DE3817042A1

DE3817042A1 - Pyrotechnical tensioning device for a device for restraining vehicle occupants

Info

Publication number: DE3817042A1
Application number: DE19883817042
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Schwant; Ruediger Prof Dr Weissner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1988-12-15

Abstract

In the case of a pyrotechnical tensioning device (1) for a safety belt or the like, modification, for example, of the resultant volume of an expansion space (4, 14) is carried out in dependence on the weight of the vehicle occupant in question to permit adaptation of the tensioning force generated to the mass of the occupant to be restrained (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie insbesondere zum Spannen von Sicher heitsgurten in Kraftfahrzeugen in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt ist; siehe in diesem Zusammenhang die DE-OS 22 23 061, die US-PS 41 52 025 (beide A62B 35/02) sowie die US-PS 42 32 886 (B60R 21/10).The invention relates to a tensioning device according to the preamble of claim 1, as used in particular for clamping safely seat belts in motor vehicles in different embodiments is known; in this connection see DE-OS 22 23 061, US Pat. No. 4,152,025 (both A62B 35/02) and US Pat. No. 4,232,886 (B60R 21/10).

In derartigen Spannvorrichtungen wird bei Eintreffen eines Signals von einem Unfallsensor, beispielsweise einem Verzögerungssensor oder einem von der Stoßstange bei einem Aufprall geschlossenen Kontakt, eine Treibsatzladung gezündet, was eine Ausdehnung des Volumens der Expansionskammer zur Folge hat. Unabhängig davon, ob diese Ausdehnung durch entsprechende Verschiebung eines Kolbens oder unter Entfaltung einer faltenbalgartigen Wandpartie der Expan sionskammer vor sich geht, erfolgt eine Übertragung der entsprechen den Bewegung auf ein Stellglied, das mit der Rückhalteeinrichtung, also beispielsweise einem Sicherheitsgurt, in Verbindung steht und sehr kurze Zeit nach dem Zündvorgang die Rückhalteeinrichtung in ihre Wirkstellung bringt. Bei einem Sicherheitsgurt bedeutet dies, daß er innerhalb sehr kurzer Zeit mit relativ großer Kraft an den zu schützenden Fahrzeuginsassen angelegt wird. Dieses Spannen der Rückhalteeinrichtung hat zur Folge, daß die Vorrichtung den durch Trägheit bei dem Unfall relativ zum Fahrzeug nach vorn fliegen den Körper des Insassen zurückhält.In such tensioners, when a signal arrives from an accident sensor, for example a deceleration sensor or one closed by the bumper in the event of an impact Contact, a propellant charge ignited, causing an expansion of the Volume of the expansion chamber. Independently of, whether this expansion by appropriate displacement of a piston or by unfolding a bellows-like wall section of the Expan sionskammer is going on, there is a transfer of the corresponding the movement on an actuator that is connected to the restraint, for example, a seat belt and the retention device very shortly after the ignition process brings it into its active position. With a seat belt means this is that within a very short time with relatively great strength is applied to the vehicle occupants to be protected. This tension the restraint means that the device fly forward relative to the vehicle due to inertia in the accident restrains the occupant's body.

Da üblicherweise in einem Fahrzeug verschiedene Fahrzeuginsassen mit sehr unterschiedlichen Gewichten Platz nehmen, muß die Rückhalte einrichtung einschließlich der Spannvorrichtung so stark ausgelegt werden, daß die von ihr hervorgerufenen Rückhaltekräfte auch einen sehr schweren Körper zurückhalten, so daß hinsichtlich vieler anderer Fahrzeuginsassen unnötig hohe und unangenehme Rückhaltekräfte erzeugt werden.Since different vehicle occupants are usually in one vehicle with very different weights, the restraint must be device including the clamping device designed so strong become that the restraint forces caused by it also one hold back very heavy body, so that regarding many other vehicle occupants unnecessarily high and unpleasant restraint forces be generated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pyrotechnische Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 unter Wahrung ihrer bekannten günstigen Eigenschaften im Sinne einer individuellen Anpassung der erzeugten Spannkräfte an unterschiedliche Fahrzeuginsassen zu verbessern.The invention has for its object a pyrotechnic Clamping device according to the preamble of claim 1 Preservation of their known favorable properties in the sense of a individual adaptation of the generated clamping forces to different ones Improve vehicle occupants.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the character nenden features of claim 1, advantageous training the invention describe the subclaims.

Die Erfindung macht also von der Tatsache Gebrauch, daß die Brisanz einer pyrotechnischen Verbrennung von der Verdämmung abhängig ist, indem die Größe des Expansionsraums gezielt in Abhängigkeit von der Masse des jeweils zu schützenden Fahrzeuginsassen verändert wird. Ist der Fahrzeuginsasse schwergewichtig, muß für einen mög lichst kleinen Expansionsraum gesorgt werden; handelt es sich demgegenüber um einen leichtgewichtigen Fahrzeuginsassen, wird man den Expansionsraum von vornherein etwas vergrößern oder aber für die frühzeitige Freigabe von Abblasöffnungen sorgen.The invention therefore makes use of the fact that the explosiveness a pyrotechnic combustion depending on the dam is specifically dependent on the size of the expansion space changed by the mass of the vehicle occupant to be protected becomes. If the vehicle occupant is heavy, it must be possible for one smallest possible space for expansion; it is in contrast to a lightweight vehicle occupant you expand the expansion space a little from the start or else ensure that blow-off openings are released at an early stage.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren nur die Spannvorrichtung in Längsschnitten wiedergeben. Two embodiments of the invention are described below the drawing explains whose figures only the jig reproduce in longitudinal sections.

Betrachtet man zunächst das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so enthält die Spannvorrichtung 1 als wesentliche Bestandteile den Spannzylinder 2 mit dem gleitbar in ihm gelagerten Spannkolben 3; bei 4 erkennt man den eigentlichen Expansionsraum, der über Bohrun gen 5 und 6 einerseits mit der Treibsatzladung 7 und andererseits mit dem Ansatz 8 in Verbindung steht. Der Treibsatzladung 7 wird über Leitungen 9 von einem Aufprallsensor 10 üblicher Bauart, beispielsweise einem Beschleunigungssensor, ein einen Funken erzeu gendes Signal zugeführt, wenn eine unfallbedingte Fahrzeugverzögerung auftritt; dieser Funken führt zur Zündung der Treibsatzladung 7, die eine Ausdehnung des Volumens der Expansionskammer 4 unter Verdrängung des Spannkolbens 3 in der Figur nach oben zur Folge hat. Über die Kolbenstange 11 wird diese Kolbenbewegung in eine Spannbewegung des nicht dargestellten Sicherheitsgurts üblicher Bauart umgesetzt, so daß der Gurt nun in der Lage ist, den infolge seiner Trägheit relativ zum Fahrzeug sich nach vorn bewegenden Körper des Fahrzeuginsassen aufzufangen.If one first considers the exemplary embodiment according to FIG. 1, the tensioning device 1 contains the tension cylinder 2 with the tensioning piston 3 slidably mounted therein as essential components; at 4 you can see the actual expansion space, which is connected via holes 5 and 6 on the one hand to the propellant charge 7 and on the other hand to the approach 8 . The propellant charge 7 is supplied via lines 9 from a crash sensor 10 of the usual type, for example an acceleration sensor, a signal which generates a spark when an accident-related vehicle deceleration occurs; this spark leads to the ignition of the propellant charge 7 , which results in an expansion of the volume of the expansion chamber 4 with displacement of the tensioning piston 3 in the figure upwards. About the piston rod 11 , this piston movement is converted into a tensioning movement of the seat belt of the usual type, not shown, so that the belt is now able to absorb the body of the vehicle occupant moving forward due to its inertia relative to the vehicle.

Soweit die Spannvorrichtung bisher beschrieben wurde, erzeugt sie für alle möglichen Fahrzeuginsassen die gleichen Spannkräfte. Damit die Spannkraft an die aufzufangende individuelle Masse der einzelnen Fahrzeuginsassen angepaßt werden kann, ist in dem Ansatz 8 der Expansionskammer 4 axial verschiebbar der Kolben 12 unterge bracht. Er steht einerseits unter der Wirkung der Druckfeder 13, die ihn im Sinne einer Verkleinerung der Zusatzkammer 14, d.h. in Fig. 1 nach links, zu verschieben sucht, und andererseits unter dem Einfluß des federbelasteten Schwenkhebels 15, der ihn bei unbelasteter Sitzfläche 16 entgegen der Wirkung der Druckfeder 13 relativ weit nach rechts, d. h. im Sinne einer Vergrößerung der Zusatzkammer 14, zu bewegen sucht. Zur Erfassung der jeweils vorlie genden Durchfederung der Sitzfläche 16 als Maß für die Masse des auf ihr sitzenden Fahrzeuginsassen ist in den gefederten Sitz 17 das Band 18 eingelegt, das mit seinem rechten Ende bei 19 festgelegt und an seinem in der Figur linken freien Ende an den Zug 20 angelenkt ist, der seinerseits mit dem Schwenkhebel 15 in Verbindung steht. As far as the tensioning device has been described so far, it generates the same tensioning forces for all possible vehicle occupants. So that the clamping force can be adapted to the individual mass of the individual vehicle occupants to be caught, in the extension 8 of the expansion chamber 4 the piston 12 is axially displaceable. It is on the one hand under the action of the compression spring 13 , which tries to move it in the sense of reducing the size of the additional chamber 14 , ie to the left in FIG. 1, and on the other hand under the influence of the spring-loaded pivot lever 15 , which counteracts it when the seat 16 is not loaded Effect of the compression spring 13 to move relatively far to the right, ie in the sense of an enlargement of the additional chamber 14 . To detect the respective vorlie deflection of the seat 16 as a measure of the mass of the vehicle occupant sitting on it, the band 18 is inserted into the sprung seat 17 , which is fixed at 19 at its right end and at its free end on the left in the figure to the Train 20 is articulated, which in turn is connected to the pivot lever 15 .

Bei einer Belastung der Sitzfläche 16 erfolgt also eine Auslenkung des mittleren Bereichs des Bandes 18 nach unten und damit die Ausübung einer durch Pfeile gekennzeichneten Zugkraft auf den Zug 20, wodurch der Schwenkhebel 15 in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeiger sinne verschwenkt und über die Druckfeder 13 der Kolben 12 im Sinne einer Verkleinerung der Zusatzkammer 14 nach links verschoben wird. Das Volumen der Zusatzkammer 14 wird also umso kleiner, je schwerer der jeweilige Fahrzeuginsasse ist; das bedeutet, daß das resultierende Volumen der Expansionskammer 4 einschließlich Zusatzkammer 14 umso kleiner wird, je schwerer der Fahrzeuginsasse ist, und umgekehrt. Dies wiederum hat eine dem Insassengewicht entsprechende Einstellung der jeweiligen Spannkraft zur Folge; sie wird infolge Vorliegens eines relativ kleinen resultierenden Expansionsvolumens umso größer, je größer das Insassengewicht ist.When the seat surface 16 is loaded, the central region of the band 18 is deflected downward and thus the traction force indicated by arrows is exerted on the train 20 , as a result of which the pivot lever 15 in FIG. 1 pivots counterclockwise and via the compression spring 13 the piston 12 is shifted to the left in the sense of reducing the size of the additional chamber 14 . The volume of the additional chamber 14 thus becomes smaller the heavier the respective vehicle occupant is; this means that the heavier the vehicle occupant, the smaller the resulting volume of the expansion chamber 4 including the additional chamber 14 , and vice versa. This in turn results in an adjustment of the respective tensioning force corresponding to the occupant weight; due to the presence of a relatively small resulting expansion volume, the greater the occupant weight, the greater.

Bei 12′ ist ein Längsschlitz im Kolben 12 angedeutet. Sobald der Spreizkegel 21, auf dessen der Expansionskammer 4 zugekehrter Druckfläche 21′ der Explosionsdruck lastet, durch diesen in der Figur nach rechts gedrückt wird, bewirkt er durch Aufspreizen des Kolbens 12 insbesondere im Bereich des in der Figur linken Randes desselben eine axiale Arretierung des Kolbens, so daß ledig lich der Spannkolben 3, nicht aber der Kolben 12 nach der Zündung der Treibsatzladung 7 axial verschoben wird.At 12 'a longitudinal slot in the piston 12 is indicated. As soon as the expansion cone 21 , on the expansion chamber 4 facing pressure surface 21 'of the explosion pressure, is pressed by this to the right in the figure, it causes an axial locking of the piston by spreading the piston 12 in particular in the area of the left edge thereof in the figure , so that single Lich the tensioning piston 3 , but not the piston 12 after the ignition of the propellant charge 7 is moved axially.

In der Darstellung der Fig. 2 ist der Zug 30 in der bereits aus Fig. 1 bekannten Weise mit einem Fühler für das jeweilige Insassen gewicht verbunden; er entspricht also dem Zug 20 in Fig. 1. Wiederum erkennt man bei 31 einen Zylinder und bei 32 einen von diesem aufgenommenen Kolben, der über die Kolbenstange 33 mit einem Sicher heitsgurt in Verbindung steht und die in der Figur obere Begrenzung der Expansionskammer 34 bildet. Diese steht über die Öffnung 35 mit der Treibsatzladung 36 in Verbindung, die wiederum über einen Unfallsensor 37 gezündet wird und dann für eine Vergrößerung der Expansionskammer 34 und demgemäß die Erzeugung der Spannkraft für den Sicherheitsgurt sorgt. . In the illustration of Figure 2 the train 30 is connected by weight in the already known manner of Figure 1 with a sensor for the respective occupant. it corresponds to the train 20 in Fig. 1. Again one can see at 31 a cylinder and at 32 a piston picked up by this, which is connected via the piston rod 33 to a seat belt and which forms the upper limit of the expansion chamber 34 in the figure . This is connected via the opening 35 to the propellant charge 36 , which in turn is ignited by an accident sensor 37 and then ensures an expansion of the expansion chamber 34 and accordingly the generation of the tension force for the seat belt.

In diesem Ausführungsbeispiel sind im Zylinder 31 axial aufeinander folgend mehrere Abblasöffnungen 38 vorgesehen, die mittels eines längsverschiebbar angeordneten, nur eine Öffnung 39′ enthaltenden Schiebers 39 individuell freigegeben bzw. abgedeckt werden. Der Schieber wird über den Zug 30 - durch einen Fahrzeuginsassen hervor gerufene Zugkräfte sind durch den Pfeil angedeutet - in der Figur nach oben entgegen der Wirkung der Druckfeder 40 bewegt, und zwar in einem Maße, das von dem jeweiligen Insassengewicht abhängt. Demgemäß gibt er mit seiner Öffnung 39′ bei einem leichten Fahrzeug insassen bereits eine der in der Figur unteren Öffnungen 38 frei, so daß sehr früh eine Verringerung der von der explodierenden Treibsatzladung 36 herrührenden Kräfte in der Expansionskammer 34 vorgenommen wird. Bei einem schweren Fahrzeuginsassen dagegen wird der Schieber relativ weit nach oben gezogen, so daß seine Öffnung 39′ erst dann im Sinne eines Abbaus der Kräfte in der Expansionskammer 34 wirksam wird, wenn der Kolben 32 relativ weit nach oben bewegt ist.In this embodiment, several blow-off openings 38 are provided in the cylinder 31 axially one after the other, which are individually released or covered by means of a longitudinally displaceably arranged, only one opening 39 'containing slide 39 . The slide is moved over the train 30 - tensile forces caused by a vehicle occupant are indicated by the arrow - in the figure upward against the action of the compression spring 40 , to an extent that depends on the respective occupant weight. Accordingly, it opens with its opening 39 'in a light vehicle occupant already one of the lower openings 38 in the figure, so that a very early reduction of the forces resulting from the exploding propellant charge 36 is carried out in the expansion chamber 34 . In the case of a heavy vehicle occupant, on the other hand, the slide is pulled up relatively far, so that its opening 39 'only becomes effective in the sense of reducing the forces in the expansion chamber 34 when the piston 32 is moved relatively far upwards.

Mit der Erfindung ist demgemäß durch einfache Maßnahmen eine pyro technische Spannvorrichtung beispielsweise für einen Sicherheitsgurt geschaffen, die eine Anpassung der Spannkräfte auf die zurückzuhal tende Masse des jeweiligen Fahrzeuginsassen vornimmt.With the invention is accordingly a pyro by simple measures Technical tensioning device, for example for a seat belt created an adjustment of the tension on the back ting mass of the respective vehicle occupant.

Claims

1. Pyrotechnic tensioning device for a vehicle occupant retaining device with an expansion chamber which, when triggered by an accident sensor ignition of a propellant, moves an actuator with a chamber wall and the restraint device in connection with the tensioning thereof, characterized in that to adjust the tensioning force to the mass of the respective vehicle occupant, means ( 12 ; 39 ) are provided for changing the resting volume of the expansion chamber ( 4 ) and / or the pressure profile in said ( 34 ) during its expansion as a function thereof.

2. Clamping device according to claim 1, characterized in that a piston ( 12 ) is axially displaceably received by a cylindrical extension ( 8 ) of the expansion chamber ( 4 ), the axial position of which is determined by the mass of the respective vehicle occupant, and that the piston ( 12 ) is associated with an axial detent ( 21 ) activated only as a result of ignition of the propellant.

3. Clamping device according to claim 2, characterized in that the locking device contains a spreading cone ( 21 ) for a peripheral part of the piston ( 12 ) with a pressure surface ( 21 ') of the expansion chamber ( 4 ).

4. Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the expansion chamber ( 34 ) is designed as an adjusting piston ( 32 ) receiving clamping cylinder ( 31 ) with axially offset blow-off openings ( 38 ), one in the axial direction in Depending on the mass of the respective vehicle occupant, slidable slide ( 39 ) for the individual release of individual blow-off openings ( 38 ) is assigned by blocking off the remaining openings.

5. Clamping device according to one of claims 1 to 4, characterized in that means ( 18 ) for detecting the deflection of the relevant vehicle seat ( 17 ) are provided for determining the mass of the respective vehicle occupant.

6. Clamping device according to claim 5, characterized in that for detecting the deflection under the seat ( 16 ) one end ( 19 ) fixed, the other end with the piston ( 12 ) or the slide ( 39 ) in connection flexible train organ ( 18th ) is guided in the manner of a ribbon or wire.