DE4416199C2 - Vorrichtung zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeugsicherheitsgurtes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine solche Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 2.

Beim normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ist bei modernen Gurtaufrollern gewährleistet, daß der Si­ cherheitsgurt aus Komfortgründen locker am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt. Aufgrund dieser Gurtlose besteht jedoch bei einem Unfall die Gefahr, daß eine zu starke Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen trotz Blockierung der Wickelwelle des Gurtaufrollers er­ folgt. Auch sind die Gurtbandlagen auf der Wickelwel­ le des Gurtaufrollers relativ locker aufgewickelt, so daß trotz Blockierung der Wickelwelle es zu einer starken Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen infolge Filmspuleffekts kommen kann.

Um die Gefahr der zu starken Vorverlagerung des Fahr­ zeuginsassen zu vermeiden, ist es bekannt, vor dem Blockieren der Wickelwelle die Gurtlose mit Hilfe eines Gurtstraffers zu beseitigen. Die Antriebsvor­ richtung des Gurtstraffers kann dabei auf das Gurt­ schloß oder auf die Wickelwelle des Gurtaufrollers wirken.

Aus der gattungsbildenden DE 42 17 969 A1 ist ein Gurt­ straffer mit einem sensorgesteuerten pyrotechnischen Antrieb bekannt geworden, der einen in einem Zylinder geführten und über ein Verbindungsmittel mit einem zu­ geordneten Gurtaufroller, Gurtschloß oder anderer Straffeinrichtung gekoppelten Kolben und zwei mittels einer zugeordneten Zündvorrichtung auslösbare pyrotech­ nische Treibsätze zur Erzeugung eines den Kolben beauf­ schlagenden Gasdrucks aufweist. Die zwei Treibsätze sind in zeitlichem Abstand nacheinander zündbar, wobei die dem zweiten Treibsatz zugeordnete Zündvorrichtung durch den vom ersten Treibsatz nach dessen Auslösung erzeugten Gasdruck auslösbar ist.

In einem Ausführungsbeispiel des Gurtstraffers kann dieser Gasdruck über einen als Gasbohrung bezeichneten Zünddruckkanal auf die Zündvorrichtung des zweiten Treibsatzes einwirken.

Aus der DE 93 08 273 U1 ist eine Vorrichtung zum pyro­ technischen Drehantrieb einer Wickelwelle eines Sicher­ heitsgurtaufrollautomaten bekannt, bei der ein oder zwei Antriebskörper nach Zündung eines Antriebsmittels mit der Wickelwelle in Kontakt gebracht werden und diese dabei rotatorisch antreiben. Im Falle des Ausfüh­ rungsbeispiels mit zwei Antriebskörpern können die an den Antriebskörpern enthaltenen Antriebsmittel gleich­ zeitig oder zeitversetzt gezündet werden.

Aus der DE 43 35 284 A1 ist eine Vorrichtung zum pyro­ technischen Drehantrieb einer Wickelwelle eines Sicher­ heitsgurtaufrollautomaten bekannt, bei der ein mit einer Wickelwelle koppelbares und in einem Gehäuse drehbar gelagertes Drehteil durch mehrere Treibladun­ gen, die in Aufeinanderfolge gezündet werden, in Drehung versetzt wird. Die Treibladungen sind in Hohl­ räumen an der dem Drehteil zugewandten Innenwand des Gehäuses in Bewegungsrichtung des Drehteils nacheinander angeordnet und können durch Verschlußstop­ fen verschlossen sein. An dem Drehteil sind Abstreif­ kanten vorgesehen, die bei Drehung des Drehteils die Verschlußstopfen abstreifen, so daß die durch die Treibladung in einem jeweiligen Explosionsraum erzeugte Temperatur die nachfolgende Treibladung zur Selbstzün­ dung bringt.

Aus der US 3 180 082 ist eine pyrotechnisch antreibbare Kabinendachentriegeleinrichtung für ein Flugzeug bekannt geworden, bei der zur Auslösung einer Treibladung ein Druckgas über einen Druckgasanschluß zugeführt wird, das auf einen Schlagzünder wirkt. Die­ ser ist von einem Scherstift gehalten und kann sich erst ab einem Druckgas-Mindestdruck nach Abscheren des Scherstiftes auf die Treibladung zubewegen und sie zün­ den.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, die gattungsgemäße Vorrichtung im Hinblick auf eine exakte Zündsteuerung der jeweils nachfolgenden Treibla­ dung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 wird der Zünddruck für die nachfolgend zu zündende Treibladung durch einen bei einer Bewegung eines Kolbens des Kolbenantriebs in einem Verdichtungsraum erzeugten Druck gebildet. Die Zündsteuerung ist somit von der Bewegung des Kolbenantriebs bzw. Kolbens abhän­ gig und kann somit exakter eingestellt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 2 kann sich der Zünddruck für die nachfolgend zu zündende Treibladung über einen Zünddruckkanal ausbreiten, der anfangs geschlossen ist und zum Einwirken auf die Zündeinrichtung der nachfolgenden Treibladung durch den bewegten Kolben geöffnet wird. Auch diese Art der Zündsteuerung ist somit von der Bewegung des Kolbens abhängig und gestattet eine exaktere Einstellung des Zündablaufs der Treibladungen.

Bei dem Zünddruck kann es sich um einen von der Treibladung in einem Druckraum erzeugten Antriebs­ druck handeln, der auf den Kolbenantrieb in Gurt­ strafferrichtung wirkt. Der Zünddruck kann jedoch auch gebildet werden in einem Verdichtungsraum durch die Kolbenbewegung beim Kolbenantrieb.

Der Zünddruck kann über einen Druckkanal auf die druckempfindliche Zündeinrichtung wirken. Der Druck­ kanal ist in bevorzugter Weise beispielsweise mit Hilfe eines Schiebers geschlossen und kann durch den sich bewegenden Kolben geöffnet werden. Der Öffnungs­ zeitpunkt kann durch die Kolbenbewegung sehr exakt bestimmt werden, so daß nicht nur die zeitliche Auf­ einanderfolge der Zündungen der Treibladungen genau eingehalten wird, sondern auch gewährleistet ist, daß ein ausreichender Zünddruck zur Betätigung der jewei­ ligen Zündeinrichtung vorhanden ist.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Rotationskolben (Kreiskolben bzw. Drehkol­ ben-Antrieb);

Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Kolbenantrieb mit linear beweglichen Kol­ ben;

Fig. 3: ein drittes Ausführungsbeispiel für einen Antrieb mit ebenfalls linear beweglichen Kolben; und

Fig. 4: ein viertes Ausführungsbeispiel für einen in einem Rohr linear angetriebenen Kolben.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird der pyrotechnische Kolbenantrieb gebildet von einem Dreh- bzw. Kreiskolben eines Rotationsan­ triebs. Über eine nicht näher dargestellte und an sich bekannte Kupplungseinrichtung kann die Antriebs­ drehung des Kolbens 6 auf eine Wickelwelle 10 eines Gurtaufrollers übertragen werden. Ein derartiger An­ trieb ist beschrieben in der älteren deutschen Pa­ tentanmeldung P 43 35 284.7.

Der Drehkolben 6 läuft in einem Gehäuse 35 in einem Läuferraum, dessen Innenkontur die Form einer Tro­ choide hat. Während der Kolbendrehung entstehen drei voneinander getrennte Räume mit veränderlicher Größe, in denen sich der Arbeitsprozeß abspielt. Die kleine und die große Trochoidachse sind mit 31 bzw. 34 bezeichnet.

Um das Gehäuseinnere sind in Winkelabständen vonein­ ander pyrotechnische Treibladungen 3, 4 und 5 ange­ ordnet. Diese Treibladungen liefern die Antriebsener­ gie für den Drehkolben 6. Jeder Treibladung ist eine Zündeinrichtung zugeordnet, durch die die Treibladun­ gen in zeitlicher Aufeinanderfolge gezündet werden. Die erste Treibladung 3 kann elektrisch gezündet wer­ den. Es ist jedoch auch jede andere Zündung (magne­ tisch, mechanisch) möglich. Durch die Zündung der ersten Treibladung 3 wird der Drehkolben 6 in Drehung versetzt. Die Treibgase strömen durch einen Treibla­ dungskanal 23 in einen Druckraum 12. Der Kolben 6 beginnt sich zu drehen, wobei der Druckraum 12 expan­ diert.

Bei dieser Drehung kommt eine am Drehkolben 6 vorge­ sehene Öffnungskante 19 zum Zündkanal 11 der Zündein­ richtung 1, welche der zweiten Treibladung 4 zugeord­ net ist. Der Zündkanal 11 ist durch einen Schieber 18 verschlossen. Durch die Öffnungskante 19 wird der Schieber 18 beseitigt, und der Zünddruckkanal 11 ist geöffnet, so daß der im Druckraum 12 vorhandene Treibgasdruck sich auf die druckempfindliche Zündein­ richtung 1 auswirkt. Diese weist einen Schlagzünder 17 auf, welcher durch den plötzlichen Druckanstieg im Zünddruckkanal 11 auf ein Zündplättchen der Zündein­ richtung 1 geschlagen wird, so daß die Treibladung 4 gezündet wird.

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich eine Kolbenoberflä­ che 28 in einer Drehwinkellage, welche einem Treibla­ dungskanal 20, der in das Gehäuseinnere gerichtet ist, zur Bildung des zweiten expandierbaren Druckrau­ mes gegenüberliegt. Durch den Treibladungskanal 20 gelangen die von der zweiten Treibladung 4 erzeugten Treibgase in den von der Kolbenoberfläche 28 begrenz­ ten und durch die Kolbendrehung geschaffenen neuen expandierbaren Druckraum. Durch das von der zweiten Treibladung 4 gelieferte Treibgas wird der Kolben 6 weitergedreht, bis eine zweite Öffnungskante 29 zum Zünddruckkanal 11 der dritten Treibladung 5 gelangt. Durch die Öffnungskante 29 wird der Schieber 18 die­ ses Kanals 11 ebenfalls geöffnet, so daß der Treibla­ dungsdruck, wie oben erläutert, auf den Schlagzünder 17 der Zündeinrichtung 2 der dritten Treibladung 5 zur Auswirkung kommt. Die von der dritten Treibladung 5 erzeugten Treibgase strömen durch einen Treibla­ dungskanal 21 in den expandierbaren Druckraum, wel­ cher zwischen der trochoidförmigen Innenwand des Ge­ häuses 35 und einer Kolbenoberfläche 30 gebildet wird. Der Druckraum expandiert bei der angetriebenen Drehung des Drehkolbens 6 im Uhrzeigersinn.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die den auf die erste Treibladung 3 folgenden Treib­ ladungen 4 und 5 zugeordneten Zünddruckkanäle 11 und Treibladungskanäle 20 und 21 bzw. die Öffnungen die­ ser Kanäle zu beiden Seiten der kurzen Achse 31 der trochoidförmigen Struktur des Gehäuseinnenraums, in welchem der Drehkolben 6 sich bewegt. Der Abstand der Öffnungen des jeweiligen Zünddruckkanals 11 von der Öffnung des zugeordneten Treibladungskanals 20 bzw. 21 voneinander ist geringer als der Abstand der je­ weiligen Kante 19, 29 bzw. 32 des Drehkolbens 6 von­ einander. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß beim Öffnen eines jeweiligen Zünddruckkanals 11 der Treibladungskanal 20 bzw. 21 in einen expandierbaren Druckraum, in welchen das Treibgas für den Antrieb strömt, gerichtet ist.

Wie aus der Fig. 1 ferner zu ersehen ist, liegt die Achse der Wickelwelle 10 im Schnittpunkt der beiden Trochoidinnenkonturen des Gehäuses, in welchem der Rotationskolben 6 sich bewegt. Der Rotationskolben 6 besitzt die Form eines gleichseitigen Bogendreiecks. Bevorzugt in den Kolbenkanten, die in den drei Ecken des Bogendreiecks liegen, befinden sich Öffnungskan­ ten 19, 29 und 32, mit denen Schieber 18, welche die Zünddruckkanäle 11 normalerweise verschließen, beim Vorbeibewegen aus den Öffnungen der Zünddruckkanäle 11 entfernt werden. Das Treibgas im jeweiligen expan­ dierten Druckraum kann dann ungehindert auf die druckempfindliche Zündeinrichtung 1 bzw. 2 zur Ein­ wirkung kommen. Zwei Gasauslaßöffnungen 37 und 38 sind in einer den Läuferraum begrenzenden Seitenwand des Gehäuses 35 vorgesehen, so daß das Treibgas nach Zündung der Zündeinrichtungen 1 bzw. 2 aus dem jeweiligen Druckraum austreten kann.

Beidseits der Kanten 19, 29, 32 des Rotationskolbens 6 sind flexible Dichtungslippen 36 vorgesehen, die bei einem im Druckraum 12 durch die jeweiligen Treib­ ladungen 3, 4, 5 erzeugten Arbeitsdruck selbstdich­ tend auf die Innenkontur des Gehäuses 35 gedrückt werden.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird infolge der durch die erste Treibladung 3 in Gang gesetzten Drehung des Rotationskolbens 6 die jeweils nachfolgende Treibladung 4 bzw. 5 durch den im expandierenden Druckraum herrschenden Arbeitsdruck gezündet. Es ist jedoch auch möglich, den in der je­ weiligen Verdichtungskammer bei der Drehung des Kol­ bens 6 aufgebauten Druck zur Zündung der Teibladungen 4 und 5 auszunützen.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen werden Kolben 6 und 7 linear in einem Gehäuse 24 bewegt. Der Antrieb eines mit der Wickel­ welle 10 verbundenen bzw. verbindbaren Zahnrades 25 erfolgt durch Zahnstangeneingriff mit dem bewegten Kolben 6 und 7, wie es im einzelnen in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 93 08 273 beschrieben ist. Die beiden Kolben befinden sich in ihren Ausgangs­ positionen. Um auf die Wickelwelle 10 eine Stramm­ bewegung zu übertragen, wird zunächst durch Zündung der Treibladung 3, welche im Kolben vorgesehen sein kann oder auch in einem Druckraum 13 angeordnet sein kann, zunächst der Kolben 6 aus seiner oberen Aus­ gangsstellung in eine untere Position angetrieben, wobei über das Zahnrad 25 die Wickelwelle 10 mitge­ dreht wird. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird in einem Verdichtungsraum 16 ein Druck aufgebaut, der über den Zünddruckkanal 11 auf die druckempfindliche Zündeinrichtung 1 zur Zündung der zweiten Treibladung 4 wirkt. Die zweite Treibladung 4 kann im Druckraum 14 vorgesehen sein oder auch im Kolben 7. Die Kolbenbewegungen sind so aufeinander abgestimmt, daß dann, wenn der Kolben 6 mit seinem Zahnstangen­ eingriff sich vollständig am Zahnrad 25 vorbeibewegt hat, der Kolben 7 zur nachfolgenden Strammbewegung angetrieben wird. Durch den Zahnstangeneingriff wird die lineare Antriebsbewegung der beiden Kolben 6 und 7 in eine Drehantriebsbewegung für die Wickelwelle 10 umgewandelt.

Während beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2, wie schon erläutert, durch Aufbau eines Zünddruckes im Verdichtungsraum 16 die Zündeinrichtung 1 zur Zündung gebracht wird, erfolgt beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 die Zündung durch den im expandierten Druck­ raum erzeugten Treibgasdruck über den Zünddruckkanal 11. Der Treibgasdruck wirkt sich dann aus, wenn, wie schon erläutert, der Kolben 6 sich in seiner unteren Position befindet, so daß in zeitlicher Aufeinander­ folge die beiden Kolben 6 und 7 auch beim Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 3 für den Drehantrieb der Wickelwelle 10 bewegt werden. Am Ende des Kolbens 6 kann ein Mittel zum Öffnen des zunächst geschlossenen Zünddruckkanals vorgesehen sein.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist ein Antriebskolben 9 vorgesehen. Dieser Antriebskolben 9 wird linear in einem Führungsrohr 26 bewegt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine erste Treibladung 3 für den Druckraum 15 vorgesehen, mit welcher der Kolben 9 aus seiner Ruhelage in die Antriebsbewegung gebracht wird.

Mit dem Kolben 9 ist ein Zugseil 27 verbunden. Dieses Zugseil 27 kann mit einem Gurtschloß des Sicherheits­ gurtes verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, die Antriebsbewegung des Kolbens 9 über das Zugseil über eine Seilrolle auf die Wickelwelle des Gurtauf­ rollers aufzubringen.

Entlang dem Führungsweg des Kolbens 9 im Rohr 26 be­ finden sich die Treibladungen 4 und 5 mit den zuge­ ordneten Zündeinrichtungen 1 und 2 und den Zünd­ druckkanälen 11. Beim Vorbeibewegen des Kolbens 9, der an einer geeigneten Stelle Mittel zum Öffnen der Zünddruckkanäle aufweist, werden die Treibladungen 4 und 5 gezündet, so daß in zeitlicher Aufeinanderfolge mehrere Treibladungen auf den Kolben 9 einwirken.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeug­ sicherheitsgurtes mittels eines pyrotechnischen Kolbenantriebs mit mehreren Treibladungen, die in zeitlicher Aufeinanderfolge auf den mit dem zu straffenden Gurtband verbindbaren Kolbenantrieb wirken, wobei eine jeweilige Zündeinrichtung der in der zeitlichen Aufeinanderfolge auf die erste Treibladung folgenden Treibladungen mittels eines Zünddruckes zündbar ist, der durch die jeweils vorherige Treibladung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünddruck durch einen bei der Kolbenbewegung in einem Verdichtungsraum (16) erzeugten Druck gebildet wird.

2. Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeug­ sicherheitsgurtes mittels eines pyrotechnischen Kolbenantriebs mit mehreren Treibladungen, die in zeitlicher Aufeinanderfolge auf den mit dem zu straffenden Gurtband verbindbaren Kolbenantrieb wirken, wobei eine jeweilige Zündeinrichtung der in der zeitlichen Aufeinanderfolge auf die erste Treibladung folgenden Treibladungen mittels eines Zünddruckes zündbar ist, der durch die jeweils vorherige Treibladung erzeugt wird und über einen Zünddruckkanal auf die jeweilige Zündeinrichtung wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünddruckkanal (11) geschlossen ist und für die Einwirkung des Zünddruckes auf die Zündeinrichtung (1, 2) durch den bewegten Kolben (6; 7, 8; 9) geöffnet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zünddruck auf die jeweilige Zünd­ einrichtung (1, 2) nach einer bestimmten Antriebs­ bewegungsstrecke des Kolbenantriebs (6, 7, 9) zur Einwirkung kommt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6, 7) mit der Wickelwelle (10) eines Gurtaufrollers kuppelbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) mit einem Gurtschloß des Sicherheitsgurtes verbindbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünddruck einer Treibladung (4, 5) gebildet ist durch den von der vorher gezündeten Treibladung (3, 4) in einem Druckraum (12, 13, 15) auf den Kolbenantrieb (6, 7, 9) wirkenden Antriebsdruck.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Zündeinrichtung (1, 2) einen durch den Zünddruck betätigbaren Schlagzünder (17) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben (6, 7, 9) Mittel (19, 29) zum Öffnen der Zünddruckkanäle (11) beim Vorbeibewegen des Kolbens vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rotationskolbenantrieb der Abstand der Öffnungen des Zünddruckkanals (11) und des zugeordneten Treibladungskanals (20, 21) der auf die erste Treibladung (3) folgenden Treibladungen (4, 5) kürzer bemessen ist als die Ausdehnung einer Kolbenfläche (28, 30, 33).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen des Zünddruckkanals (11) und des Treibladungskanals (20, 23) zu beiden Seiten der kleinen Trochoidachse (31) der Trochoidinnenkontur des Gehäuses (35) liegen.