WO2014194993A1 - Gurtstraffer - Google Patents

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WO2014194993A1
WO2014194993A1 PCT/EP2014/001417 EP2014001417W WO2014194993A1 WO 2014194993 A1 WO2014194993 A1 WO 2014194993A1 EP 2014001417 W EP2014001417 W EP 2014001417W WO 2014194993 A1 WO2014194993 A1 WO 2014194993A1
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WO
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piston
pressure vessel
stop
belt
belt tensioner
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2014/001417
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English (en)
French (fr)
Inventor
Adrian Landbeck
Bernd Hofmann
Alexander WAIDMANN
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ZF Automotive Germany GmbH
Original Assignee
TRW Automotive GmbH
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Publication date
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Priority to JP2016517185A priority patent/JP2016523198A/ja
Priority to US14/892,615 priority patent/US10059302B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • B60R22/4633—Linear actuators, e.g. comprising a piston moving along reel axis and rotating along its own axis
    • 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
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    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R2022/4642—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators the gas directly propelling a flexible driving means, e.g. a plurality of successive masses, in a tubular chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R2022/468—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by clutching means between actuator and belt reel

Definitions

  • the invention relates to a belt tensioner, in particular a Rotationsstraffer, for a safety belt, with an elongated, preferably cylindrical pressure vessel, a pressure vessel in the longitudinal direction movably mounted piston which is acted upon by a pressurized fluid and thereby can be moved in a tightening direction, with a the piston cooperating thrust means, and provided on the inside of the pressure vessel stopper, on which the piston may lie in the tensioning direction in an end position in which the piston seals the pressure vessel.
  • Prior art belt tensioners with a gas generator are known, which have a pressure vessel in which a longitudinally movably mounted piston can be moved by a pressurized fluid in the tightening direction.
  • a stop is provided, against which the piston in the tensioning direction and thus can not be moved out of the pressure vessel.
  • the stop and / or the piston are designed so that the pressure vessel is sealed when the piston abuts against the stop. This reliably prevents the pressurized fluid, for example a hot gas from a gas generator, from being able to flow out of the pressure vessel.
  • the object of the invention is to provide a belt tensioner of the type mentioned, which has an improved sealing of the pressure vessel and an improved stop behavior of the piston at the stop.
  • a belt tensioner in particular a Rotationsstraffer, provided for a safety belt, with an elongated, preferably cylindrical pressure vessel, a pressure vessel in the longitudinal direction movably mounted piston, which is acted upon by a pressurized fluid and thereby moved in a tightening direction a pushing means cooperating with the piston, and a stopper provided on the inside of the pressure vessel, against which the piston can rest in the tensioning direction in an end position in which the piston seals the pressure vessel.
  • the stop consists of a plastically deformable material and is plastically deformed by the piston in the end position so that the piston rests sealingly against the inside of the pressure vessel.
  • the stop is not deformed when moving the piston in the end position.
  • the seal is made either by the system of the piston on the stop, both the piston and the stop must be made with a very low manufacturing tolerance in order to achieve a reliable seal.
  • an additional sealing element may be arranged, which is deformed by the increasing pressure in the pressure vessel so that it circumferentially rests against the inside of the pressure vessel.
  • the stop may be formed for example by a narrowing of the diameter of the pressure vessel, whereby a stop in the pressure vessel can be formed by simple means.
  • the attack is in particular by a formed in the circumferential direction circumferential constriction, so that the piston circumferentially completely rests against the inside of the pressure vessel and thus a good seal can be achieved.
  • a tilting of the piston which could be caused by a one-sided deceleration of the piston, prevented.
  • the braking behavior of the piston can be influenced by the geometry of the stop.
  • the constriction can have a shoulder, by means of which the piston is braked rapidly, since from the beginning of the braking process a large amount of material has to be deformed.
  • the constriction may be formed by a slope on the inside of the pressure vessel, whereby the braking force increases only with increasing braking distance, since with increasing braking distance increases the amount of material that must be displaced.
  • the piston can displace the material of the stop, for example. However, it is also conceivable that the piston deforms the material of the stop, in particular a non-sloping chip is produced, so that no material residues of the stop can fall out of the pressure vessel.
  • the piston has, in particular at the front end in the tensioning direction, a cooperating with the stop cutting edge.
  • This cutting edge can be provided only in the circumferential direction in the region of the stop. Preferably, however, the cutting edge is circumferentially formed in the circumferential direction of the piston, so that regardless of the orientation of the piston in the pressure vessel, a cutting action is achieved.
  • the diameter of the piston decreases, for example, against the tightening direction.
  • the elongated pressure vessel may also be partially curved or arcuate.
  • a piston with a constant diameter throughout can bend in a bend depending on the radius of the curvature of the pressure vessel, so that further movement is possible only by deformation of the piston or the pressure vessel.
  • the piston has a reduced diameter counter to the tightening direction, it is ensured that only the front region of the piston, which deforms the stop, rests against the inside of the pressure vessel.
  • the reduction of the diameter of the piston is designed so that the rear portion of the Piston always, including in the curved region of the pressure vessel, a sufficient distance from the inside of the pressure vessel, so that the piston can also be moved by curvatures of the pressure chamber.
  • the piston may be formed integrally, for example. But it is also possible that the piston is designed in several parts and has a cooperating with the stop delay element and provided in the tightening direction behind the delay element sealing element, wherein the sealing element seals the pressure vessel.
  • the retarding element in this embodiment is preferably made of a hard material that can deform the stopper.
  • the sealing member is made of a soft material which can be deformed on the inside of the pressure vessel.
  • the retardation element and the sealing element are materially and / or positively connected with each other, so that they can not be separated from each other and when deforming the stop or upon reaching the end position of the piston sealing the pressure vessel by the sealing element.
  • the retarding element has, for example, a projection projecting from the rear, which extends into the sealing element.
  • a corresponding opening to the extension is provided, in which the extension extends.
  • the opening may have an undercut into which a thickening of the extension engages.
  • the piston has, for example, a, in particular convex or partially spherical, contact surface for the thrust medium. Regardless of the shape of the pressure hull so a reliable contact between the piston and the thrust medium is made. Due to the curvature of the thrust medium is applied to the piston so that the thrust force always acts in the longitudinal direction of the pressure vessel on the thrust medium.
  • the thrust medium is formed, for example, as a rack or a flexible push rod, which cooperates with, for example, a belt sprocket driving a belt.
  • a flexible push rod points For example, a tooth profile that drives the gear.
  • this can also be made without a profile, with the teeth of the gear during displacement of the pushing means in the pushing means press.
  • a gas generator is provided, which is fluidically connected to the pressure vessel and which provides the fluid.
  • FIG. 1 shows a belt tensioner according to the invention in longitudinal section in an initial state
  • FIG. 2 shows the belt tensioner from FIG. 1 after a tightening process
  • FIG. 3 shows a detailed view of the belt tensioner from FIG. 2,
  • Figure 4 shows a second embodiment of a belt tensioner according to the invention shortly before the end of a tightening process
  • FIG 5 shows the belt tensioner of Figure 4 after completion of the tightening process.
  • a belt tensioner 10 is shown for a vehicle, with an elongated, cylindrical pressure vessel 12 to which a gas generator 16 is connected via a channel 14.
  • a gas generator 16 is connected via a channel 14.
  • a gear 22 thrust means 20 here a push rod, which is arranged in the tensioning direction S in front of the piston 18 and rests against this provided.
  • a stop 24 is provided which limits the movement of the piston 18 in the tensioning S.
  • the stop 24 is formed by a one-sided constriction of the pressure vessel 12, wherein the diameter of the pressure vessel is reduced such that it is smaller than the diameter of the piston 18th
  • the piston 18 has a two-part construction and has a retardation element 26 and a sealing element 28 located in the tensioning direction S behind it.
  • the delay element 26 is made of a hard material.
  • the sealing element 28 is made of a soft material.
  • the delay element 26 is mushroom-shaped in the embodiment shown here and has at its front in the direction of Straff S front end a cutting edge 30 which defines the largest diameter of the piston 18.
  • the retardation element furthermore has an extension 32, which extends into a recess 34 of the sealing element 28, so that they are positively connected to one another.
  • a contact surface 36 for the pushing means 20 is provided, which projects in the tensioning direction S in a part-spherical manner.
  • the diameter of the pressure vessel 12 is selected and the delay element 26 mounted in the pressure vessel that the piston 18 can move freely in the pressure vessel 12.
  • the sealing element 28 which is made of a soft material, has a slightly larger diameter, so that it seals the bottom of the pressure vessel 12 with respect to FIG. 1 against the upper region.
  • a fluid flowing out of the gas generator 16 under pressure fluid can flow into the pressure vessel 12, whereby the piston 18 is moved by the increasing pressure in the tensioning direction S.
  • the piston 18 which moves in the tensioning direction S pushes the pushing means 20 out of the pressure container 12 in the tightening direction S.
  • the thrust means 20 engages with the gear 22 engages this in a rotational direction D.
  • the gear 22 is coupled to a belt spool, not shown here. By rotating the gear 22 in the direction of rotation D, the belt reel is rotated so that a belt on the belt reel or a coupled with a buckle cable is wound, so tightening the seat belt is done.
  • the piston 18 is moved so far in the tensioning direction S until it rests against the stop 24 of the pressure vessel 12.
  • the stop 24 is made of a plastically deformable material, so that the stop 24 is deformed by the piston 18 and the piston 18 is braked. In addition, by the deformation of the stopper 24, an additional seal of the pressure vessel 12. This ensures that the fluid under pressure, such as a hot gas, can not escape from the pressure vessel 12 in the vehicle interior.
  • the stop 24 is formed in particular by a plastically narrowed portion of the pressure vessel 12 forming tube.
  • the sealing element 28 arranged behind the retardation element 26 is urged against the retardation element 26 by the pressure rising in the pressure vessel 12, as a result of which it deforms and additionally seals between the inside of the pressure vessel 12 and the piston 18.
  • the material of the abutment 24 is machined by the cutting edge 30 of the retardation element 26, forming a chip 40.
  • the cutting edge 30 and the material of the stop 24 are formed so that a non-sloping chip 40 is formed, so no material of the stopper 24 can escape from the pressure vessel 12.
  • the pushing means 20 is a flexible push rod which has no profile.
  • the flexible push rod is made of a relatively soft material, so that the teeth 42 of the gear 22 can press into the push rod, whereby a positive connection between the pushing means 20 and gear 22 is formed.
  • a flexible push rod and a push rod with an already embossed profile or a rigid rack can be used.
  • a one-piece pusher is used.
  • FIGS. 4 and 5 A second embodiment of such a belt tensioner 10 is shown in FIGS. 4 and 5.
  • the construction of the belt tensioner 10 essentially corresponds to the belt tensioner 10 shown in FIGS. 1 to 3.
  • the pressure vessel 12 is elongated, but arcuate, and extends substantially around the gear 22 which drives the belt reel.
  • a receiving space 46 is provided for the pushing means 20 which extends around the gear 22 within the pressure vessel 12.
  • the piston 18 is moved by the pressurized fluid in a direction of punishment S until the piston 18 abuts the stop 24 and deforms it.
  • the receiving space 46 is formed so that it can fully absorb the pushing means 20, here also a flexible, profile-free push rod.
  • the pushing means has completely leaked out of the pressure vessel 12 after the tightening process.
  • the gear 22 can be moved with the pushing means 20.
  • the stop is formed by a one-sided narrowing of the wall of the pressure vessel 12. But it is also conceivable, a circumferentially completely circumferential constriction is provided, whereby the piston 18 would abut when reaching the stopper 24 completely circumferentially with the cutting edge 30 on the stop 24. Of course, this also applies to the previous embodiment.
  • the cutting edge 30 may be provided exclusively in the region of the stop 24. But it is also possible that the cutting edge 30 is circumferentially formed circumferentially, so that the cutting edge 30 also at a rotation of the piston 18 always abut against the stop 24 and can deform it.
  • the piston 18 and the delay element can deform the stop 24 but in other ways. It is to no cutting edge 30 required.
  • the piston 18 is formed in two parts, with a delay element 26 and a sealing element 28. These can be either positively and / or materially connected to each other, so that they are always moved together in the pressure vessel 12. But it is also conceivable that the piston 18 in one piece, that is, made of a material.
  • the part-spherical bearing surface has the advantage that in particular in the embodiment shown in Figures 4 and 5 with a curved pressure vessel 12 always reliable contact between the piston 18 and thrust means 20 is made, the direction of action of the pressure force on the thrust means 20 always in the longitudinal direction of Pressure vessel 12 extends.
  • the contact surface 36 may also be designed differently, for example, convex or planar.
  • the abutment surface may cover the entire front surface of the piston 18 or, as in the embodiments shown herein, only a portion of the front surface.
  • the braking property of the piston 18 can be adjusted as desired.
  • the diameter of the pressure vessel 12 continuously tapers, whereby the braking power increases with increasing displacement.
  • the stop 24 can also be formed in other ways, for example by projections arranged on the inside of the pressure vessel 12 or other components.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)

Abstract

Bei einem Gurtstraffer, insbesondere einem Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter (12), einem im Druckbehälter (12) in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Strafrichtung bewegt werden kann, einem mit dem Kolben zusammenwirkenden Schubmittel (20) und einem an der Innenseite (38) des Druckbehälters (12) vorgesehenen Anschlag (24), an dem der Kolben (18) in Straffrichtung in einer Endposition anliegen kann, in der der Kolben den Druckbehälter (12) abdichtet, ist vorgesehen, dass der Anschlag (24) aus einem plastisch verformbaren Material besteht und durch den Kolben (18) in der Endposition plastisch so verformt ist, dass der Kolben dichtend an der Innenseite des Druckbehälters (12) anliegt.

Description

Gurtstraffer
Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer, insbesondere einen Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter, einem im Druckbehälter in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung bewegt werden kann, einem mit dem Kolben zusammenwirkenden Schubmittel, und einem an der Innenseite des Druckbehälters vorgesehenen Anschlag, an dem der Kolben in Straffrichtung in einer Endposition anliegen kann, in der der Kolben den Druckbehälter abdichtet. Aus dem Stand der Technik sind Gurtstraffer mit einem Gasgenerator bekannt, die einen Druckbehälter aufweisen, in dem ein in Längsrichtung beweglich gelagerter Kolben durch ein unter Druck stehendes Fluid in Straffrichtung bewegt werden kann. Ein mit der Gurtspule zusammenwirkendes Schubmittel, beispielsweise eine Zahnstange, wird durch den Kolben verschoben, wodurch die Gurtspule in einer Straffrichtung gedreht wird. Auf der Innenseite des Druckbehälters ist ein Anschlag vorgesehen, an dem der Kolben in Straffrichtung anliegen und somit nicht aus dem Druckbehälter heraus bewegt werden kann. Der Anschlag und/oder der Kolben sind so ausgebildet, dass der Druckbehälter abgedichtet ist, wenn der Kolben am Anschlag anliegt. Dadurch ist zuverlässig verhindert, dass das unter Druck stehende Fluid, beispielsweise ein heißes Gas aus einem Gasgenerator, aus dem Druckbehälter herausströmen kann.
BESTÄTiGUIMGSKOPiE Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtstraffer der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine verbesserte Abdichtung des Druckbehälters sowie ein verbessertes Anschlagverhalten des Kolbens am Anschlag aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Gurtstraffer, insbesondere ein Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt vorgesehen, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter, einem im Druckbehälter in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung bewegt werden kann, einem mit dem Kolben zusammenwirkenden Schubmittel, und einem an der Innenseite des Druckbehälters vorgesehenen Anschlag, an dem der Kolben in Straffrichtung in einer Endposition anliegen kann, in der der Kolben den Druckbehälter abdichtet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Anschlag aus einem plastisch verformbaren Material besteht und durch den Kolben in der Endposition plastisch so verformt ist, dass der Kolben dichtend an der Innenseite des Druckbehälters anliegt.
Bei den bisher bekannten Gurtstraffem wird der Anschlag beim Bewegen des Kolbens in die Endposition nicht verformt. Die Abdichtung erfolgt entweder durch die Anlage des Kolbens am Anschlag, wobei sowohl der Kolben wie auch der Anschlag mit einer sehr geringen Fertigungstoleranz hergestellt sein müssen, um eine zuverlässige Abdichtung zu erzielen. Alternativ kann ein zusätzliches Dichtungselement angeordnet sein, das durch den steigenden Druck im Druckbehälter so deformiert wird, dass dieses in Umfangsrichtung umlaufend an der Innenseite des Druckbehälters anliegt. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Verformen des Anschlags erfolgt eine bessere Abdichtung zwischen Kolben und Anschlag, da der Anschlag so verformt werden kann, dass der Kolben dichtend an der Innenseite des Druckbehälters anliegt. Der erfindungsgemäße Gurtstraffer bietet zudem den Vorteil, dass der Kolben durch das Verformen des Anschlags langsamer abgebremst werden kann, wobei das Bremsverhalten des Kolbens durch die Materialwahl des Anschlags beziehungsweise des Kolbens und die Form des Anschlags beeinflusst werden kann.
Der Anschlag kann beispielsweise durch eine Verengung des Durchmessers des Druckbehälters gebildet sein, wodurch mit einfachen Mitteln ein Anschlag im Druckbehälter gebildet werden kann. Der Anschlag wird insbesondere durch eine in Umfangsrichtung umlaufende Verengung gebildet, sodass der Kolben in Umfangsrichtung umlaufend vollständig an der Innenseite des Druckbehälters anliegt und somit eine gute Abdichtung erzielt werden kann. Zudem wird ein Verkanten des Kolbens, das durch eine einseitige Abbremsung des Kolbens entstehen könnte, verhindert.
Das Bremsverhalten des Kolbens kann durch die Geometrie des Anschlags beeinflusst werden. Die Verengung kann dazu beispielsweise einen Absatz aufweisen, durch den der Kolben schnell abgebremst wird, da von Beginn des Bremsvorgangs an eine große Materialmenge verformt werden muss. Alternativ kann die Verengung durch eine Schräge an der Innenseite des Druckbehälters gebildet sein, wodurch erst mit zunehmendem Bremsweg die Bremskraft zunimmt, da mit zunehmendem Bremsweg die Materialmenge zunimmt, die verdrängt werden muss.
Der Kolben kann das Material des Anschlags beispielsweise verdrängen. Es ist aber auch denkbar, dass der Kolben das Material des Anschlags spanend verformt, wobei insbesondere ein nicht abfallender Span erzeugt wird, sodass keine Materialreste des Anschlags aus dem Druckbehälter herausfallen können. Der Kolben weist dazu, insbesondere am in Straffrichtung vorderen Ende, eine mit dem Anschlag zusammenwirkende Schneidkante auf.
Diese Schneidkante kann ausschließlich in Umfangsrichtung im Bereich des Anschlags vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Schneidkante aber in Umfangsrichtung des Kolbens umlaufend ausgebildet, sodass unabhängig von der Orientierung des Kolbens im Druckbehälter eine Schneidwirkung erzielt wird.
Der Durchmesser des Kolbens nimmt beispielsweise entgegen der Straffrichtung ab. Der längliche Druckbehälter kann auch abschnittsweise gekrümmt oder bogenförmig ausgeführt sein. Ein Kolben mit einem durchgehend konstanten Durchmesser kann je nach Radius der Krümmung des Druckbehälters in einer Biegung verkanten, sodass eine weitere Bewegung nur durch Verformung des Kolbens oder des Druckbehälters möglich ist. Da der Kolben aber entgegen der Straffrichtung einen reduzierten Durchmesser aufweist, ist sichergestellt, dass lediglich der vordere Bereich des Kolbens, der den Anschlag verformt, an der Innenseite des Druckbehälters anliegt. Die Reduzierung des Durchmessers des Kolbens ist so ausgebildet, dass der hintere Bereich des Kolbens stets, also auch im gekrümmten Bereich des Druckbehälters, einen ausreichenden Abstand zur Innenseite des Druckbehälters aufweist, sodass der Kolben auch durch Krümmungen des Druckraumes bewegt werden kann.
Der Kolben kann beispielsweise einstückig ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass der Kolben mehrteilig ausgebildet ist und ein mit dem Anschlag zusammenwirkendes Verzögerungselement sowie ein in Straffrichtung hinter dem Verzögerungselement vorgesehenes Dichtungselement aufweist, wobei das Dichtungselement den Druckbehälter abdichtet. Das Verzögerungselement ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise aus einem harten Material, das den Anschlag verformen kann, hergestellt. Das Dichtungselement ist dagegen aus einem weichen Material hergestellt, das durch Verformung an der Innenseite des Druckbehälters anliegen kann.
Vorzugsweise sind das Verzögerungselement und das Dichtungselement stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden, sodass diese nicht voneinander getrennt werden können und beim Verformen des Anschlags beziehungsweise bei Erreichen der Endposition des Kolbens eine Abdichtung des Druckbehälters durch das Dichtungselement erfolgt.
Um das Verzögerungselement und das Dichtungselement formschlüssig miteinander zu verbinden, weist das Verzögerungselement beispielsweise einen vorzugsweise rückseitig abstehenden Fortsatz auf, der sich in das Dichtungselement erstreckt. Am Dichtungselement ist eine zum Fortsatz korrespondierende Öffnung vorgesehen, in die sich der Fortsatz erstreckt. Die Öffnung kann einen Hinterschnitt aufweisen, in den eine Verdickung des Fortsatzes eingreift.
Der Kolben weist beispielsweise eine, insbesondere konvexe oder teilkugelförmige, Anlagefläche für das Schubmedium auf. Unabhängig von der Form des Druckkörpers ist so ein zuverlässiger Kontakt zwischen dem Kolben und dem Schubmedium hergestellt. Durch die Wölbung liegt das Schubmedium so am Kolben an, dass die Schubkraft stets in Längsrichtung des Druckbehälters auf das Schubmedium wirkt.
Das Schubmedium wird beispielsweise als eine Zahnstange oder eine biegsame Schubstange ausgebildet, die zum Beispiel mit einem eine Gurtspule antreibenden Zahnrad zusammenwirkt. Eine solche biegsame Schubstange weist beispielsweise ein Zahnprofil auf, das das Zahnrad antreibt. Je nach Material der biegsamen Schubstange kann diese aber auch profillos hergestellt sein, wobei sich die Zähne des Zahnrads beim Verschieben des Schubmittels in das Schubmittel eindrücken.
Zum Antrieb des Kolbens ist beispielsweise ein Gasgenerator vorgesehen, der strömungstechnisch mit dem Druckbehälter verbunden ist und der das Fluid bereitstellt.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer im Längsschnitt in einem Ausgangszustand,
Figur 2 den Gurtstraffer aus Figur 1 nach einem Straffvorgang,
Figur 3 eine Detailansicht des Gurtstraffers aus Figur 2,
Figur 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers kurz vor Ende eines Straffvorgangs, und
Figur 5 den Gurtstraffer aus Figur 4 nach Beendigung des Straffvorgangs.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Gurtstraffer 10 für ein Fahrzeug gezeigt, mit einem länglichen, zylindrischen Druckbehälter 12, an dem über einen Kanal 14 ein Gasgenerator 16 angeschlossen ist. Im Druckbehälter 12 sind ein in einer Straffrichtung S beweglich gelagerter Kolben 18 sowie ein mit einem Zahnrad 22 zusammenwirkendes Schubmittel 20, hier eine Schubstange, die in Straffrichtung S vor dem Kolben 18 angeordnet ist und an diesem anliegt, vorgesehen.
Am in Straffrichtung S vorderen Ende des Druckbehälters 12 ist ein Anschlag 24 vorgesehen, der die Bewegung des Kolbens 18 in Straffrichtung S begrenzt. Der Anschlag 24 ist durch eine einseitige Verengung des Druckbehälters 12 gebildet, wobei der Durchmesser des Druckbehälters derart reduziert ist, dass dieser kleiner ist als der Durchmesser des Kolbens 18.
Wie insbesondere in Figur 3 zu sehen ist, ist der Kolben 18 zweiteilig aufgebaut und weist ein Verzögerungselement 26 und ein in Straffrichtung S dahinter liegendes Dichtungselement 28 auf. Das Verzögerungselement 26 ist aus einem harten Material hergestellt. Das Dichtungselement 28 besteht aus einem weichen Material.
Das Verzögerungselement 26 ist in der hier gezeigten Ausführungsform pilzförmig ausgebildet und hat an seinem in Straff richtung S vorderen Ende eine Schneidkante 30, die den größten Durchmesser des Kolbens 18 definiert.
In Straffrichtung S hinter der Schneidkante 30 nimmt der Durchmesser des Kolbens 18 beziehungsweise des Verzögerungselements 26 ab, wobei das Verzögerungselement 26 in diesem Abschnitt entgegen der Straff richtung S im Wesentlichen konisch zuläuft.
Rückseitig weist das Verzögerungselement des Weiteren einen Fortsatz 32 auf, der sich in eine Aussparung 34 des Dichtungselements 28 erstreckt, sodass diese formschlüssig miteinander verbunden sind.
Auf der Vorderseite des Verzögerungselements 26 ist eine Anlagefläche 36 für das Schubmittel 20 vorgesehen, die in Straffrichtung S teilkugelförmig vorsteht.
Wie in Figur 1 zu sehen ist, ist der Durchmesser des Druckbehälters 12 so gewählt und das Verzögerungselement 26 so im Druckbehälter gelagert, dass sich der Kolben 18 frei im Druckbehälter 12 bewegen kann. Das Dichtungselement 28, das aus einem weichen Material hergestellt ist, weist einen geringfügig größeren Durchmesser auf, sodass dieses den bezüglich Figur 1 unteren Bereich des Druckbehälters 12 gegen den oberen Bereich abdichtet.
Über den Kanal 14 kann ein aus dem Gasgenerator 16 ausströmendes unter Druck stehendes Fluid in den Druckgehälter 12 strömen, wodurch der Kolben 18 durch den ansteigenden Druck in Straff richtung S bewegt wird. Der sich in Straffrichtung S bewegende Kolben 18 schiebt das Schubmittel 20 in Straffrichtung S aus dem Druckbehälter 12 heraus. Das Schubmittel 20 gelangt mit dem Zahnrad 22 in Eingriff dreht dieses in einer Drehrichtung D. Das Zahnrad 22 ist mit einer hier nicht dargestellten Gurtspule gekoppelt. Durch die Drehung des Zahnrads 22 in Drehrichtung D wird die Gurtspule so gedreht, dass ein Gurtband auf der Gurtspule oder ein mit einem Gurtschloss gekoppeltes Kabel aufgewickelt wird, also eine Straffung des Sicherheitsgurtes erfolgt. Der Kolben 18 wird so weit in Straffrichtung S bewegt, bis dieser am Anschlag 24 des Druckbehälters 12 anliegt. Der Anschlag 24 ist aus einem plastisch verformbaren Material hergestellt, sodass der Anschlag 24 durch den Kolben 18 verformt und der Kolben 18 abgebremst wird. Zudem erfolgt durch die Verformung des Anschlags 24 eine zusätzliche Abdichtung des Druckbehälters 12. Dadurch ist sichergestellt, dass das unter Druck stehende Fluid, beispielsweise ein heißes Gas, nicht aus dem Druckbehälter 12 in den Fahrzeuginnenraum austreten kann.
Der Anschlag 24 wird insbesondere durch einen plastisch verengten Abschnitt des den Druckbehälter 12 bildenden Rohres gebildet.
Zusätzlich wird das hinter dem Verzögerungselement 26 angeordnete Dichtungselement 28 durch den im Druckbehälter 12 ansteigenden Druck gegen das Verzögerungselement 26 gedrängt, wodurch sich dieses verformt und zusätzlich zwischen der Innenseite des Druckbehälters 12 und dem Kolben 18 abdichtet.
In der hier gezeigten Ausführungsform wird das Material des Anschlags 24 durch die Schneidkante 30 des Verzögerungselements 26 spanend verformt, wobei ein Span 40 gebildet wird. Die Schneidkante 30 und das Material des Anschlags 24 sind so ausgebildet, dass sich ein nicht abfallender Span 40 bildet, also kein Material des Anschlags 24 aus dem Druckbehälter 12 austreten kann.
Das Schubmittel 20 ist eine biegsame Schubstange, die kein Profil aufweist. Die biegsame Schubstange ist aus einem relativ weichen Material hergestellt, sodass sich die Zähne 42 des Zahnrads 22 in die Schubstange eindrücken können, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen Schubmittel 20 und Zahnrad 22 entsteht.
Statt einer solchen biegsamen Schubstange kann auch eine Schubstange mit einem bereits eingeprägten Profil oder eine starre Zahnstange verwendet werden. Vorzugsweise wird ein einstückiges Schubmittel verwendet.
Eine zweite Ausführungsform eines solchen Gurtstraffers 10 ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Der Aufbau des Gurtstraffers 10 entspricht im Wesentlichen dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Gurtstraffer 10. Abweichend von dieser Ausführungsform ist der Druckbehälter 12 länglich, aber bogenförmig ausgebildet, und erstreckt sich im Wesentlichen um das Zahnrad 22, das die Gurtspule antreibt. Des Weiteren ist ein Aufnahmeraum 46 für das Schubmittel 20 vorgesehen, der innerhalb des Druckbehälters 12 um das Zahnrad 22 verläuft.
Auch in dieser Ausführungsform wird der Kolben 18 durch das unter Druck stehende Fluid in einer Strafrichtung S bewegt, bis der Kolben 18 am Anschlag 24 anschlägt und diesen verformt.
Wie in Figur 5 zu sehen ist, ist der Aufnahmeraum 46 so ausgebildet, dass dieser das Schubmittel 20, hier ebenfalls eine biegsame, profillose Schubstange, vollständig aufnehmen kann. Das Schubmittel ist nach dem Straffvorgang vollständig aus dem Druckbehälter 12 ausgetreten. Somit kann nach dem Straffvorgang das Zahnrad 22 mit dem Schubmittel 20 bewegt werden.
Aufgrund der Biegung des Druckbehälters 12 ist es bei dieser Ausführungsform erforderlich, dass der Durchmessers des Kolbens 18 beziehungsweise des Verzögerungselements 26 von der Schneidkante 30 ausgehend entgegen der Straff richtung S abnimmt, sodass lediglich die Schneidkante 30 an der Innenseite 38 des Druckbehälters 12 anliegt.
Durch den entgegen der Straff richtung abnehmenden Durchmesser des Kolbens 18 ist sichergestellt, dass der hinter der Schneidkante liegende Bereich des Kolbens 18 beziehungsweise des Verzögerungselements 26 im gekrümmten Bereich des Druckbehälters 12 nicht an der Innenseite 38 des Druckbehälters 12 anliegt, wodurch es zu einem Verkanten des Kolbens 18 im Druckbehälter 12 vor Erreichen der Endposition kommen könnte.
In beiden gezeigten Ausführungsformen ist der Anschlag durch eine einseitige Verengung der Wand des Druckbehälters 12 gebildet. Es ist aber auch denkbar, eine in Umfangsrichtung vollständig umlaufende Verengung vorgesehen ist, wodurch der Kolben 18 beim Erreichen des Anschlags 24 vollständig umlaufend mit der Schneidkante 30 am Anschlag 24 anliegen würde. Dies gilt natürlich auch für die vorhergehende Ausführungsform.
Die Schneidkante 30 kann ausschließlich im Bereich des Anschlags 24 vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass die Schneidkante 30 in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist, sodass die Schneidkante 30 auch bei einer Drehung des Kolbens 18 stets am Anschlag 24 anliegen und diesen verformen kann.
Der Kolben 18 beziehungsweise das Verzögerungselement kann den Anschlag 24 aber auch auf andere Weise verformen. Es ist dazu keine Schneidkante 30 erforderlich.
In den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Kolben 18 zweiteilig ausgebildet, mit einem Verzögerungselement 26 und einem Dichtungselement 28. Diese können entweder formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein, sodass diese stets gemeinsam im Druckbehälter 12 bewegt werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Kolben 18 einstückig, das heißt aus einem Material, hergestellt ist.
Die teilkugelförmige Anlagefläche hat den Vorteil, dass insbesondere in der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsform mit einem gebogenen Druckbehälter 12 stets ein zuverlässiger Kontakt zwischen Kolben 18 und Schubmittel 20 hergestellt ist, wobei die Wirkungsrichtung der Druckkraft auf das Schubmittel 20 immer in Längsrichtung des Druckbehälters 12 verläuft. Die Anlagefläche 36 kann aber auch anders ausgebildet sein, beispielsweise konvex oder eben.
Abhängig von der Ausführungsform kann die Anlagefläche die gesamte Vorderseite des Kolbens 18 bedecken oder wie in den hier gezeigten Ausführungsformen lediglich einen Teil der Vorderseite.
Durch die Form beziehungsweise Geometrie des Anschlags 24 beziehungsweise der Verengung kann die Bremseigenschaft des Kolbens 18 beliebig angepasst werden.
Es ist auch denkbar, dass der Durchmesser stufenweise verringert wird.
Es ist ferner möglich, dass sich der Durchmesser des Druckbehälters 12 kontinuierlich verjüngt, wodurch sich die Bremsleistung mit zunehmendem Verschiebeweg vergrößert.
Der Anschlag 24 kann aber auch auf andere Weise, beispielsweise durch auf der Innenseite des Druckbehälters 12 angeordnete Vorsprünge oder andere Bauteile gebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Gurtstraffer (10), insbesondere Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter (12), einem im Druckbehälter (12) in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben (18), der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung (S) bewegt werden kann, einem mit dem Kolben (18) zusammenwirkenden Schubmittel (20), und einem an der Innenseite (38) des Druckbehälters (12) vorgesehenen Anschlag (24), an dem der Kolben (18) in Straff- richtung (S) in einer Endposition anliegen kann, in der der Kolben (18) den Druckbehälter (12) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (24) aus einem plastisch verformbaren Material besteht und durch den Kolben (18) in der Endposition plastisch so verformt ist, dass der Kolben dichtend an der Innenseite des Druckbehälters (12) anliegt.
2. Gurtstraffer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (24) durch eine Verengung des Durchmessers des Druckbehälters (12) gebildet ist, insbesondere durch eine in Umfangsrichtung umlaufende Verengung.
3. Gurtstraffer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung einen Absatz oder eine Schräge an der Innenseite (38) des Druckbehälters (12) bildet.
4. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18), insbesondere am in Straffrichtung (S) vorderen Ende, eine mit dem Anschlag (24) zusammenwirkende, insbesondere in Umfangsrichtung umlaufende, Schneidkante (30) aufweist.
5. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kolbens (18) entgegen der Straffrichtung (S) abnimmt, insbesondere wobei der Kolben zumindest abschnittsweise konisch zuläuft.
6. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) ein mit dem Anschlag (24) zusammenwirkendes Verzögerungselement (26) sowie ein in Straffrichtung (S) hinter dem Verzögerungselement (26) vorgesehenes Dichtungselement (28) aufweist, wobei das Dichtungselement (28) den Druckbehälter (12) abdichtet.
7. Gurtstraffer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement (26) und das Dichtungselement (28) stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
8. Gurtstraffer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement (26) einen vorzugsweise rückseitig abstehenden Fortsatz (32) aufweist, der sich in das Dichtungselement (28) erstreckt.
9. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) eine, insbesondere konvexe oder teilkugelförmige, Anlagefläche (36) für das Schubmittel (20) aufweist.
10. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubmittel (20) eine Zahnstange oder eine biegsame Schubstange ist, die mit einem eine Gurtspule antreibenden Zahnrad (22) zusammenwirkt.
11. Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasgenerator (16) vorgesehen ist, der strömungstechnisch mit dem Druckbehälter (12) verbunden ist und der das Fluid bereitstellt.
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