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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorspanneinrichtung
und insbesondere auf eine Sicherheitsgurt-Vorspanneinrichtung zur
Verwendung in einem Kraftfahrzeug.
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Zuvor
wurde vorgeschlagen, eine Vorspanneinrichtung in einem Kraftfahrzeug
bereitzustellen, wobei die Vorspanneinrichtung in Reaktion eines
Signals, welches den Eintritt eines Unfalls anzeigt, wirksam wird
und Spannung auf den Sicherheitsgurt bringt. Somit wird der Sicherheitsgurt
fest um den Sitzinsassen gezogen, bevor der Unfall so weit fortgeschritten
ist, dass der Insasse beginnt, sich relativ zum Sitz vorwärts zu bewegen.
Somit wird alle "Gurtlose", die anfangs noch
im Sicherheitsgurt vorhanden gewesen sein könnte, beseitigt, was bedeutet,
dass der Sicherheitsgurt sofort beginnt, den Insassen zurückzuhalten,
sobald der Insasse sich vorwärts
bewegt. Der Insasse wird sich leicht vorwärts bewegen, wenn sich der
Sicherheitsgurt dehnt, jedoch wird das Risiko des Insassen, bei
einer ausreichenden Distanz der Vorwärtsbewegung auf ein befestigtes
Teil des Fahrzeugs, wie beispielsweise das Lenkrad oder das Armaturenbrett,
aufzuprallen, vermindert.
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Die
gattungsgemäße
US-A-4,458,921 offenbart
eine zuvor vorgeschlagene Vorrichtung zum Spannen eines Sicherheitsgurtes,
worin ein Kolben bereitgestellt wird, der entlang eines Zylinders
in Reaktion auf das Auslösen
einer pyrotechnischen Ladung bewegt wird. Eine sich axial erstreckende
Bohrung durch den Kolben wird bereitgestellt und eine verformbare
Stange ist so angeordnet, dass sie durch die Bohrung passt. Ein
Ende der Stange ist in eine Vielzahl von spiralförmigen Windungen gewickelt
und ähnelt
einer Feder, die in dem Zylinder gehalten wird und das andere Ende
der Stange passt durch die Bohrung, um aus dem Zylinder zur direkten Verbindung
mit dem Sicherheitsgurt herauszutreten. Der Durchmesser der Vielzahl
spiralförmiger
Windungen in der Stange ist größer als
der Durchmesser der Bohrung durch den Kolben. Die US-Patentschrift beschreibt,
wie sich der Kolben beim Auslösen
der pyrotechnischen Vorrichtung entlang des Zylinders bewegt und
somit die Stange mit ihm bewegt und dadurch eine Spannung in den
Sicherheitsgurt bringt. Wirkt eine sehr wesentliche Kraft auf den
Sicherheitsgurt, wird der Stange ein Verformen ermöglicht,
so dass der anfangs gewickelte Abschnitt der Stange beginnt, sich
abzuwickeln. Wickelt sich die Stange ab, wird sie vom Zylinder durch
die Bohrung im Kolben zurückgezogen
und absorbiert auf diese Weise Energie.
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In
der Anordnung gemäß diesem
Stand der Technik ist die Stange direkt mit dem Sicherheitsgurt verbunden,
was bedeutet, dass die Spannvorrichtung in einer Position angeordnet
werden muss, in der die Stange direkt mit dem Sicherheitsgurt verbunden
werden kann, während
der Vorspanneinrichtung immer noch genügend Raum gelassen wird, wirksam zu
werden.
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Heutige
moderne Vorspanneinrichtungen nutzen gewöhnlich einen sich horizontal
erstreckenden Zylinder, wobei der Kolben innerhalb des Zylinders
mittels eines über
eine Laufrolle geführten Drahtseiles
mit dem Sicherheitsgurt verbunden ist. Es ist klar, dass die Anordnung
aus
US-4,458,921 nicht
in diesem Zusammenhang genutzt werden kann, da die verformbare Stange
nicht ohne weiteres um eine Laufrolle passt. Aus
US 4 258 934 A1 ist eine andere
Vorspanneinrichtung mit einem gewellten Eisenblech als verformbares
Element, welches direkt mit dem Sicherheitsgurt verbunden ist, bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung strebt an, eine verbesserte Sicherheitsgurt-Vorspanneinrichtung
bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wird eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen eines Sicherheitsgurtes
bereitgestellt, wobei die Vorspanneinrichtung einen Zylinder, Mittel
zum Einleiten von Gas an einem Ende des Zylinders, einen Kolben,
der sich beim Einleiten von Gas in den Zylinder bewegt, eine Laufrolle
an dem einen Ende des Zylinders sowie einen Draht oder ein Kabel,
der/das mit dem Sicherheitsgurt verbunden werden kann und sich von dem
Sicherheitsgurt um die Laufrolle und in den Zylinder erstreckt,
umfasst, wobei der Draht oder das Kabel durch ein Verbindungsstück mit einer
verformbaren Stange oder einem Stab (15) verbunden ist, wobei
die verformbare Stange oder der Stab einen in dem Kolben gebildeten
Durchgang passiert und in einer von mindestens einer Wicklung der
Stange oder des Stabes gebildeten Spule endet, wobei ein Abstandselement
vorliegt, das angepasst ist, den Kolben von dem einen Ende des Zylinders
zu beabstanden, wobei das Abstandselement so bemessen ist, dass
das den Draht und den verformbaren Stab verbindende Verbindungsstück axial
zum Zylinder zu dem einen Ende des Zylinders bewegt werden kann, ohne
von dem Abstandselement behindert zu werden.
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Vorzugsweise
ist das Abstandselement eine zylindrische Hülse, die im Zylinder aufgenommen wird
und eine zylindrische Bohrung definiert, die so bemessen ist, dass
sie das Verbindungsstück
aufnehmen kann und dem Verbindungsstück ermöglicht, sich im Wesentlichen
frei entlang der Bohrung zu bewegen.
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Vorteilhafterweise
ist der Kolben mit einem Mechanismus versehen, um dem Kolben das
Bewegen innerhalb des Zylinders in eine Richtung zu erlauben und
den Kolben am Bewegen in die entgegengesetzte Richtung zu hindern.
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Zweckmäßigerweise
umfasst der Mechanismus ein oder mehrere Verkeilelemente, die zwischen einem
sich verjüngenden äußeren Teil
des Kolbens und der Seitenwand des Zylinders angeordnet sind.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorspanneinrichtung eine Vielzahl von Verkeilelementen,
wobei jedes Verkeilelement eine Kugel ist.
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Vorteilhafterweise
passiert die verformbare Stange einen sich verjüngenden, im Kolben gebildeten
Durchgang und endet in einer Vielzahl spiralförmiger Windungen.
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Damit
die Erfindung besser verstanden wird und weitere Merkmale davon
anerkannt werden können,
wird die Erfindung nun beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Vorspannereinheit gemäß der Erfindung
ist, wobei Teile davon weggeschnitten sind.
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2 ein
schematischer Querschnitt der in 1 dargestellten
Vorspanneinrichtung ist, der zu Erklärungszwecken bereitgestellt
wird; und
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3 eine
der 2 entsprechende Ansicht ist, die die Vorspanneinrichtung
nach ihrem Auslösen darstellt,
wobei ein Teil der Kolbeneinheit der Klarheit der Darstellung wegen
als weggeschnitten gezeigt ist.
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Unter
anfänglichem
Bezug auf 1 wird eine Sicherheitsgurt-Vorspanneinrichtung
dargestellt, welche ein lang gestrecktes Rohr oder einen Zylinder 1 umfasst,
der/das angepasst ist, in einer horizontalen Position beispielsweise
in einem Fahrzeug montiert zu werden. Angrenzend an das eine Ende des
Rohrs oder des Zylinders 1 ist ein Gehäuse 2, welches eine
pyrotechnische Ladung 3 enthält, sowie ein dazugehöriger Zünder 4 (beide
in 2 dargestellt) montiert, der angepasst ist, ein
Signal durch die Drähte 5 zu
empfangen. Die pyrotechnische Ladung steht mittels eines Durchgangs 6 mit
einer Kammer 7 in Verbindung, die ein Ende des Zylinders
oder des Rohrs 1 darstellt. Der innere Durchmesser der
Kammer 7 ist kleiner als der innere Durchmesser des Zylinders
oder des Rohrs 1.
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Eine
Laufrolle 8 ist drehbar an dem einen Ende des Zylinders
oder des Gehäuses
montiert und ein Drahtseil 9 ist bereitgestellt, das eingreift
und teilweise um die Laufrolle 8 herum läuft. Das
freie Ende des Drahtseiles 9 ist mit einem Formstück 10 versehen,
welches an dem Ende des Drahtseiles festgecrimpt ist, wobei das
Formstück 10 eine
Platte 11 mit einer darin befindlichen Öffnung 12 definiert,
woran ein Teil eines Sicherheitsgurtverschlusses montiert werden
kann. Es muss jedoch anerkannt werden, dass, während die dargestellte bevorzugte
Ausführungsform
eine drehbare Laufrolle 8 umfasst, die Laufrolle durch
eine nicht drehbare Führung
für das Drahtseil 9 ersetzt
werden könnte.
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Wendet
man sich nun der Betrachtung der 2 zu, wird
deutlich, dass das Drahtseil 9 sich von der Laufrolle 8 durch
eine in einer Stirnwand der Kammer 7 bereitgestellte Dichtung 13 erstreckt.
Das Drahtseil 9 erstreckt sich axial von der Dichtung 13 entlang
dem Inneren des Rohrs oder des Zylinders 1. Das Ende des
Drahtseils 9 innerhalb des Rohrs oder des Zylinders 1 ist
mittels einer zylindrischen Verbindungsklammer 14 mit einem
Ende der verformbaren Stange 15 verbunden. Die Klammer 14 ist
von größerem Durchmesser
als das Drahtseil 9 und die Stange 15.
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Eine
Kolbeneinheit 16 ist innerhalb des Zylinders 1 bereitgestellt.
Die Kolbeneinheit 16 umfasst einen Kolbenkörper, der
an einem Ende einen sich radial nach außen erstreckenden ersten Flansch 17 aufweist.
Eine periphere Nut ist in dem Flansch 17 gebildet, die
eine Dichtung 18 enthält,
die beispielsweise die Form einer üblichen O-Ring-Dichtung annehmen
kann. Der Flansch 17 ist so bemessen, dass er am Zylinder 1 entlang
gleiten kann, während
die Dichtung 18 einen gasundurchlässigen Sitz innerhalb des Zylinders
sicherstellt.
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An
der Seite des Flansches 17, von der Klammer 14 entfernt,
befindet sich das schmale Ende einer sich nach außen verjüngenden,
allgemein konischen Körpersektion 19,
wobei die Körpersektion 19 mit
einem weiteren nach außen
gerichteten Flansch 20 endet, der im Wesentlichen von gleichem
Außendurchmesser
ist wie der erste Flansch 17. Der nach außen gerichtete
weitere Flansch 20 kann daher ebenfalls durch den Zylinder 1 gleiten,
bildet jedoch keine gasundurchlässige
Dichtung mit dem Zylinder 1.
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Ein
allgemein konischer, sich verjüngender Durchgang 21 (siehe 3)
erstreckt sich durch den Kolben 16, wobei der Durchgang
eine in dem ersten Flansch 17 gebildete kleine Öffnung 22 und
eine in dem weiteren Flansch 20 gebildete größere Öffnung 23 aufweist.
Die verformbare Stange 15 erstreckt sich von der Verbindungsklammer 14 durch
die kleine Öffnung 22,
passiert den konischen Durchgang 21 und erstreckt sich
durch die große Öffnung 23,
wo der verbleibende Abschnitt der Stange 15 mit einer oder mehreren
Windungen gewickelt ist, um eine Spule 24 zu bilden.
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Eine
Vielzahl von Kugeln 25, die die sich nach außen verjüngende Sektion 19 des
Kolbens 16 umgeben, sind bereitgestellt.
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Eine
zylindrische Hülse 26 ist
bereitgestellt, die innerhalb des Zylinders 1 angeordnet
ist. Die Hülse 26 hat
einen äußeren Durchmesser,
der innerhalb des Zylinders 1 einen Gleitsitz hat, und
die Hülse 26 definiert
eine axiale Bohrung 27, die einen leicht größeren Durchmesser
als der Durchmesser der Verbindungsklammer 14 hat, so dass
die Verbindungsklammer 14 entlang der Bohrung 27 der
Hülse 26 frei
gleiten kann. Die Hülse 26 ist
zwischen dem ersten Flansch 17 des Kolbens 16 und
der Kammer 7, die am Ende des Zylinders 1 angrenzend
an die Laufrolle 8 gebildet ist, angeordnet und verhindert
auf diese Weise eine Bewegung des Kolbens 16 von der in 2 dargestellten
Position hin zu der Laufrolle 8.
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Bei
Einsatz der Vorspanneinrichtung wird, wann immer eine einen vorbestimmten
Schwellenwert übersteigende
Kraft auf das Seil 9 wirkt, die dazu tendiert, das Seil
von der Vorspanneinrichtung zurückzuziehen,
dem Seil ermöglicht,
von der Vorspanneinrichtung abzurollen, so dass die Vorspanneinrichtung
einen Grad an Energieabsorption sogar noch vor dem Auslösen der
Zündung
der pyrotechnischen Ladung 3 bereitstellen kann. Wird eine
ausreichend hohe Kraft auf das Seil 9 ausgeübt wenn
sich die Vorspanneinrichtung in ihrer Ausgangsposition befindet,
wie in 2 dargestellt ist, kann die Verbindungsklammer 14 sich
innerhalb der in der Hülse 26 definierten
Bohrung 27 nach links bewegen, wie in 3 gezeigt
ist. Da die Verbindungsklammer 14 sich nach links bewegt,
weil der Kolben 16 daran gehindert wird, sich ebenfalls
nach links zu bewegen, wird das mit dem Seil 9 verbundene
Ende der verformbaren Stange 15 nach links gezogen und
bewirkt, dass sich die erste Spule 24 der verformbaren Stange
abwickelt und sich durch den konischen Durchgang 21, der
in der sich verjüngenden
Körpersektion 19 des
Kolbens 16 gebildet ist, und aus der Öffnung 22 mit relativ
kleinem Durchmesser heraus bewegt. Da die Windungen der Stange 15 auf
diesem Wege abgewickelt werden, wird eine wesentliche Energiemenge
absorbiert. Die Verbindungsklammer 14 kann sich nach links
hin zu einer wie in 3 gezeigten Position bewegen.
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Andererseits,
sollte ein Unfall eintreten, der von einem mit den Drähten 5 verbundenen
Sensor sensiert wird, wird der Zünder 4 ausgelöst und bewirkt,
dass die pyrotechnische Ladung 3 zündet. Auf diese Weise wird
bewirkt, dass Gas schnell durch den Durchgang 6 in die
Kammer 7 strömt
und somit in die innerhalb der Hülse 26 definierte
Bohrung 27. Das Gas wird auf den Kolben 16 einwirken
und dadurch den Kolben, wie in den 2 und 3 gezeigt,
nach rechts bewegen. Wenn keine wesentliche Kraft der Bewegung des
Kolbens entgegensteht, werden sich die Spulen 24 der verformbaren
Stange 15 ebenfalls mit dem Kolben nach rechts bewegen (kraft
des Eingreifens mit dem Flansch 20 des Kolbens 16),
ohne sich abzuwickeln. Wenn jedoch eine sehr wesentliche Kraft wirkt,
kann die verformbare Stange 15 an dem Kolben 16 vorbei
gezogen werden, die Spulen können
sich in der oben beschriebenen Art verformen und so Energie absorbieren.
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Da
sich die Kolbeneinheit 16 nach rechts bewegt, wird bewirkt,
dass sich die Kugeln 25 mit dem Kolben 16 nach
rechts bewegen, während
sie in einem Teil des Zwischenraums, der den sich verjüngenden
Abschnitt 19 des Kolbens 16 angrenzend an den
ersten Flansch 17 umgibt, zurückgehalten werden. Wenn jedoch
der Kolben einmal aufgehört
hat, sich nach Auslösen
der pyrotechnischen Ladung nach rechts zu bewegen, sollte dann eine
Kraft auf das Seil 9 dazu tendieren, den Kolben zurück nach links
zu bewegen, werden sich die Kugeln 25 relativ zum Kolben 16 nach
rechts bewegen und rutschen über
die sich verjüngende
Wand der Sektion 19 des Kolbens hoch, um auf diese Weise
fest zwischen der sich verjüngenden
Körpersektion 19 des
Kolbens 16 und der Wand des Zylinders 1 verkeilt
zu werden (wie in 3 gezeigt), und verhindern so,
dass sich der Kolben weiter nach links bewegt. Die Kugeln 25 dienen
somit als Verkeilelemente. Wird der Kolben auf diesem Wege in Position
verriegelt und wirkt dann eine wesentliche Kraft auf das Seil 9,
kann das Seil 9 von der Vorspanneinrichtung zurückgezogen
werden, aber nur durch Abwickeln der Spulen 24 der verformbaren
Stange 15 mit einer daraus resultierenden Energieabsorption.