DE4416199A1 - Vorrichtung zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eines Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeugsicherheitsgurtes mittels eines pyrotechnischen Kolbenantriebs mit mehreren Treibla­ dungen, die in zeitlicher Aufeinanderfolge auf den mit dem zu straffenden Gurtband verbindbaren Kolben­ antrieb wirken.

Beim normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ist bei modernen Gurtaufrollern gewährleistet, daß der Si­ cherheitsgurt aus Komfortgründen locker am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt. Aufgrund dieser Gurtlose besteht jedoch bei einem Unfall die Gefahr, daß eine zu starke Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen trotz Blockierung der Wickelwelle des Gurtaufrollers er­ folgt. Auch sind die Gurtbandlagen auf der Wickelwel­ le des Gurtaufrollers relativ locker aufgewickelt, so daß trotz Blockierung der Wickelwelle es zu einer starken Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen infolge Filmspuleffekts kommen kann.

Um die Gefahr der zu starken Vorverlagerung des Fahr­ zeuginsassen zu vermeiden, ist es bekannt, vor dem Blockieren der Wickelwelle die Gurtlose mit Hilfe eines Gurtstraffers zu beseitigen. Die Antriebsvor­ richtung des Gurtstraffers kann dabei auf das Gurt­ schloß oder auf die Wickelwelle des Gurtaufrollers wirken.

Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 93 08 273 ist ein pyrotechnischer Kolbenantrieb mit einem oder mehreren Kolben bekannt, deren Antriebsbewegung auf die Wickelwelle übertragen wird. Für den Antrieb der mehreren Kolben ist eine zeitliche Aufeinanderfolge der Zündung der die verschiedenen Kolben antreibenden Treibladungen vorgesehen.

Ferner ist in der deutschen Patentanmeldung P 43 35 284.7 ein Rotationsantrieb für die Wickelwel­ le des Gurtaufrollers vorgeschlagen, bei dem mehrere Treibladungen vorgesehen sind, die in unterschiedli­ chen Druckräumen in zeitlicher Aufeinanderfolge zur Zündung gebracht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein selbsttätiges Zünden der Treibladungen in der ge­ wünschten zeitlichen Aufeinanderfolge erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweiligen Zündeinrichtungen der in der zeit­ lichen Aufeinanderfolge auf die erste Treibladung folgenden Treibladungen mittels eines Zünddruckes zündbar sind, der durch die jeweils vorherige Treib­ ladung erzeugt wird.

Bei dem Zünddruck kann es sich um einen von der Treibladung in einem Druckraum erzeugten Antriebs­ druck handeln, der auf den Kolbenantrieb in Gurt­ strafferrichtung wirkt. Der Zünddruck kann jedoch auch gebildet werden in einem Verdichtungsraum durch die Kolbenbewegung beim Kolbenantrieb.

Der Zünddruck kann über einen Druckkanal auf die druckempfindliche Zündeinrichtung wirken. Der Druck­ kanal ist in bevorzugter Weise beispielsweise mit Hilfe eines Schiebers geschlossen und kann durch den sich bewegenden Kolben geöffnet werden. Der Öffnungs­ zeitpunkt kann durch die Kolbenbewegung sehr exakt bestimmt werden, so daß nicht nur die zeitliche Auf­ einanderfolge der Zündungen der Treibladungen genau eingehalten wird, sondern auch gewährleistet ist, daß ein ausreichender Zünddruck zur Betätigung der jewei­ ligen Zündeinrichtung vorhanden ist.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Rotationskolben (Kreiskolben bzw. Drehkol­ ben-Antrieb);

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Kolbenantrieb mit linear beweglichen Kol­ ben;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel für einen Antrieb mit ebenfalls linear beweglichen Kolben; und

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel für einen in einem Rohr linear angetriebenen Kolben.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird der pyrotechnische Kolbenantrieb gebildet von einem Dreh- bzw. Kreiskolben eines Rotationsan­ triebs. Über eine nicht näher dargestellte und an sich bekannte Kupplungseinrichtung kann die Antriebs­ drehung des Kolbens 6 auf eine Wickelwelle 10 eines Gurtaufrollers übertragen werden. Ein derartiger An­ trieb ist beschrieben in der älteren deutschen Pa­ tentanmeldung P 43 35 284.7.

Der Drehkolben 6 läuft in einem Gehäuse 35 in einem Läuferraum, dessen Innenkontur die Form einer Tro­ choide hat. Während der Kolbendrehung entstehen drei voneinander getrennte Räume mit veränderlicher Größe, in denen sich der Arbeitsprozeß abspielt.

Um das Gehäuse innere sind in Winkelabständen vonein­ ander pyrotechnische Treibladungen 3, 4 und 5 ange­ ordnet. Diese Treibladungen liefern die Antriebsener­ gie für den Drehkolben 6. Jeder Treibladung ist eine Zündeinrichtung zugeordnet, durch die die Treibladun­ gen in zeitlicher Aufeinanderfolge gezündet werden. Die erste Treibladung 3 kann elektrisch gezündet wer­ den. Es ist jedoch auch jede andere Zündung (magne­ tisch, mechanisch) möglich. Durch die Zündung der ersten Treibladung 3 wird der Drehkolben 6 in Drehung versetzt. Die Treibgase strömen durch einen Treibla­ dungskanal 23 in einen Druckraum 12. Der Kolben 3 beginnt sich zu drehen, wobei der Druckraum 12 expan­ diert.

Bei dieser Drehung kommt eine am Drehkolben 6 vorge­ sehene Öffnungskante 19 zum Zündkanal 11 der Zündein­ richtung 1, welche der zweiten Treibladung 4 zugeord­ net ist. Der Zündkanal 11 ist durch einen Schieber 18 verschlossen. Durch die Öffnungskante 19 wird der Schieber 18 beseitigt, und der Zünddruckkanal 11 ist geöffnet, so daß der im Druckraum 12 vorhandene Treibgasdruck sich auf die druckempfindliche Zündein­ richtung 1 auswirkt. Diese besitzt einen Schlagzünder 17, welcher durch den plötzlichen Druckanstieg im Zünddruckkanal 11 auf ein Zündplättchen der Zündein­ richtung 1 geschlagen wird, so daß die Treibladung 4 gezündet wird.

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich eine Kolbenoberflä­ che 28 in einer Drehwinkellage, welche einem Treibla­ dungskanal 20, der in das Gehäuseinnere gerichtet ist, zur Bildung des zweiten expandierbaren Druckrau­ mes gegenüberliegt. Durch den Treibladungskanal 20 gelangen die von der zweiten Treibladung 4 erzeugten Treibgase in den von der Kolbenoberfläche 28 begrenz­ ten und durch die Kolbendrehung geschaffenen neuen expandierbaren Druckraum. Durch das von der zweiten Treibladung 4 gelieferte Treibgas wird der Kolben 6 weitergedreht bis eine zweite Öffnungskante 29 zum Zünddruckkanal 11 der dritten Treibladung 5 gelangt. Durch die Öffnungskante 29 wird der Schieber 18 die­ ses Kanals 11 ebenfalls geöffnet, so daß der Treibla­ dungsdruck, wie oben erläutert, auf den Schlagzünder 17 der Zündeinrichtung 2 der dritten Treibladung 5 zur Auswirkung kommt. Die von der dritten Treibladung 5 erzeugten Treibgase strömen durch einen Treibla­ dungskanal 21 in den expandierbaren Druckraum, wel­ cher zwischen der trochoidförmigen Innenwand des Ge­ häuses und einer Kolbenoberfläche 30 gebildet wird. Der Druckraum expandiert bei der angetriebenen Dre­ hung des Drehkolbens 6 im Uhrzeigersinn.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die den auf die erste Treibladung 3 folgenden Treib­ ladungen 4 und 5 zugeordneten Zünddruckkanäle 11 und Treibladungskanäle 20 und 21 bzw. die Öffnungen die­ ser Kanäle zu beiden Seiten der kurzen Achse 31 der trochoidförmigen Struktur des Gehäuseinnenraums, in welchem der Drehkolben 6 sich bewegt. Der Abstand der Öffnungen des jeweiligen Zünddruckkanals 11 von der Öffnung des zugeordneten Treibladungskanals 20 bzw. 21 voneinander ist geringer als der Abstand der je­ weiligen Kante 19, 29 bzw. 32 des Drehkolbens 6 von­ einander. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß beim Öffnen eines jeweiligen Zünddruckkanals 11 der Treibladungskanal 20 bzw. 21 in einen expandierbaren Druckraum, in welchem das Treibgas für den Antrieb strömt, gerichtet ist.

Wie aus der Fig. 1 ferner zu ersehen ist, liegt die Achse der Wickelwelle 10 im Schnittpunkt der beiden Trochoidinnenkonturen des Gehäuses, in welchem der Rotationskolben 6 sich bewegt. Der Rotationskolben 6 besitzt die Form eines gleichseitigen Bogendreiecks. Bevorzugt in den Kolbenkanten, die in den drei Ecken des Bogendreiecks liegen, befinden sich Öffnungskan­ ten 19, 29 und 32, mit denen Schieber 18, welche die Zünddruckkanäle 11 normalerweise verschließen, beim Vorbeibewegen aus den Öffnungen der Zünddruckkanäle 11 entfernt werden. Das Treibgas im jeweiligen expan­ dierten Druckraum kann dann ungehindert auf die druckempfindliche Zündeinrichtung 1 bzw. 2 zur Ein­ wirkung kommen.

Beidseits der Kanten 19, 29, 32 des Rotationskolbens 6 sind flexible Dichtungslippen 36 vorgesehen, die bei einem im Druckraum 12 durch die jeweiligen Treib­ ladungen 3, 4, 5 erzeugten Arbeitsdruck selbstdich­ tend auf die Innenkontur des Gehäuses 35 gedrückt werden.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird infolge der durch die erste Treibladung 3 in Gang gesetzten Drehung des Rotationskolbens 6 die jeweils nachfolgende Treibladung 4 bzw. 5 durch den im expandierenden Druckraum herrschenden Arbeitsdruck gezündet. Es ist jedoch auch möglich, den in der je­ weiligen Verdichtungskammer bei der Drehung des Kol­ bens 6 aufgebauten Druck zur Zündung der Treibladungen 4 und 5 auszunützen.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen werden Kolben 6 und 7 linear bewegt. Der Antrieb eines mit der Wickelwelle 10 verbundenen bzw. verbindbaren Zahnrades 25 erfolgt durch Zahn­ stangeneingriff mit dem bewegten Kolben 6 und 7, wie es im einzelnen in der deutschen Gebrauchsmuster­ schrift 93 08 273 beschrieben ist. Die beiden Kolben befinden sich in ihren Ausgangspositionen. Um auf die Wickelwelle 10 eine Strammbewegung zu übertragen, wird zunächst durch Zündung der Treibladung 3, welche im Kolben vorgesehen sein kann oder auch in einem Druckraum 13 angeordnet sein kann, zunächst der Kol­ ben 6 aus seiner oberen Ausgangsstellung in eine un­ tere Position angetrieben, wobei über das Zahnrad 25 die Wickelwelle 10 mitgedreht wird. Beim Ausführungs­ beispiel der Fig. 2 wird in einem Verdichtungsraum 16 ein Druck aufgebaut, der über den Zünddruckkanal 11 auf die druckempfindliche Zündeinrichtung 1 zur Zün­ dung der zweiten Treibladung 4 wirkt. Die zweite Treibladung 4 kann im Druckraum 14 vorgesehen sein oder auch im Kolben 7. Die Kolbenbewegungen sind so aufeinander abgestimmt, daß dann, wenn der Kolben 6 mit seinem Zahnstangeneingriff sich vollständig am Zahnrad 25 vorbeibewegt hat, der Kolben 7 zur nach­ folgenden Strammbewegung angetrieben wird. Durch den Zahnstangeneingriff wird die lineare Antriebsbewegung der beiden Kolben 6 und 7 in eine Drehantriebsbewe­ gung für die Wickelwelle 10 umgewandelt.

Während beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2, wie schon erläutert, durch Aufbau eines Zünddruckes im Verdichtungsraum 16 die Zündeinrichtung 1 zur Zündung gebracht wird, erfolgt beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 die Zündung durch den im expandierten Druck­ raum erzeugten Treibgasdruck über den Zünddruckkanal 11. Der Treibgasdruck wirkt sich dann aus, wenn, wie schon erläutert, der Kolben 6 sich in seiner unteren Position befindet, so daß in zeitlicher Aufeinander­ folge die beiden Kolben 6 und 7 auch beim Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 3 für den Drehantrieb der Wickelwelle 10 bewegt werden. Am Ende des Kolbens 6 kann ein Mittel zum Öffnen des zunächst geschlossenen Zünddruckkanals vorgesehen sein.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist ein Antriebskolben 9 vorgesehen. Dieser Antriebskolben 9 wird linear in einem Führungsrohr 26 bewegt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine erste Treibladung 3 vorgesehen, mit welcher der Kol­ ben 9 aus seiner Ruhelage in die Antriebsbewegung gebracht wird.

Mit dem Kolben 9 ist ein Zugseil 27 verbunden. Dieses Zugseil 27 kann mit einem Gurtschloß des Sicherheits­ gurtes verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, die Antriebsbewegung des Kolbens 9 über das Zugseil über eine Seilrolle auf die Wickelwelle des Gurtauf­ rollers aufzubringen, wie es beispielsweise in der EP 0 529 265 A1 erläutert ist.

Entlang dem Führungsweg des Kolbens 9 im Rohr 26 be­ finden sich die Treibladungen 4 und 5 mit den zuge­ ordneten Zündeinrichtungen 1 und 2 und den Zünd­ druckkanälen 11. Beim Vorbeibewegen des Kolbens 9, der an einer geeigneten Stelle Mittel zum Öffnen der Zünddruckkanäle aufweist, werden die Treibladungen 4 und 5 gezündet, so daß in zeitlicher Aufeinanderfolge mehrere Treibladungen auf den Kolben 9 einwirken.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Straffen eines Kraftfahrzeugsi­ cherheitsgurtes mittels eines pyrotechnischen Kolbenantriebs mit mehreren Treibladungen, die in zeitlicher Aufeinanderfolge auf den mit dem zu straffenden Gurtband verbindbaren Kolbenan­ trieb wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Zündeinrichtungen (1, 2) der in der zeitlichen Aufeinanderfolge auf die erste Treibladung (3) folgenden Treibladungen (4, 5) mittels eines Zünddruckes zündbar sind, der durch die jeweils vorherige Treibladung erzeugt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zünddruck auf die jeweilige Zündeinrichtung (1, 2) nach einer bestimmten Antriebsbewegungsstrecke des Kolbenantriebs (6; 7, 8; 9) zur Einwirkung kommt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolbenantrieb (6; 7, 8) mit der Wickelwelle (10) eines Gurtaufrollers kuppelbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolbenantrieb (9) mit ei­ nem Gurtschloß des Sicherheitsgurtes verbindbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünddruck gebil­ det ist durch den von der jeweiligen Treibladung (3, 4, 5) in einem Druckraum (12; 13, 14; 15) auf den Kolbenantrieb (6; 7, 8; 9) wirkenden Antriebsdruck.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünddruck gebil­ det ist durch einen bei der Kolbenbewegung in einem Verdichtungsraum (16) erzeugten Druck.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünddruck über einen Zünddruckkanal (11) auf die jeweilige Zündeinrichtung (1, 2) wirkt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zünddruckkanal (11) geschlos­ sen ist und für die Einwirkung des Zünddruckes auf die Zündung (1, 2) durch den bewegten Kolben (6; 7, 8; 9) geöffnet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Zünd­ einrichtung (1, 2) einen durch den Zünddruck betätigbaren Schlagzünder (17) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben (6; 7, 8; 9) Mittel (19, 29) zum Öffnen der Zünddruckkanä­ le (11) beim Vorbeibewegen des Kolbens vorgese­ hen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem Rotationskolbenantrieb der Abstand der Öffnungen des Zünddruckkanals (11) und eines Treibladungskanals (20, 23) der auf die erste Treibladung (3) folgenden Treibla­ dungen (4, 5) kürzer bemessen ist als die Aus­ dehnung einer Kolbenfläche (28, 30, 33).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungen des Zünddruckkanals (11) und des Treibladungskanals (20, 23) zu bei­ den Seiten der kleinen Trochoidachse (31) der Trochoidinnenkontur des Gehäuses (35) liegen.