DE3727666A1

DE3727666A1 - Pyrotechnical drive device for the tightening devices of safety belts

Info

Publication number: DE3727666A1
Application number: DE19873727666
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Andres; Heinz W Dipl Ing Knoll; Volker Dipl Ing Petri; Harald Dipl Ing Pfistner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1987-08-19
Filing date: 1987-08-19
Publication date: 1989-03-02
Also published as: DE3727666C2

Abstract

In the case of a pyrotechnical drive device for the tightening devices of safety belts, having a gas-driven piston which can be axially displaced in a cylinder and which tightens the safety belt via a tensile element when it is longitudinally displaced, a piston-braking device is provided to prevent accident and injury in the event of disturbance. To obtain a short length of the drive device, the piston-braking device has an element of a short axial length which is arranged in an axially nondisplaceable manner on the inside wall of the cylinder in the vicinity of the front end of the cylinder in the direction of piston displacement, which element reduces the cross-section of the cylinder, at least in some regions. The front end of the piston in the direction of displacement is conical in shape and is inserted into the element when the displacement path prescribed for normal belt tightening is exceeded, with radial deformation of the cylinder wall.

Description

Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Antriebsvorrichtung für Gurtstraffer von Sicherheitsgurten, insbesondere für Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a pyrotechnic Drive device for belt tensioners of seat belts, especially for seat belt retractors, which in Preamble of claim 1 specified genus.

Bei solchen Antriebsvorrichtungen wird nach Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung eine Treibladung gezündet. Die Expansion des entstehenden Gases treibt den Kolben im Innern des an einem Ende gasdichten Zylinders in Richtung zu dem anderen Ende. Das mit dem Kolben verbundene Zugelement, z.B. Zugseil, greift an der Gurtstraffer- oder Gurtrollerwelle an und bewirkt eine Straffung des Sicherheitsgurtes. Zur Vermeidung von Verletzungen, z.B. bei Fehlauslösung der Antriebsvorrichtung oder bei Reißen des Zugelements, ist eine Kolbenbremsvorrichtung vorgesehen, die für den Fall, daß der Kolben nicht durch Zugelement und Gurtstraffer abgebremst wird und dadurch über seinen maximal zulässigen Verschiebeweg hinausläuft, die kinetische Energie des Kolbens abbaut und dadurch den Kolben zum Stillstand bringt.With such drive devices is exceeded a propellant charge at a predetermined vehicle deceleration ignited. The expansion of the resulting gas drives the Piston inside the gas-tight cylinder at one end Direction to the other end. The one associated with the piston Tension element, e.g. Pull rope, engages the belt tensioner or Belt roller shaft on and causes a tightening of the Seat belt. To avoid injuries, e.g. at Incorrect triggering of the drive device or if the Traction element, a piston brake device is provided, the in the event that the piston is not by tension element and Belt tensioner is braked and thus above its maximum permissible displacement, the kinetic energy of the piston and thereby the piston to a standstill brings.

Bei einer bekannten pyrotechnischen Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 32 38 710) besitzt der Zylinder an dem in Antriebsrichtung vorderen Ende einen Hubanschlag, an welchem ein zum Kolben hin weisendes Dämpfungsglied der Kolbenbremsvorrichtung in Form eines verformbaren Stopfens angeordnet ist, welches die kinetische Energie des Kolbens in Verformarbeit umsetzt. In einer weiteren Variante besteht das Dämpfungsglied aus einer Kunststoffhülse, deren zum Kolben hin offene Hülsenbohrung einen zum Zylinderende hin sich konisch verengenden Querschnitt aufweist und eine lichte Weite besitzt, die ein Eindringen des Kolbens in die Hülsenbohrung gestattet. Beide Ausbildungen der Kolbenbremsvorrichtung erfordern eine relative große Baulänge des Zylinders, der damit schwierig an dem Gehäuse eines Gurtstraffers bzw. eines Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten anzugliedern ist. Die Gurtstraffer und Aufrollautomaten müssen daher speziell an die Baulänge des Zylinders angepaßt werden, was einerseits die Montage in unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen erschwert und andererseits die universelle Einsetzbarkeit der Antriebsvorrichtung bei verschiedenen Gurtstraffern und Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten beeinträchtigt.In a known pyrotechnic drive device type mentioned (DE-OS 32 38 710) has the Cylinder at the front end in the drive direction Stroke on which a piston facing Attenuator of the piston brake device in the form of a deformable plug is arranged, which is the kinetic Converting the energy of the piston into deformation work. In a another variant, the attenuator consists of a Plastic sleeve, the sleeve bore open to the piston one narrowing conically towards the end of the cylinder Cross-section and has a clear width that a Penetration of the piston permitted in the sleeve bore. Both Designs of the piston brake device require one relatively large overall length of the cylinder, making it difficult on the housing of a belt tensioner or one Seat belt retractors to be attached. The Belt tensioners and automatic retractors must therefore be specially designed the overall length of the cylinder can be adjusted, on the one hand assembly in different types of motor vehicles difficult and on the other hand the universal applicability the drive device with different belt tensioners and Seat belt retractors impaired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art mit Kolbenbremsvorrichtung zu schaffen, die sich durch eine sehr kurze Baulänge auszeichnet.The invention has for its object a Drive device of the type mentioned with To create piston brake device that is characterized by a very short overall length.

Die Aufgabe ist bei einer pyrotechnischen Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.The job is with a pyrotechnic Drive device in the preamble of claim 1 defined genus according to the invention by the features in Characteristic part of claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wird eine kleine Baulänge des Zylinders erzielt, die nur geringfügig größer ist als das Mindestmaß, was aufgrund des für die Gurtstraffung erforderlichen Verschiebewegs des Kolbens einzuhalten ist. Infolge der Verformung der Zylinderwand selbst kann trotz der geringen axialen Tiefe des Bremselements, in welches der Kolben eintaucht, eine große Verformarbeit geleistet und damit die kinetische Energie des Kolbens auf kürzestem Verschiebeweg abgebaut werden.In the drive device according to the invention, a Small overall length of the cylinder achieved only slightly is greater than the minimum, which is due to the Belt tension required displacement of the piston is to be observed. As a result of the deformation of the cylinder wall itself, despite the small axial depth of the Brake elements, in which the piston is immersed, a large one Deformed and thus the kinetic energy of the Pistons are dismantled on the shortest path.

Vorteilhafte Ausführungsformen der pyrotechnischen Antriebsvorrichtung mit zweckmäßigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2-4.Advantageous embodiments of the pyrotechnic Drive device with appropriate configurations and Further developments of the invention result from the others Claims 2-4.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing Embodiments described in more detail below. It demonstrate:

Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt einer pyrotechnischen Antriebsvorrichtung für einen Gurtstraffer eines Sicherheitsgurtes, Fig. 1 a detail of a longitudinal section of a pyrotechnic drive device for a belt tensioner of a seat belt,

Fig. 2 eine gleiche Ansicht der Antriebsvorrichtung in Fig. 1 nach Wirksamwerden der Kolbenbremsvorrichtung, Fig. 2 is a similar view of the drive apparatus in Fig. 1 after the effective date of the piston braking device,

Fig. 3 eine Draufsicht eines Sprengrings der Antriebsvorrichtung in Fig. 1, Fig. 3 is a plan view of a snap ring of the driving device in Fig. 1,

Fig. 4 ausschnittweise einen Längsschnitt einer pyrotechnischen Antriebsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, Fig. 4 a detail of a longitudinal section of a pyrotechnic drive device according to a further embodiment,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 5 is a section along the line VV in Fig. 4,

Fig. 6 eine gleiche Darstellung der Antriebsvorrichtung in Fig. 4 nach Wirksamwerden der Kolbenbremsvorrichtung, Fig. 6 is a similar view of the drive apparatus in Fig. 4 after the effective date of the piston braking device,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6. Fig. 7 is a section along the line VII-VII in Fig. 6.

Die in Fig. 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte pyrotechnische Antriebsvorrichtung für einen Gurtstraffer eines Sicherheitsgurtes weist einen aus metallischem Werkstoff bestehenden Zylinder 10 und einen darin axial geführten Kolben 11 auf, der mit einem als flexibles Seil ausgebildeten Zugelement 12 fest verbunden ist. Am entgegengesetzten Ende steht das Zugelement 12 mit einem anzutreibenden Element, z.B. mit einem Gurtaufroller eines Gurtstraffers oder eines Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten, in Verbindung. Das in Verschieberichtung des Kolbens 11 nicht dargestellte hintere Ende des Zylinders 10, durch welches das Zugelement 12 hindurchgeführt ist, ist gasdicht abgeschlossen. Die Verschieberichtung des Kolbens 11 ist durch den Pfeil 13 angedeutet. Zwischen diesem in Verschieberichtung hinteren Ende des Zylinders 10 und dem Kolben 11 ist eine Treibladung 15 angeordnet, die - wie hier im einzelnen nicht dargestellt ist - elektrisch gezündet wird. Das in Verschieberichtung (Pfeil 13) des Kolbens 11 vordere Ende 14 ist offen ausgebildet. In geringem Abstand vor dem offenen Ende 14 des Zylinders 10 ist eine Kolbenbremsvorrichtung 16 angeordnet, die im einzelnen noch nachfolgend erläutert wird.The pyrotechnic drive device for a seatbelt pretensioner of a seat belt shown in detail in longitudinal section in FIG. 1 has a cylinder 10 made of metallic material and a piston 11 axially guided therein, which is firmly connected to a tension element 12 designed as a flexible cable. At the opposite end, the tension element 12 is connected to an element to be driven, for example with a belt retractor of a belt tensioner or an automatic seat belt retractor. The rear end, not shown in the direction of displacement of the piston 11, of the cylinder 10 , through which the tension element 12 is guided, is sealed gas-tight. The direction of displacement of the piston 11 is indicated by the arrow 13 . Between this rear end of the cylinder 10 in the direction of displacement and the piston 11 , a propellant charge 15 is arranged, which - as is not shown in detail here - is ignited electrically. The front end 14 in the direction of displacement (arrow 13 ) of the piston 11 is open. A piston brake device 16 is arranged at a short distance in front of the open end 14 of the cylinder 10 , which will be explained in more detail below.

Wird im Crashfall das Fahrzeug so abrupt abgebremst, daß die Fahrzeugverzögerung einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Treibladung 15 gezündet. Das beim Abbrennen der Treibladung 15 entstehende Gas treibt den Kolben 11 im Innern des Zylinders 10 in Richtung zu dem vorderen Ende 14. Das mit dem Kolben 11 verbundene Zugelement 12 treibt den Gurtaufroller in Einziehrichtung an, so daß der an den Fahrzeuginsassen angelegte Sicherheitsgurt gestrafft wird. Die axiale Länge des Zylinders 10 und die Anordnung der Kolbenbremsvorrichtung 16 im Zylinder 10 sind so getroffen, daß bei dieser Gurtstrafferfunktion weder der Kolben 11 aus dem Zylinder 10 austritt, noch die Kolbenbremsvorrichtung 16 aktiviert wird.If the vehicle is braked so abruptly in the event of a crash that the vehicle deceleration exceeds a predetermined value, the propellant charge 15 is ignited. The gas generated when the propellant charge 15 burns drives the piston 11 inside the cylinder 10 toward the front end 14 . The pulling element 12 connected to the piston 11 drives the belt retractor in the pulling-in direction, so that the seat belt worn on the vehicle occupants is tightened. The axial length of the cylinder 10 and the arrangement of the piston brake device 16 in the cylinder 10 are such that, with this belt tensioning function, neither the piston 11 emerges from the cylinder 10 nor the piston brake device 16 is activated.

Im Falle der Fehlauslösung der pyrolytischen Treibladung oder bei Reißen des Zugelements 12 während der Kolbenverschiebung, würde der Kolben 11 - da er von dem Zugelement 12 nicht mehr gebremst wird - über das offene vordere Ende 14 des Zylinders 10 mit hoher Geschwindigkeit austreten und Zerstörungen im Fahrzeug und damit verbundene Verletzungen der Fahrzeugpassagiere herbeiführen können. Dies verhindert die Kolbenbremsvorrichtung 16, von welcher der Kolben 11 nach Zurücklegen des vorgegebenen Verschiebeweges für die Gurtstraffung unter Energieverzehr abgebremst wird. In beiden Ausführungsbeispielen besteht die Kolbenbremsvorrichtung 16 aus einem in der Zylinderinnenwand axial unverschiebbaren Element 17, das den lichten Querschnitt des Zylinders 10 reduziert und mit geringem Abstand vor dem offenen Ende 14 des Zylinders 10 liegt. Während das Element 17 im wesentlichen unverformbar und z.B. aus Stahl ausgebildet ist, kann der Zylinder 10 selbst zumindest im Bereich des Elements 17 verformt werden. Das in Verschieberichtung (Pfeil 13) vordere Stirnende 18 des Kolbens 11 ist konisch ausgebildet, z.B. mit einer Anfasung versehen, und so auf das Element 17 abgestimmt, daß der Kolben 11 bei Überschreiten seines normalen, für die Gurtstraffung ausgelegten Verschiebeweges in das Element 17 einzutauchen vermag. In diesem Fall wird das Element 17 mit zunehmender Eindringtiefe des Kolbens 11 in das Element 17 nach außen gedrückt und verformt die Zylinderwand in radialer Richtung (Fig. 2, 6 und 7). Dadurch wird die gesamte kinetische Energie des Kolbens 11 in der Zylinderwand in Verformarbeit umgewandelt und der Kolben 11 auf kürzestem Weg abgebremst. In the event that the pyrolytic propellant charge is triggered incorrectly or if the tension element 12 tears during the piston displacement, the piston 11 - since it is no longer braked by the tension element 12 - would exit at high speed via the open front end 14 of the cylinder 10 and damage in the vehicle and can cause related injuries to vehicle passengers. This prevents the piston brake device 16 , by means of which the piston 11 is braked while consuming energy after covering the predetermined displacement path for the belt tensioning. In both exemplary embodiments, the piston brake device 16 consists of an element 17 which is axially immovable in the cylinder inner wall and which reduces the clear cross section of the cylinder 10 and lies at a short distance from the open end 14 of the cylinder 10 . While the element 17 is essentially non-deformable and, for example, made of steel, the cylinder 10 itself can be deformed at least in the region of the element 17 . The front end 18 of the piston 11 which is in the direction of displacement (arrow 13 ) is conical, for example provided with a chamfer, and is matched to the element 17 in such a way that the piston 11 is immersed in the element 17 when its normal displacement path designed for the belt tensioning is exceeded can In this case, the element 17 is pressed outward as the depth of penetration of the piston 11 into the element 17 and deforms the cylinder wall in the radial direction ( FIGS. 2, 6 and 7). As a result, the entire kinetic energy of the piston 11 in the cylinder wall is converted into deformation work and the piston 11 is braked in the shortest possible way.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung in Fig. 1-3 ist das Element 17 als geschlitzter Sicherheitsring oder Sprengring 19 ausgebildet, wie er in Fig. 3 in Draufsicht zu sehen ist. Die Zylinderinnenwand 101 trägt nahe dem offenen Zylinderende 14 eine Ringnut 20, in welcher der Sprengring 19 einliegt.In the exemplary embodiment of the drive device in FIGS. 1-3, the element 17 is designed as a slotted safety ring or snap ring 19 , as can be seen in plan view in FIG. 3. The cylinder inner wall 101 carries an annular groove 20 near the open cylinder end 14 , in which the snap ring 19 lies.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 4-7 sind in dem Zylinder 10 zwei tangentiale, zueinander parallele Querbohrungen 21,22 eingebracht, und zwar derart, daß der maximale Abstand der voneinander abgekehrten Bohrungswände etwa dem lichten Durchmesser des Zylinders 10 entspricht. Durch jede Querbohrung 21, 22 ist ein Stift 23 bzw. 24 hindurchgesteckt, so daß der lichte Querschnitt des Zylinders 10 durch Verringerung einer Querabmessung der lichten Weite ebenfalls verringert wird. Die beiden Stifte 23, 24, die vorzugsweise aus Stahl sind, sind über einen Quersteg 25 einstückig miteinander verbunden, und bilden eine haarnadelartige Spange 26, die problemlos in die beiden Querbohrungen 21, 22 eingeschoben und darin gesichert werden kann. Die Verformung der Spange 26 und des Zylinders 10 nach Eintauchen des Kolbens 11 in die Kolbenbremsvorrichtung 16 infolge Reißen des Zugelements 12 ist in Fig. 6 und 7 illustriert.In the exemplary embodiment of the drive device according to FIGS. 4-7, two tangential, mutually parallel transverse bores 21 , 22 are made in the cylinder 10 , in such a way that the maximum distance between the bore walls facing away from one another corresponds approximately to the clear diameter of the cylinder 10 . A pin 23 or 24 is inserted through each transverse bore 21 , 22 , so that the clear cross section of the cylinder 10 is also reduced by reducing a transverse dimension of the clear width. The two pins 23 , 24 , which are preferably made of steel, are integrally connected to one another via a cross piece 25 , and form a hairpin-like clip 26 which can be easily inserted into the two cross holes 21 , 22 and secured therein. The deformation of the clasp 26 and the cylinder 10 after the piston 11 is immersed in the piston brake device 16 as a result of the tensile element 12 tearing is illustrated in FIGS . 6 and 7.

Claims

1. Pyrotechnic drive device for belt pretensioners of seat belts, in particular for seat belt retractors, with a gas-driven piston which is axially displaceably guided in a cylinder and which drives the belt pretensioner for tensioning the belt webbing in the direction of the belt retraction via a tension element, and with a piston brake device which acts on the piston Exceeding a predetermined displacement path with energy consumption brakes, characterized in that the piston brake device ( 16 ) has a clear cylinder cross-section, at least in the axially non-displaceably arranged near the front end ( 14 ) of the cylinder ( 10 ) in the piston displacement direction ( 13 ) on the inner wall ( 101 ) of the cylinder Partially reducing, essentially non-deformable element ( 17 ) of short axial length, into which the piston ( 11 ) with its conical free front end ( 18 ) is immersed after the displacement path specified for the belt tensioner function has been exceeded t, and that the cylinder ( 10 ) is designed to be deformable at least in the region of its front end ( 14 ) in the direction of displacement.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylinder inner wall ( 101 ) near the front cylinder end ( 14 ) carries an annular groove ( 20 ) in which a slotted ring in the manner of a snap ring ( 19 ), preferably a steel ring, lies.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the cylinder ( 10 ) two tangential, transverse bores ( 21 , 22 ) are introduced at a transverse distance parallel to one another such that the maximum distance between the bore walls facing away from each other is approximately the inside diameter of the cylinder ( 10 ) and that a pin ( 23 , 24 ), preferably a steel pin, is inserted through each transverse bore ( 21 , 22 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the two pins ( 23 , 24 ) are integrally connected to one another at one of their ends hairpin-like via a crossbar ( 25 ).