrad 14 verbindendes Rohr 16. Das Rohr 16 wird von einer Rohrwand 24 gebildet, die Teil des Gehäuses 11 oder alternativ auch ein separates Bauteil sein kann.
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In dem Rohr 16 ist eine Antriebseinrichtung in Form einer Reihe von metallischen, kugelförmigen Massekörpern 19 vorgesehen, welche die Straffbewegung über ein Antriebsrad 14 auf die Gurtaufwickelwelle 12 übertragen. Der Gurtaufroller ist hinsichtlich der Ausgestaltung des Wechselwirkungsbereichs 18 zwischen der Massekörperreihe 19 und dem Antriebsrad 14 sowie etwaiger Kupplungseinrichtungen zwischen dem Antriebsrad 14 und der Gurtaufwickelwelle 12 nicht beschränkt. Zur reibungsarmen Kraftübertragung ist der Außendurchmesser der Massekörper 19 zweckmäßigerweise etwas geringer als der Innendurchmesser des Rohres 16.
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In dem Rohr 16 ist weiterhin ein in 1 nur schematisch angedeuteter Kolben 21 vorgesehen, der zweckmäßigerweise in einem Bereich 23 zwischen dem Gasgenerator 17 und der Massekörperreihe 19, d.h. unmittelbar vor dem in Kraftübertragungsrichtung ersten Massekörper 19a der Massekörperreihe 19, angeordnet ist. Der Kolben 21 schließt einen durch einen Gasgenerator 17 mit einem Gasdruck beaufschlagbaren Druckraum 20 in dem Rohr 16 ab, so dass der Kolben 21 bei einer Druckbeaufschlagung des Druckraumes 20 durch den Gasgenerator 17 zu einer Straffbewegung antreibbar ist. Die Straffbewegung des Kolbens 21 wird durch die Kraftübertragungseinrichtung, gebildet durch die Massekörper 19 und das Antriebsrad 14, auf die Gurtaufwickelwelle 12 übertragen, so dass das Gurtband gestrafft wird.
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In den 2 bis 4 ist der erfindungsgemäß ausgebildete Kolben 21 als Einzelteil in verschiedenen Ansichten und einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A der 3 zu erkennen. Der Kolben 21 ist in seinem Grundaufbau aus einem Grundkörper 3 mit einer Ausnehmung 2 und einem in der Ausnehmung des Grundkörpers 3 angeordneten Anlageteil 4 gebildet. Das Anlageteil 4 ist an der Stirnseite des Kolbens 21 angeordnet und weist eine die Stirnseite bildende Anlagefläche 22 auf, mit der der Kolben 21 an dem ersten Massekörper 19a anliegt.
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Das Anlageteil 4 ist im Querschnitt kreisförmig und in Längsrichtung, d.h. in senkrechter Richtung zu der Anlagefläche 22, mit einer stufenförmigen Mantelfläche mit zwei Abschnitten 26 und 27 mit jeweils einem konstanten Durchmesser ausgebildet. Die beiden Abschnitte 26 und 27 der Mantelfläche haben einen unterschiedlichen Durchmesser und sind über einen Konus 8 miteinander verbunden. Dabei weist der der Anlagefläche 22 nächstliegende Abschnitt 26 einen größeren Durchmesser als der entferntere Abschnitt 27 auf, so dass die Außenabmessungen des Kolbens 21 in Längsrichtung ausgehend von der Anlagefläche 22 in den Abschnitten 26 und 27 konstant sind und im Bereich des Konus 8 abnehmen. Dadurch kann das Anlageteil 4 durch ein Werkzeug gespritzt werden, dessen Formteiltrennebene in der Anlagefläche 22 verläuft. Der Grundkörper 3 wird nach dem Spritzen des Anlageteils 4 in einem zweiten Spritzvorgang um das Anlageteil 4 herumgespritzt, während das Anlageteil 4 in dem Werkzeughohlraum verbleibt. Dadurch werden die beiden Teile des Kolbens 21 durch ein zweistufiges 2K-Spritzgussverfahren nicht nur selbst hergestellt sondern gleichzeitig auch noch miteinander verbunden. Zur Verbindung der beiden Teile reicht die beim Spritzen entstehende Haftung grundsätzlich aus. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Verbindung jedoch weiter verbessert, indem der Grundkörper 3 mit einem radial nach innen ragenden, kreisförmigen Vorsprung 9 um den vorderen Rand der Anlagefläche 22 herumgespritzt ist, so dass das Anlageteil 4 formschlüssig gegen ein Herausfallen aus der Ausnehmung 2 des Grundkörpers 3 gesichert ist.
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Weiterhin weisen sowohl das Anlageteil 4 als auch der Grundkörper 3 jeweils eine Öffnung 5 und 6 auf, welche fluchtend zueinander angeordnet sind und sich zu einer Durchgangsöffnung 1 ergänzen. Die Durchgangsöffnung 1 ist durch eine in der Öffnung 6 des Anlageteils 4 angeordnete Aufreißwand 7 verschlossen, welche in der Wandstärke derart bemessen ist, dass sie bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Druckgradienten aufreißt und die Durchgangsöffnung 1 freigibt. Die Aufreißwand 7 bildet dadurch ein Überdruckventil, durch welches das von dem Gasgenerator 17 erzeugte Druckgas aus dem Druckraum 20 auf die Seite der Massekörper 19 überströmen kann, wenn der Druck in dem Druckraum 20 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Der Grundkörper 3 weist eine zylindrische, im Querschnitt kreisförmige Außenform 25 mit einem in Längsrichtung konstanten Außendurchmesser auf, wobei die Längsrichtung hier wieder der Senkrechten zu der Anlagefläche 22 entspricht. Aufgrund der an die Außenform des Anlageteils 4 angepassten Formgebung der Ausnehmung 2 des Grundkörpers 3 weist der Grundkörper 3 dadurch im Bereich der Abschnitte 26 und 27 mit dem konstanten Durchmesser des Anlageteils 4 rohrförmige Abschnitte mit einer konstanten Wandstärke auf. Ferner weist der Kolben 21 an seiner in der Einbaulage dem Druckraum 20 zugewandten Seite einen Hohlraum 28, gebildet durch einen dünnen vorstehenden ringförmigen Rand 29, auf. Bei einer Aktivierung des Gasgenerators 17 werden der Druckraum 20 und damit auch der Hohlraum 28 des Grundkörpers 3 mit Druckgas beaufschlagt, so dass der Rand 29 des Grundkörpers 3 dichtend gegen die Rohrwand 24 gedrängt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19512660 A1 [0002]
- DE 102009056244 A1 [0004]
