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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtstraffer und insbesondere
einen Gurtstraffer für
einen Fahrzeugsicherheitsrückhaltemechanismus,
wie beispielsweise einen Sicherheitsgurt.
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Traditionell
weist eine Sicherheitsgurtrückhaltevorrichtung
eine Länge
von Gurtband auf, das an beiden Enden mit tragenden Teilen eines
Fahrzeuges verbunden und so angeordnet ist, daß es über den Schoß und ebenfalls
diagonal über
den Torso eines Fahrzeuginsassen hinweggeht. Es wird selektiv über den
Insassen mittels eines Gurtschloßmechanismus befestigt, der
mit einer Gurtschloßsteckzunge
in Eingriff kommt, die verschiebbar am Band angebracht ist.
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Um
die Behaglichkeit für
den zurückgehaltenen
Insassen zu erhöhen,
wird ein Gurtaufroller an einem Ende des Gurtbandes angebracht.
Das gestattet, daß das
Gurtband unter relativ niedrigen Belastungen nachgelassen wird,
um eine begrenzte Bewegung des zurückgehaltenen Insassen zu ermöglichen,
beispielsweise um die Unterhaltungselektronikregler oder die Aufbewahrungsfächer im
Auto zu erreichen. Der Gurtaufroller wird vorgespannt, um das Gurtband
relativ straff um den Insassen zu halten, und es ist ein Sperrelement
eingeschlossen, um den Gurtaufroller gegen ein Nachlassen des Gurtbandes im
Fall einer nachgewiesenen gefährlichen
Situation zu sperren. Beispielsweise kann sich ein Beschleunigungssensor
aktivieren, wenn das Fahrzeug einer schnellen Beschleunigung oder
einer Abbremsung unterliegt, die auf einen Zusammenstoß hinweist.
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Der
Gurtaufroller weist im allgemeinen eine drehbare Trommel auf, auf
die das Gurtband aufgewickelt wird, das durch eine Uhrfeder vorgespannt wird.
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In
den letzten Jahren wurden Gurtstraffer eingeführt, um eine Länge des
Gurtbandes schnell hineinzuziehen, um den Gurt aktiv um den Fahrzeuginsassen
im Fall eines registrierten Zusammenstoßzustandes festzuziehen. Das
nimmt jeglichen Durchhang auf, der sich im Gurt ausgebildet haben kann,
und hilft dabei, den Insassen im Sitz genauer zu positionieren,
um die Wirkung des Schutzes durch den Gurt und irgendeiner sekundären Sicherheitsrückhaltevorrichtung,
wie beispielsweise eines Airbags, zu maximieren.
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Gurtstraffer
weisen einen Kraftbehälter
auf, wie beispielsweise einen pyrotechnisch betätigten Gasgenerator, der einen
Kolben antreibt, der innerhalb eines Zylinders geführt wird,
wobei ein Seil gezogen wird, das die Trommel dreht und einige Windungen
des Gurtbandes einwickelt, bevor die Trommel arretiert und den Fahrzeuginsassen
sichert.
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Bekanntermaßen sind
derartige Gurtaufrollvorrichtungsstraffer groß, kostspielig und weisen viele
Teile auf. Sie sind Einzelfunktionsvorrichtungen und neigen dazu,
die Rückhaltevorrichtung
in gesperrtem Zustand zu blockieren, wenn eine Zündung erfolgt, so daß sie nicht
ein zweites Mal betätigt
werden können,
und sie können
daher gefährlich
sein, wenn ein Fahrzeug in einen zweiten Aufprall verwickelt ist.
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Ein
Beispiel für
einen bekannten Sicherheitsgurtstraffer entsprechend dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 wird im U.S.Patent Nr. 5782423 offenbart.
Jener Gurtstraffer ist ein Gurtstraffer vom Zahnstangentyp, wo ein
Zahnrad längs
einer Zahnstange angetrieben wird, was das Drehen der Trommel bewirkt,
die das Gurtband hineinzieht. Ein hauptsächlicher Nachteil bei den Zahnstangenanordnungen
ist jedoch, daß eine
große
Menge an Energie erforderlich ist, um das Zahnrad längs der
Zahnstange anzutreiben. Diese Anordnungen sind ebenfalls oftmals
ziemlich groß.
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Ein
weiteres Beispiel eines Gurtstraffers wird im U.S.Patent Nr. 6250720
offenbart, und das ist ein anderer Typ von Gurtstraffer gegenüber der
vorliegenden Erfindung. Er funktioniert durch Gurtstraffen und Zurückziehen
des Sicherheitsgurtschlosses in einer linearen Richtung. Im Ergebnis
dessen ist der Gurtaufroller selbst etwas groß und länglich, und das ist unerwünscht.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Gurtstraffermechanismus
bereitzustellen.
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Gurtstraffer
können
entsprechend der Erfindung konstruiert werden, die ein verringertes
oder eliminiertes Blockieren, kleinere Baugruppengrößen zeigen
und die normal oder fast normal wieder funktionieren, selbst nachdem
die pyrotechnische Vorrichtung gezündet wurde.
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Dementsprechend
werden die Probleme nach dem bisherigen Stand der Technik, die vorangehend
dargelegt werden, durch die Bereitstellung eines Sicherheitsgurtstraffers überwunden,
der aufweist:
einen Kolben;
einen Zylinder, der den Kolben
aufnimmt;
einen Kraftbehälter,
der aktivierbar ist, wenn ein Zusammenstoß registriert wird, um den
Kolben längs des
Zylinders anzutreiben;
ein elastisches Band, das mit dem Kolben
verbunden ist; und
eine Einrichtung für das selektive Verbinden des
Bandes mit einer Gurtaufrollentrommel bei einem vorgegebenen Zustand,
worin
der Kraftbehälter
einen Gasgenerator aufweist, der einen Ausgang in den Zylinder auf
einer Seite des Kolbens aufweist, um den Kolben längs des
Zylinders anzutreiben, um das Band mit der Verbindungseinrichtung
in Eingriff zu ziehen, um die Gurtaufrollentrommel zu drehen, dadurch
gekennzeichnet, daß:
der
Kolben ein erstes Kolbenelement, das mit dem Band verbunden ist,
und ein zweites Kolbenelement aufweist, das vom ersten Kolbenelement
durch ein elastisches Element getrennt ist.
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Beispielsweise
wird der Eingriff so festgelegt, daß er auftritt, wenn ein Zusammenstoß im Ergebnis dessen
registriert wird, daß die
Beschleunigung oder das Abbremsen einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführung kann
der Gasgenerator pyrotechnisch aktiviert werden.
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Entsprechend
einer Ausführung
weist das Band Bezugslöcher
oder Schlitze auf, die längs
mindestens eines Teils seiner Länge
in Intervallen gestanzt oder eingeschnitten sind, die dem Abstand
der Zähne
auf einem äußeren Umfang
eines Antriebsrades entsprechen, das an der Trommel befestigt ist. Während das
Band durch den Kolben gezogen wird, zieht es sich um das Antriebsrad
fest, und die Bezugslöcher
kommen mit den Zähnen
in Eingriff, wobei das Antriebsrad und daher die Trommel gedreht werden
und das Gurtband hineingezogen wird, um den Insassen zu sichern.
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Vorzugsweise
besteht das Band aus Stahl und wird kompakt als eine Spule in einem
Gehäuse angrenzend
an den Zylinder gelagert. Das Band wird um die innere Umfangswand
des Gehäuses
benachbart zu aber beabstandet von den Zähnen auf dem Antriebsrad geführt, das
mit der Trommel verbunden ist. Die natürliche Federtendenz des Stahlbandes wird
dazu neigen, es gegen die Innenwand des Gehäuses weg von den Zähnen zu
drücken.
Daher wird das Band, nachdem sich die Gurtstraffungskräfte verteilt
haben, natürlich
vom Antriebsrad weg zurückfedern,
wobei die Trommel freigegeben wird, damit sie sich wieder ungehindert
dreht. Das ist im Gegensatz zu traditionellen Gurtstraffern, die
dazu neigen, daß sie
nach dem Gurtstraffen gesperrt bleiben.
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Eine
Rückzugfeder
kann am oder in Richtung des Endes des Zylinders angeordnet werden, um
den Kolben am Ende des Gurtstraffungshubes zurückzudrücken.
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Der
Kolben weist entsprechend der Erfindung zwei Kolbenelemente auf
die mittels einer elastischen Baugruppe verbunden sind, vorteilhafterweise
wie beispielsweise einer Schraubenfeder. Das Kolbenelement, das
dem entfernten Ende des Zylinders am nächsten ist, paßt enganliegender
in den Zylinder als der zweite Kolben, d.h., es dichtet gegen die
Innenwand des Zylinders wirksamer ab und gleitet weniger leicht.
Während
des Gurtstraffens bewegen sich beide Kolben zusammen längs des
Zylinders, wobei sie das Band ziehen und die Trommel drehen. Nach
dem Gurtstraffen verteilt sich das Gas, und der Kolben bewegt sich
nach unten im Zylinder zurück.
Die Druckfeder zwischen den zwei Kolben zwingt sie auseinander,
und das bewegt das Band zurück
in die Ausgangsposition, wo es von der Trommel getrennt ist.
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Der
Zylinder ist vorzugsweise an einem Ende um das Band abgedichtet.
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie die gleiche zur Wirkung
gebracht werden kann, beziehen wir uns jetzt als Beispiel auf die
beigefügten
Zeichnungen, die zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung eines Gurtstraffers entsprechend
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Schnittdarstellung eines Teils des Gurtstraffers aus 1 vor
dem Gurtstraffen;
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3 eine
Schnittdarstellung eines Teils des Gurtstraffers aus 1 unmittelbar
nach dem Gurtstraffen;
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4 eine
vergrößerte perspektivische
Darstellung eines Teils aus 1.
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In 1 wird
ein Gurtstrafferzylinder oder -rohr 1 gezeigt, der einen
Kolben 2 enthält,
der mit einem Federstahlband 3 verbunden ist. Das Gurtstrafferrohr 1 kann
eine kreisförmige,
quadratische oder irgendeine andere Querschnittsform aufweisen,
und der Kolben 2 wird den gleichen Querschnitt aufweisen,
um enganliegend in das Rohr 1 zu passen. Das Rohr 1 kann
geradlinig sein, wie es gezeigt wird, oder es kann eine kreisförmige oder
U-Form aufweisen, wie es für
die Gurtaufrollerbaugruppe zweckmäßig ist. Das Rohr 1 ist
an einem Kunststoffgehäuse 4 montiert,
das eine breite, hohle Kammer 5 aufweist, in der das Stahlband 3 in
einer Spule 6 gelagert wird.
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Das
Band 3 passiert normalerweise benachbart zur Innenwand
des Gehäuses 4,
wie es durch die Vollinie 7 gezeigt wird, durch einen Führungsabschnitt 21 an
der Oberseite und zur Spule 6 um ein Antriebsrad 8 herum.
Das Antriebsrad 8 ist mit einer Gurtaufrollertrommel (nicht
gezeigt) verbunden und kann sich ungehindert drehen, bis der Gurtstraffer gezündet wird.
Das Antriebsrad 8 weist nach außen zeigende Zähne 9 auf.
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Eine
Rückzugfeder 10 ist
an einem Ende des Rohres 1 angeordnet und eine gasdichte
Dichtung 11 am anderen.
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Der
Kolben 1 weist, wie gezeigt wird, einen integrierten Gasgenerator 12 auf,
der mittels eines pyrotechnischen Initiators gezündet wird, der mit einer Elektrizitätsquelle 13 durch
Drähte 14 verbunden ist.
Der Gasgenerator kann separat sein, wobei ein Ausgang in das Rohr 1 auf
der Seite des Kolbens 2 zeigt, der mit dem Band 3 verbunden
ist.
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In 2 und 3 wird
der Kolben 1 detaillierter gezeigt. Ein unterer Kolbenteil 15 ist
mit dem Band 3 verbunden, beispielsweise indem er um ein Ende
des Bandes geformt ist. Der untere Kolbenteil 15 weist
einen schmalen Verlängerungsabschnitt 16 auf,
der durch ein Loch in der Mitte eines oberen Kolbenteils 17 hindurchgeht.
Eine Schraubenfeder 19 paßt um den Verlängerungsabschnitt 16 und
spannt den oberen und unteren Teil voneinander weg vor.
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Wenn
der Gurtstraffer zündet,
füllt Gas 18 das
Rohr 1 zwischen der Dichtung 11 und dem unteren
Kolbenteil 15, wobei sich die Kolbenbaugruppe längs des
Rohres 1 bewegt, wie in 3 und bei 22 in 1 gezeigt
wird. Die Bewegung des Kolbens 2 in die Position 22 zieht
das Band 3 und zieht es um das Antriebsrad 21 fest,
wie durch die punktierte Linie 23 gezeigt wird, was dazu
neigt, die Feder 19 zusammenzudrücken, weil der obere Kolbenteil 17 eine straffere
Passung im Rohr 1 zeigt als der untere Kolbenteil 15.
Folglich verringert sich der Gasdruck, und die Kolbenbaugruppe bewegt
sich in Richtung der in 2 gezeigten Position unter der
Federwirkung des Stahlbandes 3 und der Schraubenfeder 19 zurück. Der
obere und untere Kolbenteil werden durch die Feder 19 auseinandergedrückt, und
das Band 3 trennt sich vom Antriebsrad 8, wodurch
sich die Trommel wiederum ungehindert drehen kann.
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4 ist
eine vergrößerte perspektivische Darstellung
des Teils des Bandes 3, das die beabstandeten Schlitze 20 zeigt,
die mit den Zähnen 9 des Antriebsrades 8 in
Eingriff kommen. Die Zähne
sind vorteilhafterweise Sägezahnformen,
wie gezeigt wird, um die Freigabe des Bandes nach dem Gurtstraffen
zu erleichtern. Das Band kann typischerweise 10 bis 15 mm breit
sein.
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Der
Gurtstraffer der Erfindung liefert eine verbesserte Packungsmöglichkeit,
da das Stahlband sehr klein aufgewickelt werden kann. Er tendiert ebenfalls
dazu, daß er
weniger Teile aufweist und billiger herzustellen ist. Ebenfalls
ist ein Gasgenerator mit geringerer Leistung erforderlich als bei
bestimmten traditionellen Gurtstraffern, wie beispielsweise jenen,
die im Fachgebiet als Zahnstangen- oder Kugelanordnungen bekannt
sind, weil die Energie, die für das
Bewegen des Stahlbandes erforderlich ist, relativ gering ist.