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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorspanneinrichtung,
und sie bezieht sich mehr im einzelnen auf eine Vorspanneinrichtung,
die dafür eingerichtet
ist, eine Sicherheitsgurtanordnung vorzuspannen, die in einem Kraftfahrzeug
vorgesehen ist.
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Es
ist bekannt, daß es
zweckmäßig ist,
eine Vorspanneinrichtung vorzusehen, um einen Sicherheitsgurt vorzuspannen,
der in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die Funktion der Vorspanneinrichtung
besteht darin, eine Spannung auf einen Teil des Sicherheitsgurts
aufzubringen, sobald ein Unfall erfaßt wird. Auf diese Weise kann
der Sicherheitsgurt in vollem Maße straff um den Insassen eines
Sitzes herum anliegen, bevor sich der Unfall zu einem solchen Maße entwickelt
hat, daß der
Insasse beginnt, sich relativ zu dem Sitz nach vorn zu bewegen.
Auf diese Weise wird das gesamte "lose" Gurtmaterial
bzw. der Durchhang, der im Ausgangszustand in dem Sicherheitsgurt
vorhanden sein kann, entfernt, was bedeutet, daß der Sicherheitsgurt dann,
wenn sich der Insasse nach vorn bewegt, sofort beginnt, den Insassen
zurückzuhalten.
Der Insasse wird sich geringfügig
nach vorn bewegen, während
sich der Sicherheitsgurt strafft, wobei aber das Risiko, daß sich der Insasse
um eine ausreichende Distanz nach vorn bewegt, um auf einen feststehenden
Teil des Fahrzeugs aufzuschlagen, wie etwa auf das Lenkrad oder
das Armaturenbrett, minimiert ist.
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Es
ist bereits früher
vorgeschlagen worden, eine Vorspanneinrichtung bereitzustellen,
bei der ein Zylinder vorhanden ist, wobei sich ein Kolben innerhalb
des Zylinders befindet, der mit einem Teil des Sicherheitsgurts
verbunden ist. Eine Gasquelle ist vorgesehen, so daß Gas in
den Zylinder eingedüst
werden kann, um den Kolben zu bewegen, so daß dadurch eine Spannung auf
einen Teil des Sicherheitsgurts ausgeübt wird, wenn ein Unfall erfaßt wird.
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Es
ist bereits vorgeschlagen worden, eine derartige Vorspanneinrichtung
mit einer energieabsorbierenden Funktion auszustatten. Aus der US-4 458
921 ist eine Vorspanneinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bekannt, wobei dort eine verformbare Stange vorgesehen ist, die
unmittelbar an dem Teil des Sicherheitsgurts befestigt ist, der
gestrafft werden soll, wobei die verformbare Stange durch einen
relativ engen Durchgang hindurchgeht, der in dem Kolben vorgesehen
ist, und in einem gewendelten Abschnitt endet. Wenn eine Kraft,
die größer ist
als eine vorbestimmte Schwelle, aufgebracht wird, wird sich die
verformbare Stange abwickeln und geht durch den Durchgang hindurch, der
in dem Kolben vorgesehen ist, so daß auf diese Weise eine kleine
Menge Sicherheitsgurt effektiv ausgegeben wird, aber gleichzeitig
eine erhebliche Menge an Energie absorbiert wird.
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Ein
Problem, das bei bekannten Vorspanneinrichtungen vorhanden ist,
besteht darin, daß dann,
wenn die Vorspanneinrichtung ausgelöst wird, wenn eine erhebliche
Menge an anfänglich
vorhandenem losen Gurtmaterial in dem Sicherheitsgurt vorhanden
ist, der Kolben der Vorspanneinrichtung aus einem Ende des Zylinders
austreten kann und Verletzungen an Insassen des Fahrzeugs zur Folge haben
kann, wobei auch, als Folge der Wirkung des Kolbens, das Gurtschloß des Sicherheitsgurts
gelöst werden
kann. Es ist daher zweckmäßig, eine
Anordnung vorzusehen, bei der dann, wenn eine übermäßige Menge an losem Gurtmaterial
in dem Sicherheitsgurt vorhanden sein sollte, die Energie, die durch
das Gas dem Kolben mitgeteilt wird, ohne irgendeine Gefahr einer
Verletzung dissipiert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine verbesserte
Vorspanneinrichtung bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorspanneinrichtung zum Aufbringen einer Spannung
au einem Teil eines Sicherheitsgurts für den Fall, daß ein Unfall
auftreten sollte, bereitgestellt, wobei die Vorspanneinrichtung
umfaßt:
ein Rohr oder einen Zylinder, der einen Hohlraum festlegt; eine
Gaszuführungsanordnung
zum Zuführen
von Gas zu dem Hohlraum; einen Kolben, der innerhalb des Hohlraums
bei der Zufuhr von Gas zu dem Hohlraum bewegbar ist, wobei der Kolben
einen Durchgang durch diesen hindurch bildet; wobei eine verformbare Stange
oder ein Stab vorhanden ist, der sich durch den genannten Durchgang
hindurch erstreckt und einen Abschnitt davon aufweist, der in einer
Anzahl von mit gegenseitigem Abstand angeordneten Windungen gewendelt
ist, wobei ein Ende der Stange oder des Stabs mit einem Teil einer
Sicherheitsgurtanordnung verbunden werden kann; wobei sich die Windungen
des verformbaren Stabs oder der Stange über die Endfläche des
Kolbens hinaus erstrecken, um mit einem Endabschnitt des Zylinders
zusammenzuwirken, so daß die
Windungen zusammengedrückt
werden, wenn sich der Kolben ausreichend in Richtung auf den Endabschnitt
des Zylinders bewegen sollte.
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In
bevorzugter Weise wird ein im wesentlichen zylindrischer Hohlraum
innerhalb des Kolbens benachbart zu der Stirnfläche gebildet, wobei der Hohlraum
so dimensioniert ist, daß er
die Enden der Stange oder des Stabs aufnehmen kann, im vollständig zusammengedrückten Zustand.
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In
vorteilhafter Weise ist der Endabschnitt des Zylinders verformbar
und kann verformt werden, während
er Energie absorbiert, wenn der Kolben damit in Kontakt kommt.
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Zweckmäßigerweise
ist ein Draht oder Kabel vorgesehen, um die Stange oder den Stab
mit dem genannten Teil einer Sicherheitsgurtanordnung zu verbinden,
wobei ein Ende des Drahts oder Kabels mit einem Ende der genannten
Stange oder des Stabs innerhalb des Hohlraums verbunden ist, und wobei
sich der Draht oder das Kabel von dem Zylinder erstreckt.
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Damit
die Erfindung leichter verständlich wird,
und damit weitere Merkmale davon deutlich werden, wird die Erfindung
nachfolgend im Wege eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Vorspanneinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vor der Betätigung
zeigt, und
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2 eine
Ansicht entsprechend einem Teil der 1 ist, in
der die Vorspanneinrichtung nach deren Betätigung dargestellt ist.
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Zunächst sei
auf 1 der beigefügten Zeichnung
Bezug genommen. Eine Vorspanneinrichtung umfaßt ein Rohr oder einen Zylinder 1,
das bzw. der einen zylindrischen Hohlraum 2 festlegt. Ein Ende
des Hohlraums 2 ist durch einen nach innen gewandten Rand 3 im
wesentlichen verschlossen, wobei dieser eine zentrale kreisförmige Öffnung 4 am Ende
des Zylinders 1 bildet.
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Auf
dem Zylinder 1 ist ein Gehäuse 5 angebracht,
welches eine pyrotechnische Ladung 6 enthält, die
einem Zünder
zugeordnet ist, der dazu bestimmt ist, ein Zündungssignal von einem Aufprallsensor
in einer an sich bekannten Weise zu erhalten. Das Gehäuse 5 steht
mit dem Hohlraum 2 des Zylinders 1 über einen
Durchgang 7 in Verbindung. Das Ende des Zylinders 1,
das sich im wesentlichen benachbart zu dem Gehäuse 5 befindet, legt
einen Auslaßanschluß 8 fest,
der mit einer Dichtung 9 versehen sein kann.
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Innerhalb
des Hohlraums 2 des Zylinders 1 ist ein Kolben 10 aufgenommen.
Der Kolben 10 weist einen sich nach außen erstreckenden Flansch 11 auf, der
mit einer über
den Umfang verlaufenden Nut versehen ist, in der eine Dichtung 12 aufgenommen
ist. Der Flansch 11 bildet einen engen Schiebesitz innerhalb
des Hohlraums 2 des Zylinders 1, und die Dichtung
gewährleistet
eine gasdichte Passung zwischen den Kolben 10 und dem Zylinder 1.
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Unmittelbar
benachbart zu dem Flansch 11 ist der Kolben 10 mit
einem nach außen
divergierenden, zulaufenden Grundkörperabschnitt 13 versehen,
dessen dünnes
Ende mit dem Flansch 11 verbunden ist. Der zulaufende Grundkörperabschnitt 13 endet
mit einem zylindrischen Abschnitt 14, der einen äußeren Durchmesser
aufweist, der im wesentlichen gleich dem des Flanschs 11 ist.
Das Innere des zylindrischen Abschnitts 14 ist hohl ausgeführt, um
einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum 15 zu bilden,
wobei dieser Hohlraum einen zulaufenden Endabschnitt 16 aufweist,
der sich bis zu einem Durchgang 17 verjüngt, der sich durch den zulaufenden Grundkörperabschnitt 13 des
Kolbens 10 und durch den Flansch 11 hindurch erstreckt.
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Eine
verformbare Stange oder ein Stab 18 ist vorgesehen, wobei
die Stange oder der Stab 18 sich durch den Durchgang 17 hindurch
erstreckt und in den hohl ausgeführten
Hohlraum 15 eintritt, in dem der Stab oder die Stange in
eine Anzahl von mit einem gegenseitigen Abschnitt angeordneten schraubenförmigen Windungen
aufgewickelt ist. Der gewendelte oder gewickelte Abschnitt des Stabs
oder der Stange 18 ist so konfiguriert, daß er sich
von dem zulaufenden Abschnitt 16 des Hohlraums weg erstreckt,
so daß er
aus dem Hohlraum 15 heraus vorsteht und sich über die
Stirnfläche 23 des
Kolbens 10 hinaus erstreckt. Auf diese Weise sind die letzten Windungen
des Stabs oder der Stange 18 in der anfänglichen Konfiguration der
Anordnung, wie sie in 1 dargestellt ist, jenseits
der Stirnfläche 23 des Kolbens 10 angeordnet.
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Das
Ende des Stabs oder der Stange 18, das dem gewendelten
Bereich gegenüberliegt,
ist mit Hilfe eines Verbinders 19 mit einem Draht oder
Kabel 20 verbunden. Der Draht oder das Kabel 20 erstreckt sich
in axialer Richtung des Hohlraums 2, geht durch die Auslaßöffnung 8 hindurch,
wo er bzw. es in einer im wesentlichen gasdichten Art und Weise
durch die Dichtung 9 abdichtend erfaßt wird, und geht um eine Seilscheibe 21 herum.
Das freie Ende des Drahts oder Kabels 20, das nicht dargestellt
ist, kann mit einem Teil einer Sicherheitsgurtvorrichtung verbunden sein,
wie beispielsweise mit dem Gurtschloß eines Sicherheitsgurts.
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Eine
Anzahl von Kugeln 22 sind vorgesehen, die in dem Zwischenraum
angeordnet sind, der den zulaufenden Grundkörperabschnitt des Kolbens 10 benachbart
zu dem Flansch 11 umgibt.
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Bei
einem normalen Betrieb der Vorspanneinrichtung, d.h. wenn nicht
eine übermäßige Menge an
losem Gurtmaterial in dem Sicherheitsgurt vorhanden ist, wird die
pyrotechnische Ladung 6 beim Empfang eines geeigneten Signals
von einem Aufprallsensor gezündet,
so daß Gas
dazu veranlaßt wird,
rasch durch den Durchgang 7 und in den Hohlraum 2 des
Zylinders einzuströmen.
Diese Gasströmung
in den Hohlraum 2 drückt
den Kolben 10 in Richtung auf das Ende des Zylinders, das
sich von dem Gehäuse 5 entfernt
befindet, mit anderen Worten nach rechts in der Darstellung nach 1.
Wenn sich der Kolben 10 in Richtung auf die rechte Seite bewegt,
wird eine Spannung auf das Seil oder Kabel 20 aufgebracht,
welches durch die Dichtung 10 hindurch in den Zylinder 1 hineingezogen
wird, und als Folge davon wird der Sicherheitsgurt gespannt. Der Kolben 10 bewegt
sich auf diese Weise, bis eine ausreichende Spannung innerhalb des
Drahts oder Kabels erzeugt worden ist, wobei der Kolben in diesem Stadium
seine Bewegung anhält.
Sollte dann eine größere Spannung
auf den Draht oder das Kabel 20 ausgeübt worden sein, kann der Kolben
dazu veranlaßt
werden, sich geringfügig
in Richtung auf die linke Seite zu bewegen, wobei allerdings dann,
wenn dies auftreten sollte, die Kugeln 22 eine Tendenz
haben, sich entlang dem zulaufenden Grundkörperabschnitt 13 des
Kolbens 10 zu bewegen und fest zwischen dem zulaufenden
Teil des Grundkörperabschnitts 13 des
Kolbens 10 und den inneren Seitenwänden des Zylinders 1 verkeilt
zu werden, so daß auf
diese Weise eine weitere Bewegung des Kolbens zurück in Richtung
auf das Ende des Zylinders 1 benachbart zu dem Gehäuse 5 verhindert
wird.
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Sollte
dann eine noch größere Spannung
auf den Draht oder das Kabel 20 aufgebracht werden, beginnt
sich die verformbare Stange oder der Stab 18 zu verformen,
wobei sich die Windungen des Stabs oder der Stange 18 abwickeln,
während
ein Teil der Stange oder des Stabs 18 mittels des Drahts
oder des Kabels 20 durch den Durchgang 17 in dem
Kolben 10 nach außen
gezogen werden. Der Verbinder 19 bewegt sich auf diese
Weise von dem Kolben weg, während
die verformbare Stange oder der Stab 18 allmählich abgewickelt
und aus dem Kolben herausgezogen werden, womit eine energieabsorbierende
Wirkung verbunden ist.
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Sollte
die Vorspanneinrichtung betätigt
werden, wenn sich ein erhebliches Maß an anfangs vorhandenem losen
Gurtmaterial in dem Sicherheitsgurt befinden sollte, wird sich der
Kolben in Richtung auf das rechte Ende des Zylinders bewegen, ohne
daß er wesentlich
aufgrund einer Spannung in dem Sicherheitsgurt festgehalten wird.
Wenn sich der Kolben dem rechten Ende des Zylinders annähert, werden die
voneinander beabstandet angeordneten Windungen der Stange oder des
Stabs 18, die über
den zylindrischen Abschnitt 14 des Kolbens 10 hinaus
vorstehen, anfangs mit dem nach innen gewandten Rand 3 in
Eingriff treten, und werden beginnen, in der Weise einer herkömmlichen
Schraubenfeder zusammengedrückt
zu werden, so daß auf
diese Weise Energie absorbiert wird. Wenn das Zusammendrücken der
einzelnen Windungen, die anfänglich über das Ende
des zylindrischen Abschnitts 14 des Kolbens 10 hinaus
vorstehen, nicht ausreicht, um die Bewegung des Kolbens zu beenden,
wirkt die Stirnfläche 23 des Kolbens 10 mit
den Rändern 3 zusammen
und kann beginnen, die Ränder 3 zu
verformen, wobei die Ränder 3 zurück nach
außen
gedrückt
werden, was die Wirkung hat, daß eine
Verlängerung
des zylindrischen Hohlraums 2 des Zylinders 1 gebildet
wird, so daß auf
diese Weise sogar noch mehr Energie absorbiert wird.
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Es
sei darauf verwiesen, daß selbst
dann, wenn die Stirnfläche 23 des
Kolbens 10 nicht mit den Rändern 3 zusammenwirkt
und diese verformt, weil die Windungen der verformbaren Stange oder
des Stabs 18 in den zylindrischen Abschnitt 14 des
Kolbens 10 zusammengedrückt
werden, so daß sie
in diesem aufgenommen sind, die Windungen danach vor einer weiteren
Verformung geschützt
sind und dadurch ihre Unversehrtheit beibehalten. Dies gewährleistet,
daß ein
nachfolgendes Abwickeln der Windungen, die in der verformbaren Stange
oder dem Stab 18 gebildet sind, nicht behindert wird, und
daß somit
die Vorspanneinrichtung weiterhin eine energieabsorbierende Wirkung
bereitstellen kann, wenn in diesem Stadium eine erhebliche Spannung
auf das Kabel 20 aufgebracht wird, um die verformbare Stange
oder den Stab 18 durch den Durchgang 17 in dem Kolben 10 zu
ziehen.
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In
der vorliegenden Beschreibung hat "umfaßt" die Bedeutung von "beinhaltet oder besteht aus", und "umfassend" hat die Bedeutung
von "enthaltend
oder bestehend aus".