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Die Erfindung betrifft eine Straffervorrichtung für einen Sicherheitsgurt, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Grundsätzlich besteht bei Straffervorrichtungen der gattungsgemäßen Art das Problem, dass sich die Druckverhältnisse während des Straffvorgangs sehr stark ändern. Insbesondere sehr hohe Druckspitzen können dazu führen, dass Teile der Straffervorrichtung beschädigt werden oder der Bewegungsablauf der Straffervorrichtung gestört wird.
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Aus der
DE 195 45 795 C1 ist bereits eine pyrotechnische Antriebsvorrichtung mit einer Überdrucksicherung bekannt, durch die ein Überschreiten eines vorbestimmten Druckes in dem Rohr der Straffervorrichtung verhindert wird. Bei dieser Lösung ist in dem Rohr im Bereich des Gasgenerators eine Öffnung vorgesehen und der in dem Rohr angeordnete Gasgenerator mit einer Gasgeneratorhülse versehen. Bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Druckes wird die Wandung der Gasgeneratorhülse in die Öffnung des Rohres hineingedrückt und verformt sich dabei so weit, dass sie selbst aufreißt und die Öffnung freigibt.
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Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass der Druck nach außen aus dem Rohr freigesetzt wird und dabei ein heißer Strahl oder sogar eine Stichflamme freigesetzt wird, wodurch benachbarte Teile beschädigt werden können.
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Aus der
DE 201 13 773 U1 ist ein pyrotechnischer Gurtstraffer mit einer Ausströmöffnung bekannt, durch die Druckgas von einer Druckseite des Kolbens auf seine Rückseite überströmen kann, wobei ein Ventilelement vorgesehen ist, das zwischen einer Ruhestellung, in der es die Ausströmöffnung verschließt, und einer Freigabestellung verstellbar ist, in der es die Ausströmöffnung freigibt.
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Aus der
DE 10 2008 032 371 A1 ist ein Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einem Straffergehäuse, einer Antriebseinheit und einem durch die Antriebseinheit bewegten Kraftübertragungsmittel bekannt, wobei zwischen der Antriebseinheit und dem Kraftübertragungsmittel ein Multifunktionsteil vorgesehen ist, das von der Antriebseinheit weg gegen das Kraftübertragungsmittel bewegbar ist, wobei das Multifunktionsteil einen Ventilabschnitt und einen am Straffergehäuse angreifenden Dichtabschnitt aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Straffervorrichtung mit einer Überdrucksicherung zu schaffen, bei der die Gefahr einer Beschädigung benachbarter Teile der Straffervorrichtung oder des Kraftfahrzeuges vermieden ist, indem der Gasdruck von der Druckseite des Kolbens auf die druckabgewandte Seite des Kolbens abgebaut wird, wobei eine Verformung des Kolbens durch das Versteifungsteil verhindert wird.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Straffervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Kolben an seiner dem Druckraum zugewandten Seite eine Vertiefung aufweist, in der eine den Kolben durchdringende Öffnung angeordnet ist, die durch ein in die Vertiefung eingelegtes Einlegeteil verschlossen ist, welches bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Druckes in dem Druckraum im Bereich der Öffnung aufreißt und die Öffnung freigibt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass das Überdruckventil nunmehr im Kolben angeordnet ist, so dass der Druck bei einem öffnen des Überdruckventils nicht mehr in die Umgebung freigesetzt wird, sondern durch den Kolben hindurch in einen Bereich des Rohres, welcher ursprünglich nicht durch den Gasgenerator mit Druck beaufschlagt wird, in dem also ein wesentlich geringerer Druck vorhanden ist. Ein direktes Austreten des Druckes, insbesondere einer Stichflamme, in die Umgebung mit einer damit verbundenen Gefahr einer Beschädigung oder eines Inbrandsetzens benachbarter Teile wird dadurch vermieden. Ferner wird der Druck durch den Kolben hindurch abgebaut, so dass gleichzeitig der Druck auf der anderen Seite des Kolbens erhöht wird, und die an dem Kolben anliegende treibende Druckdifferenz wesentlich schneller verringert wird. Aufgrund der verringerten treibenden Druckdifferenz an dem Kolben werden die auf den Kolben, die Kraftübertragungseinrichtung und die Gurtwelle wirkenden Kräfte ebenfalls schneller verringert als dies mit einem Überdruckventil nach dem Stand der Technik möglich war.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1: An einen Gurtaufroller angekoppelte Straffervorrichtung mit einem in einem Rohr geführten Kolben;
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2a: Kolben mit Überdrucksicherung und einer durch eine Vertiefung in dem Kolben geschaffenen Strömungsverbindung in vergrößerter Darstellung;
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2b: Kolben mit Überdrucksicherung und einer durch einen Strömungskanal in dem Kolben geschaffenen Strömungsverbindung in vergrößerter Darstellung.
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Der in 1 schematisch gezeigte Gurtaufroller umfasst ein Gehäuse 11 mit Seitenschenkel 13, eine darin gelagerte Gurtaufwickelwelle 12 für ein nicht dargestelltes Sicherheitsgurtband und eine nach Auslösung auf die Gurtaufwickelwelle 12 einwirkende Straffervorrichtung 10. Die Straffervorrichtung 10 umfasst ein mit der Gurtaufwickelwelle 12 drehfest verbundenes Antriebsrad 14, das beispielsweise eine Außenverzahnung 15 aufweist, einen insbesondere 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.
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In dem Rohr 16 ist eine Reihe von insbesondere metallischen Kugeln 19 zur Übertragung des von dem Gasgenerator 17 erzeugten Gasdrucks auf die Gurtaufwickelwelle 12 über das Antriebsrad 14 vorgesehen. Der Gurtaufroller ist hinsichtlich der Ausgestaltung des Wechselwirkungsbereichs 18 zwischen der Kugelreihe 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 Kugeln 19 zweckmäßigerweise etwas geringer als der Innendurchmesser des Rohres 16.
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In dem Rohr 16 ist weiterhin ein in 1 nur schematisch angedeuteter Kolben 21 vorgesehen, der zweckmäßigerweise in einem Bereich 23 zwischen dem Gasgenerator 17 und der Kugelreihe 19, das heißt unmittelbar vor der in Kraftübertragungsrichtung ersten Kugel 19a der Kugelreihe 19 angeordnet ist. Der Kolben 21 schließt einen durch den Gasgenerator 17 mit einem Gasdruck beaufschlagbaren 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, gebildet durch die Kugeln 19 und das Antriebsrad 14, auf die Gurtaufwickelwelle 12 übertragen, so dass das Gurtband gestrafft wird.
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Die Straffervorrichtung 10 wurde beispielhaft in Anwendung auf einen Gurtaufroller mit einer Kraftübertragungseinrichtung aus einer Reihe Massekörpern in Form von Kugeln 19 und einem Antriebsrad 14 beschrieben, denkbar wären aber auch andere Arten der Kraftübertragungseinrichtungen, wie z. B. ein Zahnstangen- oder Seilantrieb. Die Erfindung ist praktisch auf alle Arten von Straffervorrichtungen anwendbar, deren Antrieb eine Kolben-Zylindereinheit umfasst. Die Straffervorrichtung kann auch an einem Gurtschloss oder einem Endbeschlag angeordnet sein.
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In den 2a und 2b ist der Kolben 21 in dem Rohr 16 in vergrößerter Darstellung zu erkennen. Der Kolben 21 begrenzt den Druckraum 20 und liegt mit einer zu der Form der ersten Kugel 19a korrespondierenden Stirnfläche 9 an dieser an. Zur Abdichtung des Druckraumes 20 ist der Kolben 21 mit einer in Richtung des Druckraums 20 gerichteten Dichtlippe 22 versehen, welche sich zu ihrem Ende hin verjüngt und dadurch flexibel ist. Aufgrund der Flexibilität der Dichtlippe 22 kann der Kolben 21 die Straffbewegung auch in einem gekrümmten Abschnitt des Rohres 16 ausführen, ohne dass der Kolben 21 festklemmt. Ferner liegt die Dichtlippe 22 dadurch auch bei Formabweichungen oder einer sich ändernden Querschnittsform des Rohres 16 an der Innenseite des Rohres 16 dichtend an. Dazu weist die Dichtlippe 22 zweckmäßigerweise einen geringfügig größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohres 16 auf, so dass die Dichtlippe 22 nach dem Einfügen des Kolbens 21 in das Rohr 16 mit einer Federvorspannung an der Innenseite des Rohres 16 anliegt.
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In dem Kolben 21 ist eine Öffnung 1 vorgesehen, welche den Kolben 21 durchdringt und in dem nachfolgend noch näher erläuterten geöffneten Zustand den Druckraum 20 mit dem in Richtung S der Straffbewegung hinter dem Kolben 21 befindlichen Raum 25 in dem Rohr 16 verbindet. Die Öffnung 1 ist in einer topfförmigen Vertiefung 5 des Kolbens 21 angeordnet, in die ein Versteifungsteil 4 eingelegt ist, welches eine koaxial zu der Öffnung 1 in dem Kolben 21 angeordnete Öffnung 2 aufweist. Die Öffnung 2 in dem Versteifungsteil 4 weist einen kleineren Durchmesser D2 als der Durchmesser D1 der Öffnung 1 in dem Kolben 21 auf. Das Versteifungsteil 4 ist in dem in die Vertiefung 5 eingreifenden Abschnitt 8 ebenfalls topfförmig ausgebildet, wobei die Vertiefung 5 und der Abschnitt 8 eine identische Formgebung aufweisen, damit das Versteifungsteil 4 in der Vertiefung 5 über den Umfang möglichst allseitig anliegt. Ferner ist in dem Abschnitt 8 des Versteifungsteils 4 ein Einlegeteil 3 vorgesehen, welches die Öffnungen 1 und 2 verschließt. Das Einlegeteil 3 ist ebenfalls topfförmig ausgebildet und liegt in dem Abschnitt 8 des Versteifungsteiles 4 ebenfalls allseitig an. Ferner ist das Versteifungsteil 4 mit einem Kragen 6 versehen, welcher in eine Ausnehmung 7 in dem Kolben 21 eingreift, und dadurch das Versteifungsteil 4 gegenüber dem Kolben 21 zusätzlich fixiert. Außerdem trägt das Versteifungsteil 4 dadurch zusätzlich allgemein zu einer Versteifung des Kolbens 21, insbesondere im Bereich der Dichtlippe 22, bei.
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Das Einlegeteil 3 und das Versteifungsteil 4 sind vorzugsweise miteinander und in der Vertiefung 5 verpresst, so dass sich insgesamt ein fester Verbund bildet und der Kolben 21 mit dem vormontierten Versteifungsteil 4 und dem Einlegteil 3 in der Straffervorrichtung 10 angeordnet werden kann. Bei einem Ansteigen des Druckes in dem Druckraum 20 über ein vorbestimmtes Niveau wird das Einlegeteil 3 durch die Öffnung 2 hindurch verformt und reißt schließlich auf, so dass die Öffnung 1 freigegeben ist und der Druck aus dem Druckraum 20 in den Bereich 25 des Rohres 16 entweichen kann.
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Das Versteifungsteil 4 ist vorzugsweise als formstabiles Metallteil ausgebildet, so dass die dabei wirkenden Kräfte von dem Versteifungsteil 4 aufgenommen werden und nicht zu einer Verformung oder Zerstörung des Kolbens 21 führen. Außerdem bewirkt das Versteifungsteil 4, dass die wirkenden Druckkräfte auf das Einlegeteil 3 möglichst ausschließlich zu einer Verformung des Einlegeteils 3 im Bereich der Öffnung 2 führen, und das Aufreißen des Einlegeteils 3 möglichst kontrolliert erfolgt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass der Durchmesser D2 der Öffnung 2 kleiner als der Durchmesser D1 der Öffnung 1 ist, da das Einlegeteil 3 sich dadurch bei der Verformung um die Kante der Öffnung 2 des formstabilen Versteifungsteiles 4 verformt und nicht um die Kante der Öffnung 1 des Kolbens 21.
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Das Versteifungsteil 4 kann als Metallteil in einem Stanz- und Biegeverfahren hergestellt sein, was insbesondere für die Herstellung in großen Stückzahlen Kostenvorteile bietet. Das Einlegeteil 3 kann ebenfalls als Metallteil in einem Stanz- und Biege-, vorzugsweise Tiefziehverfahren, hergestellt sein, oder alternativ auch in einem Druckgussverfahren aus Aluminium oder Zink. Wichtig ist nur, dass das Versteifungsteil 4 insgesamt eine höhere Formfestigkeit als das Einlegeteil 3 aufweist, welche entweder durch eine entsprechende Werkstoffwahl oder auch durch die Bemessung der Wandstärke oder die Formgebung erzielt werden kann. Ferner kann das Einlegeteil 3 insbesondere im an der Öffnung 2 angeordneten Bereich Schwachstellen in Form von Schlitzen oder dünneren Wandabschnitten aufweisen, die das Aufreißen an sich begünstigen und außerdem eine genaue Festlegung der Aufreißstelle ermöglichen.
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Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Druck aus dem Druckraum 20 durch das Entweichen des Druckes auf die andere Seite des Kolbens 21 abgebaut wird, also auf der Gegenseite des Kolbens 21 ein Gegendruck aufgebaut wird, und dadurch die an dem Kolben 21 anliegende treibende Druckdifferenz sehr schnell verringert wird. Aufgrund der sehr schnell verringerten treibenden Druckdifferenz an dem Kolben 21 werden dementsprechend auch die auf die Kraftübertragungseinrichtung und die nachfolgenden Teile wirkenden Kräfte schneller verringert, und die Gefahr einer Beschädigung dieser Teile deutlich reduziert.
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Da der Kolben 21 während des Straffvorganges, insbesondere bei dem hohen Druck, der beim Öffnen der Überdrucksicherung herrscht, mit einer sehr hohen Kraft über die Stirnfläche 9 an der ersten Kugel 19a anliegt, bilden beide Teile zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges der Überdrucksicherung einen sehr festen Verbund. Damit das Gas aus dem Druckraum 20 dennoch entweichen kann, ist in dem in der 2a gezeigten Ausführungsbeispiel in der Stirnfläche 9 eine Vertiefung 26 in Form einer sich radial von der Öffnung 1 nach außen erstreckenden Rinne vorgesehen. Durch die Vertiefung 26 ist eine Strömungsverbindung geschaffen, durch die das Gas aus dem Druckraum 20 auch bei einer an der Stirnfläche 9 anliegenden ersten Kugel 19a in den in Straffrichtung hinter dem Kolben 21 befindlichen Raum 25 entweichen kann.
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In dem in der 2b gezeigten Ausführungsbeispiel ist derselbe Effekt durch einen Strömungskanal 28 verwirklicht, der ausgehend von der Öffnung 1 durch den Kolben 21 verläuft und an einer außerhalb der Stirnfläche 9 befindlichen Austrittsstelle 27 in den Raum 25 mündet.