DE2411702B2

DE2411702B2 - Kraftbegrenzer, insbesondere für Sicherheitsgurte, der aus einem Zylinder und einem Kolben besteht

Info

Publication number: DE2411702B2
Application number: DE19742411702
Authority: DE
Inventors: Arthur Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Prochazka; Siegfried 8021 Taufkirchen Wolf
Original assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Current assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1979-07-12
Also published as: DE2411702A1; DE2411702C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftbegrenzer, der aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, dessen Hubkraft in einer Richtung begrenzt ist, insbesondere für die Verwendung bei Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner, nach Patent 23 49891.1, wobei der Kolben einen kegeligen Abschnitt aufweist, dessen größerer Kegeldurchmesser in bezug auf die Kraftbegrenzungsrichtung hinter dem kleineren Kegeldurchmesser liegt und danach in einen genau definierten zylindrischen Abschnitt konstanten Drehmessers übereeht, wobei im Bereich des kegelförmigen Abschnittes eine Anzahl von in einem Kugelkäfig liegenden Kugeln angeordnet ist, vor denen ein Schleifring mit einem gegenüber dem Zylinder hohen Reibwert liegt, so daß bei Bewegung des KoI-bens in Kraftbegrenzungsrichtung der Schleifring die Kugeln auf den kegeligen Abschnitt in Eingriff mit der Zylinderinnenwand drückt.

Beim Kraftbegrenzer gemäß Patent 23 49 891.1 tritt eine Kraftbegrenzung nur dann ein, wenn die vorhandene Gurtlose durch den Strammvorgang beseitigt ist, d. h. die Kraftbegrenzung kann nur auf demjenigen Weg des Kolbens wirksam werden, der vorher zwecks Strammziehens des Gurtes in umgekehrter Richtung zurückgelegt wurde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Kraftbegrenzer gemäß Patent 2349891.1 so zu verbessern, daß eine Kraftbegrenzung auf dann erfolgt, wenn vorher kein oder nur wenig Gurtband eingezogen worden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an demjenigen Ende des Zylinders, auf welches sich der als erster Kolben wirkende Kolben bei seiner der Kraftbegrenzungsrichtung entgegengesetzten Bewegung zubewegt, ein zweiter, dem ersten KoI-ben ähnlicher Kolben befestigt ist, der innerhalb eines zweiten Zylinders derart angeordnet ist, daß seine Hubkraft in der gleichen Richtung wie die des ersten Kolbens begrenzt wird.

Die erfindungsgemäß ergriffenen Maßnahmen lassen sich ohne großen Aufwand realisieren. Geschieht dies, ist Gewähr dafür geboten, daß die Kraftbegrenzung mit konstantem Kraftverlauf unabhängig vom Strammvorgang wirksam wird und während der Strammzugphase zugleich ein Überlastschutz vorhanden ist. Insofern erweist sich der erfindungsgemäße Kraftbegrenzer u. a. für Sicherheitsgurte in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner als besonders vorteilhaft, und zwar deshalb, weil er im Gegensatz zu demjenigen gemäß Patent 2349891.1 bei einem Aufprall auch in den Fällen arbeitet, in denen die kritische Auslösegeschwindigkeit für den Strammer nicht erreicht wird, die Strammzugvorrichtung gar versagt oder der Einzugsweg zu gering ist. Hierbei sorgt aber - wie vorerwähnt — der vorhandene Überlastschutz zugleich dafür, daß ein zu starkes Strammziehen des Gurtes verhindert wird. In einem solchen Fall wird nämlich der erfindungsgemäße Kraftbegrenzer bereits schützend wirksam, ehe die Gurtspannung so groß wird, daß eine Verletzung des Fahrers erfolgt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindng weist der zweite Kolben einen kegeligen Ring auf, dessen größerer Kegeldurchmesser analog zum ersten Kolben in bezug auf die Kraftbegrenzungsrichtung hinter dem kleineren Kegeldurchmesser liegt, wobei im Bereich des kegelförmigen Ringes eine Anzahl von Kugeln angeordnet ist, die mittels einer geeigneten Vorrichtung bereits bei der Montage in die Innenwand des zweiten Zylinders gedrückt sind.

Gemäß einem weiteren ausgestaltenden Erfindungsmerkmal ist hinter dem kegeligen Ring am zweiten Kolben ein Sicherungsring vorgesehen, der den kegeligen Ring in seiner Lage fixiert.

Um zu erreichen, daß bei einem Aufprall die Kraftbegrenzungswege beider Zylinder voll ausgenutzt werden, ist in Weiterbildung der Erfindung der erste Kolben so dimensioniert, daß seine Formänderungsarbeit beim Durchlaufen des ersten Zylinders geringer ist als die vom zweiten Kolben aufzubringende Form-

änderungsarbeit.

In den Figuren ist eine Ausführungsform der Erfindung zeichnerisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Kraftbef;renzers im Schnitt, wobei der erste Kolben so weit zurückgezogen ist, daß er keine Kraftbegrenzung mehr ausführen kann,

Fig. 2 den gleichen Kraftbegrenzer in einer Arbeitsstellung, in der der zweite Kolben bereits einen Arbeitsweg zurückgelegt hat,

Fig. 3 eine Darstellung des ersten Kolbens mit dem ersten Zylinder in vergrößertem Maßstab.

Gemäß Fig. 1 ist im ersten Zylinder 1 des Kraftbegrenzers der erste Kolben 2 gleitend angeordnet. Die Kolbenstange 3 trägt ein Umlenkjoch 4 mit einer Führungsrolle 5, über die das (nicht dargestellte) Gurtband geführt ist.

Das Ende des ersten Zylinders 1 ist mit einer Überwurfmutter 11 abgedeckt, welche eine Öffnung für die Kolbenstange 3 aufweist. Der erste Zylinder 1 ist durch eine Abdeckscheibe 12, die mit Bohrungen 13 versehen ist, verschlossen (Fig. 1 und 3). In dem von der Überwurfmutter 11 und der Abdeckscheibe 12 des ersten Zylinders verschlossenen Raum befindet sich eine pyrotechnische Ladung 14 mit elektrischen Zündkapseln 15. Zum Spannen des Sicherheitsgurtes wird in bekannter Weise die pyrotechnische Ladung 14 mittels eines Verzögerungssensors gezündet, wobei das hierdurch erzeugte Gas durch die Bohrungen 13 in den Zylinderraum 16 einströmt und den Kolben 2 in Richtung des Pfeiles A bewegt.

In Fig. 3 ist der erste Kolben 2 des Kraftbegrenzers in vergrößertem Maßstab dargestellt. Er besteht aus dem Führungsteil 17 und dem mit ihm verbundenen Arbeitsteil 18. Dieser Arbeitsteil 18 enthält einen kegeligen Abschnitt 19, an den sich ein zylindrischer Abschnitt 20 anschließt. Der kegelige Abschnitt 19 ist durch zwei Kegelflächen begrenzt, deren eine einen kleineren Durchmesser 22 und deren andere einen größeren Durchmeser 23 hat. Ferner enthält der Arbeitsteil 18 des ersten Kolbens 2 einen ringförmigen Anschlag 21, der gleitend im ersten Zylinder 1 angeordnet ist. In gleicher Weise enthält der Führungsteil 17 einen Anschlag 24 mit Dichtring 24a In dem zwischen den Anschlägen 21 und 24 gebildeten Raum befindet sich ein Schleifring 25, der gegenüber dem ersten Zylinder 1 einen hohen Reibwert hat. Ferner ist in diesem Raum ein Kugelkäfig mit einer Anzahl Kugeln 26 angeordnet.

Mit dem Ende des ersten Zylinders 1 ist ein zweiter Kolben 2a verbunden, welcher einen ähnlichen Aufbau hat wie der erste Kolben 2. Er ist in einem zweiten Zylinder la gelagert, der am Rahmen des Kraftfahrzeuges über die kardanische Aufhängung 9 befestigt ist.

Der zweite Kolben la besteht aus einem Führungsteil 17a, in dem der kegelige Ring 19a eingelegt ist, um den herum eine Anzahl Kugeln 26a angeordnet sind. Hinter dem kegeligen Ring 19a ist ein Sicherungsring 27a vorgesehen, der den kegeligen Ring 19a in seiner Lage fixiert. Mittels einer geeigneten Vorrichtung werden die Kugeln 26a bereits bei der Montage in die Innenwand des zweiten Zylinders eingedrückt, so daß bei einer Bewegung des zweiten Kolbens 2a sofort eine Formänderungsarbeit geleistet wird. Die Vorrichtung zum Eindrücken der Kugeln in die Innenwand des zweiten Zylinders kann z. B. so aufgebaut sein, daß die Kugeln zunächst durch einen Kolben innerhalb des Zylinders in die gewünschte Lage gebracht werden und daß dann ein konischer Stempel die Kugeln nach außen in die Zylinderwand bis zur gewünschten Tiefe einpreßt.

Die Funktion des neuen Kraftbegrenzers ist wie folgt: Es sei angenommen, der erste Kolben 2 befindet sich in der in Fig. 1 dargestellten Lage, in welcher eine Kraftbegrenzung durch den ersten Kolben 2 nicht möglich ist, da er bereits am Endpunkt seines Kraftbegrenzungsweges angelangt ist. Bei einem Aufprall wird dann der erste Zylinder 1 durch den ersten Kolben 2 entgegen der Richtung A in Bewegung gesetzt. Der mit dem ersten Zylinder 1 verbundene zweite Kolben 2a wird hierdurch im zweiten Zylinder la entgegengesetzt der Pfeilrichtung A verschoben, wobei seine Kugeln 26e in der Innenwand des zweiten Zylinders la formverändernde Arbeit leisten.

Befindet sich der erste Kolben 2 beim Aufprall etwa in der Mitte des ersten Zylinders I₁ z. B. in der Stellung B (gestrichelt in Fig. 1 dargestellt), dann kann die Kraftbegrenzung entweder durch den ersten Kolben 2 oder durch den zweiten Kolben 2a geschehen, wobei derjenige Kolben als erster seine Formänderungsarbeit verrichten wird, der hierbei einen etwas geringeren Widerstand als der andere Kolben zu überwinden hat. Um eine volle Ausnutzung der Kraftbegrenzungswege beider Zylinder zu erreichen, wird der erste Kolben 2 so eingestellt, daß seine Formänderungsarbeit geringfü£:ggeringer ist als die des zweiten Kolbens 2a.

Der durch die Erfindung erreichte technische Fortschritt besteht darin, daß der Kraftbegrenzer in den folgenden zwei Fällen wirksam wird:

1. Überlastschutz. Wenn bei einem Aufprall der Gurt mit einer bestimmten Kraft (durch die Treibladung) strammgezogen wird, kann je nach der Sitzposition des Fahrers dabei eine Kraft auftreten, die die Erträglichkeitsgrenze des Fahrers überschreitet. In diesem Fall tritt erfindungsgemäß der während der Strammzugsphase wirkende Überlastschutz ein (z. B. Formänderungsarbeit des Kolbens 2a im Zylinder la).

2. Trennung der Funktion des Strammens und der Kraftbegrenzung.

Wenn ein Aufprall eintritt, ohne daß die kritische Auslösegeschwindigkeit des Automobils erreicht ist (d. h. ohne daß die Treibladung gezündet wird) oder wenn der Sensor versagt oder wenn der Einzugsweg eines Kolbens trotz Zündung der Treibladung gering ist, dann ist dadurch, daß die Kraftbegrenzung mit konstantem Kraftverlauf unabhängig vom Strammvorgang wirksam wird, eine hinreichende Kraftbegrenzung gewährleistet.

Hierzu 2 BhUt Zeichnungen

Claims

24 Π 702 Patentansprüche:

1. Kraftbegrenzer, der aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, dessen Hubkraft in einer Richtung begrenzt ist, insbesondere für die Verwendung bei Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner, nach Patent 2349891.1, wobei der Kolben einen kegeligen Abschnitt aufweist, dessen größerer Kegeldurchmesser in bezug auf die Kraftbegrenzungsrichtung hinter dem kleineren Kegeldurchmesser liegt und danach in einen genau definierten zylindrischen Abschnitt kontanten Durchmessers übergeht, wobei im Bereich des kegelförmigen Abschnittes eine Anzahl von in einem Kugelkäfig liegenden Kugeln angeordnet ist, vor denen ein Schleifring mit einem gegenüber dem Zylinder hohen Reibwert liegt, so daß bei Bewegung des Kolbens in Kraftbegrenzungsrichtung der Schleifring die Kugeln auf den kegeligen Abschnitt in Eingriff mit der Zylinderinnenwand drückt, dadurch gekennzeichnet, daß an demjenigen Ende des Zylinders (IL), auf welches sich der als erster Kolben (2) wirkende Kolben bei seiner der Kraftbegrenzungsrichtung entgegengesetzten Bewegung zubewegt, ein zweiter, dem ersten Kolben (2) ähnlicher Kolben (2a) befestigt ist, der innerhalb eines zweiten Zylinders (la) derart angeordnet ist, daß seine Hubkraft in der gleichen Richtung wie die des ersten Kolbens (2) begrenzt wird.

2. Kraftbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (2a) einsn kegeligen Ring (19a) aufweist, dessen größerer Kegeldurchmesser in bezug auf die Kraftbegrenzungsrichtung hinter dem kleineren Kegeldurchmesser liegt, wobei im Bereich des kegeligen Ringes (19a) eine Anzahl von Kugeln (26a) angeordnet ist, die mittels einer geeigneten Vorrichtung bereits bei der Montage in die Innenwand des zweiten Zylinders (la) gedrückt sind.

3. Kraftbegrenzer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem kegeligen Ring (19α) ein Sicherungsring (27a) vorgesehen ist, der den kegeligen ring (19a) in seiner Lage fixiert.

4. Kraftbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (2) so dimensioniert ist, daß seine Formänderungsarbeit beim Durchlaufen des ersten Zylinders (1) geringer ist als die vom zweiten Kolben (2a) aufzubringende Formänderungsarbeit.