DE4401713C2 - Mechanischer Zünder für einen Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Zünder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er in einer Vorspanneinrichtung eines Sicherheitsgurtsystems oder auch in einer Gassack-Aufprallschutzvorrichtung Verwendung findet. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sicherheitseinrichtung, die eine unerwünschte Auslösung des mechanischen Zünders bzw. Auslösers vermeiden soll.

Üblicherweise sind heute Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einem Sicherheitsgurtsystem mit Gurtstraffer oder mit einer Gassack- Aufprallschutzvorrichtung ausgerüstet. Dabei kommen häufig Gasgeneratoren zum Einsatz die ein Antriebsmittel für den Gurtstraffer oder zum Aufblähen des Gassacks erzeugen. Der Gasgenerator wird durch eine Kombination aus einem Beschleunigungssensor und einem Auslöser als Reaktion auf ein Signal des Beschleunigungssensors betätigt. Im allgemeinen werden für diesen Zweck ein elektronischer Beschleunigungssensor und ein elektronischer Auslöser verwendet. Deshalb erfordert der Sensor eine Stromversorgung und es sind auch elektrische Verbindungen zwischen dem Sensor und dem Auslöser erforderlich, weil der Sensor in einem Vorderteil des Fahrzeugs angeordnet ist, wo die Beschleunigung genau gemessen werden kann, während sich der Auslöser am Gasgenerator selbst befindet, der seinerseits am Vorspanner oder dem Gassack angeordnet ist. Wegen dieser Umstände sind bereits Vorschläge gemacht worden, einen mechanischen Auslöser zu verwenden, bei dem weder eine Stromversorgung noch elektrische Verbindungsleitungen erforderlich sind und wobei der Sensor selbst auch als Auslöser dient. Dabei besteht immer das Bestreben, die Einrichtungen mit wenig Aufwand und kostengünstig herstellen zu können.

Aus der US 5 149 134 ist ein Sicherheitsgurtaufroller mit Gurtstraffer bekannt, bei dem mittels eines Sperrgliedes verhindert wird, daß es beispielsweise beim Transport des Gurtaufrollers zum Fahrzeughersteller zu einer unbeabsichtigten Auslösung des Gurtstraffers kommt. Das Sperrglied ist Teil einer Sicherheitseinrichtung, zu der darüber hinaus auch ein zweiarmiger Hebel gehört, der außen am Gehäuse des Gurtaufrollers mit integriertem Gurtstraffer drehbar gelagert ist und dessen einer Arm sich an seinem freien Ende in Eingriff mit dem Sperrglied befindet. Der zweiarmige Hebel ist mittels einer Feder so vorgespannt, daß der im Eingriff mit dem Sperrglied befindliche eine Arm das Sperrglied in einer Stellung hält, in der die eine Auslösung des Gurtstraffers herbeiführenden beweglichen Teile festgelegt sind, während der andere Arm des Hebels vom Gehäuse des Gurtaufrollers wegsteht. Beim Anbringen des Gurtaufrollers in bzw. an einem Fahrzeug wird der zweiarmige Hebel durch Anlage an einem Fahrzeugteil selbsttätig um seinen Drehpunkt verschwenkt, wodurch das Sperrglied in eine Stellung verschoben wird, in der die die Auslösung des Gurtstraffers herbeiführenden beweglichen Teile für eine Bewegung freigegeben sind.

Die US 3 601 081 zeigt eine Auslösevorrichtung für eine Gassack-Aufprallschutzvorrichtung in einem Fahrzeug, bei der der Schlagbolzen des Zünders durch einen Sicherungsstift daran gehindert ist, sich aus der gespannten Stellung in die Zündstellung zu bewegen. Der Sicherungsstift muß manuell entfernt werden, um den Zünder in den Betriebszustand zu versetzen.

Zwar ist es sehr wichtig, Maßnahmen zu ergreifen, die eine hohe Zuverlässigkeit des Betriebs der Sicherheitseinrichtung mit Blick auf die Vermeidung unerwünschter Betätigungen des mechanischen Zünders gewährleisten, es ist jedoch mindestens ebenso wichtig, die Inbetriebsetzung des Zünders optimal zu gestalten. Eine Möglichkeit der Gewährleistung einer Freigabe der Sicherheitseinrichtung zum richtigen Zeitpunkt ist die Automatisierung des Inbetriebsetzens des Zünders, wobei besonderes Augenmerk gerichtet sein muß auf die Verhinderung der Möglichkeit einer Fehlbetätigung aufgrund eines menschlichen Bedienungsfehlers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Zünder mit automatischer Inbetriebsetzung für einen Gasgenerator bereitzustellen, der konstruktiv einfacher als herkömmliche mechanische Zünder dieser Art ausgeführt ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen mechanischen Zünder gelöst, der die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Der mechanische Zünder enthält einen Trägheitskörper, einen Verriegelungshebel und einen Schlagbolzen als bewegliche Elemente zum Zünden eines am Gasgenerator angeordneten Zündhütchens. Die Zündung erfolgt bei einer vorbestimmten Beschleunigung. Weiterhin weist der mechanische Zünder ein Sperrglied als Sicherheitseinrichtung auf, welches die bewglichen Bauteile in einem unbeweglichen Zustand festlegen kann. Eine Steuerung für das Sperrglied hat ein Betätigungsglied in Form einer Blattfeder, welche beim Anschlag gegen ein fahrzeugfestes Bauteil, insbesondere also bei der Montage des mechanischen Zünders an einem Fahrzeug, verschoben wird und dadurch das Sperrglied in eine Entriegelungsstellung bewegt, in der die beweglichen Teile für eine Bewegung freigegeben sind.

Das Betätigungsglied kann auch durch Andrücken gegen ein Befestigungsbauteil verschoben werden, das dazu dient, den mechanischen Zünder am Fahrzeug zu befestigen.

Bei einer Anordnung, bei der das Betätigungsglied nicht beim Anschlag gegen den Fahrzeugkörper, sondern gegen ein Befestigungsbauteil verschoben wird (wobei das Befestigungsbauteil dazu dient, den mechanischen Zünder am Fahrzeugkörper zu befestigen), kann eine Fremdeinwirkung (z. B. ein Zusammenstoß) auf den Fahrzeugkörper direkt auf den mechanischen Zünder übertragen werden. Dementsprechend wird der vorteilhafte Effekt erreicht, daß der mechanische Zünder, der auch als Beschleunigungssensor dient, höchst genau auf die Beschleunigung reagieren kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung, die eingesetzt wird mit einem Gurt-Aufroller mit Vorspanner unter Verwendung einer Blattfeder als Betätigungsglied;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung, teilweise auseinandergezogen, eines Aufrollers mit Vorspanner;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Befestigung eines Aufrollers am Fahrzeugkörper gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 eine teilweise Draufsicht zur Illustration des Betriebs der Blattfeder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine Variante, bei der die Blattfeder des ersten Ausführungsbeispieles in umgekehrter Richtung als bei diesem wirkt;

Fig. 7 eine teilweise Darstellung einer anderen Variante, bei der die Blattfeder an einer anderen Stelle als beim ersten Ausführungsbeispiel befestigt ist.

Zunächst sollen solche Ausführungsbeispiele beschrieben werden, bei denen die Erfindung eingesetzt wird, um einen Gasgenerator in einer Vorspanneinrichtung zu zünden, die in einen Sicherheitsgurt-Aufroller integriert ist. Die allgemeine Anordnung eines Sitzgurt-Aufrollers mit einem Vorspanner soll kurz erläutert werden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist der Aufroller eine Sitzgurt-Aufwickeleinrichtung 1 auf, eine mit Gasdruck betriebene Betätigungseinrichtung 3, die über eine Kupplung mit der Sitzgurt-Aufwickeleinrichtung 1 verbunden ist, einen Gasgenerator 4 zum Zuführen von Gas zur Betätigungseinrichtung 3, und einen mechanischen Auslöser 5, der bei einer bestimmten Beschleunigung ausgelöst wird, um ein Zündhütchen 41 zu zünden, das am Gasgenerator 4 befestigt ist.

Die Sitzgurt-Aufwickeleinrichtung 1 hat eine Welle, die an einem Ende durch eine Notfallverriegelung 11 und am anderen Ende durch eine Aufwickelfedereinheit 12 abgestützt ist, so daß sie drehbar im Aufrollergehäuse 10 abgestützt ist. Die Kupplung weist ein Zahnrad 21 auf, das mit einem Ende so in die Sitzgurt- Aufwickeleinrichtung 1 eingepaßt ist, daß es sich nicht relativ zu ihr drehen kann. Die Kupplung weist weiterhin einen Kuppelbolzen 22 auf, der radial beweglich mittels eines Drehkolbens 31 der Gasdruckbetätigungseinrichtung 3 abgestützt ist, so daß er mit dem Zahnrad 21 in Eingriff bringbar ist. Die gasgetriebene Betätigungseinrichtung 3 enthält den Drehkolben 31, einen Zylinderblock 30, der den Drehkolben 31 drehbar aufnimmt, und eine Abdeckplatte 32, die das offene Ende des Zylinderblockes 30 verschließt. Der Zylinderblock 30 weist eine Zylinderkammer 301 für den Drehkolben 31 auf und eine Gasversorgungskammer 302, die neben der Zylinderkammer 301 ausgeformt ist und in der der Gasgenerator angeordnet ist. Der Gasgenerator 4, in dessen eines Ende das Zündhütchen 41 eingepaßt ist, ist seinerseits in die Gasversorgungskammer 302 eingepaßt und durch einen Sprengring 42 daran gehindert, herauszufallen. Der mechanische Zünder 5 ist an einem Ende der Gasversorgungskammer 302 befestigt, und zwar auf derjenigen Seite, die von dem Deckel 32 abgekehrt ist. Das Bezugszeichen 101 in Fig. 3 bezeichnet eine Strebe, die sich vom Gehäuse 10 des Rückholers wegerstreckt. Eine abdichtende Hülse 43 dichtet hermetisch den Bereich zwischen dem Zylinderblock 30 und dem mechanischen Zünder 5 ab. Eine Flügeldichtung 33 dichtet den Bereich zwischen dem Flügelabschnitt des Drehkolbens 31 und dem Zylinderblock 30 ab. Eine Ringdichtung 34 dichtet den Bereich zwischen dem Ringabschnitt des Drehkolbens 31 und dem Zylinderblock 30 ab. Eine weitere Dichtung 35 dichtet den Bereich zwischen dem Zylinderblock 30 und dem Deckel 32 ab.

Dieser Sitzgurt-Aufroller mit einem Vorspanner weist einen mechanischen Zünder 5 auf, der so angeordnet ist, daß er das am Gasgenerator 4 befestigte Zündhütchen 41 bei einer vorgegebenen Beschleunigung feuert, und der mechanische Zünder hat eine automatisch freigebbare Sicherheitseinrichtung (nachfolgend immer nur einfach als "Sicherheitseinrichtung" bezeichnet), die nachfolgend näher erläutert wird. Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem der Rückhalter im wesentlichen den oben beschriebenen Aufbau hat, jedoch mit einigen Abweichungen im Detail. Wie Fig. 2 zeigt, enthält der mechanische Zünder 5 einen im folgenden nur als Körper 51 bezeichneten Trägheitskörper, desen träge Masse ausgenutzt wird, einen Verriegelungshebel 52 und einen Schlagbolzen 53, wobei alle diese Bauteile in einem Gehäuse 50 des Zünders als bewegliche Elemente angeordnet sind. Der mechanische Zünder 5 enthält weiterhin eine Sicherheitseinrichtung 6, die ein Sperrglied (Sicherheitsstift) 61 aufweist, um zumindest eines der beweglichen Teile (den Verriegelungshebel 52 bei diesem Ausführungsbeispiel) unbeweglich zu halten, und eine Steuerung 62, die mit dem Sicherheitsstift 61 verbunden ist und betätigt wird, um den Verriegelungshebel 52 aus dem unbeweglichen Zustand (für eine Bewegung) freizugeben. Die Steuerung 62 der Sicherheitseinrichtung 6 weist ein Betätigungsglied (Blattfeder 62A) auf, das beim Anbringen an ein Teil der Fahrzeugkarosse verschoben wird (z. B. beim Anbringen an ein Flachteil I, wie weiter unten näher beschrieben ist), wenn der mechanische Zünder 5 mittels des Zylinderblockes 30 und des Aufroller-Gehäuses 10 am Fahrzeug befestigt wird, wobei das Betätigungsglied seine Verschiebung auf den Sicherheitsstift 61 überträgt.

Der Körper 51 des mechanischen Zünders 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel beweglich auf einem Paar von Gleitschienen 54 abgestützt, die jeweils an ihren beiden Enden durch das Zündergehäuse 50 gehalten sind. Der Schlagbolzen 53 wird durch eine Schlagbolzenfeder 55 vorgespannt und an beiden Enden in gleicher Weise wie der Körper 51 im Zündergehäuse 50 abgestützt. Der Verriegelungshebel 52 ist drehbar am Zündergehäuse 50 abgestützt, und zwar derart, daß er am Körper 51 anliegt. Er ist weiterhin mittels einer Feder 56 vorgespannt, um über eine von einem Stift abgestützte Rolle 52 mit dem Schlagbolzen 53 in Eingriff zu kommen. Der Verriegelungshebel 52 wird gegen die Vorspannung durch das Trägheitsmoment des Körpers 51 so gedreht, daß er vom Schlagbolzen 53 freikommt und letzterer aufgrund seiner Federspannung einen Zündvorgang auslösen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zum Verriegelungshebel 52 ein Hilfshebel 58 vorgesehen. Der Hilfshebel 58 ist drehbar so abgestützt, daß er an der Seite des Körpers 51 anliegt, die derjenigen Seite, an welcher der Verriegelungshebel 52 anliegt, entgegengesetzt ist. Dementsprechend wirkt der Hilfshebel 58 mit dem Verriegelungshebel 52 zusammen, um den Körper 51 von beiden Seiten einzuklemmen, wobei die Seiten in Richtung der Trägheitsbewegung des Körpers 51 liegen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Sicherheitseinrichtung 6 ein Sperrglied, bestehend aus einem Sicherheitsstift 61, einer Schraubenfeder 611, die den Sicherheitsstift 61 in eine Richtung vorspannt, in der er einwärts gedrückt wird, und einer Blattfeder 62A, die eine Steuerung 62 bildet, wie oben beschrieben ist. Der Sicherheitsstift 61 weist einen Flansch 610 auf, der als Abstützung für die Feder 611 dient und in Längsrichtung des Stiftes etwa mittig angeordnet ist, so daß das innere Ende der Feder 611 gegen den Flansch 610 drückt. Der Sicherheitsstift 61 weist weiterhin einen Kopfflansch 612 auf, der am äußeren Ende des Stiftes angeordnet ist, so daß die Blattfeder 62A den Flansch 612 erfaßt. Der so angeordnete Sicherheitsstift ist in ein gestuftes Loch im Zündergehäuse 50 eingeschoben und die Schraubenfeder 611 ist so angeordnet, daß ihr inneres Ende unter Ausübung einer Spannkraft durch den Flansch 610 gehalten wird, während das äußere Ende durch einen Gehäusedeckel abgestützt ist. Die Feder 62A dieses Ausführungsbeispieles ist in Fig. 1 gezeigt. Das proximale Ende 621A der Blattfeder 62A ist an einem Abschnitt der Strebe 101 befestigt, an dem auch ein Verankerungsbolzen befestigt ist, während ein das Wirkende darstellender erster Abschnitt 622A der Blattfeder 62A, welcher frei vom Gehäuse 10 des Aufrollers angeordnet ist, mit dem Sicherheitsstift 61 in Eingriff steht.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist der so aufgebaute Sitzgurt- Aufroller mittels eines Verankerungsbolzens A in einer Öffnung IO eines inneren Flachteils des Fahrzeuges befestigt. Eine Schraube N auf der Innenseite des Flachteiles I ist auf den Schraubenbolzen A aufgeschraubt, und somit wird ein zweiter Abschnitt 623A der Blattfeder 62A gegen die Innenseite des Flachteiles I gedrückt, wodurch die Sicherheitseinrichtung 6, die sich vor der Montage am Flachteil I in dem in Fig. 1 gezeigten Zustand befindet, gemäß Fig. 5 gegen das Flachteil I gedrückt wird. Dadurch wird auch das Wirkende 622A der Blattfeder 62A gegen den Kopfflansch 612 des Sicherheitsstiftes 61 gedrückt, wodurch der Sicherheitsstift 61 gegen die Kraft der Wendelfeder 611 (vgl. Fig. 2) herausgezogen wird. Somit wird der Sicherheitsstift 61 aus dem Zündergehäuse 50 gezogen, so daß der Verriegelungshebel 52 freikommt von der Sperrung durch das distale Ende des Sicherheitsstiftes 61 (vgl. Fig. 2).

Somit kann bei diesem ersten Ausführungsbeispiel die Sicherheitseinrichtung automatisch in einen Freigabezustand gebracht werden durch einfaches Anbauen des Sitzgurt-Aufrollers an eine Fahrzeugwand, und zwar in der gleichen Weise wie bei einem herkömmlichen Sitzgurt-Aufroller, ohne daß der Monteur in irgendeiner Weise überhaupt auf die Sicherheitseinrichtung achten muß. Wird umgekehrt der Sitzgurt-Rückholer vom Fahrzeug demontiert (z. B. bei einem Auseinanderbau des Fahrzeuges), wird die Sicherheitseinrichtung automatisch aktiviert, und zwar höchst einfach durch den Demontagevorgang selbst.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Sperrglied herausgezogen, um die Sicherheitseinrichtung freizugeben, und die Blattfeder ist dementsprechend ausgebildet. Eine Sicherheitseinrichtung, die hingegen freigegeben wird durch ein Hereindrücken des Sperrgliedes, weist eine Blattfeder 62B auf, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Deren das Wirkende darstellender ersten Abschnitt 622B und das proximale Ende 621B sind flach ausgebildet und der hier bogenförmige zweite Abschnitt 623B ist in einem mittleren Bereich der Feder 62B ausgebildet. Die Feder 62B wird in einen Zustand gebracht, in dem das proximale Ende 621B mittels eines Verankerungsbolzens A an der Strebe 101 befestigt ist und das Wirkende 622B an der Strebe 101 anliegt, und zwar dem Sperrglied gegenüberliegend.

Bei dieser Variante drückt dann, wenn der Sitzgurt-Aufroller an dem Flachteil I der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, die konvexe Seite des bogenförmige Abschnittes 623B gegen das Flachteil I und wird in Richtung auf die Strebe 101 gepreßt. Dementsprechend dreht das Wirkende 622B der Blattfeder 62B im Uhrzeigersinn (gesehen in Fig. 6) um die Übergangsstelle zwischen dem bogenförmigen Abschnitt 623B und dem Wirkende 622B, welche durch die Strebe 101 abgestützt ist. Im Ergebnis werden die entsprechenden Bauteile der Steuerung durch das Wirkende 622B einwärts gedrückt und schließlich wird das Sperrglied freigegeben.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung, bei der die Strebe 101 relativ lang ist. In diesem Falle ist das proximale Ende 623 der Blattfeder 62C an einem mittleren Abschnitt der Strebe 101 mittels einer Niet R befestigt. Eine andere Abwandlung kann darin bestehen, daß der Kopfflansch 612 des oben beschriebenen Sicherheitsstiftes 61 aus einem Paar benachbarter Flansche gebildet ist und daß ein gegabeltes Wirkende der Blattfeder 62 in einen Abschnitt zwischen den beiden Flanschen eingepaßt ist (nicht gezeigt). Bei einer solchen Anordnung ist der Sicherheitsstift 61 in zwei Richtungen zum Einschieben und zum Entfernen verschiebbar, wenn die Blattfeder 62 verschoben wird. Dementsprechend ist es möglich, auf die Schraubenfeder 611 und den zugeordneten Flansch 610 am Sicherheitsstift 61 bei diesem Ausführungsbeispiel zu verzichten.

Zuvor wurde die Erfindung detailliert in bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen sie eingesetzt ist mit einem Vorspanner für ein Sicherheitsgurt-System, jedoch läßt sich die Erfindung analog auch einsetzen für eine Aufbläheinrichtung für einen Luftsack (Airbag), ohne daß wesentliche Änderungen erforderlich sind.

Claims (5)

1. Mechanischer Zünder (5) für einen Gasgenerator (4), mit

• - einem Trägheitskörper (51), einem Verriegelungshebel (52) und einem Schlagbolzen (53) als bewegliche Teile zum Zünden eines an dem Gasgenerator (4) befestigten Zündhütchens (41) bei einer vorgegebenen Beschleunigung,
• - einem Sperrglied (61) als Sicherheitseinrichtung zum Festsetzen der beweglichen Teile, und
• - einer automatischen Steuerung (62) mit einem Betätigungsglied, das beim Befestigen des Zünders (5) an einem Fahrzeugteil durch Andrücken an letzteres verschoben wird und auf das Sperrglied (61) wirkt, um die beweglichen Teile für eine Bewegung freizugeben,

dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied eine Blattfeder (62A, 62B, 62C) ist, die einen ersten Abschnitt (622A, 622B), der mit dem Sperrglied (61) in Eingriff ist, und einen zweiten Abschnitt (623A, 623B) aufweist, der mit dem Fahrzeugteil in Anlage bringbar ist, wobei die Blattfeder (62A, 62B, 62C) eine Vorspannung derart hat, daß ihr erster Abschnitt (622A, 622B) im unbefestigten Zustand des Zünders (5) in einer ersten Stellung gehalten ist, in der die beweglichen Teile durch das Sperrglied (61) festgesetzt sind, und wobei der zweite Abschnitt (623A, 623B) der Blattfeder (62A, 62B, 62C) beim Andrücken an das Fahrzeugteil gegen die Vorspannung verformt wird und dadurch den ersten Abschnitt (622A, 622B) der Blattfeder (62A, 62B, 62C) in eine zweite Stellung verschiebt, in der das Sperrglied (61) die beweglichen Teile freigibt.

2. Mechanischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (622A, 622B) der Blattfeder (62A, 62B, 62C) sich an einem Ende der Blattfeder befindet, das andere Ende (621A, 621B) der Blattfeder an einem den Zünder (5) abstützenden Halter (Strebe 101) befestigt ist, und der zweite Abschnitt (623A, 623B) der Blattfeder (62A, 62B, 62C) zwischen den Blattfederenden angeordnet ist.

3. Mechanischer Zünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (622A) und der zweite Abschnitt (623A) der Blattfeder (62A) beim Andrücken des zweiten Abschnittes (623A) an das Fahrzeugteil in gleicher Richtung verschoben werden.

4. Mechanischer Zünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (622B) und der zweite Abschnitt (623B) der Blattfeder (62B, 62C) beim Andrücken des zweiten Abschnittes (623B) an das Fahrzeugteil in entgegengesetzter Richtung verschoben werden.