DE102006007298A1

DE102006007298A1 - Seat belt tightener for safety seat belt system, has guide for power transmission unit formed in housing, where radial distance of guide from center point of circular path is different in starting position and end position of drive unit

Info

Publication number: DE102006007298A1
Application number: DE200610007298
Authority: DE
Inventors: Wilfried Bieg; Wolf-Dieter Hönl; Thomas Mödinger; Tanja Rau
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-08-30

Abstract

The tightener has a drive unit (16) e.g. ring gear of a planetary drive, that is mounted in a housing (12), and exhibits a wing attachment piece (20). The drive unit is movable on a circular path (K) between a starting position and an end position. A guide (22) for a power transmission unit is formed in the housing, where the power transmission unit is engaged at the wing attachment piece of the drive unit. A radial distance of the guide from a center point (M) of the circular path is different in the starting position and the end position of the drive unit.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einem in einem Gehäuse gelagerten Antriebselement, das einen Flügelansatz aufweist und auf einer Kreisbahn zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition bewegbar ist, und einer im Gehäuse ausgebildeten Führung für ein Kraftübertragungselement, das am Flügelansatz angreift.The The invention relates to a belt tensioner for a safety belt system, with one in a housing mounted drive element having a wing approach and on a circular path between an initial position and an end position is movable, and one in the housing trained leadership for a Power transmission element, which attacks the wing approach.

Ein derartiger Gurtstraffer ist aus der EP 0 628 454 A1 bekannt. Das Antriebselement ist hierbei ein Hohlrad eines Planetengetriebes, das über mehrere Planetenräder mit einem Sonnenrad gekoppelt ist. Das Sonnenrad wiederum ist an eine Gurtspule ankoppelbar. Das Hohlrad weist einen Flügelansatz auf, der in einer ringförmigen Druckkammer gelagert ist, die das Hohlrad umgibt. Mit der Druckkammer steht ein Gasgenerator in Verbindung, der bei Betätigung Druckgas erzeugt, welches den Flügelansatz beaufschlagt und dadurch das Hohlrad antreibt. Hierbei stellt das erzeugte Druckgas ein Kraftübertragungselement dar, dessen Führung durch die Druckkammer gebildet ist. Die durch das Druckgas bewirkte Krafteinleitung auf das Hohlrad ist konstant.Such a belt tensioner is from the EP 0 628 454 A1 known. The drive element here is a ring gear of a planetary gear, which is coupled via a plurality of planet gears with a sun gear. The sun gear in turn can be coupled to a belt reel. The ring gear has a wing lug which is mounted in an annular pressure chamber surrounding the ring gear. With the pressure chamber is a gas generator in communication, which generates compressed gas when actuated, which acts on the wing approach and thereby drives the ring gear. Here, the generated pressure gas is a force transmission element whose guide is formed by the pressure chamber. The force introduced by the pressurized gas on the ring gear is constant.

Demgegenüber schafft die Erfindung einen Gurtstraffer, der sich durch eine variable Krafteinleitung und somit durch ein veränderliches Drehmoment auszeichnet.In contrast creates the invention a belt tensioner, which is characterized by a variable force and thus by a changeable one Torque is distinguished.

Dies wird erfindungsgemäß bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der radiale Abstand der Führung vom Mittelpunkt der Kreisbahn in der Anfangsposition und der Endposition des Antriebselements unterschiedlich ist. Da der Verlauf der Führung die Bewegungsbahn des Kraftübertragungselements und damit insbesondere auch dessen Angriffspunkt am Flügelansatz bestimmt, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein Gurtstraffer, bei dem die auf das Antriebselement bzw. auf dessen Flügelansatz wirkende Antriebskraft ihren Angriffspunkt im Verlauf der Straffbewegung ändert. Bei einem drehbar gelagerten Antriebselement bedeutet dies insbesondere, daß sich der Hebelarm der Antriebskraft ändert, wodurch ein sich änderndes Drehmoment und somit eine variable Getriebeübersetzung erzielt wird.This is inventively in a Belt tensioner of the type mentioned achieved in that the radial Distance of the guide from the center of the circular path in the initial position and the end position of the drive element is different. Since the course of the leadership the Trajectory of the power transmission element and thus in particular its point of attack on the wing approach determines, results from the inventive design a belt tensioner, in which the on the drive element or on its wing approach acting driving force changes its point of attack in the course of the tensioning movement. at a rotatably mounted drive element, this means in particular that the Lever arm of driving force changes, causing a changing Torque and thus a variable transmission ratio is achieved.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich der Abstand der Führung vom Mittelpunkt der Kreisbahn von der Anfangsposition zur Endposition des Antriebselements verringert, insbesondere kontinuierlich verringert. Auf diese Weise erzeugt der Gurtstraffer zu Beginn der Straffung, also beim Beschleunigen der Gurtwelle, ein vergleichsweise großes Drehmoment, das sich während des Straffvorgangs verringert. Dadurch wird eine schnelle Anbindung des Insassen zu Beginn des Straffvorganges sowie ein großer Gurtbandeinzug gegen Ende des Straffvorganges erreicht.According to the preferred Embodiment is provided that the distance of the guide from Center of the circular path from the start position to the end position reduces the drive element, in particular continuously reduced. In this way, the belt tensioner generates at the beginning of tightening, So when accelerating the belt shaft, a comparatively large torque, that is during the Tightening procedure reduced. This will provide a fast connection the occupant at the beginning of the tightening process and a large webbing against Reached the end of the tightening process.

Um eine kontinuierliche Veränderung des Abstands zum Mittelpunkt der Kreisbahn zu erreichen, kann die Führung annähernd spiralförmig verlaufen. Ebenso wäre es möglich, daß die Führung kreisbogenförmig verläuft, wobei in diesem Fall allerdings der Mittelpunkt des Kreisbogens nicht mit dem Mittelpunkt der Kreisbahn, auf der sich das Antriebselement bewegt, zusammenfällt.Around a continuous change the distance to reach the center of the circular path, the guide nearly spirally run. Likewise would be it is possible that the Guide circular arc runs, where in this case, however, the center of the arc is not with the center of the circular path on which the drive element moves, coincides.

Um ein rasches Ansprechen des Gurtstraffers sicherzustellen, ist vorteilhaft ein pyrotechnischer Antrieb für das Antriebselement vorgesehen. Alternativ könnte jedoch auch ein mechanischer oder elektrischer Antrieb zum Einsatz kommen.Around To ensure a rapid response of the belt tensioner is advantageous a pyrotechnic drive for provided the drive element. Alternatively, however, could also be a mechanical or electric drive are used.

Insbesondere bei Verwendung eines pyrotechnischen Antriebs sollte die Führung zumindest abschnittsweise als Druckkammer ausgebildet sein. Wird als Kraftübertragungselement ausschließlich Druckgas verwendet, das den Flügelansatz direkt beaufschlagt, so sollte die Führung über ihre gesamte Länge als Druckkammer ausgebildet sein.Especially when using a pyrotechnic drive, the guide should at least partially be designed as a pressure chamber. Is used as a power transmission element exclusively compressed gas used that the wing approach directly applied, so should the guide over its entire length as Be formed pressure chamber.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kraftübertragungselement um mehrere Kugeln. In bekannter Weise sind die Kugeln in einer Reihe angeordnet, wobei die erste Kugel direkt oder über ein Zwischenglied am Flügelansatz angreift. Die letzte Kugel in der Reihe wird durch den Antrieb beaufschlagt. Alternativ könnte es sich bei dem Kraftübertragungselement auch um länglichen Kolben handeln, der jedoch aufgrund der Ausgestaltung der Führung biegsam ausgebildet sein müßte. Ebenso ist es, wie bereits erwähnt, möglich, Druckgas als Kraftübertragungselement direkt auf den Flügelansatz wirken zu lassen.According to one preferred embodiment of Invention is in the force transmission element to several Balls. In a known manner, the balls are arranged in a row, wherein the first ball directly or over a pontic on the wing lug attacks. The last ball in the row is acted upon by the drive. Alternatively could it is also in the power transmission element elongated Act piston, but flexible due to the design of the guide should be trained. As well it is, as already mentioned, possible, Compressed gas as a power transmission element directly on the wing approach to let act.

Vorzugsweise ist das Antriebselement mit einem Ritzel gekoppelt oder koppelbar, dessen Drehachse gegenüber dem Mittelpunkt der Kreisbahn versetzt ist. Dadurch läßt sich auch bei einem vergleichsweise großen Kreisbahnradius ein direkter Eingriff des Antriebselements mit dem Ritzel realisieren, wodurch auf weitere Zahnräder zur Kräfteübertragung verzichtet werden kann. Alternativ ist jedoch ebenso ein Planetengetriebe denkbar.Preferably is the drive element coupled or coupleable to a pinion, its axis of rotation opposite the center of the circular path is offset. This can be done Even with a comparatively large orbit radius a direct intervention realize the drive element with the pinion, creating more gears for transmitting forces can be waived. Alternatively, however, is also a planetary gear conceivable.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings. In this shows:

1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers im Einbauzustand vor einer Aktivierung; und 1 a schematic sectional view of a belt tensioner according to the invention in the installed state before activation; and

2 eine Schnittansicht des Gurtstraffers aus 1 nach einer Aktivierung. 2 a sectional view of the belt tensioner out 1 after activation.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer 10 im Zustand vor der Aktivierung. Der Gurtstraffer 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das mit dem Rahmen eines Gurtaufrollers (nicht gezeigt) verbunden ist. Insbesondere kann das Gehäuse 12 einstückig mit dem Rahmen des Gurtaufrollers ausgeführt sein. Ein Ritzel 14, das in einem Rückhaltefall an die Welle des Gurtaufrollers ankoppelbar ist, ist im Inneren des Gehäuses 12 drehbar gelagert. Die Drehachse des Ritzels 14 ist mit A bezeichnet. 1 shows a belt tensioner according to the invention 10 in the state before activation. The belt tensioner 10 has a housing 12 connected to the frame of a belt retractor (not shown). In particular, the housing 12 be integral with the frame of the belt retractor. A pinion 14 , which can be coupled in a case of restraint to the shaft of the belt retractor, is inside the housing 12 rotatably mounted. The axis of rotation of the pinion 14 is denoted by A.

Ferner ist ein Antriebselement 16 vorgesehen, dessen Verzahnung 18 mit dem Ritzel 14 kämmt. Das Antriebselement 16 ist hier als gekrümmte Zahnstange ausgebildet, die die Form eines Kreisbogens aufweist und sich auf einer Kreisbahn K um den Mittelpunkt M bewegen kann, um das Ritzel 14 anzutreiben. Natürlich könnte das Antriebselement 16 ebenfalls als vollständiges Hohlrad ausgebildet sein, dessen Verzahnung direkt oder über zwischengeschaltete Planetenräder mit dem Ritzel 14 in Eingriff steht. Wie aus der Figur ersichtlich ist, fällt der Mittelpunkt M der Kreisbahn K nicht mit der Drehachse A des Ritzels 14 zusammen.Further, a drive element 16 provided, its interlocking 18 with the pinion 14 combs. The drive element 16 is here designed as a curved rack, which has the shape of a circular arc and can move on a circular path K about the center M to the pinion 14 drive. Of course, the drive element could 16 also be formed as a complete ring gear whose teeth directly or via intermediate planetary gears with the pinion 14 engaged. As can be seen from the figure, the center M of the circular path K does not coincide with the axis of rotation A of the pinion 14 together.

Das Antriebselement 16 weist einen Flügelansatz 20 auf, der vom Mittelpunkt M aus gesehen radial nach außen weist. Im Gehäuse 12 ist eine Führung 22 angeordnet, deren erster Abschnitt durch ein Rohr 24 und deren zweiter Abschnitt durch eine im Gehäuse 12 vorgesehene Nut 26 gebildet ist. Die Nut 26 schließt dabei direkt an das Rohr 24 an. Im Einbauzustand des Gurtstraffers 10 (1) befindet sich das Antriebselement 16 in einer Anfangsposition, in der der Flügelansatz 20 unmittelbar außerhalb des Rohres 24 angeordnet ist.The drive element 16 has a wing approach 20 on, the radially outward as seen from the midpoint M. In the case 12 is a guide 22 arranged, the first section through a pipe 24 and its second section by a in the housing 12 provided groove 26 is formed. The groove 26 closes directly to the pipe 24 at. In the installed state of the belt tensioner 10 ( 1 ) is the drive element 16 in an initial position, in which the wing approach 20 immediately outside the pipe 24 is arranged.

Die Führung 22, insbesondere der zweite Abschnitt, der durch die Nut 26 gebildet ist, verläuft im gezeigten Beispiel annähernd spiralförmig. Dadurch verringert sich der radiale Abstand 1 der Führung 22 (hier insbesondere der Nut 26) vom Mittelpunkt M ausgehend von der Stelle, an der der Flügelansatz 20 im Einbauzustand gelagert ist, entgegen dem Uhrzeigersinn kontinuierlich.The leadership 22 , in particular the second section passing through the groove 26 is formed, runs approximately helically in the example shown. This reduces the radial distance 1 the leadership 22 (here in particular the groove 26 ) from the midpoint M, starting from the point at which the wing lug 20 stored in the installed state, counterclockwise continuously.

In der Führung 22 ist ein Kraftübertragungselement in Form mehrerer Kugeln 28 angeordnet, von denen die erste direkt am Flügelansatz 20 angreift. Die Kugeln 28 sind allesamt im Inneren des Rohres 24 positioniert, dessen Rohrdurchmesser in etwa dem Kugeldurchmesser entspricht. Das dem Flügelansatz 20 abgewandte Ende des Rohres 24 steht mit einem in den Figuren nur angedeuteten pyrotechnischen Antrieb 30 in Verbindung, der bei einer Aktivierung ein Druckgas erzeugt. Das Innere des Rohres 24 ist als Druckkammer 32 ausgebildet.In the lead 22 is a power transmission element in the form of several balls 28 arranged, the first of which directly on the wing approach 20 attacks. The balls 28 are all inside the tube 24 positioned, whose tube diameter corresponds approximately to the ball diameter. That the wing approach 20 opposite end of the tube 24 stands with a in the figures only indicated pyrotechnic drive 30 in conjunction, which generates a pressurized gas upon activation. The inside of the pipe 24 is as a pressure chamber 32 educated.

Im normalen Fahrbetrieb ist der Gurtstraffer 10 nicht mit der Welle des Gurtaufrollers verbunden. In einem Rückhaltefall wird das Ritzel 14 an die Gurtaufrollerwelle angekoppelt und gleichzeitig oder bereits zuvor der pyrotechnische Antrieb 30 aktiviert. Dieser erzeugt ein Druckgas, welches die Kugeln 28 und somit auch den Flügelansatz 20 beaufschlagt, der (bezogen auf die Zeichenebene) unmittelbar oberhalb der offenen Nut 26 angeordnet ist. Dadurch wird auf den Flügelansatz 20 eine Antriebskraft F_A ausgeübt, deren Angriffspunkt am Flügelansatz sehr weit außen in einem Punkt P_A liegt. Die Antriebskraft F_A treibt das Antriebselement 16 entgegen dem Uhrzeigersinn an, bis es die in der 2 gezeigte Endposition erreicht. Da sich die Führung 22, hier also insbesondere die Nut 26, von der Anfangsstellung des Flügelansatzes 20 bis zu seiner Endstellung (siehe 2) dem Mittelpunkt M der Kreisbahn K kontinuierlich annähert, verschiebt sich auch der Angriffspunkt der Kraft F_A kontinuierlich längs des Flügelansatzes 20 radial nach innen, bis er in der Endstellung des Antriebselements 16 schließlich den Endpunkt P_E erreicht. Da der Abstand l_E des Endpunkts P_E vom Mittelpunkt M deutlich kleiner als der Abstand l_A zwischen Anfangspunkt P_A und Mittelpunkt M ist, verringert sich auch das Antriebsdrehmoment von einem Wert M_A auf einen Wert M_E, wobei gilt: MA = lA·FA, ME = lE·FA In normal driving is the belt tensioner 10 not connected to the shaft of the belt retractor. In a case of restraint, the pinion becomes 14 coupled to the belt retractor shaft and at the same time or previously the pyrotechnic drive 30 activated. This generates a pressurized gas, which the balls 28 and thus also the wing approach 20 applied, which (based on the drawing plane) immediately above the open groove 26 is arranged. This will put on the wing approach 20 a driving force F _A exerted, the point of attack on the wing approach is very far outside at a point P _A. The driving force F _A drives the drive element 16 counterclockwise until it is in the 2 reached shown end position. As is the leadership 22 , here in particular the groove 26 , from the initial position of the wing lug 20 until its end position (see 2 ) continuously approaches the center M of the circular path K, the point of application of the force F _A also shifts continuously along the wing approach 20 radially inward until it is in the end position of the drive element 16 finally reached the end point P _E. Since the distance l _{E of} the end point P _E from the midpoint M is significantly smaller than the distance l _A between the starting point P _A and midpoint M, the driving torque also decreases from a value M _A to a value M _E , where: M A = l A · F A . M e = l e · F A

Daher steht zu Beginn des Straffprozesses ein großes Anfangsdrehmoment zur Verfügung, welches während des Straffprozesses kontinuierlich aufgrund des sich verringernden Hebelarms 1 abnimmt. Der Kraftabtrieb über das Ritzel 14 bleibt während des Straffprozesses konstant.Therefore, at the beginning of the tightening process, a large initial torque is available, which continuously during the tightening process due to the decreasing lever arm 1 decreases. The power output via the pinion 14 stays constant during the tightening process.

Natürlich könnte an Stelle der Kugeln 28 auch ein biegsamer Kolben als Kraftübertragungselement verwendet werden. Ebenso wäre es denkbar, das vom pyrotechnischen Antrieb 30 erzeugte Druckgas direkt als Kraftübertragungselement zu nutzen, welches unmittelbar auf den Flügelansatz 20 wirkt. Allerdings müßte in einem solchen Fall die komplette Führung 22 druckdicht ausgebildet und gleichzeitig so ausgestaltet sein, daß sie zumindest abschnittsweise vom Flügelansatz 20 durchgriffen werden kann.Of course, instead of the bullets could 28 Also, a flexible piston can be used as a power transmission element. It would also be conceivable that the pyrotechnic drive 30 used compressed gas directly to use as a power transmission element, which directly on the wing approach 20 acts. However, in such a case, the complete leadership would have 22 formed pressure-tight and at the same time be designed so that they at least partially from the wing approach 20 can be accessed.

Claims

Belt tensioner for a safety belt system, with one in a housing ( 12 ) mounted drive element ( 16 ), which has a wing approach ( 20 ) and is movable on a circular path (K) between an initial position and an end position, and one in the housing ( 12 ) trained leadership ( 22 ) for a power transmission element that is on the wing sentence ( 20 ) attacks, characterized in that the radial distance ( 1 ) the leadership ( 22 ) from the center (M) of the circular path (K) in the initial position and the end position of the drive element ( 16 ) is different.

Belt tensioner according to claim 1, characterized in that the distance ( 1 ) the leadership ( 22 ) from the center (M) of the circular path (K) from the initial position to the end position of the drive element ( 16 ), in particular reduced continuously.

Belt tensioner according to claim 1 or 2, characterized in that the guide ( 22 ) runs approximately helically.

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that a pyrotechnic drive ( 30 ) for the drive element ( 16 ) is provided.

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that the guide ( 22 ) at least in sections as a pressure chamber ( 32 ) is trained.

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission element is a plurality of balls ( 28 ).

Belt tensioner according to one of the preceding claims, characterized in that the drive element ( 16 ) with a pinion ( 14 ) is coupled or coupled, whose axis of rotation (A) is offset from the center (M) of the circular path (K).