DE4419930A1 - Gurtstraffer für ein Fahrzeugsicherheitsgurtsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Fahrzeugsicherheitsgurtsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im normalen Fahrbetrieb liegt der Sicherheitsgurt locker am Körper des Fahrzeuginsassens an und das Gurtband ist relativ locker auf der Wickelwelle eines Gurtaufrollers aufgewickelt. Aufgrund der spielbedingten Gurtlose und der zugkraftbedingten Dehnung des Gurtbandes besteht bei einer Fahrzeug-Kollision trotz Blockierung der Wickelwelle die Gefahr, daß der Insasse durch Trägheitskraft allzu stark nach vorne geschleudert wird.

Ein Gurtstraffer, der bekannterweise am Gurtaufroller oder am Gurtschloß angreifen kann, zieht im Falle eines Unfalles zwangsweise den Gurt an, so daß der Zwischenraum zwischen dem Gurtband und dem Insassen kompensiert und eine gewünschte Spannung im Gurtband erzeugt wird. Dadurch wird die Rückhaltewirkung des Sicherheitsgurtes verbessert.

Bei einem an einem Gurtaufroller wirkenden Gurtstraffer setzt eine Drehantriebseinheit bzw. ein Drehkolbenmotor die Wickelwelle in Drehbewegung, so daß das Gurtband um ein vorgegebenes Stück eingerollt wird. Bei einem an einem Gurtschloß angreifenden Gurtstraffer kann diese Drehbewegung über einen Übertragungsmechanismus in eine Translationsbewegung des Gurt­ schlosses umgesetzt werden.

Unter den Ausführungsformen eines Drehantriebs, die ein durch Druckgas betriebenes Flügelrad besitzen, sind solche bekannt, die einen ringförmigen Gasexpansionsraum, DE 43 17 710 A1, DE 43 19 955 A1 und DE 43 05 596 A1, oder einen schraubenlinienförmig gewundenen Gasexpansionsraum, DE 24 21 400 C2, aufweisen.

Die aus der DE 43 17 710 A1 und DE 43 19 955 A1 bekannten, auf dem Flügelradprinzip basierenden Drehantriebe weisen im wesentlichen zwei Teile auf, nämlich einen Zylinder mit einer teilkreisförmigen Arbeitskammer und einen ringförmigen Rotor mit einem sich durch die Arbeitskammer erstreckenden Flügel (Flügelrad). Konzeptbedingt kann mit solchen Ausführungen keine volle Umdrehung an der Abtriebswelle erreicht werden. Werden sie beispielsweise zum Antreiben der wickelwelle eines Gurtaufrollers verwendet, die bei einem Unfall üblicherweise eine Drehbewegung von ca. 1,5-fachen Umdrehungen ausführen soll, so muß zusätzlich ein ins Schnelle übersetzender Mechanismus dazwischen geschaltet werden.

Aus der DE 43 05 596 A1 ist eine Aufwickelvorrichtung für einen Sicherheitsgurt mit einem Drehkolbenmotor bekannt, bei dem der Drehflügel eine Drehung um ca. 360° ausführen kann. Hierzu ist der Expansionsraum einerseits vom Drehflügel und andererseits von einer Klappe begrenzt. Diese Klappe kann vom Drehflügel nach einer Umdrehung weggedrückt werden. Nachteilig hieran sind jedoch die Dichtungsprobleme und der nicht definierte Endanschlag des Drehflügels. Außerdem ist konstruktionsbedingt die Drehung auf ca. 360° begrenzt.

Es ist weiterhin aus der DE 24 21 400 C2 ein Rotationskraftelement bekannt, bei dem ein durch Druckgas in Umfangsrichtung beaufschlagbarer Drehflügelkolben in einem koaxial angeordneten Kanal eines Gehäuses geführt ist, wobei der Kanal schraubenlinienförmig gewunden und der Kolben relativ zur Welle axial verschiebbar ist. Dieses Rotationskraftelement ermöglicht zwar die Ausführung von mehr als einer Wellenumdrehung, erfordert aber nachteilig eine unerwünscht große axiale Abmessung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtstraffer für ein Fahrzeugsicherheitsgurtsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu verbessern, daß der Gurtstraffer in einfacher und kompakter Bauweise eine Drehbewegung von ca. 1,5-facher Umdrehung ausführt und einen definierten Endanschlag aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß koaxial zum Innenflügel ein Außenflügel mit einem Außenexpansionsraum angeordnet ist und beide Flügelräder nacheinander vom Druckgas angetrieben werden und das Außenflügelrad das Innenflügelrad bei seiner Umdrehung mitnimmt, wobei kurz vor Beendigung der Drehbewegung des Außenflügelrades das sich im Außenexpansionsraum befindende Druckgas in den Innenexpansionsraum strömt und das Innenflügelrad weiter antreibt.

Durch die erfindungsgemäßen zwei koaxialen Flügelräder ist eine Drehbewegung der Abtriebswelle von bis zu ca. 1,7-fachen Umdrehungen erreicht. Es ist dadurch möglich, den Drehantrieb direkt auf einer Axialverlängerung der Wickelwelle eines üblichen Gurtaufrollers anzuordnen, ohne daß ein zusätzlicher ins Schnelle übersetzender Mechanismus dazwischen geschaltet werden muß.

Ein weiterer großer Vorteil ist die kompakte Bauweise des Gurtstraffers sowohl in den axialen als auch in den radialen Abmessungen.

Die Leistungsverhältnisse des Drehantriebes an der Abtriebswelle können neben der Steuerung der Abbrandcharakteristik des Treibsatzes des Gasgenerators auch vorteilhafterweise durch Variieren der Geometrieverhältnisse der beiden Expansionsräume optimiert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außenflügelrad zwei Flügel angeordnet sind, dessen erster Flügel radial nach Innen gerichtet ist und zusammen mit dem Flügel des Innenflügelrades den Innenexpansionsraum begrenzt und dessen zweiter Flügel radial nach außen gerichtet ist und zusammen mit einer am äußeren Gehäuse angeordneten Trennwand einen Außenexpansionsraum begrenzt und am Außenflügelrad ein zum Innenflügelrad gerichteter Mitnehmer angeordnet ist und eine das Außenflügelrad radial durchstoßende Bohrung zwischen dem Mitnehmer und dem ersten Flügel des Außenflügelrades angeordnet ist.

Die pyrotechnische Treibladung im Gasgenerator kann elektrisch oder mechanisch gezündet werden. Die Zündung erfolgt, wenn die Fahrzeugverzögerung in einem Unfall einen bestimmten vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Es sei noch angemerkt, daß der erfindungsgemäße Gurtstraffer auch am Gurtschloß angreifen kann. In diesem Falle ist z. B. ein am Gurtschloß befestigtes Seil auf die Abtriebswelle des Gurtstraffers gewickelt, so daß im Falle eines Unfalls das Gurtschloß nach unten, d. h. in Spannrichtung des Sicherheitsgurtes, gezogen wird.

Zweckmäßigerweise stoßen die zwei Flügel des Außenflügelrades mit ihren Stirnseiten aneinander.

Zur Verbindung des Außenexpansionsraumes mit dem Innenexpansionsraum ist die das Außenflügelrad radial durchstoßende Bohrung vorteilhafterweise an den Mitnehmer angrenzend angeordnet und zwar auf der Seite, die zum ersten Flügel des Außenflügelrades zeigt. Es können hier natürlich auch mehrere Bohrungen oder ein Schlitz oder dergleichen vorgesehen werden.

In bevorzugter Ausführungsform ist zwischen der Trennwand und dem zweiten Flügel des Außenflügelrades eine Einlaßbohrung für das vom Gasgenerator erzeugte Druckgas im Gehäuse angeordnet. Der Gasgenerator befindet sich in einem an die Einlaßbohrung angrenzenden abgedichteten Raum.

Damit das Außenflügelrad einen definierten Startpunkt hat, ist erfindungsgemäß angrenzend an die Einlaßbohrung für das Druckgas ein radial nach innen ragender Anschlag für den zweiten Flügel des Außenflügelrades angeordnet.

Sinnvollerweise ist der Drehkolbenmotor bzw. der Gurtstraffer stirnseitig mit zwei Deckeln abgedeckt, die mittels Schrauben oder dergleichen auf dem Gehäuse befestigt sind.

Damit eine freie Beweglichkeit der Drehflügelräder gewährleistet ist, sind vorteilhafterweise am Ende der Expansionsräume, bzw. in diesem Falle der Kompressionsräume, Entlüftungsbohrungen angeordnet.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers in Ausgangsstellung,

Fig. 2 einen Schnitt A-A aus Fig. 1,

Fig. 3 ein der Fig. 1 entsprechender Teilschnitt nach erfolgter Drehbewegung des Außenflügelrades und vor einer relativen Drehbewegung des Innenflügelrades gegenüber dem Außenflügelrad, und

Fig. 4 ein der Fig. 1 entsprechender Teilschnitt, nach der erfolgten relativen Drehbewegung des Innenflügelrades gegenüber dem Außenflügelrad.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers in Ausgangsstellung. Der Gurtstraffer ist Bestandteil eines Fahrzeugsicherheits­ gurtsystems, welches im Falle eines Unfalls den Sicherheitsgurt spannt.

In einem Gehäuse 1 ist auf einer Abtriebswelle 14 ein Innenflügelrad 8 mit einem radial nach außen ragenden Flügel 19 angeordnet. Das Innenflügelrad 8 ist fest mit der Abtriebwelle 14 verbunden, so daß sich bei einer Drehung des Innenflügelrades 8 die Abtriebswelle 14 mitdreht. Die Abtriebswelle 14 ist über eine nicht gezeigte Mitnehmerkupplung mit einem nicht gezeigten Gurtaufroller bzw. dessen Wickelwelle verbunden, so daß bei einer Drehung der Abtriebswelle 14 der Sicherheitsgurt über die Wickelwelle gespannt wird. Koaxial auf dem Innenflügelrad 8 ist ein Außenflügelrad 4 angeordnet, welches das Innenflügelrad 8 umgreift. Auf dem Außenflügelrad 4 sind zwei Flügel 17, 18 angeordnet, von denen sich der erste Flügel 17 radial nach innen bis zum Innenflügelrad 8 erstreckt und vorteilhafterweise eine an die Kontur des Innenflügelrades 8 angepaßte Stirnseite aufweist. Der Flügel 19 des Innenflügelrades 8 erstreckt sich, wie schon gesagt, radial nach außen und liegt an der Wandung des Außenflügelrades 4 an, ebenfalls vorteilhafterweise mit angepaßter Kontur.

Dem ersten Flügel 17 gegenüberliegend ist auf dem Außenflügelrad 4 ein zweiter Flügel 18 angeordnet, wobei die Stirnseiten der beiden Flügel 17, 18.

Dem ersten Flügel 17 gegenüberliegend ist auf dem Außenflügelrad 4 ein zweiter Flügel 18 angeordnet, wobei die Stirnseiten der beiden Flügel 17, 18 aneinandergrenzen. Dieser zweite Flügel 18 erstreckt sich radial bis zu der inneren Umfangswandung des Gehäuses 1 und bildet so einen ähnlichen Ringraum, wie er sich zwischen dem Innenflügelrad 8 und dem Außenflügelrad 4 befindet.

An der Innenwand des Gehäuses 1 ist eine Trennwand 2 angeordnet, die sich radial nach innen bis zum Außenflügelrad 4 erstreckt. Auch diese hat vorteilhafterweise mit ihrer Stirnseite eine an die Außenwand des Außenflügelrades 4 angepaßte Kontur. Seitlich neben der Trennwand 2 befindet sich im Gehäuse 1 eine Einlaßbohrung 21 für Druckgas, welches von einem pyrotechnischen Gasgenerator 3 erzeugt wird. Dieser Gasgenerator 3 ist in einem einstückig am Gehäuse 1 angebrachten Raum angeordnet, der in die Einlaßbohrung 21 übergeht. Der Gasgenerator 3 ist, wie üblich, mit einer Steuerung verbunden, die im Falle eines Unfalls den Gasgenerator 3 zündet.

Angrenzend an die Einlaßbohrung 21, der Trennwand 2 gegenüberliegend, ragt ein Anschlag 22 von der Innenwand des Gehäuses 1 in den Ringraum hinein. An diesem Anschlag 22 liegt der zweite Flügel 18 des Außenflügelrades 4 an und bildet so einen Außenexpansionsraum 5, der stirnseitig vom zweiten Flügel 18 und von der Trennwand 2 begrenzt ist. In diesen Außenexpansionsraum 5 mündet die Einlaßbohrung 21.

Im Außenflügelrad 4 ist in Drehrichtung 23 gesehen, ca. in einem Abstand, der der Breite der Stirnseite der Trennwand 2 entspricht, eine Bohrung 6 angeordnet, welche das Außenflügelrad 4 vollständig durchragt und so eine Verbindung der zwei Ringräume schafft. In Drehrichtung 23 gesehen, angrenzend an die Bohrung 6 ist auf der Innenwand des Außenflügelrades 4 ein Mitnehmer 7 angeordnet, der etwas radial in den Ringraum hineinragt.

In Ausgangsstellung, d. h. wenn der Gasgenerator 3 nicht gezündet ist, liegt der zweite Flügel 18 am Anschlag 22 und der Flügel 19 des Innenflügelrades 8 am Mitnehmer 7 an.

Wird der Gasgenerator 3 gezündet, strömt das von ihm erzeugte Druckgas über die Einlaßbohrung 21 in den Außenexpansionsraum 5. Aufgrund des dadurch erzeugten Druckes, der auf den zweiten Flügel 18 des Außenflügelrades 4 wirkt wird dieses in Drehrichtung 23 gedreht. Bei dieser Drehung des Außenflügelrades 4 wird das Innenflügelrad 8 über den Mitnehmer 7 mitgedreht. Die beiden Flügelräder 4, 8 sind demnach miteinander gekoppelt. Damit sich hinter dem zweiten Flügel 18 des Außenflügelrades 4 kein Druck aufbaut, der die Drehbewegung behindern würde, ist eine Entlüftungsbohrung 11 an den Deckeln 12, 13 neben der Trennwand 2 vorgesehen.

Bei der Drehung der miteinander gekoppelten Flügelräder 4, 8 dreht sich die Abtriebswelle 14 mit, so daß eine mit der Abtriebswelle 14 gekoppelte Wickelwelle mitgedreht wird, wodurch ein Sicherheitsgurt gespannt wird.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt A-A aus Fig. 1. Identische Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Gut zu erkennen ist, daß der Gurtstraffer 15 stirnseitig mit zwei Deckeln 12, 13 über Schrauben 24 abgedeckt ist.

In Fig. 3 ist ein der Fig. 1 entsprechender Teilschnitt gezeigt, nach erfolgter Drehbewegung des Außenflügelrades 4 und vor einer relativen Drehbewegung des Innenflügelrades 8 gegenüber dem Außenflügelrad 4. Der zweite Flügel 18 des Außenflügelrades 4 liegt an der Trennwand 2 an. Hierdurch liegt die Bohrung 6 der Einlaßbohrung 21 gegenüber, so daß das Druckgas nun über die Bohrung 6 in den Innenexpansionsraum 9 gelangen kann. Der dadurch erzeugte Druck auf den Flügel 19 des Innenflügelrades 8 dreht dieses in Drehrichtung 23. Ab diesem Zeitpunkt sind die zwei Flügelräder 4, 8 wieder entkoppelt. Die Entlüftungsbohrung 10 an den Deckeln 12, 13 bewirkt einen Druckausgleich hinter dem Flügel 19 des Innenflügelrades 8. Hierzu ist die Entlüftungsbohrung 10 in dieser Stellung des Außenflügelrades 4 direkt vor dem ersten Flügel 17 des Außenflügelrades 4 angeordnet.

Fig. 4 zeigt einen der Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt, nach erfolgter relativer Drehbewegung des Innenflügelrades 8 gegenüber dem Außenflügelrad 4. Dies ist die Endstellung, d. h. die maximal mögliche Drehung der Abtriebswelle 14. Der Flügel 19 des Innenflügelrades 8 liegt am ersten Flügel 17 des Außenflügelrades 4 an. Selbstverständlich kann die maximale Drehung des Innenflügelrades 8 auch durch einen Vorsprung an der inneren Wandung des Außenflügelrades 4 begrenzt werden.

Claims (8)

1. Gurtstraffer für ein Fahrzeugsicherheitsgurtsystem, insbesondere zum Straffen eines Gurtaufrollers mit einer das Gurtband aufnehmenden Wickelwelle, wobei der Gurtstraffer (15) mit einem durch einen pyrotechnischen Gasgenerator (3) antreibbaren Drehkolbenmotor versehen ist, dessen Abtriebswelle (14) ein einen Innenexpansionsraum (9) begrenzendes Innenflügelrad (8) trägt, und insbesondere die Abtriebswelle (14) mit der Wickelwelle des Gurtaufrollers zu deren Mitnahme in Gurtbandaufwickelrichtung kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Innenflügelrad (8) ein Außenflügelrad (4) mit einem Außenexpansionsraum (5) angeordnet ist und beide Flügelräder (4, 8) nacheinander vom Druckgas angetrieben werden und das Außenflügelrad (5) das Innenflügelrad (8) bei seiner Drehung mitnimmt, wobei kurz vor Beendigung der Drehbewegung des Außenflügelrades (4) das sich im Außenexpansionsraum (5) befindende Druckgas in den Innen­ expansionsraum (9) strömt und das Innenflügelrad (8) weiter antreibt.

2. Gurtstraffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außenflügelrad (4) zwei Flügel (17, 18) angeordnet sind, dessen erster Flügel (17) radial nach innen gerichtet ist und zusammen mit dem Flügel (19) des Innenflügelrades (8) den Innenexpansionsraum (9) begrenzt und dessen zweiter Flügel (18) radial nach außen gerichtet ist und zusammen mit einer am äußeren Gehäuse (1) angeordneten Trennwand (2) einen Außenexpansionsraum (5) begrenzt und am Außenflügelrad (4) ein zum Innenflügelrad (8) gerichteter Mitnehmer (7) angeordnet ist und eine das Außenflügelrad (4) radial durchstoßende Bohrung (6) zwischen dem Mitnehmer (7) und dem ersten Flügel (17) des Außenflügelrades (4) angeordnet ist.

3. Gurtstraffer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Flügel (17, 18) des Außenflügelrades (4) mit ihren Stirnseiten aneinanderstoßen.

4. Gurtstraffer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Außenflügelrad (4) radial durchstoßende Bohrung an den Mitnehmer (7) angrenzt.

5. Gurtstraffer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trennwand (2) und dem zweiten Flügel (18) des Außenflügelrades (4) eine Einlaßbohrung (21) für das vom Gasgenerator (3) erzeugte Druckgas im Gehäuse (1) angeordnet ist.

6. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an die Einlaßbohrung (21) ein Anschlag (22) für den zweiten Flügel (18) des Außenflügelrades (4) angeordnet ist.

7. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolbenmotor mit zwei Deckeln (12, 13) stirnseitig abgedeckt ist, die mittels Schrauben (24) oder dergleichen auf dem Gehäuse (1) befestigt sind.

8. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Expansionsräume (5, 9) Entlüftungsbohrungen (10,11) angeordnet sind.