DE3928119C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Freigabe eines mechanischen Energiespeichers mit einer auf eine Beschleunigung reagierenden Sensormasse, die bei Überschreiten einer definierten Beschleunigung über einen nachgeschalteten Mechanismus mit einer zerstörbaren Halterung die Freigabe des mechanischen Energiespeichers herbeiführt.

Eine gattungsgemäße Freigabevorrichtung ist in der DE 38 41 811 A1 unter anderem beschrieben; die bekannte Vorrichtung besteht nach einem Ausführungsbeispiel aus einer Sensormasse, die durch einen zwei Sollbruchstellen aufweisenden Stützstab in ihrer Position festgelegt und gehalten wird. Wirken auf die Sensormasse entsprechend große Beschleunigungskräfte ein, so wird die Sensormasse dadurch im Bereich der Sollbruchstellen des Stützstabes aus der Verankerung des Stützstabes gerissen, und es kommt zu einer Freigabe des über die Abstützung mit Stützstab und Sensormasse gesicherten Energiespeichers. Mit der bekannten Freigabevorrichtung ist der Nachteil verbunden, daß die Sensormasse fest mit dem Stützstab verbunden und durch diesen eingespannt ist, so daß verhältnismäßig große Be­ schleunigung auf die Sensormasse einwirken müssen, um eine Trennung der Sensormasse von dem Stützstab beziehungsweise ein Brechen des Stützstabes zu erreichen; als Folge davon muß mit einer vergleichsweise großen Sensormasse gearbeitet werden, und eine genaue Ansprechschwelle für die Freigabevorrichtung ist aufgrund der nicht exakt zu berechnenden Bruchkräfte kaum festzulegen.

Eine andere Freigabevorrichtung für einen Energiespeicher ist aus der DE-OS 22 34 246 bekannt, bei welcher eine getrennt angeordnete Sensormasse auf zwei aufeinanderstehende und einen Knickhebel beziehungsweise eine Über-Totpunkt-Stütze bildende Platte einwirkt, und mit einer solchen Ausführung ist der Nachteil verbunden, daß es bei den erforderlichen großen Abstützkräften auch einer vergleichsweise großen Kraft bedarf, um die aufeinanderstehenden Platten zum Ausknicken zu bringen.

Eine vergleichbare Freigabevorrichtung ergibt sich auch aus der EP 03 00 469 A1, die auch einen über eine unter der Wirkung von Beschleunigungs- beziehungsweise Trägheitskräften auslenkbare Sensorkugel abgestützten Kniehebel zur Sicherung des Energiespeichers beschreibt, und auch bei dieser bekannten Freigabevorrichtung ist der Nachteil anzumerken, daß eine erhebliche Reibung zwischen dem zu sichernden beziehungsweise freizugebenden mechanischen Energiespeicher und der Sensormasse überwunden werden muß, weil auf der Sensormasse beziehungsweise dem dadurch betätigten Freigabeglied die volle Kraft des Energiespeichers lastet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Freigabevorrichtung deren Ansprechempfindlichkeit zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Hauptanspruch angegeben; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung sieht im einzelnen vor, daß die zerstörbare Halterung als ein in den nachgeschalteten Mechanismus eingesetzter Berstkörper ausgebildet ist und daß die räumlich mit Abstand zu dem Berstkörper verschieblich und getrennt angeordnete Sensormasse über ein mit ihr zusammenwirkendes Beaufschlagungsglied im Auslösefall den Berstkörper zerstört. Damit ist der Vorteil verbunden, daß der getrennt vom Berstkörper angeordnete Sensor sensibler und kleiner gebaut sein kann, wobei die Sensormasse von dem Berstkörper beabstandet ist und durch eine vorgelagerte Bewegung bis zum Auftreffen auf dem Berstkörper Bewegungsenergie speichert, welche dann mit Sicherheit eine Zerstörung des Berstkörpers und damit eine Freigabe des Energiespeichers auch bei auf die Sensormasse einwirkenden geringen Beschleunigungen gewährleistet.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Berstkörper als eine den Energiespeicher sichernde Berstscheibe mit einem von dieser abstehenden Brechstab ausgebildet, der seinerseits von dem Beaufschlagungsglied der Sensormasse beaufschlagbar ist. Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß schon eine geringe Auslenkung des Brechstabes ausreicht, um die Berstscheibe zu zerstören, da aufgrund der Zuordnung von Berstscheibe und Brechstab auf die Berstscheibe eine Kraft in Richtung ihrer größten Bruchempfindlichkeit einwirkt.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Energiespeicher eine vorgespannte Feder in einem Gehäuse angeordnet, wobei die Berstscheibe in dem Gehäuse über Nasen gehalten ist und der Brechstab aus dem Gehäuse herausragt.

Der Brechstab wird im Auslösefall von einem Übertragungsglied beaufschlagt, welches seinerseits von einem Sensor angesteuert wird.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dient als Übertragungsglied ein unter der Wirkung einer Schnappfeder stehender längsverschieblicher Schlagbolzen, der in seiner Ausgangsstellung unter der Wirkung der Schnappfeder stehend eine kugelförmige Sensormasse gegen ein kegelförmiges Gehäuse drückt. Eine Auslenkung der Kugel in dem kegelförmigen Gehäuse verschiebt den Schlagbolzen über den Totpunkt der Schnappfeder hinaus, so daß die freigesetzte Kraft der Schnappfeder den Schlagbolzen schlagartig auf den Brechstab treffen läßt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, eine Sensormasse nach der Trennung von einem Magneten beschleunigt in einen am Ende des Brechstabes aufgesetzten Fangtrichter aufschlagen zu lassen und so dem Brechstab die erforderliche Schlagenergie zur Zerstörung der Berstscheibe zu vermitteln; in ihrer Ausgangsstellung ist die Sensormasse an einem Magneten vom Boden des Trichters beabstandet gehalten. Hierzu ist bereits aus der US 37 48 415 bekannt, eine Kugelmasse durch Schwerkrafteinwirkung von einem im Auslösefall freikommenden Magneten einen nachgeschalteten Mechanismus in Gang setzen zu lassen.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung geht davon aus, daß der nachgeschaltete Mechanismus einen den Energiespeicher haltenden Sicherungshebel umfaßt und daß der Berstkörper zwischen einem gehäusefesten Widerlager und dem Sicherungshebel angeordnet und von der Sensormasse im Auslösefall zerstörbar ist, so daß eine Freigabe des Sicherungshebels und damit auch eine Freigabe der vorgespannten Feder erfolgt. Dieser Massensensor weist entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine zylindrische und in einer gehäusefesten Bohrung axial verschiebliche Sensormasse auf, die bei ihrer Verlagerung unter der Wirkung einer Beschleunigung mit einer zugeordneten Spitze auf den eingespannten Berstkörper trifft und diesen zerstört. Die Sensormasse ist dabei mittels einer Sensorfeder in ihre Ruhestellung belastet, die radial zur Achse der Sensormasse derart angeordnet ist, daß an der Sensormasse angreifendes Ende unter Durchschreiten eines Totpunktes der axialen Bewegung der Sensormasse folgt und dabei nach Durchschreiten der Totpunktlage die schlagbolzenartige Wirkung der Sensormasse beim Auftreffen auf den Berstkörper verstärkt.

Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß die Ansprechschwelle durch eine entsprechende Abstimmung von Sensormasse und Federkraft leicht eingestellt werden kann. Unterhalb der Anspruchschwelle sorgt die Sensorfeder dabei für eine Rückführung der Sensormasse in ihrer Ausgangslage; eine hohe Ansprechempfindlichkeit nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dann erreicht werden, wenn mehrere, vorzugsweise drei Sensorfedern in einer radialen Ebene zur Sensormasse umlaufend angeordnet sind, weil das System dabei praktisch reibungsfrei gemacht ist.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Freigabe­ vorrichtung mit Beaufschlagung durch einen Schlagbolzen,

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel der Freigabe­ vorrichtung,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Freigabe­ vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Freigabevorrichtung weist einen mechanischen Energiespeicher 10 in Form einer vorge­ spannten Feder auf, die in einem Gehäuse 11 ange­ ordnet ist. Am Ende des Gehäuses 11 ist die Feder 10 gegen Entspannung durch eine aus Keramik bestehende Berstscheibe 12 festgelegt, die sich ihrerseits an einzelnen oder am Gehäuserand umlaufenden Nasen 13 abstützt und gegen diese gedrückt wird.

In die Berstscheibe 12 ist ein ungefähr in deren Mittel­ punkt angreifender, in Axialrichtung der Feder 10 von der Berstscheibe aus dem Gehäuse 11 abstehender Brech­ stab 14 integriert, an dessen Ende bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel quer zu seiner Längsachse ein Schlagbolzen 15 derart angreift, daß der Brechstab 14 bei Belastung durch den Schlagbolzen 15 eine Kraft in Richtung der größen Bruchempfindlichkeit auf die vorzugsweise aus Keramik bestehende Berstscheibe 12 ausübt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Freigabevorrichtung ist der Schlagbolzen 15 von einem Sensor 16 auslösbar, indem in einem kegelförmigen Gehäuse 17 eine als Kugel ausgebildete Sensormasse 18 gelagert ist, gegen die der in seiner Längsrichtung verschiebbare Schlagbolzen 15 mit einem Führungsteller 19 gedrückt ist, wobei an dem Schlagbolzen 15 eine als Schnappfeder wirkende und sich an einem Gehäuseteil 20 abstützende Schnappfeder 21 angreift, welche in der aus Fig. 1 ersichtlichen Bereitschaftsstellung des Sensors den Schlagbolzen 15 gegen die Sensormasse 18 belastet.

Die kugelförmige Sensormasse 18 lagert mit ihrer Schwerkraft auf dem Führungsteller 19 auf, so daß einerseits die Masse der Kugel 18 bei ihrer Auslenkung die auf den Schlag­ bolzen 15 wirkende Verschiebekraft verstärkt, andererseits als die Blattfeder ausgebildete Schnappfeder 21 in der den Schlagbolzen 15 gegen die Sensorkugel 18 drückenden Bereitschaftsstellung nur die Gravitationskraft der Sensormasse 18 zu überwinden hat. Bei einer Beschleunigungseinwirkung quer zur Achse des Schlagbolzens 15 kann mittels einer geeigneten Ausbildung des kegelförmigen Gehäuses 17 auch eine in der Fläche defi­ nierbare Auslösecharakteristik erreicht werden, weil bei eintretenden Querbeschleunigungen der vertikale Anteil der aus der Kugel 18 und dem kegelförmigen Gehäuse 17 resultieren­ den Kraft den Schlagbolzen 15 ebenfalls aus seiner Ruhelage auslenkt.

Ferner kann in Abweichung von dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel auch ein Sensor vorgesehen sein, der in einer Ebene rechtwinklig zur Längsachse des Schlag­ bolzens arbeitet und diesen entsprechend auslöst.

Die Schnappfeder 21 ist dabei derart angeordnet, daß sich ein "Schnapp"-Effekt der Feder 21 dergestalt ergibt, daß eine Verschiebung des Schlagbolzens 15 entgegen der Kraft der diesen in seine Bereitschaftsstellung drückenden Schnappfeder 21 über deren Totpunkt hinaus zu einem Kippen der Schnappfeder 21 in die andere Belastungs­ richtung führt, so daß die in der Schnappfeder 21 gespeicher­ te Energie schlagartig in eine Längsbewegung des Schlag­ bolzens 15 in Richtung auf den Brechstab 14 übertragen wird. Alternativ zur Schnappfeder 21 kann auch eine andere Federform vorgesehen sein, welche kippbar ist, zum Beispiel eine Spiralfeder.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine andere Art der Beaufschlagung des Brechstabes 14 verwirklicht. Hier ist der Brechstab 14 in seiner Längsrichtung in Schwerkraftrichtung angeordnet, so daß eine andere Zuordnung der vorgespannten Feder 10 mit Gehäuse 11 zum Sensor die Folge ist. Der Brechstab 14 wird im Auslösefall durch eine frei fallende Sensormasse 22 schlagartig beaufschlagt, so daß es zur Zerstörung der Berstscheibe 12 kommt.

Hierzu ist die kugelförmige Sensormasse 22 in einer dachartig-kegelförmigen Kalotte 23 von einem Magneten 24 gehalten. Zum Auffangen der Sensorkugel 22 weist der Brechstab 14 an seinem oberen freien Ende einen Fangtrichter 25 auf, dessen Wandung bis in die Höhe des Randes der Kalotte 23 reicht, so daß die Sensor­ kugel 22 nach Ablösung von dem Magneten 24 in jedem Fall auf den Fangtrichterboden 26 des Fangtrichters 25 auftrifft und den Brechstab 14 schlagartig belastet.

Bei Einwirkung einer entsprechend starken Beschleunigung oder Verzögerung auf die Sensormasse 22 wird die Kraft des Haltemagneten 24 überwunden, so daß die Sensormasse von dem Magneten freikommt und den Fangtrichterboden 26 beaufschlagt.

Die Erfindung ist im Hinblick auf die Beaufschlagung des Brechstabes nicht auf die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind auch andere Arten der Energiebeaufschlagung des Brechstabes und unterschiedliche Sensoransteuerungen möglich.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die vorgespannte Feder 10 über eine an einer Haltenase 27 angreifende Sicherungsklinke 28 gesichert, die ihrerseits mit einem Sicherungshebel 29 zusammenwirkt. Der an einem die Auslösevorrichtung umschließenden Gehäuse 32 schwenkbar gelagerte Sicherungshebel 29 stützt sich mit seinem freien Ende auf einem Berstkörper 30 ab, der dadurch gegen ein mit dem Gehäuse 32 verbundenes Widerlager 31 eingespannt ist. In dem Gehäuse 32 ist in einer in der Ebene des Berstkörpers 30 verlaufenden Bohrung 33 als Führung eine zylindrische Sensormasse 34 axial so beweglich gelagert, daß die Masse 34 bei ihrer Verlagerung mit einer Spitze 35 auf den Berstkörper 30 trifft und diesen zerstört.

Der Berstkörper 30 besteht aus einem spröden Material wie zum Beispiel Keramik, Glas oder einem ähnlichen Werkstoff; der Berstkörper 30 kann dabei massiv oder als Hohlkörper ausgebildet sein und eine Kugelform, eine Zylinderform oder eine Quaderform oder eine vergleich­ bare Form aufweisen.

Die Sensormasse 34 ist durch wenigstens eine Feder 38 in ihre Ruhestellung belastet, wobei die Feder 38 radial zur Achse der Sensormasse 34 in einer kegelförmigen Ausnehmung 36 im Gehäuse 32 angeordnet ist und mit ihrem freien Ende an einer an der Masse 34 eingeformten Ringnut 37 angreift, wobei das freie Ende der Feder 38 in die Belastungsrichtung bis zur Anlage an der Wandung der kegelförmigen Ausnehmung 36 umgebogen ist. Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, daß die Feder 38 bei Auslösung des Sensors der Bewegung der Sensormasse 34 folgt und nach Durchgang durch ihre Totpunktlage die Schlagkraft der Sensormasse 34 beim Auftreffen auf den Berstkörper 30 verstärkt.

Die in der Fig. 3 dargestellte Ausführung der Erfindung arbeitet folgendermaßen: In der aus Fig. 3 ersichtlichen Ruhelage ist die Feder 10 über die Sicherungseinrichtung 27, 28, 29 in ihrer gespannten Lage gehalten, wobei der Schnapphebel 29 den Berstkörper 30 gegen das Widerlager 31 einspannt. Die in der Bohrung 33 geführte Sensor­ masse 34 befindet sich dabei in einer von dem Berst­ körper 30 beabstandeten Ruhelage, in welcher sie durch die Feder 38 gehalten ist. Bei auf die Sensormasse einwirkenden Beschleunigungskräften unterhalb der Ansprech­ schwelle erfolgt zwar eine Axialbewegung der Sensormasse, jedoch sorgt die Feder 38 für eine jeweilige Rückführung der Sensormasse in ihre Ruhelage.

Nach Überschreiten der Ansprechschwelle bewegt sich die Sensormasse 34 in Richtung auf den Berstkörper, wobei nun die Kraft der Feder 38 überwunden und die Feder 38 über ihre Totpunktlage hinwegbewegt wird; in der dann erreichten Stellung trifft die Sensormasse 34 mit ihrer Spitze 35 auf den Berstkörper 30 und zer­ stört diesen, wobei die schlagbolzenartige Auftreff­ kraft durch die zusätzlich wirkende Kraft der Feder 38 unterstützt wird. Durch die Zerstörung des Berst­ körpers 30 kommt der Sicherungshebel 29 frei und gibt somit auch die Sicherungsklinke 28 frei, so daß die Feder 10 sich nun entspannen und dabei für den Antrieb der Strammvorrichtung sorgen kann.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Freigabe eines mechanischen Energie­ speichers, mit einer auf eine Beschleunigung reagierenden Sensormasse, die bei Überschreiten einer definierten Beschleunigung über einen nachgeschalteten Mechanismus mit einer zerstörbaren Halterung die Freigabe des mechanischen Energiespeichers herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß die zerstörbare Halterung als ein in den nachgeschalteten Mechanismus eingesetzter Berstkörper (12, 30) ausgebildet ist und daß die räumlich mit Abstand zu dem Berstkörper (12, 30) verschieblich und getrennt angeordnete Sensormasse (16, 34) über ein mit ihr zusammenwirkendes Beaufschlagungsglied (15, 19; 25, 26; 35) im Auslösefall den Berstkörper (12, 30) zerstört.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Berstkörper als eine den Energiespeicher (10) sichernde Berstscheibe (12) mit einem von dieser abstehenden Brechstab (14) ausgebildet ist, der von dem Beaufschlagungsglied (15, 19; 25, 26) der Sensormasse (18, 22) beaufschlagbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeschaltete Mechanismus als ein eine vorgespannte Feder (10) als Energiespeicher umgebendes Gehäuse (11) mit darin angeordneten Nasen (13) zur Halterung der darin eingesetzten Berstscheibe (12) ausgebildet ist, wobei der Brechstab (14) aus dem Gehäuse (11) herausragt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein den Brechstab (14) beaufschlagendes, von der Sensormasse (18, 22) gesteuertes Übertragungsglied (15, 19; 25, 26).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied aus einem eine kugelförmige Sensormasse 18) gegen ein kegelförmiges Gehäuse (11) einspannenden Schlagbolzen (15) besteht, wobei an dem Schlagbolzen (15) eine Schnappfeder (21) angreift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechstab (14) mit seiner Längsrichtung in Schwerkraftrichtung angeordnet und an seinem oberen Ende ein Fangtrichter (25) für eine vom Fangtrichter (26) beabstandete und im Auslösefall von einem Magneten (24) freikommende Sensormasse (22) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (12) aus einem Keramischen Material besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechstab (14) in ungefähr rechtem Winkel von der Berstscheibe (12) absteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeschaltete Mechanismus einen den Energiespeicher (10) haltenden Sicherungshebel (28, 29) umfaßt und daß der Berstkörper (30) zwischen einem gehäusefesten Widerlager (31) und dem Sicherungshebel (28, 29) angeordnet und von der Sensormasse (34) im Auslösefall zerstörbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene des Berstkörpers (30) eine Sensormasse (34) in einer Führung (33) beweglich derart gelagert ist, daß die Sensormasse (34) bei ihrer Auslenkung mit ihrer Spitze (35) als Beaufschlagungsglied auf den Berstkörper (30) trifft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormasse (34) zylindrisch ausgebildet und in einer Bohrung (33) eines die Auslösevorrichtung aufnehmenden Gehäuses (32) axial beweglich geführt und mittels einer Feder (38) in ihrer Ruhestellung vorgespannt ist, wobei die Feder (38) radial zur Achse der Sensormasse (34) angeordnet ist und mit ihrem an der Sensormasse (34) angreifenden Ende der axialen Bewegung der Sensormasse (34) folgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang der zylindrischen Sensormasse (34) verteilt mehrere Sensorfedern (38) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Berstkörper (30) aus sprödem Material wie Keramik oder Glas besteht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Berstkörper (30) als Hohlkörper mit Kugelform, Zylinderform oder Quaderform ausgebildet ist.

15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, zur Freigabe einer vorgespannten Feder als Teil einer mechanischen Strammvorrichtung für die Sicherheitsgurte, insbesondere in Kraftfahrzeugen.