DE2349891A1 - Force limiter for motor vehicle safety belt - has friction slip ring to press balls into engagement with inner cylinder wall - Google Patents
Force limiter for motor vehicle safety belt - has friction slip ring to press balls into engagement with inner cylinder wallInfo
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Abstract
Description
BAYERN-CHEMIE Ottobrunn, 12. September 1973 BAYERN-CHEMIE Ottobrunn, September 12, 1973
Gesellschaft für BS 62 Vo/thSociety for BS 62 Vo / th
flugchemische Antriebe 7606
mit beschränkter Haftung
A s c h a uaero-chemical propulsion 7606
with limited liability
A s c hau
Kraftbegrenzer, Insbesondere für die Verwendung bei Sicherheitsgurten Force limiter, especially for use with Seat belts in in KraftfahrzeugenMotor vehicles
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftbegrenzer, der aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, dessen Hubkraft in einer Richtung begrenzt ist, insbesondere für . die Verwendung bei Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner· Kraftbegrenzer finden überall·The invention relates to a force limiter that consists of a cylinder and a piston whose lifting force is limited in one direction, especially for. the use in seat belts in motor vehicles with a belt tensioner find force limiters everywhere
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dort Verwendung, wo eine Zug- oder Druckkraft ein bestimmtes Maß nicht überschreiten soll. Dies ist z. B. bei energieabsorbierenden Befestigungselementen der Fall, wie sie u. a. an den Rotorblättern von Hubschraubern zum Überlastungsschutz, bei Stoßstangen an Fahrzeugen oder bei Aufzügen und Zugseilen von Seilbahnen benötigt werden. Ein besonderes Anwendungsgebiet derartiger Kraftbegrenzer besteht in der Begrenzung der auf den Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges ausgeübten Zugkraft im Falle einer Kollision. Da der neue Kraftbegrenzer insbesondere für diese Verwendung entwickelt und in einer Gurtspanneinrichtung integriert wurde, soll das Funktionsprinzip eines derartigen kraftbegrenzten Sicherheitsgurtes erläutert werden: Die Bewegungsenergie, die der menschliche Körper zum Zeitpunkt eines Unfalles bei einer bestimmten Geschwindigkeit enthält, ist ein Maß für die auftretenden Verletzungen. Je geringer der Weg ist, auf dem diese Energie abgebaut werden muß, desto höher sind die auftretenden Belastungen und daraus resultierend die Verletzungen. Es kommt also darauf an, die Funktionsweise des Gurtes so zu beeinflussen, daß er die auftretende Energie unter Ausnutzung des vorhandenen Weges optimal abbaut, d. h. den Körper so abbremst, daß die auftretenden Belastungen die Erträglichkeitsgrenze nicht überschreiten· . .Use where a tensile or compressive force should not exceed a certain level. This is e.g. B. the case with energy-absorbing fasteners, such as. on the rotor blades of helicopters for overload protection, for bumpers on vehicles or for elevators and pull ropes of cable cars are needed. A special area of application for such Force limiter consists in limiting the amount of force exerted on the seat belt of a motor vehicle Pulling force in the event of a collision. Because the new force limiter was specially developed for this use and was integrated in a belt tensioning device, the functional principle of such a force-limited Seat belt explained: The kinetic energy that the human body at the time an accident at a certain speed is a measure of the injuries that occur. The shorter the path on which this energy has to be dissipated, the higher are the occurring Stresses and the resulting injuries. So it depends on how the belt works to influence in such a way that it optimally dissipates the occurring energy using the existing path, d. H. slows down the body in such a way that the stresses that occur do not exceed the limits of endurance exceed· . .
Um dieses Ziel erreichen zu können, muß ein solches Gurtsystem die folgenden zwei Eigenschaften besitzen?In order to be able to achieve this goal , such a belt system must have the following two properties?
Im Augenblick des Unfalles darf keine oder nur eine At the moment of the accident, none or only one
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geringe "Gurtlose·1 vorhanden sein. Falls diese zu groß ist, kommt es zu einem Hineinfallen in den Gurt, was zu Körperverzögerungen führt, die größer als die Fahrzeugverzögerungen sind.low "slack * 1. If this is too large, the belt will fall, resulting in body decelerations that are greater than the vehicle decelerations.
Um diese zu vermeiden, ist es bekannt, eine Gurtstrammvorrichtung vorzusehen, die im Falle eines Aufpralles bei einer kritischen Geschwindigkeit durch einen Sensor in Funktion gesetzt wird und den Gurt fest anlegt, noch bevor die maximalen Beschleunigungen auf den Körper zu wirken beginnen. In order to avoid this, it is known to use a belt tensioning device provide that in the event of an impact at a critical speed by a sensor is put into operation and the belt is firmly fastened even before the maximum accelerations begin to act on the body.
Ist der Strammzugvorgang abgeschlossen, muß die Bewegungsenergie des Körpers unter Ausnutzung des durch das Strammziehen genommenen Weges in der Art abgebaut werden, daß die auf den Insassen wirkende Kraft die Erträglichkeitsgrenze nicht überschreitet. Weiterhin sollen die auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Kräfte konstant sein.Once the tight pulling process is complete, the kinetic energy must of the body are broken down in such a way using the path taken by the tightening, that the force acting on the occupant is the limit of endurance does not exceed. Furthermore, the forces acting on the vehicle occupant should be constant be.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 22 49 786.5, die noch nicht zur Offenlegung geführt hat), einen Kraftbegrenzer zu verwenden, der einen Arbeitszylinder mit durch Gasdruck verschiebbaren Kolben hat, und den die Kolbenbewegungen verursachenden Gasdruck mittels eines einstellbaren Sicherheitsventiles in vertikalen Abstufungen zu entspannen.To achieve this goal, it has already been proposed (patent application P 22 49 786.5, which is not yet applicable to Disclosure) to use a force limiter, which has a working cylinder with piston displaceable by gas pressure, and the gas pressure causing the piston movements by means of an adjustable one To relax the safety valve in vertical steps.
Dieses System hat den Nachteil, daß das Gas schnellThis system has the disadvantage that the gas is quick
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kondensiert und dann die gewünschte Funktion nicht voll ausfüllen kann. Ferner ist der Herstellungsaufwand für das Gerät groß.condenses and then cannot fully fulfill the desired function. Furthermore, the manufacturing effort great for the device.
Es sind auch Kraftbegrenzer der oben genannten Art bekannt, bei denen die Begrenzung der Hubkraft dadurch
geschieht, daß der Kolben einen ringförmigen Wulst hat, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser
des Zylinders ist, so daß der Wulst den Zylinder beim Durchlaufen aufweitet. Dieses System
hat den Nachteil, daß es nicht, wie es z. B. bei
Sicherheitsgurten erforderlich ist, in einer Richtung frei laufen kann.Force limiters of the above-mentioned type are also known in which the lifting force is limited in that the piston has an annular bead, the diameter of which is greater than the inner diameter of the cylinder, so that the bead expands the cylinder as it passes through. This system has the disadvantage that it is not, as it is e.g. B. at
Seat belts are required and can run freely in one direction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Kraftbegrenzer der genannten Art zu schaffen, der in Spannungsrichtung keine, Kraftbegrenzung hat und
beim Rücklauf eine Kraftbegrenzung vermittels Materialverformung
erfährt, wobei die Begrenzungskraft genau einstellbar sein soll. Ferner soll das Gerät einfach
herstellbar und wartungsfrei sein.The invention has for its object to be a
To create a force limiter of the type mentioned, which has no force limitation in the direction of tension and experiences a force limitation by means of material deformation during the return movement, the limiting force being supposed to be precisely adjustable. Furthermore, the device should be easy to manufacture and maintenance-free.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben einen kegeligen Abschnitt aufweist,
dessen größerer Kegeldurchmesser in bezug auf die
Kraftbegrenzungseinrichtung hinter dem kleineren
Kegeldurchmesser liegt und danach in einen genau
definierten zylindrischen Abschnitt konstanten
Durchmessers übergeht, wobei im Bereich des kegelförmigen Abschnittes eine Anzahl von in einem Ku-This object is achieved according to the invention in that the piston has a conical section, the larger cone diameter of which with respect to the
Force limiting device behind the smaller one
Cone diameter lies and then in one exactly
defined cylindrical section constant
Diameter passes, wherein in the area of the conical section a number of in a Ku-
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gelkäfig liegenden Kugeln angeordnet ist, vor denen ein Schleifring mit einem gegenüber dem Zylinder hohen Reibwert liegt, so daß bei Bewegung des Kolbens in Kraftbegrenzungsrichtung der Schleifring die Kugeln auf den kegeligen Abschnitt in Eingriff mit der ZyIInderinnenwand drückt. ■gel cage lying balls is arranged, in front of which a Slip ring with a high coefficient of friction compared to the cylinder, so that when the piston moves in the force limiting direction the slip ring puts the balls on the tapered section in engagement with the inner wall of the cylinder presses. ■
Eine besonders wirkungsvolle Kraftbegrenzung wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, daß der Arbeitsteil des Kolbens aus einem Material besteht, das härter als das Zylindermaterial ist, wobei der zylindrische Abschnitt so bemessen ist, daß der Eingriff der Kugeln mit der Zylinderinnenwand unter Formveränderung der letzteren erfolgt·A particularly effective force limitation is after a development of the invention achieved in that the working part of the piston consists of a material, which is harder than the cylinder material, the cylindrical portion being dimensioned so that the engagement of the balls with the inner wall of the cylinder, changing the shape of the latter
Um zu verhindern, daß die Kugeln während der Kraftbegrenzung nach hinten durchlaufen, ist der Kolben des Kraftbegrenzers gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem ringförmigen Anschlag versehen. To prevent the balls from moving backwards during the force limitation, the piston of the Force limiter according to one embodiment of the invention is provided with an annular stop.
In den Figuren ist.die Erfindung zeichnerisch dargestellt.
Es zeigenThe invention is graphically illustrated in the figures.
Show it
Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Kraftbegrenzers nach der Erfindung mit einem pyrotechnischen Gurtstrammer,Fig. 1 is an overall view of a force limiter according to the invention with a pyrotechnic Belt tensioner,
Fig. 2 den Kolben des Kraftbegrenzers in Ruhelage und während des Spannens des Gurtstrammers in vergrößertem Maßstab, 2 shows the piston of the force limiter in the rest position and during the tensioning of the belt tensioner on an enlarged scale,
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Fig. 3 den Kolben des Kraftbegrenzers in Arbeitsstellung. 3 shows the piston of the force limiter in the working position.
In Fig. 1 ist im Zylinder 1 eines Kraftbegrenzers ein Kolben 2 gleitend angeordnet. Die Kolbenstange 3 trägt ein Umlenkjoch 4 mit einer Führungsrolle 5. Eine weitere Führungsrolle 6 ist an der Aufrollautomatik 7 für einen Sicherheitsgurt 8 angeordnet. Der Zylinder 1 ist über eine kardanische Aufhängung 9 am Rahmen 10 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeuges befestigt.In Fig. 1 there is a force limiter in cylinder 1 a piston 2 slidably disposed. The piston rod 3 carries a deflection yoke 4 with a guide roller 5. Another guide roller 6 is arranged on the automatic retractor 7 for a seat belt 8. Of the Cylinder 1 is via a cardanic suspension 9 on the frame 10 of a vehicle, not shown attached.
Das andere Ende des Zylinders 1 ist mit einer Überwurfmutter 11 abgedeckt, welche eine Öffnung für. die Kolbenstange 3 aufweist (siehe auch Fig. 2). Der Zylinder 1 ist durch eine Abdeckscheibe 12, die mit Bohrungen 13 versehen ist, verschlossen. In dem von der Überwurfmutter 11 und der Abdeckscheibe 12 des Zylinders verschlossenen Raum befindet sich eine pyrotechnische Ladung 14 mit elektrischen Zündkapseln 15. Zum Spannen des Sicherheitsgurtes 8 wird in bekannter Weise die pyrotechnische Ladung 14 mittels eines Verzögerungssensors gezündet, wobei das hierdurch erzeugte Gas durch die Bohrungen 13 in den Zylinderraum 16 einströmt und den Kolben 2 in Richtung des Pfeiles A (Fig. 2) bewegt·The other end of the cylinder 1 is covered with a union nut 11 which has an opening for. the Has piston rod 3 (see also Fig. 2). The cylinder 1 is through a cover plate 12 with holes 13 is provided, closed. In that of the union nut 11 and the cover plate 12 of the cylinder closed space is a pyrotechnic charge 14 with electrical detonators 15. For The pyrotechnic charge 14 is tensioned in a known manner by means of a deceleration sensor ignited, the gas generated thereby flowing through the bores 13 into the cylinder space 16 and moves the piston 2 in the direction of arrow A (Fig. 2)
Der Kolben 2 des Kraftbegrenzers besteht aus dem Führungsteil 17 und dem mit ihm verbundenen Arbeitsteil 18. Dieser Arbeitsteil 18 enthält einen kegeligen Ab-The piston 2 of the force limiter consists of the guide part 17 and the working part 18 connected to it. This working part 18 contains a conical
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schnitt 19 (siehe auch Fig. .3), an den sich ein zylindrischer ,Abschnitt 20 anschließt. Der kegelige Abschnitt 19 ist durch zwei Kreisflächen begrenzt, deren eine einen kleineren Durchmesser 22 und deren andere einen größeren Durchmesser 23 hat. Ferner enthält der Arbeitsteil 18 des Kolbens 2 einen ringförmigen Anschlag 21, der gleitend im Zylinder 1 angeordnet ist· In gleicher Weise enthält der Führungsteil 17 einen Anschlag 24 mit Dichtring 24a. In dem zwischen den Anschlägen 21 und 24 gebildeten Raum befindet sich ein Schleifring 25, der gegenüber dem Zylinder 1 einen hohen Reibwert hat. Ferner ist in diesem Raum ein Kugelkäfig mit einer Anzahl Kugeln 26 angeordnet.section 19 (see also Fig. 3), to which a cylindrical , Section 20 follows. The conical section 19 is limited by two circular areas, whose one has a smaller diameter 22 and the other has a larger diameter 23. The Working part 18 of the piston 2 has an annular stop 21 which is slidably arranged in the cylinder 1 In the same way, the guide part 17 contains a stop 24 with a sealing ring 24a. In the one between attacks 21 and 24 formed space is a slip ring 25, which opposite the cylinder 1 a has a high coefficient of friction. Furthermore, a ball cage with a number of balls 26 is arranged in this space.
Die Funktion des neuen Kraftbegrenzers ist wie folgt:The function of the new force limiter is like follows:
Bei der der Spannung des Sicherheitsgurtes 8 entgegengesetzten Bewegung des Kolbens 2 (Pfeilrichtung B) werden die Kugeln 26 durch den Schleifring 25 in eine dieser Bewegung (B) entgegengesetzte Richtung gedrückt, da der Schleifring 25 durch seine Reibung am ZyIinderinnenumfang der Kolbenbewegung entgegensteht· Er drückt dabei die Kugeln 26 auf den kegeligen Abschnitt 19, wodurch die Kugeln in formverändernden Eingriff mit der ZyIInderinnenwand kommen. Die Kugeln 26 rollen sich ab, bis sie. am Anschlag 21 anliegen, durch den sie über die ganze Zylinderlänge hin mitgenommen werden. Hierbei formen sie in die Zylinderinnenwand Nuten 27. When the tension of the seat belt 8 opposite Movement of the piston 2 (direction of arrow B) will move the balls 26 through the slip ring 25 pressed in a direction opposite to this movement (B), since the slip ring 25 through its friction on the cylinder inner circumference of the piston movement opposes · He presses the balls 26 on the conical section 19, whereby the balls in shape-changing engagement with the inner wall of the cylinder come. The balls 26 roll off until they. abut the stop 21, through which they over the whole Cylinder length can be taken along. In doing so, they form grooves 27 in the inner wall of the cylinder.
Die für diese Formveränderung aufzubringende KraftThe force to be applied for this change in shape
-B--B-
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ist über den ganzen Weg der Zylinderlänge hin konstant. Die Größe dieser Kraft kann durch entsprechende Dimensionierung des Durchmessers des zylindrischen Abschnittes 20 und durch die Kugelgröße und -anzahl vorherbestimmt werden. Weiterhin ist eine Dimensionierung der Kraft durch Veränderung der Wanddicke oder des Materials des Zylinders 1 möglich.is constant over the entire length of the cylinder. The size of this force can be determined by appropriately dimensioning the diameter of the cylindrical section 20 and can be predetermined by the size and number of balls. Furthermore, a dimensioning of the Force possible by changing the wall thickness or the material of the cylinder 1.
Der Anstellwinkel des kegeligen Abschnittes 19 muß klein sein, damit die auf. die Kugeln 26 ausgeübte Kraft groß genug wird, um das Abrollen der Kugeln bis zum Anschlag 21 einzuleiten.The angle of attack of the tapered section 19 must be small so that the on. the balls 26 exercised Force becomes large enough to initiate the rolling of the balls up to the stop 21.
- Patentansprüche -- patent claims -
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Claims (3)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19732349891 DE2349891C3 (en) | 1973-10-04 | Force limiters, in particular for use with seat belts in motor vehicles |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2349891B2 (en) | 1976-04-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |