DE3629300A1 - Pyrotechnische antriebsvorrichtung fuer gurtstrammer von sicherheitsgurten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Antriebs­ vorrichtung für Gurtstrammer von Sicherheitsgurten, insbesondere für Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei solchen Antriebsvorrichtungen wird nach Überschrei­ ten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung eine pyro­ lytische Treibladung gezündet. Die Expansion des Gases treibt den Kolben im Innern des an einem Ende gasdich­ ten Zylinders in Richtung zu dem anderen Ende. Das mit dem Kolben verbundene Zugelement, z.B. ein Seil greift an der Gurtstrammer- oder Gurtrollerwelle an und bewirkt eine Straffung des Sicherheitsgurtes. Zur Vermeidung von Verletzungen, z.B. bei Fehlauslösung der Antriebsvorrich­ tung oder bei Reißen des Zugmittels, ist eine Kolben­ bremsvorrichtung vorgesehen, die für den Fall, daß der Kolben nicht durch Zugelement und Gurtstrammer oder -straffer abgebremst wird und dadurch über seinen max. zulässigen Verschiebeweg hinausläuft, die kinetische Energie des Kolbens abbaut und dadurch den Kolben zum Stillstand bringt.

Bei einer bekannten pyrotechnischen Antriebsvor­ richtung der eingangs genannten Art (DE-OS 32 38 710) besitzt der Zylinder an dem in Antriebsrichtung vorderen Ende einen Hubanschlag, an welchem ein zum Kolben hin weisendes Dämpfungs­ glied der Kolbenbremsvorrichtung in Form eines verform­ baren Stopfens angeordnet ist, welches die kinetische Energie des Kolbens in Verformarbeit umsetzt. Diese Ausbildung der Kolbenbremsvorrichtung erfordert eine relativ große Baulänge des Zylinders, der damit schwierig an dem Gehäuse eines Gurtstrammers oder -straffers bzw. eines Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten anzugliedern ist. Die Gurtstrammer und Aufrollauto­ maten müssen daher speziell an die Baulänge des Zylin­ ders angepaßt werden, was einerseits die Montage in unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen erschwert und andererseits die universelle Einsetzbarkeit der An­ triebsvorrichtung bei verschiedenen Gurtstrammern und Aufrollautomaten beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebs­ vorrichtung der eingangs genannten Art mit reduzierter Baulänge zu schaffen.

Die Aufgabe ist bei einer pyrotechnischen Antriebsvor­ richtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeich­ nungsteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wird eine extrem kleine Baulänge des Zylinders erzielt, die aus­ schließlich von dem für die Gurtstraffung erforderli­ chen Verschiebeweg des Kolbens festgelegt ist. Die Kol­ benbremsvorrichtung erfordert keinerlei zusätzlichen Bauraum in Richtung der Axialverschiebung des Kolbens.

Nur bei Fehlauslösung oder Reißen des Zugelements tritt eine Verlängerung des Systems ein, da dann der Kolben aus dem Zylinder austritt und durch die Kolbenbremsvorrichtung außerhalb des Zylinders in dessen geradliniger Verlängerung abgebremst wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung mit zweckmäßigen Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2-11. Bei allen Ausführungs­ formen ist die Kolbenbremsvorrichtung derart ausge­ legt, daß sie bei Wirksamwerden am Kolben diesen zu­ nächst weich aufnimmt und dann mit zunehmendem Aus­ fahrweg des Kolbens aus dem Zylinder stärker verzögert. Dadurch wird die Belastung der Bauteile klein gehalten. Die Abbremsvorrichtung ist dabei zusätzlich so ausge­ bildet, daß sie am offenen Stirnende des Zylinders einen Druckausgleich zwischen dem ausschiebenden Kolben und der Umgebung ermöglicht. Die Antriebsvorrichtung kann zusätzlich noch eine Steckkupplung zum Anschluß des Zündkabels für die pyrolytische Treibladung und eine Staubkappe aufnehmen.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer pyrotechnischen Antriebsvorrichtung für einen Gurtstrammer,

Fig. 2 bis 4 jeweils ausschnittweise einen Längsschnitt einer gleichen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten, dritten und vierten Aus­ führungsbeispiel.

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte pyrotech­ nische Antriebsvorrichtung für einen Sicherheitsgurt- Aufrollautomaten weist einen aus metallischem Werkstoff bestehenden Zylinder 10 und einen im Zylinder 10 axial geführten Kolben 11 auf, der mit einem als flexibles Seil ausgebildeten Zugelement 12 fest verbunden ist. Am entgegengesetzten Ende steht das Zugelement 12 mit einem anzutreibenden Element, z.B. mit einem Gurtauf­ roller des Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten, in Ver­ bindung. Das in Verschieberichtung des Kolbens 11 hin­ tere Ende 13 des Zylinders 10, durch welches das Zug­ element 12 hindurchgeführt ist, ist gasdicht abgeschlos­ sen. Zwischen diesem Ende 13 und dem Kolben 11 ist eine pyrolytische Treibladung 15 angeordnet, die - wie hier nicht dargestellt ist - elektrisch gezündet werden kann. Das in Verschieberichtung des Kolbens 11 vordere Ende 14 des Zylinders 10 ist dagegen offen aus­ gebildet, so daß der Kolben 11 an dem vorderen Ende 14 aus dem Zylinder 10 austreten kann, und zwar nach Durchlaufen eines vorgegebenen Verschiebeweges der Länge 1. Der Verschiebeweg 1 ist so bemessen, daß im ungestörten Betriebsfall der bis zum vorderen Ende 14 sich bewegende Kolben 11 über das Zugelement 12 den Sicherheitsgurt ausreichend zu straffen vermag.

Wird im Crashfall das Fahrzeug so abrupt abgebremst, daß die Fahrzeugverzögerung einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird die pyrolytische Treibladung 15 ge­ zündet. Die Expansion des Gases treibt den Kolben 11 im Innern des Zylinders 10 in Richtung zu dem vorde­ ren Ende 14. Das mit dem Kolben 11 verbundene Zugelement 12 treibt den Gurtaufroller des Sicherheitsgurt-Aufroll­ automaten in Einziehrichtung an, so daß der an den Fahrzeuginsassen angelegte Sicherheitsgurt gestrafft wird.

Für den Fall der Fehlauslösung der pyrolytischen Treibladung oder bei Reißen des Zugelements 12 während der Kolbenverschiebung, würde der Kolben - da von dem Zugelement 12 nicht gebremst - über das offene vordere Ende 14 des Zylinders 13 mit hoher Geschwindigkeit austreten und Zerstörungen im Fahrzeug und damit verbundene Verletzungen der Fahrzeugpassagiere herbeiführen. Um dies zu ver­ hindern, ist eine Kolbenbremsvorrichtung 16 vorge­ sehen, von welcherder Kolben nach Zurücklegen des Verschiebeweges der Länge 1 unter Energieverzehr abgebremst wird. In allen Ausführungsbeispielen der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1-4 ist die Kolbenbremsvorrichtung 16 außerhalb des Zylinders 10 derart angeordnet, daß sie mit Austrittsbeginn des Kolbens 11 aus dem Zylinder 10 wirksam wird. Die Kolbenbremsvorrichtung 16 ist dabei auf dem Zylindermantel 17 aufgesetzt und übergreift zum Ankoppeln des Kolbens 11 das offene vordere Ende 14 des Zylinders 10.

In Fig. 1 weist die Kolbenbremsvorrichtung 16 ein am Zylinder 10 befestigtes elastisch oder plastisch verformbares Dämpfungsglied 18 auf. In einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel ist dabei das Dämpfungs­ glied 18 als eine in Längserstreckung gewellte Hal­ teklammer 19 ausgebildet, die auf den Zylinder 10 derart aufgeschoben ist, daß der die beiden gewell­ ten Schenkel 20, 21 verbindende Steg 22 das offene vordere Ende 14 des Zylinders 10 überspannt und die beiden Schenkel 20, 21 sich in Achsrichtung des Zylin­ ders 10 erstrecken. Die beiden Schenkel 20, 21 tragen an ihrem freien Ende jeweils eine Abwinkelung 23 bzw. 24, die entweder unmittelbar über das geschlossene hintere Ende 13 des Zylinders 10 greifen oder ein mit 25 gekennzeichnetes Gehäuseteil des Sicherheitsgurt- Aufrollautomaten übergreifen. Im letzten Fall wird mit der Befestigung der Halteklammer 19 zugleich der Zylinder 10 am Gehäuse des Aufrollautomaten befestigt.

Trifft im Störungsfall der explosionsgetriebene Kolben 11 am vorderen Ende 14 des Zylinders 10 auf den Steg 22 der Halteklammer 19, so wird die Halteklammer 19 unter Leistung von Formänderungsarbeit plastisch verformt und in eine gestreckte Lage überführt. Dadurch wird die kinetische Energie des Kolbens 11 völlig abgebaut. Durch örtliche Verjüngung der Breite und Dicke der Schenkel 20, 21 oder durch lineare Verjüngung der Breite und Dicke der Schenkel 20, 21 über ihre Längserstreckung wird erreicht, daß zunächst die Wellenform der Halte­ klammer 19 am schmalen bzw. dünnen Teil der Schenkel 20, 21 gestreckt wird, danach diejenige Wellenform an breiteren bzw. dickeren Schenkelteilen. Dies ermög­ licht eine zunächst weiche, dann immer stärker werdende Verzögerung des Kolbens 11.

Bei der in Fig. 2 ausschnittweise im Längsschnitt dar­ gestellten Antriebsvorrichtung weist die Kolbenbrems­ vorrichtung 16 ein auf dem Zylindermantel 17 längsver­ schiebbares Dämpfungsglied 26 auf, das seiner Ver­ schiebung einen mit dem Verschiebeweg zunehmenden Reibwiderstand entgegensetzt. Hierzu ist der Zylinder­ mantel 17 zumindest in dem an das offene vordere Ende 14 angrenzenden Endbereich zum vorderen Ende 14 hin ko­ nisch ansteigend ausgebildet. Das Dämpfungsglied 26 ist eine Federstahlklammer 27 mit zwei durch einen Steg 28 verbundenen Federschenkeln 29, 30, die unter spitzem Winkel zum Steg 28 aufeinander zustrebend verlaufen. Die Federstahlklammer 27 ist so auf den Zylinder 10 aufgeschoben, daß der Steg 28 das offene vordere Ende 14 des Zylinders 10 überspannt und die Federschenkel 29, 30 sich auf den konischen Zylinderbereich auf­ pressen.

Beim Aufprall des Kolbens 11 auf den Steg 28 der Federstahlklammer 27 wird letztere in axialer Rich­ tung verschoben und durch den konischen Endbereich des Zylindermantels 17 aufgeweitet. Je weiter der Kolben 11 aus dem Zylinder 10 ausfährt, desto größer wird die Reibung zwischen den Federschenkel 29, 30 der Federstahlklammer 27 und der Zylinderaußenfläche und damit die Verzögerung des Kolbens 11.

Bei der Antriebsvorrichtung in Fig. 3 weist die Kolben­ bremsvorrichtung 16 ebenso wie bei der Antriebsvor­ richtung in Fig. 2 wiederum das auf dem Zylindermantel 17 längsverschiebliche Dämpfungsglied 26′ auf, das seiner Verschiebung einen mit dem Verschiebeweg zu­ nehmenden Reibungswiderstand entgegensetzt. Das Dämp­ fungsglied 26′ ist hier als eine Kappe 31 ausgebildet, die den Zylinder 10 von dessen offenem vorderen Ende 14 her übergreift. Die Kappe 31 ist am Kappenboden gelocht, um den Druckausgleich zwischen dem ausschie­ benden Kolben 11 und der Umgebung zu ermöglichen. Die Kappe 31 trägt eine ringförmige Innennut 32 mit säge­ zahnförmigem Querschnitt. Damit weist die Innennut 32 eine schräge Nutflanke 33 und eine steile Nutflanke 34 auf. Letztere liegt dem Kappenboden näher. In der Innen­ nut liegt eine Vielzahl von Kugeln 35 ein, die sich einerseits auf dem Zylindermantel 17 und andererseits auf der schrägen Nutflanke 33 abstützen.

Beim Auftreffen des Kolbens 11 auf die Kappe 31 nach Durchlaufen des vorgegebenen Verschiebeweges der Länge 1 im Zylinder 10 wird die Kappe 31 axial in Pfeilrichtung verschoben, wodurch sich die Kugeln 35 zwischen der schrägen Nutflanke 33 und dem Zylindermantel 17 verkeilen. Mit zunehmender Verkeilung wird der Reibwiderstand zwischen der Kappe 31 und dem Zylin­ dermantel 17 vergrößert.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Antriebsvorrichtung weist die Kolbenbremsvorrichtung 16 wiederum ein auf dem Zylindermantel 17 längsverschiebbares Dämpfungs­ glied 36 auf, das jedoch auf seinem Verschiebeweg Zerspanarbeit leistet. Wie bei der Kolbenbremsvor­ richtung 16 in Fig. 2 ist auch hier der Zylinderman­ tel 17 in dem an das offene vordere Ende 14 des Zylin­ ders 10 angrenzenden Endbereich konisch ausgebildet, und zwar zum vorderen Ende 14 hin ansteigend. Das Dämpfungsglied 36 ist wiederum als Federstahlklammer 37 mit zwei Federschenkeln 39, 40 und einem die Feder­ schenkel 39, 40 miteinander verbindenden Steg 38 ausgeführt. Die Federschenkel 39, 40 stehen etwa rechtwinkelig vom Steg 38 ab. Die beiden Federschenkel 39, 40 tragen an ihrem freien Ende jeweils einen zum Zylindermantel 17 hin vorspringenden stegartigen Widerhaken 41, 42. Im Bereich der Widerhaken 41, 42 weist der Zylinder­ mantel 19 eine flache Ringnut 43 auf. Die beiden Widerhaken 41, 42 greifen in die Ringnut 43 derart ein, daß ihre als Schneide ausgebildeten Spitzen an der in Verschieberichtung der Federstahlklammer 37 hinteren Flanke der Ringnut 43 anliegen.

Der beim Austritt aus dem Zylinder 10 auf den Steg 38 der Federstahlklammer 37 auftreffende Kolben 11 ver­ schiebt die Federstahlklammer 37 axial in Pfeilrich­ tung. Dabei fressen sich die Widerhaken 41, 42 in das Material des Zylinders 10 hinein und heben zunächst dünne, bei zunehmendem Ausfahrweg immer dickere Mate­ rialspäne ab.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschrie­ benen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann z.B. die Halteklammer 19 in Fig. 1 elastisch ausgebildet werden, die umso stärker gespannt wird, desto weiter der Kolben ausfährt. Mit zunehmendem Ausfahrweg wird dabei der Kolben stärker verzögert.

Claims (11)

1. Pyrotechnische Antriebsvorrichtung für Gurtstrammer von Sicherheitsgurten, insbesondere für Sicherheits­ gurt-Aufrollautomaten, mit einem in einem Zylinder axial verschiebbaren explosionsgetriebenen Kolben, der über ein Zugelement bei seiner Längsverschie­ bung den Gurtstrammer zum Straffen des Sicherheits­ gurtes in Gurteinzugsrichtung antreibt, und mit einer Kolbenbremsvorrichtung, welche den Kolben nach einem vorgegebenen Verschiebeweg unter Ener­ gieverzehr abbremst, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder (10) an seinem in Kolbenverschieberichtung vorderen Stirnende (14) zum Austritt des Kolbens (11) offen ausgebildet ist und daß die Kolbenbremsvorrichtung (16) außerhalb des Zylinders (10) derart angeordnet ist, daß sie mit Austrittsbeginn des Kolbens (11) aus dem Zylin­ der (10) wirksam wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolbenbremsvor­ richtung (16) auf dem Zylindermantel (17) aufge­ setzt ist und zum Ankoppeln des Kolbens (11) das offene Stirnende (14) des Zylinders (10) übergreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben­ bremsvorrichtung (16) ein am Zylinder (10) be­ festigtes elastisch oder plastisch verformbares Dämpfungsglied (18) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungs­ glied (18) als eine in Längserstreckung gewellte Halteklammer (19) ausgebildet ist, die das offene Stirnende (14) des Zylinders (10) übergreifend sich in Längsrichtung des Zylinders (10) erstreckt und am Zylinder (10) oder unter gleichzeitiger Halterung des Zylinders (10) am Gehäuse (25) des Gurtstram­ mers befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke und/oder die Breite der Halteklammer (19) über ihre Längserstreckung verjüngt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteklammer (19) zwei wellenförmige Schenkel (20, 21) und einen die Schenkel (20, 21) an einem Ende verbindenden Steg (22) aufweist und daß der Steg (22) das offene Stirnende (14) des Zylinders (10) überspannt und die Schenkel (20, 21) über die Zylinderlänge bis zum anderen, hinteren Stirnende reichen und dort das hintere Stirnende (13) übergreifende Abwinke­ lungen (23, 24) tragen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben­ bremsvorrichtung (16) ein auf dem Zylindermantel (17) längsverschiebbares Dämpfungsglied (26; 26′) auf­ weist, das seiner Verschiebung einen mit dem Ver­ schiebeweg zunehmenden Reibungswiderstand ent­ gegensetzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zylindermantel (17) zumindest in dem an das offene Stirnende (14) angrenzenden Endbereich zum offenen Stirnende (14) hin konisch ansteigend ausgebildet ist, daß das Dämpfungsglied (26) als Federstahlklammer (27) mit zwei durch einen Steg (28) verbundenen, unter einem spitzen Winkel zum Steg (28) verlaufenden Federschenkeln (29, 30) ausgebildet ist und daß der Steg (28) das offene Stirnende (14) des Zylinders (10) überspannt und die Federschenkel (29, 30) sich auf den konischen Zylindermantelbereich aufpressen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (26′) als eine den Zylinder (10) von dessen offenem Stirnende (14) her übergreifende Kappe (31) ausge­ bildet ist, daß die Kappe (31) eine ringförmige Innennut (32) mit etwa sägezahnförmigem Querschnitt trägt, wobei die steile Nutflanke (34) näher zum Kappenboden liegt und daß in der Innennut (32) eine Vielzahl von sich auf dem Zylindermantel (17) einer­ seits und an der schrägen Nutflanke (33) der Innen­ nut (32) andererseits abstützenden Kugeln (35) ein­ liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolbenbremsvor­ richtung (16) ein auf dem Zylindermantel (17) längs­ verschiebbares Dämpfungsglied (36) aufweist, das auf seinem Verschiebeweg Zerspanarbeit leistet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder­ mantel (17) zumindest in dem an das offene Stirn­ ende (14) angrenzenden Endbereich zum offenen Stirn­ ende (14) hin konisch ansteigend ausgebildet ist, daß das Dämpfungsglied (36) als Federstahlklammer (37) mit durch einen Steg (38) verbundenen Feder­ schenkeln (39, 40) ausgebildet ist, die am freien Ende zum Zylindermantel (17) hin vorspringende stegartige Widerhaken (41, 42) tragen, und daß der Zylindermantel (17) eine flache Ringnut (43) trägt, in welche die Widerhaken (41, 42) eingreifen.