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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Sitzgurtstraffer und ein Verfahren
zum Straffen eines Sitzgurts nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und
7.
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Hintergrund
der Erfindung
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Sitzgurtstraffer
entfernen im Fall eines Zusammenstoßes eine Lose aus einem Sitzgurt,
um eine Vorwärtsbewegung
des Insassen zu minimieren. Obgleich es bekannt ist, pyrotechnische
Gasgeneratoren dazu zu verwenden, Mechanismen zu betreiben, welche
eine Lose in einem Sitzgurt während eines
Zusammenstoßes
aufwickeln oder sonstwie strammziehen, sind solche bekannten pyrotechnischen
Gasgeneratoren oft im Inneren eines Sitzgurtaufrollers angeordnet.
Somit sieht sich der Fahrzeugbesitzer einer erheblichen Kostenbelastung
gegenüber,
da die gesamte Straffer- und die Aufrollanordnung nach einer Aktivierung
ersetzt werden muss, da es nicht möglich ist, eine Beeinträchtigung
des Aufrollers zu verhindern. Gase hoher Temperatur neigen dazu,
innere Metalloberflächen
anzugreifen und erzeugen Asche und Schlacken, die den Aufrollmechanismus
festfressen lassen.
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Ferner
können,
wo pyrotechnische Gasgeneratoren verwendet werden, um den rasch
ansteigenden Gasdruck zu liefern, die Unterdrucksetzungsrate des
Gases und die sich ergebende anfängliche
Antriebskraft oder Beschleunigung des Kolbens die Festigkeitsgrenzen
der angetriebenen Bauteile übersteigen.
Im Ergebnis kann die gesamte Anordnung aufgrund eines Bruchs eines
bestimmten Teils fehlerhaft funktionieren.
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Ein
weiteres Problem bekannter Straffer ist, dass sie dafür ausgelegt
sind, nur bei schweren Unfällen
aktiv zu werden, beispielsweise bei Unfällen, die Trägheitskräfte mit
sich bringen, welche zumindest ausreichend sind, die Airbags des
Fahrzeugs zu aktivieren. Die Konstrukteure von Sicherheitssystemen
wählen üblicherweise
einen solchen relativ hohen Aktivierungs-Schwellenwert wegen des
Aufwands beim Ersetzen der gesamten Sitzgurtstraffer- und Aufrollanordnung
nach der Aktivierung. Im Ergebnis können Sitzgurtstraffer Insassen
bei weniger schweren Unfällen
oftmals nicht schützen.
Ein damit einhergehendes Problem bei bekannten Straffern ist, dass
dann, wenn der Straffer nur bei schweren Unfällen aktiviert wird, die Aktivierung möglicherweise
in dem Zusammenstoßverlauf
relativ spät
eintritt. Somit muss der Straffer die Lose in dem Sitzgurt rasch
aufnehmen, was den Insassen manchmal verletzt.
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Die
US-PS 5,967,440 beschreibt einen Straffer und einen herkömmlichen
Aufroller für
ein Sicherheitsgurtsystem. Der Straffer ist relativ komplex und groß, so dass
das Gewicht und der Platzbedarf der Sitzgurtanordnung erhöht werden.
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Die
US-PS 5,899,399 beschreibt einen Straffer nach dem Stand der Technik.
Der Straffer ist relativ komplex, wodurch der Herstellungsprozess
kompliziert wird.
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Die
US-PS 5,944,350 beschreibt ebenfalls einen Straffer nach dem Stand
der Technik. Der Straffer ist wiederum relativ groß, so dass
das Gewicht und der Platzbedarf der Sitzgurtanordnung erhöht werden.
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Die
DE-A-36 35 022 als nächstkommender Stand
der Technik beschreibt einen Sitzgurtstraffer mit einem Gehäuse mit
wenigstens einem Durchlass, einem Gasgenerator in Fluidverbindung
mit einem ersten Ende des Durchlasses und einem Aktuator mit ersten
und zweiten Druckflächen
nahe dem ersten Ende des Durchlasses, wobei der Aktuator und der Durchlass
in bündiger
Verbindung an dem ersten Ende stehen, wobei bei einer Betätigung des
Straffers der Gasgenerator anfangs einen Gasdruck zu der ersten
Druckfläche
und anschließend
zu der zweiten Druckfläche
des Aktuators liefert, wodurch der Aktuator von dem ersten Ende
in Richtung auf das zweite Ende des Durchlasses angetrieben wird.
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Bei
einem Sitzgurtstraffer, wie er in der EP-A-0 641 691 beschrieben
ist, kann der Sitzgurt unter Einwirkung eines Seils, das von einem
Kolben, der in einem Zylinder durch Ausdehnung von Gas von einem
Gasgenerator angetrieben wird, um einen Insassen herum angezogen
werden. Um die Bewegungsstrecke des Kolbens, die zum ausreichenden Antrieb
des Gurts notwendig ist, zu verringern und somit die Gesamtgröße der Vorrichtung
zu verringern, wird das Seil über
eine an dem Kolben angebrachte Seilscheibe und auch über eine
feste Seilscheibe geführt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird ein Sitzgurtstraffer geschaffen, wie er
in Anspruch 1 definiert ist. Wenn der Aktuator vorwärts getrieben
wird, übt
das unter Druck stehende Gas anschließend eine größere resultierende
Kraft auf wenigstens eine zusätzliche
Druckfläche
aus. Wenn der Aktuator vorwärts
getrieben wird, wird das Band gespannt, was zu einer Umfangskraft
um die Kupplungsanordnung führt.
Eine gleichzeitige Drehbewegung der Kupplungsanordnung, der Gurtbandspulenwelle
und der Gurtbandspule strafft daher das angebrachte Sitzgurtband.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Spannen eines Sitzgurtes geschaffen, wie
es in Anspruch 7 definiert ist.
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Ein
Antreiben des Aktuators auf diese Weise strafft das flexible Band
und wickelt die Gurtbandspule des Sitzgurtaufrollers mit einem allmählicheren Geschwindigkeitsanstieg,
so dass das Sitzgurtband darauf gestrafft wird. Indem der Aktuator
zuerst mit einer geringeren Geschwindigkeit angetrieben wird und
dann die Geschwindigkeit schrittweise erhöht wird, indem der Oberflächenbereich
des Aktuators, auf welchen der Gasdruck wirkt, vergrößert wird,
wird eine Beschädigung
der verschiedenen Systembauteilen vermieden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Sitzgurtstraffers
mit einem Sanftstart-Kolbenaktuator, gezeigt in der inaktiven Position;
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2 ist
eine ähnliche
Ansicht der Ausführungsform
aus 1 und zeigt den Sanftstart-Kolbenaktuator in seiner
aktivierten Position;
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3 ist eine Seitenteilansicht des Sanftstart-Kolbenaktuators
aus 1;
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4 ist eine Seitenteilansicht einer anderen
Ausführungsform
des Sanftstart-Kolbenaktuators;
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5 ist
eine auseinandergezogene Teilansicht der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine Schnittdarstellung des Straffers aus 1 entlang
der Linie A-A;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer einstückig spritzgegossenen Kupplungsanordnung oder
eines Kupplungsmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
eine Draufsicht auf die Kupplungsanordnung aus 7;
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9 ist
eine Seitenansicht der Kupplungsanordnung aus 7;
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10 ist
eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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11 ist
eine Seitenansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Bezugnehmend
auf 1 ist ein Straffer 10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Straffer 10 kann dazu
verwendet werden, einen Sitzgurt (nicht gezeigt) zu straffen, der
um eine Gurtbandspule eines üblichen
Sitzgurtaufrollmechanismus gewickelt ist. „Straffen" sei allgemein als Aufnahme einer Lose
in einem Sitzgurt im Fall einer plötzlichen Verzögerung oder
eines Zusammenstoßes
definiert. Eine Gurtbandspulen-Aufrollerwelle 12 erstreckt
sich von dem Aufroller in den Straffer 10 und wirkt dadurch
mit dem Straffer 10 zusammen, um den Sitzgurt im Fall einer plötzlichen
Verzögerung
oder eines Unfalls stramm zu ziehen. Der Straffer 10 der
vorliegenden Erfindung hat seinen grundsätzlichen Einsatz bei Sitzgurtaufrollern.
Beispiele typischer Sitzgurtaufroller, bei denen der Straffer der
vorliegenden Erfindung seine Anwendung findet, sind in den US-PSen
4,558,832 und 4,597,546 angegeben. Diese Beispiele dienen lediglich
illustrativen Zwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung
nicht einschränken.
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Der
Straffer 10 weist ein Gehäuse 16 auf, welches
vorzugsweise ein einteiliger Block 16 aus Stahl, Aluminium,
einer Metalllegierung, Kunststoff und/oder anderen bekannten Materialien
ist, welche zur Verwendung in einem Straffer und zur Aufnahme der
nachfolgend beschriebenen Bauteile geeignet sind. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist das Gehäuse 16 mit
einem ersten Durchlass 18 versehen, der volumetrisch einen
zweiten Durchlass 20 schneidet. Der erste Durchlass 18 ist
vorzugsweise zylindrisch und senkrecht zum zweiten Durchlass 20 ausgerichtet,
der sich im Wesentlichen koextensiv mit der Länge des Gehäuses 16 erstreckt.
Eine Gurtbandspulenwelle 12 einer Sitzgurtaufrollerspule (nicht
gezeigt) erstreckt sich durch den ersten Durchlass 18 und
erstreckt sich auch axial durch eine Kupplungsanordnung 30,
welche innerhalb des ersten Durchlasses 18 festgelegt ist.
Der zweite Durchlass oder die zylindrische Bohrung 20 ist
vorzugsweise rechteckförmig
und hat ein erstes Ende 22 und ein zweites Ende 24,
welches sich quer zum Durchmesser des ersten Durchlasses 18 und
darüber
hinaus erstreckt. Ein flexibles Bauteil 40 ist vorgesehen,
das ein erstes Ende 41 hat, welches an dem Gehäuse 16 festgelegt
ist und ein zweites Ende 42 hat, welches um die Kupplungsanordnung 30 gewickelt
und hieran festgelegt ist. Das Band 40 ist vorzugsweise
ein metallischer Streifen, kann jedoch durch ein anderes geeignetes
flexibles Material, beispielsweise eine Metalllitze ersetzt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt der Straffer 10 auch einen Aktuator oder
Kolben 50 bereit, der nahe dem ersten Ende 22 des
zweiten Durchlasses 20 angeordnet ist. Die Aktuatorkomponente(n)
können
aus Metall, Kunststoff oder anderen geeignet steifen Materialien
oder Kombinationen hieraus druckgegossen, spritzgegossen oder sonstwie
gebildet sein. Bezugnehmend auf 3 hat
der Aktuator 50 einen Hauptabschnitt 48 und einen
Verlängerungsabschnitt 49,
welche beide vorzugsweise zylindrisch sind. Anders gesagt hat der
Aktuator 50 vorzugsweise einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt
mit einem ersten Durchmesser und hat einen zylindrischen Vorsprung 49,
der einen kleineren zweiten Durchmesser hat. Der Verlängerungsabschnitt 49 und
der Hauptabschnitt 48 befinden sich vorzugsweise in axialer
Fluchtung. Es versteht sich, dass der Aktuator 50 nicht
zylindrisch sein muss und verschiedene Abweichungen von der Ausgestaltung der
beschriebenen Ausführungsformen
gemacht werden könnten,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
könnte
der Aktuator 50 im Querschnitt rechteckig oder quadratisch
sein. Der Aktuator 50 könnte
einstückig
oder alternativ aus mehreren Teilen oder Segmenten aufgebaut sein.
Ferner muss der Verlängerungsabschnitt 49 nicht
axial mit dem Hauptabschnitt 48 fluchten. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der Verlängerungsabschnitt 49 in
einen Begrenzungsabschnitt 17 des Gehäuses 16 nahezu spielfrei
eingesetzt. Eine erste Druckfläche 54,
welche vorzugsweise kreisförmig
ist, ist auf dem Verlängerungsabschnitt 49 angeordnet.
Der Kolben 50 hat eine zweite Druckfläche 56, die teilweise
auf dem Hauptabschnitt 48 angeordnet ist und vorzugsweise
eine ringförmige
Oberfläche ist,
welche die Basis der Verlängerung 49 umfangsseitig
umgibt. Die zweite Druckfläche 56 weist
auch einen Abschnitt 54 auf, der auf dem Verlängerungsabschnitt 49 liegt.
Die zweite Druckfläche 56 enthält somit
die erste Druckfläche 54,
welche per Definition einen größeren Oberflächenbereich
als die erste Druckfläche 54 hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die erste Druckfläche 54 und
die zweite Druckfläche 56 kreisförmig und
teilen sich einen gemeinsamen Mittelpunkt (nicht gezeigt). Ein erster
Ringkanal 55 und ein zweiter Ringkanal 58 sind
vorzugsweise entlang des Umfangs des Aktuators 50 am Verlängerungsabschnitt 49 bzw.
dem Hauptabschnitt 48 her ausgearbeitet. Ein Paar flexibler
O-Ringe 57 und 59 liegt vorzugsweise im Schnappsitz
in den Ringkanälen 55 und 58,
so dass ein Gasdurchtritt durch den zweiten Durchlass 20 an den
Berührungspunkten
verhindert wird. Bezugnehmend auf 4 ist
dort ein anderer Aktuatorkolben 150 gezeigt. Der Kolben 150 hat
einen Hauptabschnitt 148 und einen Verlängerungsabschnitt 149, welche
vorzugsweise jeweils zylindrisch sind. Ähnlich dem Kolben 50 hat
der Kolben 150 eine erste Druckfläche 154 und eine zweite
Druckfläche 156, welche
die erste Druckfläche 154 enthält. Der
Kolben 150 unterscheidet sich jedoch vom Kolben 50 dahingehend,
dass er eine Bohrung 153 aufweist, welche einen vorstehenden
Abschnitt 117 des Gehäuses 116 einführbar aufnimmt.
Ein O-Ring 118 liegt bevorzugt im Schnappsitz um den vorstehenden
Abschnitt 117, um eine gasdichte Abdichtung zu bilden,
während
ein zweiter O-Ring 119 im Schnappsitz um den Verlängerungsabschnitt 149 gelegt
ist.
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Zurückkehrend
zu den 1 und 2 ist eine Gaserzeugungszusammensetzung 60 vorhanden
und vorzugsweise benachbart der ersten Druckfläche 54 und innerhalb
des Begrenzungsabschnittes 17 angeordnet. Ein Zünder 62 ist
an dem Gehäuse 16 angebracht
und liegt an dem ersten Ende 22 des zweiten Durchlasses 20 an.
In den 1 und 2 ist der Zünder 62 im Gehäuse 16 mittels
Gewindeeingriff aufgenommen, obgleich einige andere bekannte geeignete
Befestigungsverfahren, wie Schweißnähte, verwendet werden könnten. Die
dargestellte Position und Ausrichtung des Zünders 62 könnte abgewandelt
werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
abhängig
vom Einbauraum und den Herstellungsanforderungen. Ferner muss der
Zünder 62 überhaupt
nicht innerhalb des Gehäuses 16 angeordnet
sein. Ein Satz von Kontakten 64 kann elektrischen Strom
zu dem Zünder 62 liefern, um
die Gaserzeugungszusammensetzung 60 zu zünden, wenn
eine Aktivierung des Straffers 10 erwünscht ist. Die Zufuhr von elektrischem
Strom kann durch einen Sensor, beispielsweise einen Beschleunigungsmesser,
gesteuert werden, der auf übliche Weise
irgendwo in dem Fahrzeug angeordnet ist. Gaserzeugungsmittel, welche
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind,
sind dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannte Gaserzeugungsmittel.
Verwiesen sei beispielsweise auf die US-PSen 5,035,757, 5,460,668,
5,756,929 und 5,872,329. Diese Zusammensetzungen führen nicht
einschränkende
Beispiele von verwendbaren Gaserzeugungszusammensetzungen aus.
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Bezugnehmend
auf 5 ist die Kupplungsanordnung 30 um die
Aufrollerwelle 12 herum befestigt, wodurch die Welle 12 als
Drehachse dient. Wie dargestellt, ist die Kupplungsanordnung 30 an
einem Clip 31 befestigt, der einen Umfang annähernd gleich dem
ersten Durchlass 18 sowie einen Keil 33 entsprechend
einem weiblichen Gegenstück 33a im Durchlass 18 hat.
Der Clip 31 ist somit innerhalb des ersten Durchlasses 18 formschlüssig eingeführt, was eine
Verdrehung bei einer Aktivierung der Kupplungsanordnung 30 verhindert.
Die Kupplungsanordnung 30 enthält weiterhin erste und zweite
Segmente 32. Ein Satz von Scherstiften 34 ist
in Bohrungen 35 durch jedes Segment 32 eingepresst.
Die Scherstifte 34 bilden leichte Vorsprünge 38 durch
die jeweiligen oberen und unteren Oberflächen der Segmente 32. Die
Vorsprünge 38 legen
somit ein Ende eines jeden Segmentes 32 an entsprechenden
Bohrungen 31a in dem Clip 31 fest. Am anderen
Ende der Segmente 32 können
die Vorsprünge 38 durch
Vertiefungen (nicht gezeigt) an Ort und Stelle gehalten werden,
welche innerhalb einer Abdeckung 39 ausgebildet sind oder ein
anderer Clip kann verwendet werden, um die Segmente 32 gegenüber der
Wicklungsenergie des Bandes 40 während eines normalen Fahrzeugbetriebs
festzulegen. Wenn die Segmente 32 ortsfest festgelegt sind,
dreht die Aufrollerwelle 12 frei von den Segmenten 32,
es sei denn, der Straffer 10 ist aktiviert. Die 6–9 zeigen
eine alternative einstückige
Spritzgussausführung
einer Kupplungsanordnung 30a. Die Kupplungsanordnung 30a enthält mit den
Segmenten 32a einteilige Vorsprünge 38a, wodurch die
Kupplungsanordnung 30a am Clip 31 festgelegt ist.
Die Segmente 32a werden durch zwei Federteile 43 miteinander
verbunden.
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Allgemein
sind die hier dargestellten Kupplungsanordnungen lediglich exemplarisch
für die
vielen bekannten Kupplungen, die auf dem Gebiet verwendbar sind.
Folglich soll die hier verwendete Bezeichnung „Kupplungsanordnung" so verstanden sein,
dass sie grundsätzlich
jegliches Kupplungsbauteil oder eine Kombination von Bauteilen bezeichnet, welche
auf dem Gebiet von Sitzgurtaufrollern und -straffern verwendbar
ist. Anders gesagt, eine Kupplungsanordnung ist jedes Bauteil oder
jede Kombination von Bauteilen, welches oder welche eine drehbare
und umfangsseitige Kraft um die Aufrollerwelle 12 herum
ausübt
und damit eine Straffung oder ein Anziehen des Gurtes durch Wickeln
des zugehörigen Gurtbandes
erzeugt. Die US-PSen 5,743,480 und 5,222,994 zeigen bekannte Alternativen.
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Zurückkehrend
auf die 1 und 2 liefert,
wenn die Aktivierung des Straffers 10 beispielsweise im
Fall eines Zusammenstoßes
gewünscht
ist, ein Sensor (nicht gezeigt) über
die Kontakte 64 elektrischen Strom auf bekannte Weise an
den Zünder 62.
Die Erregung des Zünders 62 bewirkt
die Verbrennung der Gaserzeugungszusammensetzung 60 in
dem Begrenzungsabschnitt 17 des Gehäuses 16. Folglich
beginnt der Gasdruck in dem Begrenzungsabschnitt 17, extrem
rasch anzusteigen, was auch der Druck macht, der auf die erste Druckfläche 54 wirkt.
Wenn eine ausreichende Höhe
an Gasdruck erreicht ist, beginnt der Kolben 50 damit,
sich durch den zweiten Kanal 20 in Richtung des zweiten
Endes 24 zu bewegen, drückt
gegen das Band 40 und aktiviert die Kupplungsanordnung 30,
was eine Drehung der Spulenwelle 12 auslöst. Der
O-Ring 57 verhindert, dass eine merkliche Menge an Verbrennungsgas
zu früh
in den zweiten Durchlass 20 entweicht. Wenn der Kolben 50 sich
eine bestimmte Strecke bewegt hat, was den Verlängerungsabschnitt 49 aus dem
Begrenzungsabschnitt 17 zieht, kann unter Druck stehendes
Gas um den Verlängerungsabschnitt 49 herum
fließen,
um Kraft auf die zweite Druckfläche 56 auszuüben, welche
die gesamte Kolbenoberfläche
enthält,
die am ersten Ende 22 des zweiten Durchlasses 20 dem
Gasdruck ausgesetzt ist. Der O-Ring 59 verhindert, dass
eine wesentliche Menge an Gas an dem Kolben 50 vorbeiströmt. Wenn
sich der Kolben 50 in dieser Position befindet, wobei der
Verlängerungsabschnitt 49 frei
von dem Begrenzungsabschnitt 17 ist, kann unter Druck stehendes
Gas aus der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 60 auf
den gesamten freiliegenden Oberflächenbereich des Kolbens 50 wirken.
Da die auf den Kolben 50 wirkende Gesamtkraft durch den Gasdruck
und den freiliegenden Oberflächenbereich definiert
ist, erhöht
sich die resultierende Kraft auf den Kolben 50, sobald
sich der Kolben 50 weit genug bewegt hat, um die zweite
Druckfläche 56 freizulegen.
Im Ergebnis ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 50 durch
den zweiten Durchlass 20 anfangs relativ niedrig, wenn
Druck nur auf den relativ kleineren Oberflächenbereich der ersten Druckfläche 54 wirkt,
wird jedoch relativ schnell hoch, sobald der Gasdruck auf den relativ
größeren Oberflächenbereich
der zweiten Druckfläche 56 wirken
kann. Das Ergebnis ist ein relativ sanfter Start, der erlaubt, dass die
Kolbenbewegungsgeschwindigkeit allmählich ansteigt, so dass Schäden an den
diversen Bauteilen verhindert werden, welche eine korrekte Aktivierung des
Straffers 10 behindern könnten.
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Die
in 4 gezeigte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung arbeitet im Wesentlichen auf gleiche Weise, die unterschiedliche
Geometrie zeigt jedoch, wie eine abgewandelte Ausgestaltung das gleiche
Ziel erreicht, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Sobald auf die zweite Druckfläche 56 eingewirkt
wird, bewegt sich der Kolben 50 vorzugsweise relativ rasch
zum zweiten Ende 24 des Durchlasses 20 und zwingt
dabei einen Teil des Bandes 40 zu dem zweiten Ende 24,
wie in 2 gezeigt. Bei der Herstellung des Straffers 10 können die
relativen Größen der
Oberflächenbereiche 54 und 56 geändert werden,
um die Beschleunigung des Aktuators 50 mit verschiedenen
Auslegungskriterien des Straffers 10 zu vereinbaren. Jegliche
Anzahl unterschiedlicher Druckoberflächen kann während der Aktivierung des Straffers 10 stufenweise verwendet
werden, wodurch eine verbesserte Steuerung an der Beschleunigung
des Aktuators 50 abhängig
von dem Anwendungsfall erleichtert ist.
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Ebenfalls
gemäß 5 ist
das Band 40 vorzugsweise wenigstens zweimal um den Umfang
der Segmente 32 gewickelt und dann um eine Kante eines
Segments 32 ortsfest eingehakt. Da der Aktuator 50 das
Band 40 zum zweiten Ende 24 des Durchlasses 20 treibt,
zieht sich das Band 40 um die Kupplungsanordnung 30,
schert die Stifte 34 ab und übt eine Umfangskraft um die
Kupplungsanordnung 30 aus. Die Vorwärtsbewegung des Aktuators 50 führt somit
zu einem Zusammendrücken
und einer Zusammenziehung der Kupplungssegmente 32 um die Aufrollerachse 12.
Eine Drehbewegung der Kupplungsanordnung 30 und der Gurtbandspulenwelle 12 wird
somit bewirkt, indem die zugehörigen
Zähne der Segmente 32 mit
den zugehörigen
Zähnen
an der Welle 12 in Eingriff gelangen. Der Kupplungsbetrieb führt somit
zu einer Drehung der Gurtbandspule 12 des Aufrollers und
zu einem Anziehen oder Straffen des zugehörigen Gurtbandes. Die Abdeckung 39 umschließt die Durchlässe 18 und 20 und
die hierin enthaltenen Bauteile.
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Bezugnehmend
auf 10 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dargestellt, nämlich
ein Sitzgurtstraffer 210, der einen nicht linearen Aktuatorweg
und einen mehrteiligen Aktuator verwendet. Der Straffer 210 enthält ein Gehäuse 216 mit
einem ersten Durchlass 218 und einem zweiten Durchlass 220.
Der zweite Durchlass 220 hat ein erstes Ende 222 und
ein zweites Ende 224. Das zweite Ende 224 ist
vorzugsweise im Wesentlichen bogenförmig und beherbergt ein Klemmelement 250 mit
einer Mehrzahl von Zähnen 252,
das ein Ende eines flexiblen Bandes 240 festlegt. Das Klemmelement 250 ist
an einem Ende mittels eines Stiftes 251 befestigt, um den
es innerhalb des Gehäuses 216 schwenken
kann, wobei das gegenüberliegende
Ende des Klemmelementes 250 frei verbleibt. Das andere
Ende des Bands 240 ist an einer Kupplungs-/Verbindungsanordnung 230 angebracht, welche
an einer drehbaren Welle 212 befestigt und innerhalb des
ersten Durchlasses 218 aufgenommen ist. Vorzugsweise hat
das Klemmelement 250 eine innere Oberfläche 254, welche Teil
eines gekrümmten Wegs
ist, der von dem Aktuator 50 durchlaufen wird. Der verbleibende
Abschnitt des gekrümmten
Wegs wird vom Gehäuse 216 definiert
und enthält
die Außenwand 219 des
ersten Durchlasses 218 und den äußeren Abschnitt 231 der
Kupplungsanordnung 230. Der Aktuator 50 ist vorzugsweise
aufgebaut aus dem in den 1 und 2 dargestellten
Kolben 50 und einer Mehrzahl von Lagerteilen 202,
welche vorzugsweise zylindrische sich drehende Elemente sind, obgleich
bestimmte geeignete Alternativen verwendet werden könnten, beispielsweise
Kugellager. Ähnlich
zu den oben genannten Ausführungsformen hat
der Kolben 50 eine zylindrische Verlängerung 49, einen
Hauptabschnitt 48 und wenigstens zwei Druckflächen 54 und 56.
Ein Zünder 262 ist
vorhanden und kann Signale von einem Sensor über einen Satz Kontakte 264 empfangen,
um auf übliche
Weise den Straffer 210 zu aktivieren. Der Zünder 262 kann
auf jede geeignete, auf diesem Gebiet bekannt Weise angebracht werden.
Eine Gaserzeugungszusammensetzung 260 ähnlich derjenigen, die in einer
bevorzugten Ausführungsform
verwendet wurde, ist bevorzugt.
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Der
Aktuatorkolben 50 ist benachbart dem dem Ende am nächsten liegenden
Lagerteil 202 positioniert. Wenn der Straffer 210 durch
Zünden
des Gaserzeugungsmittels 260 aktiviert wird, drückt der Aktuatorkolben 50 gegen
das dem Ende am nächsten
liegende Lagerteil 202, welches wiederum seriell Kraft
an die benachbarten Teile 202 weitergibt. Weil die Lagerteile 202 frei
drehbar sind, ist eine Reibung unter den Elementen minimiert. Wenn
sich der Kolben 50 in Richtung des zweiten Endes 224 des
zweiten Durchlasses 220 bewegt, werden die Lagerteile 220 vorwärts gedrängt, durchlaufen
den gekrümmten Weg,
der durch die Innenseite 254 des Klemmelementes 250,
durch die Außenwand 219 und
durch die Kupplungs-/Verbindungsanordnung 230 definiert
ist, und treiben das Band 240 voran. Die Verwendung einer
Mehrzahl drehbarer Lagerteile erlaubt somit, dass die lineare Kraft
vom Kolben 50 in eine Umfangskraft um die Kupplungs-/Verbindungsanordnung 230 umgewandelt
wird. Da das Klemmelement 250 frei um den Stift 251 schwenkt,
kann die Antriebskraft der Lagerteile 202 die Zähne 252 des Klemmelementes 250 gegen
den Streifen 240 drücken,
was sicherstellt, dass dieser sicher gehalten wird. Die Bewegung
des Aktuators 50 durch diesen gekrümmten Weg strafft somit das
Band 240 und wickelt die Spule 212 vermittels
der Drehung der Kupplungsanordnung 230.
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Bezugnehmend
auf 11 ist eine zusätzliche alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der ein Sitzgurtstraffer 310 ein Gehäuse 316 hat,
welches einen Blockabschnitt 317 und eine elastische zylindrische
Hülse 315 enthält. Viele
der Merkmale des Straffers 310 sind ähnlich den Merkmalen der voranstehend
genannten Ausführungsformen.
Die Hülse 315 hat
ein erstes geschlossenes Ende 343 und ein zweites offenes
Ende 341 und enthält
einen Teil eines zweiten Durchlasses 320. Die Hülse 315 definiert
einen Begrenzungsabschnitt 318 ähnlich demjenigen der vorstehend
genannten Ausführungsformen.
Das Gehäuse 316 definiert
einen ersten Durchlass 318, innerhalb dem eine Kupplungsanordnung 330 um
eine drehbare Spule 312 angeordnet ist. Der zweite Durchlass 320 wird teilweise
von dem Blockabschnitt 317 und teilweise von der Hülse 315 definiert.
Ein Aktuator 50, der vorzugsweise ein einstückiger Kolben
wie in der bevorzugten Ausführungsform
ist, ist innerhalb der Hülse 315 positioniert
und dient dazu, ein flexibles Band 340 zu spannen, wenn
er durch den zweiten Durchlass 320 getrieben wird. Diese
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erlaubt, dass die Erfindung mit alternativen Materialien
gebaut wird und ist leichter als die voranstehenden Ausführungsformen.
Die elastische zylindrische Hülse 315 ist
vorzugsweise ein Stahlzylinder mit einer relativ hohen strukturellen Festigkeit.
Jede der beschriebenen Ausführungsformen
hat unterschiedliche Vorteile und findet ihre Anwendung in unterschiedlichen
Umgebungen, abhängig
von den besonderen Herstellungsanforderungen sowie von dem zur Verfügung stehenden
Einbauraum und der Ausgestaltung in einem Fahrzeug.
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Somit
liefert gemäß den vorliegenden
beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Bewegung des Aktuators und der Bänder einen
multiplizierenden Effekt ähnlich
demjenigen, der von Getriebebewegungsmultiplizierern geschaffen
wird. Die vorliegende Erfindung vereinfacht jedoch die Ausgestaltung
und die Herstellung bekannter Bewegungsmultiplizierer und behält dennoch den
Multiplizierervorteil der Verringerung der Hubanforderung für das Band
oder den Aktuator aufrecht. Das im Wesentlichen versiegelte Gehäuse minimiert den
Austritt von Gasen, Geräuschen
und Flammen. Die Verwendung von wenigstens zwei Druckflächen an
dem Kolbenaktuator erlaubt, dass der Kolben allmählich beschleunigt wird, was
die Gefahren und Probleme minimiert, die mit der Verwendung von
Pyrotechniken zum Antrieb der Kolbenbewegung einhergehen. Da der
Straffer entfernt von dem Sitzgurtaufrollmechanismus angeordnet
ist, muss nach einer Aktivierung des Straffers alleine der Straffer
ausgetauscht werden. Allgemein gesagt, alle oder die meisten Aufrollermechanismen
sind nach der Verwendung des Straffers erhaltbar.
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Zusammenfassend
kann die Erfindung als ein Sitzgurtstraffer charakterisiert werden,
der aufweist: (1) ein Gehäuse
mit zumindest einem Durchlass, wobei der Durchlass ein erstes Ende
und ein zweites Ende hat, und (2) einen in Fluidverbindung mit dem
ersten Ende des Durchlasses stehenden Gasgenerator, um dort einen
Gasdruck bereitzustellen, wobei der Straffer einen Aktuator enthält, der
wenigstens eine erste und eine zweite Druckfläche derart hat, dass jede Druckfläche entsprechend
eine Ebene im Wesentlichen parallel zur anderen einnimmt. Die Oberflächen sind
nahe dem ersten Ende des Durchlasses ausgerichtet und der Aktuator
und der Durchlass sind an dem ersten Ende in bündiger Verbindung. Bei einer
Aktivierung des Straffers liefert der Gasgenerator anfänglich einen
Gasdruck zur ersten Druckfläche
und nachfolgend auf die zweite Druckfläche des Aktuators, so dass
der Aktuator von dem ersten Ende in Richtung des zweiten Endes des Durchlasses
getrieben wird und somit eine zugehörige Sitzgurtaufrollspule dreht.
Das Sitzgurtband eines Sitzgurtaufrollers wird hierdurch gestrafft.