WO1997045300A1 - Pyrotechnische antriebseinrichtung für einen gurtstraffer - Google Patents

Pyrotechnische antriebseinrichtung für einen gurtstraffer Download PDF

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Artur Föhl
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Foehl Artur
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/04—Blasting cartridges, i.e. case and explosive for producing gas under pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R22/4628—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R22/4628—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators
    • B60R2022/4657—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators comprising a plurality of charges

Definitions

  • the invention relates to a pyrotechnic drive device for a belt tensioner, with a formed in a housing
  • the pyrotechnic propellant charge is designed for vehicle occupants of average body weight.
  • the belt is the same for both small and large occupants
  • Body weight can be achieved with a smaller firming force than with
  • the invention creates a pyrotechnic drive device for a belt tensioner, the drive energy in several
  • At least two propellant charges arranged in separate receiving spaces of the housing and separately or simultaneously ignitable are provided, and both
  • Recording spaces are connected to the work space, preferably by means of separate connecting channels converging near the work space.
  • only one of the two propellant charges is activated in order to tighten the tension - -
  • both propellant charges are activated in order to tighten the belt with particularly high force.
  • a different dimensioning of the two propellant charges is particularly expedient, so that three different energy levels are possible with only two propellant charges. It is advisable to measure one propellant charge with 40% and the other with 60% of the maximum drive energy of 100%, which is then achieved by activating both propellant charges at the same time.
  • the respective body weight can be detected by a seat occupancy sensor and the intensity of the accident can be measured with a conventional crash sensor. Both sensors are connected to an electronic trigger device that activates the
  • the drive device is, in particular, a lamellar rotor rotary drive; in principle, however, the invention can also be used with different types of drive devices.
  • Figure 1 is a plan view of a multi-disc rotor rotary drive with the cover removed.
  • Fig. 2 is a side view of the completed with cover part
  • Multi-disc rotor rotary drive according to Fig. 1;
  • FIG. 3 shows an exploded view of the housing body and cover part of the lamella rotor rotary drive
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a pyrotechnic gas generator in a receiving space of the cover part; 5 shows an embodiment variant of the gas generator;
  • FIGS. 6 and 7 views analogous to FIGS. 4 and 5, but according to two further embodiment variants;
  • FIG. 8 is a plan view of the bottom of the capsule of a gas generator
  • Fig. 9 is a sectional view in the area of the gas generator floor after activation of the propellant charge.
  • the pyrotechnic drive device shown as a preferred embodiment is a lamellar rotor rotary drive. Its housing consists of a main body 10 and a cover part attached to a stop surface 12 of the main body 10
  • a chamber 16 is formed in the main body 10, in which a vane rotor 18 with radially displaceable fins 20 is rotatably received.
  • a lateral shaft extension 22 has a serration for connection to a belt retractor (not shown).
  • a working space 24 and two channels 26, 28, which are initially separate but then converging and merging into the working space 24, are left out of the stop surface 12 of the main body 10. In the rest position shown in Fig. 1 is one of the
  • Slats 20, which closes the working space 24 at its end facing away from the channels 26, 28, are fixed to the main body 10 of the housing by means of a shear pin 30.
  • the cover part 14 is provided with a lateral extension 14a, which has two cylindrical receiving spaces 32, 34. A cartridge-shaped gas generator 36 or 38 is inserted into each of these receiving spaces 32, 34.
  • the cover part 14 is also provided on its side facing the stop surface 12 of the main body 10 with a molded strip 42 which starts from the receiving spaces 32, 34 and is designed to match the shape of the channels 26, 28 and the working space 24, so that they are at placed on the main body 10 - -
  • Cover part 14 engages appropriately in the space formed by the channels 26, 28 and the working space 24.
  • This strip 42 has a sealing function. It forms an axial boundary of the channels 26, 28 and the working space 24, so that their axial dimension results from the difference between their axial depth and the axial height of the bar 42.
  • each cartridge-shaped gas generator consists of a capsule 44 and a propellant charge 46 enclosed therein.
  • An electrical igniter 48 is also embedded in the propellant charge 46.
  • the capsule 44 has at its one axial end an outwardly curved base 50 and at its opposite end a base 53 which is sealed off from the cylindrical part of the capsule 44 by means of ring seals 54.
  • the curved bottom 50 is provided on the inside with predetermined breaking lines arranged in a star shape.
  • the base 50a of the capsule 44a can also project outwards in a conical shape.
  • both versions 50 or 50a of the capsule base it withstands a high gas pressure acting from the outside, which occurs when the other gas generator is ignited. Since the channels 26, 28 converge on the working space 24, when one gas generator is ignited, the other is exposed to the pressure and the heat of the gases generated. Since the capsule base 50 or 50a withstands these stresses, unintentional ignition of the other gas generator is reliably avoided. However, since the capsule base in both versions is concave with respect to the inside of the gas generator, it is opened slightly when the propellant charge 46 is activated and changes from the closed state shown in FIG. 8 to the open state shown in FIG. 9.
  • a separate protective part 52 or 52 a is provided, which extends into a radial extension of the receiving space 32 or 34 between the bottom of the gas generator 36 or 38 and the channel 28 or 26 is used.
  • the protective part 52 is curved in accordance with the embodiment according to FIG. 4, while the protective part 52a is conical in accordance with the embodiment of FIG. 5.
  • the gas generators 36, 38, the propellant charges of which are of different sizes can be ignited separately individually or simultaneously.
  • a seat occupancy sensor and a crash sensor are connected to this release device.
  • the seat occupancy signal is representative of the body weight or size of the vehicle occupant, and the signal of the crash sensor is a measure of the intensity of the accident.
  • the trigger device uses these signals to determine the gas generators to be ignited for an optimal tightening process in accordance with pre-programmed criteria.
  • a further receiving space and connecting channel for a third gas generator are indicated by dashed lines in FIG. 1.
  • three power levels can be provided, which ensure an optimal tightening process in almost all cases.

Abstract

Eine pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer weist einen in einem Gehäuse gebildeten Arbeitsraum (24) und einen im Gehäuse beweglichen Kolben auf, der durch den bei Aktivierung einer Treibladung (46) im Arbeitsraum (24) entstehenden Gasdruck beaufschlagbar ist. Zur Bereitstellung einer Antriebsenergie in mehreren Stufen sind wenigstens zwei in getrennten Aufnahmeräumen (32, 34) des Gehäuses angeordnete und getrennt einzeln oder gleichzeitig zündbare Treibladungen (36, 38) vorgesehen. Beide Aufnahmeräume (32, 34) stehen mit dem Arbeitsraum (24) in Strömungsverbindung.

Description

Pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer
Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer, mit einem in einem Gehäuse gebildeten
Arbeitsraum und einem im Gehäuse beweglichen Kolben, der durch den bei Aktivierung einer Treibladung im Arbeitsraum entstehenden Gasdruck beaufschlagbar ist.
Bei herkömmlichen Gurtstraffern ist die pyrotechnische Treibladung für Fahrzeuginsassen von durchschnittlichem Körpergewicht bemessen. Der Gurt wird bei kleinen wie großen Insassen mit gleicher
Kraft strammgezogen.
Durch eine optimale Gurtstraf fung wird angestrebt, daß der
Fahrzeuginsasse möglichst frühzeitig an der Fahrzeugverzögerung teilnimmt. Dieses Ergebnis kann bei kleinen Personen von geringerem
Körpergewicht mit einer kleineren Straffkraft erreicht werden als bei
Personen mit durchschnittlichem oder größerem Körpergewicht.
Durch die Erfindung wird eine pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer geschaffen, deren Antriebsenergie in mehreren
Stufen bereitgestellt wird, um in Abhängigkeit von Parametern wie die
Körpergröße und das Körpergewicht des Insassen sowie gegebenenfalls von der Intensität des Unfalls eine optimale Gurtstraffung zu gewährleisten. Gemäß der Erfindung sind wenigstens zwei in getrennten Aufnahmeräumen des Gehäuses angeordnete und getrennt einzeln oder gleichzeitig zündbare Treibladungen vorgesehen, und beide
Aufnahmeräume sind, vorzugsweise durch getrennte, nahe dem Arbeitsraum zusammenlaufende Verbindungskanäle, mit dem Arbeitsraum verbunden. Bei einem Insassen von geringem Körpergewicht oder geringer Körpergröße wird nur eine der zwei Treibladungen aktiviert, um die Straffkraft in - -
zumutbaren Grenzen zu halten. Bei größerem Körpergewicht oder auch bei einem besonders schweren Unfall werden hingegen beide Treibladungen aktiviert, um die Gurtstraffung mit besonders hoher Kraft durchzuführen.
Besonders zweckmäßig ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine unterschiedliche Dimensionierung der beiden Treibladungen, so daß mit nur zwei Treibladungen drei verschiedene Energiestufen möglich sind. Zweckmäßig ist eine Bemessung der einen Treibladung mit 40 % und der anderen mit 60 % der maximalen Antriebsenergie von 100 %, die dann durch gleichzeitige Aktivierung beider Treibladungen erreicht wird.
Das jeweilige Körpergewicht kann durch einen Sitzbelegungssensor erfaßt werden, und die Intensität des Unfalls kann mit einem herkömmlichen Crash-Sensor gemessen werden. Beide Sensoren sind an ein elektronisches Auslösegerät angeschlossen, das die Aktivierung der
Treibladungen steuert.
Bei der Antriebseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Lamellenrotor-Drehantrieb; grundsätzlich ist die Erfindung aber auch bei andersartigen Antriebseinrichtungen anwendbar.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Lamellenrotor-Drehantriebs bei abgenommenem Deckel teil;
Fig. 2 eine Seitenansicht des mit Deckelteil komplettierten
Lamellenrotor-Drehantriebs nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Explosivdarstellung von Gehäusekörper und Deckelteil des Lamellenrotor-Drehantriebs;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen pyrotechnischen Gasgenerator in einem Aufnahmeraum des Deckelteils; Fig. 5 eine Ausführungsvariante des Gasgenerators;
Fign. 6 und 7 Ansichten analog Fign. 4 und 5, jedoch gemäß zwei weiteren Ausführungsvarianten;
Fig. 8 eine Draufsicht auf den Boden der Kapsel eines Gasgenerators;
Fig. 9 eine Schnittansicht im Bereich des Gasgeneratorbodens nach Aktivierung der Treibladung.
Bei der als bevorzugter Ausführungsform gezeigten pyrotechnischen Antriebseinrichtung handelt es sich um einen Lamellenrotor- Drehantrieb. Sein Gehäuse besteht aus einem Hauptkörper 10 und einem an einer Anschlagfläche 12 des Hauptkörpers 10 angesetzten Deckelteil
14. In dem Hauptkörper 10 ist eine Kammer 16 gebildet, in der ein Lamellenrotor 18 mit radial verschiebbaren Lamellen 20 drehbar aufgenommen ist. Ein seitlicher Wellenfortsatz 22 weist eine Kerbverzahnung zum Anschluß an einen (mchtgezeigten) Gurtaufroller auf.
Aus der Anschlagfläche 12 des Hauptkörpers 10 sind ein Arbeitsraum 24 und zwei zunächst getrennte, dann jedoch zusammenlaufende und in den Arbeitsraum 24 übergehende Kanäle 26, 28 ausgespart. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung ist eine der
Lamellen 20, welche den Arbeitsraum 24 an seinem von den Kanälen 26, 28 abgewandten Ende abschließt, mittels eines Scherstiftes 30 am Hauptkörper 10 des Gehäuses festgelegt.
Das Deckelteil 14 ist mit einem seitlichen Ansatz 14a versehen, der zwei zylindrische Aufnahmeräume 32, 34 aufweist. In diese Aufnahmeräume 32, 34 ist je ein patronenförmiger Gasgenerator 36 bzw. 38 eingesetzt. Das Deckelteil 14 ist ferner auf seiner der Anschlagfläche 12 des Hauptkörpers 10 zugewandten Seite mit einer angeformten Leiste 42 versehen, die von den Aufnahmeräumen 32, 34 ausgeht und passend zur Form der Kanäle 26, 28 sowie des Arbeitsraumes 24 ausgebildet ist, so daß sie bei auf den Hauptkörper 10 aufgesetztem - -
Deckelteil 14 passend in den durch die Kanäle 26, 28 sowie den Arbeitsraum 24 gebildeten Raum eingreift. Diese Leiste 42 hat eine Dichtfunktion. Sie bildet eine axiale Begrenzung der Kanäle 26, 28 und des Arbeitsraumes 24, so daß deren axiales Maß sich aus der Differenz ihrer axialen Tiefe und der axialen Höhe der Leiste 42 ergibt.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, besteht jeder patronenförmige Gasgenerator aus einer Kapsel 44 und einer darin eingeschlossenen Treibladung 46. In die Treibladung 46 ist ferner ein elektrischer Zünder 48 eingebettet. Die Kapsel 44 weist an ihrem einen axialen Ende einen nach außen gewölbten Boden 50 und an ihrem gegenüberliegenden Ende einen Sockel 53 auf, der mittels Ringdichtungen 54 gegenüber dem zylindrischen Teil der Kapsel 44 abgedichtet ist. Der gewölbte Boden 50 ist innenseitig mit sternförmig angeordneten Sollbruchlinien versehen.
Wie in Fig. 5 gezeigt, kann der Boden 50a der Kapsel 44a auch kegelförmig nach außen ragen.
Bei beiden Ausführungen 50 oder 50a des Kapselbodens hält dieser einem hohen von außen einwirkenden Gasdruck stand, der auftritt, wenn der jeweils andere Gasgenerator gezündet wird. Da die Kanäle 26, 28 am Arbeitsraum 24 zusammenlaufen, wird bei Zündung eines Gasgenerators der jeweils andere dem Druck und der Hitze der erzeugten Gase ausgesetzt. Da der Kapselboden 50 bzw. 50a diesen Beanspruchungen standhält, wird eine unbeabsichtigte Zündung des jeweils anderen Gasgenerators sicher vermieden. Da jedoch der Kapselboden bei beiden Ausführungen auf die Innenseite des Gasgenerators bezogen 'konkav ist, wird er bei Aktivierung der Treibladung 46 leicht geöffnet und geht aus dem in Fig. 8 gezeigten, geschlossenen Zustand in den in Fig. 9 gezeigten, geöffneten Zustand über.
Bei den Ausführungsformen nach Fign. 6 und 7 ist zum Schutz des patronenförmigen Gasgenerators, der einen ebenen Boden aufweisen kann, ein gesondertes Schutzteil 52 bzw. 52a vorgesehen, welches in eine radiale Erweiterung des Aufnahmeraumes 32 bzw. 34 zwischen dem Boden des Gasgenerators 36 bzw. 38 und dem Kanal 28 bzw. 26 eingesetzt ist. Das Schutzteil 52 ist entsprechend der Ausführung nach Fig. 4 gewölbt, während das Schutzteil 52a entsprechend der Ausführung der Fig. 5 kegelförmig ist.
Mitteis eines nicht gezeigten elektronischen Auslösegeräts können ie Gasgeneratoren 36, 38, deren Treibladungen verschieden groß bemessen sind, getrennt einzeln oder gleichzeitig gezündet werden. An dieses Auslösegerät sind ein Sitzbelegungssensor und ein Crash-Sensor angeschlossen. Das Sitzbelegungssignal ist repräsentativ für das Körpergewicht bzw. die Größe des Fahrzeuginsassen, und das Signal des Crash-Sensors ist ein Maß für die Intensität des Unfalls. Das
Auslösegerät bestimmt aus diesen Signalen gemäß fest vorprogrammierten Kriterien die für einen optimalen Straffvorgang zu zündenden Gasgeneratoren.
In Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist ein weiterer Aufnahmeraum und Verbindungskanal für einen dritten Gasgenerator. Bereits mit nur zwei Gasgeneratoren 36, 38, deren Treibladungen verschieden groß bemessen sind, können aber drei Leistungsstufen bereitgestellt werden, die in fast allen Fällen einen optimalen Straffvorgang gewährleisten.

Claims

- -Patentansprüche
1. Pyrotechnische Antriebseinrichtung für einen Gurtstraffer, mit einem in einem Gehäuse gebildeten Arbeitsraum (24) und einem im
Gehäuse beweglichen Kolben (18), der durch den bei Aktivierung einer Treibladung (46) im Arbeitsraum (24) entstehenden Gasdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in getrennten Aufnahmeräumen (32, 34) des Gehäuses angeordnete und getrennt einzeln oder gleichzeitig zündbare Treibladungen (36, 38) vorgesehen sind und beide Aufnahmeräume (32, 34) mit dem Arbeitsraum (24) in Strömungsverbindung stehen.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treibladung (36, 38) zu dem Arbeitsraum (24) hin durch ein
Schutzteil (50; 50a; 52; 52a) abgeschlossen ist, das dem bei Zündung der anderen Treibladung entstehenden Gasdruck standhält, bei Zündung der zugehörigen Treibladung aber den Strömungsweg zum Arbeitsraum freigibt.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzteil (50; 50a; 52; 52a) eine zum Arbeitsraum (24) hin gewölbte oder kegelförmig ragende Wandung aufweist.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung Sollbruchlinien ausgebildet sind.
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzteil (50; 50a) durch den Boden einer die Treibladung umschließenden Kapsel (44) gebildet ist.
6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeräume (32, 34) durch getrennte, nahe - -
dem Arbeitsraum (24) zusammenlaufende Verbindungskanäle (26, 28) mit dem Arbeitsraum (24) verbunden sind und das Schutzteil (52; 52a) jeweils in eine Erweiterung des Aufnahmeraumes (32, 34) zwischen dem Boden einer die Treibladung (46) umschließenden Kapsel (44) und dem Verbindungskanal (26, 28) eingesetzt ist.
7. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladungen (36, 38) verschieden groß bemessen sind.
8. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Treibladungen (36, 38) durch ein Auslösegerät gesteuert wird, an das ein Sitzbelegungssensor angeschlossen ist, der ein vom Körpergewicht des Insassen abhängiges Sitzbelegungssignal liefert.
9. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Treibladungen (36, 38) durch ein Auslösegerät gesteuert wird, an das ein Crash-Sensor angeschlossen ist, der ein von der Unfallintensität abhängiges Signal liefert.
10. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein Rotationskolben eines Drehantriebs, insbesondere eines Lamellenrotor-Drehantriebs, ist.
11. Antriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Hauptkörper (12) und einem Deckelteil (14) besteht, das an eine Anschlagfläche (12) des Hauptkörpers (10) angesetzt ist, daß die Verbindungskanäle (26, 28) und der Arbeitsraum (24) aus der Anschlagfläche (12) des Hauptkörpers (10) ausgespart sind und daß eine an das Deckel teil (14) angeformte Leiste (42) in die Verbindungskanäle (26, 28) und den Arbeitsraum (24) dichtend eingreift.
12. Antriebseinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeräume (32, 34) in dem Deckelteil (14) gebildet sind.
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