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Die
Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem,
mit einem Gehäuse,
einer Antriebseinheit und einem Antriebselement, das sich bei Aktivierung
der Antriebseinheit relativ zum Gehäuse bewegt.
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Ein
derartiger Gurtstraffer ist aus der
EP 0 628 454 A1 bekannt. Das Antriebselement
ist hier ein Hohlrad eines Planetengetriebes, das über mehrere Planetenräder mit
einem Sonnenrad gekoppelt ist. Das Sonnenrad wiederum ist an eine
Gurtspule ankoppelbar. Das Hohlrad weist einen Flügelansatz
auf, der in einer ringförmigen
Druckkammer gelagert ist, die das Hohlrad umgibt. Mit der Druckkammer
steht ein Gasgenerator in Verbindung, der bei Betätigung Druckgas
erzeugt, welches den Flügelansatz
beaufschlagt und dadurch das Hohlrad antreibt. Das Sonnenrad wird
in einem Rückhaltefall über eine
Klemmrollenkupplung an die Gurtspule angekoppelt und treibt diese
in Aufwickelrichtung des Gurtbands an.
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Die
Erfindung schafft einen Gurtstraffer, bei dem nach erfolgtem Straffvorgang
sowie einer sich daran anschließenden
Sperrungs- und Kraftbegrenzungsphase die Achse eines zugeordneten
Gurtaufrollers automatisch freigegeben wird.
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Erfindungsgemäß ist hierzu
bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art ein Federelement
vorgesehen, das bei Aktivierung der Antriebseinheit vorgespannt
wird. Ein kleiner Teil der von der Antriebseinheit aufgebrachten
Energie wird also in das Federelement eingeleitet und spannt dieses
vor. Diese Energie wird nach der auf den Straffvorgang folgenden
Sperrungs- und Kraftbegrenzungsphase des Gurtaufrollers wieder freigegeben,
d.h. das Federelement entspannt sich und bringt das Antriebselement
in seine Ausgangsposition zurück.
Dadurch wird die vor Be ginn der Straffung frei drehbare Achse des
Gurtaufrollers wieder freigegeben. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
besteht darin, daß durch
das Federelement eine Sperrung des Gurtaufrollers bereits vor einer
Vorwärtsverlagerung
eines Fahrzeuginsassen erreicht werden kann, da das Federelement
sofort bei Beendigung des Straffvorgangs das Antriebselement und
die damit gekoppelte Gurtspule in Gurtbandabwickelrichtung beaufschlagt.
Dadurch wird verhindert, daß die im
Sicherheitsgurt wirkende Rückhaltekraft
beim Übergang
vom Straffvorgang zur Kraftbegrenzungsphase kurzzeitig absinkt,
was eine gleichmäßige Rückhaltewirkung
für den
Fahrzeuginsassen gewährleistet.
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Vorzugsweise
ist das Federelement sowohl mit dem Antriebselement als auch mit
dem Gehäuse gekoppelt.
Wenn insbesondere das Federelement bereits im Einbauzustand vor
einem Straffvorgang eine gewisse Vorspannung aufweist, wird auf
diese Weise auch das Antriebselement vorgespannt, was der Entstehung
von unerwünschten
Klappergeräuschen
vorbeugt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
im Gehäuse
eine Führung
vorgesehen, in der sich zumindest ein Abschnitt des Antriebselements
bei Aktivierung der Antriebseinheit bewegt.
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Vorteilhaft
ist das Federelement in der Führung
angeordnet, wodurch sich der benötigte
Bauraum gering halten läßt. Außerdem ist
der erfindungsgemäße Gurtstraffer
besonders einfach zu montieren.
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Ein
besonders kompakter Aufbau ergibt sich zudem dadurch, daß das Antriebselement
auf einer Kreisbahn bewegbar ist und die Führung eine gekrümmte Form
aufweist, die die Kreisbahn umgibt. Alternativ kann es sich bei
dem Antriebselement um eine gerade Zahnstange handeln, die sich
in einer geradlinigen Führung
bewegt.
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Das
Federelement kann eine Druckfeder sein, deren erstes Ende sich am
Gehäuse
und deren zweites Ende sich am Antriebselement abstützt. Eine solche
Druckfeder ist als Massenartikel besonders kostengünstig. Insbesondere
ist die Druckfeder bezüglich
der Bewegungsrichtung des Antriebselements vor diesem angeordnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Antriebselement ein Hohlrad mit einem radial nach außen abstehenden
Flügelansatz.
Bei dieser Ausgestaltung ist ein Ende des Federelements mit dem
Flügelansatz
gekoppelt. Alternativ könnte
das Antriebselement auch die Form eines Kreisbogens mit angeformtem
Flügelansatz
haben.
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Insbesondere
weist das Antriebselement eine Verzahnung auf, die bei Aktivierung
der Antriebseinheit unmittelbar in eine Verzahnung eines Ritzels
eingreift, das mit der Achse des Gurtaufrollers gekoppelt ist. Auf
diese Weise wird die Antriebskraft direkt auf das Ritzel übertragen,
und es kann auf weitere zwischengeschaltete Zahnräder verzichtet
werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung weist das Antriebselement einen Abschnitt
ohne Verzahnung auf, der vor Aktivierung der Antriebseinheit im
Bereich des Ritzels angeordnet ist. Dies ist vor allem dann von
Vorteil, wenn das Antriebselement ein Hohlrad ist, da sich dann
das Ritzel während
des normalen Aufrollerbetriebs frei drehen kann. Bei Aktivierung
der Antriebseinheit gelangt die Verzahnung des Antriebselements
mit der Verzahnung des Ritzels in Eingriff und treibt dieses an.
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Um
ein besonders rasches Ansprechen des Gurtstraffers zu gewährleisten,
umfaßt
die Antriebseinheit vorteilhafterweise einen pyrotechnischen Antrieb.
Alternativ könnte
ein elektrischer oder mechanischer Antrieb zum Einsatz kommen.
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Die
Antriebseinheit kann ein Kraftübertragungselement
aufweisen, das bei Aktivierung der Antriebseinheit das Antriebselement
beaufschlagt.
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Das
Kraftübertragungselement
umfaßt
gemäß einer
ersten Variante mehrere Kugeln, von denen eine direkt am Antriebselement
angreift. Kugeln bieten den Vorteil, sich einer beliebig gekrümmten Führung anpassen
zu können.
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Gemäß einer
zweiten Variante ist das Kraftübertragungselement
ein längliches
elastisches Medium. Auch dieses kann sich einer beliebig gekrümmten Führung anpassen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Kraftübertragungselement auf seiner
Oberfläche
mit einer Materialschicht versehen ist, die bei Aktivierung der
Antriebseinheit durch einen am Gehäuse angeordneten Vorsprung
abgetragen wird. Bei Beendigung des Straffvorgangs hat sich der
Durchmesser des Kraftübertragungselements
um die Dicke der Materialschicht verringert, wodurch ein Zurückschieben
des Kraftübertragungselements
vereinfacht wird.
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Vorzugsweise
dient der Vorsprung, der die Materialschicht abträgt, zur
Abdichtung zwischen dem Gehäuse
und dem Kraftübertragungselement.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung.
In dieser zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung im Einbauzustand;
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2 eine
schematische Schnittansicht des Gurtstraffers aus 1 nach
Beendigung eines Straffvorgangs;
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3 eine
schematische Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung im Einbauzustand; und
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4 eine
schematische Schnittansicht des Gurtstraffers aus 3 nach
Beendigung eines Straffvorgangs.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer 10 mit
einem Gehäuse 12 und
einem darin drehbar gelagerten Ritzel 14, das eine Verzahnung 16 aufweist.
Das Ritzel 14 ist drehfest mit einer in der Figur nicht
gezeigten Achse eines Gurtaufrollers 1 verbunden und dadurch
(z.B. über
einen als Kraftbegrenzer dienenden Torsionsstab) mit einer Gurtspule gekoppelt.
Weiterhin ist ein Antriebselement 18 vorgesehen, das als
Hohlrad 20 mit einem radial nach außen abstehenden Flügelansatz 22 ausgebildet
ist. Das Antriebselement 18, hier das Hohlrad 20,
weist eine Verzahnung 24 auf, die unmittelbar in die Verzahnung 16 des
Ritzels eingreifen kann. Das Antriebselement 18 ist auf
einer Kreisbahn K um den Mittelpunkt M bewegbar, um das Ritzel 14 anzutreiben, wobei
der Mittelpunkt M der Kreisbahn K gegenüber der Drehachse A des Ritzels 14 versetzt
ist. Alternativ zur gezeigten Ausgestaltung könnte das Antriebselement 18 auch
die Form eines Kreisbogens, etwa eines Viertelkreisbogens, mit angeformtem
Flügelansatz
aufweisen.
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Um
im Normalbetrieb des Gurtaufrollers 1 vor Aktivierung des
Gurtstraffers 10 eine ungehinderte Drehung der Aufrollerachse
zu ermöglichen,
weist das Antriebselement 18 einen Abschnitt 26 ohne
Verzahnung auf, der im Einbauzustand des Gurtstraffers 10 im
Bereich des Ritzels 14 angeordnet ist.
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Das
Antriebselement 18 bzw. das Hohlrad 20 ist von
einer im Gehäuse 12 ausgebildeten
Führung 28 umgeben,
die eine gekrümmte
Form aufweist und in der sich der Flügelansatz 22 bewegen
kann. In der Führung 28 ist
ein Federelement 30 angeordnet, hier eine Druckfeder, deren
erstes Ende 32 sich am Gehäuse 12 und deren zweites
Ende 34 sich am Antriebselement 18, genauer am
Flügelansatz 22 abstützt. Dadurch
ist das Federelement 30, das bezüglich der Bewegungsrichtung des
Antriebselements 18 vor dem Flügelansatz 22 angeordnet
ist, sowohl mit dem Antriebselement 18 als auch mit dem
Gehäuse 12 gekoppelt.
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Das
Federelement 30 kann bereits im Einbauzustand eine gewisse
Vorspannung haben, wodurch sämtliche
beweglichen Teile des Gurtstraffers 10 vorgespannt werden.
Dadurch werden beim erfindungsgemäßen Gurtstraffer 10 unerwünschte Klappergeräusche vermieden.
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Weiterhin
ist ein Kraftübertragungselement 36 vorgesehen,
hier in Form mehrerer Kugeln 38, die im Einbauzustand im
Inneren eines Rohrs 40 angeordnet sind, das die Führung 28 auf
der dem Federelement 30 abgewandten Seite des Flügelansatzes 22 verlängert. Das
dem Flügelansatz 22 abgewandte Ende
des Rohrs 40 steht mit einer Antriebseinheit 42, die
einen pyrotechnischen Antrieb 44 umfaßt, in Strömungsverbindung. Bei einer
Aktivierung der Antriebseinheit 42 wird ein Druckgas erzeugt,
welches eine (vom Flügelansatz 22 aus
gesehen) hinter der letzten Kugel 38 angeordnete Dichtung 46 beaufschlagt.
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In
einem Rückhaltefall
wird der pyrotechnische Antrieb 44 aktiviert. Er erzeugt
ein Druckgas, das die Dichtung 46 und damit das Kraftübertragungselement 36 (hier
die Kugeln 38) beaufschlagt. Dadurch wird eine Antriebskraft
auf den Flügelansatz 22 ausgeübt, die
das Antriebselement 18 in Drehung versetzt. Dabei gelangt
die Verzahnung 24 des Antriebselements 18 mit
der Verzahnung 16 des Ritzels 14 in Eingriff und
dreht dieses und somit die Gurtspule. Gurtband wird eingezogen.
Bei der Drehung des Antriebselements 18 wird das Federelement 30 (weiter)
vorgespannt (siehe 2), wozu ein geringer Anteil
der Straffenergie benötigt
wird. Sobald der Straffvorgang abgeschlossen ist, gelangt das System an
einen Punkt, an welchem die in Straffrichtung wirkende Kraft, die
durch die Kugeln 38 ausgeübt wird, geringer ist als die
durch das vorgespannte Federelement 30 bewirkte rückstellende
Kraft auf das Antriebselement 18. Dadurch wird das Antriebselement 18 und
somit auch die mit diesem gekoppelte Gurtspule geringfügig in Abwickelrichtung
des Gurtbands gedreht, wodurch ein gurtbandsensitives Sperrsystem
(nicht gezeigt) aktiviert und z.B. eine Sperrklinke eingesteuert
wird. Dies geschieht bereits vor einer Vorwärtsverlagerung des Fahrzeuginsassen,
weshalb die im Gurtband wirkende Kraft weniger stark abfällt.
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Die
Gurtspule ist nun gegen einen (weiteren) Gurtbandabzug gesperrt,
und es folgt eine Kraftbegrenzungsphase. Das Antriebselement 18 verharrt
in seiner Stellung. Nach Beendigung der Kraftbegrenzungsphase und
Lösen der
Gurtspulensperrung wird das Antriebselement 18 durch das
Federelement 30 in seine Aus gangsposition (siehe 1)
zurückgedreht,
und das Ritzel 14 ist wieder freigängig. Um die Rückdrehung
des Antriebselements 18 zu erleichtern, kann das Rohr 40 eine
Entlüftung
aufweisen.
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Die 3 und 4 zeigen
eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10,
wobei im folgenden gleiche oder funktionsgleiche Bauteile gleiche
Bezugszeichen tragen und nur auf die Unterschiede zur bereits beschriebenen
ersten Ausführungsform
eingegangen wird.
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Das
Kraftübertragungselement 36 ist
beim Gurtstraffer 10 der 3 und 4 ein
längliches elastisches
Medium 48, das anders als die Kugeln 38 der ersten
Ausführungsform
aus dem als Druckraum dienenden Rohr 40 „herausgesaugt" wird. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß bei der
zweiten Ausführungsform
die Abdichtung zwischen dem Rohr 40 und dem Kraftübertragungselement 36 durch
einen Vorsprung 50 am vorderen Ende des Rohrs 40 erfolgt.
Das Kraftübertragungselement 36 bewegt
sich also aufgrund der im Bereich des Vorsprungs 50 herrschenden
Differenz zwischen dem Druck im Inneren des Rohrs 40 (hier
auf der rechten Seite) und dem Umgebungsdruck (hier links vom Vorsprung 50).
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Das
als Kraftübertragungselement 36 dienende
elastische Medium 48 ist auf seiner Oberfläche mit
einer Materialschicht 52 versehen, die bei Aktivierung
der Antriebseinheit 42 durch den Vorsprung 50,
der insbesondere scharfkantig ausgebildet sein kann, abgetragen
wird. Der Durchmesser des Kraftübertragungselements 36 ist
also auf der außerhalb des
Druckraums links vom Vorsprung 50 liegenden Seite geringer
als auf der im Druckraum befindlichen Seite. Durch das Abtragen
der Materialschicht 52 ist nach Beendigung des Straffvorgangs
ein leichteres Zurückschieben
des elastischen Mediums 48 durch das Federelement 30 möglich. Zudem
löst sich
beim Zurückdrehen
des Antriebselements 18 unmittelbar nach Beendigung des
Straffvorgangs der Teil des elastischen Mediums 48, der
noch den größeren Durchmesser
hat, vom Vorsprung 50. Auf diese Weise entsteht ein Entlüftungsweg
aus dem im Inneren des Rohrs 40 gebildeten Druckraum zur
Umgebung hin, wodurch der durch den pyrotechnischen Antrieb 44 erzeugte
Druck im Inneren des Rohrs 40 nahezu schlagartig absinkt
und einer Rückdrehung
des Antriebselements 18 durch das Federelement 30 keinen merklichen
Widerstand entgegensetzt.