DE102008053229B4

DE102008053229B4 - Straffervorrichtung für einen Sicherheitsgurt

Info

Publication number: DE102008053229B4
Application number: DE200810053229
Authority: DE
Inventors: Stefan Suhr; Wolfgang Pluschke; Klaus Werner Butenop
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: DE102008053229A1

Abstract

Straffervorrichtung (10) für einen Sicherheitsgurt, umfassend einen Gasgenerator (17), einen den Gasgenerator (17) mit einer Gurtaufwickelwelle (12) verbindenden Kanal (16), eine in dem Kanal (16) verschiebbar angeordnete Kraftübertragungseinrichtung (19, 25) zum Antreiben der Gurtaufwickelwelle (12) infolge Auslösung des Gasgenerators (17), und ein in dem Kanal (16) verschiebbar angeordnetes Kolbenelement (21), das einen formstabilen kugelförmigen Grundkörper (25) und ein mit dem Grundkörper verbundenes elastisches Dichtelement (22a; 22b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (22a) von einer Beschichtung des Grundkörpers (25) gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Straffervorrichtung für einen Sicherheitsgurt nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft auch einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
DE 195 12 660 C2 offenbart eine Straffervorrichtung mit einem Übertragungskolben aus einem elastischen Material.
US 6 345 504 B1 , US 6 363 722 B1 und US 6 532 739 B2 offenbaren eine Straffervorrichtung, wobei zwischen dem Gasgenerator und einer Reihe von Metallkugeln ein Kolbenelement in Form einer den Kanal dichtend verschließenden Kugel aus einem elastischen Material, insbesondere Silikongummi, vorgesehen ist. Die Herstellung der elastischen Kugel ist nur mit relativ großen Toleranzen möglich, was zu einem beträchtlichen Ausschuss führt. Des Weiteren wird die elastische Kugel unter Einwirkung des Gasdrucks verformt; die damit verbundene Klemmwirkung behindert das Umsteuern der Straffervorrichtung nach Abschluss des Straffvorgangs und kann im schlimmsten Fall zu einer Kraftbegrenzerstörung führen. Schließlich führt die Verformung der elastischen Kugel zu einer Reduzierung der Straffleistung.
Daneben besteht bei derartigen Straffervorrichtungen das grundsätzliche Problem, dass sich die Druckverhältnisse während des Straffvorgangs sehr stark ändern. Es sind Überdrucksicherungen in Form von Öffnungen in der Kanalwand bekannt, durch die Gas in die Umgebung austreten kann, siehe DE 195 45 795 C1 , US 6 363 722 B1 , US 6 532 739 B2 . Diese Verlustleistung reduziert jedoch ebenfalls die Strafferleistung, zudem kann das austretende Gas zu einer unerwünschten offenen Flammenbildung führen. Im Falle der US 6 345 504 B1 ist in der elastischen Kugel ein Sackloch und in der nachfolgenden Metallkugel eine Durchgangsbohrung gefertigt. Ein Stab aus einem Material, das härter ist als das Material der elastischen Kugel, erstreckt sich durch das Sackloch und die Durchgangsbohrung. Beim Auftreten eines übernormalen Drucks verursacht der Stab ein Bersten der elastischen Kugel, um ein Entweichen des Gases durch den Kanal zu gestatten. Jedoch verursacht die Herstellung der Durchgangsbohrung durch die Metallkugel und des Stabs zusätzlichen Aufwand und erhöht die Anzahl unterschiedlicher Teile.
DE 29 31 164 A1 offenbart ein Rotationskraftelement insbesondere für einen Sicherheitsgurt.
US 4 442 674 A offenbart eine Straffervorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige und dennoch funktionssichere Straffervorrichtung mit hoher Straffleistung bereitzustellen, bei der vorzugsweise der Gasdruck auf einfache Weise abgebaut werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln von Anspruch 1. Der kugelförmige Grundkörper kann die Druckkräfte verformungsfrei übertragen, eine wesentliche Verformung des Kolbenelements und eine damit verbundene unerwünschte Klemmwirkung erfolgt nicht. Das Kolbenelement kann somit als voller Übertragungskörper genutzt werden, wodurch die Straffleistung erhöht werden kann. Das elastische Dichtelement ist, da es eine wesentlich geringere Stärke aufweisen kann, mit signifikant verringerten Toleranzen herstellbar, wodurch der Ausschuss entsprechend verringert und die Kosten gesenkt werden können.
Vorzugsweise besteht das Dichtelement aus einem temperatur- und/oder druckempfindlichen Material, so dass nach einer definierten Zeitdauer nach Zündung des Gasgenerators das Dichtelement unter Einwirkung der vom Gasgenerator erzeugten Gase schmilzt bzw. birst. Durch den so entstandenen Ringspalt zwischen dem Grundkörper und dem Kanal kann der Gasdruck entweichen und die Straffervorrichtung im Wesentlichen drucklos gestellt werden. Dadurch wird nach dem Straffvorgang ein reibungsarmes Umsteuern der Straffervorrichtung ohne Restdruck und ohne Verklemmen ermöglicht, wodurch eine Krafterhöhung im nachfolgenden Kraftbegrenzungsfall zuverlässig vermieden werden kann. Durch den relativ großen Ringspalt, der nicht durch Partikel verstopft, wird dabei ein zuverlässiger reibungsarmer Druckabbau sichergestellt. Vorzugsweise wird das Material für das Dichtelement aus der Gruppe TEEE, PE, POM und/oder PP gewählt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1: eine schematische Querschnittsansicht einer Gurtaufwickeleinheit im Bereich der Straffervorrichtung;
2: eine Querschnittsansicht eines Kolbenelements in einer Ausführungsform der Erfindung; und
3: eine Querschnittsansicht eines in dem Kanal angeordneten Kolbenelements in einer nicht unter die Erfindung fallenden Ausführungsform.
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 einen den Gasgenerator 17 mit der Gurtaufwickelwelle 12 über das Antriebsrad 14 verbindenden Kanal 16. Der Kanal 16 wird von einer Kanalwand 24 gebildet, die Teil des Gehäuses 11 oder alternativ eines separaten Bauteils sein kann.
In dem Kanal 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 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 Kanals 16.
In dem Kanal 16 ist weiterhin ein in 1 nur schematische angedeutetes Kolbenelement 21 angeordnet, 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. Das Kolbenelement 21 umfasst einen kugelförmigen, formstabilen Grundkörper 25, insbesondere eine Metallkugel, und ein elastisches Dichtelement 22a, 22b, das ein Übermaß gegenüber dem Kanal 16 zur Abdichtung desselben aufweist. Das Kolbenelement 21 stellt also eine gute Dichtwirkung am Straffbeginn sicher und verhindert Verlustleistung durch an den Kugeln 19 vorbeiströmendem Gas.
Der Durchmesser d1 des kugelförmigen Grundkörpers 25 ist etwas geringer als der Innendurchmesser des Kanals 16. Nach der Zündung des Gasgenerators 17 wirkt der Gasdruck im Wesentlichen verlustfrei auf das Kolbenelement 21 und bewirkt eine Verschiebung des Kolbenelements 21 in dem Kanal 16. Der Grundkörper 25 nimmt dabei die Kräfte auf und überträgt sie verformungsfrei über die Kugelreihe 19 und das Antriebsrad 14 auf die Gurtaufwickelwelle 12. Der Grundkörper 25 bildet daher einen Teil der Kraftübertragungseinrichtung zur Übertragung des von dem Gasgenerator 17 erzeugten Gasdrucks auf die Gurtaufwickelwelle 12. Der Grundkörper 25 kann vorzugsweise identisch wie die Kugeln 19 ausgeführt sein, wodurch die Anzahl der unterschiedlichen Teile reduziert werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Kolbenelements 21 ist in 2 gezeigt. Der metallische Grundkörper 25 ist mit einer Beschichtung 22a versehen, die den Grundkörper 25 vorzugsweise vollständig umgibt. Die Beschichtung 22a kann insbesondere aus einem elastischen Kunststoff bestehen und auf den Grundkörper 25 aufgespritzt sein. Die Dicke der Beschichtung 22a ist so gewählt, dass der Durchmesser d2 des Kolbenelements 21 geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Kanals 16.
Eine nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform des Kolbenelements 21 ist in 3 gezeigt. Das elastische Element 22b ist zylinderförmig ausgeführt mit einem Durchmesser d3, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Kanals 16. Das elastische Element 22b weist eine sphärische, insbesondere etwa halbkugelförmige Ausnehmung 26 zur Aufnahme des Grundkörpers 25 auf. Die Ausnehmung 26 weist vorzugsweise eine Hinterschneidung 27 auf, so dass das elastische Element 22b an den Grundkörper 25 geclipst werden kann, wobei das elastische Element 22b formschlüssig an dem Grundkörper 25 gehalten ist. Alternativ oder zusätzlich kann das elastische Element 22b auch an den Grundkörper 25 geklebt oder anvulkanisiert sein.
Das Dichtelement 22a bzw. 22b besteht insbesondere aus einem temperatur- und/oder druckempfindlichen Material. Wenn nach einer definierten Zeitdauer, die durch die Geometrie und/oder das Material des Dichtelements 22a, 22b einstellbar ist, nach Zündung des Gasgenerators 17 der Gasdruck bzw. die Gastemperatur zu hoch wird, führt dies zum Bersten oder mindestens teilweisen Schmelzen des Dichtelements 22a, 22b. Aufgrund dieses gesteuerten Versagens des Dichtelements 22a bzw. 22b strömt das Gas an dem Grundkörper 25 und der Kugelreihe 19 vorbei durch den Kanal 16. Aufgrund des in dem Gehäuse 11 insgesamt zur Verfügung stehenden Volumens kann der Überdruck problemlos abgebaut werden, eine Öffnung in dem Gehäuse 11 zu der Umgebung hin ist nicht erforderlich. Auf diese Weise wird das Auftreten von schädlichen Überdrücken in dem Bereich 23 bzw. in dem Kanal 16 und das Austreten von Gasen aus der Straffervorrichtung 10 in die Umgebung und offene Flammenbildung vermieden. Des Weiteren wird nach Abschluss des Straffvorgangs im Kraftbegrenzungsbereich ein reibungsarmes bzw. im Wesentlichen reibungsloses Zurückschieben der Kugeln 19, 25 in den Kanal 16 bzw. den Raum 23 ohne Restdruck und ohne Verklemmen ermöglicht, wodurch eine Krafterhöhung zuverlässig vermieden werden kann. Durch den relativ großen Ringspalt zwischen dem Grundkörper 25 und der Kanalwand 24 wird dabei ein zuverlässiger reibungsarmer Druckabbau sichergestellt. Auf ein in den Grundkörper 25 integriertes aufwendiges Überdruck-Durchlassventil kann verzichtet werden. Der Grundkörper 25 kann demnach vorzugsweise einstückig und insbesondere ventilfrei ausgebildet sein.

Claims

Straffervorrichtung (10) für einen Sicherheitsgurt, umfassend einen Gasgenerator (17), einen den Gasgenerator (17) mit einer Gurtaufwickelwelle (12) verbindenden Kanal (16), eine in dem Kanal (16) verschiebbar angeordnete Kraftübertragungseinrichtung (19, 25) zum Antreiben der Gurtaufwickelwelle (12) infolge Auslösung des Gasgenerators (17), und ein in dem Kanal (16) verschiebbar angeordnetes Kolbenelement (21), das einen formstabilen kugelförmigen Grundkörper (25) und ein mit dem Grundkörper verbundenes elastisches Dichtelement (22a; 22b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (22a) von einer Beschichtung des Grundkörpers (25) gebildet wird.
Straffervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Dichtelement (22a; 22b) aus einem unter Einwirkung der vom Gasgenerator (17) erzeugten Gase gezielt versagenden Material besteht.
Straffervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dichtelement (22a; 22b) aus einem unter Einwirkung der vom Gasgenerator (17) erzeugten Gastemperatur schmelzenden Material besteht.
Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (22a; 22b) aus einem unter Einwirkung des vom Gasgenerator (17) erzeugten Gasdrucks berstenden Material besteht.
Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (25) aus Metall besteht.
Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (25) ventilfrei ausgebildet ist.
Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (22a; 22b) aus einem Polymermaterial besteht.
Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (25) vollständig von dem Dichtelement (22a) umschlossen ist.
Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinrichtung von in Reihe angeordneten Kugelelementen (19, 25) gebildet ist.
Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kanal (16) gegenüber der Umgebung im Wesentlichen abgeschlossen ist.
Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Straffervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.