SE523268C2 - Säkerhetsbältesförsträckare och kraftbegränsare - Google Patents

Description

25 523 268 2 till ca 300 mm. Madymosimuleringar med 95 percentils docka och 35 mph krockhastighet har emellertid visat att bandutmatningslängden bör uppgå till i storleksordningen 450 mm för att optimalt effekt skall uppnås.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning av i inledningen angivet slag, som gör det möjligt att under kraftbegränsningsfasen kontrollerat utmata ovan angivna önskade bandlängd av ca 450 mm.

I ett genom GB 326623 tidigare känt utförande är det rörelseöverförande elementet så förbundet med ett ringhjul till en planetväxel, att förskjutningen av kolven i cylindern re- sulterar i vridning av ringhjulet, och planetväxeln är kopplad till rullmekanismen, så att utväxlingen mellan iinghjulet och rullmekanismen är 1:1 vid rotation av ringhjulet i ban- dets upprullningsriktning.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att planetväxeln år så utförd att utväxlingen mel- lan ringhjulet och rullmekanismen är högre vid rotation i motsatt riktning, så att returrö- relse av kolven en viss sträcka i cylindern motsvaras av en flera gånger längre utmatning av bandet (31) från rull-mekanismen.

Genom att utnyttja en planetväxel på detta sätt kan önskad bandutrnatningslängd enkelt uppnås genom anpassning av planetväxelns utväxling till kolvens slaglängd och den öns- kade bandutmatningslängden.

I en vidareutveckling av anordningen enligt uppfinningen har nämnda cylinderkammare ett utlopp, som kommunicerar med en spillventil, som är inställbar mellan olika grader av öppet läge och är styrd av en styrenhet i beroende av signaler från en givare, som avkän- ner den åkandes vikt. Ventilens öppningsgrad bestämmer motståndet mot kolvens re- turslag under kraftbegränsningsfasen, vilket innebär att ju större ventilöppningen är desto mindre blir bältets motståndkraft mot den åkande. Genom att reglera ventilöppningen i 10 15 20 25 30 523 268 3 förhållande till den åkandes vikt regleras kraftbegränsningen i förhållande till den åkan- des vikt.

I en ytterligare vidareutveckling av anordningen enligt uppfinningen är spillventilen in- ställbar i stängt läge. Styrenheten är härvid även samordnad med en lägessensor, s k roll- over avkänner fordonets läge. Om sensorn indikerar att fordonet är på väg att hamna upp och ned efter försträckningsfasen stänger styrenheten ventilen, vilket betyder att den åkande hålls fast mot sätet genom att någon bandutmatning inte kan äga rum. För att sä- kerställa att kolven varaktigt hålls kvar i sitt läge, när ventilen har stängts, är i ett föredra- get utförande närrmda cylinderkammare avgränsad mellan den kolvstången motsatta sidan av kolven och cylinderns andra gavel, varvid det rörelseöverförande elementet är anord- nat att rotera rullmekanismen i bältesbandets upprullningsriktning, när kolven förflyttas i kolvstångens utskjutningsriktning. På detta sätt erhålles ett expansionsutrymme utan kolv- stångsgenomföring, som annars utgör en potentiell läckväg.

Uppfinningen beskrivs närmare med hänvisning till på bifogade ritningar visade utfo- ringsexempel, där fig. la visar ett schematiskt längdsnitt genom en utföringsform av en kolv- cylinderanordning med en ventil och ett rörelseöverförande element enligt uppfinningen och fig. lb en förstoring av ventilen i fig. la med tillhörande organ för reglering av venti- len, . fig. 2 visar ett schematiskt längdsnitt genom en rullmekanism med en första utförings- form av en planetväxel, fig. 3a visar en delförstoring av planetväxeln i fig. 2 med tillhörande spärrorgan i först- räckningsläget och fig. 3b en schematisk sidovy av växeln i fig. 3a, fig. 4a visar en delförstoring av planetväxeln i fig. 2 med tillhörande spärrorgan i kraftbe- gränsningsläget och fig. 4b en schematisk sidovy av växeln i fig. 4a, fig. 5 visar ett schematiskt längdsnitt genom en andra utföringsforrn av en planetväxel, fig. 6 visar ett diagram över bandförflyttningen som funktion av tiden under för- sträcknings- och kraftbegränsningsförloppet. 10 15 20 25 30 523 268 I fig. la betecknar 1 en kolv-cylinderanordning med en cylinder 2 och en i cylindern för- skjutbar 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 ventilationsöppning 7 är upptagen. Cylin- dems 2 motsatta gavel 8 och kolven 3 avgränsar en expansionskammare 9, i vilken en py- roteknisk 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 ventilan- ordning 12, genom vilken drivgas i expansionskammaren kan utsläppas till omgivningen.

Ventilanordningen 12 (fig. lb) har en i ett hus 13 förskjutbar ventilslid 14, med vilken en roterbar ställskruv 15 i en gängad borrning 16 i huset är förbunden. Ställskruven 15 är ro- terbar 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 hamna upp-och-ned.

Vid änden av kolvstången 4 är en rulle 21 och på ömse sidor om cylindern 2 två rullar 22 och 23 anordnade, över vilka en sluten vajerslinga 24 löper. Slingans parter 24a och 24b löper samman i en vajer 25, som är förbunden med en trumma 26, vilken via en planet- växel 27 är anordnad att driva en generellt med 28 betecknad, i och för sig känd upprull- ningsmekanism (fig. 2), såsom skall beskrivas längre fram. Genom att anordna drivning med hjälp av en tryckande istället för en dragande kolvstång elimineras en öppning i ga- veln 8 på expansionskammarens 9 sida om kolven 4. Arrangemanget med en vajerslinga 24 kring kolven säkerställer härvid syrnmetrisk belastning på kolvstången 4.

När den eller de åkande satt sig i respektive säte och föraren vrider om tändningsnyckeln aktiveras de med styrenheten 18 samverkande sensorerna 19 och 20, varvid styrenheten 18 via servomotom 17 inställer ventilens ventilslid 14 i det läge, som förutsätts ge det mest gynnsamma uppfångningsförloppet för den åkande. Sambandet mellan den åkandes 10 15 20 25 30 523 268 5 vikt och ventilöppningens storlek tas exempelvis fram genom tester och lagras i styrenhe- ten. Generellt gäller att ventilöppningen minskar med ökande vikt. Om ”roll over sen- sorn” indikerar att fordonet är på väg att hamna upp-och-ned, stänger styrenheten 18 ven- tilen 12, så att upprullningsmekanismen 28 fixeras i försträckningsläget genom att kolven 3 spärras. Avsaknaden av en kolvstångsöppning i expansionskammaren 9 säkerställer härvid att gas inte kan läcka ut och förändra kolvens läge. 1 fig. 2 visas planetväxeln 27 och upprullningsmekanismen 28. Den senare är av i och för sig känt slag och uppvisar en bältesbobbin 30 med ett på densamma upprullat bältesband 31. Bobinen har en axel 32 som via en i och för sig känd endast schematiskt antydd bandrycks- och kupéretardationskänslig retraktormekanisrn 33 är förbindbar med en axel 34 hos planetväxeln 27, vilken visas närmare i figurerna 3a, 3b, 4a och 4b. Axeln 34 är roterbart lagrad i ett hus 35, som är fast förbundet med eller utfonnat i ett stycke med hu- set, i vilket bobinens axel 32 är lagrad. Huset 35 är således fast anordnat i fordonet. Pla- netväxelns axel 34 uppbär ett solhjul 36, som ingriper med ett i en planethjulsbärare 37 lagrat första 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 ringhjul. Med hjälp av första spärrorgan i forrn av en i en borrning i trummans gavel upptagen, av en fjäder 41 belastad sprint 42 , som inskjuteri 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 borming i planethjulsbäraren 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 cirkelbågfonni gt spår 48 i tmmmans gavel. Vid en kollision låser retraktormekanismen 33 samman bobi- nens axel 32 med planetväxelaxeln 34 samtidigt som laddningen 10 i cylinderns expan- 10 15 20 25 30 523 268 6 sionskammare 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 slag- längd och trummans 26 diameter. Bältesbandet 31 försträcks nu, så att slacket hos band- varven på bobinen 30 tas upp och bandet spänns mot den åkande, varvid åtdragningsför- loppet bestäms av ventilens 12 inställning.

När kolven 3 har nått sitt ändläge i cylindern 2 är försträckningen avslutad och det sker en växling av kraftriktningen i bältesbandet under inverkan av den åkandes belastning av bandet under retardationen. Detta betyder även en växling av momentriktningen i planet- växeln, när dets k kraftbegränsningsförloppet inleds, vilket illustreras i fig. 4a och 4b.

Axeln 34 med solhjulet 36 börjar sålunda att rotera i en riktning motsatt den ursprungliga försträckningsriktningen, varvid den cylindriska kroppen 47, som hålls av friktionen mot huset 35 under inverkan av fjädern 41, förskjuts 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 solhjulet 36 till planethjulen 38 och 39 och till planethjulsbära- ren 37, varvid initialt en relativrörelse sker mellan det första planethjulet 38 och planet- hjulsbäraren 37. Sprinten 45, som under försträckningsförloppet hållits med en ände in- skjuten i en flankförsedd fördjupning 49 i det första planethjulet 38 under inverkan av snäppfjädern 44, kommer nu att tryckas i riktning mot planethjulsbäraren 37, som utmed en cirkel mitt för sprinten är utformad med ett flertal likformigt fördelade fördjupningar 46, varvid snäppfjädern 44 kommer att snäppa in sprintens motsatta ände i en av dessa fördjupningar 46, så att planethjulsbäraren 37 låses mot huset 35. Härvid erhålles en ut- växling mellan planetväxelns axel 34 och dess ringhjul 40 motsvarande kuggtalsrelatio- nen mellan solhjulet 36 och ringhjulet 40. En likartad utväxling erhålles 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 funktion av tiden för ett utförande av anordningen enligt uppfin- ningen illustreras i diagrammet i fig. 6. Av diagrammet framgår att bandet under först- 10 15 20 25 523 268 7 räckningsfasen sträcks upp 5 cm på ca 15 ms och att bandet därefter under kraftbegräns- ningsfasen matas ut 45 cm på ca 75 ms, vilket betyder att hela bandförflyttningsförloppet tar ca 90 ms och att uppväxlingen i planetväxeln är ca 9:1, om trummans diameter och medeldiametem på de utrnatade bandvarven från bobinen är 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 uppväxlingen i två steg. Ett utföringsexempel på en sådan planetväxel visas i fig. 5. Växeln har ett hus 50, i vilket en första axel 51 är roterbart lagrad. Axeln 51 uppbär en planethjulsbärare 52, på vilken första och andra med varandra stelt förbundna planethjul 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 andra planethjulen 54 och är förbundet med en hylsa 59, som är lagrad i huset koncentriskt med den första axeln 51, vilken är förbindbar med bältesbobinens axel med hjälp av en inte närmare visad bandrycks- och lcupéretarda- tionskänslig retreaktormekanism. Med hjälp av inte nämnare visade spärrorgan, som kan vara envägskopplingar, sågtandspärrar eller snäpplås av i och för sig känt slag, kan under försträckningsfasen den första axeln 51 låsas i Förhållande till den andra axeln 57 för att upprätta utväxling 1:1 och under kraftbegränsningsfasen det andra ringhjulet 58 låsas mot huset 50 under samtidig frikoppling av axlama 51 och 57 från varandra, varvid en kraftig utväxling erhålles mellan axlama 51 och 57.

Genom uppfinningen kan noggrann anpassning av uppfångningsförloppet till den åkandes vikt uppnås både under bältesbandets försträckning och kraftbegränsning under den efter- följ ande bandutmatningen. Möjligheten att ha lång bandutrnatningslängd medger optime- ring av kraftbegränsningsfasen. Slutligen medger arrangemanget ”roll over”-funktion ge- nom att ventilen kan stängas efter försträckningsfasen så att de åkande hålls stadigt kvar i stolen.

Claims (8)

10 15 20 25 523 268 8 Patentkrav

1. l. Anordning för att för sträcka och kraftbegränsa ett med en rullmekanism (28) i ett for- don förbundet bältesband (31) hos ett såkerhetsbälte, innefattande en cylinder (2), en i cylindern förskjutbar kolv (3) med en kolvstång, som är förbunden med kolvens ena sida och utskjuter genom en öppning (5) i cylinderns ena gavel (6), ett mellan kolvstången och rullmekanismen verksamt rörelseöverförande element (24,25), som vid förskjutning av kolven i den ena riktningen åstadkommer rotation av rullmekanismen i bältesbandets upp- rullningsriktning, och en pyroteknisk laddning (10), som vid detonation åstadkommer en tryckökning i en cylinderkammare (9) mellan kolven och en cylindergavel (8) för för- skjutning av kolven i nämnda ena riktning, varvid det rörelseöverförande elementet (24,25) är så förbundet med ett ringhjul (40,55) till en planetväxel (27;50), att förskjut- ning av kolven (3) i cylindern (2) resulterar i vridning av ringhjulet, och planetväxeln är kopplad till rullmekanismen (28), så att utväxlingen mellan ringhjulet och rullmekanis- men är 1:1 vid rotation av ringhjulet i bandets upprullningsriktning kännetecknad av att planetväxeln är så utförd att utväxlingen mellan ringhjulet och rullmekanismen är högre vid rotation i motsatt riktning, så att returrörelse av kolven en viss sträcka i cylindern motsvaras av en flera gånger längre utmatning av bandet (31) från rull-mekanismen.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att det rörelseöverförande elementet (24,25) är långsträckt och böjligt samt förbundet med och till en del upprullat på en trumma (26;56), som är stelt förbunden med planetväxelns ringhjul (40,55).

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att trummans (26) insida bildar ett ringhjul (40) till planetväxeln, som har ett solhjul (36) med en axel (34), vilken är sammankopp- lingsbar med en axel (32) i rullmekanismen (28), 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 frikopplar solhjulet från trumman och spärrar planetväxelns planethjulsbärare mot rotation. 10 15 20 25 523 268 9

4. Anordning enligt krav 2, kännetecknad 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 (32) i rullmekanismen (28), att andra planethjul (54) på planethjulsbäraren är stelt förbundna med de första planet- hjulen och ingriper med ett andra ringhjul (58) och att spärrorgan är anordnade, som vid rotation av trurnman i rullmekanismens upprullningsriktning låser samman trumman och planethjulsbäraren och som vid rotation i motsatt riktning frikopplar trumman från planethjulsbäraren och spärrar det andra ringhjulet mot rotation.

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att nämnda cylinder- kammare (9) har ett utlopp (1 l), som kommunicerar med en spillventil (12), vilken är inställbar mellan olika grader av öppet läge.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att spillventilen (12) är steglöst in- ställbar mellan olika grader av öppet läge och stängt läge.

7. Anordningenligt krav 6, kännetecknad av att spillventilen (12) har ett ventilele- ment (14), som är iriställbart av ett servoaggregat (17), vilket är styrt av en styrenhet (18) i beroende av signaler från en givare (19), som avkärmer den åkandes vikt.

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att nämnda cylinderkammare (9) är avgränsad mellan den kolvstången motsatta sidan av kolven (3) och cylindems andra gavel (8), att det rörelseöverförande elementet (24,25) är anordnat att rotera rullme- kanismen (28) i bältesbandets upprullningsrilctnirig, när kolven förflyttas i kolv- stångens (4) utskjutriingsriktriing, att styrenheten (18) är samordnad med en läges- sensor (20), som avkärmer läget hos fordonet, och att styrenheten är anordnad att stänga spillventilen vid signal från lägessensorn, som indikerar att fordonet är på väg att hamna upp-och-ned.