DE29609691U1 - Pyrotechnic drive device for a belt tensioner - Google Patents

Pyrotechnic drive device for a belt tensioner

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PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7PATENT ATTORNEYS Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 MünchenEUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 Munich

30. Mai 199630 May 1996

Artur FohlArthur Fohl

Auf der Halde 28On the dump 28

73614 Schorndorf73614 Schorndorf

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HD/Ge Our reference: F 1247 DE
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Pyrotechnische Antriebseinrichtung fur einen GurtstrafferPyrotechnic drive device for a belt tensioner

Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer, imit einem in einem Gehäuse gebildeten Arbeitsraum und einem im (jehäuse beweglichen Kolben, der durch den bei Aktivierung einer Treibladung im Arbeitsraum entstehenden Gasdruck beaufschlagbar ist.The invention relates to a pyrotechnic drive device for a belt tensioner, with a working chamber formed in a housing and a piston movable in the housing, which can be acted upon by the gas pressure generated in the working chamber when a propellant charge is activated.

Bei herkömmlichen Gurtstraffern ist die pyrotechnische Treibladung für Fahrzeuginsassen von durchschnittlichem Körpergewicht bemessen. Der Gurt wird bei kleinen wie großen Insassen mit gleicher Kraft strammgezogen.In conventional belt tensioners, the pyrotechnic propellant charge is designed for vehicle occupants of average body weight. The belt is tightened with the same force for both small and large occupants.

Durch eine optimale Gurtstraffung wird angestrebt, daß der Fahrzeuginsasse möglichst frühzeitig an der Fahrzeugverzögerung teilnimmt. Dieses Ergebnis kann bei kleinen Personen von geringerem Körpergewicht mit einer kleineren Straffkraft erreicht werden als bei Personen mit durchschnittlichem oder größerem Körpergewicht.The aim of optimum belt tensioning is to ensure that the vehicle occupant participates in the vehicle deceleration as early as possible. This result can be achieved with a smaller tensioning force for small people with a lower body weight than for people with an average or higher body weight.

Durch die Erfindung wird eine pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer geschaffen, deren Antriebsenergie in mehrerenThe invention provides a pyrotechnic drive device for a belt tensioner, the drive energy of which can be distributed in several

Stufen bereitgestellt wird, um in Abhängigkeit von Parametern wie die Körpergröße und das Körpergewicht des Insassen sowie gegebenenfalls von der Intensität des Unfalls eine optimale Gurtstraffung zu gewährleisten. Gemäß der Erfindung sind wenigstens zwei in getrennten Aufnahmeräumen des Gehäuses angeordnete und getrennt einzeln oder gleichzeitig zündbare Treibladungen vorgesehen, und beide Aufnahmeräume sind, vorzugsweise durch getrennte, nahe dem Arbeitsraum zusammenlaufende Verbindungskanäle, mit dem Arbeitsraum verbunden. Bei einem Insassen von geringem Körpergewicht oder geringer Körpergröße wird nur eine der zwei Treibladungen aktiviert, um die Straffkraft in zumutbaren Grenzen zu halten. Bei größerem Körpergewicht oder auch bei einem besonders schweren Unfall werden hingegen beide Treibladungen aktiviert, um die Gurtstraffung mit besonders hoher Kraft durchzuführen.stages are provided to ensure optimum belt tensioning depending on parameters such as the body size and weight of the occupant and, if applicable, the intensity of the accident. According to the invention, at least two propellant charges are provided which are arranged in separate receiving spaces in the housing and can be ignited separately, individually or simultaneously, and both receiving spaces are connected to the working space, preferably by separate connecting channels which converge near the working space. In the case of an occupant of low body weight or small body size, only one of the two propellant charges is activated in order to keep the tensioning force within reasonable limits. In the case of a greater body weight or in the event of a particularly serious accident, however, both propellant charges are activated in order to carry out the belt tensioning with particularly high force.

Besonders zweckmäßig ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine unterschiedliche Dimensionierung der beiden Treibladungen, so daß mit nur zwei Treibladungen drei verschiedene Energiestufen möglich sind. Zweckmäßig ist eine Bemessung der einen Treibladung mit 40 % und der anderen mit 60 % der maximalen Antriebsenergie von 100 %, die dann durch gleichzeitige Aktivierung beider Treibladungen erreicht wird.According to a further development of the invention, it is particularly expedient to dimension the two propellant charges differently, so that three different energy levels are possible with just two propellant charges. It is expedient to dimension one propellant charge at 40% and the other at 60 % of the maximum propulsion energy of 100%, which is then achieved by simultaneously activating both propellant charges.

Das jeweilige Körpergewicht kann durch einen SitzbelegungssensorThe respective body weight can be determined by a seat occupancy sensor

erfaßt werden, und die Intensität des Unfalls kann mit einem herkömmlichen Crash-Sensor gemessen werden. Beide Sensoren sind an ein elektronisches Auslösegerät angeschlossen, das die Aktivierung der Treibladungen steuert.and the intensity of the accident can be measured with a conventional crash sensor. Both sensors are connected to an electronic trigger device that controls the activation of the propellant charges.

Bei der Antriebseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Lamellenrotor-Drehantrieb; grundsätzlich ist die Erfindung aber auch bei andersartigen Antriebseinrichtungen anwendbar.The drive device is in particular a lamellar rotor rotary drive; in principle, however, the invention is also applicable to other types of drive devices.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment and from the drawing to which reference is made. In the drawing:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Lamellenrotor-Drehantriebs bei abgenommenem Deckelteil;Fig. 1 is a plan view of a vane rotor rotary drive with the cover part removed;

Fig. 2 eine Seitenansicht des mit Deckelteil komplettierten Lamellenrotor-Drehantriebs nach Fig. 1;Fig. 2 is a side view of the vane rotor rotary drive according to Fig. 1, completed with cover part;

Fig. 3 eine Explosivdarstellung von Gehäusekörper und Deckelteil des Lamellenrotor-Drehantriebs;Fig. 3 an exploded view of the housing body and cover part of the vane rotor rotary drive;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen pyrotechnischen Gasgenerator in einem Aufnahmeraum des Deckelteils;Fig. 4 is a longitudinal section through a pyrotechnic gas generator in a receiving space of the cover part;

Fig. 5 eine Ausführungsvariante des Gasgenerators;Fig. 5 shows a variant of the gas generator;

Fign. 6 und 7 Ansichten analog Fign. 4 und 5, jedoch gemäß zwei weiteren Ausführungsvarianten;Figs. 6 and 7 are views similar to Figs. 4 and 5, but according to two further design variants;

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Boden der Kapsel eines Gasgenerators;Fig. 8 is a plan view of the bottom of the capsule of a gas generator;

Fig. 9 eine Schnittansicht im Bereich des Gasgeneratorbodens nach Aktivierung der Treibladung.Fig. 9 is a sectional view of the gas generator base after activation of the propellant charge.

Bei der als bevorzugter Ausführungsform gezeigten pyrotechnischen Antriebseinrichtung handelt es sich um einen Lamellenrotor-Drehantrieb. Sein Gehäuse besteht aus einem Hauptkörper 10 und einem an einer Anschlagfläche 12 des Hauptkörpers 10 angesetzten DeckelteilThe pyrotechnic drive device shown as a preferred embodiment is a vane rotor rotary drive. Its housing consists of a main body 10 and a cover part attached to a stop surface 12 of the main body 10

14. In dem Hauptkörper 10 ist eine Kammer 16 gebildet, in der ein Lamellenrotor 18 mit radial verschiebbaren Lamellen 20 drehbar aufgenommen ist. Ein seitlicher Wellenfortsatz 22 weist eine Kerbverzahnung zum Anschluß an einen (nichtgezeigten) Gurtaufroller auf.14. A chamber 16 is formed in the main body 10, in which a lamella rotor 18 with radially displaceable lamellae 20 is rotatably received. A lateral shaft extension 22 has a serration for connection to a belt retractor (not shown).

Aus der Anschlagfläche 12 des Hauptkörpers 10 sind ein Arbeitsraum 24 und zwei zunächst getrennte, dann jedoch zusammenlaufende und in den Arbeitsraum 24 übergehende Kanäle 26, 28 ausgespart. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung ist eine der Lamellen 20, welche den Arbeitsraum 24 an seinem von den Kanälen 26, 28 abgewandten Ende abschließt, mittels eines Scherstiftes 30 amA working space 24 and two initially separate, but then converging channels 26, 28 are cut out of the stop surface 12 of the main body 10. In the rest position shown in Fig. 1, one of the slats 20, which closes off the working space 24 at its end facing away from the channels 26, 28, is fixed to the

Hauptkörper 10 des Gehäuses festgelegt.Main body 10 of the housing.

Das Deckelteil 14 ist mit einem seitlichen Ansatz 14a versehen, der zwei zylindrische Aufnahmeräume 32, 34 aufweist. In diese Aufnahmeräume 32, 34 ist je ein patronenförmiger Gasgenerator 36 bzw. 38 eingesetzt. Das Deckelteil 14 ist ferner auf seiner der Anschlagfläche 12 des Hauptkörpers 10 zugewandten Seite mit einer angeformten Leiste 42 versehen, die von den Aufnahmeräumen 32, 34 ausgeht und passend zur Form der Kanäle 26, 28 sowie des Arbeitsraumes 24 ausgebildet ist, so daß sie bei auf den Hauptkörper 10 aufgesetztem Deckelteil 14 passend in den durch die Kanäle 26, 28 sowie den Arbeitsraum 24 gebildeten Raum eingreift. Diese Leiste 42 hat eine Dichtfunktion. Sie bildet eine axiale Begrenzung der Kanäle 26, 28 und des Arbeitsraumes 24, so daß deren axiales Maß sich aus der Differenz ihrer axialen Tiefe und der axialen Höhe der Leiste 42 ergibt.The cover part 14 is provided with a lateral extension 14a which has two cylindrical receiving spaces 32, 34. A cartridge-shaped gas generator 36 or 38 is inserted into each of these receiving spaces 32, 34. The cover part 14 is also provided on its side facing the stop surface 12 of the main body 10 with a molded strip 42 which extends from the receiving spaces 32, 34 and is designed to match the shape of the channels 26, 28 and the working space 24, so that when the cover part 14 is placed on the main body 10, it fits snugly into the space formed by the channels 26, 28 and the working space 24. This strip 42 has a sealing function. It forms an axial boundary of the channels 26, 28 and the working space 24, so that their axial dimension results from the difference between their axial depth and the axial height of the bar 42.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, besteht jeder patronenförmige Gasgenerator aus einer Kapsel 44 und einer darin eingeschlossenen Treibladung 46. In die Treibladung 46 ist ferner ein elektrischer Zünder 48 eingebettet. Die Kapsel 44 weist an ihrem einen axialen Ende einen nach außen gewölbten Boden 50 und an ihrem gegenüberliegenden Ende einen Sockel 52 auf, der mittels Ringdichtungen 54 gegenüber dem zylindrischen Teil der Kapsel 44 abgedichtet ist. Der gewölbte Boden 50 ist innenseitig mit sternförmig angeordneten Sollbruchlinien versehen.As can be seen from Fig. 4, each cartridge-shaped gas generator consists of a capsule 44 and a propellant charge 46 enclosed therein. An electric igniter 48 is also embedded in the propellant charge 46. The capsule 44 has an outwardly curved base 50 at one axial end and a base 52 at its opposite end, which is sealed against the cylindrical part of the capsule 44 by means of ring seals 54. The curved base 50 is provided on the inside with predetermined breaking lines arranged in a star shape.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann der Boden 50a der Kapsel 44a auch kegelförmig nach außen ragen.As shown in Fig. 5, the bottom 50a of the capsule 44a can also protrude outwards in a conical shape.

Bei beiden Ausführungen 50 oder 50a des Kapselbodens hält dieser einem hohen von außen einwirkenden Gasdruck stand, der auftritt, wenn der jeweils andere Gasgenerator gezündet wird. Da die Kanäle 26, 28 am Arbeitsraum 24 zusammenlaufen, wird bei Zündung eines Gasgenerators der jeweils andere dem Druck und der Hitze der erzeugten Gase ausgesetzt. Da der Kapselboden 50 bzw. 50a diesen Beanspruchungen standhält, wird eine unbeabsichtigte Zündung des jeweils anderen Gasgenerators sicher vermieden. Da jedoch der Kapselboden bei beiden Ausführungen auf die Innenseite des Gasgenerators bezogen konkav ist,In both versions 50 or 50a of the capsule base, it can withstand a high gas pressure acting from the outside, which occurs when the other gas generator is ignited. Since the channels 26, 28 converge at the working chamber 24, when one gas generator is ignited, the other is exposed to the pressure and heat of the gases generated. Since the capsule base 50 or 50a withstands these stresses, an unintentional ignition of the other gas generator is reliably avoided. However, since the capsule base in both versions is concave in relation to the inside of the gas generator,

wird er bei Aktivierung der Treibladung 46 leicht geöffnet und geht aus dem in Fig. 8 gezeigten, geschlossenen Zustand in den in Fig. 9 gezeigten, geöffneten Zustand über.it is opened slightly when the propellant charge 46 is activated and changes from the closed state shown in Fig. 8 to the open state shown in Fig. 9.

Bei den Ausführungsformen nach Fign. 6 und 7 ist zum Schutz des patronenförmigen Gasgenerators, der einen ebenen Boden aufweisen kann, ein gesondertes Schutzteil 52 bzw. 52a vorgesehen, welches in eine radiale Erweiterung des Aufnahmeraumes 32 bzw. 34 zwischen dem Boden des Gasgenerators 36 bzw. 38 und dem Kanal 28 bzw. 26 eingesetzt ist.In the embodiments according to Figs. 6 and 7, a separate protective part 52 or 52a is provided to protect the cartridge-shaped gas generator, which can have a flat bottom, which is inserted into a radial extension of the receiving space 32 or 34 between the bottom of the gas generator 36 or 38 and the channel 28 or 26.

Das Schutzteil 52 ist entsprechend der Ausführung nach Fig. 4 gewölbt, während das Schutzteil 52a entsprechend der Ausführung der Fig. 5 kegelförmig ist.The protective part 52 is curved according to the design in Fig. 4, while the protective part 52a is conical according to the design in Fig. 5.

Mittels eines nicht gezeigten elektronischen Auslösegeräts können die Gasgeneratoren 36, 38, deren Treibladungen verschieden groß bemessen sind, getrennt einzeln oder gleichzeitig gezündet werden. An dieses Auslösegerät sind ein Sitzbelegungssensor und ein Crash-Sensor angeschlossen. Das Sitzbelegungssignal ist repräsentativ für das Körpergewicht bzw. die Größe des Fahrzeuginsassen, und das Signal des Crash-Sensors ist ein Maß für die Intensität des Unfalls. Das Auslösegerät bestimmt aus diesen Signalen gemäß fest vorprogrammierten Kriterien die für einen optimalen Straffvorgang zu zündenden Gasgeneratoren.Using an electronic triggering device (not shown), the gas generators 36, 38, whose propellant charges are of different sizes, can be ignited separately, individually or simultaneously. A seat occupancy sensor and a crash sensor are connected to this triggering device. The seat occupancy signal is representative of the body weight or size of the vehicle occupant, and the signal from the crash sensor is a measure of the intensity of the accident. The triggering device uses these signals to determine, in accordance with pre-programmed criteria, which gas generators are to be ignited for an optimal tensioning process.

In Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist ein weiterer Aufnahmeraum und Verbindungskanal für einen dritten Gasgenerator. Bereits mit nur zwei Gasgeneratoren 36, 38, deren Treibladungen verschieden groß bemessen sind, können aber drei Leistungsstufen bereitgestellt werden, die in fast allen Fällen einen optimalen Straffvorgang gewährleisten.In Fig. 1, a further accommodation space and connecting channel for a third gas generator is indicated by a dashed line. However, with just two gas generators 36, 38, whose propellant charges are of different sizes, three power levels can be provided, which in almost all cases ensure an optimal tightening process.

Claims (12)

1. Pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer, mit einem in einem Gehäuse gebildeten Arbeitsraum (24) und einem im Gehäuse beweglichen Kolben (18), der durch den bei Aktivierung einer Treibladung (46) im Arbeitsraum (24) entstehenden Gasdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in getrennten Aufnahmeräumen (32, 34) des Gehäuses angeordnete und getrennt einzeln oder gleichzeitig zündbare Treibladungen (36, 38) vorgesehen sind und beide Aufnahmeräume (32, 34) mit dem Arbeitsraum1. Pyrotechnic drive device for a belt tensioner, with a working chamber (24) formed in a housing and a piston (18) movable in the housing, which can be acted upon by the gas pressure generated in the working chamber (24) when a propellant charge (46) is activated, characterized in that at least two propellant charges (36, 38) are arranged in separate receiving chambers (32, 34) of the housing and can be ignited separately or simultaneously and both receiving chambers (32, 34) are connected to the working chamber 20 (24) in Strömungsverbindung stehen.20 (24) are in flow connection. 2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treibladung (36, 38) zu dem Arbeitsraum (24) hin durch ein Schutzteil (50; 50a; 52; 52a) abgeschlossen ist, das dem bei Zündung der anderen Treibladung entstehenden Gasdruck standhält, bei Zündung der zugehörigen Treibladung aber den Strömungsweg zum Arbeitsraum freigibt.2. Drive device according to claim 1, characterized in that each propellant charge (36, 38) is closed off from the working chamber (24) by a protective part (50; 50a; 52; 52a) which withstands the gas pressure generated when the other propellant charge is ignited, but opens the flow path to the working chamber when the associated propellant charge is ignited. 3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzteil (50; 50a; 52; 52a) eine 2ium Arbeitsraum (24) hin gewölbte oder kegelförmig ragende Wandung aufweist.3. Drive device according to claim 1, characterized in that the protective part (50; 50a; 52; 52a) has a wall which is curved or conically projecting towards the working space (24). 4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung Sollbrachlinien ausgebildet sind.4. Drive device according to claim 3, characterized in that predetermined break lines are formed in the wall. 5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Scltiutzteil (50; 50a) durch den Boden einer die Treibladung umschließenden Kapsel (44) gebildet ist.5. Drive device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the protective part (50; 50a) is formed by the bottom of a capsule (44) enclosing the propellant charge. 6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeräume (32, 34) durch getrennte, nahe dem Arbeitsraum (24) zusammenlaufende Verbindungskanäle (26, 28) mit dem Arbeitsraum (24) verbunden sind und das Schutzteil (52; 52a) jeweils in eine Erweiterung des Aufnahmeraumes (32, 34) zwischen dem Boden einer die Treibladung (46) umschließenden Kapsel (44) und dem Verbindungskanal (26, 28) eingesetzt ist.6. Drive device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the receiving spaces (32, 34) are connected to the working space (24) by separate connecting channels (26, 28) converging near the working space (24) and the protective part (52; 52a) is inserted into an extension of the receiving space (32, 34) between the bottom of a capsule (44) enclosing the propellant charge (46) and the connecting channel (26, 28). 7. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladungen (36, 38) verschieden groß bemessen sind.7. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the propellant charges (36, 38) are of different sizes. 8. Antriebseinrichtung; nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Treibladungen (36, 38) durch ein Auslösegerät gesteuert wird, an das ein Sitzbelegungssensor angeschlossen ist, der ein vom Körpergewicht des Insassen abhängiges Sitzbelegungssignal liefert.8. Drive device; according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition of the propellant charges (36, 38) is controlled by a triggering device to which a seat occupancy sensor is connected, which delivers a seat occupancy signal dependent on the body weight of the occupant. 9. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Treibladungen (36, 38) durch ein Auslösegerät gesteuert wird, an das ein Crash-Sensor angeschlossen ist, der ein von der Unfallintensität abhängiges Signal liefert.9. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition of the propellant charges (36, 38) is controlled by a triggering device to which a crash sensor is connected, which delivers a signal dependent on the intensity of the accident. 10. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein Rotationskolben eines Drehantriebs, insbesondere eines Lamellenrotor-Drehantriebs, ist.10. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the piston is a rotary piston of a rotary drive, in particular a lamellar rotor rotary drive. 11. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Hauptkörper (12) und einem Deckelteil (14) besteht, das an eine Anschlagfläche (12) des11. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing consists of a main body (12) and a cover part (14) which is connected to a stop surface (12) of the Hauptkörpers (10) angesetzt ist, daß die Ve:rbindungskanäle (26, 28) und der Arbeitsraum (24) aus der Anschlagfläche (12) des Hauptkörpers (10) ausgespart sind und daß eine an das Deckelteil (14) angeformte Leiste (42) in die Verbindmngskanäle (26, 28) und den Arbeitsraum (24) dichtend eingreift.Main body (10) is attached, that the connecting channels (26, 28) and the working space (24) are recessed from the stop surface (12) of the main body (10) and that a strip (42) formed on the cover part (14) engages in the connecting channels (26, 28) and the working space (24) in a sealing manner. 12. Antriebseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeräume (32, 34) in dem Deckelteil (14) gebildet sind.12. Drive device according to claim 11, characterized in that the receiving spaces (32, 34) are formed in the cover part (14).
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