DE19837927C2

DE19837927C2 - Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeugsicherheitsgurtes

Info

Publication number: DE19837927C2
Application number: DE19837927A
Authority: DE
Inventors: Martin Specht; Juergen Arold
Original assignee: Breed Automotive Technology Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: EP0980799A2; EP0980799A3; DE19837927A1; DE69920120D1; JP3628217B2; KR100455641B1; JP2000062570A; EP0980799B1; KR20000017354A; US6155512A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeug sicherheitsgurtes ist aus der DE 295 20 307 U1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung besitzt einen in einem Führungsrohr mittels Treibgas antreibbaren Kolben, der mit einem zu straffenden Sicherheitsgurt über eine Bewegungsübertragungs einrichtung verbunden ist. Um ein Bersten des Strafferan triebes in Folge von Überdruck nach dem Zünden des Treibga ses und der Kolbenbewegung zu vermeiden, befindet Sich an der vorderen Stirnwand des Kolbens eine von einer Berst scheibe abgedeckte Durchgangsöffnung, welche bei übermäßig hohem Druck im Innenraum des Kolbens freigelegt wird. Hierzu ist ein an der Innenwand des Führungsrohres sich abstützen des Auslöselement vorgesehen, das bei einer Rückbewegung des durch das Treibgas vorbewegten Kolbens durch Zerstören der Berstscheibe die Durchgangsöffnung als Abströmöffnung frei legt, durch die das unter Überdruck stehende Treibgas aus strömen kann. Dabei besteht die Gefahr, daß in axialer Rich tung Abbrannd- und/oder Flammaustritt auftreten kann.

Aus der DE 42 06 093 C1 sind bei einem linearen Kolbenan trieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes Rücklaufbremsele mente vorgesehen, welche radial gerichtete Deformationskräf te auf die Rohrführungswand erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine verdeckte Ab strömöffnung zur Druckreduzierung des Treibgases nach der Antriebsbewegung des Kolbens vorgesehen wird.

Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Das am Kolben mitgeführte Auslöseelement ist stets in einer Bereitschaftsposition, aus der es bei einer Umkehr der Bewe gungsrichtung des Kolbens durch Klemm- oder Reibwirkung so fort in seine korrekte Berststellung gebracht wird. Eine Trennwand, in welcher die Abströmöffnung gebildet wird, kann an einem vertieften Kolbenboden, der die Ausnehmung im Kolbenumfang vom Druckraum trennt, vorgesehen sein. Für das Auslöseelement und eine jeweilige an das Auslöseelement und seinen Bewegungsablauf angepaßte Ausnehmung können unter schiedliche Ausführungsformen verwendet werden. So kann das Auslöseelement beispielsweise eine kugelige, zylindrische, walzenartige oder ähnliche Form ausweisen, wobei jedoch auf eine Oberfläche zu achten ist, die eine erforderliche Reib kraft bereitstellt, um das Berstelement in seine Berststel lung zu bringen, wenn dies mittels eines Reibeffektes be wirkt werden soll.

Der Querschnitt des Führungsrohres für den Kolben, das auch als Druckrohr bezeichnet werden kann, sowie des darin aufge nommenen Kolbens kann unterschiedlich gestaltet sein. Er kann sowohl im wesentlichen rechteckig oder quadratisch, wo bei auch zumindest eine Seite davon abweichend gestaltet sein kann, als auch rund oder oval gestaltet sein oder eine ähnliche Form aufweisen. Dabei sind die Gestalt des Berste lementes und die Form der zugeordneten Seite des Führungs rohres aufeinander abgestimmt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Ansicht im Längsschnitt ein Ausführungsbei spiel eines erfindungsgemäßen Kolbenantriebs in ei ner Ausgangsstellung;

Fig. 2 in einer Ansicht gemäß Fig. 1 der Kolbenantrieb in einer Endstellung;

Fig. 3 in einer Ansicht gemäß Fig. 1 der zurückbewegte Kol benantrieb mit einer durch ein Auslöseelement geöff neten Treibgas-Abströmeinrichtung;

Fig. 4 in einer vergrößerten Darstellung ein Ausschnitt aus Fig. 1;

Fig. 5 in einer Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbei spiel eines Auslöseelementes in Ruhestellung;

Fig. 6 in einer Schnittansicht gemäß Fig. 4 das Auslöseele ment in Berststellung;

Fig. 7 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Auslöseelements;

Fig. 8 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Auslöseelements; und

Fig. 9 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Auslöseelements.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit einem Füh rungsrohr 2 und einen darin verschiebbar aufgenommenen An triebskörper oder Kolben 3 auf. Das Gehäuse 1 ist in einer derartigen Zuordnung zu einem Sicherheitsgurtaufrollautoma ten (nicht dargestellt) angeordnet, daß ein Abtriebselement wie z. B. ein Abtriebsrad oder ein Ritzel 4, das als Teil einer Bewegungsübertragungseinrichtung mit einer Wickelwelle des Gurtaufrollautomaten direkt oder über ein Getriebe ver bunden ist, durch eine Öffnung 5 in dem Führungsrohr 2 in eine Bewegungsbahn des Kolbens 3 hineinreicht (Bewegungs richtung des Kolbens 3 in Richtung des Pfeils A).

Der Kolben 3 liegt in einer Ausgangs- oder Bereitschafts stellung gemäß Fig. 1 an einem ersten Ende 6 des Führungs rohres 2 an, an dem ein Treibgas erzeugt oder zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein pyrotechnischer Gasgenerator 7 (nur schematisch dargestellt) in einer Boh rung 8 am ersten Ende 6 des Führungsrohres 2 angeordnet. Der Kolben 3 und das Führungsrohr 2 weisen eine im wesentlichen rechteckige und insbesondere quadratische Querschnittsform auf. Der Kolben 3, der beispielsweise aus Aluminium herge stellt ist, weist an seiner dem Ritzel 4 zugewandten Seite, die gemäß der Darstellung in Fig. 1 auch als Oberseite 9 be zeichnet wird, eine Vertiefung 10 auf, in der eine Zahnstan ge 11 befestigt ist. Die Zahnstange 11 ist beispielsweise aus mehreren nebeneinanderliegenden Segmenten zusammenge setzt, die als Stahl-Feinstanzteile hergestellt sind. Die Befestigung der Zahnstange 11 an dem Kolben 3 erfolgt einer seits durch einen Vorsprung 12 der Zahnstange 11, der in ei ne zugeordnete Ausnehmung des Kolbens 3 greift, und anderer seits durch ein Haltestück 14 der Zahnstange 11, das durch eine umgebogene Sicherungsnase 15 des Kolbens 3 gehalten wird.

An seiner dem Gasgenerator 7 zugewandten Stirnseite 16 weist der Kolben 3 einen vertieften Kolbenboden 17 mit einer In nenvertiefung 18 auf, die einen Druckraum für das Treibgas bildet. Eine Kolbendichtung 19 ist an der Stirnseite 16 des Kolbens 3 angeordnet und weist einen Dichtungsrand 20 zum Abdichten des Kolbens 3 gegen die den Innenumfang des Füh rungsrohres 2 bildende Innenwand 21 und ein Dichtungsform teil 22 auf, das an die Form der Innenvertiefung 18 in dem Kolbenboden 17 angepaßt ist und sich daran anlegt.

Der Kolben 3 enthält auf seiner der Zahnstange 11 gegenüber liegenden Seite, die auch als Unterseite 23 bezeichnet wird, benachbart zu der Innenvertiefung 18 des Kolbenbodens 17 ei ne Ausnehmung 24, die durch eine Trennwand 25 zu der Innen vertiefung 18 hin abgegrenzt ist und ein Auslöseelement 26 zum Aufbrechen der Trennwand 25 enthält. Die Außenkammer 24 weist einen ersten, vertieften Lagerbereich 27 für das Ber stelement 26 auf, das beispielsweise als im wesentlichen zy lindrische Rolle mit einer Rändelung ausgebildet ist und de ren Durchmesser geringfügig kleiner ist wie die Tiefe der Außenkammer 24 in dem Lagerbereich 27. Die Trennwand 25 ist zur Längsachse des Führungsrohres 2 geneigt angeordnet, so daß sich die Außenkammer 24 im Längsquerschnitt von dem La gerbereich 27 in Antriebs- und Bewegungsrichtung des Kolbens 3 (siehe Pfeilrichtung A) keilförmig verjüngt in etwa bis zu einem Anschlag 28 am Kolben 3, von dem aus sich ein Abströmkanal 29, der an der Unterseite 23 des Kolbens 3 ausgebildet ist, bis zu einem Vorderraum 30 im Führungsrohr 2 erstreckt.

Die Trennwand 25 weist einen Abschnitt als Berstwand 31 auf (siehe Fig. 4). Das Auslöseelement 26 ist durch ein Spann teil 32 mit geringer Spannkraft gegen die Bodenfläche 33 der Außenkammer 24 und die Innenwand 21 des Führungsrohres 2 ge drückt. Das Spannteil 32 ist beispielsweise ein Kunststoff- Formteil, das in einer Ausnehmung 34 befestigt ist, die in einem zur Außenkammer 24 benachbarten Wandabschnitt 35 befe stigt ist. Die Trennwand 25 ist durch eine Einkerbung 36 auf Seiten der Ausnehmung 34 geschwächt, so daß eine Sollbruch stelle vorgegeben ist.

Nach dem Zünden des Gasgenerators 7 und dem Freisetzen des Treibgases oder allgemein dem Einleiten des expandierenden Treibgases in den Druckraum 18 wird der Kolben 3 in dem Füh rungsrohr 2 in Pfeilrichtung A nach vorne geschossen. Bei seiner Vorwärtsbewegung kommt seine Zahnstange 11 mit dem Ritzel 4 in Eingriff, wodurch dieses in Rotation versetzt wird und die Wickelwelle in Straffrichtung dreht. Die Straf ferendposition des Kolbens 3 ist in Fig. 2 dargestellt. In dem Druckraum 18 und dem sich durch die Kolbenbewegung ver größernden Expansionsraum 38 herrscht aufgrund des expan dierten Treibgases hoher Druck. Während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 3 ist das Auslöseelement 26 in der Außenkammer 24 durch das Spannmittel 32 mitgeführt worden.

Wenn der Kolben 3 durch eine Rückdrehung des Ritzels 4 zu rückbewegt wird, wird das Auslöseelement 26 aufgrund von Reibung an seinem Umfang in Kontakt mit der Innenwand 21 des Führungsrohres 2 und mit der gegenüberliegenden Bodenfläche 33 der Außenkammer 24 in die keilförmige Verjüngung ge drückt. Die Bodenfläche 33 kann dabei als Auflauframpe be trachtet werden. Durch den Widerstand der festen Innenwand 21 wird jedoch das Auslöseelement 26 gegen die Berstwand 31 gepreßt und drückt diese nach innen in die den Druckraum bildende Innenvertiefung 18 (siehe Fig. 3). Das Dichtungs formteil 22 wird dabei ebenfalls aufgerissen, so daß eine Abströmöffnung 37 für das Treibgas von dem Druck- und dem Expansionsraum 18 und 38 im Kolbenboden 17 über den Abström kanal 29 in den Vorderraum 30 des Führungsrohres 2 und von dort über die Öffnung 5 am Ritzel 4 oder über zusätzliche Öffnungen entweichen kann. Dadurch kann sich der Treibgas druck im Druck- und Expansionsraum 18, 38 abbauen, so daß eine weitere Rückbewegung des Kolbens 3 mangels eines we sentlichen, entgegenwirkenden Treibgasdruckes nicht behin dert ist.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Auslöseelement 40 in einer al ternativen Ausführungsform dargestellt. Dieses flache, in etwa plattenförmige Auslöseelement 40 weist eine Länge (Längsausdehnung in der Zeichenebene) auf, die größer ist wie die Tiefe der Außenkammer 41 an der Einkerbung 36 der Trennwand 25. Daher liegt das Auslöseelement 40, das sich mit seinem inneren Ende 42 in der Einkerbung 36 abstützt, zur Innenwand 21 des Führungsrohres 2 geneigt in der Außen kammer 41, wobei das zweite, äußere Ende 43 des Auslöseele ments 40 durch ein Spannmittel 44 (z. B. ein elastischer Block) gegen die Innenwand 21 des Führungsrohres 2 gehalten wird. Bei einer Vorwärtsbewegung des Kolbens 3 (in Fig. 5 nach unten in Pfeilrichtung A) gleitet das zweite, äußere Ende 43 des Auslöseelements 40 an der Innenwand 21 des Füh rungsrohres 2 entlang. Bei einer Rückbewegung des Kolbens 3 (siehe Fig. 6) stellt sich das Auslöseelement 40 durch Rei bung des zweiten Endes 43 an der Innenwand 21 senkrecht zu dieser und legt sich gegen den Anschlag 28 des Kolbens 3, wobei die Berstwand 31 aufgebrochen und eine Abströmöffnung 37 geöffnet wird.

Weitere Ausführungsformen von rotationssymmetrischen oder rollenförmigen Auslöseelementen 26, mit denen die Öffnungs kraft zum Aufbrechen der Trennwand 25 bzw. der Berstwand 31 variiert werden kann, sind in den Fig. 7, 8 und 9 darge stellt (Ansicht in Bewegungsrichtung des Kolbens 3). In der Ausführungsform der Fig. 7 weist das Auslöseelement 26 zwei gerändelte Randbereiche 45 und einen vertieften Mittelbe reich 46 auf. Die Trennwand 25 wird mit diesem Auslöseele ment 26 im wesentlichen im Bereich der Randbereiche 45 auf geschert. In der Ausführungsform der Fig. 8 ist das Auslö seelement 26 eine zylindrische Rolle mit einer Rändelung am gesamten Umfang. Mit diesem Auslöseelement wird die Trenn wand 25 beim Öffnen zuerst leicht gebogen und dann aufge schert, wobei ein im Vergleich zur vorigen Ausführungsform etwas größerer Kraftbedarf zum Aufbrechen der Trennwand 25 erforderlich ist. In der Ausführungsform der Fig. 9 ist das Auslöseelement im Längsquerschnitt gekrümmt mit zu den bei den axialen Enden abnehmenden Durchmessern. Somit wird die Trennwand 25 zuerst auf Biegung und anschließend auf Sche rung beansprucht. Dadurch ist die Berstkraft dieses Auslö seelements zum Aufbrechen der Trennwand und somit die Rück schiebekraft des Kolbens größer. Generell kann jedes Auslö seelement statt der Rändelung auch auf andere Weise behan delte oder aufgeraute Oberflächen aufweisen, die die erfor derliche Reibung an den Wandoberflächen bereitstellen kön nen, um die Wirkungsweise des Auslöseelementes zu gewährlei sten.

Claims

1. Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeugsicher heitsgurtes mit einem in einem Führungsrohr (2) ange ordneten Kolben (3), einem Antriebsmittel (7) zum Er zeugen eines Treibgases, das durch Expansion in einem vom Kolben (3) begrenzten Druckraum den Kolben (3) an treibt, einer den Kolben (3) und den zu straffenden Si cherheitsgurt verbindenden Bewegungsübertragungsein richtung (4, 11), und einer am Kolben (3) vorgesehen Abströmeinrichtung mit einem an der Innenwand des Füh rungsrohres sich abstützenden Auslöseelement (26; 40), das bei einer Rückbewegung des durch das Treibgas vor bewegten Kolbens (3) in einem Wandbereich des Kolbens eine Abströmöffnung (37) öffnet, durch welche das im Druckraum (18, 38) unter Druck stehende Treibgas ab strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (37) in einem Umfangswandbereich des Kolbens (3) vorge sehen ist und das Auslöseelement (26; 40) in einer zu der Innenwand (21) des Führungsrohres (2) geöffneten Ausnehmung (24; 41) dieses Umfangswandbereiches des Kolbens (3) aufgenommen ist und daß ein Abströmkanal (29) am Umfang des Kolbens (3) die Ausnehmung (24; 41) mit dem dem Druckraum gegenüberliegenden Vorderraum (30) im Führungsrohr (2) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) einen vertieften Kolbenboden (17), der den Druckraum (18) begrenzt, aufweist und daß eine zur Bildung der Abströmöffnung (37) zerstörbare Trenn wand (25) den Druckraum (18) von der Ausnehmung (24; 41) abtrennt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Kolbendichtung (19) ein an den Druckraum (18) angepaßtes Dichtungsformteil (22) auf weist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (2) und der Kolben (3) einen im wesentlichen runden oder ovalen Quer schnitt aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (2) und der Kolben (3) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf weisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (26) eine in et wa zylindrische Rolle ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (24) einen rampen förmigen, zur Innenwand (21) des Führungsrohres (2) ge neigten Boden (33) zwischen einem ersten, vertieften Aufnahmeraum (27) für das sich abstützende Bauteil (26) in einer Bereitschaftsstellung und einem zweiten, in Richtung der Vorwärtsbewegung des Kolbens (3) vorderen Aufnahmeraum an einem Anschlag (28) des Kolbens (3) aufweist, in den das Bauteil (26) durch Reibkraft bei der Rückbewegung bewegt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (26) eine rei bungserhöhende Oberfläche, einen Reibbelag oder eine Rändelung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (26) hantelför mig mit erhöhten Randbereichen (45) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (26) eine ausge bauchte Rolle ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (40) plattenför mig ist und sich an der Trennwand (25) bzw. dem Boden der Ausnehmung (41) und an der Innenwand (21) abstützt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (26; 40) in sei ner Ruheposition von einem Spannelement (32; 44) gegen die Ausnehmung (24; 41) und die Innenwand (21) ela stisch vorgespannt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (32; 44) ein Federelement oder ein Gummiformteil ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsübertragungseinrich tung mit einem Drehantrieb für eine Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollautomaten gekoppelt ist.