WO2020052948A1 - Pyrotechnische straffvorrichtung für einen sicherheitsgurt einer sicherheitsgurteinrichtung mit einer kraftbegrenzungseinrichtung - Google Patents

Pyrotechnische straffvorrichtung für einen sicherheitsgurt einer sicherheitsgurteinrichtung mit einer kraftbegrenzungseinrichtung Download PDF

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WO2020052948A1
WO2020052948A1 PCT/EP2019/072698 EP2019072698W WO2020052948A1 WO 2020052948 A1 WO2020052948 A1 WO 2020052948A1 EP 2019072698 W EP2019072698 W EP 2019072698W WO 2020052948 A1 WO2020052948 A1 WO 2020052948A1
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base body
piston
pyrotechnic
pressure chamber
groove
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PCT/EP2019/072698
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Christian Fischer
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Autoliv Development Ab
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R22/4628Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R2022/4642Reels 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

Definitions

  • the invention relates to a pyrotechnic tensioning device for a seat belt of a seat belt device with a force limiting device with the features of the preamble of claim 1.
  • tensioning devices of the generic type that the pressure conditions in the tensioning device change very strongly during the tensioning process. In particular, very high pressure peaks can lead to parts of the straff device being damaged or the movement of the tightening device being disturbed.
  • the belt pull-out force briefly increases to a higher force limit level than that defined by the force limiting device at the beginning of the force-limited belt strap pull-out movement following the tensioning process due to the pressure still present in the tensioning device. This effect is also commonly referred to as a force limitation disorder.
  • various solutions are already provided in order to avoid pressure peaks and to release the pressure as quickly as possible after the seat belt has been tightened.
  • a pyrotechnic tensioning device with a piston-cylinder unit in which the piston is formed by an elastic ball with a blind hole, and a through hole is provided in a subsequent ball, through which a rod held in the blind hole protrudes through. When excessive pressure occurs, the rod causes the elastic ball to break to allow the gas to escape through the channel.
  • Both the manufacture of the blind hole and the manufacture of the through hole and the rod are expensive and require a complex assembly process which further increases the cost of the tightening device.
  • DE 10 2009 051 451 A1 also discloses a pyrotechnic tensioning device which has a piston drive in which a piston is provided with a notch arranged in the lateral edge surface of the piston.
  • the notch is closed at the beginning of the tightening movement or, alternatively, has only a very small opening cross section, and is opened or expanded by the pressure and the flow conditions. As a result, a greater tensioning power is transmitted at the beginning of the tensioning movement and the pressure or the acting tensioning force is reduced more quickly towards the end of the tensioning movement by opening or widening the notch. From DE 10 2012 214 936 A1 it is also known to have the notch in two stages with a first
  • a section with a small opening cross section and a second section with a larger opening cross section and to provide a dividing wall which is arranged between the second section and the first section and is dimensioned such that it tears open during the tightening movement under the prevailing pressure conditions and / or is at least partially removed by material removal.
  • the sections of the notch are separated from one another by a partition, so that a flow through the second section with the larger flow cross section is not possible in the initial phase of the tightening movement. This prevents the partition from reducing pressure through the second section of the notch in an initial phase of the tightening movement and deliberately does not reduce the tightening performance.
  • a flow through the second section from the first section is only made possible by tearing open the partition wall or by removing material from the partition wall, and the flow available for pressure reduction is thereby increased, so that the pressure reduction increases successively or suddenly and the existing tightening force is consciously reduced at the end of the tightening movement.
  • the pressure after the opening of the partition or the wear from the partition is reduced much faster, so that the force limitation fault at the beginning of the force limitation phase is as low as possible.
  • the overall tightening performance at the beginning of the tightening movement is not disadvantageously reduced by the later opening or removal of the partition.
  • WO 2011/134574 A1 it is also known to form the piston in two parts from a base body and an attachment part for transmitting the tightening movement, the attachment part for transmitting the tightening force being deliberately supposed to have a higher strength than the base body.
  • the notches and the through opening to be opened are provided in the base body, which performs the sealing function of the piston.
  • the object of the invention is to provide a pyrotechnic tensioning device for a seat belt of a seat belt device with a force limiting device with a further improved transmission of the tensioning force.
  • the base body encompasses the plant part on the end face facing the force transmission device in a form-fitting manner.
  • the proposed solution solidifies the composite of the two-part piston with the base body and the contact part.
  • the attachment part is thus fixed to the base body, and the probability that the attachment part detaches from the base body can be reduced.
  • This is particularly advantageous when guiding the piston in a curved tube, since complex transverse forces act on the piston due to the curvature of the tube.
  • these complex transverse forces can, in an unfavorable case, lead to the system part becoming detached from the base body and jamming between the base body and the inner tube wall, which in turn can interfere with the tightening movement.
  • the proposed positive connection additionally secures the plant part on the base body.
  • the base body engages around the contact part on its outside and thereby prevents the piston from coming into contact with the inside wall of the tube instead of the base body with the contact part. So that the sealing and guiding function of the piston on the inner wall of the Tube perceived exclusively by the base body, while the plant part finally serves to transmit the tightening forces to the force transmission device.
  • the base body have an annular, projecting collar which has at least one radially inward projection with which it encloses the contact part in a form-fitting manner.
  • the collar forms the positive connection through the radially inwardly directed projection and at the same time separates the contact part from the inner wall of the tube by projecting laterally beyond the attachment part.
  • the annular collar practically forms a receptacle on the end face of the base body facing the force transmission device, in which the system part is arranged.
  • the annular collar is interrupted in the circumferential direction by at least one recess.
  • the annular collar is deliberately weakened by the recess, so that the collar with the edge sides adjacent to the recess can spring outwards when the contact part is pressed in.
  • the collar is practically deliberately divided into two or more resilient sections, through which the assembly of the plant part in the created by the collar is made easier on.
  • the spring-elastic design of the collar thus created facilitates the guidance of the piston in the curved sections of the tube, since the collar can thereby adapt better to the curvature of the tube.
  • the base body has at least one groove oriented in the longitudinal direction of the piston and opening into the pressure chamber.
  • Pressure chamber can flow over the groove past the piston to the side of the power transmission device.
  • a constriction narrowing the cross-sectional area in a step-like manner can preferably be provided in the groove.
  • the constriction cross-section of the groove is narrowed so that the tightening capacity is reduced as little as possible.
  • the constriction can then in the case of the overflow of the gas by erosion of the base body in the region of the edges of the constriction are expanded until it has at most the cross-sectional shape of the groove.
  • the constriction can preferably be arranged on an edge side of the base body adjacent to the pressure chamber, so that it is maximally exposed to the pressure of the pressure chamber.
  • the constriction can preferably be arranged in a web extending transversely to the groove and closing the groove.
  • the web that closes the groove ensures that the gas can only flow past the piston through the constriction in an initial phase, so that the tightening capacity is reduced as little as possible.
  • the web then acts as a deliberately created sacrificial surface, which is removed in the constriction at very high pressure gradients and flow velocities caused thereby, so that the constriction is widened and the pressure reduction is increased.
  • the groove is conical at least in one section, narrowing in the direction of the pressure chamber.
  • the conical shape and its alignment deliberately delay the gas flow in the groove by increasing the cross-sectional area of the groove for flow and reducing the flow velocity.
  • At least one groove merge into at least one recess in the collar.
  • the groove of the base body and the recess of the collar, into which the groove merges, thus form a single flow channel for the gas overflowing for pressure reduction on the pressure side. If several grooves and recesses are provided, one groove is arranged such that it merges into a recess. A groove and a recess thus always form a flow channel.
  • Fig.3 a basic body of the piston in two different embodiments.
  • the belt retractor shown schematically in FIG. 1 comprises a housing 11 with a side leg 13, a belt winding shaft 12 mounted therein for a safety belt webbing (not shown) and a pyro-technical tensioning device 10 acting on the belt winding shaft 12 after release.
  • the tensioning device 10 includes a with the belt winding shaft 12 rotatably connected drive wheel 14, which has, for example, an external toothing 15, a pyrotechnic gas generator 17 for generating a gas pressure, and a gas generator 17 connecting the belt winding shaft 12 via the drive wheel 14
  • Tube 16 is formed by a tube wall 24, which can be part of the housing 11 or, alternatively, a separate component.
  • a power transmission device in the form of a series of metallic, spherical mass bodies 19 is provided, which transmit the tightening movement via a drive wheel 14 to the belt winding shaft 12.
  • the belt retractor is not limited with regard to the design of the interaction region 18 between the mass body row 19 and the drive wheel 14 and any coupling devices between the drive wheel 14 and the belt winding shaft 12.
  • the outside diameter of the mass body 19 is expediently somewhat smaller than the inside diameter of the tube 16.
  • a piston 21 which is indicated only schematically in FIG is arranged.
  • the piston 21 closes off a pressure chamber 20 in the pipe 16 that can be acted upon by a gas generator 17, so that the piston 21 can be driven to tighten when the pressure chamber 20 is pressurized by the gas generator 17.
  • the tensioning movement of the piston 21 is transmitted to the belt winding shaft 12 by the force transmission device, formed by the mass bodies 19 and the drive wheel 14, so that the belt webbing is tightened.
  • the piston 21 can be seen as an individual part in FIG.
  • the piston 21 is formed in two parts with a base body 3 and a contact part 4, the base body 3 generally having a lower strength or a higher elasticity than the contact part 4 and serving to seal the pressure chamber 20 on the inner wall of the tube 16, while rend the system part 4 due to the higher strength for the first mass body 19 a and thus serves to transmit the drive movement to the mass body chain 19.
  • the base body 3 has on its end face facing the mass body chain 19 an annular, axially projecting collar 1 which, together with the end face of the base body 3, forms a receptacle 22 in which the contact part 4 is arranged.
  • the collar 1 has a circumferential, bead-like projection 2 which projects into the receptacle 22 and which slightly reduces the opening width of the receptacle 22. Furthermore, the collar 1 has three recesses 5 which are arranged at an angle of 120 degrees to one another and which divide the collar 1 into three ring segment-shaped sections 24 which are likewise arranged at 120 degrees to one another with their centers.
  • the system part 4 is pressed in from the end face, the ring segment-shaped sections 24 on the basis of the elastic properties of the material of the base body 3, because of the separation of the collar 1 by the recesses 5 and finally spring slightly outwards due to their wall thickness.
  • the opening cross section of the receptacle 22 is enlarged, and the contact part 4 can be inserted.
  • the sections 24 spring back again, and the contact part 4 is positively connected to the base body 3 or in the receptacle 22 by the radially inwardly projecting projections 2. hold.
  • the collar 1 is dimensioned in the axial extent such that it either does not protrude from the system part 4 or only protrudes to such an extent that the first mass body 19a rests exclusively on the system part 4 during the drive movement.
  • the base body 3 also has in its radially outer lateral surface three grooves 6, which extend in the axial direction of the base body 3 and which are arranged such that they merge into the recesses 5 of the collar 1.
  • the grooves 6 are each closed or narrowed by webs 9 oriented in the circumferential direction as transverse to the longitudinal extent of the grooves 6.
  • a constriction 7 is provided in the form of a small notch, through which an overflow of the gas from the pressure chamber 20 to the side of the mass body 19, past the piston 21 is made possible. Due to the constrictions 7 in the webs 9, pressure peaks can be reduced in the pressure chamber 20.
  • the constrictions 7 are deliberately arranged in webs 9, which due to their small wall thickness at very high flow velocities of the gas in the constrictions 7, erode as sacrificial points, so that the opening width of the constrictions 7 up to the maximum opening width of the grooves 6 with complete erosion of the Crosspieces 9 can be enlarged.
  • the opening width of the grooves 6 is reduced in steps by the webs 9 and the narrow parts 7 provided therein to a very small opening width, so that the tightening performance is reduced as little as possible.
  • the constrictions 7 form very small openings which allow the gas to flow slightly past the piston 21, but are deliberately widened in the constrictions 7 in the event of pressure peaks and the resulting very high flow velocities in order to reduce the pressure as quickly as possible.
  • FIG. 3 shows two different embodiments of the base body 3.
  • the webs 9 are with the narrow points arranged therein 7 is arranged directly on the edge side 8 of the base body 3 assigned to the pressure chamber 20, so that they are directly exposed to the pressure in the pressure chamber 20.
  • the webs 9 with the constrictions 7 provided therein are arranged in a central section of the grooves 6, so that there is a small antechamber in the grooves 6 between the pressure space 20 and the webs, in which the increasing pressure when pressure peaks occur is conscious is built up.
  • the antechamber thus forms a type of nozzle in which the gas emerging from the pressure chamber 20 is first pre-accelerated before it flows past the piston 21 through the constrictions 7. Furthermore, the overflowing gas is directed through the antechamber formed in this way to the narrow points 7, so that these are deliberately stressed and, if necessary, deliberately expanded by erosion.

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

Abstract

Pyrotechnische Straffvorrichtung (10) für einen Sicherheitsgurt einer Sicherheitsgurteinrichtung mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung, umfassend -einen Gasgenerator (17), und -einen in einem Rohr (16) geführten Kolben (21), der einen Druckraum (20) in dem Rohr (16) verschließt, wobei -der Druckraum (20) durch den Gasgenerator (17) mit einem Druck beaufschlagbar ist, und -der Kolben (21) durch den in dem Druckraum (20) vorhandenen Druck zu einer Straffbewegung antreibbar ist, welche mittels einer Kraftübertragungseinrichtung auf den Sicherheitsgurt übertragbar ist, wobei -der Kolben (21) zweiteilig aus einem Grundkörper (3) und einem an der Kraftübertragungseinrichtung zugewandten Seite des Grundkörpers (3) angeordneten Anlageteil (4) gebildet ist, wobei -das Anlageteil (4) eine höhere Festigkeit als der Grundkörper (3) aufweist, wobei -der Grundkörper (3) das Anlageteil (4) an der der Kraftübertragungseinrichtung zugewandten Stirnseite formschlüssig umfasst.

Description

Pyrotechnische Straffvorrichtung für einen Sicherheitsgurt einer Sicherheitsgurteinrichtung mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Straffvorrichtung für einen Sicherheitsgurt einer Sicherheitsgurteinrichtung mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Grundsätzlich besteht bei Straffvorrichtungen der gattungsgemäßen Art das Problem, dass sich die Druckverhältnisse in der Straffvorrichtung während des Straffvorgangs sehr stark ändern. Insbesondere sehr hohe Druckspitzen können dazu führen, dass Teile der Straffvor richtung beschädigt werden, oder der Bewegungsablauf der Straffvorrichtung gestört wird. Ferner besteht das Problem, dass die Gurtauszugskraft zu Beginn der sich an den Straffvor- gang anschließenden kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung durch den noch anste- henden Druck in der Straffvorrichtung kurzzeitig auf ein höheres als durch die Kraftbegren- zungseinrichtung definiertes Kraftbegrenzungsniveau ansteigt. Dieser Effekt wird auch all- gemein als Kraftbegrenzungsstörung bezeichnet. Zur Vermeidung dieser sich aus dem über höhten Druck ergebenden Nachteile werden bereits verschiedene Lösungen vorgesehen, um Druckspitzen zu vermeiden und den Druck nach der erfolgten Straffung des Sicherheitsgurtes möglichst schnell abzubauen.
Aus der US 6 345 504 Bl ist eine pyrotechnische Straffvorrichtung mit einer Kolben- Zylindereinheit bekannt, bei der der Kolben durch eine elastische Kugel mit einem Sackloch gebildet ist, und in einer nachfolgenden Kugel eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, durch die ein in dem Sackloch gehaltener Stab hindurchragt. Beim Auftreten eines überhöh ten Drucks verursacht der Stab ein Zerbrechen der elastischen Kugel, um ein Entweichen des Gases durch den Kanal zu gestatten. Sowohl die Herstellung des Sackloches als auch die Her stellung der Durchgangsbohrung und des Stabes sind teuer und erfordern einen aufwendi- gen Montageprozess, der die Straffvorrichtung weiter verteuert. Aus der DE 10 2009 051 451 Al ist ferner eine pyrotechnische Straffvorrichtung bekannt, welche einen Kolbenantrieb aufweist, in dem ein Kolben mit einer in der seitlichen Randflä- che des Kolbens angeordneten Kerbe vorgesehen ist. Die Kerbe ist zu Beginn der Straffbe- wegung verschlossen bzw. sie weist alternativ einen nur sehr kleinen Öffnungsquerschnitt auf, und wird durch den anstehenden Druck und die Strömungsverhältnisse geöffnet oder erweitert. Dadurch wird zu Beginn der Straffbewegung eine größere Straffleistung übertra- gen und der anstehende Druck bzw. die wirkende Straffkraft wird zum Ende der Straffbewe- gung hin durch das Öffnen oder Erweitern der Kerbe schneller verringert. Aus der DE 10 2012 214 936 Al ist es ferner bekannt, die Kerbe zweistufig mit einem ersten
Abschnitt mit einem geringen Öffnungsquerschnitt und einem zweiten Abschnitt mit einem größeren Öffnungsquerschnitt auszubilden, und eine Trennwand vorzusehen, welche zwi- schen dem zweiten Abschnitt und dem ersten Abschnitt angeordnet ist und derart bemessen ist, dass sie während der Straffbewegung unter den herrschenden Druckverhältnissen auf- reißt und/oder durch Materialabtrag zumindest teilweise abgetragen wird. Die Abschnitte der Kerbe sind durch eine Trennwand voneinander getrennt, so dass eine Durchströmung des zweiten Abschnittes mit dem größeren Strömungsquerschnitt in der Anfangsphase der Straffbewegung nicht möglich ist. Damit wird durch die Trennwand ein Druckabbau durch den zweiten Abschnitt der Kerbe in einer Anfangsphase der Straffbewegung verhindert und die Straffleistung bewusst nicht verringert. Erst durch das Aufreißen der Trennwand oder durch den Materialabtrag der Trennwand wird eine Durchströmung des zweiten Abschnittes von dem ersten Abschnitt ermöglicht, und dadurch der zum Druckabbau zur Verfügung ste hende Ström u n gsq u e rsch n itt vergrößert, so dass der Druckabbau sukzessive oder schlagartig vergrößert wird und die anstehende Straffkraft zum Ende der Straffbewegung bewusst ver- ringert wird. Gleichzeitig wird der Druck nach dem Aufreißen der Trennwand bzw. dem Ab tragen der Trennwand wesentlich schneller abgebaut, so dass die Kraftbegrenzungsstörung zu Beginn der Kraftbegrenzungsphase möglichst gering ist. Außerdem wird die Straffleistung insgesamt zu Beginn der Straffbewegung durch das erst spätere Aufreißen oder Abtragen der Trennwand nicht nachteilig vermindert. Aus der WO 2011/134574 Al ist es ferner bekannt, den Kolben zweiteilig aus einem Grund körper und einem Anlageteil zur Übertragung der Straffbewegung auszubilden, wobei das Anlageteil zur Übertragung der Straffkraft bewusst eine höhere Festigkeit als der Grundkör- per aufweisen soll. Die Kerben und die zu öffnende Durchgangsöffnung sind in dem Grund- körper vorgesehen, welcher die Dichtfunktion des Kolbens wahrnimmt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine pyrotechnische Straffvorrichtung für einen Sicherheitsgurt einer Sicherheitsgurteinrichtung mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung mit einer weiter verbesserten Übertragung der Straffkraft bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine pyrotechnische Straffvorrichtung für einen Sicherheitsgurt einer Sicherheitsgurteinrichtung mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung sind den Unteransprüchen, den Figuren sowie der zugehörigen Beschreibung zu ent- nehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper das Anlageteil an der der Kraftübertragungseinrichtung zugewandten Stirnseite formschlüssig umfasst. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der Verbund des zweiteiligen Kolbens mit dem Grundkörper und dem Anlageteil verfestigt. Das Anlageteil wird damit an dem Grund körper fixiert, und die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Anlageteil von dem Grundkörper löst kann verringert werden. Dies ist insbesondere bei einer Führung des Kolbens in einem ge krümmten Rohr von Vorteil, da durch die Krümmung des Rohres komplexe Querkräfte auf den Kolben wirken. Diese komplexen Querkräfte können bei der bisher bekannten Lösung in einem ungünstigen Fall dazu führen, dass sich das Anlageteil von dem Grundkörper löst und zwischen dem Grundkörper und der Rohrinnenwandung festklemmt, wodurch wiederum die Straffbewegung gestört werden kann. Durch die vorgeschlagene formschlüssige Verbindung wird das Anlageteil an dem Grundkörper zusätzlich gesichert. Außerdem umgreift der Grundkörper das Anlageteil an seiner Außenseite und verhindert dadurch, dass der Kolben statt mit dem Grundkörper mit dem Anlageteil zur Anlage an der Innenwandung des Rohres gelangt. Damit wird die Dicht- und Führungsfunktion des Kolbens an der Innenwandung des Rohres ausschließlich von dem Grundkörper wahrgenommen, während das Anlageteil aus schließlich zur Übertragung der Straffkräfte auf die Kraftübertragungseinrichtung dient.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper einen ringförmigen, vorstehenden Kragen aufweist, welcher wenigstens einen radial einwärts gerichteten Vorsprung aufweist, mit dem er das Anlageteil formschlüssig umfasst. Der Kragen bildet durch den radial einwärts gerich teten Vorsprung die formschlüssige Verbindung und trennt gleichzeitig das Anlageteil von der Innenwandung des Rohres, indem er das Anlegeteil seitlich überragt. Der ringförmige Kragen bildet praktisch eine Aufnahme an der der Kraftübertragungseinrichtung zugewand- ten Stirnseite des Grundkörpers, in welcher das Anlageteil angeordnet ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der ringförmige Kragen durch wenigstens eine Ausnehmung in Umfangsrichtung unterbrochen ist. Durch die Ausnehmung wird der ringförmige Kragen bewusst geschwächt, so dass der Kragen mit den an die Ausnehmung angrenzenden Rand- seiten beim Eindrücken des Anlageteils nach außen federn kann. Durch die Ausnehmungen wird der Kragen praktisch bewusst in zwei oder mehrere federelastische Abschnitte unter teilt, durch welche die Montage des Anlageteils in der durch den Kragen geschaffenen Auf nahme erleichtert wird. Ferner erleichtert die so geschaffene federelastische Ausbildung des Kragens die Führung des Kolbens in den gekrümmten Abschnitten des Rohres, da sich der Kragen dadurch besser an die Krümmung des Rohres anpassen kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper in seiner Mantelfläche wenigstens eine in Längsrichtung des Kolbens ausgerichtete, in den Druckraum mündende Nut aufweist. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass der Druck aus dem Druckraum bei auf- tretenden Druckspitzen durch die Nut abgebaut werden kann, indem das Gas aus dem
Druckraum über die Nut an dem Kolben vorbei auf die Seite der Kraftübertragungseinrich tung strömen kann.
Dabei kann in der Nut bevorzugt eine die Querschnittsfläche stufenförmig verengende Eng- stelle vorgesehen sein. Durch die Engstelle wird der Überströmquerschnitt der Nut verengt, so dass die Straffleistung möglichst wenig verringert wird. Die Engstelle kann dann im Falle des Überströmens des Gases durch Erosion des Grundkörpers im Bereich der Ränder der Engstelle aufgeweitet werden, bis sie maximal die Querschnittsweise der Nut aufweist.
Dabei kann die Engstelle bevorzugt an einer an den Druckraum angrenzenden Randseite des Grundkörpers angeordnet sein, so dass sie dem Druck des Druckraumes maximal ausgesetzt ist.
Ferner kann die Engstelle bevorzugt in einem sich quer zu der Nut erstreckenden, die Nut verschließenden Steg angeordnet sein. Durch den die Nut verschließenden Steg wird sicher- gestellt, dass das Gas in einer Anfangsphase ausschließlich durch die Engstelle an dem Kol- ben vorbeiströmen kann, so dass die Straffleistung möglichst wenig verringert wird. Der Steg wirkt dann als bewusst geschaffene Opferfläche, welche bei sehr hohen Druckgradienten und dadurch verursachten Strömungsgeschwindigkeiten in der Engstelle abgetragen wird, so dass die Engstelle dadurch aufgeweitet und der Druckabbau vergrößert wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Nut wenigstens in einem Abschnitt konisch, sich in Rich- tung des Druckraumes verengend ausgebildet ist. Durch die konische Formgebung und de ren Ausrichtung wird der Gasstrom in der Nut bewusst verzögert, indem die zur Durchströ mung vorhandene Querschnittsfläche der Nut vergrößert und die Strömungsgeschwindigkeit verringert wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Nut in wenigstens eine Ausnehmung des Kragens übergeht. Die Nut des Grundkörpers und die Ausnehmung des Kragens, in welche die Nut übergeht, bilden damit einen einzigen Strömungskanal für das zum Druckabbau auf der Druckseite überströmende Gas. Sofern mehrere Nuten und Ausnehmungen vorgesehen sind, ist jeweils eine Nut so angeordnet, dass sie in eine Ausnehmung übergeht. Damit bilden immer eine Nut und eine Ausnehmung einen Strömungskanal.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnah- me auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt Fig.l; einen Gurtaufroller mit einer pyrotechnischen Straffvorrichtung mit einem in einem Rohr geführten Kolben;
Fig.2: einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kolben in Schnitt- und Explosionsdar- stellung;
Fig.3: einen Grundkörper des Kolbens in zwei verschiedenen Ausführungsformen.
Der in Fig. 1 schematisch gezeigte Gurtaufroller umfasst ein Gehäuse 11 mit einem Seiten- Schenkel 13, eine darin gelagerte Gurtaufwickelwelle 12 für ein nicht dargestelltes Sicher heitsgurtband und eine nach Auslösung auf die Gurtaufwickelwelle 12 einwirkende pyro- technische Straffvorrichtung 10. Die Straffvorrichtung 10 umfasst ein mit der Gurtaufwickel- welle 12 drehfest verbundenes Antriebsrad 14, das beispielsweise eine Außenverzahnung 15 aufweist, einen pyrotechnischen Gasgenerator 17 zur Erzeugung eines Gasdrucks, und ein den Gasgenerator 17 mit der Gurtaufwickelwelle 12 über das Antriebsrad 14 verbindendes
Rohr 16. Das Rohr 16 wird von einer Rohrwand 24 gebildet, die Teil des Gehäuses 11 oder alternativ auch ein separates Bauteil sein kann.
In dem Rohr 16 ist eine Kraftübertragungseinrichtung in Form einer Reihe von metallischen, kugelförmigen Massekörpern 19 vorgesehen, welche die Straffbewegung über ein Antriebs rad 14 auf die Gurtaufwickelwelle 12 übertragen. Der Gurtaufroller ist hinsichtlich der Aus gestaltung des Wechselwirkungsbereichs 18 zwischen der Massekörperreihe 19 und dem Antriebsrad 14 sowie etwaiger Kupplungseinrichtungen zwischen dem Antriebsrad 14 und der Gurtaufwickelwelle 12 nicht beschränkt. Zur reibungsarmen Kraftübertragung ist der Außendurchmesser der Massekörper 19 zweckmäßigerweise etwas geringer als der Innendurchmesser des Rohres 16.
In dem Rohr 16 ist weiterhin ein in Fig. 1 nur schematisch angedeuteter Kolben 21 vorgese- hen, der zweckmäßigerweise in einem Bereich 23 zwischen dem Gasgenerator 17 und der Massekörperreihe 19, das heißt unmittelbar vor dem in Kraftübertragungsrichtung ersten Massekörper 19a der Massekörperreihe 19 der Kraftübertragungseinrichtung angeordnet ist. Der Kolben 21 schließt einen durch einen Gasgenerator 17 mit einem Gasdruck beaufschlag- baren Druckraum 20 in dem Rohr 16 ab, so dass der Kolben 21 bei einer Druckbeaufschlagung des Druckraumes 20 durch den Gasgenerator 17 zu einer Straffbewegung antreibbar ist. Die Straffbewegung des Kolbens 21 wird durch die Kraftübertragungseinrichtung, gebil- det durch die Massekörper 19 und das Antriebsrad 14, auf die Gurtaufwickelwelle 12 über tragen, so dass das Gurtband gestrafft wird.
In der Figur 2 ist der Kolben 21 als Einzelteil zu erkennen. Der Kolben 21 ist zweiteilig mit einem Grundkörper 3 und einem Anlageteil 4 ausgebildet, wobei der Grundkörper 3 grund- sätzlich eine geringere Festigkeit bzw. eine höhere Elastizität als das Anlageteil 4 aufweist und der Abdichtung des Druckraumes 20 an der Innenwandung des Rohres 16 dient, wäh rend das Anlageteil 4 aufgrund der höheren Festigkeit zur Anlage des ersten Massekörpers 19a und damit zur Übertragung der Antriebsbewegung auf die Massekörperkette 19 dient. Der Grundkörper 3 weist an seiner der Massekörperkette 19 zugewandten Stirnseite einen ringförmigen, axial vorstehenden Kragen 1 auf, welcher zusammen mit der Stirnseite des Grundkörpers 3 eine Aufnahme 22 bildet, in welcher das Anlageteil 4 angeordnet ist. Der Kragen 1 weist einen in die Aufnahme 22 hineinragenden, umlaufenden, wulstartigen Vor- sprung 2 auf, welcher die Öffnungsweite der Aufnahme 22 geringfügig verkleinert. Ferner weist der Kragen 1 drei in einem Winkel von 120 Grad zueinander angeordnete Ausnehmun gen 5 auf, welche den Kragen 1 in drei ringsegmentförmige, mit ihren Mitten ebenfalls in 120 Grad zueinander angeordnete Abschnitte 24 unterteilen.
Zur Montage des Anlageteils 4 in der Aufnahme 22 des Grundkörpers 3 wird das Anlageteil 4 von der Stirnseite eingepresst, wobei die ringsegmentförmigen Abschnitte 24 dabei auf grund der elastischen Eigenschaften des Werkstoffs des Grundkörpers 3, aufgrund der Trennung des Kragens 1 durch die Ausnehmungen 5 und schließlich aufgrund ihrer Wandstärke leicht nach außen federn. Dadurch wird der Öffnungsquerschnitt der Aufnahme 22 vergrö- ßert, und das Anlageteil 4 kann eingeführt werden. Nach dem Einführen des Anlageteils 4 federn die Abschnitte 24 wieder zurück, und das Anlageteil 4 ist durch die radial nach innen ragenden Vorsprünge 2 formschlüssig an dem Grundkörper 3 bzw. in der Aufnahme 22 ge- halten. Dadurch wird der Verbund aus dem Grundkörper 3 und dem Anlageteil 4 verfestigt, und das Anlageteil 4 wird auch in einer Krümmung des Rohres 16 sicher an dem Grundkör- per 3 gehalten. Der Kragen 1 ist in der axialen Erstreckung so bemessen, dass er das Anlage teil 4 entweder nicht übersteht oder nur soweit übersteht, dass der erste Massekörper 19a während der Antriebsbewegung ausschließlich an dem Anlageteil 4 anliegt.
Der Grundkörper 3 weist ferner in seiner radial äußeren Mantelfläche drei, sich in Axialrichtung des Grundkörpers 3 erstreckende Nuten 6 auf, welche so angeordnet sind, dass sie in die Ausnehmungen 5 des Kragens 1 übergehen. Die Nuten 6 sind jeweils durch in Umfangs- richtung, als quer zu der Längserstreckung der Nuten 6 ausgerichtete Stege 9 verschlossen bzw. verengt. In den Stegen 9 ist jeweils eine Engstelle 7 in Form einer kleinen Kerbe vorge sehen, durch welche eine Überströmung des Gases aus dem Druckraum 20 auf die Seite der Massekörper 19, an dem Kolben 21 vorbei ermöglicht wird. Durch die Engstellen 7 in den Stegen 9 können Druckspitzen in dem Druckraum 20 abgebaut werden. Die Engstellen 7 sind dabei bewusst in Stegen 9 angeordnet, welche aufgrund ihrer geringen Wandstärke bei sehr großen Strömungsgeschwindigkeiten des Gases in den Engstellen 7 als Opferstellen erodie ren, so dass die Öffnungsweite der Engstellen 7 bis zu der maximalen Öffnungsweite der Nuten 6 bei vollständiger Erosion der Stege 9 vergrößert werden kann. Die Öffnungsweite der Nuten 6 wird durch die Stege 9 und die darin vorgesehenen Engstel len 7 stufenförmig auf eine sehr kleine Öffnungsweite verkleinert, so dass die Straffleistung möglichst wenig verringert wird. Die Engstellen 7 bilden sehr kleine Öffnungen, welche ein geringes Überströmen des Gases an dem Kolben 21 vorbei ermöglichen, bei auftretenden Druckspitzen und den dadurch bedingten sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten in den Engstellen 7 aber bewusst für einen möglichst schnellen Druckabbau aufgeweitet werden.
Zur Vermeidung der eingangs beschriebenen Kraftbegrenzungsstörung ist es von Vorteil, wenn die Stege 9 in jedem Fall mit dem Ende der Straffbewegung vollständig erodiert sind, so dass der volle Querschnitt der Nuten 6 zum Überströmen des Gases zur Verfügung steht. In der Figur 3 sind zwei verschiedene Ausführungsformen des Grundkörpers 3 zu erkennen.
Bei dem oberen Ausführungsbeispiel sind die Stege 9 mit den darin angeordneten Engstellen 7 unmittelbar an der dem Druckraum 20 zugeordneten Randseite 8 des Grundkörpers 3 an- geordnet, so dass sie unmittelbar dem Druck in die Druckraum 20 ausgesetzt sind. In dem unteren Ausführungsbeispiel sind die Stege 9 mit den darin vorgesehenen Engstellen 7 in einem Mittenabschnitt der Nuten 6 angeordnet, so dass zwischen dem Druckraum 20 und den Stegen ein kleiner Vorraum in den Nuten 6 vorhanden ist, in dem der ansteigende Druck bei auftretenden Druckspitzen bewusst aufgebaut wird. Der Vorraum bildet damit eine Art Düse, in dem das aus dem Druckraum 20 austretende Gas zunächst vorbeschleunigt wird, bevor es durch die Engstellen 7 an dem Kolben 21 vorbeiströmt. Ferner wird das überströ mende Gas durch den so gebildeten Vorraum gezielt auf die Engstellen 7 gerichtet, so dass diese bewusst belastet und im Bedarfsfall bewusst durch Erosion aufgeweitet werden.

Claims

Ansprüche:
1. Pyrotechnische Straffvorrichtung (10) für einen Sicherheitsgurt einer Sicherheitsgur teinrichtung mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung, umfassend
-einen Gasgenerator (17), und
-einen in einem Rohr (16) geführten Kolben (21), der einen Druckraum (20) in dem Rohr (16) verschließt, wobei
-der Druckraum (20) durch den Gasgenerator (17) mit einem Druck beaufschlagbar ist, und
-der Kolben (21) durch den in dem Druckraum (20) vorhandenen Druck zu einer
Straffbewegung antreibbar ist, welche mittels einer Kraftübertragungseinrichtung auf den Sicherheitsgurt übertragbar ist, wobei
-der Kolben (21) zweiteilig aus einem Grundkörper (3) und einem an der Kraftüber tragungseinrichtung zugewandten Seite des Grundkörpers (3) angeordneten Anlage- teil (4) gebildet ist, wobei
-das Anlageteil (4) eine höhere Festigkeit als der Grundkörper (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Grundkörper (3) das Anlageteil (4) an der der Kraftübertragungseinrichtung zu gewandten Stirnseite formschlüssig umfasst.
2. Pyrotechnische Straffvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Grundkörper (3) einen ringförmig vorstehenden Kragen (1) aufweist, welcher wenigstens einen radial einwärts gerichteten Vorsprung (2) aufweist, mit dem er das Anlageteil (4) formschlüssig umfasst.
3. Pyrotechnische Straffeinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
-der ringförmige Kragen (1) durch wenigstens eine Ausnehmung (5) in Umfangsrichtung unterbrochen ist.
4. Pyrotechnische Straffeinrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Grundkörper (3) in seiner Mantelfläche wenigstens eine in Längsrichtung des Kolbens (21) ausgerichtete, in den Druckraum (20) mündende Nut (6) aufweist.
5. Pyrotechnische Straffeinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
-in der Nut (6) eine die Querschnittsfläche stufenförmig verengende Engstelle (7) vorgesehen ist.
6. Pyrotechnische Straffeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Engstelle (7) an einer an den Druckraum (20) angrenzenden Randseite (8) des Grundkörpers (3) angeordnet ist.
7. Pyrotechnische Straffeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Engstelle (7) in einem sich quer zu der Nut (6) erstreckenden, die Nut (6) ver schließenden Steg (9) angeordnet ist.
8. Pyrotechnische Straffeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Nut (6) wenigstens in einem Abschnitt konisch, sich in Richtung des Druckraumes (20) verengend ausgebildet ist.
9. Pyrotechnische Straffeinrichtung (10) nach Anspruch 3 und nach einem der Ansprü- che 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
-wenigstens eine Nut (6) in wenigstens eine Ausnehmung (5) des Kragens (1) über geht.
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