DE102004049881A1

DE102004049881A1 - Gurtstraffer

Info

Publication number: DE102004049881A1
Application number: DE200410049881
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Holbein; Martin Prokscha; Hermann Grau; Günter Schön
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer mit einer an einem Sicherheitsgurt oder an einem Gurtschloß (28) angreifenden Straffvorrichtung, die einen durch Zuführung von Druckgas kontrahierbaren pneumatischen Muskel (16) umfaßt. Die Straffvorrichtung weist eine Druckgaszufuhr auf, mittels der der pneumatische Muskel (16) reversibel mit Druckgas befüllt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer mit einer an einem Sicherheitsgurt oder an einem Gurtschloß angreifenden Straffvorrichtung.

Solche Gurtstraffer sollen im Auslösefall eine eventuell vorhandene Gurtlose schnell einziehen, damit der Sicherheitsgurt seine Schutzwirkung für den Fahrzeuginsassen voll entfalten kann, und sind in der Regel als elektrische Antriebe oder druckgasbetriebene Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeführt.

Aus der DE 202 18 003 ist ein Gurtstraffer bekannt, dessen Straffvorrichtung einen durch Zuführung von Druckgas kontrahierbaren pneumatischen Muskel umfaßt, welcher im Auslösefall eine zur Straffung des Sicherheitsgurtes genutzte Linearbewegung ausführt. Die Bereitstellung des Druckgases, das zur Kontraktion des pneumatischen Muskels erforderlich ist, erfolgt durch einen pyrotechnischen Treibsatz. Ein grundsätzlicher Nachteil eines solchen Gurtstraffers besteht darin, daß er, bedingt durch die Verwendung einer Pyrotechnikeinheit, erst zu einem Zeitpunkt ausgelöst werden kann, zu dem eine Kollision bereits stattgefunden hat.

Demgegenüber schafft die Erfindung einen Gurtstraffer, der bereits in einer sogenannten „Pre-Crash-Phase", also dann, wenn eine unmittelbar bevorstehende Kollision durch einen am Fahrzeug vorgesehenen Sensor detektiert wurde, aktiviert werden kann und für eine rasche Gurtstraffung sorgt.

Erfindungsgemäß ist dazu bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Straffvorrichtung einen durch Zuführung von Druckgas kontrahierbaren pneumatischen Muskel umfaßt, wobei die Straffvorrichtung eine Druckgaszufuhr aufweist, mittels der der pneumatische Muskel reversibel mit Druckgas befüllt werden kann. Ein solcher Gurtstraffer weist alle Vorteile auf, die die Verwendung eines pneumatischen Muskels als Zugaktuator bietet, beispielsweise eine hohe Anfangsbeschleunigung für eine rasche Gurtstraffung und ein sanftes Einfahren des pneumatischen Muskels in eine Endposition, eine hohe Effizienz, ein geringes Gewicht, eine kompakte Baugröße sowie Unempfindlichkeit gegen Staub und Schmutz. Durch das Vorsehen einer Druckgaszufuhr, mittels der der pneumatische Muskel reversibel mit Druckgas befüllt werden kann, ist zudem gewährleistet, daß der erfindungsgemäße Gurtstraffer bereits in einer Pre-Crash-Phase vor einer möglichen Kollision aktiviert werden kann, da er sich im Falle, daß die tatsächliche Kollision ausbleibt, problemlos zurück in eine nicht gestraffte und von neuem auslösebereite Ausgangsstellung bewegen läßt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes Ende des pneumatischen Muskels relativ zur Fahrzeugkarosserie unbeweglich gehalten, wodurch die Längenkontraktion des Muskels vollständig für die Gurtstraffung genutzt werden kann.

Vorzugsweise ist ein zweites Ende des pneumatischen Muskels über ein Zugglied mit dem Sicherheitsgurt bzw. dem Gurtschloß gekoppelt. So erfolgt auf einfache Weise die Kraftübertragung vom pneumatischen Muskel auf den Sicherheitsgurt.

Vorteilhaft ist das Zugglied ein Drahtseil, das sich durch seine Flexibilität auszeichnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Drahtseil durch eine Seilführungsvorrichtung umgelenkt. Dadurch läßt sich der Gurtstraffer flexibel an die jeweilig vorliegenden Einbaubedingungen anpassen.

Die Straffvorrichtung kann ein längliches Anschlußstück aufweisen, das sowohl mit dem zweiten Ende des pneumatischen Muskels als auch mit dem Zugglied fest verbunden ist und auf diese Weise die gewünschte Kopplung zwischen dem pneumatischen Muskel und dem Sicherheitsgurt leistet.

Zur Stabilisierung der Linearbewegung während der Verkürzungsphase des pneumatischen Muskels wird das Anschlußstück vorteilhaft in einer im Inneren des pneumatischen Muskels angeordneten Büchse geführt. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung im Muskelinneren besteht darin, daß das Volumen des pneumatischen Muskels verkleinert wird, was einen geringeren für das Straffen des Muskels notwendigen Volumenstrom bedingt. Dadurch wird schneller der maximale Druck im pneumatischen Muskel und damit die Endposition des Straffweges erreicht.

Vorzugsweise weist die Büchse mehrere radial angeordnete Aussparungen auf, um vor allem in einem Anfangsstadium, wenn der pneumatische Muskel noch nicht aufgeweitet ist, eine gleichmäßigere Druckverteilung zu erzielen.

Die Straffvorrichtung kann einen Sperrmechanismus aufweisen, der bevorzugt einen mit einem Endanschlag versehenen Sperrkeil umfaßt, der am Zugglied angeordnet ist und in eine Ausnehmung eines Flansches eingreift. Der Endanschlag nimmt dabei, da der Flansch fest mit der Sitzstruktur verbunden ist, die bei einer Kollision wirkenden Zugkräfte auf und dient zudem der Festlegung einer Endposition bei einer Rückstellung des Gurtstraffers. Zusätzlich sichert der Sperrmechanismus den Gurtstraffer im Bruchlastfall bei einer Kollision.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Straffvorrichtung ein Rückstellelement auf, das den pneumatischen Muskel beim Zurückstellen des Gurtstraffers unterstützt, falls dieser im drucklosen Zustand keine genügend große Rückstellkraft gegen die im System befindlichen Reibungen bietet.

Vorteilhaft ist das Rückstellelement eine Druckfeder, die ein kostengünstiges und kaum störungsanfälliges Bauteil darstellt.

Die Druckfeder ist bevorzugt im Inneren des pneumatischen Muskels um das Anschlußstück herum angeordnet. Dadurch wird wirkungsvoll verhindert, daß die Druckfeder ausknicken kann.

Die Straffvorrichtung kann einen pyrotechnischen Treibsatz aufweisen, der zum Einsatz kommt, wenn es während der Pre-Crash-Phase zu einer tatsächlichen Kollision kommt. Aufgrund der unterstützenden Druckgaserzeugung durch den pyrotechnischen Treibsatz wird die Straffgeschwindigkeit erhöht und eine evtl. vorhandene restliche Gurtlose entfernt.

Vorzugsweise ist der pyrotechnische Treibsatz in einem Gehäuse der Druckgaszufuhr angeordnet, wodurch sich eine besonders kompakte Straffvorrichtung ergibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:
1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers;
2 eine Seitenansicht des Gurtstraffers aus der 1; und
3 einen Schnitt durch den Gurtstraffer der 1 und 2 längs der Linie III-III in 2.
Ein in den Figuren dargestellter Gurtstraffer 10 umfaßt zwei fest mit der Fahrzeugkarosserie F oder einem Teil 11 eines Fahrzeugsitzes verbundene Flansche 12, 14, zwischen denen ein länglicher, durch Zuführung von Druckgas kontrahierbarer pneumatischer Muskel 16 angeordnet ist. Die beiden Enden des pneumatischen Muskels 16 sind durch zwei Muffen 18, 20 abgedichtet. Der pneumatische Muskel 16 ist über die erste Muffe 18 fest mit dem ersten Flansch 12 verbunden. Innerhalb des ersten Flanschs 12 ist ein Ventilanschluß 22 angeordnet, der über ein Ventil 24 mit einer nicht gezeigten Fahrzeugdruckgasversorgung verbunden ist (siehe 3).
Ein ein Zugglied darstellendes Drahtseil 26, dessen erstes Ende an ein Gurtschloß 28 gekoppelt ist, ist an seinem zweiten Ende mit einem länglichen Anschlußstück 30 verpreßt, welches wiederum fest mit dem pneumatischen Muskel 16 verbunden, beispielsweise in die Muffe 20 eingeschraubt ist. Das Anschlußstück 30 ist in einer Büchse 32 geführt, die im Inneren des pneumatischen Muskels 16 angeordnet und radial mit mehreren Aussparungen 34 versehen ist.
Ferner sind eine Seilführungsvorrichtung in Form eines Rohrs 36, das mit dem Flansch 14 verbunden ist, und eine Schutzabdeckung 38 vorgesehen, die beide um das Drahtseil 26 herum angeordnet sind. Während das Rohr 36 der Umlenkung und platzsparenden Führung des Drahtseils 26 dient, verhindert die Schutzabdeckung 38 einen direkten Kontakt eines Fahrzeuginsassen mit dem Drahtseil 26.
Der Gurtstraffer 10 weist einen durch einen Sperrkeil 40 und eine entsprechende Ausnehmung 42 im Flansch 14 gebildeten Sperrmechanismus auf. Der Sperrkeil 40, der um das Drahtseil 26 angeordnet und fest mit diesem verpreßt ist, hat einseitig eine kegelstumpfförmige Form, die in einen Endanschlag 44 übergeht. Die Ausnehmung 42 ist komplementär gestaltet.
Im Inneren des pneumatischen Muskels 16 ist um das Anschlußstück 30 herum ein Rückstellelement in Form einer Druckfeder 46 vorgesehen, die zwischen der Büchse 32 und der rechten Muffe 20 mit Vorspannung liegt.
Ermittelt nun ein am Fahrzeug angebrachter Sensor (nicht gezeigt) eine Pre-Crash-Situation, wird der pneumatische Muskel 16 über das Ventil 24 mit Druck beaufschlagt, wodurch er beginnt, sich bei gleichzeitiger Aufweitung seines Durchmessers zu verkürzen. Dadurch wird über das Drahtseil 26 am Gurtschloß 28 gezogen, und dieses wird nach unten geführt. Dabei nimmt der Sperrkeil 40 über den Endanschlag 44 die bei einer tatsächlichen Kollision auftretenden Zugkräfte auf und dient zudem im Bruchlastfall der sicheren Befestigung des Gurtschlosses 28.
Der maximale Straffweg S des Gurtschlosses 28 entspricht der maximalen Verkürzung des pneumatischen Muskels 16, für die die Güte des Muskels 16 verantwortlich ist. Je größer die prozentuale Verkürzung des pneumatischen Muskels ist, desto größer ist der Straffweg S des Gurtschlosses. Übliche Werte liegen derzeit bei einer Verkürzung um ca. 30 %, was bei einem Einbau des Gurtstraffers 10 quer unter einem Fahrzeugsitz einen Straffweg S von etwa 80 mm ergibt.
Soll der Gurtstraffer 10 nach dem Straffen wieder zurückgestellt werden, nämlich dann, wenn in einer Pre-Crash-Situation der tatsächliche Zusammenstoß ausbleibt, kann dies prinzipiell über den pneumatischen Muskel 16 selbst erfolgen, vorausgesetzt, dieser bietet im drucklosen Zustand nach Ablassen des Druckgases eine genügend große Rückstellkraft gegen die im System befindlichen Reibungen. Unterstützt werden kann dieser Vorgang auch durch Umschalten des Ventils 24 auf Unterdruck. Ist im Fahrzeug lediglich eine einfache Druckgasversorgung vorhanden, die nur positiven, d.h. Überdruck zur Verfügung stellen kann, und ist der pneumatische Muskel 16 nicht in der Lage, selbst die erforderliche Rückstellkraft aufzubringen, kann die Rückstellung über die in den Figuren gezeigte Druckfeder 46 realisiert werden. Deren Länge läßt sich über die Wahl der Büchsenlänge bzw. Schlauchlänge des pneumatischen Muskels 16 günstig wählen. Die Endposition des Gurtschlosses 28 beim Rückstellen wird durch den Endanschlag 44 des Sperrkeils 40 definiert.
Zusätzlich besteht beim Aufbau des Gurtstraffers 10 die Möglichkeit, die bisher beschriebene reversible Einheit mit einem pyrotechnischen Treibsatz zu kombinieren, dessen Anbringung ebenfalls im linken Flansch 12 erfolgt. Kommt es dann während der Pre-Crash-Phase zu einer Kollision, wird durch den pyrotechnischen Treibsatz zusätzlich Druckgas in den pneumatischen Muskel 16 gefüllt, wodurch sich die Straffgeschwindigkeit erhöht und eine evtl. vorhandene restliche Gurtlose entfernt wird. Für den Fall, daß einem tatsächlichen Zusammenstoß keine Pre-Crash-Straffung vorangeht, wirkt der pyrotechnisch betätigte pneumatische Muskel 16 wie ein Gurtstraffer gemäß dem Stand der Technik. Versuche haben gezeigt, daß dessen Geschwindigkeit und Straffleistung mit bekannten Systemen vergleichbar sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Gurtstraffer 10 läßt sich außerdem besonders einfach eine Schloßbringfunktion realisieren, falls der pneumatische Muskel 16 in einem (nicht betätigten) Normalzustand mit einem Ruhedruck versehen wird. Während sich dann das Gurtschloß 28 während des normalen Fahrbetriebs bei Vorliegen des Ruhedrucks in einer Normalstellung befindet, wird es, wenn kein Druck im pneumatischen Muskel 16 vorliegt, in eine gegenüber der Normalstellung ausgefahrene Stellung bewegt, indem die Druckfeder 46 das Gurtschloß 28 bis zum Endanschlag 44 nach oben drückt. Durch Vorsehen eines Straffdrucks, der deutlich über dem Ruhedruck liegt, wird das Gurtschloß 28, wie zuvor beschrieben, in Straffrichtung nach unten bewegt. Eine solche Bauweise erfordert ein druckdichtes System, bei dem der Ruhedruck im normalen Betriebszustand konstant gehalten wird. Die Gurtbringfunktion erfolgt durch die Druckfeder 46. Dabei verkürzt sich allerdings der zur Verfügung stehende Straffweg S um den Gurtbringweg.
Vorteilhaft bei allen oben dargestellten Funktionen ist das nahezu geräuschlose Bewegen des Gurtschlosses 28 im reversiblen Betriebsfall. Ein weiterer Vorteil besteht in der Kombinierbarkeit des an sich reversiblen Systems mit einem pyrotechnischen Treibsatz im selben pneumatischen Muskel 16.

Claims

Gurtstraffer mit einer an einem Sicherheitsgurt oder an einem Gurtschloß (28) angreifenden Straffvorrichtung, die einen durch Zuführung von Druckgas kontrahierbaren pneumatischen Muskel (16) umfaßt, wobei die Straffvorrichtung eine Druckgaszufuhr aufweist, mittels der der pneumatische Muskel (16) reversibel mit Druckgas befüllt werden kann.
Gurtstraffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ende des pneumatischen Muskels (16) relativ zur Fahrzeugkarosserie (F) unbeweglich gehalten ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Ende des pneumatischen Muskels (16) über ein Zugglied mit dem Sicherheitsgurt bzw. dem Gurtschloß (28) gekoppelt ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied ein Drahtseil (26) ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtseil (26) durch eine Seilführungsvorrichtung umgelenkt ist.
Gurtstraffer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Straffvorrichtung ein längliches Anschlußstück (30) aufweist, das sowohl mit dem zweiten Ende des pneumatischen Muskels (16) als auch mit dem Zugglied fest verbunden ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (30) in einer im Inneren des pneumatischen Muskels (16) angeordneten Büchse (32) geführt wird.
Gurtstraffer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (32) mehrere radial angeordnete Aussparungen (34) aufweist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Straffvorrichtung einen Sperrmechanismus aufweist.
Gurtstraffer nach Anspruch 9 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmechanismus einen mit einem Endanschlag (44) versehenen Sperrkeil (40) umfaßt, der am Zugglied angeordnet ist und in eine Ausnehmung (42) eines Flansches (14) eingreift.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Straffvorrichtung ein Rückstellelement aufweist.
Gurtstraffer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement eine Druckfeder (46) ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 12 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (46) im Inneren des pneumatischen Muskels (16) um das Anschlußstück (30) herum angeordnet ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Straffvorrichtung einen pyrotechnischen Treibsatz aufweist.
Gurtstraffer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der pyrotechnische Treibsatz in einem Gehäuse der Druckgaszufuhr angeordnet ist.