DE10157300A1 - Drehdämpfer - Google Patents

Abstract

Drehdämpfer zur Dämpfung einer Drehbewegung, insbesondere zur Dämpfung der Drehbewegung einer Gurtwelle in einem Sicherheitsgurt-Aufroller, mit einem Gehäuse (2), das einen mit einem Dämpfungs-Medium (21) gefüllten Arbeitsraum (22) begrenzt, mit einer in dem Gehäuse (2) um eine Drehachse (16) drehbar gelagerten, mit einem zu dämpfenden Drehmoment beaufschlagbaren Welle (12), mit einem mit der Welle (12) verbundenen, in dem Arbeitsraum (22) drehbar angeordneten Tragkörper (18) und mit mindestens einem mit dem Tragkörper (18) verbundenen, in den Tragkörper (18) zumindest teilweise einschiebbaren Konvektions-Element zur Erzeugung von Konvektion in dem Dämpfungs-Medium (21).

Description

• Die Erfindung betrifft einen Drehdämpfer zur Dämpfung von Drehbewegungen. Sie betrifft insbesondere einen Drehdämpfer zur Dämpfung der Drehbewegung einer Gurtwelle in einem Sicherheitsgurt-Aufroller in einem Kraftfahrzeug.
• Drehdämpfer für Drehbewegungen sind seit langem bekannt. Die meisten dienen lediglich der Dämpfung von Drehbewegungen mit einem Gesamt- Drehwinkel von weniger als 360°. Darüber hinaus ist es schwierig, Drehdämpfer zu schaffen, die besonders für die Dämpfung von Drehmomenten in einem Sicherheitsgurt-Aufroller geeignet sind, da sich bei diesem die Situation des Normalbetriebs wesentlich von der bei dem Aufprall eines Kraftfahrzeugs unterscheidet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfachen Drehdämpfer zu schaffen, der eine Drehbewegung mit einem beliebigen Drehwinkel möglichst gleichmäßig dämpft.
• Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, in einem Gehäuse mit einem zylindrischen Arbeitsraum einen exzentrisch angeordneten, drehbar gelagerten Tragkörper vorzusehen, der über seinen Umfang verteilt Konvektions-Elemente aufweist. Die Konvektions-Elemente sind in den Tragkörper gegen eine Feder einschiebbar. Hierdurch wird dem veränderlichen Abstand zwischen der Gehäuseinnenwand und dem Umfang des Tragkörpers Rechnung getragen. Die sich ergebenden verschiedenen Druckverhältnisse in den Teil- Arbeitsräumen zwischen einzelnen Konvektions-Elementen werden durch Druckausgleichskanäle ausgeglichen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Querschnitt eines Drehdämpfers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
• Fig. 2 einen Längsschnitt des Drehdämpfers gemäß Fig. 1,
• Fig. 3 einen Querschnitt eines Drehdämpfers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
• Fig. 4 einen Längsschnitt des Drehdämpfers gemäß Fig. 3,
• Fig. 5 einen Querschnitt eines Drehdämpfers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
• Fig. 6 einen Längsschnitt des Drehdämpfers gemäß Fig. 5,
• Fig. 7 einen Querschnitt eines Drehdämpfers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, und
• Fig. 8 einen Längsschnitt des Drehdämpfers gemäß Fig. 7.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drehdämpfers 1 beschrieben. Der Drehdämpfer 1 dient insbesondere zur Dämpfung der Drehbewegung einer Gurtwelle in einem Sicherheitsgurt-Aufroller in einem Kraftfahrzeug. Der Drehdämpfer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus einer Bodenplatte 3 und einer damit verbundenen, von dieser abstehenden, ringzylindrischen Gehäusewand 4 besteht. Das Gehäuse 2 ist mit einem scheibenförmigen Deckel 5, der auf dem oberen Rand der Gehäusewand 4 aufliegt, verschlossen. Der Deckel 5 ist mit mehreren, gleichmäßig über den Umfang verteilten Schrauben 6 mit der Gehäusewand 4 verschraubt. Im vorliegenden Fall sind es acht Schrauben 6. An dem Gehäuse 2 sind zwei radial nach außen vorstehende Laschen 7 mit zugehörigen Bohrungen 8 zur Befestigung des Drehdämpfers 1 beispielsweise anhand einer Kraftfahrzeug-Karosserie befestigt. Am oberen Ende der Gehäusewand 4 ist eine Ringnut 9 vorgesehen, in der ein Dichtungsring 10, ein sogenannter O-Ring, festgelegt ist, der auch gegenüber dem Deckel 5 anliegt und den Innenraum 11 des Gehäuses 2 gegenüber der Umgebung abdichtet.
• Eine Welle 12 ist durch eine Bohrung 13 im Deckel 5 geführt und in einer Lager-Dichtungs-Einheit 14 gegenüber dem Deckel 5 einerseits und einer Sack-Bohrung 15 in der Bodenplatte 3 andererseits um eine Drehachse 16 drehbar gelagert. Die Welle 12 weist einen gegenüber dem Deckel 5 nach außen vorstehenden Zapfen 17 mit einem unrunden Querschnitt, z. B. einem Sechs-Kant-Profil, auf, durch das ein zu dämpfendes Drehmoment von außen auf die Welle 12 gegeben werden kann. Das zu dämpfende Drehmoment kann von der Gurtwelle eines Sicherheitsgurt-Aufrollers stammen.
• In dem Innenraum 11 des Gehäuses 2 ist ein scheibenförmiger Tragkörper 18 mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet, der mit der Welle 12 verbunden ist und um die Drehachse 16 drehbar ist. Die Innenseite 19 der Gehäusewand 4 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einer Zentrums- Achse 20 auf. Die Drehachse 16 fällt nicht mit der Zentrums-Achse 20 zusammen, beide verlaufen jedoch parallel zueinander. Der Tragkörper 18 ist somit exzentrisch in dem Innenraum 11 angeordnet. Der Tragkörper 18 erstreckt sich in axialer Richtung abgesehen von einem erforderlichen Spiel von der Innenseite der Bodenplatte 3 bis zur Innenseite des Deckels 5. Der Innenraum 11 des Gehäuses 2, der nicht durch den Tragkörper 18 ausgefüllt ist, ist mit einem Dämpfungs-Medium 21 gefüllt, wobei der mit dem Dämpfungs-Medium 21 gefüllte Raum als Arbeitsraum 22 bezeichnet wird. Bei dem Dämpfungs-Medium 21 handelt es sich um eine hochviskose Flüssigkeit, insbesondere ein Silikon.
• In dem Tragkörper 18 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt, im vorliegenden Fall acht, in radialer Richtung nach außen offene Längsnuten 23 vorgesehen. In den Längsnuten 23 ist jeweils eine als Konvektions- Element ausgebildete, über den Außenumfang des Tragkörpers 18 vorstehende, in der Längsnut 23 verschiebbar geführte Platte 24 angeordnet. Die Platten 24 sind durch Feder-Elemente 25, die am Grund der Längsnut 23 angeordnet sind, vorgespannt und liegen an der Innenseite 19 der Gehäusewand 4 an. Durch die Platten 24 wird der Arbeitsraum 22 in Teil- Arbeitsräume 26 unterteilt. In dem Tragkörper 18 sind Druckausgleichs- Kanäle 27 vorgesehen, die sternförmig jeweils zwischen zwei benachbarten Längsnuten 23 nach außen verlaufen und gegenüber den jeweiligen Teil- Arbeitsräumen 26 offen sind. Die Kanäle 27 durchdringen einander im Bereich der Drehachse 16, so daß alle Kanäle 27 miteinander verbunden sind.
• Im folgenden wird die Funktion des Drehdämpfers 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Beispielsweise bei einem Aufprall wird auf den Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges ein starker Zug ausgeübt, so daß die Gurtwelle über einen Sperrmechanismus ein Drehmoment auf die Welle 12 ausübt. Durch die Drehbewegung der Welle 12 werden der Tragkörper 18 und damit die Platten 24 in eine Drehbewegung versetzt. Die Drehbewegung entlang der Drehrichtung 28 führt beispielsweise bei einem Teil-Arbeitsraum 26 im linken unteren Viertel in Fig. 1 dazu, daß das zwischen zwei benachbarten Platten 24 eingeschlossene Volumen des Dämpfungs-Mediums 21 aufgrund der exzentrischen Anordnung des Tragkörpers 18 in dem Innenraum 11 reduziert wird, wodurch der Druck in dem entsprechenden Teil-Arbeitsraum 26 steigt. Durch die Kanäle 27 erfolgt ein Druckausgleich mit den anderen Teil-Arbeitsräumen 26. Hierfür muß das hochviskose Dämpfungs-Medium 21 durch die Kanäle 27 strömen. Dies führt zu einer Dämpfung der Drehbewegung der Welle 12.
• Vorteilhaft an dem Drehdämpfer 1 ist, daß die Drehbewegung unabhängig von dem Gesamtwinkel ist, d. h. vor allem Drehungen mit einem Drehwinkel von mehr als 360°, problemlos gedämpft werden können. Eine außerordentlich kompakte Ausbildung des Drehdämpfers 1 ist möglich. Aufgrund der Eigenschaften des Silikons als Dämpfungs-Medium 21 ist das Dämpfungsverhalten einer schnellen Drehung der Welle 12 sehr viel größer, als bei einer langsamen Drehung der Welle 12. Das Dämpfungs- Drehmoment als Funktion des Lagewinkels der Welle 12 ist im wesentlichen konstant. Das Dämpfungs-Drehmoment als Funktion der Winkelgeschwindigkeit der Welle 12 steigt stark an. Dies ist besonders bei der Verwendung des Drehdämpfers 1 an der Gurtwelle eines Sicherheitsgurt- Aufrollers wichtig, um der Unfallschwere entsprechen zu können. Darüber hinaus kann das Dämpfungsverhalten des Drehdämpfers 1 dadurch verändert werden, daß das Dämpfungs-Medium 21 unter Vorspannung, d. h. unter Druck, gesetzt wird. Je höher der Ausgangsdruck des Dämpfungs- Mediums 21 in dem Drehdämpfer 1 ist, um so größer ist auch das Dämpfungs-Drehmoment.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht in der Ausgestaltung der Druckausgleichs-Kanäle 27a. Diese verlaufen durch den Abschnitt der Platten 24, der gegenüber dem Umfang des Tragkörpers 18 vorsteht. Die Kanäle 27a verlaufen tangential zur Drehachse 16 und verbinden somit unmittelbar benachbarte Teil-Arbeitsräume 26. Die Ausgestaltung hat gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel den Vorteil, daß der Mittelbereich des Tragkörpers 18, durch den die Welle 12 verläuft, einfach ausgebildet ist, da die Kanäle 27a sich dort nicht treffen. Das Dämpfungs-Medium 21 eines bestimmten Teil-Arbeitsraumes 26 kann jedoch nur in die unmittelbar benachbarten Teil-Arbeitsräume 26 zur Erzielung eines Druckausgleichs fließen, so daß bei einer Drehung ein Gesamtdruckausgleich mehr Zeit erfordert, als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Ansonsten wird hinsichtlich der Funktionsweise und der Vorteile auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß in der Mitte des Tragkörpers 18 eine verstellbare Drossel 29 angeordnet ist. Die Kanäle 27b verlaufen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, von der Mitte des Tragkörpers 18 sternförmig nach außen. In der Mitte des Tragkörpers 18 ist eine zylindrische Ausnehmung 30 vorgesehen, die, wie in Fig. 6 dargestellt, nach unten gegenüber der Bodenplatte 3 offen ist. Die Drossel 29 weist einen zylindrischen Drossel-Körper 31 auf, der in der Ausnehmung 30 verschiebbar geführt ist. In dem Drossel-Körper 31 sind sternförmig verlaufende Drossel-Bohrungen 32 vorgesehen, die in dem in Fig. 6 dargestellten eingeschobenen Zustand des Drossel-Körpers 31 mit den Kanälen 27b fluchten und die einzelnen Kanäle 27b wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in der Mitte miteinander verbinden. Der Drossel-Körper 31 ist mit einem durch eine Bohrung in der Bodenplatte 3 geführten Bolzen 33 verbunden, dessen Position über eine Stell-Einheit 34 mit einem Motor 35 veränderbar ist. Der Motor 35 ist über eine Leitung 36 mit einer Steuer- Einheit 37 verbunden. In der Bodenplatte 3 ist, den Drossel-Körper 31 umgebend, ein Dichtungs-Ring 38 vorgesehen, der den Arbeitsraum 22 gegenüber der Umgebung abdichtet. Die Funktionsweise des Drehdämpfers 1b entspricht im wesentlichen der des Drehdämpfers 1. Lediglich die Dämpfungsstärke kann eingestellt werden. Unmittelbar bei einem Aufprall erhält die Steuer-Einheit 37 beispielsweise von der Elektronik des Airbags ein Steuersignal, das unter anderem die Stärke eines Aufpralls und ggf. die Masse des Kraftfahrzeuginsassen wiedergibt. Die Steuer-Einheit 37 gibt ein entsprechendes Steuersignal an die Stell-Einheit 34, die den Drossel- Körper 31 entsprechend axial verschiebt. Soll eine möglichst geringe Dämpfungswirkung erzielt werden, so wird der Drossel-Körper 31, wie in Fig. 6 dargestellt, vollständig eingeschoben. Soll die Drosselwirkung verstärkt werden, so wird der Drossel-Körper 31 in Fig. 6 nach unten verschoben, so daß die Drossel-Bohrungen 32 und die Kanäle 27b nicht mehr vollständig miteinander fluchten und deren effektiver Querschnitt somit reduziert wird. Hierdurch erhöht sich das Dämpfungsverhalten des Drehdämpfers 1b.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Drossel werden die Bezugszeichen des dritten Ausführungsbeispiels mit einem nachgestellten c verwendet, sofern funktionell gleichartige Teile betroffen sind. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel besteht in der Ausgestaltung des Drossel-Körpers 31c. Dieser weist die Form eines Zylinders mit einer aufgesetzten Kegelspitze auf. Entsprechend ist die Ausnehmung 30c ausgebildet, die den Drossel- Körper 31c vollständig aufnehmen kann. Soll eine möglichst geringe Dämpfungswirkung erzielt werden, so ist der Drossel-Körper 31c, wie in Fig. 8 dargestellt, möglichst weit aus der Ausnehmung 30c herausgeschoben, so daß die Kanäle 27c zur Bewirkung eines Druckausgleichs möglichst frei kommunizieren können. Soll die Drosselwirkung erhöht werden, so wird der Drossel-Körper 31c durch die Stell-Einheit 34c weiter in die Ausnehmung 30c eingefahren, so daß das Dämpfungs-Medium 21 die Kegelspitze des Drossel-Körpers 31c umströmen muß. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels verwiesen.

Claims (10)

1. Drehdämpfer zur Dämpfung einer Drehbewegung, insbesondere zur Dämpfung der Drehbewegung einer Gurtwelle in einem Sicherheitsgurt-Aufroller,

a) mit einem Gehäuse (2), das einen mit einem Dämpfungs- Medium (21) gefüllten Arbeitsraum (22) begrenzt,

b) mit einer in dem Gehäuse (2) um eine Drehachse (16) drehbar gelagerten, mit einem zu dämpfenden Drehmoment beaufschlagbaren Welle (12),

c) mit einem mit der Welle (12) verbundenen, in dem Arbeitsraum (22) drehbar angeordneten Tragkörper (18) und

d) mit mindestens einem mit dem Tragkörper (18) verbundenen, in den Tragkörper (18) zumindest teilweise einschiebbaren Konvektions-Element zur Erzeugung von Konvektion in dem Dämpfungs-Medium (21).

2. Drehdämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Konvektions-Element als Platte (24) oder Schaufel ausgebildet ist.

3. Drehdämpfer gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Konvektions-Element gegenüber dem Tragkörper (18) durch ein Feder-Element (25) vorgespannt ist.

4. Drehdämpfer gemäß einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Konvektions-Element an der Innenseite (19) des Gehäuses (2) anliegt.

5. Drehdämpfer gemäß einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (22) durch das mindestens eine Konvektions-Element in Teil-Arbeitsräume (26) unterteilt wird.

6. Drehdämpfer gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Teil-Arbeitsräume (26) durch Kanäle (27; 27a; 27b; 27c) zum Druckausgleich des Dämpfunges-Mediums (21) vorgesehen sind.

7. Drehdämpfer gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanälen zum Druckausgleich mindestens eine Drossel (29; 29c) zur Querschnittsveränderung der Kanäle (27b; 27c) vorgesehen ist.

8. Drehdämpfer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (29; 29c) von außen durch eine Stell-Einheit (34; 34c) betätigbar ist.

9. Drehdämpfer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (29c) kegelförmig ausgebildet ist.

10. Drehdämpfer gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Konvektions-Element ein Kanal (27a) angeordnet ist.