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Dokumentenidentifikation DE102006022344A1 15.11.2007
Titel Linearantrieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes
Anmelder TRW Automotive GmbH, 73553 Alfdorf, DE
Erfinder Beißwenger, Dieter, 73553 Alfdorf, DE;
Greiner, Hartmut, 73553 Alfdorf, DE
Vertreter Prinz und Partner GbR, 80335 München
DE-Anmeldedatum 12.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006022344
Offenlegungstag 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse B60R 22/46(2006.01)A, F, I, 20060512, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Linearantrieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes hat ein Gehäuse (10), einen im Gehäuse (10) verschiebbaren Kolben (12), einen pyrotechnischen Gasgenerator (14), eine Druckkammer (22), mindestens eine Abströmöffnung (20), durch die Druckgas aus der Druckkammer (22) entweichen kann, und ein schmelzbares Verschlußelement (17), das entgegen einer Haltekraft verstellbar ist zwischen einer Ruhestellung, in der es die Abströmöffnung (20) verschließt, und einer Freigabestellung, in der es die Abströmöffnung (20) freibigt, wobei das Verschlußelement (17) durch Wärmeeinwirkung von außen zerstörbar ist, so daß ein Ausströmen des Druckgases möglich ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes.

Solche Linearantriebe sind oft als sogenannte „Rack-and-Pinion"-Linearantriebe ausgebildet. An einem Kolben ist eine Zahnstange befestigt, die nach der Aktivierung eines Gasgenerators schlagartig bewegt wird und mit einem an eine Gurtspule eines Gurtaufrollers gekoppelten Zahnrad so in Eingriff kommt, daß der Sicherheitsgurt aufgewickelt wird.

An Linearantriebe werden verschiedene Anforderungen gestellt. So soll z.B. bei einer Selbstentzündung des Gasgenerators aufgrund einer Wärmeeinwirkung von außen, insbesondere bei einem Brand eines Kraftfahrzeugs, ausgeschlossen werden, daß Teile des Gasgenerators bersten. Die von dem Gasgenerator freigesetzte Energie ist nämlich bei Temperaturen im Bereich der Selbstentzündungstemperatur sehr viel größer als bei normalen Betriebstemperaturen.

Linearantriebe zum Straffen eines Sicherheitsgurtes, bei denen berstende Teile ausgeschlossen sind, sind bereits bekannt. Die bekannten Lösungen sind jedoch teuer und aufwendig in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes bereitzustellen, der kostengünstig ist und berstende Teile ausschließt.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung einen Linearantrieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes vor, mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse verschiebbaren Kolben, einem pyrotechnischen Gasgenerator, einer Druckkammer, mindestens einer Abströmöffnung, durch die Druckgas aus der Druckkammer entweichen kann, und einem schmelzbaren Verschlußelement, das entgegen einer Haltekraft verstellbar ist zwischen einer Ruhestellung, in der es die Abströmöffnung verschließt, und einer Freigabestellung, in der es die Abströmöffnung freigibt, wobei das Verschlußelement durch Wärmeeinwirkung von außen zerstörbar ist, so daß ein Ausströmen des Druckgases möglich ist. Das Verschlußelement besteht aus einem Material, das bei einer Temperatur, die unterhalb der Selbstentzündungstemperatur des Gasgenerators ist, schmilzt oder zumindest in solchem Maße erweicht, daß das Verschlußelement bei Zündung des Gasgenerators die Abströmöffnung freigibt. Dadurch ist gewährleistet, daß bei einer Selbstentzündung des Gasgenerators, aufgrund einer Wärmeeinwirkung von außen beispielsweise bei einem Brand des Kraftfahrzeugs, die unter hohem Druck erzeugten Gase größtenteils über die Abströmöffnung entweichen können. Selbst bei einer Selbstentzündung des Gasgenerators sind somit berstende Teile ausgeschlossen. Solange die Erwärmung des Linearantriebs innerhalb der Grenzen des normalen Betriebstemperaturbereichs des Gasgenerators bleibt, bleibt die Abströmöffnung jedoch durch das Verschlußelement sicher verschlossen, so daß die Funktion des Linearantriebs nicht beeinträchtigt wird. Das Verschlußelement hat nämlich im Betriebstemperaturbereich eine ausreichende Festigkeit. Das Verschlußelement, das im Normalbetrieb die Ausströmöffnung verschließt, kann entgegen einer Haltekraft verschoben werden. Das Verschlußelement erfährt eine Kraft durch den in der Druckkammer herrschenden Druck, der auf die effektive Fläche des Verschlußelements wirkt. Wenn diese Kraft die Haltekraft übersteigt, wird das Verschlußelement, das als Schieber wirkt, verschoben, und die Ausströmöffnung wird freigegeben. Das Druckgas kann dann aus der Druckkammer ausströmen, und der Druck kann abgebaut werden. Der erfindungsgemäße Linearantrieb erfüllt somit die an Linearantriebe gestellten, gesetzlichen Anforderungen und hält zudem die gesetzlich vorgeschriebenen Transportbedingungen für Gasgeneratoren ein.

Vorzugsweise ist ein Entlastungskanal vorgesehen, wobei das Verschlußelement den Entlastungskanal verschließen kann. Bei Erreichen der Selbstentzündungstemperatur aufgrund einer Wärmeeinwirkung von außen, insbesondere bei einem Brand des Kraftfahrzeugs, schmilzt das Material des Verschlußelements und gibt einen Entlastungskanal frei, der zusätzlich zur Abströmöffnung vorgesehen ist, um ein schnelles Entweichen des Gases zu gewährleisten.

Es kann eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein, wobei das Verschlußelement entgegen der Haltekraft der Dämpfungseinrichtung verschoben werden kann. Die Dämpfungseinrichtung verringert den kinematischen Impuls des Kolbens beim Zünden der Treibladung des Gasgenerators. Die konstruktive Auslegung der Bauteile, insbesondere einer Zahnstange und des Zahnrades, ist so vereinfacht.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

1 einen Längsschnitt eines grundsätzlichen Aufbaus eines Linearantriebs,

2 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß einer ersten Ausführungsform im Ausgangszustand,

3 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß 1 in einem aktivierten Zustand,

4 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform, und

5 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß einer dritten Ausführungsform.

In 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Linearantriebs zum Straffen eines Sicherheitsgurtes gezeigt. Der Linearantrieb umfaßt ein Gehäuse 10, in dem ein Kolben 12 verschiebbar aufgenommen ist. An einem Ende 13 des Gehäuses 10 ist ein pyrotechnischer Gasgenerator 14 angeordnet. Der Kolben 12 weist eine zu einem Zahnrad 15 passende Außenverzahnung 16 auf. Das Zahnrad 15 ist an eine Gurtspule eines Gurtaufrollers (nicht gezeigt) gekoppelt. Der Aufbau und die Funktionsweise der Gurtspule ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.

In den 2 bis 5 ist ein Verschlußelement 17 gezeigt, das an den Gasgenerator 14 angrenzt und beim Zünden der Treibladung verstellt werden kann. Das Verschlußelement 17 besteht aus Aluminium, Kunststoff oder MCP, wobei es sich bei MCP um eine niedrigschmelzende Bismut-Zinn-Legierung handelt. Das Material, aus dem das Verschlußelement 17 gebildet ist, schmilzt bei einer Temperatur, die unterhalb der Selbstentzündungstemperatur des Gasgenerators 14 ist. Die Selbstentzündungstemperatur des Gasgenerators 14liegt beispielsweise bei etwa 180°C, wohingegen das Material des Verschlußelements 17 beispielsweise bei 120°C schmilzt.

Das Verschlußelement 17 ist in der Ruhestellung so angeordnet, daß eine Abströmöffnung 20 verschlossen ist. Erst wenn das Verschlußelement 17 entgegen einer Haltekraft einer zwischen dem Verschlußelement 17 und dem Kolben 12 angeordneten Dämpfungseinrichtung 18 verschoben worden ist, liegt die Abströmöffnung 20 frei, und es kann Druckgas aus einer Druckkammer 22 (3) entweichen. Das Verschlußelement 17 ist in allen gezeigten Ausführungsformen als Schieber ausgebildet.

Die Dämpfungseinrichtung 18 ist elastisch verformbar und besteht aus Kunststoff oder Aluminium. 2 und 3 zeigen die Dämpfungseinrichtung 18, die einen zylindrischen und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt hat, während die in den 4 und 5 gezeigte Dämpfungseinrichtung 18 eine Hülse ist. Die in 5 gezeigte Dämpfungseinrichtung 18 erstreckt sich seitlich entlang des Verschlußelements 17; sie umgibt das Verschlußelement 17 also seitlich, wobei sich das Verschlußelement 17 an einem umlaufenden Rand 24 der Dämpfungseinrichtung 18 abstützt. Die Dämpfungseinrichtung 18 ist in der in 5 gezeigten Ausführungsform im Bereich, der das Verschlußelement 17 umgibt, schmelzbar.

Im Folgenden wird auf die Funktionsweise der in den Figuren gezeigten Ausführungsformen des Linearantriebs eingegangen.

Im Ausgangszustand des Linearantriebs, der in den 2, 4 und 5 gezeigt ist, befindet sich der Kolben 12 außer Eingriff mit einem Zahnrad 15 (1), so daß sich die Gurtspule frei drehen kann.

Im Auslösefall des Gasgenerators 14 steigt durch das Zünden der Treibladung der Druck an, der auf die effektive Fläche des Verschlußelements 17 wirkt. Durch die daraus resultierende Kraft wird das Verschlußelement 17 vom Gasgenerator 14 wegbewegt (3). Aufgrund der Kopplung des Verschlußelements 17 über die Dämpfungseinrichtung 18 mit dem Kolben 12 wird der Kolben 12 vom Gasgenerator 14 wegbewegt. Der kinematische Impuls des Kolbens 12 beim Zünden der Treibladung wird von der Dämpfungseinrichtung 18 verringert und dadurch die anfängliche Bewegung des Kolbens 12 gedämpft.

Bei Überschreiten des zulässigen Maximaldrucks in der Druckkammer 22 verformt sich die Dämpfungseinrichtung 18 so, daß das Verschlußelement 17 die seitliche Abströmöffnung 20 freigibt und das Druckgas aus der Druckkammer 22 (3) entweichen kann. Das Verschlußelement 17 ist dann in seiner Freigabestellung.

Sobald der Arbeitsdruck, der unterhalb des zulässigen Maximaldrucks liegt, wieder erreicht ist, verschließt das Verschlußelement 17 die Abströmöffnung 20, da die Dämpfungseinrichtung 18 das Verschlußelement 17 in Richtung des Gasgenerators 14 beaufschlagt. Das Verschlußelement 17 ist dann in seiner Ruhestellung.

Bei einer Wärmeeinwirkung von außen, beispielsweise bei einem Brand des Fahrzeugs, wird das Verschlußelement 17 zerstört. Wenn die Selbstentzündungstemperatur des Gasgenerators 14 erreicht ist, hat das Verschlußelement 17 die Abströmöffnung 20 bereits freigegeben, so daß das beim Zünden der Treibladung entstehende Gas entweichen kann.

Die Funktionsweise der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen unterscheidet sich nur darin, daß zusätzlich zur Ausströmöffnung 20 ein Entlastungskanal 26 im Kolben 12 vorgesehen ist.

Im Ausgangszustand, also im ungezündeten Zustand des Gasgenerators 14, sind die seitliche Abströmöffnung 20 und der Entlastungskanal 26 vom Verschlußelement 17 verschlossen.

Im Auslösefall wird wiederum durch das Zünden der Treibladung das Verschlußelement 17 und dadurch der Kolben 12 vom Gasgenerator 14 weggedrückt, wobei die Dämpfungseinrichtung 18 die anfängliche Bewegung des Kolbens 12 dämpft.

Bei Überschreiten des zulässigen Maximaldrucks, d.h. wenn die aus dem Druck in der Druckkammer resultierende Kraft, die auf das Verschlußelement 17 wirkt, größer als die Haltekraft der Dämpfungseinrichtung 18 ist, wird die Dämpfungseinrichtung 18 vom Verschlußelement 17 zusammengedrückt. Die seitliche Abströmöffnung 20 wird freigegeben, wodurch Gas aus der Druckkammer entweichen kann. Das Verschlußelement 17 ist dann in seiner Freigabestellung.

Sobald die aus dem Druck in der Druckkammer resultierende Kraft, die auf die effektive Fläche des Verschlußelements 17 wirkt, kleiner als die Haltekraft der Dämpfungseinrichtung 18 ist, wird das Verschlußelement 17 von der Dämpfungseinrichtung 18 in Richtung des Gasgenerators 14 bewegt, wobei die Abströmöffnung 20 verschlossen wird. Das Verschlußelement 17 ist dann in seiner Ruhestellung.

Bei einer Wärmeeinwirkung von außen, beispielsweise bei einem Brand des Fahrzeugs, schmilzt das Verschlußelement 17, wodurch der Entlastungskanal 26 freigegeben wird, durch den bei einer Selbstentzündung des Gasgenerators 14 schnell Druckgas entweichen kann.

In der in 5 gezeigten Ausführungsform schmilzt auch der Bereich der Dämpfungseinrichtung 18, der das Verschlußelement 17 umgibt, wobei die Abströmöffnung 20 freigegeben wird.


Anspruch[de]
Linearantrieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes, mit

einem Gehäuse (10),

einem im Gehäuse (10) verschiebbaren Kolben (12),

einem pyrotechnischen Gasgenerator (14),

einer Druckkammer (22),

mindestens einer Abströmöffnung (20), durch die Druckgas aus der Druckkammer (22) entweichen kann, und

einem schmelzbaren Verschlußelement (17), das entgegen einer Haltekraft verstellbar ist zwischen einer Ruhestellung, in der es die Abströmöffnung (20) verschließt, und einer Freigabestellung, in der es die Abströmöffnung (20) freigibt,

wobei das Verschlußelement (17) durch Wärmeeinwirkung von außen zerstörbar ist, so daß ein Ausströmen des Druckgases möglich ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlastungskanal (26) vorgesehen ist, wobei das Verschlußelement (17) den Entlastungskanal (26) verschließen kann. Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (17) aus Aluminium, Kunststoff oder MCP besteht. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungseinrichtung (18) vorgesehen ist, wobei das Verschlußelement (17) entgegen der Haltekraft der Dämpfungseinrichtung (18) verschoben werden kann. Linearantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (18) elastisch verformbar ist. Linearantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (18) als Hülse ausgebildet ist. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (18) aus Kunststoff oder Aluminium besteht. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (18) zwischen dem Verschlußelement (17) und dem Kolben (12) angeordnet ist.






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