CN103097205B - 一种用于安全带的张紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于安全带的张紧装置（10），所述安全带尤其是汽车中的安全带，所述张紧装置包括一个气体产生器（17）和一个活塞（21），所述活塞在一个管（16）中被引导并在管（16）中封闭一个压力腔（20），其中所述压力腔（20）能够通过气体产生器（17）而受到压力冲击，由此，所述活塞（21）能够被驱动而产生张紧运动，所述张紧运动通过一个紧靠在所述活塞（21）前表面（9）的质量体（19a）传递至安全带，其中：所述活塞（21）包括一个通孔（1），当超过预定压力时，该通孔能够被开放，以及在前表面（9）中，设置有凹槽（26），通过该凹槽，在质量体（19a）紧靠在所述前表面上时，提供从通孔（1）到在张紧运动的方向（S）上位于活塞（21）后面的空间（25）的流体连通。

Description

一种用于安全带的张紧装置
技术领域
本发明涉及一种用于安全带的张紧装置，所述张紧装置包括一个气体产生器和一个活塞，所述活塞在一个管中被引导并在管中封闭一个压力腔，其中所述压力腔能够通过气体产生器而受到压力冲击，由此，所述活塞能够被驱动而产生张紧运动，所述张紧运动通过一个紧靠在所述活塞前表面的质量体传递至安全带。所述安全带尤其是汽车中的安全带。
背景技术
在现有技术的这种张紧装置中，普遍存在这样的问题：在张紧过程中，压力状况改变得非常大。尤其是，非常高的压力峰值会导致张紧装置的一些部件损坏，或者使张紧装置的运动过程受到干扰。
从DE19545795C1已知一种利用烟火技术的驱动装置，所述驱动装置具有一个过压保护装置，通过该过压保护装置，可以阻止张紧装置的管中的压力超过预定压力。在该方案中，在所述管中的气体产生器区域中设置有一个开口，以及位于管中的气体产生器设置有一个气体产生器套管。在预定压力被超越时，气体产生器套管的壁压入管的开口中，并发生某种程度变形，使自身突然打开并开放开口。
这种方案的一个缺点是，压力将从所述管向外释放，从而导致释放出更热的辐射，甚至是喷出火焰，由此将损坏邻近的部件。
从DE10212912B4例如已知一种具有活塞-圆柱结构的张紧装置。在所述张紧装置中，在所述活塞中，设置有一个压力负载开口，通过该压力负载开口，使得来自压力腔的压力可以在活塞前降低。在该文献中描述的张紧装置中，活塞的驱动运动通过齿条传递，该齿条和一个与安全带轴连接的齿轮啮合。通过所述压力负载开口来释放压力的前提条件是，在驱动装置的移动方向上，在活塞的后面存在一个自由空间，来自压力腔的压力能泄露到该自由空间中。
在DE19545795C1中已知的一种张紧装置中，这种方案基本不可行，因为，用于传递张紧运动的驱动装置通过被驱动的一系列被驱动的质量体构成，该系列质量体中的第一个质量体直接紧靠在活塞上。DE10212912B4的已知方案中所需的自由空间此处将因第一质量体而至少被压缩了。此外，还存在这样的缺点：第一质量体在活塞的驱动运动中以一个很高的压力紧靠在活塞上，由此，将闭合在活塞中存在的开口。
发明内容
本发明的目的在于，提供一个张紧装置，该张紧装置具有一系列能通过活塞被驱动的质量体，在该张紧装置中，在预定压力被超过时，来自位于活塞之前的压力空间的过压可以骤降，而没有张紧装置周围的部件会突然下沉的危险。
根据本发明，所述目的通过具有以下特征的张紧装置实现：
一种用于安全带的张紧装置，所述张紧装置包括一个气体产生器和一个活塞，所述活塞在一个管中被引导并在管中封闭一个压力腔，其中所述压力腔能够通过气体产生器而受到压力冲击，由此，所述活塞能够被驱动而产生张紧运动，所述张紧运动通过一个紧靠在所述活塞前表面的质量体传递至安全带，其特征在于：所述活塞包括一个通孔，当超过预定压力时，该通孔能够被开放，以及在前表面中，设置有凹槽，通过该凹槽，在质量体紧靠在所述前表面上时，提供从通孔到在张紧运动的方向上位于活塞后面的空间的流体连通；
所述活塞由至少两部分构成，包括紧靠在管的内壁的第一部分，以及包括所述前表面所处的第二部分，所述第二部分具有比所述第一部分更高的强度；
在所述第一部分和第二部分之间，设置有一个闭合所述通孔的***物；
所述***物的圆筒形突起置于所述第一部分和所述第二部分之间。
优选的是，在所述前表面中，设置至少两个凹槽。
优选的是，所述凹槽以径向对称的方式布置。
优选的是，所述凹槽的尺寸都相同。
优选的是，所述通孔位于所述前表面的中心，以及所述凹槽从通孔开始径向延伸至活塞的外边缘。
优选的是，所述凹槽总表面面积占所述前表面的15-50％。
优选的是，所述活塞在所述前表面区域具有比其余表面更高的表面硬度。
优选的是，所述第二部分通过一个深冲的金属部件形成。
优选的是，所述第一和/或第二部分具有一个径向向内突出的使通孔变窄的凸缘，所述***物紧靠所述凸缘。
优选的是，所述凸缘设置于所述第二部分上，以及所述***物紧靠在第二部分的面向压力腔的一侧并在压力腔中的预定压力被超过时施剪力于所述凸缘上。
优选的是，所述安全带是汽车中的安全带。
附图和相应描述将给出本发明的更多的优选实施方案。
为了实现所述目的，本发明提出：所述活塞包括一个在预定压力被超过时能够开放的通孔，以及在所述前表面中，设置有凹槽，通过该凹槽，在质量体紧靠在所述前表面上时，提供从通孔到在张紧运动的方向上位于活塞后面的空间的流体连通。
从下可以看出本发明的方案的优点：通过所提供的流体连通，来自压力腔的压力不仅在质量体紧靠在活塞前表面时，而且在张紧运动期间或在张紧运动被阻塞时，也能降低。所述压力因此有意地不像现有技术已知方案在此种情况下那样被释放到附近，因此，张紧装置附近的部件不会遭到释放的压力的损坏。
进一步提出，在所述前表面中，设置至少两个凹槽。在所述前表面中布置两个或多个凹槽的优点在于，由压力气体流限定的作用于质量体上的压力变化能相对降低，从而质量体即使在压力释放期间也不可能于一侧失去与所述前表面的接触并可能导致翻转运动。
作用于质量体上的那些压力的一个尽可能相等的变化通过以下来实现：其中，所述凹槽径向对称和/或凹槽的尺寸都相同。
尤其强调的是，相等的和尽可能快的压力降低能通过以下来实现：其中，所述通孔位于所述前表面的中心，以及所述凹槽从通孔开始径向延伸至活塞的外边缘。
进一步提出，所述凹槽的表面面积总体上占所述前表面的整个表面的表面面积的15-50％。通过所提出的凹槽在前表面中的这种比例，可以确保，压力被很快地降低，以及质量体依然通过一个够用的支撑表面紧靠在活塞的前表面，而不会导致下述危险：活塞所处的所述前表面的部分在出现的温度下因极度高的负载而被熔化或被破坏。所述凹槽在前表面的比例因此与活塞的在没有凹槽情况下第一质量体所紧靠至的表面有关。
此外，还提出，所述活塞的所述前表面区域具有比其余表面更高的表面硬度。通过所述前表面的更高的表面硬度，可以防止，所述前表面的第一质量体支撑表面区域变形，以及凹槽因材料的变形而闭合。所述更高的表面硬度可以通过所述前表面区域中的表面处理或通过适当地软化紧靠在所述管上的密封部分的区域的表面来实现。重要的是，所述活塞既要满足其相对于管的密度上的要求，也要满足通过前表面传递力的要求。
本发明的进一步优选的实施方式在于，所述活塞由至少两部分构成，包括紧靠在管的内壁的第一部分，以及包括所述前表面所处的第二部分，所述第二部分具有比所述第一部分更高的强度。通过所述活塞的所述两部分实施方式，所述活塞因而能够实现，在力传递区域内具有必要的强度，以及同时，在其密封表面具有必要的弹性，这是有利的，尤其是当活塞在张紧过程中在弯曲的管中被引导以及在弯曲的管中行进时必须要能实现相对于管壁的轻微的移动时。
一个尤其低本高效的方案在这种情况下可以如此来实现：其中，第二部分通过一个深冲的金属部件形成。所述第二部分由此可以低本高效地批量制造，其中，尤其有利的是，在深冲过程中同时实现凹槽的成形。
进一步提出，在第一部分和第二部分之间，设置有一个闭合所述通孔的***物。运用***物的优点在于，该***物的原材料和尺寸能分别设计为在压力腔内产生的压力和腔内作用于活塞另一侧的压力之间的预定压力差被超越时，被破坏，以及由此使压力平衡成为可能。对于应使通孔在另一压力差下开放的情况，只需将***物进行结构上的改变或者通过用另外的材料来替代，而无需将活塞再做改变。
进一步提出，所述***物的一个圆筒形突起置于所述第一部分和所述第二部分之间。通过所述圆筒形突起，***物在径向方向上可以被固定。此外，***物可以由此与轴向变形相对抗地被固定，从而用于开放通孔的***物不会在前期沿轴向耸起，而是在由***物的设计限定的预定压力差下，在没有预变形的情况下突然打开。
所述的突然打开此外还可以由以下来引起或加以支持：其中，所述第一和/或第二部分具有径向向内突出的使通孔变窄的凸缘，所述***物紧靠所述凸缘。所述凸缘在***物的压力负载过程中用作剪切边缘，这有利于通过***物中所产生的相应剪切力来促进***物的打开。
在所述情况下，还提出，所述凸缘设置在所述第二部分上，以及所述***物紧靠在第二部分的面向压力腔的一侧并在压力腔中的预定压力被超过时施剪切力于所述凸缘上。由于第二部分比活塞的第一部分具有更高的强度，以及第二部分以其前表面支撑质量体，作用在***物上的压力通过第二部分传递至质量体上。因为第二部分和质量体已经基于其在张紧驱动性能上的传递作用，而已经相应地固定地和形状稳定地被设计，***物因此支撑在形状尤为稳定的组件上，并在预定压力差被超过时一定打开，而非，打开的时间点依赖于组件的变形。
附图说明
随后将根据优选实施例详细解释本发明。所述附图中的各个图阐述如下：
图1：一个连接至安全带自动伸缩器上的张紧装置，其带有一个在管内被引导的活塞。
图2：前表面具有四个凹槽的活塞的立体图；
图3：图2的活塞在前表面视向上的视图；
图4：前表面具有三个凹槽的活塞的立体图；
图5：图4的活塞的截面图；
图6：张紧装置的管中的由两部分构成的活塞，其中质量体紧靠在活塞上；
图7：由两部分构成的活塞，其中在活塞的所述部分之间设置有***物；
具体实施方式
在图1中示意性地示出的安全带自动伸缩器包括一个具有侧腿13的外壳11，一个安装于其中的用于一个没有示出的安全带的带卷绕轴12以及一个在打开后作用于带卷绕轴12的张紧装置10。所述张紧装置10包括一个与带卷绕轴12抗扭地连接的驱动轮14，其例如具有一个外齿15；一个(尤其是烟火的)气体产生器17，用于产生气体压力；以及一个管16，所述管通过所述驱动轮14使气体产生器17和带卷绕轴12相连。所述管16由管壁24构成，所述管壁可以是外壳11的一部分或者是一个分立的部件。
在管16中，设置一系列尤其是金属制成的球形的质量体19，用于将气体产生器17产生的气体压力通过所述驱动轮14传递到带卷绕轴12上。在质量体系列19和驱动轮之间的相互作用区域18的设置，以及驱动轮14和带卷绕轴12之间的可能的耦合装置的设置方面，所述安全带自动伸缩器没有受到限制。为了实现低摩擦的力传递，质量体19的外直径(Auβendurchmesser)比管16的内直径(Innendurchmesser)适当地略小。
在管16中，进一步设置了一个在图1中仅示意性示出的活塞21，所述活塞适当地设置在气体产生器17和质量体系列19之间的一个区域内23，也即，直接设置在力传递装置中的质量体系列19的第一质量体19a的前面。所述活塞21在管16内封闭一个可通过气体产生器17受到气体压力冲击的压力腔20，从而使得当压力腔20通过气体产生器17而受到压力冲击时，该活塞可以被驱动而产生张紧运动。活塞21的张紧运动通过力传递装置——其由质量体19和驱动轮14组成——传递至带卷绕轴12，从而使安全带被张紧。
图2和3示出了根据本发明的活塞的一个实施方式，其中活塞带有四个径向对称的彼此成90度角的凹槽26。所述凹槽26直接从位于中心的通孔1开始延伸至活塞21的径向的外边缘。
图4和5示出了活塞21的替代形式，其中，活塞21由两部分——第一部分3和第二部分4——组装而来。第一部分例如由弹性的塑料，如POM制成，并构成活塞21的基本主体，而第二部分被构造为深冲金属部件，形成活塞21的前表面9。在深冲过程中第二部分4在中间形成圆筒形部分4a，并以其压入通孔1中。此外，在前表面9中压出三个凹槽26，这三个凹槽间彼此成120度布置并同样通到中心的通孔1。
在图6中，示出了活塞21的进一步的实施方案，其中为了使本发明被更好地理解，在管16中示出了紧靠的质量体19a。活塞21在该实施方案中也是由两部分构成的，包括第一部分3和第二部分4。第一部分3设置有一个密封唇22，其紧靠在管16的内壁上，用于密封压力腔20。第二部分4在第一部分3的面向质量体19a的一侧与第一部分相连，并构成活塞21的前表面9，所述质量体19a紧靠所述前表面。在活塞21的前面9中，设置有凹槽26，该凹槽从通孔1延伸至活塞21的径向向外的外边缘。第二部分4具有比第一部分更高的表面硬度和强度，从而使活塞21在前表面9区域中的表面不会因张紧运动过程中作用的力而变形及由此使凹槽26受压缩。第一部分3有意地由强度和表面硬度更小的材料制备，从而使密封唇可实现对应的变形，以及在张紧运动过程中，和活塞的轻微的侧向运动中，或者在弯曲的管行进中，密封地紧靠在管16的内壁。
也如图5和6所示，通孔1通过一个部分1a和一个部分1b构成，其中图5的实施方案中的所示部分1b和图6的实施方案中的所述部分1a均通过隔片7闭合。在压力腔20中的通过隔片7的材料和壁厚预先确定的压力被超过时，隔片打开并因此开放通孔1。
在隔片7打开以后，来自压力腔20的压力能够通过通孔1和凹槽26泄漏到在张紧运动方向S上位于活塞21后面的空间25中，而不会因此而需要质量体19a和前表面9之间存在空隙。该过压保护装置因此即使在张紧装置的全负荷下也有可靠性能。
在图7中，示出了具有两个部分3和4的活塞21的进一步发展，在第三部分和第四部分之间具有一个***物30，其被构造为一个具有圆筒形突起27和一个闭合通孔1的打开部分29的盆。所述***物30的圆筒形突起27在径向方向上置于第一部分3和第二部分4之间，以及在轴向方向上位于使通孔变窄的第一部分3和第二部分的凸缘28和31之间。***物30由此不但在轴向，还在径向上稳固地置于所述部分3和4之间。凸缘28由于其尺寸和材料上使用塑料，而用作弹簧，从而凸缘28在***物30和第二部分4引入时能够轻微地让步，而不会因此而使自己损坏或破坏。
在压力腔20中的压力升高以及由此而导致***物不同侧上的预定压力差被超越时，***物30在打开部分29的区域打开，其中所述打开开始于凸缘31的边缘，该边缘在该情况下用作剪切边缘。由于***物30的圆筒形突起径向置于所述部分3和4之间，在轴向方向上的***物30的变形以及尤其是打开部分29的变形被限制。***物30的打开开始于打开部分29的紧靠凸缘31边缘的位置，所述打开部分于是在进一步的沿着凸缘31的边缘的行进中于周向施加剪切力。
所述***物30于是支撑在第二部分4上，所述第二部分具有更高的强度并以其前表面9支撑在质量体19a上。通过第二部分4，***物30找到一个相应的机械支撑，从而使***物30上的压力差针对性地导致***物的打开，而无需第二部分为此而事先显著变形以及使打开时刻因此受影响。不但第二部分4，而且还有***物30，能够被实施为深冲金属部件。在各个情况下，如果第二部分4通过成形或通过材料选取具有一个比***物30适当高的形状稳定性，***物30由此可以在预定的压力差下打开。
***物30具有比通孔1在第一部分3中的内直径小的外直径，从而使***物30以动配合的方式容纳在通孔1中，以及由此使得没有径向力作用于第一部分31。此外，在第一部分3上构建一个支撑表面32，在所述支撑表面上，第二部分在活塞21的轴向方向上与凹槽26的区域提供形状配合，从而由此使得第二部分4的规定位置相对于第一部分3固定，以及使***物30上的压力受限制。
此外，在***物30中，在打开部分29的区域中，设置有一个宽度约为0.1m的微小钻孔。所述钻孔33使得压力腔20和位于活塞21后面的腔25之间压力可以平衡，而无需使打开部分29必须为此而打开。这样一种压力平衡因此是有意义的，例如当安全带张紧器被激活，以及压力因泄露进而用于安全带伸缩器的进一步处理时。通过微小钻孔33的结构，可以放弃图4中示出的在活塞侧表面的槽口34。此外，通过微小钻孔33促进打开部分29的打开。
通过微小钻孔29，此外还使得活塞对抗张紧运动和对抗压力腔20中仍然存在的压力以开始力限制运动成为可能。总之，通过微小钻孔33使压力腔20和腔25之间的压力可以平衡，而无需为此而必须打开打开部分29，也即与腔25和压力腔20之间的预定压力差是否被超越无关。

Claims (11)

1.一种用于安全带的张紧装置(10)，所述张紧装置包括一个气体产生器(17)和一个活塞(21)，所述活塞在一个管(16)中被引导并在管(16)中封闭一个压力腔(20)，其中所述压力腔(20)能够通过气体产生器(17)而受到压力冲击，由此，所述活塞(21)能够被驱动而产生张紧运动，所述张紧运动通过一个紧靠在所述活塞(21)前表面(9)的质量体(19a)传递至安全带，其特征在于：所述活塞(21)包括一个通孔(1)，当超过预定压力时，该通孔能够被开放，以及在前表面(9)中，设置有凹槽(26)，通过该凹槽，在质量体(19a)紧靠在所述前表面上时，提供从通孔(1)到在张紧运动的方向(S)上位于活塞(21)后面的空间(25)的流体连通；
所述活塞(21)由至少两部分构成，包括紧靠在管(16)的内壁的第一部分(3)，以及包括所述前表面(9)所处的第二部分(4)，所述第二部分(4)具有比所述第一部分(3)更高的强度；
在所述第一部分和第二部分(3,4)之间，设置有一个闭合所述通孔(1)的***物(30)；
所述***物(30)的圆筒形突起(27)置于所述第一部分和所述第二部分(3，4)之间。
2.根据权利要求1所述的张紧装置，其特征在于，在所述前表面(9)中，设置至少两个凹槽(26)。
3.根据权利要求2所述的张紧装置，其特征在于，所述凹槽(26)以径向对称的方式布置。
4.根据权利要求2或3所述的张紧装置，其特征在于，所述凹槽(26)的尺寸都相同。
5.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，所述通孔(1)位于所述前表面(9)的中心，以及所述凹槽(26)从通孔(1)开始径向延伸至活塞(21)的外边缘。
6.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，所述凹槽(26)总表面面积占所述前表面的15-50％。
7.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，所述活塞(21)在所述前表面区域具有比其余表面更高的表面硬度。
8.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，所述第二部分(4)通过一个深冲的金属部件形成。
9.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，所述第一和/或第二部分(3,4)具有一个径向向内突出的使通孔(1)变窄的凸缘(28，31)，所述***物(30)紧靠所述凸缘。
10.根据权利要求9所述的张紧装置，其特征在于，所述凸缘(31)设置于所述第二部分(4)上，以及所述***物(30)紧靠在第二部分(4)的面向压力腔(20)的一侧并在压力腔(20)中的预定压力被超过时施剪力于所述凸缘(31)上。
11.根据权利要求1、2或3所述的张紧装置，其特征在于，所述安全带是汽车中的安全带。
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