DE9114369U1 - Fahrzeugsensitiver Auslösemechanismus für einen Schlagzünder in einem Sicherheitsgurtsystem mit Gurtstraffer - Google Patents

Description

PRINZ, LEISER, BUNKE & PARTNER

Patentanwälte · European Patent Attorneys Manzingerweg 7 · 8000 München 60

18. November 1991

TRW Repa GmbH
Industriestraße 20
7077 Aorfdorf

Unser Zeichen: T 5890 DE
HD/Gl

Fahrzeugsensitiver Auslösemechanismus für einen Schlagzünder in einem Sicherheitsgurtsystem mit Gurtstraffer

Die Erfindung betrifft einen fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus für einen Schlagzünder in einem Sicherheitsgurtsystem mit einem Gurtstraffer, der einen pyrotechnischen Gasgenerator aufweist, mit einer federbelasteten Schlagmasse, die durch einen Sperrkörper in einer Ruhestellung gehalten wird, in welcher der Schlagzünder und ein zum Zusammenwirken mit diesem bestimmtes Auslöseglied im Abstand voneinander gehalten sind, und mit einer federbelasteten fahrzeugsensitiven Auslösemasse, die den Sperrkörper in Eingriff mit einer Rampe an der Schlagmasse hält und in eine Freigabestellung bewegbar ist, in welcher sie den Sperrkörper von der Rampe der Schlagmasse zurückweichen läßt und so die Schlagraasse freigibt.

Bei einem solchen Auslösemechanismus ist die fahrzeugsensitive Auslösemasse beispielsweise als Pendel ausgebildet. Durch

die fahrzeugsensitive Verschwenkung dieses Pendels gewinnt der Sperrkörper Raum, um von der Rampe der Schlagmasse zurückzuweichen und diese freizugeben. Die federbelastete Schlagmasse wird dann beschleunigt, um am Ende der Bewegungsstrecke der Schlagmasse das beispielsweise stift- oder kugelförmige Auslöseglied in den Schlagzünder zu treiben und so den pyrotechnischen Gasgenerator zu aktivieren.

Es wurde bereits vorgeschlagen, den Sperrkörper als Kugel auszubilden. Die Schlagmasse stützt sich dann mit einer schrägen Flanke einer Nut an der Außenoberfläche der Sperrkugel ab und steht daher punktförmig mit dieser in Berührung. Bei einer fahrzeugsensitiven Verschwenkung der Auslösemasse kann die Sperrkugel nach und nach weiter aus der Nut der Schlagmasse austreten, bevor sie diese schließlich vorbeigleiten läßt. In der Anfangsphase dieses Vorgangs bleibt die Kraft, mit welcher die Sperrkugel durch die Federbeaufschlagung der Schlagmasse aus ihrer Nut herausgedrückt wird, annähernd konstant. Sobald aber die Sperrkugel sich dem radial äußeren Ende der die Nut seitlich begrenzenden Flanke nähert, nimmt die radial aus der Nut heraus gerichtete Komponente der auf die Sperrkugel einwirkenden Kräfte plötzlich zu, da sie etwa mit dem Kotangens des Winkels anwächst, der durch die Horizontale und eine Linie gebildet ist, die durch den Mittelpunkt der Sperrkugel und ihren Berührungspunkt mit der Schlagmasse gegeben ist. Dieser Winkel wird mit zunehmendem Austreten der Sperrkugel aus der Nut der Schlagmasse kleiner und strebt gegen 0°.

Von einem fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus für Gurtstraffer wird aber verlangt, daß er eine Auslösung bei einem genau definierten Verzögerungsrauster des Fahrzeugs gewährleistet. Wenn das Auslösekriterium nicht erreicht wird, soll die fahrzeugsensitive Auslösemasse sicher wieder in ihre Ruhestellung zurückgebracht werden. Die Auslösung soll daher erst gegen Ende der Bewegungsstrecke der fahrzeugsensitiven Auslösemasse erfolgen. Diese Forderung wird aber bei der oben erläuterten Ausbildung des Auslösemechanismus nicht erfüllt, da bereits nach einer kurzen Hubstrecke der Auslösemasse dieje-

nigen Kräfte, welche bestrebt sind, die Sperrkugel aus der Nut der Schlagmasse herauszudrücken, die auf die fahrzeugsensitive Auslösemasse einwirkenden Rückstellkräfte überwiegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus der oben angegebenen Art auf einfache Weise dahingehend weiterzubilden, daß die auf den Sperrkörper einwirkende Kraft, welche bestrebt ist, ihn von der Rampe der Schlagmasse zurückweichen zu lassen, über den gesamten Hub der Auslösemasse nahezu konstant ist, so daß die Auslösung bei einem genau definierten Auslösekriterium erfolgt, das auch in Serienfertigung gut reproduzierbar ist, und bei Nichterreichen dieses Auslösekriteriums eine sichere Rückstellung der Auslösemasse in ihre Ruhestellung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Auslösemechanismus der oben angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Ruhestellung der Sperrkörper und die Rampe der Schlagmasse mindestens entlang einer geraden Strecke, die zu der Bewegungsrichtung der Schlagmasse bei Auslösung geneigt ist, miteinander in Berührung stehen. Die Rampe beaufschlagt den Sperrkörper in Radialrichtung auswärts mit einem über die gesamte Bewegungsstrecke des Sperrkörpers konstanten Übersetzungsverhältnis. Eine Linienberührung zwischen Sperrkörper und der Rampe liegt vor, wenn die Rampe als Ringschulter und der Sperrkörper allgemein zylinderförmig mit einem kegelstumpfförmigen Ende ausgebildet ist, das auf seiner Mantelfläche mit der Ringschulter in Berührung steht. Eine Flächenberührung liegt vor, wenn die Schlagmasse allgemein quaderförmig ausgebildet ist und eine ebene Rampe aufweist, während der Sperrkörper allgemein vierkantförmig mit einer ebenen Schrägfläche an seinem Ende ausgebildet ist, die mit der ebenen Rampe der Schlagmasse in Berührung steht. An seinem von der Schlagmasse abgewandten Ende ist der Sperrkörper vorzugsweise mit einer balligen Abstützfläche versehen.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt einer Ausführungsform des fahrzeugsensitiven Auslösemechanismus;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht einer Schlagmasse und eines mit diesem zusammenwirkenden Sperrkörpers;

Fig. 3 eine perspektivische vergrößerte Teilansicht

einer anderen Ausführungsform einer Schlagmasse und eines mit dieser zusammenwirkenden Sperrkörpers;

Fig. 4 und 5 Schnittansichten der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen;

Fig. 6a bis 6c Skizzen zur Erläuterung der Wirkungen an einem kugelförmigen Sperrkörper; und

Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Auslösemechanismus.

Die fahrzeugsensitive Auslösemasse des Auslösemechanismus besteht aus einem stabförmigen Massependel, dessen unteres Ende in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Auslösemasse 10 ist in der Nähe ihres unteren Endes mit einem zylindrischen Aufnahmeraum für eine Gasgeneratorpatrone 12 versehen. Die Gasgeneratorpatrone 12 ist mit einem Schlagzünder 14 ausgestattet. Vor dem Schlagzünder 14 ist als Schlagübertragungselement eine kleine Kugel 16 angeordnet. In einer achsparallelen Bohrung 18 der Auslösemasse 10 ist eine allgemein diaboloförmige Schlagmasse 20 verschiebbar aufgenommen.

Diese Schlagmasse 20 wird durch eine vorgespannte Druckfeder 22 in Richtung zu der Kugel 16 hin beaufschlagt. In einer ra-

dialen Führung 24, die in die Außenwandung der Auslösemasse 10 eingesetzt ist, sitzt ein allgemein zylinderförmiger Sperrkörper 26, der mit seinem kegelstumpfförmigen, der Schlagmasse 20 zugewandten Ende in deren Ringnut 28 eingreift und sich mit seiner Mantelfläche an deren unterer Ringschulter 30 abstützt. Zwischen der Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Endes des Sperrkörpers 2 6 und der Ringschulter 20 kommt eine Linienberührung entlang einer Geraden zustande, die gegenüber der Achse der Schlagmasse 20 geneigt ist und in Fig. 1 mit der Bezugszahl 32 bezeichnet ist.

Die Figuren 2 und 4 zeigen die besondere Ausgestaltung der Schlagmasse 20 und des Sperrkörpers 26 bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Mit seinem vom Schlagkörper 20 abgewandten, ballig ausgebildeten Ende stützt sich der Sperrkörper 2 6 an einer in bezug auf das Fahrzeug ortsfesten Fläche ab. Auf der gegenüberliegenden Seite der Auslösemasse 10 ist in eine radiale Bohrung derselben ein Stößel 34 verschiebbar eingesetzt. Dieser Stößel 34 ist mit seinem konisch verjüngten, äußeren Ende an einer in bezug auf den Fahrzeugaufbau ortsfesten Wand abgestützt und wird durch eine Druckfeder 36 radial auswärts in bezug auf die Auslösemasse 10 beaufschlagt. Durch diese Druckfeder 36 wird die Auslösemasse 10 in solchem Sinne beaufschlagt, daß der Sperrkörper 26 in Anlage an der gegenüberliegenden ortsfesten Wand gehalten wird.

Beim Auftreten einer Fahrzeugverzögerung in Fahrtrichtung, die in Fig. 1 durch einen Pfeil F gekennzeichnet ist, ist die Auslösemasse 10 aufgrund ihrer Massenträgheit bestrebt, ihre Bewegung entgegen der Wirkung der Druckfeder 36 fortzusetzen. Die Ringschulter 30 an der Schlagmasse 20 bildet eine Rampe, deren nun durch die Wirkung der Druckfeder 22 einsetzende Aufwärtsbewegung eine radiale Auswärtsbewegung des Sperrkörpers 26 relativ zur Auslösemasse 10 zur Folge hat. Bei fortschreitender Auslenkung der Auslösemasse 10 wird also der Sperrkörper 26 zunehmend aus der Ringnut 28 der Schlagmasse

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20 herausgedrückt, bis diese freikommt und nun durch die Feder 22 gegen die Kugel 16 beschleunigt wird. Beim Auftreffen der Schlagmasse 20 auf der Kugel 16 wird diese in den Schlagzünder 14 hineingetrieben und dieser Schlagzünder ausgelöst, wodurch die Gasgeneratorpatrone 12 gezündet wird.

Die in Fig. 3 und Fig. 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der nach den Figuren 1, 2 und 4 lediglich durch die Gestalt der Schlagmasse 20 und die des Sperrkörpers 26. Die Schlagmasse 20 ist hier allgemein quaderförmig, und der Sperrkörper 2 6 ist allgemein vierkantförmig mit einer ebenen Schrägfläche 26a an seinem der Schlagmasse 20 zugewandten Ende. Dieses Ende greift in eine rinnenförmige Nut 21, deren untere Flanke als ebene Fläche 23 ausgebildet ist, an der die Schrägfläche 26a des Sperrkörpers 26 in Anlage ist. Auch bei dieser Ausführungsform weist der Sperrkörper 26 ein balliges Abstützende auf.

Gegenüber einer Ausführung mit kugelförmigem Sperrkörper weist der beschriebene Auslösemechanismus wesentliche Vorzüge auf. Im Ruhezustand, wie er in Fig. 1 veranschaulicht ist, nimmt die in Fig. 6c gezeigte Sperrkugel S relativ zu der Ringnut 28 der Schlagmasse 20 eine solche Stellung ein, daß zwischen der Horizontalen und einer Geraden durch den Mittelpunkt des Sperrkörpers und seinen Abstützpunkt an der Ringschulter 30 ein Winkel &agr; gebildet ist. Bei zunehmender Auslenkung der Auslösemasse wird dieser Winkel &agr; kleiner, wie in den Figuren 6b und 6a dargestellt. Fig. 6a zeigt den Zustand unmittelbar vor der Auslösung. Durch die sich an dem kugelförmigen Sperrkörper S abstützende Rampe 30 wird die Kraft der Druckfeder 22 in eine radiale und eine axiale Kraftkomponente zerlegt. Die radiale Kraftkomponente wirkt der Druckfeder 36 entgegen. Sie ist vom Kotangens des Winkels &agr; abhängig. Da dieser Winkel bei zunehmender Auslenkung der Auslösemasse 10 kleiner wird, wächst die radiale Kraftkomponente plötzlich an. Das plötzliche Anwachsen dieser radialen Kraftkomponente ist in Fig. 7 veranschaulicht. Diese zeigt die Auslenkung s der Auslösemasse 10 in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung a.

Der strichpunktierte Verlauf der Kurve tritt bei Verwendung eines kugelförmigen Sperrkörpers ein. Bei Verwendung eines Sperrkörpers mit der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Besonderheit ergibt sich die mit durchgezogener Linie eingezeichnete Kurve, die über die gesamte Auslenkung S^_x bis zum Auslösezeitpunkt horizontal verläuft. Innerhalb dieses Auslenkungsbereiches s_mx ist bei dem erfindungsgemäßen Auslösemechanismus eine Rückstellung der Auslösemasse in ihre Ruhestellung gewährleistet, wenn das Auslösekriterium nicht erreicht wird. Bei Verwendung eines kugelförmigen Sperrkörpers S (Fig. 6) wird hingegen die Rückstellkraft bereits nach einer Auslösestrecke s_k geringer und nimmt dann steil ab, so daß eine sichere Rückstellung nur erreicht wird, wenn die Auslenkung den Wert S|< nicht wesentlich überschreitet.

Claims (4)

PRINZ, LEISER, BUNKE & PARTNER Patentanwälte ■ European Patent Attorneys Manziiigeiweg 7 300C München 60 18. November 1991 TRW Repa GmbH Industriestraße 20 7077 Alfdorf Unser Zeichen: T 5890 DE HD/Gl Schutzansprüche

1. Fahrzeugsensitiver Auslösemechanismus für einen Schlagzünder in einem Sicherheitsgurtsystem mit einem Gurtstraffer, der einen pyrotechnischem Gasgenerator aufweist, mit einer federbelasteten Schlagmasse, die durch einen Sperrkörper in einer Ruhestellung gehalten wird, in welcher der Schlagzünder und ein zum Zusammenwirken mit diesem bestimmtes Auslöseglied im Abstand voneinander gehalten sind, und mit einer federbelasteten fahrzeugsensitiven Auslösemasse, die den Sperrkörper in Eingriff mit einer Rampe an der Schlagmasse hält und in eine Freigabestellung bewegbar ist, in welcher sie den Sperrkörper von der Rampe der Schlagmasse zurückweichen läßt und so die Schlagmasse freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhestellung der Sperrkörper (26) und die Rampe (30) der Schlagmasse (20) mindestens entlang einer geraden Strecke (32), die zu der Bewegungsrichtung der Schlagmasse (20) bei Auslösung geneigt ist, miteinander in Berührung stehen.

2. Auslösemechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe (30) der allgemein schaft- oder diaboloförmigen Schlagmasse (20) eine Ringschulter ist und der Sperrkörper (26) allgemein zylinderförmig mit einem kegelstumpfförmigen Ende ausgebildet ist, das auf seiner Mantelfläche in Linienberührung mit der Ringschulter der Schlagmasse (20) steht.

3. Auslösemechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe der allgemein quaderförmigen Schlagmasse eine ebene Fläche (33) bildet und der Sperrkörper (26) allgemein vierkantförmig mit einer ebenen Schrägfläche (26a) an seinem Ende ausgebildet ist, die mit der ebenen Fläche (33) der Schlagmasse (20) in Flächenberührung steht.

4. Auslösemechanismus nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkörper 26) an seinem von der Schlagmasse (20) abgewandten Ende eine ballige Abstützfläche aufweist.