-
Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer, insbesondere einen Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter, einem im Druckbehälter in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung bewegt werden kann, einem mit dem Kolben zusammenwirkenden Schubmittel, und einem an der Innenseite des Druckbehälters vorgesehenen Anschlag, an dem der Kolben in Straffrichtung in einer Endposition anliegen kann, in der der Kolben den Druckbehälter abdichtet.
-
Aus dem Stand der Technik sind Gurtstraffer mit einem Gasgenerator bekannt, die einen Druckbehälter aufweisen, in dem ein in Längsrichtung beweglich gelagerter Kolben durch ein unter Druck stehendes Fluid in Straffrichtung bewegt werden kann. Ein mit der Gurtspule zusammenwirkendes Schubmittel, beispielsweise eine Zahnstange, wird durch den Kolben verschoben, wodurch die Gurtspule in einer Straffrichtung gedreht wird. Auf der Innenseite des Druckbehälters ist ein Anschlag vorgesehen, an dem der Kolben in Straffrichtung anliegen und somit nicht aus dem Druckbehälter heraus bewegt werden kann. Der Anschlag und/oder der Kolben sind so ausgebildet, dass der Druckbehälter abgedichtet ist, wenn der Kolben am Anschlag anliegt. Dadurch ist zuverlässig verhindert, dass das unter Druck stehende Fluid, beispielsweise ein heißes Gas aus einem Gasgenerator, aus dem Druckbehälter herausströmen kann.
-
Aus der gattungsgemäßen
EP 1 716 025 B1 ist ein Rotationsstraffer mit einer Vielzahl von Massekörpern, die mit einem Antriebsrad zusammenwirken, bekannt. Die Massekörper werden dazu von einem pyrotechnisch angetriebenen Antriebskolben bewegt, der am Ende des Straffantriebs den rohrförmigen Endabschnitt des Druckbehälters abdichtet.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtstraffer der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine verbesserte Abdichtung des Druckbehälters sowie ein verbessertes Anschlagverhalten des Kolbens am Anschlag aufweist.
-
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Gurtstraffer, insbesondere ein Rotationsstraffer, für einen Sicherheitsgurt vorgesehen, mit einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Druckbehälter, einem im Druckbehälter in Längsrichtung beweglich gelagerten Kolben, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt und dadurch in eine Straffrichtung bewegt werden kann, einem mit dem Kolben über eine an dessen Vorderseite angeordnete Anlagefläche zusammenwirkenden Schubmittel, und einem an der Innenseite des Druckbehälters vorgesehenen Anschlag, an dem der Kolben in Straffrichtung in einer Endposition anliegen kann, in der der Kolben den Druckbehälter abdichtet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Anschlag aus einem plastisch verformbaren Material besteht und durch den Kolben in der Endposition plastisch so verformt ist, dass der Kolben dichtend an der Innenseite des Druckbehälters anliegt.
-
Bei den bisher bekannten Gurtstraffern wird der Anschlag beim Bewegen des Kolbens in die Endposition nicht verformt. Die Abdichtung erfolgt entweder durch die Anlage des Kolbens am Anschlag, wobei sowohl der Kolben wie auch der Anschlag mit einer sehr geringen Fertigungstoleranz hergestellt sein müssen, um eine zuverlässige Abdichtung zu erzielen. Alternativ kann ein zusätzliches Dichtungselement angeordnet sein, das durch den steigenden Druck im Druckbehälter so deformiert wird, dass dieses in Umfangsrichtung umlaufend an der Innenseite des Druckbehälters anliegt. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Verformen des Anschlags erfolgt eine bessere Abdichtung zwischen Kolben und Anschlag, da der Anschlag so verformt werden kann, dass der Kolben dichtend an der Innenseite des Druckbehälters anliegt. Der erfindungsgemäße Gurtstraffer bietet zudem den Vorteil, dass der Kolben durch das Verformen des Anschlags langsamer abgebremst werden kann, wobei das Bremsverhalten des Kolbens durch die Materialwahl des Anschlags beziehungsweise des Kolbens und die Form des Anschlags beeinflusst werden kann.
-
Der Anschlag kann beispielsweise durch eine Verengung des Durchmessers des Druckbehälters gebildet sein, wodurch mit einfachen Mitteln ein Anschlag im Druckbehälter gebildet werden kann. Der Anschlag wird insbesondere durch eine in Umfangsrichtung umlaufende Verengung gebildet, sodass der Kolben in Umfangsrichtung umlaufend vollständig an der Innenseite des Druckbehälters anliegt und somit eine gute Abdichtung erzielt werden kann. Zudem wird ein Verkanten des Kolbens, das durch eine einseitige Abbremsung des Kolbens entstehen könnte, verhindert.
-
Das Bremsverhalten des Kolbens kann durch die Geometrie des Anschlags beeinflusst werden. Die Verengung kann dazu beispielsweise einen Absatz aufweisen, durch den der Kolben schnell abgebremst wird, da von Beginn des Bremsvorgangs an eine große Materialmenge verformt werden muss. Alternativ kann die Verengung durch eine Schräge an der Innenseite des Druckbehälters gebildet sein, wodurch erst mit zunehmendem Bremsweg die Bremskraft zunimmt, da mit zunehmendem Bremsweg die Materialmenge zunimmt, die verdrängt werden muss.
-
Der Kolben kann das Material des Anschlags beispielsweise verdrängen. Es ist aber auch denkbar, dass der Kolben das Material des Anschlags spanend verformt, wobei insbesondere ein nicht abfallender Span erzeugt wird, sodass keine Materialreste des Anschlags aus dem Druckbehälter herausfallen können. Der Kolben weist dazu, insbesondere am in Straffrichtung vorderen Ende, eine mit dem Anschlag zusammenwirkende Schneidkante auf.
-
Diese Schneidkante kann ausschließlich in Umfangsrichtung im Bereich des Anschlags vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Schneidkante aber in Umfangsrichtung des Kolbens umlaufend ausgebildet, sodass unabhängig von der Orientierung des Kolbens im Druckbehälter eine Schneidwirkung erzielt wird.
-
Der Durchmesser des Kolbens nimmt beispielsweise entgegen der Straffrichtung ab. Der längliche Druckbehälter kann auch abschnittsweise gekrümmt oder bogenförmig ausgeführt sein. Ein Kolben mit einem durchgehend konstanten Durchmesser kann je nach Radius der Krümmung des Druckbehälters in einer Biegung verkanten, sodass eine weitere Bewegung nur durch Verformung des Kolbens oder des Druckbehälters möglich ist. Da der Kolben aber entgegen der Straffrichtung einen reduzierten Durchmesser aufweist, ist sichergestellt, dass lediglich der vordere Bereich des Kolbens, der den Anschlag verformt, an der Innenseite des Druckbehälters anliegt. Die Reduzierung des Durchmessers des Kolbens ist so ausgebildet, dass der hintere Bereich des Kolbens stets, also auch im gekrümmten Bereich des Druckbehälters, einen ausreichenden Abstand zur Innenseite des Druckbehälters aufweist, sodass der Kolben auch durch Krümmungen des Druckraumes bewegt werden kann.
-
Der Kolben kann beispielsweise einstückig ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass der Kolben mehrteilig ausgebildet ist und ein mit dem Anschlag zusammenwirkendes Verzögerungselement sowie ein in Straffrichtung hinter dem Verzögerungselement vorgesehenes Dichtungselement aufweist, wobei das Dichtungselement den Druckbehälter abdichtet. Das Verzögerungselement ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise aus einem harten Material, das den Anschlag verformen kann, hergestellt. Das Dichtungselement ist dagegen aus einem weichen Material hergestellt, das durch Verformung an der Innenseite des Druckbehälters anliegen kann.
-
Vorzugsweise sind das Verzögerungselement und das Dichtungselement stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden, sodass diese nicht voneinander getrennt werden können und beim Verformen des Anschlags beziehungsweise bei Erreichen der Endposition des Kolbens eine Abdichtung des Druckbehälters durch das Dichtungselement erfolgt.
-
Um das Verzögerungselement und das Dichtungselement formschlüssig miteinander zu verbinden, weist das Verzögerungselement beispielsweise einen vorzugsweise rückseitig abstehenden Fortsatz auf, der sich in das Dichtungselement erstreckt. Am Dichtungselement ist eine zum Fortsatz korrespondierende Öffnung vorgesehen, in die sich der Fortsatz erstreckt. Die Öffnung kann einen Hinterschnitt aufweisen, in den eine Verdickung des Fortsatzes eingreift.
-
Der Kolben weist beispielsweise eine, insbesondere konvexe oder teilkugelförmige, Anlagefläche für das Schubmedium auf. Unabhängig von der Form des Druckkörpers ist so ein zuverlässiger Kontakt zwischen dem Kolben und dem Schubmedium hergestellt. Durch die Wölbung liegt das Schubmedium so am Kolben an, dass die Schubkraft stets in Längsrichtung des Druckbehälters auf das Schubmedium wirkt.
-
Das Schubmedium wird beispielsweise als eine Zahnstange oder eine biegsame Schubstange ausgebildet, die zum Beispiel mit einem eine Gurtspule antreibenden Zahnrad zusammenwirkt. Eine solche biegsame Schubstange weist beispielsweise ein Zahnprofil auf, das das Zahnrad antreibt. Je nach Material der biegsamen Schubstange kann diese aber auch profillos hergestellt sein, wobei sich die Zähne des Zahnrads beim Verschieben des Schubmittels in das Schubmittel eindrücken.
-
Zum Antrieb des Kolbens ist beispielsweise ein Gasgenerator vorgesehen, der strömungstechnisch mit dem Druckbehälter verbunden ist und der das Fluid bereitstellt.
-
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer im Längsschnitt in einem Ausgangszustand,
- 2 den Gurtstraffer aus 1 nach einem Straffvorgang,
- 3 eine Detailansicht des Gurtstraffers aus 2,
- 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers kurz vor Ende eines Straffvorgangs, und
- 5 den Gurtstraffer aus 4 nach Beendigung des Straffvorgangs.
-
In den 1 und 2 ist ein Gurtstraffer 10 für ein Fahrzeug gezeigt, mit einem länglichen, zylindrischen Druckbehälter 12, an dem über einen Kanal 14 ein Gasgenerator 16 angeschlossen ist. Im Druckbehälter 12 sind ein in einer Straffrichtung S beweglich gelagerter Kolben 18 sowie ein mit einem Zahnrad 22 zusammenwirkendes Schubmittel 20, hier eine Schubstange, die in Straffrichtung S vor dem Kolben 18 angeordnet ist und an diesem anliegt, vorgesehen.
-
Am in Straffrichtung S vorderen Ende des Druckbehälters 12 ist ein Anschlag 24 vorgesehen, der die Bewegung des Kolbens 18 in Straffrichtung S begrenzt. Der Anschlag 24 ist durch eine einseitige Verengung des Druckbehälters 12 gebildet, wobei der Durchmesser des Druckbehälters derart reduziert ist, dass dieser kleiner ist als der Durchmesser des Kolbens 18.
-
Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, ist der Kolben 18 zweiteilig aufgebaut und weist ein Verzögerungselement 26 und ein in Straffrichtung S dahinter liegendes Dichtungselement 28 auf. Das Verzögerungselement 26 ist aus einem harten Material hergestellt. Das Dichtungselement 28 besteht aus einem weichen Material.
-
Das Verzögerungselement 26 ist in der hier gezeigten Ausführungsform pilzförmig ausgebildet und hat an seinem in Straffrichtung S vorderen Ende eine Schneidkante 30, die den größten Durchmesser des Kolbens 18 definiert.
-
In Straffrichtung S hinter der Schneidkante 30 nimmt der Durchmesser des Kolbens 18 beziehungsweise des Verzögerungselements 26 ab, wobei das Verzögerungselement 26 in diesem Abschnitt entgegen der Straffrichtung S im Wesentlichen konisch zuläuft.
-
Rückseitig weist das Verzögerungselement des Weiteren einen Fortsatz 32 auf, der sich in eine Aussparung 34 des Dichtungselements 28 erstreckt, sodass diese formschlüssig miteinander verbunden sind.
-
Auf der Vorderseite des Verzögerungselements 26 ist eine Anlagefläche 36 für das Schubmittel 20 vorgesehen, die in Straffrichtung S teilkugelförmig vorsteht.
-
Wie in 1 zu sehen ist, ist der Durchmesser des Druckbehälters 12 so gewählt und das Verzögerungselement 26 so im Druckbehälter gelagert, dass sich der Kolben 18 frei im Druckbehälter 12 bewegen kann. Das Dichtungselement 28, das aus einem weichen Material hergestellt ist, weist einen geringfügig größeren Durchmesser auf, sodass dieses den bezüglich 1 unteren Bereich des Druckbehälters 12 gegen den oberen Bereich abdichtet.
-
Über den Kanal 14 kann ein aus dem Gasgenerator 16 ausströmendes unter Druck stehendes Fluid in den Druckgehälter 12 strömen, wodurch der Kolben 18 durch den ansteigenden Druck in Straffrichtung S bewegt wird. Der sich in Straffrichtung S bewegende Kolben 18 schiebt das Schubmittel 20 in Straffrichtung S aus dem Druckbehälter 12 heraus. Das Schubmittel 20 gelangt mit dem Zahnrad 22 in Eingriff dreht dieses in einer Drehrichtung D. Das Zahnrad 22 ist mit einer hier nicht dargestellten Gurtspule gekoppelt. Durch die Drehung des Zahnrads 22 in Drehrichtung D wird die Gurtspule so gedreht, dass ein Gurtband auf der Gurtspule oder ein mit einem Gurtschloss gekoppeltes Kabel aufgewickelt wird, also eine Straffung des Sicherheitsgurtes erfolgt.
-
Der Kolben 18 wird so weit in Straffrichtung S bewegt, bis dieser am Anschlag 24 des Druckbehälters 12 anliegt. Der Anschlag 24 ist aus einem plastisch verformbaren Material hergestellt, sodass der Anschlag 24 durch den Kolben 18 verformt und der Kolben 18 abgebremst wird. Zudem erfolgt durch die Verformung des Anschlags 24 eine zusätzliche Abdichtung des Druckbehälters 12. Dadurch ist sichergestellt, dass das unter Druck stehende Fluid, beispielsweise ein heißes Gas, nicht aus dem Druckbehälter 12 in den Fahrzeuginnenraum austreten kann.
-
Der Anschlag 24 wird insbesondere durch einen plastisch verengten Abschnitt des den Druckbehälter 12 bildenden Rohres gebildet.
-
Zusätzlich wird das hinter dem Verzögerungselement 26 angeordnete Dichtungselement 28 durch den im Druckbehälter 12 ansteigenden Druck gegen das Verzögerungselement 26 gedrängt, wodurch sich dieses verformt und zusätzlich zwischen der Innenseite des Druckbehälters 12 und dem Kolben 18 abdichtet.
-
In der hier gezeigten Ausführungsform wird das Material des Anschlags 24 durch die Schneidkante 30 des Verzögerungselements 26 spanend verformt, wobei ein Span 40 gebildet wird. Die Schneidkante 30 und das Material des Anschlags 24 sind so ausgebildet, dass sich ein nicht abfallender Span 40 bildet, also kein Material des Anschlags 24 aus dem Druckbehälter 12 austreten kann.
-
Das Schubmittel 20 ist eine biegsame Schubstange, die kein Profil aufweist. Die biegsame Schubstange ist aus einem relativ weichen Material hergestellt, sodass sich die Zähne 42 des Zahnrads 22 in die Schubstange eindrücken können, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen Schubmittel 20 und Zahnrad 22 entsteht.
-
Statt einer solchen biegsamen Schubstange kann auch eine Schubstange mit einem bereits eingeprägten Profil oder eine starre Zahnstange verwendet werden. Vorzugsweise wird ein einstückiges Schubmittel verwendet.
-
Eine zweite Ausführungsform eines solchen Gurtstraffers 10 ist in den 4 und 5 dargestellt. Der Aufbau des Gurtstraffers 10 entspricht im Wesentlichen dem in den 1 bis 3 dargestellten Gurtstraffer 10. Abweichend von dieser Ausführungsform ist der Druckbehälter 12 länglich, aber bogenförmig ausgebildet, und erstreckt sich im Wesentlichen um das Zahnrad 22, das die Gurtspule antreibt. Des Weiteren ist ein Aufnahmeraum 46 für das Schubmittel 20 vorgesehen, der innerhalb des Druckbehälters 12 um das Zahnrad 22 verläuft.
-
Auch in dieser Ausführungsform wird der Kolben 18 durch das unter Druck stehende Fluid in einer Strafrichtung S bewegt, bis der Kolben 18 am Anschlag 24 anschlägt und diesen verformt.
-
Wie in 5 zu sehen ist, ist der Aufnahmeraum 46 so ausgebildet, dass dieser das Schubmittel 20, hier ebenfalls eine biegsame, profillose Schubstange, vollständig aufnehmen kann. Das Schubmittel ist nach dem Straffvorgang vollständig aus dem Druckbehälter 12 ausgetreten. Somit kann nach dem Straffvorgang das Zahnrad 22 mit dem Schubmittel 20 bewegt werden.
-
Aufgrund der Biegung des Druckbehälters 12 ist es bei dieser Ausführungsform erforderlich, dass der Durchmessers des Kolbens 18 beziehungsweise des Verzögerungselements 26 von der Schneidkante 30 ausgehend entgegen der Straffrichtung S abnimmt, sodass lediglich die Schneidkante 30 an der Innenseite 38 des Druckbehälters 12 anliegt.
-
Durch den entgegen der Straffrichtung abnehmenden Durchmesser des Kolbens 18 ist sichergestellt, dass der hinter der Schneidkante liegende Bereich des Kolbens 18 beziehungsweise des Verzögerungselements 26 im gekrümmten Bereich des Druckbehälters 12 nicht an der Innenseite 38 des Druckbehälters 12 anliegt, wodurch es zu einem Verkanten des Kolbens 18 im Druckbehälter 12 vor Erreichen der Endposition kommen könnte.
-
In beiden gezeigten Ausführungsformen ist der Anschlag durch eine einseitige Verengung der Wand des Druckbehälters 12 gebildet. Es ist aber auch denkbar, eine in Umfangsrichtung vollständig umlaufende Verengung vorgesehen ist, wodurch der Kolben 18 beim Erreichen des Anschlags 24 vollständig umlaufend mit der Schneidkante 30 am Anschlag 24 anliegen würde. Dies gilt natürlich auch für die vorhergehende Ausführungsform.
-
Die Schneidkante 30 kann ausschließlich im Bereich des Anschlags 24 vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass die Schneidkante 30 in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist, sodass die Schneidkante 30 auch bei einer Drehung des Kolbens 18 stets am Anschlag 24 anliegen und diesen verformen kann.
-
Der Kolben 18 beziehungsweise das Verzögerungselement kann den Anschlag 24 aber auch auf andere Weise verformen. Es ist dazu keine Schneidkante 30 erforderlich.
-
In den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Kolben 18 zweiteilig ausgebildet, mit einem Verzögerungselement 26 und einem Dichtungselement 28. Diese können entweder formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein, sodass diese stets gemeinsam im Druckbehälter 12 bewegt werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Kolben 18 einstückig, das heißt aus einem Material, hergestellt ist.
-
Die teilkugelförmige Anlagefläche hat den Vorteil, dass insbesondere in der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform mit einem gebogenen Druckbehälter 12 stets ein zuverlässiger Kontakt zwischen Kolben 18 und Schubmittel 20 hergestellt ist, wobei die Wirkungsrichtung der Druckkraft auf das Schubmittel 20 immer in Längsrichtung des Druckbehälters 12 verläuft. Die Anlagefläche 36 kann aber auch anders ausgebildet sein, beispielsweise konvex oder eben.
-
Abhängig von der Ausführungsform kann die Anlagefläche die gesamte Vorderseite des Kolbens 18 bedecken oder wie in den hier gezeigten Ausführungsformen lediglich einen Teil der Vorderseite.
-
Durch die Form beziehungsweise Geometrie des Anschlags 24 beziehungsweise der Verengung kann die Bremseigenschaft des Kolbens 18 beliebig angepasst werden.
-
Es ist auch denkbar, dass der Durchmesser stufenweise verringert wird.
-
Es ist ferner möglich, dass sich der Durchmesser des Druckbehälters 12 kontinuierlich verjüngt, wodurch sich die Bremsleistung mit zunehmendem Verschiebeweg vergrößert.
-
Der Anschlag 24 kann aber auch auf andere Weise, beispielsweise durch auf der Innenseite des Druckbehälters 12 angeordnete Vorsprünge oder andere Bauteile gebildet sein.
