SE517378C2 - Säkerhetsbältesförsträckare - Google Patents

Description

n 11.1. 10 15 20 III: 30 517 378 oss nu 2 gasen i kammaren evakueras tidigare ju lättare personen I det första fallet är viktsanpassningen av försträclaringen steglös, medan den i det andra fallet genom- förs i sex steg. En anordning för viktsanpassning av bältesförsträclming i endast två steg är känd genom DE 296 12 781 U1. Här utnyttjas en kolv-cylinderanordning med två drivladdningar, som båda avfyras om personen på sätet är tung. Är perso- nen lätt avfyras endast den ena drivladdningen.

Gemensamt för de beskrivna kända lösningarna är att kolv-cylinderanordningarna är dragande, dvs utgångsläget är med kolvstången utskjuten ur cylindem, och att följ- aktligen expansionsvolymen för drivladdningarna är belägen på kolvens kolvstångs- sida. Under expansionen dras sålunda kolvstången in i cylindern. Det är härvid svårt att åstadkomma fullständig tätning mellan kolvstången och öppningen i cylinderga- veln varför ett mindre läckage av drivgas är svårt att undvika.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning av i inled- ningen angivet slag, som möjliggör noggrann och säker anpassning av törsträck- ningen till den åkandes vikt. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkom- ma en dylik anordning. som eliminerar risken för att drivgas läcker ut mellan kolv- stången och cylinderöppningen, genom vilken kolvstången utskjuter.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att nämnda cylinderkammare är avgränsad mellan den kolvstången motsatta sidan av kolven och cylinderns andra gavel, att det rörelseövertörande elementet är anordnat att rotera rullmekanismen i bältesbandets upprullningsriktning, när kolven iörflyttas i kolvstångens utskjutningsriktning, och att nämnda cylinderkammare har ett utlopp, som kommunicerar med en spillventil, vilken är inställbar mellan olika grader av öppetläge och helt stängt läge.

Genom att rotera mllmekanismen i bältesbandets upprullningsriktning under utnytt- jande av en tryckande i stället för dragande rörelse hos kolvstången hamnar expan- sionskammaren på den sida om kolven som saknar genomiöring tör kolvstången, vilket eliminerar en läckagekälla för drivgasen. Detta i kombination med en spill- n o z « o c n un 517 378 un. « o u a n n | ø o ø en 3 ventil, som kan ställas i helt stängt läge, medför att kolv-cylinderanordningen kan spärras i det försträckta läget. I en föredragen vidareutveckling av anordníngen en- ligt uppfinningen utnyttjas denna möjlighet i kombination med en till styrenheten kopplad lägessensor, en s k ”roll over sensor”, som kärmer av om fordonet hamnat 5 upp-och-ned och härvid ger signal till styrenheten att stänga spillventilen för att därigenom spärra anordníngen i det försträckta läget, så att de åkande hålls fast sta- digt mot sätet och inte riskerar att slå huvudet i fordonets innertak.

I en ytterligare vidareutveckling av anordningen enligt uppfinningen är det rörelse- 10 överförande elementet förbundet med och till en del upprullat på en tiumma, vars insida bildar ringhjul till en planetväxel, som är så utformad och kopplad till rulhne- kanismen, att utväxljngen mellan ringhjulet och mllmekanismen är 1:1 vid rotation av ringhjulet i bandets upprullningsriktning och uppväxlad vid rotation av ringhjulet i motsatt riktning, så att upprullning av en viss längd av det rörelseöverförande ele- 15 mentet på ringhjulets trumma motsvaras av en flera gånger längre utmatning av ban- det från rullmekanismen. I I ett tidigare känt utförande åstadkommes den efter försträclcningen följande kraft- begränsningsfunktionen vid utmatningen av bandet under inverkan av den av fordo- 20 nets retardation betingade belastningen från den åkandes kropp på bandet genom plastisk deformation av ett torsionselement i rullmekanismen. I praktiska utföranden är bandets utmatningslängd av konstruktionstekníska skäl här begränsad till ca 300 mm. Genom att utnyttja en planetväxel mellan det rörelseöverförande elementet och rullmekanismen kan utmatningslängden utan problem ökas med minst 50%.

Uppfinningen beskrivs närmare med hänvisning till på bifogade ritningar visade ut- föringsexempel, där fig. la visar ett schematiskt längdsnitt genom en utföringsform av en kolv- cylinderanordning med en ventil och ett rörelseöverförande element enligt uppfin- -I u I, 30 ningen och fig. lb en förstoring av ventilen i fig. la med tillhörande organ för re- glering av ventilen, n ...i, 10 15 20 i i o u »in »in r > I 517 378 n u u: n 4 fig. 2 visar ett schematiskt längdsnitt genom en rulhnekanism med en första utfö- ringsform av en planetväxel, fig. 3a visar en deliörstoring av planetväxeln i fig. 2 med tillhörande spärrorgan i iörsträckningsläget och fig. 3b en schematisk sidovy av växeln i fig. 3a, fig. 4a visar en delförstoring av planetväxeln i fig. 2 med tillhörande späirorgan i lcraftbegränsningsläget och fig. 4b en schematisk sidovy av växeln i fig. 4a, fig. 5 visar ett schematiskt längdsnitt genom en andra utiöringsfonn av en planet- växel, fig. 6 visar ett diagram över bandförflyttningen som fimktion av tiden under för- sträclcnings- och kraftbegränsningsiörloppet.

I fig. la betecknar 1 en kolv-cylinderanordning med en cylinder 2 och en i cylindem fiñrskjutbar kolv 3, vilken är förbunden med en kolvstång 4, som utskjuter genom en öppning 5 i cylindems 2 ena gavel 6, i vilken även en venlilationsöppning 7 är upp- tagen. Cylindems 2 motsatta gavel 8 och kolven 3 avgränsar en expansionskammare 9, i vilken en pyroteknisk laddning 10 med detonator är upptagen, som är anordnad att utlösas av icke närmare visade i och för sig kända retardationskänsliga organ.

Cylinderväggen i området för expansionskammaren 9 är utformad med en öppning 11, som mynnar i en ventilanordning 12, genom vilken drivgas i expansionskamma- ren kan utsläppas till omgivningen.

Ventilanordningen 12 (fig. lb) har en i ett hus 13 iörskjutbar ventilslid 14, med vil- ken en roterbar ställskruv 15 i en gängad borrning 16 i huset är förbunden. Ställ- skruven 15 är roterbar med hjälp av en servomotor 17, som styrs av en elektronisk styrenhet 18 i beroende av signaler dels från en viktavkännande sensor 19, vilken kan vara inbyggd i ett icke visat fordonssätes sits för att registrera vikten hos den i sätet sittande personen, och dels från en s k ”roll over sensor” 20 som känner om fordonet är på väg att harrma upp-och-ned.

Vid änden av kolvstången 4 är en rulle 21 och på ömse sidor om cylindem 2 två rullar 22 och 23 anordnade, över vilka en sluten vajerslinga 24 löper. Slingans parter c n a a i c oo 10 15 20 Üj-zs l ) I l 30 . .

.I . 5 1 7 3 7 8 §ïï= i: - - 'f n n ø ; u n ø n o u n | o. 5 24a och 24b löper samman i en vajer 25, som förbunden med en trumma 26, vil- ken via en planetväxel 27 är anordnad att driva en generellt med 28 betecknad, i och för sig känd upprullningsmekanism (fig. 2), såsom skall beskrivas längre fram. Ge- nom att anordna drivning med hjälp av en tryckande istället för en dragande kolv- stång elimineras en öppning i gaveln 8 på expansionskammarens 9 sida om kolven 4. Arrangemanget med en vajerslinga 24 kring kolven säkerställer härvid symmet- risk belastning på kolvstången 4.

När den eller de åkande satt sig i respektive säte och föraren vrider om tändnings- nyckeln aktiveras de med styrenheten 18 samverkande sensorema 19 och 20, varvid styrenheten 18 via servomotom 17 inställer ventilens ventilslid 14 i det läge, som förutsätts ge det mest gynnsamma uppfångningsfórloppet för den åkande. Samban- det mellan den äkandes vikt och ventilöppningens storlek tas exempelvis fram ge- nom tester och lagras i styrenheten. Generellt gäller att ventilöppningen minskar med ökande vikt. Om ”roll over sensom” indikerar att fordonet är på väg att hamna upp-och ned, stänger styrenheten 18 ventilen I2, så att upprullningsmekanismen 28 fixeras i försträclcningsläget genom att kolven 3 spärras. Avsaknaden av en kolv- stångsöppning i expansionskammaren 9 säkerställer härvid att gas inte kan läcka ut och förändra kolvens läge.

I fig. 2 visas planetväxeln 27 och uppmllningsmekanismen 28. Den senare är avi och för sig känt slag och uppvisar en bältesbobbin 30 med ett på densamma upprul- lat bältesband 31. Bobinen har en axel 32 som via en i och för sig känd endast schematiskt antydd bandrycks- och kupéretardationskänslig retraktonnekanism 33 är förbindbar med en axel 34 hos planetväxeln 27, vilken visas närmare i figurema 3a, 3b, 4a och 4b. Axeln 34 är roterbart lagrad i ett hus 35, som är fast förbundet med eller utformat i ett stycke med huset, i vilket bobinens axel 32 är lagrad. Huset 35 är således fast anordnat i fordonet. Planetväxelns axel 34 uppbär ett solhjul 36, som ingriper med ett i en planethjulsbärare 37 lagrat forsta planethjul 38, vilket ingriper med ett andra i planethjulsbäraren lagrat andra planethjul 39, vilket i sin tur ingriper med en kuggbana 40 på insidan av trumman 26, som således bildar planetväxelns 27 tim; 10 15 20 30 517 378 6 ringhjul. Med hjälp av första spänorgan i fonn av en i en bonning i trummans gavel upptagen, av en fiäder 41 belastad sprint 42 , som inskjuter i en fördjupning 43 i solhjulet 36, kan ringhjulet 40 och följaktligen även trumman låsas till solhjulet 36 (fig. 3a och 3b). Med hjälp av andra spärrorgan i form av en i en borrning i planet- hjulsbäraren 37 upptagen, av en snäppfjäder 44 belastad andra sprint 45, som in- skjuter i en fördjupning 46 i huset 35, kan planethjulsbäraren 37 låsas mot huset (fig. 4a och 4b).

Utgångsläget är det, som visas i fig. 3a och 3b, dvs sprinten 42 låser solhjulet 36 mot ringhjulet 40, vilket betyder utväxling 1:1 mellan axeln 34 och trumman 26.

Sprinten 42 hålls i det visade läget av en cylindrisk kropp 47, vilken är upptagen i ett cirkelbågformigt spår 48 i trummans gavel. Vid en kollision låser retraktonneka- nismen 33 samman bobinens axel 32 med planetväxelaxeln 34 samtidigt som ladd- ningen 10 i cylindems expansionskammare 9 avfyras. Vajem 25 som är förbunden med och till en del upprullad på trumman kommer nu att vrida trumman en vinkel, som är beroende av kolvens 3 slaglängd och trummans 26 diameter. Bältesbandet 31 försträcks nu, så att slacket hos bandvarven på bobinen 30 tas upp och bandet spänns mot den åkande, varvid åtdragningsförloppet bestäms av venfilens 12 inställ- ning.

När kolven 3 har nått sitt ändläge i cylindern 2 är försträclmingen avslutad och det sker en växling av kraflrikmingen i bältesbandet under inverkan av den åkandes be- lastning av bandet under retardationen. Detta betyder även en växling av moment- riktningen i planetväxeln, när det s k krafibegränsningsförloppet inleds, vilket illu- streras i fig. 4a och 4b. Axeln 34 med solhjulet 36 börjar sålunda att rotera i en riktning motsatt den ursprungliga försträclmingsrikmingen, varvid den cylindriska kroppen 47, som hålls av fiiktionen mot huset 35 under inverkan av fjädern 41, för- skjuts i spåret 48 till det i fig. 4b visade läget, vilket medför att fjädem 41 kan skjuta ut sprinten 42 ur fördjupningen 43, såsom visas i fig. 4a. Solhjulet 36 kan nu rotera i förhållande till trumman 26. Vridmomentet kommer härvid att överföras från sol- hjulet 36 till planethjulen 38 och 39 och till planethjulsbäraren 37, varvid initialt en 517 378 7 relativrörelse sker mellan det första planethjulet 38 och planethjulsbäraren 37.

Sprinten 45, som under försträckningsförloppet hållits med en ände inskjuten i en flankförsedd fördjupning 49 i det första planethjulet 38 under inverkan av snäppfjä- dem 44, kommer nu att tryckas i riktning mot planethjulsbäraren 37, som utmed en 5 cirkel mitt för sprinten är utformad med ett flertal likformigt fördelade fördjupningar 46, varvid snäppfi ädem 44 kommer att snäppa in sprintens motsatta ände i en av dessa fördjupningar 46, så att planethjulsbäraren 37 låses mot huset 35. Härvid er- hålles en utväxling mellan planetväxelns axel 34 och dess ringhjul 40 motsvarande kuggtalsrelationen mellan solhjulet 36 och ringhjulet 40. En likartad utväxling er- 10 hålles mellan kolvens returslag och bältesbandets utmatningslängd Den kraft med vilken förloppet sker bestäms av ventilens 12 inställning och är således anpassad till den åkandes vikt.

Bandförflyttningen som fimktion av tiden för ett utförande av anordningen enligt 15 uppfinningen illustreras i diagrammet i fig. 6. Av diagrammet framgår att bandet under försträckriingsfasen sträcks upp 5 cm på' ca 15 ms och att bandet därefter un- der kraftbegränsningsfasen matas ut 45 cm på ca 75 ms, vilket betyder att hela band- förflytmingsförloppet tar ca 90 ms och att uppväxlingen i planetväxeln är ca 9:1, om trummans diameter och medeldiametem på de utmatade bandvarven från bobinen är 20 ungefär lika.

För att uppnå stor utväxling i planetväxeln, utan att trummans diameter tenderar att bli så stor att det uppstår utrymmesproblem, är det lämpligast att anordna uppväx- _ lingen i två steg. Ett utföringsexempel på en sådan planetväxel visas i fig. 5. Växeln *I ' “É 25 har ett hus 50, i vilket en första axel 51 är roterbart lagrad. Axeln 51 uppbär en pla- I I' nethjiilsbärare 52, på vilken första och andra med varandra stelt förbundna planet- hjul 53 och 54 är lagrade. Ett första ringhjul 55, som är utformat på insidan av en med vajem 25 förbunden trumma 56, är förbundet med en i huset lagrad andra axel 57 och ingriper med de första planethjulen 53. Ett andra ringhjul 58 ingriper med de m; 30 andra planethjulen 54 och är förbundet med en hylsa 59, som är lagrad i huset kon- centriskt med den första axeln 51, vilken är förbindbar med bältesbobinens axel med 517 378 I u ø o n o o un 8 hjälp av en inte närmare visad bandrycks- och kupéretardationskänslig retreaktor- mekanism. Med hjälp av inte närmare visade spärrorgan, som kan vara envägs- kopplingar, sågtandspärrar eller snäpplås av i och for sig känt slag, kan under först- räckningsfasen den första axeln 51 låsas i förhållande till den andra axeln 57 for att 5 upprätta utväxling 1: 1 och under kraftbegränsningsfasen det andra ringhjulet 58 lå- sas mot huset 50 under samtidig frikoppling av axlarna 51 och 57 från varandra, varvid en kraftig utväxling erhålles mellan axlarna 51 och 57.

Genom uppfinningen kan noggrann anpassning av uppfångningsfiñrloppet till den 10 åkandes vikt uppnås både under bältesbandets fórsträclming och kraftbegränsning under den efterföljande bandutmatningen. Möjligheten att ha lång bandutmatnings- längd medger optimering av lcraftbegränsningsfasen. Slutligen medger arrangemang- et ”roll ovef-fimktion genom att ventilen kan stängas efter försträckningsfasen så att de åkande hålls stadigt kvar i stolen. mus;

Claims (8)

517 378 ~ n a . ø . . n n . n. 9 Patentkrav

1. Anordning för att försträcka ett med en rullmekanism (28) i ett fordon förbundet 5 bältesband (31) hos ett säkerhetsbälte, innefattande en cylinder (2), en i cylindem förskjutbar kolv (3) med en kolvstång (4), som är förbunden med kolvens ena sida och utskjuter genom en öppning (5) i cylinderns ena gavel (6), ett mellan kolvstång- en och rullmekanismen verksamt rörelseöverförande element (24,25), som vid för- skjutning av kolven i ena riktningen åstadkommer rotation av rullmekanismen i bäl- 10 tesbandets uppnillningsriktning, en pyroteknisk laddning (10), som vid detonation åstadkommer en tryckökning i en cylinderkammare (9) mellan kolven och en cylin- dergavel (8) för förskjutning av kolven i nämnda ena riktning, samt organ (12) för reglering av trycket i nämnda cylinderkammare i beroende av vikten hos en av bältet fastspänd person, kännetecknar! av att nämnda cylinderkammare (9) är avgränsad 15 mellan den kolvstången (4) motsatta sidan av kolven (3) och cylindems andra gavel (8), att det rörelseöverfórande elementet (24,25) är anordnat att rotera rullmekanís- men (28) i bältesbandets upprullningsriktning, när kolven förflyttas i kolvstångens utskjutningsriktning, och att nämnda cylinderkammare har ett utlopp (11), som kommunicerar med en spillventil (12), vilken är inställbar mellan olika grader av 20 öppet läge och helt stängt läge.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att spillventilen (12) är steglöst in- ställbar mellan olika grader av öppet läge och stängt läge. 25

3. Anordning enligt lcrav 2, kännetecknad av att spillventilen (12) har ett ventilele- ment (14), som är inställbart av ett servoaggregat (17), som är styrt av en styrenhet (18) i beroende av signaler från en givare (19), vilken avkänner den åkandes vikt.

4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att styrenheten (12) är samordnad 30 med en lägessensor (20), som känner av läget hos fordonet, och att styrenheten (18) u man; 10 15 20 u o I :in »ta - 30 » r 517 378 aan .c 10 är anordnad att stänga spillventilen (12) vid signal från lägessensorn, som indikerar att fordonet är på väg att hamna upp-och-ned.

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, kiinnetecknad av att kolvstången (4) in- griper med ett långsträckt böjligt rörelseöverförande element (24,25), som har över brytrullar (22,23) på vardera sidan om cylindem (2) löpande partier, vilka löper samman på avstånd 'från cylindems andra gavel (8).

6. Anordning enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att det rörelseövertbran- de elementet (24, 25) är förbundet med och till en del upprullat på en trumma (26;56), som är stelt förbunden med ett ringhjul (40;55) till en planetväxel, vilken är så utförd och kopplad till rullmekanismen (28), att utväxlingen mellan ringhjulet och rullmekanismen är 1:1 vid rotation av ringhjulet i bandets upprullningsriktning och uppväxlad vid rotation i motsatt riktning, så att upprullning av en viss längd av det rörelseöverförande elementet på ringhjulets trumma motsvaras av en flera gånger längre utmatning av bandet från rullmekanismen.

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att trummans (26) insida bildar ett ringhjul (40) till en planetväxel, som har ett solhjul (36) med en axel (34), vilken är sammankopplingsbar med en axel (32) i rullmekanismen och att spärrorgan (42,45) är anordnade, som vid rotation av trumman i rullmekanismens upprullningsriktning låser samman trumman och solhjulet och som vid rotation i motsatt riktning fri- kopplar solhjulet från trumman och spärrar planetväxelns planethjulsbärare mot ro- tation.

8. Anordning enligt krav 6, känneteeknad av att trummans (56) insida bildar ett första ringhjul (55), som ingriper med första planethjul (53) på en planethjulsbärare (52), vilken är sammankopplingsbar med en axel i rullmekanismen, att andra planet- hjul (54) på planethjulsbäraren är stelt förbundna med de första planethjulen och in- griper med ett andra ringhjul (5 8) och att spärrorgan är anordnade, som vid rotation 517 378 11 av trumman i rullmekanísmens upprullningsfikming låser samman trumman och planethjulsbäraren och som vid rotation av trumman i motsatt riktning fiíkopplar trumman från planethjulsbäraren och spänar det andra ñnghjulet mot rotation. ~1»»o