DE9114369U1 - Vehicle-sensitive trigger mechanism for an impact detonator in a seat belt system with belt tensioner - Google Patents
Vehicle-sensitive trigger mechanism for an impact detonator in a seat belt system with belt tensionerInfo
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Description
Patentanwälte · European Patent Attorneys Manzingerweg 7 · 8000 München 60Patent Attorneys · European Patent Attorneys Manzingerweg 7 · 8000 Munich 60
18. November 199118 November 1991
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Fahrzeugsensitiver Auslösemechanismus für einen Schlagzünder in einem Sicherheitsgurtsystem mit GurtstrafferVehicle-sensitive trigger mechanism for an impact detonator in a seat belt system with belt tensioner
Die Erfindung betrifft einen fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus für einen Schlagzünder in einem Sicherheitsgurtsystem mit einem Gurtstraffer, der einen pyrotechnischen Gasgenerator aufweist, mit einer federbelasteten Schlagmasse, die durch einen Sperrkörper in einer Ruhestellung gehalten wird, in welcher der Schlagzünder und ein zum Zusammenwirken mit diesem bestimmtes Auslöseglied im Abstand voneinander gehalten sind, und mit einer federbelasteten fahrzeugsensitiven Auslösemasse, die den Sperrkörper in Eingriff mit einer Rampe an der Schlagmasse hält und in eine Freigabestellung bewegbar ist, in welcher sie den Sperrkörper von der Rampe der Schlagmasse zurückweichen läßt und so die Schlagraasse freigibt.The invention relates to a vehicle-sensitive trigger mechanism for a striker in a safety belt system with a belt tensioner that has a pyrotechnic gas generator with a spring-loaded striker mass that is held by a locking body in a rest position, in which the striker and a triggering member intended to interact with it are held at a distance from each other, and with a spring-loaded vehicle-sensitive trigger mass that holds the locking body in engagement with a ramp on the striker mass and can be moved into a release position in which it allows the locking body to retreat from the ramp of the striker mass and thus releases the striker mass.
Bei einem solchen Auslösemechanismus ist die fahrzeugsensitive Auslösemasse beispielsweise als Pendel ausgebildet. DurchIn such a trigger mechanism, the vehicle-sensitive trigger mass is designed as a pendulum, for example.
die fahrzeugsensitive Verschwenkung dieses Pendels gewinnt der Sperrkörper Raum, um von der Rampe der Schlagmasse zurückzuweichen und diese freizugeben. Die federbelastete Schlagmasse wird dann beschleunigt, um am Ende der Bewegungsstrecke der Schlagmasse das beispielsweise stift- oder kugelförmige Auslöseglied in den Schlagzünder zu treiben und so den pyrotechnischen Gasgenerator zu aktivieren.The vehicle-sensitive pivoting of this pendulum gives the locking body space to move back from the ramp of the striking mass and release it. The spring-loaded striking mass is then accelerated in order to drive the pin- or ball-shaped trigger element into the impact igniter at the end of the striking mass's travel distance, thus activating the pyrotechnic gas generator.
Es wurde bereits vorgeschlagen, den Sperrkörper als Kugel auszubilden. Die Schlagmasse stützt sich dann mit einer schrägen Flanke einer Nut an der Außenoberfläche der Sperrkugel ab und steht daher punktförmig mit dieser in Berührung. Bei einer fahrzeugsensitiven Verschwenkung der Auslösemasse kann die Sperrkugel nach und nach weiter aus der Nut der Schlagmasse austreten, bevor sie diese schließlich vorbeigleiten läßt. In der Anfangsphase dieses Vorgangs bleibt die Kraft, mit welcher die Sperrkugel durch die Federbeaufschlagung der Schlagmasse aus ihrer Nut herausgedrückt wird, annähernd konstant. Sobald aber die Sperrkugel sich dem radial äußeren Ende der die Nut seitlich begrenzenden Flanke nähert, nimmt die radial aus der Nut heraus gerichtete Komponente der auf die Sperrkugel einwirkenden Kräfte plötzlich zu, da sie etwa mit dem Kotangens des Winkels anwächst, der durch die Horizontale und eine Linie gebildet ist, die durch den Mittelpunkt der Sperrkugel und ihren Berührungspunkt mit der Schlagmasse gegeben ist. Dieser Winkel wird mit zunehmendem Austreten der Sperrkugel aus der Nut der Schlagmasse kleiner und strebt gegen 0°.It has already been proposed to design the locking body as a ball. The striking mass then rests on the outer surface of the locking ball with an inclined flank of a groove and therefore comes into contact with it at a point. When the trigger mass is pivoted in a vehicle-sensitive manner, the locking ball can gradually move further out of the groove of the striking mass before finally allowing it to slide past. In the initial phase of this process, the force with which the locking ball is pressed out of its groove by the spring loading of the striking mass remains approximately constant. However, as soon as the locking ball approaches the radially outer end of the flank that laterally limits the groove, the component of the forces acting on the locking ball directed radially out of the groove suddenly increases, as it increases approximately with the cotangent of the angle formed by the horizontal and a line that is given by the center of the locking ball and its point of contact with the striking mass. This angle becomes smaller as the locking ball emerges from the groove of the striking mass and tends towards 0°.
Von einem fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus für Gurtstraffer wird aber verlangt, daß er eine Auslösung bei einem genau definierten Verzögerungsrauster des Fahrzeugs gewährleistet. Wenn das Auslösekriterium nicht erreicht wird, soll die fahrzeugsensitive Auslösemasse sicher wieder in ihre Ruhestellung zurückgebracht werden. Die Auslösung soll daher erst gegen Ende der Bewegungsstrecke der fahrzeugsensitiven Auslösemasse erfolgen. Diese Forderung wird aber bei der oben erläuterten Ausbildung des Auslösemechanismus nicht erfüllt, da bereits nach einer kurzen Hubstrecke der Auslösemasse dieje-However, a vehicle-sensitive trigger mechanism for belt tensioners is required to ensure that it is triggered at a precisely defined deceleration rate of the vehicle. If the trigger criterion is not met, the vehicle-sensitive trigger mass should be safely returned to its rest position. Triggering should therefore only take place towards the end of the movement path of the vehicle-sensitive trigger mass. However, this requirement is not met with the design of the trigger mechanism explained above, since after a short stroke of the trigger mass, the
nigen Kräfte, welche bestrebt sind, die Sperrkugel aus der Nut der Schlagmasse herauszudrücken, die auf die fahrzeugsensitive Auslösemasse einwirkenden Rückstellkräfte überwiegen.The forces that tend to push the locking ball out of the groove of the impact mass outweigh the restoring forces acting on the vehicle-sensitive trigger mass.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus der oben angegebenen Art auf einfache Weise dahingehend weiterzubilden, daß die auf den Sperrkörper einwirkende Kraft, welche bestrebt ist, ihn von der Rampe der Schlagmasse zurückweichen zu lassen, über den gesamten Hub der Auslösemasse nahezu konstant ist, so daß die Auslösung bei einem genau definierten Auslösekriterium erfolgt, das auch in Serienfertigung gut reproduzierbar ist, und bei Nichterreichen dieses Auslösekriteriums eine sichere Rückstellung der Auslösemasse in ihre Ruhestellung gewährleistet ist.The invention is based on the object of developing a vehicle-sensitive trigger mechanism of the type specified above in a simple manner in such a way that the force acting on the locking body, which tends to make it retreat from the ramp of the impact mass, is almost constant over the entire stroke of the trigger mass, so that the triggering takes place at a precisely defined triggering criterion, which is also easily reproducible in series production, and if this triggering criterion is not reached, a safe return of the trigger mass to its rest position is guaranteed.
Diese Aufgabe wird bei einem Auslösemechanismus der oben angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Ruhestellung der Sperrkörper und die Rampe der Schlagmasse mindestens entlang einer geraden Strecke, die zu der Bewegungsrichtung der Schlagmasse bei Auslösung geneigt ist, miteinander in Berührung stehen. Die Rampe beaufschlagt den Sperrkörper in Radialrichtung auswärts mit einem über die gesamte Bewegungsstrecke des Sperrkörpers konstanten Übersetzungsverhältnis. Eine Linienberührung zwischen Sperrkörper und der Rampe liegt vor, wenn die Rampe als Ringschulter und der Sperrkörper allgemein zylinderförmig mit einem kegelstumpfförmigen Ende ausgebildet ist, das auf seiner Mantelfläche mit der Ringschulter in Berührung steht. Eine Flächenberührung liegt vor, wenn die Schlagmasse allgemein quaderförmig ausgebildet ist und eine ebene Rampe aufweist, während der Sperrkörper allgemein vierkantförmig mit einer ebenen Schrägfläche an seinem Ende ausgebildet ist, die mit der ebenen Rampe der Schlagmasse in Berührung steht. An seinem von der Schlagmasse abgewandten Ende ist der Sperrkörper vorzugsweise mit einer balligen Abstützfläche versehen.This object is achieved according to the invention in a trigger mechanism of the type specified above in that, in the rest position, the locking body and the ramp of the striking mass are in contact with one another at least along a straight line that is inclined to the direction of movement of the striking mass when triggered. The ramp acts on the locking body in a radial outward direction with a transmission ratio that is constant over the entire movement path of the locking body. Line contact between the locking body and the ramp occurs when the ramp is designed as an annular shoulder and the locking body is generally cylindrical with a truncated cone-shaped end that is in contact with the annular shoulder on its outer surface. Surface contact occurs when the striking mass is generally cuboid-shaped and has a flat ramp, while the locking body is generally square-shaped with a flat inclined surface at its end that is in contact with the flat ramp of the striking mass. At its end facing away from the impact mass, the locking body is preferably provided with a spherical support surface.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Two embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the drawing. In the drawing:
Fig. 1 einen Teilschnitt einer Ausführungsform des fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus;Fig. 1 is a partial section of an embodiment of the vehicle-sensitive trigger mechanism;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht einer Schlagmasse und eines mit diesem zusammenwirkenden Sperrkörpers;Fig. 2 is an enlarged perspective partial view of an impact mass and a locking body interacting with it;
Fig. 3 eine perspektivische vergrößerte TeilansichtFig. 3 is a perspective enlarged partial view
einer anderen Ausführungsform einer Schlagmasse und eines mit dieser zusammenwirkenden Sperrkörpers;another embodiment of an impact mass and a blocking body interacting with it;
Fig. 4 und 5 Schnittansichten der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen;Fig. 4 and 5 are sectional views of the embodiments shown in Figs. 2 and 3;
Fig. 6a bis 6c Skizzen zur Erläuterung der Wirkungen an einem kugelförmigen Sperrkörper; undFig. 6a to 6c sketches to explain the effects on a spherical locking body; and
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Auslösemechanismus.Fig. 7 is a diagram explaining the operation of the trigger mechanism.
Die fahrzeugsensitive Auslösemasse des Auslösemechanismus besteht aus einem stabförmigen Massependel, dessen unteres Ende in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Auslösemasse 10 ist in der Nähe ihres unteren Endes mit einem zylindrischen Aufnahmeraum für eine Gasgeneratorpatrone 12 versehen. Die Gasgeneratorpatrone 12 ist mit einem Schlagzünder 14 ausgestattet. Vor dem Schlagzünder 14 ist als Schlagübertragungselement eine kleine Kugel 16 angeordnet. In einer achsparallelen Bohrung 18 der Auslösemasse 10 ist eine allgemein diaboloförmige Schlagmasse 20 verschiebbar aufgenommen.The vehicle-sensitive trigger mass of the trigger mechanism consists of a rod-shaped mass pendulum, the lower end of which is shown in Fig. 1. This trigger mass 10 is provided near its lower end with a cylindrical receiving space for a gas generator cartridge 12. The gas generator cartridge 12 is equipped with a percussion igniter 14. A small ball 16 is arranged in front of the percussion igniter 14 as an impact transmission element. A generally diabolo-shaped impact mass 20 is slidably received in an axially parallel bore 18 of the trigger mass 10.
Diese Schlagmasse 20 wird durch eine vorgespannte Druckfeder 22 in Richtung zu der Kugel 16 hin beaufschlagt. In einer ra-This impact mass 20 is acted upon by a pre-stressed compression spring 22 in the direction of the ball 16. In a ra-
dialen Führung 24, die in die Außenwandung der Auslösemasse 10 eingesetzt ist, sitzt ein allgemein zylinderförmiger Sperrkörper 26, der mit seinem kegelstumpfförmigen, der Schlagmasse 20 zugewandten Ende in deren Ringnut 28 eingreift und sich mit seiner Mantelfläche an deren unterer Ringschulter 30 abstützt. Zwischen der Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Endes des Sperrkörpers 2 6 und der Ringschulter 20 kommt eine Linienberührung entlang einer Geraden zustande, die gegenüber der Achse der Schlagmasse 20 geneigt ist und in Fig. 1 mit der Bezugszahl 32 bezeichnet ist.A generally cylindrical locking body 26 is located in the radial guide 24, which is inserted into the outer wall of the trigger mass 10, and which engages with its truncated cone-shaped end facing the striking mass 20 in the annular groove 28 of the latter and is supported with its outer surface on the lower annular shoulder 30 of the latter. Between the outer surface of the truncated cone-shaped end of the locking body 26 and the annular shoulder 20, a line contact is established along a straight line which is inclined relative to the axis of the striking mass 20 and is designated in Fig. 1 with the reference number 32.
Die Figuren 2 und 4 zeigen die besondere Ausgestaltung der Schlagmasse 20 und des Sperrkörpers 26 bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Figures 2 and 4 show the special design of the impact mass 20 and the locking body 26 in the embodiment according to Fig. 1.
Mit seinem vom Schlagkörper 20 abgewandten, ballig ausgebildeten Ende stützt sich der Sperrkörper 2 6 an einer in bezug auf das Fahrzeug ortsfesten Fläche ab. Auf der gegenüberliegenden Seite der Auslösemasse 10 ist in eine radiale Bohrung derselben ein Stößel 34 verschiebbar eingesetzt. Dieser Stößel 34 ist mit seinem konisch verjüngten, äußeren Ende an einer in bezug auf den Fahrzeugaufbau ortsfesten Wand abgestützt und wird durch eine Druckfeder 36 radial auswärts in bezug auf die Auslösemasse 10 beaufschlagt. Durch diese Druckfeder 36 wird die Auslösemasse 10 in solchem Sinne beaufschlagt, daß der Sperrkörper 26 in Anlage an der gegenüberliegenden ortsfesten Wand gehalten wird.With its spherical end facing away from the impact body 20, the locking body 26 is supported on a surface that is stationary in relation to the vehicle. On the opposite side of the trigger mass 10, a plunger 34 is slidably inserted into a radial bore in the same. This plunger 34 is supported with its conically tapered outer end on a wall that is stationary in relation to the vehicle body and is acted upon radially outwards in relation to the trigger mass 10 by a compression spring 36. The trigger mass 10 is acted upon by this compression spring 36 in such a way that the locking body 26 is held in contact with the opposite stationary wall.
Beim Auftreten einer Fahrzeugverzögerung in Fahrtrichtung, die in Fig. 1 durch einen Pfeil F gekennzeichnet ist, ist die Auslösemasse 10 aufgrund ihrer Massenträgheit bestrebt, ihre Bewegung entgegen der Wirkung der Druckfeder 36 fortzusetzen. Die Ringschulter 30 an der Schlagmasse 20 bildet eine Rampe, deren nun durch die Wirkung der Druckfeder 22 einsetzende Aufwärtsbewegung eine radiale Auswärtsbewegung des Sperrkörpers 26 relativ zur Auslösemasse 10 zur Folge hat. Bei fortschreitender Auslenkung der Auslösemasse 10 wird also der Sperrkörper 26 zunehmend aus der Ringnut 28 der SchlagmasseWhen a vehicle deceleration occurs in the direction of travel, which is indicated in Fig. 1 by an arrow F, the release mass 10, due to its mass inertia, strives to continue its movement against the effect of the compression spring 36. The annular shoulder 30 on the impact mass 20 forms a ramp, the upward movement of which, now initiated by the effect of the compression spring 22, results in a radial outward movement of the locking body 26 relative to the release mass 10. As the deflection of the release mass 10 progresses, the locking body 26 is increasingly pushed out of the annular groove 28 of the impact mass.
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20 herausgedrückt, bis diese freikommt und nun durch die Feder 22 gegen die Kugel 16 beschleunigt wird. Beim Auftreffen der Schlagmasse 20 auf der Kugel 16 wird diese in den Schlagzünder 14 hineingetrieben und dieser Schlagzünder ausgelöst, wodurch die Gasgeneratorpatrone 12 gezündet wird.20 is pushed out until it is released and is then accelerated against the ball 16 by the spring 22. When the impact mass 20 hits the ball 16, it is driven into the impact igniter 14 and this impact igniter is triggered, igniting the gas generator cartridge 12.
Die in Fig. 3 und Fig. 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der nach den Figuren 1, 2 und 4 lediglich durch die Gestalt der Schlagmasse 20 und die des Sperrkörpers 26. Die Schlagmasse 20 ist hier allgemein quaderförmig, und der Sperrkörper 2 6 ist allgemein vierkantförmig mit einer ebenen Schrägfläche 26a an seinem der Schlagmasse 20 zugewandten Ende. Dieses Ende greift in eine rinnenförmige Nut 21, deren untere Flanke als ebene Fläche 23 ausgebildet ist, an der die Schrägfläche 26a des Sperrkörpers 26 in Anlage ist. Auch bei dieser Ausführungsform weist der Sperrkörper 26 ein balliges Abstützende auf.The embodiment shown in Fig. 3 and Fig. 5 differs from that according to Figs. 1, 2 and 4 only in the shape of the striking mass 20 and that of the locking body 26. The striking mass 20 is generally cuboid-shaped here, and the locking body 26 is generally square-shaped with a flat inclined surface 26a at its end facing the striking mass 20. This end engages in a channel-shaped groove 21, the lower flank of which is designed as a flat surface 23 against which the inclined surface 26a of the locking body 26 rests. In this embodiment too, the locking body 26 has a spherical support end.
Gegenüber einer Ausführung mit kugelförmigem Sperrkörper weist der beschriebene Auslösemechanismus wesentliche Vorzüge auf. Im Ruhezustand, wie er in Fig. 1 veranschaulicht ist, nimmt die in Fig. 6c gezeigte Sperrkugel S relativ zu der Ringnut 28 der Schlagmasse 20 eine solche Stellung ein, daß zwischen der Horizontalen und einer Geraden durch den Mittelpunkt des Sperrkörpers und seinen Abstützpunkt an der Ringschulter 30 ein Winkel &agr; gebildet ist. Bei zunehmender Auslenkung der Auslösemasse wird dieser Winkel &agr; kleiner, wie in den Figuren 6b und 6a dargestellt. Fig. 6a zeigt den Zustand unmittelbar vor der Auslösung. Durch die sich an dem kugelförmigen Sperrkörper S abstützende Rampe 30 wird die Kraft der Druckfeder 22 in eine radiale und eine axiale Kraftkomponente zerlegt. Die radiale Kraftkomponente wirkt der Druckfeder 36 entgegen. Sie ist vom Kotangens des Winkels &agr; abhängig. Da dieser Winkel bei zunehmender Auslenkung der Auslösemasse 10 kleiner wird, wächst die radiale Kraftkomponente plötzlich an. Das plötzliche Anwachsen dieser radialen Kraftkomponente ist in Fig. 7 veranschaulicht. Diese zeigt die Auslenkung s der Auslösemasse 10 in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung a.Compared to a design with a spherical locking body, the described trigger mechanism has significant advantages. In the resting state, as illustrated in Fig. 1, the locking ball S shown in Fig. 6c assumes a position relative to the annular groove 28 of the striking mass 20 such that an angle α is formed between the horizontal and a straight line through the center of the locking body and its support point on the annular shoulder 30. As the deflection of the trigger mass increases, this angle α becomes smaller, as shown in Figures 6b and 6a. Fig. 6a shows the state immediately before triggering. The force of the compression spring 22 is broken down into a radial and an axial force component by the ramp 30 supported on the spherical locking body S. The radial force component counteracts the compression spring 36. It depends on the cotangent of the angle α. Since this angle becomes smaller as the deflection of the trigger mass 10 increases, the radial force component suddenly increases. The sudden increase of this radial force component is illustrated in Fig. 7. This shows the deflection s of the trigger mass 10 as a function of the vehicle deceleration a.
Der strichpunktierte Verlauf der Kurve tritt bei Verwendung eines kugelförmigen Sperrkörpers ein. Bei Verwendung eines Sperrkörpers mit der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Besonderheit ergibt sich die mit durchgezogener Linie eingezeichnete Kurve, die über die gesamte Auslenkung S^x bis zum Auslösezeitpunkt horizontal verläuft. Innerhalb dieses Auslenkungsbereiches smx ist bei dem erfindungsgemäßen Auslösemechanismus eine Rückstellung der Auslösemasse in ihre Ruhestellung gewährleistet, wenn das Auslösekriterium nicht erreicht wird. Bei Verwendung eines kugelförmigen Sperrkörpers S (Fig. 6) wird hingegen die Rückstellkraft bereits nach einer Auslösestrecke sk geringer und nimmt dann steil ab, so daß eine sichere Rückstellung nur erreicht wird, wenn die Auslenkung den Wert S|< nicht wesentlich überschreitet.The dash-dotted curve occurs when a spherical locking body is used. When a locking body with the special feature shown in Figures 1 to 5 is used, the curve shown in the solid line results, which runs horizontally over the entire deflection S^ x up to the time of triggering. Within this deflection range s mx , the trigger mechanism according to the invention ensures that the trigger mass returns to its rest position if the triggering criterion is not reached. When a spherical locking body S (Fig. 6) is used, however, the restoring force already becomes smaller after a triggering distance s k and then decreases steeply, so that a reliable reset is only achieved if the deflection does not significantly exceed the value S|<.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| EP0560181A1 (en) * | 1992-03-13 | 1993-09-15 | HS Technik und Design Technische Entwicklungen GmbH | Propulsion device for moving car components from a normal position to a safety position |
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1991
- 1991-11-18 DE DE9114369U patent/DE9114369U1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0560181A1 (en) * | 1992-03-13 | 1993-09-15 | HS Technik und Design Technische Entwicklungen GmbH | Propulsion device for moving car components from a normal position to a safety position |
| DE4208157A1 (en) * | 1992-03-13 | 1993-09-16 | Hs Tech & Design | DEVICE FOR TIGHTENING A SEAT BELT IN A MOTOR VEHICLE |
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