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Die
Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt an
einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der Praxis ist es bekannt, Sicherheitsgurtrückhaltesysteme für Fahrzeuginsassen
mit wenigstens einem Gurtstraffer zu versehen, der seinerseits am
Gurtschloss oder an einer Aufrollvorrichtung für den Gurt angreift. Dabei
kann der Gurtstraffer beispielsweise in die Gurtaufrollvorrichtung
integriert oder mit dem Gurtschloss wirkverbunden sein.
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Die
Anordnung eines solchen Gurtstraffers resultiert aus dem Bedürfnis, dass
der Sicherheitsgurt im Falle eines Unfallereignisses möglichst
frühzeitig
den Fahrzeuginsassen abfangen und demgemäss straff an demselben anliegen
soll. Insbesondere durch die Kleidung des Fahrzeuginsassen, aber auch
durch eine an sich übliche
Aufrollvorrichtung mit geringen Aufrollkräften ist das straffe Anliegen
des Sicherheitsgurtes nicht immer gewährleistet. Dieser Zustand wird üblicherweise
als Gurtlose bezeichnet und überwiegend
mittels pyrotechnisch ausgelöster Gurtstraffer
kompensiert. Da der in der Straffeinrichtung herrschende Druck jedoch
eine anschließend aktivierte
Kraftbegrenzungseinrichtung negativ beeinflussen und zu einer unerwünschten
Kraftspitze zu Beginn der Kraftbegrenzung führen kann, ist es wünschenswert,
den Druck in dieser Straffeinrichtung möglichst kontrolliert senken
zu können.
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Durch
die
EP 1 199 230 A2 ist
beispielsweise ein Gurtaufrollautomat offenbart, der einen pyrotechnischen
Gurtstraffer mit einem Gasgenerator aufweist, dessen Verbrennungsgase
beim Zünden
desselben über
eine Antriebseinheit in Form eines in einem Führungsrohr geführten kugelförmigen Kolbens und
nachfolgend einer Mehrzahl in Reihe angeordneter weiterer Kugeln
auf die Aufwickelmechanik des Gurtaufrollautomaten wirkt. Sobald
der Kolben eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, wird ein ständig offen
gehaltenes Loch in der Wandung des Führungsrohres freigegeben, durch
welches das Verbrennungsgas entweichen kann und infolgedessen der
Druck auf den Kolben abgebaut wird.
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Als
nachteilig an dieser Lösung
ist herauszustellen, dass die heißen Verbrennungsgase relativ ungeschützt durch
das Loch hindurch in den Gurtaufrollautomaten eindringen und von
dort durch Öffnungen
im Gehäuse
desselben nach außen
entweichen und Fahrzeuginsassen schädigen können. Ferner kann eine Funktionsstörung der
Mechanik des Gurtaufrollautomaten, beispielsweise eine Blockierung der
Antriebseinheit, nicht ausgeschlossen werden, so dass im ungünstigsten
Fall das Loch nicht freigegeben und demgemäss ein derart hoher Druck im Führungsrohr
aufgebaut wird, dass dasselbe undefiniert zerbersten und möglicherweise
Fahrzeuginsassen schädigen
kann.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
198 52 377 C2 ein pyrotechnischer Gurtstraffer mit einem
Gasgenerator zu entnehmen, welcher seinerseits eine mit einem sogenannten
Stopfen aus einem pyrotechnischen Material verschlossene Öffnung in
der Wandung aufweist. Das pyrotechnische Material des Stopfens ist
ferner in einem Gehäuse
gehalten. Wird der Gasgenerator gezündet, wirken dessen Verbrennungsgase
auf den Stopfen und entzünden
diesen. Innerhalb eines bestimmten Zeitraumes brennt dieser ab und
gibt nachfolgend eine sogenannte Entspannungsöffnung für die heißen Verbrennungsgase frei.
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Auch
hier werden in nachteiliger Weise die heißen Verbrennungsgase direkt
in die näher
Umgebung geleitet und können
unter ungünstigen
Umständen
möglicherweise
Fahrzeuginsassen schädigen. Weiterhin
ist bei Störungen
im Sicherheitsgurtsystem, wie bereits oben beschrieben, ebenfalls
mit einem undefinierten Zerbersten der Wandung des Gurtstraffers
bzw. des Gasgenerators zu rechnen, insbesondere auch in Anbetracht
der Tatsache, dass durch den Stopfen aus weiterem pyrotechnischem Material
zusätzliche
Verbrennungsgase entstehen und demgemäss zusätzlicher Druck erzeugt wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, die Öffnung in der Wandung des Gurtstraffers
bzw. Gasgenerators mit einem Ventildeckel zu verschließen, der
seinerseits mechanisch, elektrisch oder pyrotechnisch fortbewegt
werden und demgemäss
die Öffnung
freigeben kann. Auch mit dieser Lösung sind die vorstehend beschriebenen
Nachteile nicht zu vermeiden. Fernerhin geht dieses abrupte Freigeben
der besagten Öffnung
mit einer erhebliche Geräuschemission einher.
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Schließlich wurde
durch die
DE 195 45
795 C1 ein pyrotechnischer Gurtstraffer offenbart, der
einen Gasgenerator mit einer Gasgeneratorhülse aufweist, die ihrerseits
in einer Generatoraufnahme eingeschlossen ist. Die Gasgeneratoraufnahme
ist mit einer Öffnung
versehen, in die bei Überschreiten
eines vorbestimmten Drucks die Wandung der Gasgeneratorhülse eindringt
und sich nach Art eines Überdruckventils
schließlich
selbst öffnet.
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Zwar
ist bei diesem Gurtstraffer nicht mehr mit den genannten nachteiligen
Auswirkungen im Falle von technischen Störungen des Sicherheitsgurtsystems
zu rechnen, jedoch ist infolge des Zerberstens der Wandung der Gasgeneratorhülse ebenfalls
eine erhebliche Geräuschemission
und gleichermaßen
ein direkter Austritt der heißen
Verbrennungsgase mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit in die
Umgebung zu verzeichnen. Hier setzt die nachfolgend beschriebene
Erfindung an.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten pyrotechnischen
Gurtstraffer zu schaffen, bei dem eine kontrollierte Druckabsenkung
möglich ist,
bei dem ein direkter Austritt von heißen Verbrennungsgasen in die
nähere
Umgebung weitestgehend verhindert und die Geräuschemissionen wesentlich gemindert
wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs
1 dadurch gelöst,
dass an das Überdruckventil
des Gurtstraffers eine ein bestimmtes freies Volumen beinhaltende
Kammer angeschlossen ist.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist das Überdruckventil zum einen durch
eine bei einem vorgegebenen Überdruck
berstende Wandung des Gasgenerators in Form einer Sollbruchstelle,
und zum anderen durch eine hierzu korrespondierende Öffnung in der
Generatoraufnahme des Gasgenerators gebildet. Alternativ dazu ist
auch eine ständig
offen gehaltene Öffnung
zu der Kammer möglich,
wobei die Verbindung zwi schen dem Druckraum der Straffeinrichtung und
der Kammer erst einem Vorbeibewegen des Antriebskolbens hergestellt
wird.
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Weiter
wird als erfindungsgemäß angesehen,
dass das freie Volumen der Kammer und das Überdruckventil derart bemessen
sind, dass im Falle des Ansprechens des Überdruckventils zunächst ein schneller
Druckabfall im Führungselement
realisierbar beispielsweise ein kritischer weiterer Druckanstieg
in demselben verhinderbar ist, jedoch der sich daran anschließende Druckabfall
in Abhängigkeit von
der Leckrate der Kammer nahezu kontinuierlich und in geringerem
Ausmaß zu
bewerkstelligen ist.
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Zudem
ist vorgesehen, dass der Kammer eine oder mehrere Bohrungen in Kapillar-Form
oder sonstige geeignete Öffnungen
zugeordnet sind, die eine definierte Leckrate gewährleisten.
Vorzugsweise ist die Leckage der Kammer kleiner als die Leckage
des Überdruckventils.
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In
Lösung
der gestellten Aufgabe wird nunmehr wirkungsvoll vermieden, dass
Expansionsgase bzw. heiße
Verbrennungsgase mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit direkt
in die nähere
Umgebung des Gurtstraffers geleitet werden. Der erzeugte Überdruck
im Druckraum der Straffeinrichtung wird vielmehr kontrolliert abgebaut,
wobei der Druckabbau selbst durch das Volumen der Kammer bestimmt ist.
Innerhalb der an das Überdruckventil
direkt angeschlossenen Kammer werden des Weiteren die Verbrennungsgase
vorteilhaft abgekühlt,
bevor sie gegebenenfalls durch die vorzugsweise kapillaren Öffnungen
hindurch nach außen
dringen. Weiterhin ist eine erhebliche Geräuschminderung im Vergleich
zu den gattungsgemäßen Vorrichtungen
zu verzeichnen, da die geschlossene Kammer als Schalldämpfer wirkt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt den erfindungsgemäßen pyrotechnischen Gurtstraffer,
der seinerseits im wesentlichen ein rohrförmiges Führungselement 1 für ein nicht
näher dargestelltes,
jedoch an sich bekanntes und darin geführtes kolbenartiges Antriebselement,
sowie eine Gasgeneratoraufnahme 2 für einen mittels eines nicht
näher gezeigten
Sensors aktivierbaren Gasgenerator 3 aufweist.
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Das
kolbenartige Antriebselement dient der Betätigung eines Gurtaufrollautomaten
oder eines Gurtschlosses im Sinne einer Kompensierung der Gurtlose
des Sicherheitsgurtes, indem dieser kurzzeitig nachgespannt wird.
Gemäß einer
verbreiteten Ausführungsform
wird der Gurtstraffer über
ein an sich vorhandenes Airbagsteuergerät ausgelöst und das kolbenartige Antriebselement
wirkt beispielsweise bei einem Gurtaufrollautomaten auf dessen Gurtaufrollwelle.
Was das Gurtschloss anbelangt, so kann dieses mittels eines Gurtstraffers
im Crashfall nach hinten gezogen werden, um die besagte Gurtlose
zu beseitigen.
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Wie
in der Zeichnung weiter gezeigt wird, ist innerhalb des Gasgenerators 3 ein
Treibmittel 4 in Form eines geeigneten pyrotechnischen
Materials zur Erzeugung eines Treibgases für das kolbenartige Antriebselement
angeordnet.
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Des
Weiteren verfügt
die Gasgeneratoraufnahme 2 über eine in ihrer Wandung 5 eingebrachte Öffnung 6,
an die eine ein bestimmtes freies Volumen beinhaltende Kammer 7 angeschlossen
ist.
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Die
Funktionsweise des erfindungungsgemäßen Gurtstraffers ist wie folgt:
Sobald
der Gasgenerator 3 gezündet
wird, strömt das
Verbrennungsgas in das rohrförmige
Führungselement 1 und
treibt unter Druckaufbau das kolbenförmige Antriebselement an, welches
seinerseits auf die Gurtaufrollwelle des Gurtaufrollautomaten, auf
das Gurtschloss oder einen Endbeschlag des Sicherheitsgurtes wirkt.
Hat das kolbenförmige
Antriebselement seine Endstellung erreicht oder ist eine Störung beispielsweise
in Form einer Blockierung des Antriebselements zu verzeichnen, so
erhöht
sich der Druck derart, dass die Wandung 8 des Gasgenerators 3 in
die Öffnung 6 eindringt
und schließlich
zerbricht. Durch die nun zugeschaltete Kammer 7 wird erreicht,
dass der Druck kontrolliert gesenkt wird, ohne dass unerwünschte Knallgeräusche entstehen oder
heiße
Gase freigesetzt werden.
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Es
ist somit ein Überdruckventil 9 gebildet, welches
sich aus einer Sollbruchstelle in der Wandung 8 des Gasgenerators 3 und
der dazu korrespondierenden Öffnung 6 zusammensetzt.
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Das Überdruckventil 9 könnte in
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung auch aus einer ständig
offen gehaltenen Öffnung
bestehen, welche an einer bestimmten Stelle des Führungselementes 1 positioniert
ist. Die Zuschaltung des Volumens der Kammer 7 erfolgt
dann, sobald das kolben förmige Antriebselement
diese Stelle beziehungsweise Öffnung
passiert hat.
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Sobald
dieses Überdruckventil 9 geöffnet ist, verringert
sich schlagartig der Überdruck
in dem Führungselement 1.
Dies geschieht in dem Umfang, wie das freie Volumen der Kammer 7 im
Verhältnis
zum Gasvolumen des rohrförmigen
Führungselementes bemessen
ist. Durch die schnelle Volumenerweiterung nach Art einer quasi
isochoren Zustandsänderung
wird ein kritischer weiterer Druckanstieg verhindert. Daran schließt sich
dann gegebenenfalls ein weiterer Druckabfall in Abhängigkeit
von der Leckrate der Kammer 7 an, der nahezu kontinuierlich
und in einem geringeren Ausmaß vornehmlich
durch eine oder mehrere eine definierte Leckrate gewährleistende
Bohrungen 10 in Kapillar-Form bewerkstelligt wird. Vorzugsweise
ist dabei die Leckage der Kammer 7 kleiner als die Leckage
des Überdruckventils 9, so
dass nach dem Zuschalten des Volumens der Kammer 7 die
als Drossel wirkende Bohrung 10 den Druckabbau bestimmt.
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Anstatt
der Bohrungen 10 können
auch sonstige geeignete Öffnungen
wie nicht näher
dargestellte Schlitze oder Kerben an der Verbindungsstelle der Kammer 7 zur
Gasgeneratoraufnahme 2 vorgesehen werden.
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Durch
die vorstehenden Maßnahmen
kann somit wirkungsvoll und kontrolliert ein Überdruck im Führungselement 1 beziehungsweise
im Gasgenerator 3 abgebaut werden. Ferner werden infolge
des Zerberstens der Wandung 8 des Gasgenerators 3 eventuell
auftretende Geräusche
mittels der Kammer 7, die ihrerseits als Schalldämpfer wirkt,
erheblich gemindert.
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Das Überdruckventil 9 ist
in seiner Wirkung primär
durch die Wandstärke
des Gasgenerators 3 im Bereich der Öffnung 6 der Gasgeneratoraufnahme 2 bestimmt.
Aus dem erforderlichen und fest eingestellten Öffnungsdruck ergeben sich leicht
nachvollziehbar auch die konkreten Abmessungen der Öffnung 6.
Das mit dem Zerbersten der Wandung 8 des Gasgenerators 3 entstehende
Loch ist für
sich gesehen für
einen erwünschten
gedrosselten Druckabbau an sich viel zu groß, jedoch kann der Druckabbau nunmehr
durch die Kammer 7 und deren definierte kleine Leckrate
vorteilhaft eingestellt werden.
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In
besonders vorteilhafter Weise wird das heiße Verbrennungsgas in der Kammer 7 auch
abgekühlt.
Ebenso kann es angezeigt sein, die Kammer 7 durch eine
geeignete Vorrichtung zur Gasstromablenkung außerhalb des Wirkungsbereiches
auf Fahrzeuginsassen auszubilden.
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- 1
- Führungselement
- 2
- Gasgeneratoraufnahme
- 3
- Gasgenerator
- 4
- Treibmittel
- 5
- Wandung
der Gasgeneratoraufnahme 2
- 6
- Öffnung in
der Gasgeneratoraufnahme 2
- 7
- Kammer
- 8
- Wandung
des Gasgenerators 3
- 9
- Überdruckventil
- 10
- Bohrung