DE102014006499B4

DE102014006499B4 - Gurtstraffer und Verfahren zur Montage eines Gurtstraffers

Info

Publication number: DE102014006499B4
Application number: DE102014006499.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mödinger; Martin Nuding; Andreas Pregitzer; Bernd Gentner
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: WO2015169427A2; US10059303B2; DE102014006499A1; CN106458150A; US20170182974A1; CN106458150B; WO2015169427A3

Abstract

Gurtstraffer (10), insbesondere Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter (12), einem im Druckbehälter (12) in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben (18), der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung (S) bewegt werden kann, einem mit dem Kolben (18) zusammenwirkenden mechanischen Schubmittel (20), das im Rückhaltefall mit einem Zahnrad (22) zusammenwirkt und dieses antreibt und dessen Längserstreckung größer ist als der Abstand zweier Zähne des Zahnrads (22), und einem an der Innenseite des Druckbehälters (12) vorgesehenen Anschlag (24), an dem der Kolben (18) in Straffrichtung (S) in einer Endposition nach Aktivierung des Gurtstraffers (10) anliegt, in der der Kolben (18) den Druckbehälter (12) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kolben (18) und Schubmittel (20) ein als separates Teil ausgebildetes Abstandselement (30) vorgesehen ist, das derart dimensioniert ist, dass das Schubmittel (20) in der Endposition des Kolbens (18) durch dieses am Anschlag (24) vorbei aus dem Druckbehälter (12) heraus gedrängt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer, insbesondere einen Rotationsstraffer für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter, einem im Druckbehälter in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung bewegt werden kann, einem mit dem Kolben zusammenwirkenden mechanischen Schubmittel, das im Rückhaltefall mit einem Zahnrad zusammenwirkt und dieses antreibt und dessen Längserstreckung größer ist als der Abstand zweier Zähne des Zahnrades, und einem an der Innenseite des Druckbehälters vorgesehenen Anschlag, an dem der Kolben in Straffrichtung in einer Endposition nach Aktivierung des Gurtstraffers anliegt, in der der Kolben den Druckbehälter abdichtet. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Montage eines solchen Gurtstraffers.
Aus dem Stand der Technik sind Gurtstraffer mit einem Gasgenerator bekannt, die einen Druckbehälter aufweisen, in dem ein in Längsrichtung beweglich gelagerter Kolben durch ein unter Druck stehendes Fluid in Straffrichtung bewegt werden kann. Ein mit der Gurtspule zusammenwirkendes Schubmittel, beispielsweise eine Zahnstange, wird durch den Kolben verschoben, wodurch die Gurtspule in einer Straffrichtung gedreht wird. Auf der Innenseite des Druckbehälters ist ein Anschlag vorgesehen, an dem der Kolben in Straffrichtung anliegen und somit nicht aus dem Druckbehälter heraus bewegt werden kann. Der Anschlag und/oder der Kolben sind so ausgebildet, dass der Druckbehälter abgedichtet ist, wenn der Kolben am Anschlag anliegt. Dies verhindert, dass das unter Druck stehende Fluid, beispielsweise ein heißes Gas aus einem Gasgenerator, aus dem Druckbehälter herausströmen kann.
Bei diesen Gurtstraffern kann es allerdings vorkommen, dass das Schubmittel nach Beendigung des Straffvorgangs am Vorsprung hängen bleibt und nicht vollständig aus dem Rohr herausgedrängt werden kann. Dies führt bei einem an den Straffvorgang anschließenden Kraftbegrenzungsvorgang, bei dem das Zahnrad in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, dazu, dass das Schubmittel durch das Zahnrad in den Druckbehälter zurück und am Vorsprung vorbei gedrängt wird. Dies kann zu einer ungewollten Beeinflussung der Kraftbegrenzung führen. Ein derartiger Gurtstraffer ist in der DE 10 2013 009 393 A1 gezeigt.
Ferner gibt es im Stand der Technik Gurtstraffer mit Zugmitteln anstatt Schubmitteln, zum Beispiel Zugseilen.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Straffverhalten eines solchen Gurtstraffers zu verbessern sowie eine zuverlässige Funktion des Gurtstraffers auch nach längerer Lagerung im Fahrzeug sicherzustellen. Aufgabe der Erfindung ist es des Weiteren, ein einfacheres Verfahren zur Montage eines solchen Gurtstraffers bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art vorgesehen, dass zwischen Kolben und Schubmittel ein als separates Teil ausgebildetes Abstandselement vorgesehen ist, das derart dimensioniert ist, dass das Schubmittel in der Endposition des Kolbens durch dieses am Anschlag vorbei, aus dem Druckbehälter heraus gedrängt wird.
Durch dieses Abstandselement, das das Schubmittel am Anschlag vorbei bewegt, ist sichergestellt, dass das Schubmittel bei Erreichen der Endposition des Kolbens nicht am Vorsprung hängen bleiben bzw. durch dieses verlangsamt werden kann. Es erfolgt eine Beschleunigung bzw. ein Antrieb des Schubmittels, bis dieses vollständig am Vorsprung vorbei bewegt wurde und sich anschließend frei bewegen kann.
Um sicherzustellen, dass das Schubmittel vollständig am Anschlag vorbei geschoben wird, ist die Länge des Abstandselements vorzugsweise gleich groß oder größer als die Länge des Anschlags in Längsrichtung des Druckbehälters. Das Abstandselement kann des Weiteren so dimensioniert sein, dass dieses am Anschlag hängen bleibt bzw. an diesem geklemmt wird, sodass dieses nicht aus dem Druckbehälter austreten kann.
Vorzugsweise ist die Länge des Abstandselements derart dimensioniert, dass das Schubmittel in der Endposition des Kolbens vollständig aus dem Druckbehälter heraus gedrückt wird. Erfolgt nach dem Aktivieren des Gurtstraffers eine Kraftbegrenzung am Gurtaufroller, wird das Zahnrad, das mit dem Schubmittel zusammenwirkt und mit der Gurtspule gekoppelt ist, in entgegengesetzter Richtung zum Strafffall gedreht. Würde das Schubmittel noch teilweise in den Druckbehälter hineinragen, würde dieses durch die entgegengesetzte Drehung des Zahnrads wieder in den Druckbehälter hineingedrängt werden. Durch den Widerstand beim Hineinschieben des Schubmittels in den Druckbehälter würde sich die Charakteristik der Kraftbegrenzung ändern. Ist das Schubmittel dagegen vollständig aus dem Druckbehälter herausgedrückt, ist eine freie Bewegung des Zahnrads, auch mit dem gekoppelten Schubmittel, möglich, da dieses sich ebenfalls frei bewegen kann.
Das Abstandselement und der Kolben können formschlüssig ineinandergreifen, sodass ein besserer Halt sowie eine bessere Kraftübertragung zwischen diesen gewährleistet sind. Zudem ist so verhindert, dass das Abstandselement, insbesondere nach der Aktivierung des Strafffalls und dem Verlassen des Schubmittels aus dem Druckbehälter frei beweglich ist.
Die Koppelung des Abstandselements und des Kolbens kann beispielsweise über einen Vorsprung erfolgen, der am Abstandselement und/oder am Kolben vorgesehen ist. Dieser Vorsprung greift vorzugsweise in eine kolbenseitige bzw. abstandselementseitige Aussparung ein oder umgekehrt.
Zur Lösung der Aufgabe ist des Weiteren bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art, insbesondere bei einem erfindungsgemäßen Gurtstraffer, vorgesehen, dass der Anschlag in einer Ausgangsposition des Kolbens vor Aktivierung des Gurtstraffers das Schubmittel im Druckbehälter fixiert, insbesondere im Druckbehälter klemmt. Durch den Vorsprung ist somit das Schubmittel sicher im Druckbehälter fixiert, sodass sich dieses nicht durch die im Fahrzeug auftretenden Vibrationen langsam aus dem Druckbehälter heraus bewegen kann.
Der Anschlag kann beispielsweise durch eine Prägung des Druckbehälters gebildet sein, durch die der Querschnitt des Druckbehälters derart verengt ist, dass das Schubmittel im Druckbehälter geklemmt ist. Diese Art der Herstellung des Vorsprungs bietet eine einfache Einbringung des Vorsprungs in den Druckbehälter. Zudem ist es so möglich, zuerst das Schubmittel in den Druckbehälter einzusetzen und erst anschließend durch das Einbringen des Vorsprungs zu fixieren. Die Montage des Gurtstraffers, insbesondere des Schubmittels im Druckbehälter ist dadurch wesentlich vereinfacht.
Zur Lösung der Aufgabe ist des Weiteren ein Verfahren zur Montage eines Gurtstraffers vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist:

a) das Schubmittel wird in den Druckbehälter eingesetzt, und
b) der Anschlag wird anschließend in den Druckbehälter eingebracht, wobei das Schubmittel durch den Anschlag im Druckbehälter fixiert wird.

Der Vorsprung wird also erst nach dem Einsetzen des Schubmittels eingebracht, sodass das Schubmittel widerstandsfrei in den Druckbehälter eingesetzt werden kann. Dadurch ist die Montage wesentlich einfacher, aber auch eine Beschädigung des Schubmittels bei der Montage durch einen bereits im Druckbehälter vorgesehenen Vorsprung kann verhindert werden.
Vorzugsweise wird der Anschlag durch Prägen hergestellt.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

- 1 einen Gurtstraffer aus dem Stand der Technik in einem Ausgangszustand,
- 2 den Gurtstraffer aus 1 nach einem Straffvorgang,
- 3 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers im Ausgangszustand, und
- 4 den Gurtstraffer aus 3 nach Beendigung des Straffvorgangs.

In den 1 und 2 ist ein Gurtstraffer 10' für ein Fahrzeug aus dem Stand der Technik gezeigt, mit einem länglichen, zylindrischen Druckbehälter 12', an dem über einen Kanal 14' ein Gasgenerator 16' angeschlossen ist. Im Druckbehälter 12' sind ein in einer Straffrichtung S' beweglich gelagerter Kolben 18' sowie ein mit einem Zahnrad 22' zusammenwirkendes Schubmittel 20', hier eine Schubstange, die in Straffrichtung S' vor dem Kolben 18' angeordnet ist und an diesem anliegt, vorgesehen.
Die Längserstreckung des Schubmittels 20' ist länger als der Abstand zweiter Zähne des Zahnrades 22'. Das Schubmittel 20' ist aus einem relativ weichen Material hergestellt, so dass sich die Zähne des Zahnrades 22' in das Schubmittel 20' eindrücken können, wenn dieses am Zahnrad 22' vorbei bewegt wird.
Am in Straffrichtung S' vorderen Ende des Druckbehälters 12' ist ein Anschlag 24' vorgesehen, der die Bewegung des Kolbens 18' in Straffrichtung S' begrenzt. Durch diesen Anschlag 24' wird der Durchmesser des Druckbehälters 12' derart reduziert, dass dieser kleiner ist als der Durchmesser des Kolbens 18'.
Der Kolben 18' ist in dieser Ausführungsform zweiteilig aufgebaut und weist ein Verzögerungselement 26' sowie ein in Straffrichtung S' dahinter liegendes Dichtungselement 28' auf. Das Verzögerungselement 26' ist aus einem harten Material hergestellt. Das Dichtungselement 28' besteht aus einem weichen Material. Wie in 1 zu sehen ist, ist der Durchmesser des Druckbehälters 12 so gewählt und das Verzögerungselement 26 so im Druckbehälter gelagert, dass sich der Kolben 18' frei im Druckbehälter 12' bewegen kann. Das Dichtungselement 28', das aus einem weichen Material hergestellt ist, weist einen geringfügig größeren Durchmesser auf, sodass dieses den bezüglich 1 unteren Bereich des Druckbehälters 12' gegen den oberen Bereich abdichtet.
Über den Kanal 14' kann ein aus dem Gasgenerator 16' ausströmendes, unter Druck stehendes Fluid in den Druckbehälter 12 strömen, wodurch der Kolben 18' durch den ansteigenden Druck in Straffrichtung S' bewegt wird. Der sich in Straffrichtung S' bewegende Kolben 18' schiebt das Schubmittel 20' in Straffrichtung S' aus dem Druckbehälter 12' heraus. Das Schubmittel 20' gelangt mit dem Zahnrad 22' in Eingriff und dreht dieses in einer Drehrichtung D‘.
Das Zahnrad 22' ist mit einer hier nicht dargestellten Gurtspule oder einem Gurtschloss gekoppelt. Durch die Drehung des Zahnrads 22' in Drehrichtung D‘ wird die Gurtspule so gedreht, dass ein Gurtband auf der Gurtspule oder ein mit einem Gurtschloss gekoppeltes Kabel aufgewickelt wird, also eine Straffung des Sicherheitsgurtes erfolgt.
Der Kolben 18' wird so weit in Straffrichtung S' bewegt, bis dieser am Anschlag 24' des Druckbehälters 12' anliegt. In dieser Position verhindern der Kolben 18', insbesondere das Dichtungselement 28', dass das unter Druck stehende Fluid, beispielsweise ein heißes Gas, aus dem Druckbehälter 12' zum Beispiel in den Fahrzeuginnenraum austreten kann.
Nachteilig an diesem Gurtstraffer 10' ist, dass das Schubmittel 20' in der Endposition am Vorsprung 24 hängen bleibt bzw. durch diesen gebremst wird und somit teilweise im Druckbehälter 12' verbleibt. Insbesondere bei der in 2 dargestellten Endposition nach Aktivierung des Gurtstraffers 10' ergibt sich bei einem anschließenden Kraftbegrenzungsfall, bei dem die Gurtspule und somit das mit der Gurtspule gekoppelte Zahnrad 22' entgegen der Drehrichtung D‘ bewegt wird, das Problem, dass das Schubmittel 20' zurück in den Druckbehälter 12' gedrängt wird. Dadurch ergibt sich ein größerer Widerstand beim Drehen des Zahnrads 22' entgegen der Drehrichtung D‘, der zu einer negativen Beeinflussung der Kraftbegrenzungs-Charakteristik führt.
Um diese Probleme zu überwinden, weist ein in 3 gezeigter erfindungsgemäßer Gurtstraffer ein Abstandselement 30 auf, das zwischen Kolben 18 und Schubmittel 20 angeordnet ist.
Die Länge dieses Abstandselements 30 in Längsrichtung des Druckbehälters 12 ist gleich groß oder größer als die Länge des Anschlags 24 im Druckbehälter 12. Wie in 4 zu sehen ist, ist dadurch sichergestellt, dass das Schubmittel im Strafffall vollständig am Anschlag 24 vorbei gedrängt wird.
Insbesondere ist das Abstandselement 30 so dimensioniert, dass das Schubmittel in der in 4 gezeigten Endposition des Kolbens 18 am Anschlag 24 vollständig aus dem Druckbehälter herausgedrückt wird. Somit ist sichergestellt, dass bei einem anschließenden Kraftbegrenzungsfall das Schubmittel 20 frei beweglich ist und/oder sich nicht mehr in Eingriff mit dem Zahnrad 22 befindet, sodass die Kraftbegrenzung nicht durch das Schubmittel 20 beeinflusst wird.
Um eine ungewollte Bewegung des Schubmittels im Fahrbetrieb durch Vibrationen zu verhindern, ist, wie in den 3 und 4 zu sehen ist, der Vorsprung 24 durch eine Prägung des Druckbehälters 12 gebildet, die den Querschnitt des Druckbehälters 12 derart verengt, dass das Schubmittel 20 im Druckbehälter 12 geklemmt wird.
Dies stellt sicher, dass das Schubmittel 20 zuverlässig in der gewünschten Position unmittelbar am Kolben 18 bzw. am Abstandselement 30 gehalten wird. Die Dimension des Vorsprungs 24, insbesondere die Querschnittsverengung des Druckbehälters 12 durch den Vorsprung 24, ist so gewählt, dass das Schubmittel 20 in der Ausgangsposition sicher gehalten ist, im Aktivierungsfall aber eine mögliche geringe Beeinflussung bzw. Abbremsung des Schubmittels 20 durch den Vorsprung 24 erfolgt.
Vorzugsweise wurde das Schubmittel 20 in einem ersten Montageschritt in den Druckbehälter 20 eingesetzt und erst anschließend in einem zweiten Montageschritt der Anschlag in den Druckbehälter eingebracht, insbesondere durch Prägen. Somit ist ein einfaches Einsetzen des Schubmittels 20 möglich, ohne dass ein erhöhter Widerstand durch den bereits vorhandenen Vorsprung 24 überwunden werden muss.
In der hier gezeigten Ausführungsform liegt das Abstandselement 30 lediglich am Kolben 18 an. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass diese formschlüssig miteinander verbunden sind, beispielsweise durch einen Vorsprung am Kolben und/oder am Abstandselement, der in eine kolbenseitige oder abstandselementseitige Aussparung eingreift (oder umgekehrt). Somit ist sichergestellt, dass das Abstandselement 30 nach Beendigung des Strafffalls sicher am Kolben 18 gehalten ist, sodass keine losen Teile am Gurtstraffer vorhanden sind.
Der Durchmesser des Abstandselements 30 kann kleiner gewählt sein als der Durchmesser des Druckbehälters 12 im Bereich des Vorsprungs 24. Vorzugsweise ist dieser aber geringfügig größer, sodass das Abstandselement 30 nach Beendigung des Strafffalls am Vorsprung 24 geklemmt bzw. durch diesen gehalten ist.

Claims

Gurtstraffer (10), insbesondere Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter (12), einem im Druckbehälter (12) in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben (18), der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung (S) bewegt werden kann, einem mit dem Kolben (18) zusammenwirkenden mechanischen Schubmittel (20), das im Rückhaltefall mit einem Zahnrad (22) zusammenwirkt und dieses antreibt und dessen Längserstreckung größer ist als der Abstand zweier Zähne des Zahnrads (22), und einem an der Innenseite des Druckbehälters (12) vorgesehenen Anschlag (24), an dem der Kolben (18) in Straffrichtung (S) in einer Endposition nach Aktivierung des Gurtstraffers (10) anliegt, in der der Kolben (18) den Druckbehälter (12) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kolben (18) und Schubmittel (20) ein als separates Teil ausgebildetes Abstandselement (30) vorgesehen ist, das derart dimensioniert ist, dass das Schubmittel (20) in der Endposition des Kolbens (18) durch dieses am Anschlag (24) vorbei aus dem Druckbehälter (12) heraus gedrängt wird.
Gurtstraffer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Abstandselements (30) gleich groß oder größer ist als die Länge des Anschlags (24) in Längsrichtung des Druckbehälters (12).
Gurtstraffer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Abstandselements (30) derart dimensioniert ist, dass das Schubmittel (20) in der Endposition des Kolbens (18) vollständig aus dem Druckbehälter (12) herausgedrückt wird.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (30) und der Kolben (18) formschlüssig ineinandergreifen.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Abstandselement (30) und/oder am Kolben (18) ein Vorsprung vorgesehen ist, der in eine kolbenseitige oder abstandselementseitige Aussparung eingreift oder umgekehrt.
Gurtstraffer (10), insbesondere Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter (12), einem im Druckbehälter (12) in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben (18), der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung (S) bewegt werden kann, einem mit dem Kolben (18) zusammenwirkenden mechanischen Schubmittel (20), das im Rückhaltefall mit einem Zahnrad (22) zusammenwirkt und dieses antreibt und dessen Längserstreckung größer ist als der Abstand zweier Zähne des Zahnrads (22), und einem an der Innenseite des Druckbehälters (12) vorgesehenen Anschlag (24), an dem der Kolben (18) in Straffrichtung (S) in einer Endposition anliegt, in der der Kolben (18) den Druckbehälter (12) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (24) in einer Ausgangsposition des Kolbens (18) vor Aktivierung des Gurtstraffers (10) das Schubmittel (20) im Druckbehälter (12) fixiert.
Gurtstraffer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (24) durch eine Prägung des Druckbehälters (12) gebildet ist, durch die der Querschnitt des Druckbehälters (12) derart verengt ist, dass das Schubmittel (20) im Druckbehälter (12) geklemmt ist.
Verfahren zur Montage eines Gurtstraffers (10) nach einem der Ansprüche 6 und 7, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) das Schubmittel (20) wird in den Druckbehälter (12) eingesetzt, und b) der Anschlag (24) wird anschließend in den Druckbehälter (12) eingebracht, wobei das Schubmittel (20) durch den Anschlag (24) im Druckbehälter (12) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (24) durch Prägen hergestellt wird.