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Dokumentenidentifikation DE60030140T2 11.01.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001219511
Titel Strammvorrichtung
Anmelder Kabushiki Kaisha Tokai-Rika-Denki-Seisakusho, Aichi, JP
Erfinder Hori, K.K.Tokai-Rika-Denki-Seisakusho, Seiji, Niwa-gun, Aichi-ken, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60030140
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.12.2000
EP-Aktenzeichen 001287218
EP-Offenlegungsdatum 03.07.2002
EP date of grant 16.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.01.2007
IPC-Hauptklasse B60R 22/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorspannvorrichtung, die Teil eines Sicherheitsgurts ist, der einen Fahrzeuginsassen mit einem Gurtband zurückhält.

Beschreibung des verwandten Stands der Technik

An einem Gurtband, das als langgestrecktes Band aufgebaut ist, das einen Fahrzeuginsassen zurückhält, oder der sogenannten Sicherheitsgurtvorrichtung ist eine Vorspannvorrichtung vorgesehen. Wenn das Fahrzeug schnell an Geschwindigkeit verliert oder sich in irgendeinem anderen vorbestimmten Zustand befindet, erhöht die Vorspannvorrichtung die Rückhaltekraft, indem die Wickelwelle, die an einem Längsendabschnitt des Gurtbands verankert ist, in der Aufwickelrichtung des Gurts kraftvoll gedreht wird.

Nachstehend wird der allgemeine Aufbau der vorstehend erwähnten Vorspannvorrichtung erläutert.

Die Vorspannvorrichtung ist mit einem Zylinder versehen, bei dem es sich um eine zylindrische Struktur mit einem Boden handelt. Ein Kolben ist in einem Innenabschnitt des Zylinders untergebracht. An einer sich öffnenden Stirnseite des Zylinders ist eine Zahnstange in einem Stück mit einem Endabschnitt des Kolbens ausgebildet. Auf der Seite der Zahnstange ist ein Ritzel angeordnet, das mit der Zahnstange im Eingriff steht. Das Ritzel ist mittels einer Einwegkupplung mechanisch mit der Wickelwelle verbunden. Der Kolben bewegt sich in Richtung auf die sich öffnende Stirnseite des Zylinders, und indem sie das Ritzel dreht, dreht die Zahnstange die Wickelwelle kraftvoll in einer Aufwickelrichtung.

An einem Seitenabschnitt des Hauptkörperabschnitts des Zylinders, wo der Kolben untergebracht ist, ist ein Generatoraufnahmeabschnitt in einem Stück mit dem Hauptkörperabschnitt des Zylinders verbunden, und der Hauptkörperabschnitt und der Generatoraufnahmeabschnitt bilden zusammen den Zylinder. Bei dem Generatoraufnahmeabschnitt handelt es sich um ein zylindrisches Gefüge, dessen beide Enden offen sind. Ein Ende steht mit dem Innenabschnitt des Zylinderhauptkörpers in unmittelbarer Umgebung von dessen Boden in Verbindung. Dabei ist ein Gasgenerator vom anderen Endabschnitt her eingebaut. Der Gasgenerator hat eine zylindrische Form, deren Außendurchmesserabmessung etwas kleiner ist als die Innendurchmesserabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts. In seinem Innenabschnitt ist ein Gaserzeugungsmittel, das durch Verbrennung augenblicklich eine vorbestimmte Gasmenge erzeugt, und eine Zündvorrichtung zum Zünden des Gaserzeugungsmittels untergebracht. Beim Verbrennen des Gaserzeugungsmittels wird augenblicklich Gas zwischen dem Bodenabschnitt des Zylinders (Hauptkörperabschnitt) und dem Kolben bereitgestellt, und es ist der Gasdruck dieses Gases, durch welchen der Kolben mit Druck beaufschlagt wird.

Die Zündvorrichtung ist entweder direkt mit einem separat vorgesehenen Beschleunigungssensor verbunden, oder indirekt über einen Computer oder irgendeine andere Steuervorrichtung Wenn der Beschleunigungssensor eine rasche Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeugs feststellt, tritt die Zündvorrichtung in Kraft.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorspannvorrichtung aus dem Stand der Technik ist die axiale Richtung des Zylinderaufnahmeabschnitts orthogonal zur axialen Richtung des Zylinderhauptkörperabschnitts. Folglich kann die Gesamtgröße des Zylinders, auch wenn die Innendurchmesserabmessung des Hauptkörperabschnitts des Zylinders klein ist, wegen der Wirkung der Länge in der axialen Richtung des Generatoraufnahmeabschnitts nicht klein sein. Wenn somit die Vorspannvorrichtung, wenn der Zylinder am Fahrzeug angebracht ist, insgesamt groß ist, könnte es sein, dass sie ein Hindernis für die Bauteile des Fahrzeugs darstellt. Die Wahlmöglichkeiten in Bezug auf eine Stelle für den Einbau der Vorspannvorrichtung werden eingeschränkt und in manchen Fällen wird der Einbau selbst schwierig.

Wenn bei der Vorspannvorrichtung aus dem Stand der Technik der Gasgenerator im Generatoraufnahmeabschnitt untergebracht ist, bestimmt darüber hinaus ein Anschlag, dessen Außendurchmesserabmessung im Hinblick auf den Hauptkörperabschnitt des Gasgenerators groß ist (d.h. größer als dieser ist) die Stelle des Gasgenerators. Entsprechend ist am anderen Endabschnitt des Gasgeneratoraufnahmeabschnitts ein Abschnitt mit großem Durchmesser ausgebildet, der groß genug ist, um den Anschlag einbauen zu können. Dieser Abschnitt mit großem Durchmesser hat eine Innendurchmesserabmessung, die größer ist als die Innendurchmesserabmessung an dem Abschnitt, an dem der Hauptkörper des Gasgenerators untergebracht ist. Der Anschlag ist an diesem Abschnitt mit großem Durchmesser untergebracht und bestimmt, indem er am Bodenabschnitt des Abschnitts großen Durchmessers (d.h. dem Abschnitt, der durch den Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt, in dem der Hauptkörperabschnitt des Gasgenerators untergebracht ist) anstößt, die Lage des Gasgenerators.

In diesem Fall muss die Außendurchmesserabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts ausreichend größer sein als die Außendurchmesserabmessungen des Anschlags. Dies bewirkt, dass der Generatoraufnahmeabschnitt groß und die Vorspannvorrichtung platzraubend ist.

Die EP 1 050 440, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 offenbart, und die US 5,050,814 sind Beispiele für den wie vorstehend beschriebenen Stand der Technik.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte Vorspannvorrichtung zu erhalten.

Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Vorspannvorrichtung zur Verwendung mit einer Wickelwelle und einem Sicherheitsgurt mit einem Ende, wobei das Ende an der Wickelwelle verankert ist, wobei die Vorspannvorrichtung dazu vorgesehen ist, während eines vorbestimmten Zustands eine Drehkraft an die Wickelwelle in einer Aufnahmerichtung zum Aufwickeln des Sicherheitsgurts anzulegen, wobei die Vorspanneinrichtung umfasst:

  • (a) einen Zylinderhauptkörper mit einem Innenraum mit einem darin beweglich angeordneten Kolben, wobei ein Gasdruck im Zylinderhauptkörper bewirkt, dass sich der Kolben in eine Richtung bewegt, um der Wickelwelle in einer Aufnahmerichtung zum Aufwickeln des Sicherheitsgurts eine Drehkraft zuzuführen;
  • (b) einen Generatoraufnahmeabschnitt, der allgemein als Zylinder angeordnet ist, der sich integral vom Zylinderhauptkörper erstreckt, wobei der Zylinderhauptkörper einen Boden hat, wobei sich eine Öffnung zwischen dem Kolben und dem Boden des Zylinderhauptkörpers befindet, wobei die Öffnung in Fluidverbindung mit dem Zylinder des Generatoraufnahmeabschnitts steht; und
  • (c) einen Gasgenerator, der am Generatoraufnahmeabschnitt angebracht werden kann, um unter einer vorbestimmten Bedingung Gas zu erzeugen und einen Gasdruck zuzuführen, um eine Bewegung des Kolbens zu bewirken.

Bei einer Vorspannvorrichtung mit dem vorstehenden Aufbau wird unter einer vorbestimmten Bedingung im Gasgenerator Gas erzeugt, und wenn dieses dem Innenraum des Zylinderhauptkörpers zugeführt wird, steigt der Gasdruck (Innendruck) des Zylinderhauptkörpers an, wodurch der Kolben mit Druck beaufschlagt und dazu gebracht wird, sich in einer axialen Richtung zu dessen Stirnseite zu bewegen. Diese Bewegung des Kolbens bewirkt, dass sich die Wickelwelle in der Aufwickelrichtung dreht. In der Folge nimmt die Kraft zu, mit der ein Fahrzeuginsasse durch das Gurtband zurückgehalten wird.

Vergleicht man diese Vorspannvorrichtung mit einem Aufbau, bei dem die axiale Richtung des Generatoraufnahmeabschnitts in der zur axialen Richtung des Zylinderhauptkörpers orthogonalen Richtung festgelegt ist, da die axiale Richtung von dessen Generatoraufnahmeabschnitt auf der axialen Seite des Zylinderhauptkörpers zu der zur axialen Richtung orthogonalen Richtung (der axialen orthogonalen Richtung) des Zylinderhauptkörpers geneigt ist, wenn die axialen Richtungsabmessungen der Generatoraufnahmeabschnitte in den beiden Fällen dieselben sind, befindet sich darüber hinaus der andere axiale Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts (d.h. der Endabschnitt auf der dem Zylinderhauptkörper entgegengesetzten Seite) bei der vorliegenden Erfindung näher an der Seite des Zylinderhauptkörpers. Aus diesem Grund wird die Abmessung der Vorspannvorrichtung kleiner, die in der zur axialen Richtung des Zylinderhauptkörpers orthogonalen Richtung festgelegt ist, wodurch die Vorspannvorrichtung klein sein kann.

Auch ist bei der Vorspannvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Raum auf der Bodenabschnittsseite des Zylinderhauptkörpers entlang der axialen orthogonalen Richtung des Zylinderhauptkörpers geschaffen, von dem ab der Generatoraufnahmeabschnitt geneigt ist. Deshalb ist die Vorspannvorrichtung auch in dieser Hinsicht kompakter. Somit gibt es, auch wenn ein Bauteil des Fahrzeugs an diesem Abschnitt angeordnet wird, keine negativen Auswirkungen, wenn die Vorspannvorrichtung in ein Fahrzeug eingebaut wird. Deshalb ist die Montage vereinfacht und die Wahlmöglichkeiten in Bezug auf die Stelle zum Anbringen der Vorspannvorrichtung sind größer.

In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Generatoraufnahmeabschnitt ein Ende, und wenn der Gasgenerator am Generatoraufnahmeabschnitt angebracht ist, umfasst der Gasgenerator einen vorspringenden Abschnitt, der einen Außenumfang mit einem daran ausgebildeten Anschlag hat, wobei der Anschlag am Ende des Generatoraufnahmeabschnitts anstößt.

Nach diesem Aspekt stößt der Anschlag, der am Gasgenerator vorgesehen ist, am anderen Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts an und schränkt dadurch die Verschiebung des Gasgenerators ein. Aufgrund dieses Aufbaus kann die Außendurchmesserabmessung des Anschlags kleiner sein als die Außendurchmesserabmessung des Gasgenerators, vorausgesetzt, die Außendurchmesserabmessung des Anschlags ist größer als die Innendurchmesserabmessung des Gasgenerators. Zusätzlich kann, da der Anschlag nicht im Inneren des Generatoraufnahmeabschnitts untergebracht zu werden braucht, die Dicke des Generatoraufnahmeabschnitts reduziert werden. Im Ergebnis ist bei der auf dem vorliegenden Aspekt beruhenden Vorspannvorrichtung der Generatoraufnahmeabschnitt kompakter, und dies bewirkt, dass die Vorspannvorrichtung leicht und kompakt ist.

In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung haben der Generatoraufnahmeabschnitt und der Zylinderhauptkörper jeweils eine Mittelachse, die in Bezug aufeinander schräg verlaufen. Bei der auf diesem Aspekt beruhenden Vorspannvorrichtung fällt die Mittelachse des Generatoraufnahmeabschnitts, wenn sie verlängert wird, nicht mit der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers zusammen. Somit ist die radiale Öffnungsrichtung des Abschnitts, der den Zylinderhauptkörper und den Generatoraufnahmeabschnitt verbindet, im Hinblick auf die radiale Öffnungsrichtung des Generatoraufnahmeabschnitts geneigt. Dies führt dazu, dass der Öffnungsflächeninhalt des Verbindungsabschnitts groß ist. Dementsprechend ist es möglich, einen ausreichenden Öffnungsflächeninhalt für den Verbindungsabschnitt sicherzustellen, ohne den Außenumfang des Generatoraufnahmeabschnitts tiefer zum äußeren unteren Abschnitt des Zylinderhauptkörpers hin anzusetzen. Das heißt, die Vorspannvorrichtung ist kompakter.

In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Zylinderhauptkörper eine sich öffnende Stirnseite mit einer Dicke, die geringer ist als eine Dicke des Bodens des Zylinderhauptkörpers.

Aufgrund dieses Aufbaus wird der Zylinderhauptkörper kompakt und leicht, und dies trägt dazu bei, dass die Vorspannvorrichtung insgesamt kompakt und leicht ist.

Wenn der Gasdruck des dem Zylinderhauptkörper zugeführten Gases am größten ist, wirkt der hohe Gasdruck, weil sich der Kolben in der Ausgangsstellung befindet, nur in der unmittelbaren Nähe des Bodenabschnitts des Zylinderhauptkörpers. Wenn sich der Kolben jedoch aufgrund einer Zunahme beim Innendruck hebt, wird der Raum im Innenabschnitt des Zylinderhauptkörpers im Verhältnis zum entstandenen Gasvolumen größer, was bewirkt, dass der Innendruck sinkt. Im Ergebnis ist der Gasdruck, der auf die sich öffnende Stirnseite des Zylinderhauptkörpers wirkt, nicht so stark wie der Gasdruck, der auf der Bodenabschnittsseite wirkt, wo die Anfangsphase der Gasentstehung stattfindet. Wenn der Zylinderhauptkörper dünn ausgelegt wird, wirkt sich dies deshalb nicht nachteilig auf die mechanische Festigkeit aus.

Zusammenfassend ist nach dem vorliegenden Aspekt in unmittelbarer Nähe des Bodenabschnitts des Zylinders, wo ein hoher Gasdruck ausgeübt wird, die Dicke und mechanische Festigkeit sichergestellt. Dabei ist auf der Seite des sich öffnenden Stirnabschnitts, wo ein vergleichsweise geringer Gasdruck ausgeübt wird, die Dicke reduziert. Somit ist die Vorspannvorrichtung kompakt und gleichzeitig wird die notwendige mechanische Festigkeit sichergestellt.

In einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die vorstehend beschriebene Vorspannvorrichtung darüber hinaus noch eine Zahnstange und ein Zahnrad, die miteinander kämmen, wobei das Zahnrad mit der Wickelwelle verbunden ist und sich die Zahnstange vom Kolben erstreckt, wobei sich die Zahnstange mit dem Kolben bewegt, wodurch das Zahnrad in Drehung versetzt wird und eine Drehkraft an die Wickelwelle in der Aufnahmerichtung zum Aufrollen des Sicherheitsgurts anlegt.

Bei einer Vorspannvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau versetzt, wenn sich der Kolben aufgrund zunehmenden Innendrucks des Zylinderhauptkörpers bewegt, die Zahnstange, die an einem Endabschnitt des Kolbens in der axialen Richtung vorgesehen ist, das Zahnrad in Drehung, das mit der Zahnstange kämmt. Die Drehung des Zahnrads wird in diesem Stadium auf die Wickelwelle übertragen und versetzt die Wickelwelle in der Richtung in Drehung, in welcher der Gurt aufgerollt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Vertikalschnitt der Vorspannvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 von 1 und dient nur veranschaulichenden Zwecken.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

1 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer Vorspannvorrichtung 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Figur dargestellt ist, umfasst die Vorspannvorrichtung 10 ein Gehäuse 12. Das Gehäuse 12 besteht aus Metall oder einem harten Kunstharzmaterial und ist an einer (nicht dargestellten) Schenkelplatte des Rahmens der Gurtaufrollvorrichtung befestigt. Ein Aufnahmeabschnitt 14 ist im Gehäuse 12 ausgebildet, und an einer Innenseite von diesem ist eine Einwegkupplung 16 angeordnet. Bei der äußeren Gestaltung der Einwegkupplung 16 handelt es sich um eine Scheibenform oder einen Zylinder, dessen Abmessung in der radialen Richtung vergleichsweise kurz ist.

Die Einwegkupplung 16 überträgt keine Drehkraft eines ihrer in der axialen Richtung befindlichen Enden (einer Bodenabschnittsseite des Gehäuses 12) auf das andere in der axialen Richtung befindliche Ende. Jedoch überträgt sie eine Drehkraft dieses anderen in der axialen Richtung befindlichen Endes auf das eine in der axialen Richtung befindliche Ende.

Der andere in der axialen Richtung befindliche Endabschnitt der Einwegkupplung 16 ist mechanisch mit einer Wickelwelle verbunden (nicht dargestellt), die eine zylindrische Öffnung durchdringt, die im Bodenabschnitt des Aufnahmeabschnitts 14 des Gehäuses 12 ausgebildet ist. Der Basisendabschnitt des (nicht dargestellten) Gurtbands, das als langgestrecktes Band gestaltet ist, ist am Außenumfang der Wickelwelle verankert, und durch eine Drehung in der Aufnahmerichtung nimmt die Wickelwelle das Gurtband auf ihren Außenumfangsabschnitt auf.

Darüber hinaus ist ein Zahnrad 18 koaxial am anderen in der axialen Richtung befindlichen Ende der Einwegkupplung 16 befestigt.

Auf der Seite des Zahnrads 18 ist eine Zahnstange 22 mit dem Aufbau eines Vierkantstabs angeordnet. Ein Kolben 20, der als Scheibe ausgelegt ist, ist integral mit einem Längsendabschnitt der Zahnstange 22 ausgebildet. Auf der Zahnstange 22 sind Zahnstangenzähne, die mit dem Zahnrad 18 kämmen können, in dem einen, in der Querschnittsrichtung befindlichen Endabschnitt der Zahnstange ausgebildet. Durch das Gleiten der Zahnstange in der Längsrichtung zum Zahnrad 18 hin, kämmen die Zahnstangenzähne mit dem Zahnrad 18.

Außerdem umfasst die Vorspannvorrichtung 10, wie in 1 dargestellt, einen Zylinder 28, der aus einem Zylinderhauptkörper 24 und einem Generatoraufnahmeabschnitt 26 besteht. Der Zylinderhauptkörper 24 ist als zylindrische Form mit einem Boden ausgelegt. Beim Inneren des Zylinderhauptkörpers 24 handelt es sich um einen Kolbenaufnahmeabschnitt 30. Dieser Kolbenaufnahmeabschnitt 30 hat eine Innendurchmesserabmessung, die im Wesentlichen gleich der (genaugenommen, etwas größer als die) Außendurchmesserabmessung des Kolbens 20 ist. Im Kolbenaufnahmeabschnitt 30 ist der Kolben 20 und ein Teil des Zylinders 28 oder der ganze Zylinder 28 untergebracht. Ein Raum 40, der eine Verbindung mit dem Generatoraufnahmeabschnitt 26 herstellt, ist zwischen der Unterseite des Kolbens 20 und dem Bodenabschnitt des Zylinderhauptkörpers 24 gebildet. Wie in 1 dargestellt ist, ist die Dicke auf der Bodenabschnittsseite des Zylinderhauptkörpers 24 größer als die Dicke an der sich öffnenden Stirnseite.

Der Generatoraufnahmeabschnitt 26 ist in unmittelbarer Nähe des Bodenabschnitts des Zylinderhauptkörpers 24 vorgesehen. Insbesondere ist der Generatoraufnahmeabschnitt 26 als Zylinder ausgebildet, dessen axiale Richtung zur Hauptkörperseite des Hauptzylinders hin von der Richtung aus geneigt ist, die im Hinblick auf die axiale Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 (d.h. der radialen Richtung des Kolbenaufnahmeabschnitts 30) orthogonal ist. Und zwar ist die axiale Richtung des Generatoraufnahmeabschnitts 26, wie in 1 gezeigt ist, nicht in der zur Achse des Zylinderhauptkörpers 24 orthogonalen Richtung angesetzt (die im Folgenden als axiale orthogonale Richtung bezeichnet wird). Die axiale Richtung des Generatoraufnahmeabschnitts 26 ist um einen vorbestimmten Winkel zur axialen Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 im Hinblick auf dessen axiale orthogonale Richtung geneigt.

Zusätzlich ist ein in der axialen Richtung befindlicher Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 mit dem Zylinderhauptkörper 24 in unmittelbarer Nähe eines Bodenabschnitts von diesem integral verbunden, und durch einen Öffnungsabschnitt 32 (siehe 2) sind der Innenabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 und der Innenabschnitt des Zylinderhauptkörpers 24 (d.h., der Kolbenaufnahmeabschnitt 30) verbunden.

Wie in 2 (der Ansicht von der Oberseite her) dargestellt ist, die nur zu veranschaulichenden Zwecken mitaufgenommen ist und keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, verläuft die Mittelachse des Generatoraufnahmeabschnitts 26 im Hinblick auf die Mittelachse des Zylinderhauptkörpers 24 schräg. Und zwar ist der Generatoraufnahmeabschnitt 26 derart am Zylinderhauptkörper 24 angeschlossen, dass die Mittelachse des Generatoraufnahmeabschnitts 26 im Hinblick auf diejenige des Zylinderhauptkörpers 24 versetzt ist und sich nicht mit der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers 24 schneidet.

Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Generator 34 im Innenabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 untergebracht. Beim Gasgenerator 34 handelt es sich um eine zylindrische Form mit einer Außendurchmessergesamtabmessung, die etwas kleiner ist als die Innendurchmesserabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts 26. Im Innenabschnitt des Gasgenerators 34 sind ein Gaserzeugungsmittel und eine Vorrichtung zum Zünden des Gaserzeugungsmittels (keines davon ist dargestellt) untergebracht. Beim Verbrennen erzeugt das Gaserzeugungsmittel augenblicklich eine vorbestimmte Menge von Gas.

Die Zündvorrichtung ist entweder direkt mit einem separat vorgesehenen Bescheunigungssensor verbunden, oder indirekt durch einen Computer oder eine andere Steuervorrichtung (keines davon ist dargestellt). Wenn der Beschleunigungssensor eine schnelle Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeugs erfasst, tritt die Zündvorrichtung in Kraft, das Gaserzeugungsmittel verbrennt und erzeugt augenblicklich Gas. Das Gas wird von einem axialen Endabschnitt des Gasgenerators 34 (der Endabschnittsseite des Zylinderhauptkörpers 24) her durch den Öffnungsabschnitt 32 in das Innere des Zylinderhauptkörpers 12, d.h. in den Raum 40 eingeleitet.

Zusätzlich steht das andere axiale Ende des Gasgenerators 34 vom anderen in der axialen Richtung befindlichen Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 vor und bildet einen Anschlag 36. Und zwar ist der Anschlag 36 mit dem vorstehenden Abschnitt des anderen in der axialen Richtung befindlichen Endabschnitts des Gasgenerators 34 in einem Stück ausgebildet. Die Außendurchmesserabmessung des Anschlags 36 ist kleiner als die Außendurchmesserabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts 26, aber größer als dessen Innendurchmesserabmessung. Der Anschlag 36 stößt am anderen Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 an und schränkt dadurch die Bewegung des Gasgenerators 34 im Inneren des Generatoraufnahmeabschnitts 26 ein.

Darüber hinaus ist ein Kappe 38 am anderen Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 angebracht. Die Kappe ist als Zylinder mit einem Boden ausgelegt. An einem Innenumfang der sich öffnenden Stirnseite von diesem ist eine Innenschraube ausgebildet. Entsprechend ist am anderen Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 eine Außenschraube ausgebildet. Indem die Außen- und Innenschraube miteinander verschraubt werden, verhindert der Bodenabschnitt der Kappe 38, dass sich der Gasgenerator 34 löst.

Die Außenschraube des Generatoraufnahmeabschnitts 26 und die Innenschraube der Kappe 38 bilden zusammen ein linksgängige Schraube.

Darüber hinaus erstreckt sich ein nicht dargestelltes Kabel oder eine andere Verbindungseinrichtung vom Gasgenerator 34. Diese Verbindungseinrichtung ist mit dem Beschleunigungssensor des Fahrzeugs direkt verbunden, oder indirekt durch einen Computer oder eine andere Steuereinrichtung. Wenn vom Beschleunigungssensor oder der Steuereinrichtung durch die Verbindungseinrichtung ein Signal zur Zündvorrichtung im Gasgenerator 34 geschickt wird, tritt die Zündvorrichtung in Kraft.

Als Nächstes werden der Arbeitsablauf und die Wirkweisen der vorliegenden Ausführungsformen beschrieben.

Bei der Vorspannvorrichtung 10 wird, wenn der Beschleunigungssensor eine schnelle Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeugs feststellt, zur Zündvorrichtung im Gasgenerator 34 direkt ein Signal geschickt, oder indirekt durch eine Steuereinrichtung. Das Gaserzeugungsmittel im Gasgenerator 34 verbrennt und es entsteht augenblicklich Gas. Das im Gasgenerator 34 erzeugte Gas wird aus dem Innenabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 durch den Öffnungsabschnitt 32 zum Inneren des Kolbenaufnahmeabschnitt 30 (Raum 40) im Zylinderhauptkörper 24 geleitet. Wenn das Gas in den Raum 40 eingeleitet wird, nimmt der Innendruck des offenen Raums 40 zu, und dieser Innendruck bewirkt, dass der Kolben 20 im Kolbenaufnahmeabschnitt 30 in Richtung der sich öffnenden Stirnseite des Zylinderhauptkörpers 24 gedrückt wird.

Auf diese Weise kämmt aufgrund der Bewegung des Kolbens 20 die Zahnstange 22, die integral mit dem Kolben 20 ausgebildet ist, mit dem Zahnrad 18 und bewirkt, dass sich das Zahnrad 18 dreht. Die Drehung des Zahnrads 18 wird durch die Einwegkupplung 16 an die Wickelwelle angelegt und diese dadurch in Drehung versetzt. Aufgrund der Drehung der Wickelwelle wird das Gurtband auf die Wickelwelle aufgewickelt, und damit nimmt die Kraft zu, mit der der Körper des Fahrzeuginsassen zurückgehalten wird, was bewirkt, dass der Fahrzeuginsasse stärker als zuvor zurückgehalten wird.

Wie vorstehend beschrieben, ist beim Zylinderhauptkörper 24 der Vorspannvorrichtung 10 die Dicke des Zylinderhauptkörpers 24 auf der sich öffnenden Stirnseite geringer als die Dicke an der Bodenabschnittsseite. Betrachtet man den Zylinderhauptkörper 24 in Bezug auf Stärke, braucht die zuvor beschriebene Bodenabschnittsseite des Zylinderhauptkörpers 24, in der ein hoher Gasdruck ausgeübt wird, eine angemessene mechanische Festigkeit. Jedoch braucht das Öffnungsende des Zylinderhauptkörpers 24, wo erst ein Gasdruck herrscht, wenn sich der Kolben 20 bewegt und bewirkt hat, dass der Innendruck des Kolbenaufnahmeabschnitts 30 sinkt, nicht so viel mechanische Festigkeit wie der Bodenabschnitt. In der vorliegenden Ausführungsform kann ein leichter und kompakter Zylinder 28 erzielt werden, weil die Dicke am Öffnungsende geringer ist als die Dicke am Bodenabschnitt.

Da die axiale Richtung des Generatoraufnahmeabschnitts 26 zum Zylinderhauptkörper 24 hin im Hinblick auf die axiale orthogonale Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 geneigt ist, ist der Gesamtaufbau der Vorspannvorrichtung 10 kompakt. Das heißt, wenn beispielsweise die Richtungsabmessungen des Generatoraufnahmeabschnitts 26 und des Zylinderhauptabschnitts 24 dieselben sind, wenn der Generatoraufnahmeabschnitt 26 zum Zylinderhauptkörper 24 hin im Hinblick auf die axiale orthogonale Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 geneigt ist, ist der andere Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 (d.h. der Endabschnitt auf der dem Zylinderhauptkörper 24 entgegengesetzten Seite) näher am Zylinderhauptkörper 24, als wenn der Generatoraufnahmeabschnitt 26 so vorgesehen wäre, dass seine axiale Richtung entlang der axialen orthogonalen Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 verliefe. Das Ergebnis ist, dass die Gesamtabmessung der Vorspannvorrichtung 10 entlang der axialen orthogonalen Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 gesehen kleiner ist, was bewirkt, dass die Vorspannvorrichtung 10 insgesamt kompakt ist.

Da darüber hinaus wie vorstehend beschrieben die axiale Richtung des Generatoraufnahmeabschnitts 26 zum Zylinderhauptkörper 24 hin im Hinblick auf die orthogonale Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 geneigt ist, kann ein Raum auf der Unterseite des Generatoraufnahmeabschnitts 26 geschaffen werden (dieser Raum würde vom Generatoraufnahmeabschnitt 26 eingenommen werden, wenn dessen axiale Richtung in der axialen orthogonalen Richtung des Zylinderhauptkörpers 24 angesetzt würde). Selbst wenn sich ein Bauteil der Fahrzeugkarosserie in diesem Raumabschnitt befindet, ist dieses daher keine Behinderung für den Einbau der Vorspannvorrichtung 10. Somit ist der Einbau verbessert, und mit diesem verbesserten Einbau kann der Montageprozess effizienter sein und die Montagekosten werden dadurch gesenkt.

Darüber hinaus ist bei der Vorspannvorrichtung 10 die Mittelachse des Generatoraufnahmeabschnitts 26 so angeordnet, dass sie im Hinblick auf die Mittelachse des Zylinderhauptkörpers 24 schräg verläuft. Der Generatoraufnahmeabschnitt 26 ist so an den Zylinderhauptkörper 24 angeschlossen, dass die Mittelachse des Generatoraufnahmeabschnitts 26 im Hinblick auf diejenige des Zylinderhauptkörpers 24 versetzt ist und sich mit der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers 24 nicht schneidet. Somit kann der Radius des Öffnungsabschnitts 32 größer sein als die Innendurchmesserabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts 26.

Im Falle, dass die Mittelachse eines Generatoraufnahmeabschnitts durch die Mitte des Zylinderhauptkörperabschnitts verläuft, ist der Radius eines Öffnungsabschnitts höchstens gleich dem Radius des Generatoraufnahmeabschnitts. Da das im Gaszylinder erzeugte Gas zwischen dem Kolben und dem Bodenabschnitt des Zylinderhauptkörpers zugeführt werden muss, damit der Kolben durch den Gasdruck nach oben geschoben wird, muss sich auch der Öffnungsabschnitt am Bodenabschnitt des Zylinderhauptkörpers und nicht am Kolben öffnen. Falls sich in dieser Situation der Außenumfang des Generatoraufnahmeabschnitts an derselben Stelle befindet wie die Außenseite des Bodenabschnitts des Zylinderhauptkörpers, ist es nicht möglich, einen ausreichenden Öffnungsflächeninhalt für den Öffnungsabschnitt bereitzustellen. Um unter diesen Umständen einen ausreichenden Öffnungsflächeninhalt für den Öffnungsabschnitt bereitzustellen, muss der Generatoraufnahmeabschnitt im Hinblick auf die Außenseite des Bodenabschnitts des Zylinderhauptkörpers (der sich zur Seite hin neigt, die dem Öffnungsende des Zylinderhauptkörpers entgegengesetzt ist) sogar noch tiefer angeordnet werden, wodurch bewirkt wird, dass die Vorspannvorrichtung platzraubend ist.

Da jedoch in der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform der Generatoraufnahmeabschnitt 26 so am Zylinderhauptkörper 24 angeschlossen ist, dass die Mittelachse des Generatoraufnahmeabschnitts 26 im Hinblick auf diejenige des Zylinderhauptkörpers 24 versetzt ist und sich mit der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers nicht schneidet, ist die radiale Richtung des Öffnungsabschnitts 32 im Hinblick auf die radiale Richtung des Generatoraufnahmeabschnitts 26 geneigt. Somit ist der Radius des Öffnungsabschnitts 32 größer als die Innendurchmesserabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts 26, und im Ergebnis nimmt der Flächeninhalt des Öffnungsabschnitts 32 zu. Somit kann ein ausreichender Öffnungsflächeninhalt für den Öffnungsabschnitt 32 sichergestellt werden, ohne den Außenumfang des Generatoraufnahmeabschnitts 26 im Hinblick auf die Außenseite des Bodenabschnitts des Zylinderhauptkörpers 24 noch tiefer anzuordnen. Im Ergebnis ist die Vorspannvorrichtung 10 insgesamt kompakt.

Außerdem ist die vorliegende Ausführungsform so aufgebaut, dass ein Anschlag, der am Gasgenerator 34 vorgesehen ist, am anderen Endabschnitt des Generatoraufnahmeabschnitts 26 anstößt und dadurch bewirkt, dass die Verschiebung des Gasgenerators 34 eingeschränkt wird. Aufgrund dieses Aufbaus genügt es, dass der Generatoraufnahmeabschnitt eine Innendurchmesserabmessung, die gleich derjenigen des Gasgenerators 34 ist, und eine Wanddicke hat, die diese Innendurchmesserabmessung abstützen kann.

Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform die Kappe 38 und der Generatoraufnahmeabschnitt 26 durch das Zusammenschrauben von linksgängigen Schrauben verbunden, die aus einer Außen- und einer Innenschraube bestehen. Da der durchschnittliche Benutzer davon ausgeht, dass sich Schrauben nach rechts drehen, kann er die Kappe nicht abnehmen, und dies ist ein zusätzlicher Vorteil dieser Ausführungsform.

Wie vorstehend erläutert, ist nach der vorliegenden Erfindung die Vorspannvorrichtung insgesamt kompakt.


Anspruch[de]
Vorspannvorrichtung (10) zur Verwendung mit einer Wickelwelle und einem Sicherheitsgurt mit einem Ende, wobei das Ende an der Wickelwelle verankert ist, wobei die Vorspannvorrichtung (10) dazu vorgesehen ist, während eines vorbestimmten Zustands eine Drehkraft an die Wickelwelle in einer Aufnahmerichtung zum Aufwickeln des Sicherheitsgurts anzulegen, wobei die Vorspanneinrichtung (10) umfasst:

(a) einen Zylinderhauptkörper (24) mit einem Innenraum mit einem darin beweglich angeordneten Kolben (20), wobei ein Gasdruck im Zylinderhauptkörper (24) bewirkt, dass sich der Kolben (20) in eine Richtung bewegt, um der Wickelwelle in einer Aufnahmerichtung zum Aufwickeln des Sicherheitsgurts eine Drehkraft zuzuführen;

(b) einen Generatoraufnahmeabschnitt (25), der allgemein als Zylinder (28) angeordnet ist, der sich integral vom Zylinderhauptkörper (24) erstreckt, wobei der Zylinderhauptkörper (24) einen Boden hat, wobei sich eine Öffnung zwischen dem Kolben (20) und dem Boden des Zylinderhauptkörpers (24) befindet, wobei die Öffnung in Fluidverbindung mit dem Zylinder (28) des Generatoraufnahmeabschnitts (25) steht; und

(c) einen Gasgenerator (34), der am Generatoraufnahmeabschnitt (25) angebracht werden kann, um unter einer vorbestimmten Bedingung Gas zu erzeugen und einen Gasdruck zuzuführen, um eine Bewegung des Kolbens (20) zu bewirken;

dadurch gekennzeichnet, dass

der Generatoraufnahmeabschnitt (25) und der Zylinderhauptkörper (24) jeweils eine Mittelachse haben, die in Bezug aufeinander schräg verlaufen und versetzt sind.
Vorspannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Generatoraufnahmeabschnitt (25) und der Zylinderhauptkörper (24) jeweils eine Achse umfassen, wobei die Achse des Generatoraufnahmeabschnitts (25) mit einer Neigung bezüglich der zur Achse des Zylinderhauptkörpers (24) orthogonalen Richtung zum Zylinderhauptkörper (24) hin hat. Vorspannvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Generatoraufnahmeabschnitt (25) ein Ende umfasst, und wenn der Gasgenerator (34) am Gasgeneratoraufnahmeabschnitt (25) angebracht ist, der Gasgenerator (34) einen vorspringenden Abschnitt umfasst, der einen Außenumfang mit einem daran ausgebildeten Anschlag (36) hat, wobei der Anschlag am Ende des Generatoraufnahmeabschnitts (25) anstößt. Vorspannvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, darüber hinaus eine Zahnstange (22) und ein Zahnrad (18) umfassend, die miteinander kämmen, wobei das Zahnrad (18) mit der Wickelwelle verbunden ist und die Zahnstange (22) sich vom Kolben (20) erstreckt, wobei sich die Zahnstange (22) mit dem Kolben (20) bewegt, wodurch das Zahnrad (18) in Drehung versetzt wird und eine Drehkraft an die Wickelwelle in der Aufnahmerichtung zum Aufwickeln des Sicherheitsgurts anlegt. Vorspannvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zylinderhauptkörper (24) eine sich öffnende Stirnseite mit einer Dicke hat, die geringer ist als eine Dicke des Bodens des Zylinderhauptkörpers (24). Vorspannvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei der Anschlag (36) eine Außenumfangsabmessung umfasst und der Generatoraufnahmeabschnitt (25) Außen- und Innendurchmesserabmessungen umfasst, wobei die Außendurchmesserabmessung des Anschlags (36) geringer ist als die Außenabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts (25) und größer als die Innendurchmesserabmessung des Generatoraufnahmeabschnitts (25). Vorspannvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Öffnung, die den Zylinderhauptkörper (24) mit dem Generatoraufnahmeabschnitt (25) verbindet, in einer radialen Öffnungsrichtung angeordnet ist, wobei die radiale Öffnungsrichtung der Öffnung in Bezug auf die radiale Richtung des Zylinders (28) des Generatoraufnahmeabschnitts (25) geneigt ist.






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