DE4104244C2 - Vorspannvorrichtung für eine Fahrzeugsitzgurt-Rückholvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorspannvorrichtung für eine Fahrzeugsitzgurt-Rückholvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorspannvorrichtung ist aus dem U.S. Patent Nr. 4 789 185 bekannt. Diese Vorspannvorrichtung verwendet jedoch einen Gaserzeuger oder Gasgenerator, der eine Treibladung sowie einen detonierenden Zünder aufweist.

Dagegen ist aus dem U.S. Patent 4 220 087 ein nicht detonierendes, lineares Zündmaterial zum Zünden eines Gaserzeugungsmaterials bekannt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Vorspannvorrichtung gemäß dem Stand der Technik derart zu verbessern, daß ein einfacher, kostengünstiger Aufbau und ein sicherer Betrieb gewährleistet ist.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vor. Bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Insbesondere verwendet die vorliegende Erfindung vorzugsweise das oben genannte, aus dem U.S. Patent Nr. 4 220 087 bekannte Zündmaterial als Gaserzeugungsmittel zum Erzeugen des zur Betätigung der Vorspannvorrichtung erforderlichen Hochdruckgases. Dadurch kann auf ein getrenntes Gaserzeugungsmaterial verzichtet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung nachfolgend beschrieben; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Vorspannvorrichtung;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt eines Teils der Vorspannvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht der Vorspannvorrichtung der Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen linearen Zündmaterials.

Im folgenden sei ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Fahrzeugsitzgurt-Rückholvorrichtung 12 zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug ist in Fig. 1 veranschaulicht. Die Rückholvorrichtung 12 umfaßt eine Spule 14 mit einer sich längserstreckenden Mittelachse. Um die Spule 14 herum ist ein Gurtband 16 gewickelt. Die Spule 14 ist innerhalb eines Fahrzeugsitzgurt-Rückholvorrichtungsgehäuses 18 drehbar gelagert. Eine (nicht gezeigte) Aufwickelfeder innerhalb einer Gehäuseabdeckung 20 spannt die Spule 14 in bekannter Weise zur Drehung in Gurtrückholrichtung vor.

Eine Verriegelungsklaue 22 wird durch das Gehäuse 18 schwenkbar getragen. Verriegelungs-Rasträder 24 sind auf der Spule 14 angeordnet. Ein Trägheitsglied 26 verschwenkt sich während einer Notsituation, wie beispielsweise einem Zusammenstoß, um die Verriegelungsklaue 22 in Eingriff mit den Rasträdern 24 zu bewegen. Dies blockiert die Spule 14 gegenüber einer Verdrehung in einer Gurtherausziehrichtung.

Eine Gurt-Vorspannvorrichtung 30 ist am Gehäuse 18 angeordnet. Beim Auftreten einer Notfallsituation, wie beispielsweise einem Zusammenstoß, dreht die Gurt-Vorspannvorrichtung 30 die Spule 14 Gurtrückholrichtung, um das Gurtband kräftig gegen den Fahrzeuginsassen zu ziehen.

Die Vorspannvorrichtung 30 umfaßt eine zylindrische Kupplungsrolle 32 (Fig. 3) mit einer äußeren zylindrischen Reibungsoberfläche 33, wie beispielsweise einer mit Gummi versehenen Oberfläche. Die Kupplungsrolle 32 ist auf einer axialen Verlängerung 34 der Spule 14 (Fig. 1) angeordnet. Die Kupplungsrolle 32 ist innerhalb eines Vorspannungsgehäuses 36 enthalten. An einer Ecke 40 weist das Gehäuse 36 eine Öffnung 38 auf. Das Gehäuse 36 weist auch eine innere kurvenförmige (gekrümmte) Führung 42 auf, die mit Abstand von der zylindrischen Kupplungsrolle 32 angeordnet ist und sich teilweise um die Kupplungrolle 32 herum erstreckt. Die Führung 42 definiert mit der Kupplungsrolle 32 einen bogenförmigen Kanal 44.

Ein flexibles Zugmittel in der Form eines Drahtkabels 46 erstreckt sich durch die Öffnung 38. Das Kabel 46 erstreckt sich anfangs tangential zur Kupplungsrolle 32 und macht sodann mehrere Wicklungen um die Kupplungsrolle 32 herum. Die Wicklungen sind zum Teil im Kanal 44 durch die Führung 42 gehalten. Anschließend erstreckt sich das Kabel 46 tangential von der Kupplungsrolle 32 aus und wird um die Innenoberfläche einer Wand 48 des Gehäuses 36 durch Pfosten 50 und 52 herumgeführt. Die Pfosten 50 und 52 sind benachbart zu zwei unterschiedlichen Ecken des Gehäuses 36 angeordnet. Das Kabel 46 ist an seinem Ende 54 lösbar mit der Wand 48 des Gehäuses 36 durch eine Führungsplatte 56 und einen Stift 58 befestigt.

Wie Fig. 2 zeigt, weist die Vorspannvorrichtung 30 ein L- förmiges hohles Gußstück 60 auf. Das Gußstück 60 ist durch einen Flansch 62 am Gehäuse 36 befestigt. Ein langgestrecktes Rohr 64 ist im Gußstück 60 angeordnet und erstreckt sich axial von einem offenen Ende 66 (vgl. Fig. 2) eines Schenkels des L-förmigen Gußstücks 60 aus. Ein als Kolben 68 ausgebildeten Antriebsglied ist in Längsrichtung beweglich innerhalb des Rohres 64 angeordnet. Der Kolben 68 (vgl. Fig. 2) liegt an einer ringförmigen Innenfläche 72 des Gußstück-Endes 66 an und definiert zusammen mit dem Gußstück 60 eine Druckkammer 74. Der Kolben 68 ist am Ende 70 des Kabels 46 befestigt. Das Kabel 46 tritt in das Gehäuse 60 durch eine Öffnung 76 ein, erstreckt sich durch die Druckkammer 74 und ist am Kolben 68 befestigt.

Das freie Ende 80 des anderen Schenkels des L-förmigen Gußstücks enthält einen Innenstopfen 82 und einen Außenstopfen 84. Der Innenstopfen 82 begrenzt die Druckkammer 74 und trägt ein Stück aus linearem Zündmaterial 86, welches sich in die Druckkammer 74 erstreckt. Der äußere Stopfen 84 ist in das Gußstückende 80 nach dem Innenstopfen 82 eingesetzt und trägt das Ende eines langgestreckten Zünders 88. Die benachbarten Enden 90 und 92 des linearen Zündmaterials 86 bzw. des Zünders 88 sind miteinander gekuppelt und werden zusammengehalten durch ein Stück Rohr 94, welches in einer Bohrung 96 in einem Ende des äußeren Stopfens 84 sitzt.

Wie Fig. 4 zeigt, weist das lineare Zündmaterial 86 einen zerbrechlichen Mantel 98 auf, der aus einem Material, wie beispielsweise Polypropylen oder Polyäthylen geringer Dichte hergestellt ist. Eine oder mehrere zündbare Schnüre 100 sind innerhalb des Mantels 98 angeordnet. Jede Schnur 100 weist einen oder mehrere Stränge 102, wie beispielsweise Fiberglasstränge, Metallstränge oder Polymerstränge, auf. Die Stränge 102 sind mit einem gepulverten zündbaren Material 104 überzogen, welches einen Metallbrennstoff mit hoher Verbrennungswärme, ein Oxidationsmittel und ein Bindemittel aufweist. Beispiele geeigneter Brennstoffe sind Aluminium, Titan, Magnesium, eine 50/50-Magnesium/Aluminium-Legierung, amorphes Bor, 70/30 Zircon/ Nickel-Legierung und Calciumsilicat. Beispiele geeigneter Oxidationsmittel sind Kaliumperchlorat, Ammoniumperchlorat, Nitrate, Chromate, Polychromate oder Perchlorate von Alkali- oder Erdalkalimetallen, Ammoniak oder organischen Basen. Der Mantel 98 kann auch auf ihrer Innenseite einen Überzug 106 aufweisen, der aus dem gleichen Material bestehen kann, wie das zündbare gepulverte Material 104 der Schnüre oder Bänder 100. Ein langgestreckter Gaskanal 108 erstreckt sich in Längsrichtung innerhalb der Hülle, um die Zündung der zündbaren Materialien 104, 106 zu unterstützen.

Wenn die Schnüre oder Bänder 100 gezündet sind, läuft die Zündreaktion längs des Materials 104, 106. Da der Mantel 98 zerbrechlich ist, zerbricht er infolge der Zündreaktion, so daß der Gasaustritt in die Druckkammer 74 möglich ist. Gas entweicht auch in die Druckkammer 74 durch das offene Ende 110 des linearen Zündmaterials 86 (Fig. 2). Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Zündung des linearen Zündmaterials 86 beträgt ungefähr 244-458 m pro Minute. Weitere Einzelheiten betreffend das lineare Zündmaterial sind in der US-PS 4 220 087 enthalten. Das lineare Zündmaterial wird von der Firma Explosive Technologies, Inc. in den USA unter dem Warenzeichen ITLX vertrieben. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 besitzt das lineare Zündmaterial 86 eine Länge von vorzugsweise ungefähr 110 mm. Die Länge könnte jedoch auch 50 bis 250 mm betragen. Ein Vorteil des linearen Zündmaterials 86 mit einer zerbrechlichen Hülle besteht darin, daß es eine sehr schnelle Erzeugung des Gasdrucks zur Bewegung des Kolbens 68 im Falle einer Fahrzeugkollision ermöglicht.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zünder 88 eine Dünnschicht-Explosionsleitung, die als TLX bekannt ist. Der Zünder 88 weist ein langgestrecktes hohles Rohr auf mit einem Überzug aus pyrotechnischem Material auf der Innenoberfläche des Rohres. Wenn gezündet, pflanzt das pyrotechnische Material eine gasförmige Stoßwelle entlang des Rohres fort. Das Rohr besteht aus einem Hochtemperatur-Plastikmaterial, welches sich in Radialrichtung am Ort der benachbart zur Stoßwelle ohne Bruch erweitert und welches hohen Temperaturen widerstehen kann. Geeignete derartige Materialien sind KYNAR, HALAR (Warenzeichen E. I. Dupont de Nemours & Co.). Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit von TLX liegt im Bereich von ungefähr 1525-1830 m pro Sekunde.

Ein weiteres geeignetes Zündermaterial ist NONEL (Warenzeichen, Nitro Nobel AB). NONEL ist ähnlich zu TLX mit der Ausnahme, daß NONEL ein Innenrohr, hergestellt aus SURLYN (Warenzeichen E. I. DePont de Nemours & Co.) besitzt. NONEL besitzt ein Außenrohr, hergestellt aus Polyvinylchlorid oder linearem Polyethylen niedriger Dichte. Die Geschwindigkeit der Zündung von NONEL beträgt ungefähr 6000 englische Fuß (1830 m) pro Sekunde.

Ein weiteres geeignetes Zündermaterial ist BLASTMASTER (Warenzeichen, Atlas Powder Co.). Dieses Produkt weist ein einen kleinen Durchmesser aufweisendes Rohr auf, und zwar mit einem Faden, angeordnet innerhalb des Rohres. Der Faden ist vorzugsweise aus einem inerten Strang, überzogen mit Ammoniumperchlorat und Aluminiumpulver. Die Zündgeschwindigkeit von BLASTMASTER beträgt ungefähr 1525 m/s.

Das Rohr 94, welches die entgegengesetzten Enden 90 und 92 des Zünders und das lineare Zündmaterial 86 zusammenhält, kann irgendein starres Material sein mit einer hinreichenden Festigkeit, um die Enden des Zünders 88 und des linearen Zündmaterials 86 in Ausrichtung zu halten.

Im Betrieb, im Falle eines Fahrzeugzusammenstoßes, zündet ein von einem (nicht gezeigten) geeigneten Sensor kommendes Signal den Zünder 88 (Fig. 2). Der Zünder 88 seinerseits zündet das lineare Zündmaterial 86. Die Zündung des linearen Zündmaterials erzeugt einen Hochdruck in der Druckkammer 74 des Gußstücks 60, was den Kolben 68 veranlaßt, sich zum Ende 112 des Rohres 64 zu bewegen und das Kabel 46 aus dem Gehäuse 36 herauszuziehen. Das Herausziehen des Kabels 46 bewirkt ein Anziehen einer Wicklung des Kabels 46 auf der Reiboberfläche 33 der Kupplungsrolle 32 und dadurch den Eingriff mit der Kupplungsrolle 32. Die weitere Bewegung des Kolbens 68 in dem Rohr 64 (Fig. 2) bewirkt die Drehung der Kupplungsrolle 32 in Gurtrückholrichtung. Auf diese Weise wird der Sitzgurt zwangsweise kräftig gegen den Fahrzeuginsassen gezogen.

Die Rasträder 24 (Fig. 1) für die Sitzgurt-Rückholvorrichtung 12 werden im Falle eines Unfalls mit der Rückholklaue 22 in Eingriff gebracht, die durch das Trägheitsglied 26 aktiviert wird.

Claims (6)

1. Vorspannvorrichtung (30) für eine Fahrzeugsitzgurt-Rückholvorrichtung (12), wobei die Vorspannvorrichtung (30) folgendes aufweist:
eine Druckkammer (74);
ein durch ein Hochdruckgas in der Druckkammer (74) bewegliches Antriebsglied (68);
auf die Bewegung des Antriebsglieds (68) ansprechende Mittel (32, 33, 34, 46), um ein Gurtband (16) gegen einen Fahrzeuginsassen zu ziehen und einen Durchhang im Gurtband (16) zu eliminieren;
Gaserzeugungsmittel (86) zum Erzeugen des Hochdruckgases;
Mittel (88) zum Zünden des Gaserzeugungsmittels (86), dadurch gekennzeichnet, daß
die Gaserzeugungsmittel (86) aus einem nicht detonierenden, linearen Zündmaterial bestehen, wobei das Zündmaterial einen langgestreckten, zerbrechlichen Mantel (98) und innerhalb des Mantels (98) angeordnetes pyrotechnisches Material (104, 106) aufweist;
und das pyrotechnische Material als mindestens eine langgestreckte gaserzeugende, pyrotechnische Schnur (100) ausgebildet ist, die durch die Mittel (88) zum Zünden des Gaserzeugungsmittels (86) gezündet wird.

2. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Zünden der Gaserzeugungsmittel (86) ein langgestreckter Zünder (88) vorgesehen ist und ferner Mittel (82, 94) zum Halten des zerbrechlichen Mantels (98) vorgesehen sind, die auch ein Ende des Zünders (88) halten und den Zünder (88) mit einem benachbarten Ende der Gaserzeugungsmittel (86) koppeln.

3. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (88) als Dünnschicht-Explosionsleitungen ausgebildet ist.

4. Vorspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zerbrechliche Mantel (98) auf der Innenseite einen Überzug aus pyrotechnischem Material (106) aufweist.

5. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das pyrotechnische Material (106) einen Metallbrennstoff und teilchenförmige Oxidationsmittel umfassen.

6. Vorspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine pyrotechnische Schnur (100) eine Vielzahl von langgestreckten Strängen (102) und pyrotechnisches Material (104) als Überzug auf den Strängen (102) aufweist.