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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 bekannt, 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 der
DE
198 52 377 A1 ein pyrotechnischer Gurtstraffer mit einem
Gasgenerator zu entnehmen, welcher eine mit einem so genannten 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, so wirken dessen Verbrennungsgase
auf den Stopfen und entzünden
diesen. Innerhalb eines bestimmten Zeitraumes brennt dieser ab und
gibt nachfolgend eine Entspannungsöffnung für die heißen Verbrennungsgase frei.
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Auch
hierbei werden in nachteiliger Weise die heißen Verbrennungsgase direkt
in die nähere 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 dadurch zusätzlicher Druck erzeugt wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des Gurtstraffer gemäß 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.
Ferner geht dieses abrupte Freigeben der besagten Öffnung mit
einer erheblichen Geräuschemission
einher.
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Außerdem wurde
durch die
DE 195 45
795 C1 ein pyrotechnischer Gurtstraffer bekannt, der einen
Gasgenerator mit einer Gasgeneratorhülse aufweist, die in einer
Gasgeneratoraufnahme 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.
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Weiter
ist aus der
DE 201
13 773 U1 ein Kolben für
einen pyrotechnischen Gurtstraffer bekannt, der eine Ausströmöffnung aufweist,
durch die Druckgas von einer Druckseite des Kolbens auf seine Rückseite überströmen kann,
und bei dem an dem Kolben stirnseitig ein Ventilelement vorgesehen
ist, das zwischen einer Ruhestellung, in der es die Ausströmöffnung verschließt, und
einer Freigabeöffnung verstellbar
ist, in der es die Ausströmöffnung freigibt.
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Außerdem ist
in der
US 5 871 236 ein
gattungsgemäßer Gurtstraffer
offenbart, bei dem gemäß der dortigen
4 sowie der Figurenbeschreibung ein Überdruckventil
derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es in eine ein bestimmtes
freies Volumen beinhaltende geschlossene Kammer öffnet. Das Überdruckventil ist jedoch kein
selbsttätig öffnendes Überdruckventil,
sondern ein elektrisch zu zündendes,
pyrotechnisches Überdruckventil,
so dass dafür die
Herstellkosten erhöhend
gesonderte Mittel vorhanden sein müssen.
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Schließlich ist
aus der
DE 102 31
657 A1 ein Gurtstraffer bekannt, bei dem eine druckfeste
Kammer mit einem druckbeaufschlagbaren Kolbenraum eines Arbeitszylinders über einen
Kanal ständig
verbunden ist.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
verbesserten pyrotechnischen Gurtstraffer zu schaffen, bei dem eine
kontrollierte, selbsttätige
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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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dem einzigen Unteranspruch entnehmbar.
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Gemäß den Merkmalen
des Hauptanspruchs geht die Erfindung aus von einem pyrotechnischen
Gurtstraffer für
einen Sicherheitsgurt an einem Kraftfahrzeug, beinhaltend ein rohrförmiges Führungselement,
ein darin geführtes
kolbenartiges Antriebselement sowie eine Gasgeneratoraufnahme für einen
mittels eines Sensors aktivierbaren Gasgenerator, welcher seinerseits
ein Treibmittel zur Erzeugung eines Treibgases für das kolbenartige Antriebselement
des Gurtstraffers im Sinne einer Kompensierung der Gurtlose des
Sicherheitsgurtes durch Nachspannen desselben aufweist, wobei dem
Gurtstraffer ein sich im Falle eines vorgegebenen Überdruckes
im Führungselement öffnendes Überdruckventil
zugeordnet ist, und wobei das Überdruckventil derart
angeordnet und ausgebildet ist, dass es in eine ein bestimmtes freies
Volumen beinhaltende geschlossene Kammer öffnet.
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Erfindungsgemäß ist bei
diesem pyrotechnischen Gurtstraffer zudem vorgesehen, dass das Überdruckventil
zum einen durch eine bei einem vorgegebenen Überdruck berstende Wandung
des Gasgenerators in Form einer Sollbruchstelle, und zum an deren
durch eine hierzu korrespondierende Öffnung in der Gasgeneratoraufnahme
des Gasgenerators gebildet ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das freie
Volumen der Kammer und das Überdruckventil
derart bemessen sind, dass im Falle des Ansprechens des Überdruckventils
ein schneller Druckabfall im Führungselement realisierbar
beziehungsweise ein kritischer weiterer Druckanstieg in demselben
verhinderbar ist.
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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 kapillare Öffnungen hindurch nach außen dringen.
Weiterhin ist eine erhebliche Geräuschminderung im
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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