DE2364235A1

DE2364235A1 - Force-limiter for motor vehicle safety belt - has shearing blades on piston to raise chips from cylinder wall

Info

Publication number: DE2364235A1
Application number: DE2364235A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Biemold
Original assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Current assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Priority date: 1973-12-22
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1975-06-26

Abstract

Force-limiter for a vehicle safety belt consists of a cylinder and piston with a stroke force limited in one direction. A series of star-shaped shearing blades are fitted to the piston and directed so that they raise chips from the inner wall of the cylinder when the piston moves in the direction in which the force is limited. Preferably the blades are under stress in the cylinder such that they have a curvature causing chip formation in only one direction. The limiter has few parts and its energy utilisation can easily be preset.

Description

BAYERN-CHEMIE Ottobrunn, 18. Dez. 19BAYERN-CHEMIE Ottobrunn, Dec. 18, 19

Gesellschaft für BS 62 Dr.Vo/thSociety for BS 62 Dr.Vo / th

flugchemische Antriebe 7649 mit beschränkter Haftung, 8261 A s c h a uAero-chemical propulsion 7649 with limited liability, 8261 A s c h a u

Kraftbegrenzer für die Verwendung bei Sicherheitsgurten in KraftfahrzeugenForce limiters for use with seat belts in motor vehicles

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftbegrenzer, der aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, dessen Hubkraft in einer Richtung begrenzt ist, und der für die Verwendung bei Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner bestimmt ist.The invention relates to a force limiter that consists of a cylinder and a piston, the lifting force of which is limited in one direction, and the one for the Use in seat belts in motor vehicles with a belt tensioner is intended.

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Kraftbegrenzer finden überall 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.Force limiters are used wherever a tensile or compressive force does not exceed a certain level target. This is e.g. B. the case with energy-absorbing fasteners, such as. to the Helicopter rotor blades for overload protection, for bumpers on vehicles or for elevators and pull ropes are required by cable cars.

Ein besonderes Anwendungsgebiet derartiger Kraftbegrenzer besteht in der Begrenzung der auf den Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges ausgeübten Zugkraft im Falle einer Kollision.A special field of application of such force limiters is the limitation of the seat belt traction exerted by a motor vehicle in the case a collision.

Da der neue Kraftbegrenzer insbesondere für diese Verwendung entwickelt und in einer Gurtspanneinrichtung integriert wurde, soll das Funktionsprinzip eines derartigen kraftbegrenzten Sicherheitsgurtes erläutert werden:As the new force limiter especially for this use was developed and integrated in a belt tensioning device, the functional principle of such force-limited seat belt are explained:

Hierbei ist die Bewegungsenergie, die der menschliche Körper zum Zeitpunkt eines Unfalles bei einer bestimmten Geschwindigkeit enthält, ein Maß für die auftretenden Verletzungen. Je geringer der Weg ist, auf dem diese Energie aufgebaut wird, 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 über schreiten.Here is the kinetic energy that the human Body at the time of an accident at a certain speed contains a measure of the occurring Injuries. The smaller the path in which this energy is built up, the higher the levels that occur Stresses and the resulting injuries. So it depends on how the To influence the belt in such a way that it absorbs the occurring energy optimally dismantles using the existing path, d. H. slows down the body so that the occurring Loads do not exceed the tolerable limit.

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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 geringe "Gurtlose" 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.At the moment of the accident there must be little or no "slack" in the belt. If this to is large, the sling will fall, resulting in body delays greater than that Vehicle delays are.

Um diese zu vermeiden,- ist es bekannt, eine Gurtstrammvorricht.ung vorzusehen, die im Fall 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.To avoid this, it is known to use a belt tensioning device provide that in the event of an impact at a critical speed through a sensor is activated and the belt is firmly fastened even before the maximum accelerations occur the body begin to work.

Ist der Strammzugvorgang abgeschlossen, muß die Bewegungsenergie des Körpers unter Ausnutzung des durch das Strammziehen gewonnenen 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 by using the path gained by tightening in the way ensure that the force acting on the occupant does not exceed the endurance limit. Farther the forces acting on the vehicle occupants should be constant.

Dazu wurde bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 22 49 786.5) 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.For this purpose, it has already been proposed (patent application P 22 49 786.5) to use a force limiter that has a working cylinder with piston displaceable by gas pressure, and the one causing the piston movements Relieve gas pressure in vertical steps by means of an adjustable safety valve.

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 ist ferner bereits vorgeschlagen worden, (Patentanmeldung P 23 49 891.1), einen Kraftbegrenzer der genannten Art zu schaffen, der in Spannungsrichtung keine Kraftbegrenzung hat und beim Rücklauf auf eine Kraftbegrenzung vermittels Materialverformung erfnhrt. Der Kolben dieses Kraftbegrenzers weist einen kegeligen Abschnitt auf, 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 Kugelkäfig 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 Zylinderinnenwand drückt.It has also already been proposed (patent application P 23 49 891.1) to create a force limiter of the type mentioned that does not have any Has power limit and when reversing to a power limit by means of material deformation. The piston of this force limiter has a conical section on, the larger cone diameter with respect to the force limiting device behind the smaller cone diameter lies and then merges into a precisely defined cylindrical section of constant diameter, wherein in the area of the conical section a number of balls lying in a ball cage is arranged, in front of which there is a slip ring with a high coefficient of friction compared to the cylinder, so that When the piston moves in the direction of force limitation, the slip ring pushes the balls onto the tapered section presses into engagement with the cylinder inner wall.

Weiterhin sind Kraftbegrenzer mit einer Kraftbegrenzung vermittels einer Scheraktion bekannt geworden (US-PS 3 232 383). Hierbei wird die Stoßenergie, z. B. beim Aufprall eines Wagens auf ein Hindernis, dadurch vernichtet, daß aus einem Metallband vermittels eines Dornes ein Streifen herausgeschert wird.Furthermore, force limiters with a force limitation by means of a shear action have become known (U.S. Patent 3,232,383). Here, the impact energy, z. B. when a car hits an obstacle, thereby destroyed that a strip is sheared out of a metal band by means of a mandrel.

In der Nukleartechnik (vgl. US-PS 3 096 268) ist ferner ein Verfahren entwickelt worden, um die Energie von herunterfallenden Stäben zu dämpfen. Diese Stäbe,In nuclear technology (cf. US Pat. No. 3,096,268), a method has also been developed to convert the energy to dampen from falling rods. These bars

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die im Reaktor senkrecht innerhalb einer Büchse angeordnet sind, enthalten sechs sternförmig angeordnete Scherfinger, welche beim Fallen des Stabes in die Innenwand der Büchse einschneiden und hierdurch Energie vernichten.which are arranged vertically inside a sleeve in the reactor contain six arranged in a star shape Shear fingers, which cut into the inner wall of the sleeve when the rod falls, and through this Destroy energy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftbegrenzer der eingangs genannten Art zu schaffen, der aus wenigen Einzelheiten besteht und dessen Energieverbrauch auf leichte Weise vorbestimmt werden kann.The invention is based on the object of providing a force limiter of the type mentioned at the outset, which consists of a few details and whose energy consumption can easily be predetermined.

Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß am Kolben eine Reihe von sternförmig angeordneten Schermessern angebracht ist, die so gerichtet sind, daß sie bei Bewegung des Kolbens in der Richtung, in der die Hubkraft begrenzt ist, aus der Innenwand des Zylinders Späne abheben.This is done according to the invention in that a number of star-shaped shear blades on the piston is attached, which are directed so that they when moving the piston in the direction in which the lifting force is limited, chips are lifted out of the inner wall of the cylinder.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schermesser derart unter Spannung in den Zylinder eingebracht, daß sie eine Wölbung aufweisen, welche ein Spanabheben nur in einer Richtung gestattet.According to one embodiment of the invention, the cutting blades are in this way under tension in the cylinder introduced that they have a curvature which allows chip removal only in one direction.

In der Zeichnung ist ein Kraftbegrenzer nach der Erfindung zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing is a force limiter according to the invention shown graphically. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kraftbegrenzer, 1 shows a longitudinal section through the force limiter,

Fig. 2 eine Ansicht des Schermessers in Richtung des Schnittes II-II der Fig. 1.FIG. 2 shows a view of the shearing knife in the direction of section II-II in FIG. 1.

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 2.

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Im Zylinder 1 des Kraftbegrenzers ist ein Kolben 2 gleitend angeordnet. Die Kolbenstange 3 trägt ein Umlenkjoch 4, welches die Verbindung zu einer (nicht dargestellten) Aufrollautomatik eines Sicherheitsgurtes bildet. Der Zylinder 1 ist über eine Aufhängung 5 am Rahmen des Fahrzeuges befestigt. Das andere Ende des Zylinders ist mit einer Überwurfmutter 6 abgedeckt, welche eine Öffnung für die Kolbenstange 3 aufweist und in welcher eine pyrotechnische Ladung 7 angeordnet ist, die durch elektrische Zündkapseln 8 gezündet werden kann. Zum Spannen des Sicherheitsgurtes wird in bekannter Weise die pyrotechnische Ladung 7 vermittels eines Verzögerungssensors gezündet, wobei das hierdurch erzeugte Gas durch die Bohrungen 9 in den Zylinderraum 10 einströmt und den Kolben 2 in Richtung des Pfeiles A bewegt. A piston 2 is slidably arranged in the cylinder 1 of the force limiter. The piston rod 3 carries a deflection yoke 4, which connects to an automatic retractor (not shown) for a seat belt forms. The cylinder 1 is attached to the frame of the vehicle via a suspension 5. The other end of the The cylinder is covered with a union nut 6 which has an opening for the piston rod 3 and in which a pyrotechnic charge 7 is arranged, which can be ignited by electrical detonators 8. In order to tension the seat belt, the pyrotechnic charge 7 is activated in a known manner by means of a deceleration sensor ignited, the gas generated thereby flowing through the bores 9 into the cylinder space 10 and moves the piston 2 in the direction of arrow A.

Der Kolben 2 ist durch den Dichtungsring 12 gegen den Zylinder 1 abgedichtet- Er enthält eine Reihe von sternförmig angeordneten Schermessern 11. Im dargestellten Beispiel enthält der Kolben acht Schermesser, die, in Schneidrichtung gesehen, eine rechteckige Messerform haben. Es kann sich aber auch als zweckmäßig erweisen, den Schermessern eine abgerundete oder spitze Form zu geben. Je nach der Form der Schermesser und dem Material der Innenwand des Zylinders kann die für die spanabhebende Bewegung der Schermesser erforderliche Energie berechnet werden. Der Konstrukteur hat es damit in der Hand, den Energieverbrauch des Kraftbegrenzers den Erfordernissen der Gurtkonstruktion anzupassen.The piston 2 is sealed against the cylinder 1 by the sealing ring 12 - it contains a series of star-shaped arranged shear blades 11. In the example shown, the piston contains eight shear blades, in Seen cutting direction, have a rectangular knife shape. However, it can also prove to be useful to give the cutter a rounded or pointed shape. Depending on the shape of the cutter and the material the inner wall of the cylinder can calculate the energy required for the cutting movement of the cutting blades will. The designer has it in hand, the energy consumption of the power limiter to the requirements adapt to the belt construction.

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Die Schermesser bilden zusammen eine kreisrunde Platte, deren Durchmesser etwas größer als der Zylinderinnendurchmesser ist. Die von den Schermessern gebildete Platte wird derart unter Spannung in den Zylinder eingebracht, daß sie die in Fig. 1 dargestellte Wölbung annimmt, durch welche erreicht wird, daß die Schermesser nur in einer Richtung, nämlich entgegen der Pfeilrichtung A, Späne abnehmen, während sie in der anderen Richtung frei durch den Zylinder laufen können.The cutting blades together form a circular plate, whose diameter is slightly larger than the inside diameter of the cylinder is. The plate formed by the cutting blades is inserted into the cylinder under tension in such a way that that it assumes the curvature shown in Fig. 1, through which it is achieved that the shear blades Only in one direction, namely against the direction of the arrow A, remove chips while they are in the other Direction can run freely through the cylinder.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims

Force limiter, which consists of a cylinder and a piston, the lifting force of which is in one direction is limited for use in seat belts in motor vehicles with a belt tensioner, thereby characterized in that on the piston (2) a number of star-shaped arranged shear blades (11) is attached, which are directed so that when moving the piston (2) in the direction in which the Lifting force is limited, chips are lifted out of the inner wall of the cylinder (1).

2. Force limiter according to claim 1, characterized in that the shear blades (11) so below Tension in the cylinder (1) are introduced that they have a curvature, which a chip removal only in one direction allowed.

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