DE69920615T2 - Kolbenantrieb zum Strammen eines Sicherheitsgurtes - Google Patents

Kolbenantrieb zum Strammen eines Sicherheitsgurtes Download PDF

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
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    • B60R22/4628Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators
    • B60R22/4633Linear actuators, e.g. comprising a piston moving along reel axis and rotating along its own axis

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kolbenantrieb zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes entsprechend dein Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Das DE 3635022A und US-A-4423846 offenbaren einen derartigen Kolbenantrieb zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes, der einen Stufenkolben aufweist, der in einem Führungsrohr angeordnet ist. Ein Gasausströmsystem liefert ein Treibgas in einen ersten und zweiten Druckraum. In der Ausgangsposition des Stufenkolbens sind der erste und der zweite Druckraum voneinander getrennt, und das Treibgas strömt anfangs in den ersten Druckraum auf der Außenfläche des Stufenkolbens. Der Stufenkolben, der durch das Treibgas, das im ersten Druckraum wirkt, in Bewegung versetzt wird, gibt eine Ausströmöffnung in den zweiten Druckraum auf der Außenfläche des Stufenkolbens frei. Das Treibgas, das in den zweiten Druckraum strömt, treibt zusätzlich den Stufenkolben an.
  • Das EP 0629531A1 offenbarte einen Gurtstraffer mit einem pyrotechnischen Kolbenantrieb mit mindestens einem Kolben, wobei dessen Antriebsbewegung auf die Wickelwelle eines automatischen Sicherheitsgurtaufrollers übertragen wird. Der Kolben ist in einem Führungsrohr angeordnet und wird darin dadurch bewegt, dass sich ein Antriebsgas, das durch eine pyrotechnische Treibmittelladung erzeugt wird, in einem Druckraum im Führungsrohr ausdehnt und dadurch auf den Kolben wiekt. Der bewegte Kolben kommt mit einem Ritzel in Eingriff, das mit der Wickelwelle gekoppelt ist und sie in Drehung versetzt. Sobald der Kolben seine Endposition erreicht hat und der Gurt gestrafft ist, blockiert der automatische Gurtaufroller das Gurtband.
  • Bei einem Gurtstraffer dieser Ausführung weist der Kolben beispielsweise eine Zahnstange auf, die ein Antriebszahnrad antreibt, das mit einer Wickelwelle des automatischen Gurtaufrollers gekoppelt ist. Während der normalen Funktion des automatischen Gurtaufrollers kann sich das Zahnrad ungehindert drehen, während es von der Zahnstange getrennt ist. Die Anlaufphase des Kopplungseingriffes, bei dem der Eingriff zwischen dem bewegten Kolben und dem noch unbewegten Zahnrad bewirkt wird, beginnt nach der Zündung der Treibmittelladung. Wenn der bewegte Kolben auf das noch unbewegte Zahnrad in der Anlaufphase auftrifft, müssen die Massenträgheitsmomente der bewegten Teile des automatischen Gurtaufrollers, wie beispielsweise der Wickelwelle und der verbleibenden Rolle des darauf aufgewickelten Gurtbandes, bewegt und überwunden werden. Der plötzliche Eingriff führt zu einer sehr hohen Beanspruchung der Bauteile, was eine entsprechende Überdimensionierung der Bauteile mit Bezugnahme auf ihre Festigkeit erfordern würde.
  • Das DE 4222993A1 offenbarte einen Gurtaufroller mit einem Gurtstraffer, der einen pyrotechnischen Kolben/Zylinderantrieb aufweist. Der Zylinder enthält einen pyrotechnischen Gaserzeuger, der in sein freies Ende eingesetzt wird, und einen becherförmigen Kolben, der verschiebbar im Zylinder gehalten wird und über den zylindrischen Gaserzeuger geschoben wird, wodurch zwei Arbeitskammern gebildet werden. Eine Arbeitskammer wird im Kolbenkopf gebildet und die andere Arbeitskammer am schmalen ringförmigen Ende des Kolbens. Beim Zünden des Gaserzeugers kann das Treibgas direkt und gleichzeitig auf die wirkenden Flächen der zwei Antriebskammern für den axialen Antrieb des Kolbens wirken, so dass eine hohe Anfangsbeanspruchung der Bauteile bewirkt wird.
  • Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Kolbenantriebes der Ausführung, die am Anfang beschrieben wurde, die eine kompakte Konstruktion aufweist.
  • Dieses Ziel wird entsprechend der Erfindung mit dem charakterisierenden Teil des Patentanspruches 1 erreicht.
  • Entsprechend der Erfindung enthält das Treibgasausströmsystem einen rohrförmigen Ausströmabschnitt, der sich in einer axialen Längsrichtung in eine Aussparung, die den ersten Druckraum. bildet, im Stufenkolben erstreckt und an seinem Umfang gegen eine Innenfläche der Aussparung abgedichtet wird. Das sich ausdehnende Treibgas, das von außen geliefert wird oder stromaufwärts vom oder im Ausströmabschnitt erzeugt wird, kann daher durch den Ausströmabschnitt in den ersten Druckraum im Stufenkolben geliefert werden und kann daher den Stufenkolben antreiben.
  • Der bewegte Stufenkolben kann mit dem Bewegungsübertragungssystem mit einer entsprechend verringerten Beanspruchung der Bauteile gekoppelt werden. Wenn das Bewegungsübertragungssystem eine Zahnstange am Stufenkolben und ein Antriebszahnrad aufweist, das mit dieser Zahnstange in Eingriff gebracht werden kann und mit einer Wickelwelle eines automatischen Gurtaufrollers gekoppelt wird, kann die Zahnstange in das Zahnrad mit einer verringerten Antriebskraft eingeführt werden. Das Bewegungsübertragungssystem kann jedoch ebenfalls eine Verbindung mit einem Gurtschloss bewirken, und kann es spannen.
  • Sobald das Bewegungsübertragungssystem eine Antriebsverbindung hergestellt hat, kann eine zweite Stufe auf dem Stufenkolben eine Antriebswirkung zeigen, und die gesamte Beschleunigungskraft kann auf den Stufenkolben und den damit gekoppelten Sicherheitsgurt angewandt werden.
  • Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden in den Nebenpatentansprüchen offenbart.
  • Bei einer vorteilhaften Konfiguration weist das Treibgasausströmsystem ein rohrförmiges Gehäuse auf, das in einem geschlossenen Endteil des Führungsrohres montiert ist. Das Treibgasausströmsystem und der Ausströmabschnitt können jedoch ebenfalls ein integrierter Teil des Führungsrohres sein.
  • Das rohrförmige Gehäuse kann ein tiefgezogenes Teil aus Aluminium sein und kann eine Verschlusskappe aufweisen, die im geschlossenen Endteil des Führungsrohres montiert ist. Die Verschlusskappe wird fest auf das Gehäuse nach der Einführung des pulverigen Treibmittels in das Gehäuse gepresst.
  • Für das Zünden der Treibmittelladung kann die Verschlusskappe mit einem Zündsystem versehen werden, das auf der Verschlusskappe liegen oder in die Verschlusskappe durch eine Öffnung in der Verschlusskappe eindringen kann.
  • Ein Zündsystem dieser Art ist vorzugsweise ein mechanischer Stoßzünder, kann aber ebenfalls eine elektrischer Zünder sein.
  • Der rohrförmige Ausströmabschnitt weist vorzugsweise eine vordere axiale Ausströmöffnung in den ersten Druckraum auf. Außerdem kann der Ausströmabschnitt so konstruiert sein, dass er ebenfalls seitliche Ausströmöffnungen aufweist. Diese seitlichen Ausströmöffnungen können sich in den zweiten Druckraum öffnen, insbesondere für das Ausströmen des Treibgases. Die vordere axiale Ausströmöffnung des rohrförmigen Ausströmabschnittes kann dadurch verschlossen werden, und sie kann durch den Druck der gezündeten Treibmittelladung geöffnet werden. Der rohrförmige Ausströmabschnitt kann ein Verschlusselement in der vorderen axialen Austrittsöffnung aufweisen, das eine Kerbe oder eine abgeschwächte Fläche aufweist, um das Öffnen zu vereinfachen.
  • Der zweite Druckraum weist vorzugsweise einen Querschnitt auf der im wesentlichen dem Inneren des Führungsrohres minus dem rohrförmigen Gehäuse entspricht, das sich darin erstreckt, und er weist annähernd die Querschnittsfläche der Aussparung im Stufenkolben auf und wird daher durch eine Kolbenendfläche des Stufenkolbens und die Innenflächen des Führungsrohres definiert.
  • Das Größenverhältnis der Flächen des ersten und zweiten Druckraumes im Stufenkolben, das für das Antreiben des Stufenkolbens wirksam ist, beträgt etwa 1 bis 10, kann aber vorteilhafterweise im Bereich von 1:5 bis 1:15 liegen.
  • Für die anfängliche Abdichtung zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum kann mindestens ein Dichtungselement in der Aussparung im Bereich des rohrförmigen Ausströmelementes angeordnet werden, um das rohrförmige Ausströmelement gegen das Innere der Aussparung abzudichten.
  • Ein Dichtungseinsatz wird vorzugsweise an den seitlichen Wänden des Stufenkolbens angeordnet, die den ersten Druckraum definieren, und liegt auf dem Umfang des Ausströmabschnittes auf.
  • Die Wände des Stufenkolbens, die an die zwei Druckräume angrenzen, können im allgemeinen eine Dichtungsschicht aufweisen. Diese Dichtungsschicht kann ein Dichtungseinsatz sein, der als ein Formteil hergestellt werden kann und gleichzeitig einen Dichtungsrand für das Abdichten des Stufenkolbens gegen die Innenwände des Führungsrohres aufweist.
  • Bei einer vorteilhaften Konfiguration weist die Aussparung am ersten Druckraum einen Innenbereich mit einem Querschnitt, der über die axiale Länge des ersten Bewegungsweges konstant ist, und einen angrenzenden Außenbereich mit einem vergrößerten Querschnitt auf, wobei der vergrößerte Querschnitt die Ausströmöffnung aus dem ersten in den zweiten Druckraum bildet. Der Querschnitt des Außenbereiches kann kontinuierlich oder ebenfalls plötzlich größer werden.
  • Das Bewegungsübertragungssystem enthält vorteilhafterweise eine Zahnstange am Stufenkolben und ein Zahnrad, das mit der Zahnstange in Eingriff gebracht werden kann, und das mit einer Wickelwelle eines automatischen Sicherheitsgurtaufrollers für den Sicherheitsgurt gekoppelt wird. Zugleinenverbindungen oder Hebelmechanismen können ebenfalls verwendet werden, um den Stufenkolben mit dem Sicherheitsgurt, mit dem Gurtschloss oder anderen Spannbauteilen zu verbinden.
  • Wenn ein erster Zahn der Zahnstange in der Richtung der Bewegung des Stufenkolbens eine verringerte Zahnhöhe aufweist, wird der Eingriff der Zahnstange in die Zähne des Zahnrades in jeder Position des Zahnrades gesichert.
  • Das Führungsrohr und der Stufenkolben können einen im wesentlichen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt und ebenfalls einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
  • Die Erfindung schlägt ebenfalls vor, dass bei einem allgemeinen Kolbenantrieb mindestens eine seitliche Wand des Führungsrohres, die an den Druckraum angrenzt, eine Wanddicke aufweist, die so bemessen ist, dass beim Erreichen eines maximalen Treibgasdruckes im Druckraum eine Verformung der seitlichen Wand einen Überdruckausströmweg für das Treibgas öffnet. Eine Druckentlastungsvorrichtung wird auf diese Weise geschaffen, die beispielsweise, wenn der Antriebskolben auf seinem Bewegungsweg blockiert oder in der Endposition der Bewegung angeordnet wird, das Ausströmen des Treibgases aus dem Druckraum sichert und daher verhindert, dass ein Teil des Kolbenantriebes unter dem Überdruck berstet.
  • Diese Druckentlastungsvorrichtung kann im allgemeinen in jeder Querschnittsform bereitgestellt werden, da die entsprechende Dimensionierung der Wanddicken von der Form der Wände unabhängig ist. Bei einer besonders vorteilhaften Konfiguration weist das Führungsrohr jedoch einen rechteckigen Querschnitt auf, und die seitlichen Wände des Führungsrohres, die im Querschnitt länger sind, wölben sich nach außen.
  • Vorteilhafterweise kann diese Druckentlastungsvorrichtung ebenfalls in einem Kolbenantrieb mit dem vorangehend beschriebenen Stufenkolben entsprechend Patentanspruch 1 und ebenfalls in Kombination mit mindestens einem Nebenpatentanspruch verwendet werden.
  • Ausführungen der Erfindung werden hierin nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
  • 1 eine Längsschnittdarstellung durch eine erste Ausführung eines Kolbenantriebes entsprechend der Erfindung mit einem Stufenkolben in einer Ausgangsposition;
  • 2 eine Schnittdarstellung längs einer Linie A-A in 1 vom Kolbenantrieb in der Ausgangsposition;
  • 3 eine Darstellung entsprechend 1 vom Kolbenantrieb mit einem vorgerückten Stufenkolben in Eingriff mit einem Antriebszahnrad;
  • 4 eine Schnittdarstellung längs einer Linie A-A in 3 vom Kolbenantrieb in der in 3 gezeigten Position;
  • 5 eine Längsschnittdarstellung durch eine zweite Ausführung eines Kolbenantriebes entsprechend der Erfindung mit einem Stufenkolben in einer Ausgangsposition;
  • 6 eine Schnittdarstellung längs einer Linie B-B in 5 durch den Kolbenantrieb in der Ausgangsposition;
  • 7 eine Darstellung entsprechend 5 vom Kolbenantrieb mit einem vorgerückten Stufenkolben in Eingriff mit einem Antriebszahnrad;
  • 8 eine Schnittdarstellung längs einer Linie B-B in 7 durch den Kolbenantrieb in der in 7 gezeigten Position;
  • 9 eine vergrößerte Detaildarstellung aus 1 mit der halben Seite des Stufenkolbens;
  • 10 eine Schnittdarstellung durch ein Führungsrohr des Kolbenantriebes mit dem Stufenkolben in einer schematischen Darstellung; und
  • 11 eine Schnittdarstellung entsprechend 10 durch das Führungsrohr, wobei die seitlichen Wände durch Überdruck verformt sind.
  • Eine Ausführung eines Kolbenantriebes entsprechend der in 1 und 2 gezeigten Erfindung weist ein Druck- und Führungsrohr 1 und ein Antriebselement oder einen Stufenkolben 2 auf, der darin verschiebbar gehalten wird. Das Führungsrohr 1 steht mit einem automatischen Sicherheitsgurtaufroller (nicht gezeigt) so in Verbindung, dass sich ein angetriebenes Element, wie beispielsweise ein Zahnrad 3, das, als Teil eines Bewegungsübertragungssystems, direkt oder mittels eines Zahnrades mit einer Wickelwelle des automatischen Gurtaufrollers verbunden ist, durch eine Öffnung 4 im Führungsrohr 1 in einen Bewegungsweg einer Zahnstange 5 erstreckt, die auf dem Stufenkolben 2 angeordnet ist (der Stufenkolben 2 bewegt sich in der Richtung des Pfeiles X in 1).
  • Der Stufenkolben 2 ist in einer Ausgangs- oder Bereitschaftsposition entsprechend 1 und 2 an einem geschlossenen Endteil 6 des Führungsrohres 1 angeordnet und mit dem Zahnrad 3 außer Kontakt. Der Stufenkolben 2 und das Innere des Führungsrohres 1 zeigen insbesondere eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische Querschnittsform. Der Stufenkolben 2, der beispielsweise aus Aluminium hergestellt wird, weist an seiner Seite, die zum Zahnrad 3 hin liegt, einen Hohlraum auf, in dem die Zahnstange 5 befestigt ist, die beispielsweise aus einer Vielzahl von benachbarten Segmenten besteht, wie beispielsweise präzisionsgestanzten Stahlteilen, und bei der der erste Zahn 8 in der Bewegungsrichtung als ein halber Zahn mit einem verkürzten Zahnkopf konstruiert ist. Die Zahnstange 5 ist am Stufenkolben 2 einerseits mittels eines Vorsprunges 9 der Zahnstange 5, der in eine dazugehörende Vertiefung im Stufenkolben 2 eingreift, und andererseits durch ein Halteteil 10 der Zahnstange 5 befestigt, das durch einen Sicherungsvorsprung 11 des Stufenkolbens 2 gehalten wird.
  • Der Stufenkolben 2 weist eine Kolbenendfläche 12, die in Richtung des geschlossenen Endteils 6 des Führungsrohres 1 gedreht ist, und eine längliche Vertiefung oder Aussparung 13 auf, die sich von der Kolbenendfläche 12 axial längs einer Mittellinie 14 in das Innere des Stufenkolbens 2 erstreckt und in einem inneren Kolbenkopf 15 endet. Die Aussparung 13 weist eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische Querschnittsform auf. Ein äußerer Vorsprung 16 wird an der Kolbenendfläche 12 am äußeren Umfang des Stufenkolbens 2 gebildet.
  • Eine Kolbendichtung 17, die als ein Dichtungsformteil ausgebildet ist, weist einen Dichtungsrand 18, der im Vorsprung 16 für ein Abdichten des Stufenkolbens 2 gegen die seitlichen Innenflächen 19 des Führungsrohres 1 in Eingriff kommt, und einen Dichtungseinsatz 20 auf, der an die Form der Kolbenendfläche 12 und der Aussparung 13 angepasst ist und eine kontinuierliche Dichtungsschicht bildet, die die gesamte Druckseite oder alle Druckflächen des Stufenkolbens 2 bedeckt.
  • Der Kolbenantrieb enthält ein rohrförmiges Gehäuse 21 als Ladungsträger für eine Antriebseinrichtung, die ein Treibgas erzeugt. Das rohrförmige Gehäuse 21, das beispielsweise aus Aluminium hergestellt wird, ist durch eine aufgepresste Verschlusskappe 22 bedeckt und verschlossen, die in eine Zündkammer 23 eingesetzt wird, die im geschlossenen Endteil 6 des Führungsrohres 1 so gebildet wird, dass sich das rohrförmige Gehäuse 21 längs der Mittellinie 14 in die Aussparung 13 im Stufenkolben 2 fast bis zum inneren Kolbenkopf 15 erstreckt. Das rohrförmige Gehäuse 21, das im wesentlichen an die Querschnittsform der Aussparung 13 angepasst ist und daher ebenfalls einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, wird in drei Rohrabschnitte unterteilt. Ein vorderer erster Rohrabschnitt 24 angrenzend an den Kolbenkopf 15 wird mit einem konstanten Querschnitt und Gehäusewänden parallel zur Mittellinie 14 und mit einer vorderen Endfläche gebildet, die durch ein Verschlussteil 25 verschlossen wird. Das Verschlussteil 25 wird beispielsweise zusammenhängend mit den Gehäusewänden hergestellt und kann Kerben aufweisen, die das Öffnen oder den Bruch des Verschlussteils 25 vereinfachen. Der Querschnitt des Gehäuses 21 nimmt in einem angrenzenden mittleren oder zweiten Rohrabschnitt 26 zu, wobei die Gehäusewände etwas in Richtung der Mittellinie 14 geneigt sind. Ein dritter Rohrabschnitt 27 des Gehäuses 21 erstreckt sich zur Verschlusskappe 22 mit beispielsweise einem im wesentlichen konstanten Querschnitt.
  • Der Dichtungseinsatz 20 weist einen inneren Abschnitt 28, der an den vorderen ersten Rohrabschnitt 24 angepasst ist und darauf aufliegt, wobei die Innenflächen 29 parallel zur Mittellinie 14 sind, und eine Dichtungsbasis 30 auf. Aus einer Position, die als ein Umschaltpunkt 31 beschrieben wird, und in der Ausgangsposition des in 1 und 2 gezeigten Stufenkolbens 2, was mit dem Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrabschnitt 24 und 26 übereinstimmt, dehnen sich die Innenflächen 29 des Dichtungseinsatzes 20 in der Richtung der oberen Kolbenendfläche 12 so aus, dass der Querschnitt des Innenraumes größer wird, der durch den Dichtungseinsatz 20 definiert wird.
  • In eine im geschlossenen Endteil 6 im Führungsrohr 1 ausgebildete Bohrung und seitlich zur Zündkammer 23 führend, wird ein Stoßzünder 32 eingesetzt, der sich in die Zündkammer 23 erstreckt und mit seiner Endfläche 33 auf einem hohlen, abgeflachten Bereich 34 der Verschlusskappe 22 aufliegt.
  • Um den Kolbenantrieb auszulösen und daher den Fahrzeugsicherheitsgurt zu straffen, trifft ein Schlagbolzen (nicht gezeigt) auf den Stoßzünder 32, so dass seine explosive Ladung gezündet wird. Eine Zündflamme gelangt in die Verschlusskappe 22 und zündet das pyrotechnische Treibmittel, das im Gehäuse 21 des Ladungsträgers enthalten ist (der Bruch des Stoßzünders 32 und der Verschlusskappe 22 wird in 4 nicht gezeigt). Das vordere Verschlussteil 25 des Gehäuses 21 wird durch den Druck des entwickelten Treibgases aufgesprengt. Das Treibgas strömt durch die aufgesprengte Treibgasausströmöffnung 35 (in 3 gezeigt) in einen ersten Druckraum 36, der durch die Dichtungsbasis 30 und die Innenflächen 29 des Innenabschnittes 28 des Dichtungseinsatzes 20 definiert ist und vom vorderen ersten Rohrabschnitt 24 des Gehäuses 21 abgedichtet wird, der an den Innenflächen 29 des Dichtungseinsatzes 20 liegt. Als Ergebnis des Druckes des Treibgases, das im ersten Druckraum 36 gegen die Dichtungsbasis 30 und den Kolbenkopf 15 wirkt, wird der Stufenkolben 2 mit einer ersten Antriebskraft entsprechend der Größe der Basis des ersten Druckraumes 36 in der Richtung des Pfeiles X im Führungsrohr 1 bewegt. Der erste Druckraum 36 wird dadurch axial vergrößert, bleibt aber durch den Dichtungseinsatz 20 infolge des Kontaktes des vorderen Rohrabschnittes 24 mit dem Gehäuse 21 abgedichtet. Die Zahnstange 5 kommt mit dem Zahnrad 3 in Eingriff und greift in seine Zähne ein, wobei die richtige Einführung der Zahnstange 5 in die Zähne des Zahnrades 3 durch den verringerten halben Zahn 8 vereinfacht wird.
  • Während sich die Vorwärtsbewegung des Stufenkolbens 2 fortsetzt, passiert der Umschaltpunkt 31 des Dichtungseinsatzes 20 das geöffnete Verschlussteil 25 des ersten Rohrabschnittes 24 an der Ausströmöffnung 35, wobei die zurückgehenden Innenflächen 29 bewirken, dass sich ein Überlauf oder eine Ausströmöffnung 37 zwischen dem äußeren Umfang des vorderen Rohrabschnittes 24 und den Innenflächen 29 des Dichtungseinsatzes 20 zu öffnen beginnt (siehe 3), um einen Zutritt des Treibgases in einen zweiten Druckraum 38 zu gestatten, der durch die obere Kolbenendfläche 12 des Stufenkolbens 2 und die Innenflächen des Führungsrohres 1 definiert wird. Die Antriebsdruckfläche des zweiten Druckraumes 38 wird durch die Querschnittsfläche der Innenkammer des Führungsrohres 1 minus der wirksamen Basis oder Druckfläche am Kolbenkopf 15 des ersten Druckraumes 36 gebildet.
  • Da die Antriebsdruckfläche des zweiten Druckraumes 38 beträchtlich größer ist als die des ersten Druckraumes 36, beispielsweise um einen Faktor von etwa 10, wirkt eine Kraft, die um diesen Faktor größer ist, zusätzlich auf den Stufenkolben 2 und beschleunigt ihn dementsprechend mit einer viel größeren Vortriebskraft.
  • Eine zweite Ausführung des Kolbenantriebes entsprechend der Erfindung (siehe 5 bis 8) enthält einen Ladungsträger für das Treibmittel, der in Beziehung zum ersten Beispiel modifiziert ist, und bei dem eine buchsenförmige Verschlusskappe 40 auf ein Gehäuse 21 gepresst wird, das auf der Kappenseite verlängert ist. Die buchsenförmige Verschlusskappe 40 weist eine Form auf, die an die Zündkammer 23 angepasst ist, und wird in die Zündkammer 23 gepresst. Die Verschlusskappe 40 und das Gehäuse 21 weisen eine seitliche Öffnung 41 auf, durch die der Stoßzünder 32 in das Innere der Verschlusskappe 40 und des Gehäuses 21 eindringt. Beim Zünden des Stoßzünders 32 zündet die Zündflamme direkt die Treibmittelladung, die im Gehäuse 21 enthalten ist, während die Verschlusskappe 40 nicht durchstochen werden muss. Die Konstruktion und die Art und Weise der Funktion entsprechen anderweitig der ersten Ausführung.
  • Anstelle des Anordnens der beispielsweise pulverigen Treibmittelladung im Gehäuse 21 kann die Treibmittelladung oder im allgemeinen eine Gaserzeugungsanlage ebenfalls außerhalb des Gehäuses 21 oder des Führungsrohres 1 montiert werden, so dass das rohrförmige Gehäuse 21 nur als Eintrittsrohr für das außerhalb erzeugte Treibgas dient.
  • Ein elektrischer Zünder kann anstelle eines mechanischen Stoßzünders verwendet werden, um die Treibmittelladung zu zünden.
  • Das rohrförmige Gehäuse 21 kann einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweisen, wobei die Innenflächen des Dichtungseinsatzes 20 an ein Gehäuse 21 angepasst werden, das auf diese Weise geformt wird. Bei einem kreisförmigen Gehäuse 21 ist es jedoch ebenfalls wünschenswert, die Aussparung 13 im Stufenkolben 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt zu konstruieren.
  • Die Kolbenendfläche 12, die den zweiten Druckraum 38 definiert, kann im wesentlichen eben, in Richtung der Aussparung 13 abgeschrägt oder mit zusätzlichen Vertiefungen versehen sein. Die Aussparung 13 und/oder der Dichtungseinsatz 20 können sich ebenfalls etwas in der Form eines Trichters in Richtung des zweiten Druckraumes 38 öffnen, so dass der Querschnitt des Überlaufes oder der Ausströmöffnung 37 während der Bewegung des Stufenkolbens 2 vergrößert wird und ein stärkeres Durchlassen des Treibgases gestattet.
  • Der Zeitpunkt der Öffnung des Überlaufes oder der Ausströmöffung 37 kann als eine Funktion des Weges der Bewegung bestimmt werden, der durch den Stufenkolben 2 zurückgelegt wird, indem die Konstruktion der Länge des Ausströmabschnittes 24 differiert.
  • 10 und 11 zeigen schematisch ein Führungsrohr 1, aus Aluminium hergestellt, eines Kolbenantriebes entsprechend der Erfindung in einer Schnittdarstellung senkrecht zu einer Längsachse oder zur Mittellinie 14. Das Führungsrohr 1, das eine Innenkammer oder einen Druckraum 38 mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist, enthält lange und kurze seitliche Wände 45 und 46, die diese Innenkammer oder diesen Druckraum 38 definieren. Die Wanddicken der zwei langen seitlichen Wände 45 sind so dimensioniert, dass die zwei seitlichen Wände 45 im wesentlichen den rechteckigen Querschnitt bis zu einem maximalen zulässigen Treibgasdruck in der Innenkammer oder dem Druckraum 38 beibehalten und die Kolbendichtung 17 dennoch den Druckraum 38 abdichtet. Wenn der Treibgasdruck über diesen maximalen zulässigen Wert steigt, beispielsweise, wenn der Antriebskolben während seiner Vorwärtsbewegung blockiert wird oder in der Endposition für eine Bewegung des Kolbens, werden die zwei langen seitlichen Wände 45 verformt und nach außen gebogen (siehe 11). Zwischen den zwei gegenseitig abgelegenen äußeren Kolbenflächen 47 und den dazugehörenden verformten seitlichen Wänden 45 wird eine entsprechende Öffnung 48 gebildet, die nicht länger durch die Kolbendichtung 17 oder durch den Dichtungsrand als Ergebnis des hohen Treibgasdruckes abgedichtet werden kann und daher einen Überdruckausströmweg und eine Druckentlastungsvorrichtung bildet.

Claims (9)

  1. Kolbenantieb zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes, der aufweist: ein kolbenartiges Antriebselement (2), das in einem Führungsrohr (1) angeordnet ist; eine Antriebseinrichtung für das Erzeugen eines Treibgases, das das Antriebselement (2) antreibt, indem es sich in einem Druckraum (36, 38) an das Antriebselement ausdehnt; und ein Bewegungsübernagungssystem (3, 5), das das Antriebselement und den zu straffenden Sicherheitsgurt verbindet, worin das Antriebselement (2) ein Stufenkolben (2) ist, der mit einem ersten Druckraum (36) und einem zweiten Druckraum (38) versehen ist; ein Treibgasausströmsystem (21) für das Zuführen des Treibgases in die Druckräume (36, 38) in der Startposition des Stufenkolbens (2) grenzt an letzteren in einer derartigen Weise an, dass der erste und zweite Druckraum (36, 38) voneinander getrennt werden und das Treibgas anfangs in den ersten Druckraum (36) strömt, und der Stufenkolben (2), der durch das im ersten Druckraum (36) wirkende Treibgas in Bewegung versetzt wird, eine Ausströmöffnung (37) in den zweiten Druckraum (38) freigibt, nachdem ein erster Abstand eingenommen wird, so dass das Treibgas, das in den zweiten Druckraum (38) strömt und darin wirkt, zusätzlich den Stufenkolben (2) antreibt; dadurch gekennzeichnet, dass das Treibgasausströmsystem (21) einen rohrförmigen Ausströmabschnitt (24), der sich in einer axialen Längsrichtung in die Aussparung (13) erstreckt, wobei der erste Druckraum (36) gebildet wird, im Stufenkolben (2) aufweist und an seinem Umfang gegen eine Innenfläche (29) der Aussparung (13) abgedichtet wird.
  2. Kolbenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibgasausströmsystem (21) ein rohrförmiges Gehäuse (21) aufweist, das in einem geschlossenen Endteil (6) des Führungsrohres (1) montiert ist.
  3. Kolbenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Gehäuse (21) eine Verschlusskappe (22; 40) aufweist, die im geschlossenen Endteil (6) montiert ist.
  4. Kolbenantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskappe (22; 40) mit einem Zündsystem (32) versehen ist.
  5. Kolbenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem (32) auf der Verschlusskappe (22) aufliegt.
  6. Kolbenantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem (32) in die Verschlusskappe (40) durch eine Öffnung (41) in der Verschlusskappe (40) eindringt.
  7. Kolbenantrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem (32) ein mechanischer Stoßzünder (32) ist.
  8. Kolbenantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Gehäuse (21) als ein Ladungsträger für eine pyrotechnische Treibmittelladung konstruiert ist.
  9. Kolbenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Ausströmabschnitt (24) eine vordere axiale Ausströmöffnung (35) aufweist.
DE69920615T 1998-10-07 1999-07-07 Kolbenantrieb zum Strammen eines Sicherheitsgurtes Expired - Fee Related DE69920615T2 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006044899A1 (de) * 2006-09-22 2008-04-03 Trw Automotive Gmbh Linearantrieb zum Bewegen eines Personensicherheitssystems eines Fahrzeugs
DE102013210766A1 (de) * 2013-06-10 2014-12-11 Takata AG Strafferantrieb für eine Sicherheitsgurteinrichtung

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6454306B1 (en) * 2000-08-01 2002-09-24 Trw Inc. Gas generator for seat belt pretensioner
JP2002264764A (ja) * 2000-10-31 2002-09-18 Automotive Systems Lab Inc ソフトスタートピストンアクチュエータ
DE10107656A1 (de) 2001-02-19 2002-08-29 Takata Petri Gmbh Ulm Antriebseinheit für einen Sicherheitsgurtstraffer
US6979024B2 (en) * 2003-01-30 2005-12-27 Trw Automotive U.S. Llc Gas generator for seat belt pretensioner
DE20303302U1 (de) * 2003-02-28 2003-07-10 Trw Repa Gmbh Gurtaufroller mit Straffvorrichtung
EP1462324A1 (de) 2003-03-28 2004-09-29 TRW Automotive GmbH Pyrotechnischer Antrieb
EP1475283A1 (de) * 2003-05-07 2004-11-10 Hirschmann Automotive GmbH Anzündeeinheit für ein Sicherheitssystem eines Fahrzeuges
DE10325583B4 (de) 2003-06-05 2007-01-25 Key Safety Systems, Inc., Sterling Heights Vorrichtung zum Drehantrieb einer Wickelwelle eines Gurtaufrollers für einen Fahrzeugsicherheitsgurt
EP1752340B1 (de) * 2005-07-12 2008-03-05 Key Safety Systems, Inc. Gurtstraffer
DE102007037314B4 (de) 2007-08-08 2009-05-07 Key Safety Systems, Inc., Sterling Heights Vorrichtung zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes
US8585090B2 (en) 2010-06-29 2013-11-19 Autoliv Asp, Inc. High efficiency pretensioner
US8226122B2 (en) 2010-11-12 2012-07-24 Autoliv Asp, Inc. Thin linear seatbelt pretensioner
US8528987B2 (en) 2012-01-30 2013-09-10 Autoliv Asp, Inc. Linear seat belt pretensioner

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4385775A (en) * 1978-03-21 1983-05-31 Nippon Soken, Inc. Seat belt tensioning device for vehicle
DE3131637C2 (de) * 1980-10-06 1986-10-02 TRW Repa GmbH, 7077 Alfdorf Rückstrammer für Sicherheitsgurtautomaten
DE3635022A1 (de) * 1985-10-26 1987-04-30 Volkswagen Ag Spannvorrichtung fuer sicherheitsgurte
DE3729505A1 (de) * 1987-09-03 1989-03-23 Bsrd Ltd Vorrichtung zum straffen eines sicherheitsgurtes eines fahrzeugs, insbesondere kraftfahrzeugs
US5211447A (en) * 1989-11-01 1993-05-18 Autoflug Gmbh & Co. Fahrzeugtechnik Safety belt fastening device
DE4222993A1 (de) 1992-07-13 1994-01-20 Trw Repa Gmbh Gurtaufroller mit einem an der Gurtspule angreifenden Gurtstraffer
DE4227781C2 (de) * 1992-08-21 2001-06-13 Trw Repa Gmbh Gurtaufroller mit an der Gurtspule angreifendem Gurtstraffer
DE9308273U1 (de) 1993-06-02 1993-07-29 Hs Technik Und Design Technische Entwicklungen Gmbh, 82234 Wessling, De
DE4332206C2 (de) * 1993-09-22 1997-08-14 Hs Tech & Design Antriebsvorrichtung
DE4415103A1 (de) * 1993-10-25 1995-04-27 Trw Repa Gmbh Gurtstraffer für Sicherheitsgurt-Rückhaltesysteme in Fahrzeugen
DE9400764U1 (de) * 1994-01-18 1994-02-24 Trw Repa Gmbh Kolbenfangsicherung für einen pyrotechnischen Kolben/Zylinder-Linearantrieb
DE4404462A1 (de) * 1994-02-11 1995-08-17 Trw Repa Gmbh Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt
US5676397A (en) * 1995-10-05 1997-10-14 Trw Vehicle Safety Systems Inc. Seat belt pretensioner including flexible strap
DE29520307U1 (de) * 1995-12-21 1996-04-18 Trw Repa Gmbh Linearantrieb für einen Gurtstraffer
US5913486A (en) * 1998-02-17 1999-06-22 General Motors Corporation Seat belt tensioner
GB9808610D0 (en) * 1998-04-22 1998-06-24 Breed Automotive Tech Pretensioner

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006044899A1 (de) * 2006-09-22 2008-04-03 Trw Automotive Gmbh Linearantrieb zum Bewegen eines Personensicherheitssystems eines Fahrzeugs
DE102013210766A1 (de) * 2013-06-10 2014-12-11 Takata AG Strafferantrieb für eine Sicherheitsgurteinrichtung
US9463772B2 (en) 2013-06-10 2016-10-11 Takata AG Tensioning drive for a safety belt device
DE102013210766B4 (de) * 2013-06-10 2017-07-13 Takata AG Strafferantrieb für eine Sicherheitsgurteinrichtung

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DE19846227A1 (de) 2000-04-13
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