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Die Erfindung betrifft ein Strafferrohr zur Führung eines Kraftübertragungselements für einen Gurtstraffer. Die Erfindung betrifft ferner einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einem solchen Strafferrohr.
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Ein Gurtstraffer dient dazu, in einem Rückhaltefall Einflüsse, die sich negativ auf die Rückhaltung des Fahrzeuginsassen auswirken können, zu vermindern, bevor die Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen und gegebenenfalls der Einsatz eines Kraftbegrenzers beginnen. Zu diesen Einflüssen gehören der sogenannte Filmspuleffekt (locker auf die Gurtspule aufgerolltes Gurtband) und die Gurtlose (nicht eng am Fahrzeuginsassen anliegendes Gurtband). Der Gurtstraffer reduziert die Gurtlose und den Filmspuleffekt innerhalb kürzester Zeit, indem er das Gurtband strafft. Der Fahrzeuginsasse kann somit frühzeitig an der Fahrzeugverzögerung teilnehmen, und die Bedingungen für den anschließenden Einsatz des Kraftbegrenzers sind optimiert.
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Bei Verwendung eines pyrotechnisch angetriebenen Gurtstraffers ist es notwendig, am Ende des Straffvorgangs den Druck des vom pyrotechnischen Antrieb erzeugten Gases rechtzeitig aus dem System zu bringen, um eine kontrollierte Kraftbegrenzung zu ermöglichen. Hierbei ist es notwendig, das Gas gezielt und kontrolliert entweichen zu lassen. Bei zu schnellem Entlüften könnte eine Schockwelle (mit sehr hohen Druckspitzen) die Umgebungsbauteile sehr stark beanspruchen und zudem ein lautes Knallgeräusch entstehen lassen. Bei zu langsamem Entlüften dagegen könnte der noch anstehende höhere Druck die Kraftbegrenzung negativ beeinflussen.
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Die meisten pyrotechnisch angetriebenen Gurtstraffer besitzen eine Berstsicherung am Strafferrohr oder in der Nähe des Zünders der Antriebseinheit. Die Aktivierung der Berstsicherung verhindert die unter ungünstigen Umständen mögliche Entstehung von überhöhtem Druck, der zu einem Bersten (Aufplatzen, Ausbrechen, Aufgehen) des Straffers führen kann. Bekannte Berstsicherungen weisen entweder ein separates Element (z. B. Berstscheibe, Niet, Klipp, Federelement, Gewinde) auf, oder sie sind als Prägung, Sollbruchstelle oder dergleichen ausgebildet.
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Aus der
DE 10 2006 031 359 A1 ist ein Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einer Antriebseinheit und einem Kraftübertragungselement bekannt, das bei Aktivierung der Antriebseinheit an einem drehbar gelagerten Antriebsrad angreift, welches an die Achse eines Gurtaufrollers gekoppelt oder ankoppelbar ist. Das Kraftübertragungselement ist in einem platzsparend gewundenen Strafferrohr geführt und besteht aus einem substantiell verformbaren Material, so dass am Antriebsrad eine gedämpfte Einsteuerung des Kraftübertragungselements stattfindet und eine hohe Drehmomentübertragung gewährleistet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Gurtstraffer, insbesondere bei einem Gurtstraffer des aus der
DE 10 2006 031 359 A1 bekannten Typs, den Druckabbau am Ende des Straffvorgangs zu optimieren.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Strafferrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Gurtstraffer mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strafferrohrs und des erfindungsgemäßen Gurtstraffers sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Strafferrohr zur Führung eines Kraftübertragungselements für einen Gurtstraffer umfasst ein erstes offenes Ende, das zur Kopplung an eine pyrotechnische Antriebseinrichtung vorgesehen ist, und ein zweites offenes Ende, das auf ein Antriebsrad der Gurtstraffers ausgerichtet ist bzw. zum Richten auf ein Antriebsrad des Gurtstraffers vorgesehen ist. In der Nähe des zweiten Endes ist wenigstens eine Abströmöffnung angeordnet.
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Unter einer Anordnung ”in der Nähe des zweiten Endes” ist, bezogen auf die Längserstreckung des Strafferrohrs, eine Anordnung in der dem zweiten Ende zugewandten Hälfte des Strafferrohrs zu verstehen, vorzugsweise eine Anordnung in dem dem zweiten Ende zugewandten Drittel, weiter vorzugsweise in dem dem zweiten Ende zugewandten Viertel des Strafferrohrs zu verstehen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch eine geeignete Anordnung von einer oder mehreren Abströmöffnungen im Strafferrohr die Straffleistung gezielt beeinflusst werden kann. Zudem ermöglichen die Abströmöffnungen eine kontrollierte Verteilung der Abströmenergie (Reduzierung von Druckkraftspitzen) und eine Reduzierung des auf die Fahrzeuginsassen einwirkenden Schalldrucks bei einem Straffvorgang. Durch Variation der Anzahl, Form, Größe und Position der Abströmöffnungen lassen sich diesbezüglich unterschiedliche Anforderungen an den Gurtstraffer erfüllen.
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Im Gegensatz zu bekannten Berstvorrichtungen, die beispielsweise im Kraftübertragungselement (Kolben) des Gurtstraffers vorgesehen sind und nur bei einem übermäßig hohen Druck eine Durchgangsöffnung freigeben, um die Gefahr des Berstens zu mindern, ist die gemäß der Erfindung vorgesehene Abströmöffnung im Strafferrohr gebildet und vorzugsweise permanent offen.
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Alternativ kann die Abströmöffnung auch so versiegelt sein, dass sie bereits bei Druckverhältnissen, wie sie bei einem normalen Straffvorgang auftreten (also nicht erst bei übermäßig hohem Druck), freigegeben wird. Bei Drücken deutlich unterhalb den bei einem normalen Straffvorgang auftretenden Größenordnung hingegen bleibt die Abströmöffnung versiegelt. Dies ist insbesondere im nicht aktivierten Fall des Gurtstraffers, also im normalen Fahrbetrieb, der Fall.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind im Strafferrohr bzw. in dessen Wandung, abgesehen von der bzw. den Abströmöffnungen, keine weiteren Öffnungen vorgesehen, damit ein effizienter Vorschub des Kraftübertragungselements durch das von der pyrotechnischen Antriebseinheit erzeugte Druckgas gewährleistet ist.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Abströmöffnung im Strafferrohr kann insbesondere die Form eines Schlitzes, eines Ovals, eines Kreises oder eines Dreiecks haben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strafferrohrs sind mehrere Abströmöffnungen vorgesehen, die in Längsrichtung des Strafferrohrs hintereinander angeordnet sind.
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Eine alternative Ausgestaltung sieht dagegen vor, dass mehrere Abströmöffnungen vorgesehen sind, die, bezogen auf die Längsrichtung des Strafferrohrs, nebeneinander angeordnet sind.
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Es können mehrere Abströmöffnungen vorgesehen sein, die im Wesentlichen die gleiche Form, oder, wenigstens teilweise, unterschiedliche Formen haben.
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Die Erfindung schafft auch einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einem pyrotechnisch bewegbaren Kraftübertragungselement und einem durch das bewegbare Kraftübertragungselement antreibbaren Antriebsrad. Das Kraftübertragungselement ist in einem erfindungsgemäßen Strafferrohr geführt.
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Um die grundlegende Funktion des druckgasangetriebenen Kraftübertragungselements und die Straffleistung nicht negativ zu beeinflussen, ist die erfindungsgemäß vorgesehene Abströmöffnung nicht im Bereich des ersten Endes des Strafferrohrs angeordnet, sodass im Strafferrohr zwischen einer pyrotechnischen Antriebseinheit und dem Kraftübertragungselement eine geschlossene Druckkammer gebildet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung eines Gurtaufrollers mit einem erfindungsgemäßen Gurtstraffer;
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2 eine Schnittansicht des zusammengebauten Gurtaufrollers;
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3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Strafferrohrs nach einer ersten Ausführungsform;
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4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Strafferrohrs nach einer zweiten Ausführungsform;
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5 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Strafferrohrs nach einer dritten Ausführungsform;
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6 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Strafferrohrs nach einer vierten Ausführungsform;
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7 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Strafferrohrs nach einer fünften Ausführungsform; und
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8 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Strafferrohrs nach einer sechsten Ausführungsform.
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In 1 sind die wesentlichen Bauteile eines Gurtaufrollers mit einem pyrotechnisch angetriebenen Gurtstraffer dargestellt. In 2 ist der Gurtaufroller im zusammengebauten Zustand gezeigt.
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In einem Aufrollerrahmen 10 ist eine Gurtspule 12 drehbar gelagert, auf die Gurtband aufgerollt bzw. von der Gurtband abgezogen werden kann. Am Rahmen 10 ist ein an die Gurtspule 12 gekoppeltes Antriebsrad 14 mit einer Außenverzahnung bzw. mit Turbinenflügeln drehbar gelagert.
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Der Gurtstraffer des Gurtaufrollers weist eine pyrotechnische Antriebseinheit mit einem Zünder 16 sowie ein in einem Strafferrohr 18 verschiebbar angeordnetes Kraftübertragungselement 20 auf. Die Komponenten des Gurtstraffers sind zumindest zum Teil in einem Straffergehäuse 22 untergebracht, das am Aufrollerrahmen 10 befestigt ist.
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Auf das Antriebsrad 14 sind noch eine Anlaufscheibe 24, eine darin angeordnete Spiralfeder 26 sowie eine Abdeckung 28 aufgesetzt. Diese Komponenten bilden eine sogenannte Federseite des Gurtaufrollers, die für die Funktion des Gurtstraffers jedoch nicht von Bedeutung ist.
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In 3 ist eine erste Ausführungsform des Strafferrohrs 18 gezeigt. Das Strafferrohr 18 weist ein erstes offenes Ende 30 auf, das fest mit der pyrotechnischen Antriebseinheit verbunden ist. Das zweite offene Ende 32 des Strafferrohrs 18 mündet unmittelbar angrenzend zum Antriebsrad 14, d. h. das zweite Ende 32 ist auf das Antriebsrad 14 gerichtet.
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Im Strafferrohr 18 ist das Kraftübertragungselement 20 verschiebbar angeordnet. Zwischen der pyrotechnischen Antriebseinheit und dem Kraftübertragungselement 20 ist im Strafferrohr eine geschlossene Druckkammer gebildet.
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In der Nähe des zweiten Endes 32 des Strafferrohrs 18 sind eine oder mehrere Abströmöffnungen 34 vorgesehen, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Rohrinneren und der Umgebung herstellen. Die Abströmöffnungen 34 sind, bezogen auf die Länge des Strafferrohrs 18, in der dem zweiten Ende 32 zugewandten hinteren Hälfte des Strafferrohrs 18 angeordnet. Genauer gesagt sind die Abströmöffnungen 34 im hinteren Drittel, noch genauer gesagt im hinteren Viertel des Strafferrohrs 18 angeordnet. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Abströmöffnungen 34 als zwei Schlitze ausgeführt, die in Längsrichtung des Strafferrohrs 18 hintereinander angeordnet sind. Ansonsten weist das Strafferrohr 18 bzw. dessen Wandung keine weiteren Öffnungen auf.
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Im Rückhaltefall wird die pyrotechnische Antriebseinheit aktiviert und erzeugt ein Druckgas, das sich in der zwischen der Antriebseinheit und dem Kraftübertragungselement 20 befindlichen Druckkammer ausdehnt. Dadurch wird das Kraftübertragungselement 20 im Strafferrohr 18 mit Druck beaufschlagt, sodass das Kraftübertragungselement 20 weg vom Zünder 16 bewegt wird. Das Kraftübertragungselement 20 tritt durch das zweite Ende 32 aus dem Strafferrohr 18 aus und kommt mit dem Antriebsrad 14 in Eingriff. Dadurch wird das Antriebsrad 14 in eine Drehbewegung versetzt. Das Antriebsrad 14 versetzt wiederum die an das Antriebsrad 14 gekoppelte Gurtspule 12 in eine Drehbewegung in Gurtbandaufwickelrichtung, und es wird Gurtband auf die Gurtspule 12 aufgerollt.
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Während des Straffvorgangs kann ein Teil der vor dem Kraftübertragungselement 20 hergeschobenen Luft über die Abströmöffnungen 34 aus dem Strafferrohr 18 entweichen. Sobald das Kraftübertragungselement 20 die Abströmöffnungen 34 passiert, kann dann das zwischen der Antriebseinheit und dem Kraftübertragungselement 20 eingeschlossene Druckgas über die Abströmöffnungen 34 aus dem Strafferrohr 18 abströmen.
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Falls nach Beendigung des Straffvorgangs eine Kraftbegrenzung eingeleitet wird, bei der das Kraftübertragungselement 20 vom Antriebsrad 14 zurück in das Strafferrohr 18 gedrückt wird, stellt das durch die Abströmöffnungen 34 abgeströmte bzw. noch abströmende Gas keine Blockade dar. Vielmehr könnte in letzterem Fall das Abströmen gezielt als Widerstand oder ”Bremse” für die Bewegung des Antriebsrads 14 und der daran gekoppelten Gurtspule 12 in Gurtbandabzugsrichtung (entgegengesetzt zur Gurtbandaufwickelrichtung) genutzt werden.
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Die Abströmöffnungen 34 sind permanent offen, werden also nicht nur bei einem übermäßigen Druck freigegeben, wie er beispielsweise bei blockiertem Antriebsrad 14 oder unerwünschter Aktivierung der pyrotechnischen Antriebseinheit durch Überhitzung auftreten kann. Alternativ können die Abströmöffnungen 34 so versiegelt sein, dass sie bereits bei Druckverhältnissen, wie sie bei einem normalen Straffvorgang (ohne beachtliche Komplikationen) auftreten, sofort freigegeben werden.
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Durch Anzahl, Form, Größe und Position der Abströmöffnungen wird somit gezielt Einfluss auf die Straffleistung, auf die Verteilung der Abströmenergie (Reduzierung von Druckkraftspitzen) und auf die Kraftbegrenzung genommen. Ebenso tragen diese Parameter in Abhängigkeit der Anordnung und Beschaffenheit der umliegenden Bauteile zur Beeinflussung des für die Fahrzeuginsassen spürbaren Schalldrucks bei.
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In den 4 bis 8 sind weitere Ausführungsformen des Strafferrohrs 18 dargestellt, die sich nur in den Abströmöffnungen 34 von der in 3 gezeigten ersten Ausführungsform unterscheiden.
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Bei der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform sind drei in Längsrichtung des Strafferrohrs 18 hintereinander angeordnete kreisrunde Abströmöffnungen 34 gebildet.
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In der dritten Ausführungsform gemäß 5 ist nur eine Abströmöffnung 34 vorgesehen, die als Schlitz ausgebildet ist.
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Die vierte Ausführungsform gemäß 6 entspricht im Wesentlichen der dritten Ausführungsform, nur ist hier der Schlitz schmaler ausgeführt.
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In der in 7 gezeigten fünften Ausführungsform sind als Abströmöffnungen 34 drei Schlitze nebeneinander (in Umfangsrichtung des Strafferrohrs 18 verteilt) angeordnet.
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Bei der sechsten Ausführungsform nach 8 sind ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform drei Schlitze vorgesehen, diese sind jedoch schräg zur Längsrichtung des Strafferrohrs 18 angeordnet.
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Es sind aber auch noch andere Formen und Anordnungen von Abströmöffnungen 34 möglich, insbesondere auch Formen basierend auf Polygonen (Dreiecke, Vierecke, etc.) und Ovalen. Auch die Anzahl und Formen-Zusammenstellung der Abströmöffnungen 34 kann variiert werden, um das Abströmverhaltens an bestimmte Anforderungen anzupassen.
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Die Abströmöffnung(en) 34 kann bzw. können mit geeigneter vorgehaltener Geometrie auch im Biegebereich vor dem Biegen eingebracht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006031359 A1 [0005, 0006]
