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Spannvorrichtung für Sicherheitsgurte
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für Sicherheitsgurte
zur Rückhaltung von Insassen in Fahrzeugen, insbesondere Personen-Kraftfahrzeugen,
mit einem in einem feststehenden Zylinder verschiebbaren Kolben, der zur Verschiebung
in eine Spannstellung mit einem von einem Sensor auslösbaren Treibmittel beaufschlagbar
ist und dabei über eine Kolbenstange an dem Sicherheitsgurt im Sinne einer Straffung
des am Körper des Fahrzeuginsassen anliegenden Gurtbandes angreift, und mit einer
die Rückbewegung des Kolbens aus der Spannstellung verhindernden Rücklaufsperre.
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Solche Spannvorrichtungen sind an sich bekannt und dienen dazu, beim
Auftreten einer von dem Sensor festgestellten extremen Geschwindigkeitsänderung
des Fahrzeugs, beispielsweise bei einem Unfall, den im Fahrzeug angeordneten Sicherheitsgurt
straff am Körper des Fahrzeuginsassen zur Anlage zu bringen. Dadurch wird die durch
das aus Komfortgründen verhältnismäßig lockere Anlegen des Gurtes im Betrieb des
Fahrzeugs sich ergebende Gurtlose beseitigt, so daß nunmehr der gesamte mögliche
Vorverlagerungsweg des Fahrzeuginsassen zur wirkungsvollen und gezielten Rückhaltung
ausgenutzt werden kann, wozu ebenfalls bekannte Kraftbegrenzungsvorrichtungen herangezogen
werden.
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Bei den bekannten Gurtspannvorrichtungen der eingangs genannten Bauart
befindet sich die Kolbenstange in der Ausgangsstellung in einer aus dem Zylinder
herausgezogenen Position und wird während des Spannvorganges von dem von dem Treibmittel
beaufschlagten Kolben unter Zugbeanspruchung in den Zylinder hineingezogen, wobei
die Kolbenstange den Sicherheitsgurt spannt. Dazu kann die Kolbenstange an ihrem
Ende eine Gurtöse aufweisen, an der ein Ende des Sicherheitsgurtes befestigt ist
oder durch das der Sicherheitsgurt hindurchläuft. Während in dem ersten Fall die
Spannvorrichtung im wesentlichen in Längsrichtung des Sicherheitsgurtes ausgerichtet
sein muß, kann in dem zweiten Fall die Spannvorrichtung auch senkrecht zum Sicherheitsgurt
angeordnet sein.
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Diese üblichen Ausbildungen von Spannvorrichtungen mit auf Zug beanspruchten
Kolbenstangen haben jedoch den Nachteil, daß die Verbindung von Kolben und Kolbenstange
sowie der Kolbenstangenquerschnitt recht kräftig ausgebildet sein müssen, damit
bei der Druckbeaufschlagung des Kolbens durch das von dem Sensor ausgelöste Treibmittel
der Kolben nicht abreißt und die Funktion der Spannvorrichtung in Frage stellt.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Bauart besteht darin, daß die Kolbenstange in
ihrer Ausgangsposition aus dem Zylinder herausgezogen und damit Korrosions-und Verschmutzungsangriffen
ausgesetzt ist. Schließlich ist auch der für eine derartige Spannvorrichtung erforderliche
Bauraum relativ groß, insbesondere wenn die Spannvorrichtung mit der den Sicherheitsgurten
üblicherweise zugeordneten selbsttätigen Gurtaufwickelvorrichtung zusammengebaut
ist und wenn ein möglichst glatter und umlenkungsfreier Verlauf des Sicherheitsgurtes
in der Ausgangsstellung, d.h. in der ungespannten Position, erwünscht ist.
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Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
die Kolbenstange als auf Druck beanspruchte Stange in der Weise ausgebildet ist,
daß sie bei Auslösung des Treibmittels aus einer in den Zylinder eingeschobenen
Ausgangsstellung in eine aus dem Zylinder
herausgeschobene Spannstellung
verschiebbar ist, wobei das Gurtband von der Kolbenstange unter Bildung einer Schlaufe
zwischen zwei Umlenkstellen mitgenommen wird. Erfindungsgemäß befindet sich also
die Kolbenstange in ihrer Ausgangsposition mit nahezu ihrer gesamten Länge innerhalb
des Zylinders, wo sie gegen Schmutz und Korrosion weitgehend geschützt ist, wodurch
die Gewähr dafür gegeben ist, daß sie auch noch nach längerer Betriebszeit des Kraftfahrzeugs
jederzeit betriebsbereit ist. Dadurch, daß die Kolbenstange während des Spannvorganges
im wesentlichen auf Druck beansprucht ist, sind Kolbenabrisse auch bei schwächerer
Ausbildung der Kolbenstange weitgehend ausgeschlossen.
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Schließlich kann auch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Spannvorrichtung
infolge ihres geringeren Platzbedarfes wesentlich günstiger in einem Fahrzeug untergebracht
werden, vor allem wenn sie zweckmäßigerweise im Bereich einer ein Ende des Sicherheitsgurtes
aufwickelnden Gurtaufwickelvorrichtung angeordnet ist und dabei im wesentlichen
parallel zu dem Verlauf des Gurtbandes vor dem Einlauf in die Gurtaufwickelvorrichtung
angeordnet ist. Dabei empfiehlt es sich, die Spannvorrichtung und die Gurtaufwickelvorrichtung
in der Weise zusammenzufügen, daß sie Bestandteile eines in dem Fahrzeug einbaubaren
Bauteils sind.
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Um zu verhindern, daß der Kolben und die Kolbenstange der Spannvorrichtung,
ohne von dem Treibmittel beaufschlagt zu sein, aus ihrer Ausgangsposition in die
Spannstellung verstellt werden können, sollen gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
beim Auslösen der Spannvorrichtung zerstörbare Mittel zur Verhinderung einer Kolbenverschiebung
vorgesehen sein. Dazu kann insbesondere an dem Mantel des Zylinders ein den Kolben
in der Ausgangsstellung fixierender Sperrstift vorgesehen sein, der bei einer treibmittelbeaufschlagten
Verschiebung des Kolbens zerstörbar ist und dann die funktionsgerechte Verstellung
des Kolbens zum Spannen des Sicherheitsgurtes zuläßt. Eine ungewollte Verschiebung
des Kolbens, die
infolge des automatischen Eingriffs der Rücklaufsperre
nicht wieder aufgehoben werden kann, wird dadurch verhindert.
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Um ein Verdrehen der Kolbenstange während des Betriebs des Fahrzeugs
oder während des Spannvorganges auszuschließen, kann die Kolbenstange an ihrem an
dem Gurtband angreifenden Ende einen Querstab aufweisen, der mit seinen Enden in
Langlöchern an den seitlichen Gehäusewänden geführt ist. Dabei kann der Querstab
zumindest an den dem Gurtband zugewandten Seiten abgerundet sein, um eine Beschädigung
des Sicherheitsgurtes während des Spannvorganges auszuschließen.
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Eine andere Möglichkeit, eine Verdrehung der Kolbenstange zu vermeiden,
besteht darin, die Kolbenstange mit einer von der Kreisform abweichenden Querschnittsform
auszubilden und in einer entsprechend geformten Öffnung an der Stirnseite des Zylinders
zu führen. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den Kolben und den Zylinder
mit einer von der Kreisform abweichenden Querschnittsform, beispielsweise mit einem
Rechteckquerschnitt, auszuführen. Bei dieser Ausführung könnten an den vier Längs
seiten des Kolbens in Spannrichtung kegelförmig sich verjüngende Ausnehmungen vorgesehen
sein, in denen beim Rücklauf des Kolbens in Klemmstellung gelangende Klemmelemente
eingebracht sind. Solche Klemmelemente können beispielsweise in Spannrichtung des
Kolbens federbelastete Zylinderrollen oder aber ein dem Zylinderquerschnitt angepaßter,
federnder Drahtring sein, der über den Umfang geteilt ist und infolge einer aufgebrachten
Vorspannung an die Zylinderwände gedrückt wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
die im folgenden näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine mit einer Gurtaufwickelvorrichtung zusammengebaute Gurtspannvorrichtung,
Fig.
2 eine Draufsicht auf die Baueinheit gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Längs schnitt durch
eine andere Ausgestaltung und Anordnung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung und
Fig. 4 und 5 Darstellungen von besonders ausgestalteten Klemmkörpern für die Rücklaufsperre.
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In den Figuren 1 und 2 der Zeichnung ist im Längsschnitt und in Draufsicht
eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 dargestellt,
die mit einer dem Sicherheitsgurt 2 üblicherweise zugeordneten Gurtaufwickelvorrichtung
3 zu einer in dem Fahrzeug einbaubaren gemeinsamen Baueinheit zusammengefaßt ist.
Ausgegangen wird dabei von einer Dreipunkt-Sicherheitsgurtanordnung, wie sie bei
heutigen Kraftfahrzeugen serienmäßig vorgesehen ist. Solche Sicherheitsgurte weisen
eine federbelastete Gurtaufwickelvorrichtung auf, die ein Ende des Sicherheitsgurtes
selbsttätig aufwickelt. Diese Gurtaufwickelvorrichtung ist häufig, jedenfalls für
die vorderen Sitze eines Kraftfahrzeuges, im unteren Bereich eines Türholms angebracht,
von wo aus der Sicherheitsgurt vertikal nach oben zu einem im Bereich der Schulter
des Fahrzeuginsassen angeordneten Gurtumlenkbeschlag führt, um von dort aus im wesentlichen
diagonal über die Brust des Fahrzeuginsassen zu einem in der Fahrzeugmitte gehaltenen
Gurtschloß und danach über den Beckenbereich des Fahrzeuginsassen wieder zu einem
Befestigungsbeschlag auf der Türseite zu laufen.
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Die in der Figur 1 gezeigte Gurtspannvorrichtung 1 ist nun so angeordnet,
daß sie im wesentlichen parallel zu dem vertikal an der Türsäule verlaufenden Gurtband
2 angeordnet ist. Dadurch läßt sie sich sehr günstig im Bereich der Türsäule (B-Säule)
unterbringen.Sie besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 4, dessen eines Ende
durch einen Deckel 5 verschlossen ist und dessen anderes Ende als Befestigungsflansch
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zur Befestigung beispielsweise auf einem U-förmigen Gehäuse 7 der Gurtaufwickelvorrichtung
3 ausgebildet ist. In dem Zylinder 4, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist ein Kolben 8 verschiebbar angeordnet,
der eine aus einer Durchgangsöffnung 10 herausragende Kolbenstange 9 aufweist. Am
kolbenfernen Ende der Kolbenstange 9 ist ein abgerundeter Querstab 11 vorgesehen,
dessen beide Enden in Langlöchern 12 an den Seitenwänden des U-förmigen Aufwickelgehäuses
7 geführt sind.
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Mit 13 ist eine in dem Zylinder 4 im Bereich des Deckels 5 angeordnete
pyrotechnische Treibladung bezeichnet, die über eine Signalleitung 14 von einem
in dem Fahrzeug angebrachten Sensor 15 ausgelöst werden kann. Die Auslösung dieser
pyrotechnischen Treibladung erfolgt durch den Sensor bei extremen Geschwindigkeitsänderungen
des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Fahrzeugunfall. Es entsteht dann auf der der
Kolbenstange 9 abgewandten Stirnfläche des Kolbens 8 ein Druck, der den Kolben 8
mit der Kolbenstange 9 in der durch den Pfeil 16 angedeuteten Spannrichtung verschiebt.
Dabei nimmt der am Ende der Kolbenstange 9 angeordnete Querstab 11 den Sicherheitsgurt
2 unter Bildung einer mit unterbrochenen Linien angedeuteten Schlaufe zwischen den
an dem Gehäuse 7 gebildeten Umlenkstellen 17 und 18 mit. Da die hier mit 19 bezeichnete
Aufwickeltrommel der Aufwickelvorrichtung 3 bei einem solchen Unfall durch eine
übliche Sperrvorrichtung in Abwickelrichtung gesperrt ist, wird die zur Bildung
der Schlaufe erforderliche Gurt läge dem am Körper des Fahrzeuginsassen anliegenden
Gurtband entzogen, so daß dieses straff zur Anlage kommt. Um nun aber eine Rückbewegung
der Kolbenstange und des Kolbens nach Beendigung des Spannvorganges durch die dabei
entstehende Gurtkraft zu vermeiden, weist die Spannvorrichtung eine RUcklaufsperre
auf. Diese Rücklaufsperre wird bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
dadurch gebildet, daß an dem Außenmantel des Kolbens 8 eine in Spannrichtung konisch
sich erweiternde Ausnehmung 20 gebildet ist, in der ein unter radialer oder axialer
Federspannung
stehender Kugelring 21 angeordnet ist. In der Figur 1 werden die Kugeln des Kugelringes
21 durch einen beispielsweise gewellten Federring 22 in Kolbenspannrichtung 16 auf
die durch die konische Erweiterung 20 gebildete Rampe gedrückt. Während diese Kugeln
des Kugelringes 21 bei einer Verschiebung des Kolbens 8 in jpannrichtung 16 dieser
Bewegung kein Hindernis entgegensetzen, verklemmen sie sich bei dem Versuch der
Rückbewegung des Kolbens entgegen der Spannrichtung 16 zwischen der konisch erweiterten
Ausnehmung 20 des Kolbens 8 und der Innenwand des Zylinders 4 und blockieren so
den Rücklauf des Kolbens. Die während der Spannbewegung des Kolbens zur anfänglichen
Straffung des Gurtes und Beseitigung der Gurtlose eingezogene Gurtlänge bleibt also
auch während des Rückhaltevorganges des Fahrzeuginsassen erhalten. Gegebenenfalls
kann während des Rückhaltevorganges durch besondere, sogenannte Gurtkraftbegrenzer
die Gurt läge in gezielter Weise vergrößert werden, um den gesamten zur Verfügung
stehenden Vorverlagerungsweg des Fahrzeuginsassen ohne Überschreitung vorbestimmter
Belastungen zur energieabbauenden Rückhaltung des Fahrzeuginsassen auszunutzen.
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Wie in der in der Figur 1 mit ausgezogenen Linien angedeuteten Ausgangsstellung
angedeutet ist, läuft der Sicherheitsgurt 2 bis auf eine Umlenkstelle 23 beim Einlauf
in das Gehäuse 7 im wesentlichen ohne Umlenkungen auf die Gurtaufwickeltrommel 19.
Bei Verwendung einer herkömmlichen Gurtspannvorrichtung, bei der die Kolbenstange
9 in der Ausgangsstellung aus dem Zylinder 4 herausgeschoben ist und während des
Spannvorganges in den Zylinder hineingezogen wird, würde dagegen bei einem ähnlichen
Grundaufbau und unter Berücksichtigung möglichst geringer Umlenkungen ein um die
Spannlänge vergrößerter Bauraum beansprucht werden. Ein weiterer Vorteil, der sich
durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spannvorrichtung mit einer beim Spannvorgang
auf Druck beanspruchten Kolbenstange ergibt, besteht darin, daß die Kolbenstange
in ihrer Ausgangsposition durch den sie umgebenden Zylinder 4 geschützt
ist
und so weitgehend gegen Schmutz- und Korrosionsangriffe geschützt ist.
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In der Figur 3 ist eine andere Ausgestaltung der Erfindung mit einer
im wesentlichen senkrecht zu dem Gurtband angeordneten Gurtspannvorrichtung 1' gezeigt.
Auch hier ist die Kolbenstange 9' während des Spannvorganges auf Druck beansprucht,
d.h. sie wird aus ihrer in den Zylinder 4' hineingeschobenen Ausgangsposition in
die mit unterbrochenen Linien angedeutete Spannstellung gedrückt, wobei ihr an dem
Ende angeordneter, abgerundeter Querstab 11 den Gurt 2 in Form einer Schlaufe zwischen
den beiden, an dem U-förmigen Aufwickelgehäuse 7' befestigten Umlenkstellen 17'
und 18' mitnimmt. Auch hier ist ersichtlich, daß das Gurtband in der Ausgangsposition
im wesentlichen ohne Umlenkung auf die Gurtaufwickeltrommel 19 aufläuft. Um nun
eine Verdrehung der Kolbenstange 9' zu verhindern, kann deren Querschnitt,abweichend
von dem üblichen Kreisquerschnitt, beispielsweise auch viareckig ausgebildet sein.
In diesem Fall müßte auch die Durchführungsöffnung 10' am Boden des Zylinders 4'
mit einem entsprechenden Führungsquerschnitt ausgebildet sein. Es wäre jedoch auch
denkbar, den gesamten Zylinder und entsprechend den Kolben mit einem von der Kreisform
abweichenden Querschnitt auszuführen, wobei ebenfalls eine Verdrehung vermieden
wäre. In diesem Fall müßten auch die Rücklaufsperren diesem Querschnitt angepaßt
sein, indem beispielsweise anstelle eines Kugelringes, wie in der Figur 4 angedeutet,
vier an den kegelförmig sich erweiternden Längsseiten des Kolbens angeordnete Zylinderrollen
24 vorgesehen sind, die bei einer Rückbewegung des Kolbens entgegen der Spannrichtung
sich zwischen dem Kolben und dem Zylinder verklemmen. Diese Zylinderrollen könnten
durch einen ebenfalls im Querschnitt angepaßten Federring 25 axial vorgespannt sein.
Anstelle der Zylinderrollen 24 könnte jedoch auch nur ein Federdrahtring gemäß der
Figur 5 vorgesehen sein, der zwecks Aufbringung einer radialen Vorspannung und zur
Einbringung in die Ausnehmung des Kolbens an einer Umfangsstelle geteilt ist.
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Mit 27 ist schließlich ein durch eine Querbohrung des Zylinders 4'
hindurchreichender, den Kolben 8' in seiner Ausgangsposition fixierender Sperrstift
bezeichnet, der beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann. Dieser Sperrstift verhindert
eine Verschiebung des Kolbens, solange wie dieser nicht durch das Treibmittel beaufschlagt
ist. Während des eigentlichen Spannvorganges wird dieser Sperrstift 27 dagegen abgeschert
und behindert die Spannbewegung des Kolbens dann nicht mehr.
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Bei der in der Figur 1 gezeigten Ausführung könnte ein solcher Stift
auch zur Festlegung des Querstabes 11 in dem Gehäuse 7 der Gurtaufwickelvorrichtung
3 vorgesehen sein. Dabei könnte dieses Gehäuse 7 abweichend von der in der Figur
1 gezeigten Ausführungsform statt je eines Längsloches 12 an den beiden Seitenwänden
dort auch jeweils eine sickenförmige Ausbauchung zur seitlichen Führung der Kolbenstange
9 aufweisen. In diesem Fall wurde auch sichergestellt, daß das Gehäuse keine Schwächung
durch Schlitze usw. erfährt.
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L e e r s e i t e