DE29815707U1

DE29815707U1 - Pyrotechnischer Gurtstrafferantrieb

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Publication number: DE29815707U1
Application number: DE29815707U
Authority: DE
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2008-09-02

Description

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PRINZ & PARTNER^

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 München

EUROPEANTRADEMARKATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80

31. August 1998

TRW Occupant Restraint Systems GmbH & Co. KG
Industriestraße 20
D-73551 Alfdorf

Unser Zeichen: T 8535 DE
JS/Hc

Pyrotechnischer Gurtstrafferantrieb

Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Antriebsvorrichtung für einen Drehkolbengurtstraffer in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem Gehäuse und mehreren in dem Gehäuse voneinander abgetrennt untergebrachten Treibsätzen, die einzeln zündbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung einen Gurtstraffer mit Drehkolbenantrieb, in dem die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung verwendet wird.

Bei solchen Drehkolbengurtstraffern werden im Falle eines schweren Fahrzeugzusammenstoßes die Treibsätze der Antriebsvorrichtung für den Gurtstraffer nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge gezündet, um einem Arbeitsraum des eigentlichen Drehkolbenantriebs jeweils eine Menge komprimiertes Gas zuzuführen, so daß der Drehkolben sukzessiv drehgetrieben wird und insgesamt eine begrenzte Drehung ausführt. Dadurch wird rasch eine entsprechende Menge Gurtband auf eine an den Drehkolben gekoppelte Gurtspule aufgewickelt, um das Gurtband zu straffen und so den Fahrzeuginsassen besser abzufangen.

Bei den bisher gebräuchlichen pyrotechnischen Antriebsvorrichtungen bestand aber ein Sicherheitsrisiko im Falle von Fahrzeugbränden oder dergleichen. Erhitzen sich nämlich die Treibsätze über ein bestimmtes Maß, so entzünden sie von selbst, wobei eine zumindest annähernd gleichzeitige Zündung mehrerer Treibsätze auftreten kann.

Die Vorrichtungen sind jedoch nicht darauf ausgelegt, einem Überdruck, der bei der Zündung von mehr als einem Treibsatz entsteht, standzuhalten. Dieses Problem konnte bisher durch das Vorsehen einer Schmelzsicherung gelöst werden, die bei einer bestimmten Temperatur einen Auslaß für die bei der Zündung der Treibsätze entstehenden Gase freigibt. Der Einbau einer Schmelzsicherung in die Antriebsvorrichtung ist jedoch mit erhöhten Bauteil- und Montagekosten verbunden. Ohne Schmelzsicherung würde das Gehäuse der Vorrichtung zerbersten, und es bestünde eine große Verletzungsgefahr für die Insassen und in der Nähe befindliche Personen durch umherfliegende Teile.

Die Erfindung schafft auf einfache Weise eine pyrotechnische Antriebsvorrichtung, die ein hohes Maß an Sicherheit in bezug auf ein unerwünschtes gleichzeitiges Zünden mehrerer Treibsätze bietet. Dies wird bei einer pyrotechnischen Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß eine Abströmeinrichtung vorgesehen ist, die oberhalb eines vorbestimmten Drucks im Gehäuseinneren, der höher ist als der, der bei Zündung nur eines der Treibsätze auftritt, ein Abströmen der Gase aus dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung ins Freie ermöglicht. Dieses Ziel wird auch mit einem pyrotechnischen Gurtstraffer mit Drehkolbenantrieb erreicht, bei dem eine erfindungsgemäße pyrotechnische Antriebsvorrichtung vorgesehen ist. So kann der Überdruck, der bei gleichzeitiger Zündung mehrerer Treibsätze unabhängig von der Umgebungstemperatur auftritt, sofort abgebaut werden, und das Gehäuse der Antriebsvorrichtung ist keiner übermäßigen Belastung ausgesetzt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abströmeinrichtung durch einen Durchgang zwischen dem Gehäuseinneren und dem Gehäuseäußeren gebildet, wobei der Durchgang durch. einen Verschlußmechanismus verschlossen ist, der sich erst oberhalb des vorbestimmten Drucks zumindest teilweise öffnet. Vorzugsweise ist der Verschluß-

mechanismus im Bereich der gehäuseinnenseitigen Mündung des Durchgangs angeordnet.

Bei einer Antriebsvorrichtung mit einer wenigstens zwei Treib-Sätzen zugeordneten Überströmkammer zur Überführung der bei der Zündung der entsprechenden Treibsätze entstehenden Gase in einen Arbeitsraum des Drehkolbengurtstraffers können die Treibsätze als Patronen ausgebildet sein, die jeweils in einer Kammer eines Patronenlagers angeordnet sind. Jede Kammer steht nach Zünden der jeweiligen Palrone in Strömungsverbindung mit der Überströmkammer. Der Verschlußmechanismus des Durchgangs ist weiterhin durch einen Teil des Patronenlagers gebildet.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung einer solchen Antriebsvorrichtung ist der den Verschlußmechanismus bildende Teil des Patronenlagers als durch den Überdruck zerstörbar und/oder verlagerbar ausgebildet.

Es ergeben sich weitere Vorteile, wenn das Patronenlager die in ihm untergebrachten Patronen wenigstens umfangseitig umgibt und sich das Gehäuse der Antriebsvorrichtung radial an das Patronenlager anschließt, wobei oberhalb des vorbestimmten Drucks in der Überströmkammer der Druck zu einer Verschiebung des den Verschlußmechanismus bildenden Teil des Patronenlagers zwischen Patronen und Gehäusewandung und zum Freilegen des Durchgangs führt. Der Verschlußmechanismus kann dabei durch einen Wandungsteil des Patronenlagers mit vergleichsweise geringer Dicke gebildet sein, der im Bereich des Durchgangs vorgesehen ist, wobei sich an diesen Wandungsteil ein Abschnitt mit größerer Dicke zur Überströmkammer anschließt. So kann auf einfache Weise ein Schieberventil in der Wandung des Patronenlagers verwirklicht werden.

Die Sicherheit der Antriebsvorrichtung kann weiterhin dadurch gesteigert werden, daß Mittel zum vorzeitigen Zünden einer der mehreren Treibsätze bei Erwärmung der Antriebsvorrichtung von außen vorgesehen sind. Durch diese Mittel zum gezielten vorzeitigen Zünden eines bestimmten Treibsatzes kann ein gleichzeitiges Zünden mehrerer Treibsätze unwahrscheinlicher gemacht werden.

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Dabei können die Mittel zum vorzeitigen Zünden beispielsweise wenigstens eine vom Gehäuse der Antriebsvorrichtung ausgehende Wärmebrücke umfassen, die mit dem einen der mehreren Treibsätze in Verbindung steht, um im Vergleich zu den anderen Treibsätzen eine schnellere Wärmeeinleitung in die eine Patrone zu bewirken. Es erweist sich als vorteilhaft, die Wärmebrücke durch wenigstens einen innenseitigen Fortsatz des Gehäuses zu bilden, der durch eine entsprechende Ausnehmung der Wandung des Patronenlagers ragt und in direktem Kontakt mit der einen Patrone steht. Eine vereinfachte Montage ergibt sich insbesondere dann, wenn das Gehäuse in einen Behälterteil und einen Decke] unterteilt ist und der innenseitige Fortsatz an dem nachträglich aufgesetzten Deckel vorgesehen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

- Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Drehkolbengurtstraffer mit einer pyrotechnischen Antriebsvorrichtung nach der Erfindung bei abgenommenem Gehäusedeckel; und

- Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie H-II durch den
die Antriebsvorrichtung bildenden Teil des Straf fers in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine in einen Drehkolbengurtstraffer integrierte Antriebvorrichtung 10 zu sehen. In einem Gehäuse 12 ist ein drehbar gelagerter Drehkolben 14 sowie eine einzelne Patrone 16 und zwei weitere in einem Patronenlager 18 untergebrachte Patronen 20, 22 (in Fig. 1 nicht zu sehen) angeordnet. Jede Patrone ist mit einem Treibsatz gefüllt. Zwei von drei dem Drehkolben 14 zugeordneten Arbeitsräumen 24 stehen in Strömungsverbindung mit Zuleitungen 26 und 28, die von der Patrone 16 bzw. dem Patronenlager 18 ausgehen.

Fig. 2 zeigt die Anordnung des Patronenlagers 18 und eines Zünders 29 für die Patrone 20 in dem Gehäuse 12. Der Zünder für die untere Patrone 22 ist nicht dargestellt. Das Gehäuse 12 ist unterteilt in einen Behälterteil 12a und einen Deckel 12b. Das Patronenlager 18

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umgibt die Patronen 20, 22 umfangseitig, und an das Lager 18 schließt sich das Gehäuse der Antriebsvorrichtung radial an. Die Patronen 16, 20, 22 weisen jeweils an einem vorderen Ende Aufreißlinien 30 auf. Den beiden Patronen 20, 22 im Patronenlager 18 ist eine Überströmkammer 32 zugeordnet, die sich direkt an an den vorderen Enden der Patronen 20, 22 befindlichen Wandungsabschnitte 34, 36 des Patronenlagers 18 anschließt. Die Überströmkammer 32 steht in Strömungsverbindung mit der Zuleitung 28 zu einem Arbeitsraum 24 des Drehkolbenantriebs.

Der Deckel 12b des Gehäuses 12 weist einen Durchgang 38 auf, der sich von der Wandung des Patronenlagers 18 bis ins Freie erstreckt. Die gehäuseinnenseitige Mündung 40 des Durchgangs 38 ist durch einen Teil 42 der Wandung des Patronenlagers 18 verschlossen, der eine vergleichsweise geringe Dicke hat. Dieser Teil 42 der Wandung ist zudem abgeschrägt, wobei das dünnere Ende an einen an die Überströmkammer 32 angrenzenden Teilabschnitt 44 der Lagerwandung mit größerer Dicke anschließt. Weiterhin weist der Wandungsabschnitt 34 des Patronenlagers 18, der dem vorderen Ende der Patrone 22 gegenüberliegt und an den Teilabschnitt 44 angrenzt, ebenfalls eine Abschrägung auf, wobei die Dicke der Wandung zu dem Teilabschnitt 44 hin abnimmt. Die beiden Übergangsbereiche 46, 48 des Teilabschnitts zu dem abgeschrägten Wandungsteil bzw. -abschnitt stellen Sollbruchstellen dar.

Weiterhin weist die an die Längsseite der Patrone angrenzende Wandung des Patronenlagers 18 zwei Ausnehmungen 50, 52 auf, in die

zwei entsprechende innenseitige Fortsätze 54, 56 des Gehäusedeckels 12b ragen. Die Fortsätze 54, 56 stehen somit in direktem Kontakt mit der Patrone 20. Das Material des Gehäuses 12 weist eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als das Material der Wandung des Patronenlagers 18.
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Bei einem Zusammenstoß infolge eines Unfalls oder dergleichen werden die Patronen 16, 20, 22 in einer bestimmten Reihenfolge und in einem bestimmten Zeitabstand gezündet. Dabei wird jeweils das bei der Zündung einer Patrone entstehende Gas aufgrund der Aufreißlinien 30 der Patrone bevorzugt aus deren vorderem Ende ausgestoßen. Durch den Druck des expandierenden Gases wird jeweils der dem vorderen Ende der Patrone 20 bzw. 22 gegenüberliegende Wandungsabschnitt 34 bzw. 36 des Patronenlagers 18 aufgebrochen, und das Gas gelangt in die Überström-

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kammer 32. Die übrige Wandung des Patronenlagers 18 ist insbesondere in dem Bereich 46 der Sollbruchstelle so ausgelegt, daß sie die Belastung durch den Druck, der bei der Zündung einer einzelnen Patrone auftritt, unbeschadet übersteht. Von der Überströmkammer 32 wird das Gas über die Zuleitung 26 in einen Arbeitsraum 24 des Drehkolbenantriebs geleitet. Bei der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform werden die drei Patronen 16, 20, 22 so nacheinander gezündet, daß der Drehkolben 14 jeweils durch eine entsprechende Gaszufuhr um ca. 120° drehgetrieben wird. D.h. im ganzen wird der Drehkolben 14 etwa eine volle Umdrehung ausführen und dabei eine entsprechend bemessene Länge Gurtband auf eine an den Drehkolben 14 gekoppelte Gurtspule (nicht gezeigt) aufwickeln, wodurch die gewünschte Gurtstraffung vollzogen wird.

Wird dagegen das Gehäuse 12 beispielsweise aufgrund eines Fahrzeugbrands von außen so stark erhitzt, daß es zu einer annähernd gleichzeitigen Zündung der Patronen 20, 22 kommt, so werden zunächst die beiden Wandungsabschnitte 34, 36 des Patronenlagers 18 annähernd gleichzeitig aufbrechen, wobei dies im Falle des abgeschrägten Wandungsabschnitts 34 der Patrone 20 an der Sollbruchstelle im Bereich 48 geschehen wird. In der Überströmkammer 32 kommt es aufgrund der gleichzeitig stattfindenden Gasentwicklung aus den Patronen 20, 22 zu einer Drucküberlagerung, die dazu führt, daß der Teilabschnitt 44 so stark auf den Teil 42 der Wandung drückt, daß dieser Teil 42 gestaucht und eventuell sogar zerstört wird, so daß der Teil 42 der Wandung samt Teilabschnitt 44 im Bereich des Durchgangs 38 in Pfeilrichtung verschoben wird. Dadurch wird eine Strömungsverbindung von der Überströmkammer 32 zu dem Durchgang 38 freigelegt, und ein Ausströmen der Gase über den Durchgang 38 ins Freie wird ermöglicht.

Die spezielle Ausgestaltung der Wandung des Patronenlagers 18 im Bereich der Patrone 20 wirkt somit als eine Art Schieberventil, das nur bei einem Überdruck, wie er bei der gleichzeitigen Zündung zweier Patronen entsteht, öffnet. Das Ausströmen der Gase ins Freie führt zu einer Druckentlastung im Inneren des Gehäuses 12, wodurch dessen Zerstörung verhindert wird.

Die gezeigte Ausführungsform beinhaltet eine weitere Sicherheits-

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maßnahme, die die Wahrscheinlichkeit einer gleichzeitigen Zündung der beiden Patronen 20, 22 verringert. Da das Gehäuse 12 besser wärmeleitend ist als die Wandung des Patronenlagers 18, stellen die beiden innenseitigen Fortsätze 54, 56 des Gehäusedeckels 12b Wärmebrücken dar, die bis an die Patrone 20 reichen. Somit wird eine direkte Wärmeübertragung vom Gehäuse 12 auf die Patrone 20 ermöglicht. Bei einer nicht allzu schnellen Erhitzung des Gehäuses 12 wird folglich die Patrone 20 schneller erhitzt als die andere Patrone 22, was zu einer früheren Zündung der Patrone 20 führt. Durch diese Maßnahme kann die Wahrscheinlichkeit einer gleichzeitigen Zündung zweier Patronen in einem Lager verringert werden.

Claims

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Schutzansprüche

1. Pyrotechnische Antriebsvorrichtung für einen Drehkolbengurtstraffer in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem Gehäuse (12) und mehreren in dem Gehäuse (12) voneinander abgetrennt untergebrachten Treibsätzen, die einzeln zündbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abströmeinrichtung vorgesehen ist, die oberhalb eines vorbestimmten Drucks im Gehäuseinneren, der höher ist als der, der bei Zündung nur eines der Treibsätze auftritt, ein Abströmen der Gase aus dem Gehäuse (12) der Antriebsvorrichtung ins Freie ermöglicht.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmeinrichtung durch einen Durchgang (38) zwischen dem Gehäuseinneren und dem Gehäuseäußeren gebildet ist, wobei der Durchgang (38) durch einen Verschlußmechanismus verschlossen ist, der sich erst oberhalb des vorbestimmten Drucks zumindest teilweise öffnet.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußmechanismus im Bereich der gehäuseinnenseitigen Mündung (40) des Durchgangs (38) angeordnet ist.

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4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit einer wenigstens zwei Treibsätzen zugeordneten Überströmkammer (32) zur Überführung der bei der Zündung der entsprechenden Treibsätze entstehenden Gase in einen Arbeitsraum (24) des Drehkolbengurtstraffers, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibsätze als Patronen (20, 22) ausgebildet sind, von denen wenigstens zwei jeweils in einer Kammer eines Patronenlagers (18) angeordnet sind, wobei jede Kammer nach dem Zünden der jeweiligen Patrone (20, 22) in Strömungsverbindung mit der Überströmkammer (32) steht, und daß der Verschlußmechanismus des Durchgangs

(38) durch einen Teil (42) des Patronenlagers (18) gebildet ist.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Verschlußmechanismus bildende Teil (42) des Patronenlagers (18) als durch den vorbestimmten Druck zerstörbar und/oder verlagerbar ausgebildet ist.
6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Patronenlagers (18) ein Schieberventil verwirklicht ist.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Patronenlager (18) die in ihr untergebrachten Patronen (20, 22) wenigstens umfangseitig umgibt, daß sich das Gehäuse der Antriebsvorrichtung radial an das Patronenlager (18) anschließt, wobei oberhalb des vorbestimmten Drucks in der Überströmkammer (32) der Druck zu einer Verschiebung des den Verschlußmechanismus bildenden Teils (42) des Patronenlagers (18) zwischen den Patronen (20, 22) und dem Gehäuse und zur Freilegung des Durchgangs führt.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußmechanismus durch einen Wandungsteil (42) des Patronenlagers mit vergleichsweise geringer Dicke gebildet ist.
9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandungsteil (42) des Patronenlagers mit vergleichsweiser geringer Dicke im Bereich des Durchgangs (38) vorgesehen ist und sich

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an diesen Wandungsteil (42) ein Teilabschnitt (44) mit größerer Dicke in Richtung zur Überströmkammer (32) anschließt.
10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum vorzeitigen Zünden einer der mehreren Treibsätze bei Erhitzung der Antriebsvorrichtung von außen vorgesehen sind.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum vorzeitigen Zünden wenigstens eine vom Gehäuse (12)

der Antriebsvorrichtung ausgehende Wärmebrücke umfassen, die mit dem einen der mehreren Treibsätze in Verbindung steht, um im Vergleich zu den anderen Treibsätzen eine schnellere Wärmeeinleitung in den einen Treibsatz zu bewirken.
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12. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebrücke durch wenigstens einen innenseitigen Fortsatz (54; 56) des Gehäuses gebildet ist, der durch eine entsprechende Ausnehmung (50; 52) der Wandung des Patronenlagers (18) ragt und in direktem Kontakt mit der einen Patrone (20) steht.
13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in einen Behälterteil (12a) und einen Deckel (12b) unterteilt ist und der innenseitige Fortsatz (54; 56) an dem Deckel (12b) vorgesehen ist.
14. Pyrotechnischer Gurtstraffer mit Drehkolbenantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß eine pyrotechnische Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 vorgesehen ist.