DE2366271C2

DE2366271C2 - Durch eine Treibladung betätigbare Zugvorrichtung

Info

Publication number: DE2366271C2
Application number: DE2366271A
Authority: DE
Inventors: André Hubert Saint Médard-En-Jalles Hiss; Bernard Elie Plantif
Original assignee: NATIONALE DES POUDRES ET EXPLOSIFS 75181 PARIS FR Ste
Current assignee: NATIONALE DES POUDRES ET EXPLOSIFS 75181 PARIS FR Ste
Priority date: 1972-06-16
Filing date: 1973-06-15
Publication date: 1983-11-03
Also published as: CH568868A5; AR198098A1; FR2190015A5; AU5561573A; IE37649L; IT984675B; CA1012369A; NL7308262A; ES415033A1; DE2330635B2; SE396698B; BR7304441D0; GB1384986A; LU67795A1; JPS4950619A; ZA733169B; JPS5754837Y2; BE800992A; IE37649B1; US3892073A

Description

Die Erfindung betrifft eine durch eine Treibladung betätigbare Zugvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der US-PS 32 39 273 ist eine derartige Zugvorrichtung zum Spannen von Sicherheitsgurten für Flugzeug-Schleudersitze bekannt, bei der eine Treibla- so dung in einem gesonderten Gehäuse an einer stabilen Rückenstrebe des Schleudersitzes befestigt und durch sich verzweigende Rohr- bzw. Schlauchleitungen mit einer an jeder Sitzseite vorgesehenen Zylinder-Kolbeneinheit verbunden ist. In Jedem Zylinder sind zwei Kolben angeordnet, von denen einer mit einer Kolbenstange fest verbunden und der andere gegen die Kraft einer Druckfeder auf der Kolbenstange gleitend gelagert ist. Beide Kolben sind im Zylinder während des inaktiven Zustandes der Zugvorrichtung durch Kugeln festgelegt, die in entsprechende Ausnehmungen in der Zylinderinnenwand eingreifen und sich auf einer buchsenförmigen Verlängerung des fliegend^elagerten Kolbens abstützen. Der Zylinder ist ferner an einer starren Blechlasche befestigt welche über eine Öse mit dem jeweils freien Ende des Sicherheitsgurtes fest verbunden ist Zum Spannen des Sicherheitsgurtes unmittelbar vor oder während des Aaslösevorganges des Schleudersitzes wird die Treibladung gezündet und die erzeugten Treibgase verschieben den fliegend gelagerten Kolben, um dadurch die Kugelverriegelung des mit der Kolbenstange fest verbundenen anderen Kolbens zu lösen. Daraufhin erfolgt eine axiale Verschiebung des Zylinders und damit die Spannung des Sicherheitsgurtes. Der maximal mögliche Verschiebeweg beträgt etwa 25 mm und wird durch einen Endanschlag begrenzt Eine Rückkehrbewegung des Zylinders und damit eine Entspannung des Sicherheitsgurtes wird durch eine gewölbte Sperrscheibe verhindert die in einer Ringnut des Kolbens sitzt und gleichzeitig am Kolben sowie an der Innenwand des Zylinders angreift- Besondere Maßnahmen zur zuverlässigen Begrenzung der auf den Gurt ausgeübten Spannkräfte sind nicht vorhanden.

Aus dem SAE-Bericht 720433. Mai 1972; H.-P. Willumeit »Passive Preloaded Energy-Absorbing Seat Belt System« ist ein sog. Gurtspanner für die Sicherheitsgurte von Kraftfahrzeugen bekannt (vgl. Fig. 9, 10), der einen an der Karosserie befestigten Zylinder mit einem darin durch die Gase einer entzündeten Treibladung verschiebbaren Kolben aufweist. Am Ende der Kolbenstange wird der Sicherheitsgurt an einer Öse befestigt An der Kolbenstange greift ein Kugelklemmgesperre an. das die Kolbenstange bei normalem Gebrauch fixiert. Dieser Gurtspanner besitzt einen Kolbenhub von ca. 12 mm, der bei z.B. einem Auffahrunfall in einer Zeitspanne vcrt 10 ms zurückgelegt wird, damit die angestrebte Funktion auch erfüllt wird. d. h. der Sicherheitsgurt fesigespannt wird, bevor die hohen Verzögerungsspitzenwerte wirksam werden. Eine Begrenzung der vom Gurtspanner erzeugten Zugkräfte im Sicherheitsgurt ist ebenfalls nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Zugvorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei welcher die Größe der Verschiebung eines mit der Zugvorrichtung verbundenen Bauteils, insbesondere eines Sicherheitsgurtes für Kraftfahrzeuge, je nach der auf diesen Bauteil ausgeübten Reaktionskraft begrenzt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patenanspruches 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird die vom Kolben auf die Kolbenstange übertragene Zugkraft auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt. Eine derartige Kraftbegrenzung ist insbesondere bei Gurtspannern für Kfz-Sicherheitsgurte von erheblicher praktischer Bedeutung, da auf diese Weise exakt und sicher verhindert werden kann, daß ein bereits normal straff angelegter Sicherheitsgurt durch den Gurtspanner zu stark gegen den Insassen gepreßt wird. Der unmittelbare Angriff der Sperrvorrichtung an der Kolbenstange verhindert sicher jede Rückkehrbewegung der Kolbenstange.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrie-

ben. Es zeigt

Fig.¹. eine als Gurtspanner für einen Kfz-Sicherheitsgurt ausgebildete Zugvorrichtung mit Treibladung im Axialschnitt;

Fig.2, 3 zwei Varianten der Zugvorrichtung nach F i g. 1 im Axialschnitt

Der Gurtspanner nach F i g. 1 enthält ein zylindrisches Gehäuse 1 mit einem Kolben 2, an dem eine Kolbenstange 3 mittels einer Schraube 4 befestigt ist. Zur Begrenzung der aui die Kolbenstange 3 ausgeübten maximalen Zugkraft weist die Schraube 4 eine Sollbruchstelle 5 auf, durch deren Bruch der Kolben 2 von der Kolbenstange 3 getrennt wird. Im Gehäuse 1 ist eine Brennkammer 6 angeordnet, in der eine Treibladung 7 zusammen mit zwei Mikrozündern 8 untergebracht ist Elektrische Leitungsdrähte 9 führen durch einen Kanal 10 in der Zylinderwand zu einem elektrischen Zündauslöser, z. B. zu einem Stoßdetektor. Das vordere Ende des Gehäuses 1 ist durch einen Boden 11 und eine Scheibe 12 abgeschlossen, die axiale Öffnungen für den Durchgang der Kolbenstange 3 aufweisen und durch einen torusförmigen Ring 13 abgedichtet sind, welcher in einer in den Boden eingedrehten Ringnut angeordnet ist.

Eine Sperrvorrichtung umfaßt ein hohlzylindrisches Endstück mit konischer Innenwand 14, in dem Kugeln

15 aufgenommen sind. Eine vorgespannte Druckfeder

16 drückt die Kugeln 15 über eine Druckscheibe 17 gegen die konische Innenwand 14. Das Endstück ist am Ende des Gehäuses 1 durch Schrauben 18 befestigt Die Sperrvorrichtung verhindert die Rückkehr der Kolbenstange 3 durch Einklemmen der Kugeln 15, wobei die Haltekraft von der gespannten Druckfeder 16 ausgeübt wird.

Das in F i g. I ot>ere Ende des Gehäuses 1 ist durch einen Boden 19 verschlossen, der eine Öse 20 und eine Bleiplatte 21 aufweist, weiche die Wucht des abgeschleuderten Kolbens durch plastische Verformung dämpfen soll. Im Boden 19 sind ferner öffnungen 22 zur Verbindung . lit der Außenluft vorgesehen, die durch Staubschutzdeckel 23 verschlossen sind. Das freie Ende der Kolbenstange 3 ist mit der Befestigungslasche des Sicherheitsgurtes verbunden, während das Gehäuse 1 des Zylinders über die Öse 20 z. B. am Boden der Karosserie befestig! ist.

Bei eine;/i Zusammenstoß sendet der Stoßdetektor einen elektrischen Zündimpuls zu den Mikrozündern 8. die daraufhin die Treibladung 7 zünden. Der Druck der erzeugten Verbrennungsgase schiebt den Kolben 3 im Gehäuse 1 nach hinien. und die dabei mitgenommene Kolbenstange 3 spannt den Sicherheitsgurt um den Wageninsa^sen. Wenn eine von der Kolbenstange 3 auf den Sicherheitsgurt ausgeübte Zugkraft von z. B. bO oder 100 kp erreicht ist. bricht die Schraube 4 an der eine Sollbruchstelle bildenden Nut 5 ab und de · Kolben 2 wird zusammen mn dem Schraubenkopf gegen den Boden 19 getrieben. Der Aufprall dieser abgeschleuderten Stücke wird durch plastisches Verformen der Bleiplatte 21 gedämpft.

Durch das Abschleudern des Kolbens wird die Verschiebung der Kolbenstange 3 sofort beendet. Eine Rückkehrbewegung der Kolbenstange 3 aufgrund des vom Insassen auf den Sicherheitsgurt ausgeübten Zuges wird durch Einklemmen der Kugeln 15 der Sperrvorrichtung verhinde^rt.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Variante ist die Sperrvorrichtung zur Verhinderung einer Rückholbewegung der Kolbenstange 3 im Innern des Gehäuses I vor dem Kolben — also nicht wie in F i g. 1 außerhalb des Gehäuses — angeordnet Diese Sperrvorrichtung enthält einen an der Kolbenstange 3 dicht vor dem Kolben 2 angeordneten Ring 24 mit einer Ringnut 25, welche nach hinten in eine kegelige Schrägfläche 26 übergeht In der Ringnut 25 sind ein torasförmiger Dichtungsring 27 aus elastischem Werkstoff und Kugeln 28 zwischen den Schrägflächen 26 und der Innenwand des Gehäuses 1 angeordnet Eine Rückkehrbewegung

ίο der Kolbenstange 3 wird durch Einklemmen der Kugeln 28 verhindert Diese Sperrvorrichtung hat den Vorteil, daß die Klemmfläche größer als bei der Ausführung nach F i g. 1 ist Die elektrischen Leitungsdrähte 9 der Zündvorrichtung sind im Zylinder 1 in seitlichen

is Kanälen 29 der Kolbenstange 3 und in einer axialen Bohrung 30 der Schraube 4 zu einer Öffnung im oberen Boden 19 geführt Diese Kanäle 29 sind durch eine Dichtung 31 abgedichtet

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführung ist der Kolben 2 an der Kolbenstange 3 nv'tels einer in eine Gewinde-Blindbohrung 3a der Kolbenstange eingeschraubten Schraube 4 befestigt. Die Scnraube 4 weist eine axiale Blindbohrung 32 auf, die am Schraubenkopf ausmündet und sich im Innern der Schraube zu einer Kammer 32a erweitert in der ein Druckbegrenzungsventil mit Kugel 33, Sitz 34 und vorgespannter Feder 35 angeordnet ist Dieses Druckbegrenzungsventil steuert die Verbindung der Kammer 32a zur Gasdruckkammer 6 durch einen radialen Strömungskai ia) 36 in der Wand der Kolbenstange. Das Zünden der Treibladung 7 geschieht durch Mikrozünder 8, die im vorderen Zylinderboden 11 eingebaut sind.

Das gegen die Gasdruckkammer 6 federbelastete Druckbegrenzungsventil 33 bis 35 bildet einen Teil einer selbsttätig ansprechenden Reaktionseinrichtung und begrenzt die von der Kolbenstange 3 ausgeübte Zugkraft auf folgende Weise:

Wenn die eingestellte maximale Zugkraft erreicht ist. hebt sich die Kugel 33 von ihrem Sitz 34 ab und verbindet die Gasdruckkammer 6 mit dem hinter dem Kolt°n 2 befindlichen Teil des Zylinders 1 durch den radialen Strömungskanal 36. die Kammer 32a und die Bohrung 32 in der Schraube 4. Die hochgespannten Verbrennungsgase entweichen zum Teil durch diesen Kanal, wodurch der Druck auf den kolben 2 und infolgedessen auch die von der Kolbenstange 3 ausgeübte Zugkraft verringert wird. Die Dämpfung der Kolbenbewegung geschieht durch Entspannen der Verbrennungsgase. die über Öffnungen 37 in der Wand des Gehäuses 1 nahe dem hinteren Boden 19 abströmen.

Die Sperrvorrichtung enthält eine Sperrscheibe 38.

die an der Kolbenstange 3 der Treibladung 7 und dem Kolben 2 mit einem Zwischenring 39 angeordnet ist.

Diese Sperrscheibe 38 ist wannenförmig durchgebogen und weist Löcher 38a auf. Sie besteht aus ?inem sehr widerstandsfähigen Werkstoff. /. B. einer BeUeville-Feder. deren Umfangskante geschärft ist. Die Elastizität der Sperrscheibe 38 und die Richtung ihrer Kantenschärfung lassen eil „' axiale Verschiebung der beweglichen Teile beim Abbrennen der Treibladung zu und verhindern einen Rücklauf dieser Teile durch Eingreifen der Sperrscheibe 38 in die Innenwand der. Gehäuses 1. Diese Ausführung ist wegen des geringen Innendurchmessers zweckmäßig, da die auf die Kolbenstange 3 ausgeübte Zugkraft kiein bleibt, z. B. nur 25 kp beträgt. Dieser Wert läßt sich vergrößern, wenn die Sperrscheibe 38 in einem erweiterten Teil der Zylinderwand angeordnet wird.

Beispielsweise wiegt die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung 500 g und die größte Verschiebung vor 17 cm wird in 11 ms nach dem elektrischen Zündimpub erreicht. Die Zeitverzögerung zwischen diesem Ziindim· puls und dem Augenblick, in dem der Druck ein Zehntel des Maximaldruckes erreicht, beträgt 3,5 ms. Der Maximaldruck von etwa 120 atü tritt bei Beginn der Kolbenverschiebung auf und sinkt danach ab.

Die beiden Mikroziinder 8 bestehen aus 0,35 g Zündpulver in einer Kapsel aus Nitrozellulose. Die Treibladung besteht aus einem 2 g schweren Formkörper eines körnigen, homogenen, zweibasigen Pulvers von 1 cm Länge und achteckigem. 5 mm dickem Querschnitt mit 19 Löchern und hat eine Brenndauer von 5 ms. Der Restdruck beträgt etwa 20 atü bei einem Höchstdruck von 120 atü. Durch Vergrößerung der Wandstärke des rohrförmigen Gehäuses 1 kann ein Höchstdruck von bis zu 200 atü erreicht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durch eine Treibladung betätigbare Zugvorrichtung mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange abgedichtet in einer Öffnung im Zylinderboden geführt ist, mit einer pyrotechnischen Treibladung mit Zündeinrichtung, mit einer vom Zylinderboden und einer Kolbenstirnfläche begrenzten Gasdruckkammer im Zylinder und mit einer Sperrvorrichtung, weiche die durch den Abbrand der Treibladung zusammen mit dem Kolben verschobene Kolbenstange in einer erreichten Endstellung blockiert, dadurch gekennzeichnet,

15

— daß an der Kolbenstange (3) eine selbsttätige Reaktionseinrichtung (4, 5; 33, 35) angeordnet ist. welche die vom Kolben (2) auf die Kolbenstange (3) übertragbare Zugkraft auf einet vorgegebenen Maximalwert begrenzt und

- daß die Sperrvorrichtung (14, 15; 25 bis 28; 38) unmittelbar an einem Teil der Kolbenstange (3) angreift.

25

2. Zugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionseinrichtung als Sollbruchstelle (5) in der Verbindung (4) zwischen dem Kolben (2) und der Kolbenslange (3) ausgebildet ist.

3. Zugvoi richtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die R. .ktionscinrichtung ein gegen die Gasdruckkammer (β) federbelastetes Druckbegrenzungsventil (33 te 35) aufweist, das in einem Strömungskanal (32, 36) zwischen der J5 Gasdruckkammer (6) und dem drucklosen Zylinderraum in Zugrichtung vor dem Kolben (2) angeordnet ist.

4. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß aus dem drucklosen Zylinderraum in Zugrichtung vor dem Kolben (2) Abströmöffnungen (23; 37) für die Treibgas ausgebildet sind.

5. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im drucklosen Zylinderraum in Zugrichtung vor dem Kolben (2) ein Endanschlag (21) aus einem plastisch verformbaren Material als Schbgdämpfungs-Organ für den von der Kolbenstange (3) durch Bruch abgetrennten Kolben (2) vorgesehen ist.