DE2349891C3

DE2349891C3 - Force limiters, in particular for use with seat belts in motor vehicles

Info

Publication number: DE2349891C3
Application number: DE19732349891
Authority: DE
Inventors: Siegfried 8021 Taufkirchen Wolf
Original assignee: Bayern-Chemie Gesellschaft für flugchemische Antriebe mbH, 8261 Aschau
Filing date: 1973-10-04
Publication date: 1976-12-09

Description

^: vorstehend beschriebene Einrichtung zu verbessern ^: to improve the facility described above

35 und einen Kraftbegrenzer der eingangs genannten Art35 and a force limiter of the type mentioned at the beginning

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftbegren- zu schaffen, bei dem der Kolben sowohl zur Stramzer, der aus einem Zylinder und einem Kolben be- mung des Gurtes durch Beaufschlagung mit Treibsteht, dessen Hubkraft in einer Richtung begrenzt ist, gasen dient, als auch mit Mitteln versehen ist, mit insbesondere für die Verwendung bei Sicherheits- denen er zur mechanischen Kraftbegrenzung nach gurten in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner. 40 Überschreitung einer einzustellenden höchsten aufThe invention relates to a force limiter to create, in which the piston both for Stramzer, which consists of a cylinder and a piston with the belt acting under the action of a propellant, whose lifting force is limited in one direction, gas is used, as is also provided with means with especially for the use with safety which he according to the mechanical force limitation belts in motor vehicles with a belt tensioner. 40 Exceeding a maximum to be set

Kraftbegrenzer finden überall dort Verwendung, den Gurt wirkenden 2Iugkraft dienen kann,
wo eine Zug- und Druckkraft ein bestimmtes Maß Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-Force limiters are used wherever the belt can serve as a visual force,
where a tensile and compressive force is a certain amount This object is achieved according to the invention

nicht überschreiten soll. Ein besonderes Anwen- löst, daß der Kolben einen kegeligen Abschnitt aufdungsgebiet derartiger Kraftbegrenzer besteht in der weist, dessen größerer Kegeldurchmesser in bezug auf Ecgrenzung der auf den Sicherheitsgurt eines Kraft- 45 die Kraftbegrenzungseinrichtung hinter dem kleineren fahrzeuges ausgeübten Zugkraft im Falle einer Kolli- Kegeldurchmesser liegt und danach in einen genau sion. Hierbei ist die Bewegungsenergie, die der definierten zylindrischen Abschnitt konstanten Durchmenschliche Körper zum Zeitpunkt eines Unfalles bei messers übergeht, wobei im Bereich des kegelförmigen einer bestimmten Geschwindigkeit enthält, ein Maß Abschnittes eine Anzahl von in einem Kugelkäfig liefiir die auftretenden Verletzungen. Je geringer der 5« gcnden Kugeln angeordnet ist, vor denen ein Schleif-Weg ist, auf dem diese Energie abgebaut wird, desto ring mit einem gegenüber dem Zylinder hohen Reibhöher sind die auftretenden Belastungen und daraus wert liegt, so daß bei Bewegung des Kolbens in Kraftresultierend, die Verletzungen. Es kommt also darauf begrenzungsrichtung der Schleifring die Kugeln auf an, die Funktionsweise des Gurtes so zu beeinflussen, den kegeligen Abschnitt in Eingriff mit der Zylinderdaß er die auftretende Energie unter Ausnutzung des 55 innenwand drückt.should not exceed. A particular application is that the piston has a conical section on the area such a force limiter consists in the has, the larger cone diameter with respect to Limiting the one on the seat belt of a force- 45 the force-limiting device behind the smaller one traction force exerted by the vehicle in the case of a colli cone diameter and then in a precisely sion. Here, the kinetic energy that the defined cylindrical section is constant through human Body at the time of an accident at Messer passes over, being in the area of the conical a certain speed, a measure of section ran a number of in a ball cage the injuries that occur. The smaller of the five balls that are arranged in front of which there is a grinding path is on which this energy is dissipated, the more ring with a higher friction than the cylinder are the loads that occur and are worth it, so that when the piston moves in force, the injury. So it depends on the limiting direction of the slip ring on the balls to affect the functioning of the belt so that the tapered section in engagement with the cylinder that he presses the occurring energy using the 55 inner wall.

vorhandenen Weges optimal abbaut, d. h. den Körper Durch die GB-PS 13 51 447 ist eine Gurt-Feststell-optimally dismantles the existing path, d. H. the body GB-PS 13 51 447 is a belt locking

so abbremst, daß die auttretenden Belastungen die vorrichtung bekannt, bei der das Gurtschloß mit Erträglichkeitsgrenze nicht überschreiten. einem inneren Rohr verbunden ist, welches in einemdecelerates so that the occurring loads known to the device in which the buckle with Do not exceed the bearability limit. an inner tube is connected, which in a

Um dieses Ziel erreichen zu können, muß ein äußeren, an einem Fahrzeug-Anschlußpunkt befestigsolches Gurtsystem die folgenden zwei Eigenschaften 60 ten Rohr gleiten kann und in jeder Stellung feststellbesitzen: bar ist. Dabei läuft das innere Rohr am Ende in einenIn order to be able to achieve this goal, an external attachment point must be attached to a vehicle connection point Belt system can slide the following two properties and can be locked in any position: is cash. The inner tube runs into one at the end

Im Augenblick des Unfalles darf keine oder nur sich erweiternden Kegelstumpf aus, um den eine eine geringe »Gurtlose« vorhanden sein. Falls diese Hülse angeordnet ist, die mit Bohrungen zur Aufzu groß ist, kommt es zu einem Hineinfallen in den nähme von Kugeln versehen ist. Bei verriegeltem Gurt, was zu Körperverzögerungen führt, die größer 65 Schloß ist eine Aufwärtsbewegung des mit dem Gurtais die Fahrzeugverzögerungen sind. schloß verbundenen inneren Rohres nicht möglich,At the moment of the accident, no or only widening truncated cones may form around the one there should be a slight "slack in the belt". If this sleeve is arranged, the one with holes for opening is large, there is a fall into which is provided by balls. When locked Belt, which leads to body delays, the greater than 65 lock is an upward movement of the belt with the the vehicle delays are. closed connected inner pipe not possible,

Um diese zu vermeiden, ist es bekannt, Gurt- weil sich die Kugeln zwischen den Konusflächen des stramm vorrichtungen vorzusehen, die im Falle eines Kegelstumpfes und der Innenwand des äußeren Roh-In order to avoid this, it is known to use a belt because the balls are located between the conical surfaces of the to provide tight devices that in the case of a truncated cone and the inner wall of the outer pipe

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res verklemmen. Bei einer entgegengesetzten Abwärts- trägt ein Umlenkjoch 4 mit einer Führungsrolle 5. bewegung rollen jedoch die Kugeln frei an der Wan- Eine weitere Führungsrolle 6 ist an der Aufrollautodung, matik 7 für einen Sicherheitsgurt 8 angeordnet. Der Diese Anordnung zeigt also au..h bereits einen Gurt- Zylinder 1 ist über eine kardanische Aufhängung 9 strammer mit einem Kolben, bei dem im Bereich eines 5 am Rahmen 10 eines nicht weiter dargestellten Fahrkegelförmigen Abschnittes eine Anzahl von in einem zeuges befestigt.res jam. In the case of an opposite downward movement, a deflection yoke 4 with a guide roller 5 carries. movement, however, the balls roll freely on the wall. matic 7 arranged for a seat belt 8. This arrangement also already shows a belt cylinder 1 via a cardanic suspension 9 tighter with a piston, in which in the area of a 5 on the frame 10 of a not shown driving cone-shaped Section a number of fastened in one tool.

Kugelkäfig liegenden Kugeln angeordnet ist und bei Das andere Ende des Zylinders 1 ist mit einer der bei verriegeltem Gurtschloß der Kolben nur in Überwurfmutter 11 abgedeckt, welche eine Öffnung Strammbewegung des Gurtes frei bewegbar ist. Die für die Kolbenstange 3 aufweist (s. auch Fig. 2). Der befrhriebene konstruktive Ausführung und deren io Zylinder 1 ist durch eine Abdeckscheibe 12, die mit Funktion dienen bei der bekannten Einrichtung je- Bohrungen 13 versehen ist, verschlossen. In dem von doch nur dazu, um bei verschiedenen Stellungen des der Überwurfmutter 11 und der Abdeckscheibe 12 Fahrzeugsitzes eine schnelle Anpassung des Gurtes des Zylinders verschlossenen Raum befindet sich eine zu erreichen und zu verhindern, daß sich der Gurt pyrotechnische Ladung 14 mit elektrischen Zündnach Festsetzung des Kolbens wieder lösen kann. 15 kapseln 15. Zum Spannen des Sicherheitsgurtes 8 wird Außerdem sind die beschriebenen Funktionen ständig in bekannter Weise die pyrotechnische Ladung 14 vorhanden und mit der Hand einstell- und auslösbar. mitteis eines Verzögerungssensors gezündet, wobei Bei einem Unfall und damit bei einer übernormalen das hierdurch erzeugte Gas durch die Bohrungen 13 Beanspruchung des Gurtes durch den nach vorwärts in den Zylinderraum 16 einströmt und den Kolben 2 beschleunigten Körper tritt eine noch stärkere Ver- 20 in Richtung des Pfeiles A (Fig. 2) bewegt,
klemmung der Kugeln zwischen der Konusfläche und Der Kolben 2 des Kraftbegrenzers besteht aus dem der Rohrinnenwand ein, da die Kugeln keine Mög- Führungsteil 17 und dem mit ihm verbundenen Ar-Iichkeit haben, in der Bewegungsrichtung des Gurtes bcitsteil 18. Dieser Arbeitsteil 18 enthält einen kegeauszuweichen. Somit entspricht diese bekannte An- ligen Abschnitt 19 (s. auch Fig. 3), an den sich ein Ordnung den üblichen Gurtstrammern, welche den 25 zylindrischer Abschnitt 20 anschließt. Der kegelige Gurt einklemmen und den Abbau der Bewcgungs- Abschnitt 19 ist durch zwei Kreisflächen begrenzt, energie des angeschnallten Körpers nur durch eine deren eine einen kleineren Durchmesser 22 und deren Dehnung des Gurtes vornehmen können, wobei eine andere einen größeren Durchmesser 23 hat. Ferner über die Erträglichkeitsgrenze eines Menschen hinaus- enthält der Arbeitsteil 18 des Kolbens 2 einen ringgehende Belastung in Kauf genommen werden muß. 30 förmigen Anschlag 21, der gleitend im Zylinder 1 Diese bekannte Vorrichtung ist deshalb kein Kraft· angeordnet ist. In gleicher Weise enthält der Fühbegrenzer. rungsteil 17 einen Anschlag 24 mit Dichtring 24a.Ball cage lying balls is arranged and at The other end of the cylinder 1 is covered with one of the locked belt buckle of the piston only in union nut 11, which an opening tightening movement of the belt is freely movable. Which has for the piston rod 3 (see also Fig. 2). The befrhriebene structural design and its io cylinder 1 is closed by a cover plate 12, which is used with the known device each-holes 13 is provided. In the space that is closed by only to achieve a quick adjustment of the belt of the cylinder at different positions of the union nut 11 and the cover plate 12 of the vehicle seat and to prevent the belt from being pyrotechnic charge 14 with electrical ignition after fixing the Piston can loosen again. 15 capsules 15. To tension the seat belt 8, the functions described are always present in a known manner, the pyrotechnic charge 14 and can be set and triggered by hand. ignited by means of a deceleration sensor, whereby in the event of an accident and thus in an abnormal situation, the gas generated thereby flows through the bores 13 through the load on the belt through the body accelerated forward into the cylinder chamber 16 and the piston 2 accelerates an even stronger displacement in the direction of the Arrow A (Fig. 2) moves,
clamping of the balls between the conical surface and the piston 2 of the force limiter consists of that of the pipe inner wall, since the balls have no possibility of guide part 17 and the associated ar-Iichkeit, in the direction of movement of the belt bcitteil 18. This working part 18 contains a to avoid the cone. This known angular section 19 (see also FIG. 3), which is followed by an order of the usual belt tensioners, which is connected to the cylindrical section 20, thus corresponds to. The tapered belt clamp and the reduction of the movement section 19 is limited by two circular areas, energy of the buckled body only through one of which can make a smaller diameter 22 and stretch the belt, while another has a larger diameter 23. Furthermore, the working part 18 of the piston 2 contains an excessive load which has to be accepted beyond the endurance limit of a human being. 30-shaped stop 21 which is slidably arranged in the cylinder 1. This known device is therefore not a force. In the same way, the lead limiter contains. tion part 17 a stop 24 with sealing ring 24a.

Die der Erfindung zugrundeliegende Vorrichtung In dem zwischen den Anschlägen 21 und 24 gebil-The device on which the invention is based In the device formed between the stops 21 and 24

ist hingegen ein echter Kraftbegrenzer, der bei einem deten Raum befindet sich ein Schleifring 25, deris, however, a real force limiter, in a deten room there is a slip ring 25, the

Unfall die Bewegungsenergie eines mit Hilfe eines 35 gegenüber dem Zylinder 1 einen hohen Reibwert hat.Accident the kinetic energy of a 35 with the help of a cylinder 1 has a high coefficient of friction.

Gurtstrammers angeschnallten Körpers in der Weise Ferner ist in diesem Raum ein Kugelkäfig mit einerBelt tensioner buckled body in the manner Furthermore, a ball cage with a is in this room

abbaut, daß die auf den Körper wirkende Kraft die Anzahl Kugeln 26 angeordnet.reduces the fact that the force acting on the body the number of balls 26 is arranged.

Erträglichkeitsgrenze nicht überschreitet. Dabei hat Die Funktion des neuen Kraftbegrenzers ist wieDoes not exceed the endurance limit. The function of the new force limiter is how

der erfindungsgemäße Kraftbegrenzer die Vorteile, folgt:the force limiter according to the invention has the following advantages:

daß ein vollkommen gleichmäßiger Kraflabbau ge- 40 Bei der der Spannung des Sicherheitsgurtes 8 ent-that a completely even reduction in force is achieved.

vvährleistct ist und die Krafibegrenzung nur in einer gegengesetzten Bewegung des Kolbens 2 (Pfeilrich-is guaranteed and the force limitation is only possible in an opposite movement of the piston 2 (arrow direction

Richtung wirkt. tun« D) werden die Kugeln 26 durch den SchleifringDirection works. do « D) the balls are 26 through the slip ring

Eine besonders wirkungsvolle Kiaflbegrenzung 25 in eine dieser Bewegung (B) entgegengesetzte wird nach einem Merkmal der Erfindung dadurch er- Richtung gedrückt, da der Schleifring 25 durch seine z^:elt, daß der Arbeitsteil des Kolbens aus einem Mate- 45 Reibung am Zylinderinnenumfang der Kolbenbewerial besieht, das härter als das Zylindermaterial ist, gung entgegensteht. Er drückt dabei die Kugeln 26 wobei der zylindrische Abschnitt so bemessen ist, auf den kegeligen Abschnitt 19, wodurch die Kugeln daß der Eingriff der Kugeln mit der Zylinderinnen- 26 in formverändernden Eingriff mit der Zylinderwand unter Formveränderung der letzteren erfolgt. innenwand kommen. Die Kugeln 26 rollen sich ab,A particularly effective Kiaflbegrenzung 25 in a movement (B) opposite to this movement is pressed according to a feature of the invention in that the slip ring 25 by its z ^: elt that the working part of the piston is made of a material 45 friction on the inner circumference of the piston considered, which is harder than the cylinder material, opposition. He presses the balls 26, the cylindrical portion being dimensioned so, on the conical portion 19, whereby the balls that the engagement of the balls with the cylinder interior 26 takes place in shape-changing engagement with the cylinder wall while changing the shape of the latter. inside wall come. The balls 26 roll off,

Um zu verhindern, daß die Kugeln während der 50 bis sie am Anschlag 21 anliefen, durch den sie überTo prevent the balls during the 50 until they hit the stop 21, through which they over

Kraftbegrenzung nach hinten durchlaufen, ist der d^:c ganze Zylinderlänge hin mitgenommen werden.If the force limit goes through to the rear, the d ^: c must be taken along the entire length of the cylinder.

Kolben des Kraflbegrenzers gemäß einer Ausgestal- Hierbei formen sie in die ZylinderinnenwandPistons of the force limiter according to one embodiment. Here they shape into the inner wall of the cylinder

tung der Erfindung mit einem ringförmigen Anschlag Nuten 27.device of the invention with an annular stop grooves 27.

versehen. Die für diese Formveränderung aufzubringendeMistake. The one to be applied for this change in shape

In den Figuren ist die Erfindung zeichnerisch dar- 55 Kraft ist über den ganzer. Weg der Zylinderlänge hinThe invention is graphically illustrated in the figures. Path towards the length of the cylinder

gestellt. Es zeigt konstant. Die Größe dieser Kraft kann durch ent-placed. It shows constant. The magnitude of this force can be

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Kraftbegrenzers sprechende Dimensionierung des Durchmessers des nach der Erfindung mit einem pyrotechnischen Gurt- zylindrischen Abschnittes 20 und durch die Kugelstrammer, größe und -anzahl vorherbestimmt werden. WeiterhinFig. 1 is an overall view of a force limiter speaking dimensioning of the diameter of the according to the invention with a pyrotechnic belt cylindrical section 20 and through the ball tensioner, size and number can be predetermined. Farther

Fig. 2 den Kolben des Kraftbegrenzers in Ruhe- Go ist eine Dimcnsionierung der Kraft durch Verände-Fig. 2 shows the piston of the force limiter at rest - Go is a diminution of the force by changing

lage und während des Spannens des Gurtstrammers rung der Wanddicke oder des Materials des Zylin-position and during tensioning of the belt tensioner the wall thickness or the material of the cylinder

in vergrößertem Maßstab, ders 1 möglich.on a larger scale, this 1 is possible.

Fi g. 3 den Kolben des Kraftbegrenzers in Arbeits- Der Anstellwinkel des kegeligen Abschnittes 19Fi g. 3 the piston of the force limiter in the working angle of the tapered section 19

stellung. muß klein sein, damit die auf die Kugeln 26 ausge-position. must be small so that the

In F i g. 1 ist im Zylinder 1 eines Kraflbegrenzers 65 übte Kraft groß genug wird, um das Abrollen derIn Fig. 1 is the force exerted in the cylinder 1 of a force limiter 65 is large enough to prevent the unwinding of the

ein Kolben 2 gleitend angeordnet. Die Kolbenstange 3 Kugeln bis zum Anschlag 21 einzuleiten.a piston 2 slidably disposed. Introduce the piston rod 3 balls up to the stop 21.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims: Impact at a critical speed

1. Force limiter, which is set into function from a cylinder and a sensor and the consists of a piston whose lifting force is firmly applied in a belt, even before the maximum loading direction is limited, especially for the accelerators begin to act on the body, Use of seat belts in motor vehicles 5 Once the tightening process has been completed, the with a belt tensioner, thereby marked kinetic energy of the body using the ζ e i c h η e t that the piston (2) has a conical path taken by the tightening in the Section (19) has the larger type of cone to be dismantled that the diameter of the occupants will be reduced (23) with regard to the force-limiting force, the yield limit is not the transfer direction behind the smaller cone through- »°. Furthermore, the should on the vehicle occupants knife (22) and then be constant in a precisely defi-acting force.

ned cylindrical section (20) constant To achieve this goal, was already in a

Diameter passes, and in the area of the earlier patent application (DT-OS 22 49 786) a

conical section (19) a number of safety devices with a force limiter in front of

Balls (26) lying in a ball cage struck »5. With this propellant gases are from a

is arranged, in front of which a slip ring (25) with ignited propellant charge to tighten the belt,

a high friction compared to the cylinder (1) in a working cylinder on one with the belt

is worth, so that upon movement of the piston act in connected pistons, during the entire

Force limiting direction of the slip ring (25) the collision process also in such a way as to force limitation

Balls (26) on the conical section (19) used in ^ ⁰ that when a set point is exceeded

Engagement with the cylinder inner wall presses. Force the gas pressure by means of an adjustable safety

2. Force limiter according to claim 1, characterized unit valve can be relaxed in selectable gradations characterized in that the working part (18) of the KoI- is. A relatively large propellant charge is required for this purpose bens (2) consists of a material that is harder than necessary. It is therefore used in the same application Cylinder material (1) is, the cylinder 25 still proposed to use the propellant gases only see section (20) is dimensioned so that the tensioning of the belt to use the power grip the balls (26) with the cylinder inner wall limitation, however, vorzuehunter in a mechanical way Change in shape of the latter takes place. men. For this purpose, a hinged to your piston, with

3. Force limiter according to Claim 1 or 2, separate force limiter connected to the belt characterized by a proposed on the working part (18) of 30. In this version are therefore for Piston (2) located annular stop to tighten the belt and for the force limit (21), the balls in the direction of the force limitation each required one component.

take with you. The invention is based on the object