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Zur Straffung des Fahrzeuggurts bei
einem Unfall werden heutzutage sogenannte Gurtstraffer eingesetzt.
In der Praxis haben sich bislang pyrotechnische Strafferantriebe
durchgesetzt, die einmal betätigt
werden können,
nach ihrer Aktivierung aber wieder ausgetauscht werden müssen. Darüber hinaus
kommen neue Systeme auf den Markt, bei denen kurz vor einem Zusammenstoß ein sogenannter Pre-Crash-Straffer
zum Einsatz kommt, der eine Vorstraffung mit mehreren 100 N Straffkraft
durchführt. Beim
Pre-Crash-Straffer handelt es sich um einen zweiten, reversiblen
Straffer. Die bisherigen Konzepte sehen vor, daß der Pre-Crash-Straffer entfernt
vom Hauptstraffer angeordnet ist oder daß beide Straffer im sogenannten
Gurtaufroller sitzen. Der Gurtaufroller hat damit drei Funktionen,
nämlich
das Gurtband aufzuwickeln (die geringe, hierfür notwendige Aufwickelkraft
fällt nicht
unter den Begriff „Straffung"). Darüber hinaus
sind noch zwei Antriebssysteme im Aufroller vorgesehen, die den
Pre-Crash-Antrieb und den Hauptantrieb für die Hauptstraffung darstellen. Im
Gurtaufroller sind diese Antriebe üblicherweise als feder- und
elektromotorische Antriebe ausgebildet.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe
gestellt, eine Gurtstraffervorrichtung zu schaffen, die kompakt aufgebaut
ist und eine leistungsfähige
Hauptstraffung ermöglicht.
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Die Gurtstraffervorrichtung nach
der Erfindung ist insbesondere eine Schloßstraffervorrichtung, also
keine mit sehr hoher Bauteilzahl verbundene Aufrollerstraffvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Gurtstraffervorrichtung
ist mit einer einzigen Koppelstelle zum Koppeln der Straffvorrichtung
mit dem Gurtband versehen und weist einen Pre-Crash-Antrieb sowie
einen pyrotechnischen Antrieb für
die Hauptstraffung auf. Beide Antriebe verschieben bei ihrer Aktivierung
die Koppelstelle.
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Bei der erfindungsgemäßen Gurtstraffervorrichtung
sind der pyrotechnische und der Pre-Crash-Antrieb in derselben Vorrichtung
untergebracht und nicht mechanisch voneinander getrennt.
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Vorzugsweise ist der Pre-Crash-Antrieb
reversibel, was dadurch erreicht wird, daß ein Energiespeicher verwendet
wird, der mit einem Motor zum Beaufschlagen des Energiespeichers
gekoppelt ist. Der Energiespeicher kann beispielsweise eine Spiralfeder
oder eine Torsionsfeder sein, die beide motorisch gespannt werden.
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Bezüglich der Spiralfeder sieht
eine Ausführungsform
vor, daß diese
an einem Ende fahrzeugfest oder sitzfest und am anderen mit einem
Drehteil verbunden ist, an dem der pyrotechnische Antrieb befestigt
ist. Die Spiralfeder kann beispielsweise unter dem Fahrzeugsitz
quer zu diesem verlaufen.
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Die Spiralfeder sitzt insbesondere
in einem Federaufnahmegehäuse,
das radial außenseitig durch
den Motor angetrieben, d.h. in Drehung versetzt wird und im Bereich
des Zentrums die Anbindung an die Spiralfeder besitzt. Das Federaufnahmegehäuse hat
also eine Doppelfunktion, es schützt
die Spiralfeder und dient dem Angriff des Antriebs. Das Federaufnahmegehäuse kann
zusätzlich
auch noch der Entriegelung dienen, indem es eine Entriegelungsnase
hat, die bei einer Überdrehung
des Federaufnahmegehäuses
eine Federverriegelung freigibt. Die Entriegelung wird folglich
durch den Antriebsmotor zum Vorspannen der Feder auch entriegelt,
und zwar indem das Federaufnahmegehäuse in Vorspannrichtung weitergedreht
wird.
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Die Federverriegelung kann in diesem
Zusammenhang ein mit dem radial äußeren Ende
der Spiralfeder gekoppeltes Halteteil besitzen, das mit dem Gehäuse lösbar gekoppelt
ist und von der Entriegelungsnase wieder entkoppelt werden kann.
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Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Gurtstraffervorrichtung
sieht vor, daß der Pre-Crash-Antrieb
ein gasbetriebener Antrieb ist, der gespeichertes Druckgas in denjenigen
Arbeitsraum einströmen
läßt, der
auch mit dem pyrotechnischen Antrieb gekoppelt ist. Dies wird vorzugsweise
bei einem Linearantrieb eingesetzt. Weitere Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und
aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gurtstraffervorrichtung
mit aufgeschnittenem Gehäuse
in nicht betätigtem
Zustand,
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2 eine
Schnittansicht durch das Gehäuse
des Pre-Crash-Antriebs nach 1 in
nicht betätigtem
Zustand,
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3 in
Pre-Crash-Antrieb nach 2 zum Zeitpunkt
des Auslösens,
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4 eine
vergrößerte Ansicht
des mit X bezeichneten Bereichs in 3,
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5 den
Pre-Crash-Antrieb nach 2 kurz
nach seiner Aktivierung,
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6 eine
vergrößerte Ansicht
des mit Y bezeichneten Bereichs in 5,
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7 den
Pre-Crash-Antrieb nach 2 am
Ende des Pre-Crash-Straffvorgangs,
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8 den
Pre-Crash-Antrieb nach 2 kurz
vor dem Verrasten des Halteteils am Gehäuse beim erneuten Spannen der
Feder,
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9 den
Pre-Crash-Antrieb nach 2 nach
erfolgter Verrastung des Halteteils und vor dem eigentlichen Spannvorgang,
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10 den
Pre-Crash-Antrieb nach 2 am
Ende des Spannvorgangs,
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11 eine
schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gurtstraffervorrichtung,
die mit einer Spiralfeder arbeitet, gezeigt im nicht aktivierten
Zustand,
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12 die
Gurtstraffervorrichtung nach 11 am
Ende des Pre-Crash-Vorgangs,
und
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13 eine
Schnittansicht durch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gurtstraffervorrichtung,
die mit einem Linearstraffer und einem druckgasgetriebenen Pre-Crash-Antrieb
arbeitet.
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In 1 ist
eine Gurtstraffervorrichtung in Form eines Schloßstraffers dargestellt. Das
Gurtschloß 10 stellt
die einzige Koppelstelle der Vorrichtung mit dem Gurtband dar. Das
Gurtschloß ist über ein
Zugseil 12 mit einem pyrotechnischen Antrieb 14 gekoppelt,
der über
einen Anlenkpunkt 16 mit einem Pre-Crash-Antrieb 18 verbunden
ist, indem er an einem radial äußeren Ende 20 einer
Spiralfeder 22 befestigt ist. Der Pre-Crash-Antrieb ist
ein reversierender, d.h. mehrfach verwendbarer Antrieb, der dann ausgelöst wird,
wenn ein Unfall sehr wahrscheinlich bevorsteht, wogegen der pyrotechnische
Antrieb 14 ein einmal betätigbarer Strafferantrieb ist,
der bei einem tatsächlich
detektierten Aufprall aktiviert wird.
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Der Pre-Crash-Antrieb 18 umfaßt ein Außengehäuse 24,
welches eine kreissegmentförmige Öffnung 26 zum
Durchtritt des Endes 20 der Spiralfeder 22 und
zu deren Verschiebung im Pre-Crash-Fall hat. Im Gehäuse 24 ist
ein drehbar um eine Achse A gelagertes Federaufnahmegehäuse 28 vorgesehen, welches
nahe seines Zentrums einen sich axial erstreckenden, mittigen Bund 30 sowie
an seinem radial äußeren Umfang
eine sich über
etwa 240° erstreckende
Umfangswand 32 besitzt. Das radial innere Ende 34 der
Spiralfeder 22 ist fest im Bund 30 des Federaufnahmegehäuses 28 gelagert.
In dem Bereich, in dem die Umfangswand 32 nicht vorhanden ist,
tritt auch das Ende 20 der Spiralfeder 22 aus
dem Federaufnahmegehäuse 28 heraus
(siehe 2).
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Auf einem Teil seines Außenumfangs
besitzt die Umfangswand 32 eine Verzahnung 40,
mit der ein Schneckenrad 42 kämmt, das durch einen Elektromotor 45 in
Antrieb versetzt werden kann. Mit dem Elektromotor 45 wird
die Spiralfeder 22 vorgespannt. Sie wird darüber hinaus
auch, wie im folgenden noch erläutert
werden wird, durch den Elektromotor 45 entriegelt, zur
Auslösung
des Pre-Crash-Straffvorgangs. Im vorgespannten, noch nicht betätigten Zustand
ist die Spiralfeder 22 an einer Bewegung gehindert, sie ist
jedoch so vorgespannt, daß das
freie Ende 20 bestrebt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn
nach unten zu schwenken.
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Am freien Ende 20 ist ein
Halteteil 44, das bogenförmig um einen Teil der Verzahnung 40 herum verläuft, angebracht.
Dieses Halteteil 44, das in 4 besser
zu erkennen ist, besitzt eine kleine Öffnung 46, mit der
es in einer radial nach außen
vorstehenden Rastnase 48 des Gehäuses 24 verrastet
(siehe 2). Das Ende 20 ist
damit an einer Bewegung gehindert. Am Federaufnahmegehäuse 28 ist
eine radial nach außen
vorstehende Entriegelungsnase 50 vorgesehen, die im Augangszustand
nach 2 vor einer Schräge 52 am
Halteteil 44 liegt.
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Detektieren Sensoren einen wahrscheinlich bevorstehenden
Unfall, wird der sehr schnell ansprechende Motor 45 betätigt, um
das Federaufnahmegehäuse 28 in
Pfeilrichtung nach 2 entgegen dem
Uhrzeigersinn zu drehen, so daß die
Nase 50 das elastisch ausgeführte Halteteil 44 radial
nach außen
drückt
(siehe 4), bis das Halteteil 44 außer Eingriff
mit der Rastnase 48 kommt, wie in den 3 und 4 gezeigt.
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Die in der Spiralfeder 22 gespeicherte
Energie wird schlagartig freigegeben, und das Ende 20 dreht
sich abrupt nach unten (siehe 5 und 6), bis es am Gehäuse 24 anschlägt (siehe 7).
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Wird dann tatsächlich eine Kollision detektiert,
wird ein pyrotechnischer Treibsatz 60 am Antrieb 14 gezündet, so
daß der
als Linearantrieb ausgebildete Gurtstraffer das Gurtschloß 10 in
Pfeilrichtung gemäß 1 nach unten zieht. Insgesamt
läßt sich
somit ein hoher Straffweg erzielen.
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Kommt es zu keinem Aufprall, so daß die Pre-Crash-Gurtstraffung
wieder rückgängig gemacht werden
kann, wird der Motor 45 so betätigt, daß er das Federaufnahmegehäuse 28 im
Uhrzeigersinn dreht und das Ende 20 der Spiralfeder 22 gedreht und
gespannt wird. (Siehe 8).
Das Ende 20 mit dem Halteteil 44 schwenkt nach
oben (siehe 8), bis
die Rastnase 48 wieder in die Öffnung 46 einrasten
kann (siehe 9), so daß das Ende 20 gehalten ist.
Anschließend
wird die Drehrichtung des Motors 45 umgekehrt, so daß sich das
Federaufnahmegehäuse 28 und
die Rastnase 50 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, so daß die Grundstellung
wieder erreicht wird (siehe 10 und 2), damit später eine schnelle
Auslösung
erfolgen kann.
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Wie zu erkennen ist, sind die beiden
Antriebe 14, 18 mechanisch unmittelbar miteinander
gekoppelt und in Reihe geschaltet und in derselben Vorrichtung integriert.
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Dies gilt auch für die Ausführungsform nach den 11 und 12.
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Bislang bereits eingeführte funktionsgleiche Teile
werden auch mit demselben Bezugszeichen versehen.
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Das Gurtschloß 10 ist über einen
entsprechend 1 ausgeführten pyrotechnischen
Gurtstrafferantrieb 14 in Form eines Linearantriebs mit
einem Drehkopplungsteil 70 in Form eines Abschnitts einer
Scheibe gekoppelt. Der Zylinder des pyrotechnischen Antriebs 14 ist
in einer geschlitzten, über
ein Auge 72 mit dem Fahrzeugsitz gekoppelten Hülse 74 längsverschieblich
gelagert und über einen
Hebel 76 mit dem Drehkopplungsteil 70 verbunden.
Als Energiespeicher für
den Pre-Crash-Antrieb 18 ist hier eine lange, stabförmige Spiralfeder 78 vorgesehen,
die vorzugsweise quer unterhalb des Fahrzeugsitzes verläuft. Die
Spiralfeder 78 ist an einem abgewinkelten Ende fest mit
dem Drehkopplungsteil 70 verbunden. Das andere Ende ist
ebenfalls abgewinkelt und starr am Fahrzeugsitz oder einem anderen
fahrzeugfesten Teil eingespannt. Die Spiralfeder ist vorgespannt
eingebaut, um eine Endhaltekraft nach dem Pre-Crash-Straffen sicherzustellen.
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Im gespannten Zustand (11) verhindert eine Verriegelungseinheit 82 das
Verdrehen des Drehkopplungsteils 70.
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Ähnlich
wie bei der vorhergehenden Ausführungsform
wird die Verriegelungseinheit 82 durch einen Antriebsmotor 45 entriegelt,
der hierzu eine ebenfalls drehbar gelagerte Scheibe 84,
die an ihrem Außenumfang
eine Verzahnung 86 besitzt, in Drehung versetzt. Durch
Drehung der Scheibe 84 und Bewegung des Zapfens 88 bewegt
sich die Klinke 90 nach unten. Dadurch wird die Spiralfeder 78 freigegeben,
so daß das
Schloß 10 nach
unten bewegt wird (siehe 12).
Zusätzlich
kann auch noch anschließend
der pyrotechnische Antrieb 14 aktiviert werden. Als Anschlag
für die
zwei zueinander drehbaren Scheiben 70, 84 wird
eine Nase 92 verwendet, die in einer Nut 94 in
dem Drehkopplungsteil 70 bewegt wird (siehe 12).
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Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform
dient der Motor 45 anschließend zum Spannen der Feder 78 und
zum Betätigen
der Verriegelungseinheit 82. Auch hier ist der Pre-Crash-Antrieb 18 reversibel.
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Auch bei der Ausführungsform nach 13 ist der Pre-Crash-Antrieb
reversibel und ebenfalls wie der pyrotechnische Antrieb 14 in
derselben Gurtstraffervorrichtung untergebracht. Das Gurtschloß 10 ist
mit einer überlangen
Kolben-Zylinder-Einheit 100 gekoppelt. Ein im Zylinder 102 beweglicher
Kolben 104 begrenzt einen Arbeitsraum 106, der
einerseits über
eine Öffnung
mit einem pyrotechnischen Treibsatz 60 und andererseits über eine
Druckleitung 108 mit einem Druckgasspeicher 110 als
Energiespeicher gekoppelt ist, an dessen Ausgang ein elektrisch schaltbares
Ventil 112 sitzt. Der Druckgasspeicher 110 wird über eine
elektrische, nicht dargestellte Pumpe stetig auf hohem Druck gehalten.
Der Druckgasspeicher 110 stellt einen Teil des Pre-Crash-Antriebs
dar.
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Wird eine Pre-Crash-Situation detektiert, wird
das Ventil 112 angesteuert, und Gas aus dem Druckgasspeicher 110 gelangt
in den Arbeitsraum 106 und führt zur Verschiebung des Kolbens 104 und des
Schlosses 10 nach unten. Anschließend kann im Crash-Fall der
Treibsatz 60 gezündet
werden, der zu einer weiteren Verstellung des Gurtschlosses 10 führt. Wird
kein Crash-Fall detektiert, so wird das Ventil 112 geschlossen,
Gas aus dem Arbeitsraum 106 abgelassen, und eine unterhalb
des Kolbens 104 vorgesehene Druckfeder 114 fährt den
Kolben 104 wieder in die in 13 gezeigte
Ausgangsstellung zurück.
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Zu betonen ist auch noch, daß die Pre-Crash-Antriebe 18 nach
den ersten beiden Ausführungsformen
auch ohne mit ihnen gekoppelte pyrotechnische Antriebe 14 betreibbar
sind, und zwar entweder zusätzlich
zu einem entfernt angeordneten pyrotechnischen Antrieb, d.h. der
pyrotechnische Antrieb ist nicht Teil der gezeigten Straffvorrichtung, oder
separat als Hauptstraffantrieb.