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Die
Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem
eines Fahrzeugs, mit einem Zug- oder Schubelement zur Übertragung
einer Straffkraft auf ein Sicherheitsgurtband, und mit einer Kraftbegrenzungseinheit
zur Begrenzung der über das
Sicherheitsgurtband auf einen Insassen ausgeübten Rückhaltekraft, wobei die Kraftbegrenzungseinheit
ein mit dem Zug- oder Schubelement gekoppeltes, mittels eines verschiebbaren
Kolbenelements in Wirkungsrichtung der Straffkraft verlagerbares Funktionselement
aufweist.
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Zur
Erhöhung
der Schutzwirkung eines Sicherheitsgurtband-Rückhaltesystems
ist es bekannt, dieses mit einem Gurtstraffer zu versehen, welcher bei
einem Aufprall des Fahrzeugs die Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt
herauszieht, um dieses zu verkürzen
und/oder einen Insassen zur Rückenlehne des
Fahrzeugsitzes hin in eine Position mit verringerter Verletzungsgefahr
zu ziehen. Bekannt sind in einen Gurtaufrollautomaten integrierte
Gurtstraffer sowie Gurtstraffer, welche mit einem Gurtschloss oder einem
Endbeschlag des Sicherheitsgurtsystems zusammenwirken.
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Weiterhin
sind im Zusammenhang mit einem Sicherheitsgurtsystem für Fahrzeuge
auch Gurtkraftbegrenzer bekannt, die dazu dienen, im Crashfall die auf
den vom Sicherheitsgurtband aufgefangenen beziehungsweise zurückgehaltenen
Insassen wirkende Rückhaltekraft
auf ein bestimmtes Maß zu
beschränken,
um so die Gefahr einer Verletzung des Insassens durch das Sicherheitsgurtband
zu reduzieren.
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Im
heutigen Fahrzeugbau werden unter anderem Gurtstraffer eingesetzt,
bei denen das Straffen des Sicherheitsgurtbandes über die
Kraftbegrenzungseinheit erfolgt, das heißt, die Funktion der Kraftbegrenzungseinheit
ist der des Gurtstraffers überlagert.
Bei dieser Ausgestaltung erfolgt bei aktiviertem Gurtstraffer und
bei Überschreiten
des von der Kraftbegrenzungseinheit vorgegebenen Kraftbegrenzungsniveaus
das Auslösen
der Kraftbegrenzungseinheit. Es kann daher sein, dass die Kraftbegrenzungseinheit
bereits während
des Gurtstraffvorgangs auslöst,
so dass das Sicherheitsgurtband nicht in gewünschtem Maße gestrafft sein kann. Ein
derartiger, mit einer Kraftbegrenzungseinheit versehender Gurtstraffer
ist aus der gattungsbildenden
DE 297 18 659 U1 bekannt. Nachteilig bei
derartigen Gurtstraffern ist, dass die maximal realisierbare, auf
das Sicherheitsgurtband übertragene
Straffkraft nicht beliebig einstellbar ist, sondern erheblich kleiner
sein muss als die Auslösekraft
der Kraftbegrenzungseinheit. Der Grund hierfür ist, dass auf Grund der Umlenkung
des Sicherheitsgurtbandes an einem Gurtbandumlenker im Bereich von
circa 90° bis
150° und der
Umlenkung eines Zug- oder Schubelements, welches an einem Ende mit
einem Gurtschloss oder Endbeschlag und an seinem anderen Ende mit
dem Gurtstraffer gekoppelt ist, im Crashfall im Sicherheitsgurtband
hohe Kräfte
wirkend, was an den Umlenkungen zu hohen Reibungsverlusten führt, wie
aus dem aus
9 hervorgehenden Schaubild ersichtlich.
Die Reibungsverluste liegen circa im Bereich von 20% bis 40% der
Straffkraft. Durch die Richtungsumkehr (Gurtbandzug beim Straffen
und Gurtfreigabe bei der Kraftbegrenzung) verdoppeln sich die Reibungsverluste,
das bedeutet, dass die maximale Straffkraft deutlich geringer als
die Auslösekraft der
Kraftbegrenzungseinheit sein darf. Ansonsten würde die Kraftbegrenzungseinheit
in jedem Fall immer während
des Gurtstraffvorgangs auslösen/aktiviert
werden, was nicht gewünscht
ist.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Gurtstraffer der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei dem eine maximale Straffkraft im
Sicherheitsgurtband realisiert werden kann, welche höher, geringfügig niedriger
als oder gleich groß wie
die Auslösekraft der
Kraftbegrenzungseinheit ist, ohne dass dabei während des Straffvorgangs automatisch
die Kraftbegrenzungseinheit ausgelöst wird.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein Gurtstraffer mit den Merkmalen des Anspruchs
1 vorgeschlagen. Dieser umfasst ein zur Übertragung einer Straffkraft auf
ein Sicherheitsgurtband dienendes Zugelement, welches beispielsweise
von einem flexiblen Seil oder Draht gebildet sein kann, oder ein
Schubelement, welches sowohl Zug- als auch Schubkräfte übertragen
kann. Weiterhin ist eine Kraftbegrenzungseinheit zur Begrenzung
der über
das Sicherheitsgurtband auf einen Insassen ausgeübten Rückhaltekraft, wobei die Kraftbegrenzungseinheit
ein mit dem Zug- oder Schubelement gekoppeltes, mittels eines verschiebbaren
Kolbenelements in Wirkungsrichtung der Straffkraft verlagerbares
Funktionselement aufweist. Der Gurtstraffer zeichnet sich durch
Mittel zur parallelen Beaufschlagung des Kolbenelements und des
Zug- oder Schubelements mit der Straffkraft aus. Anders als bei
dem bekannten Gurtstraffer wirkt also die mittels eines Federspeichers,
eines vorzugsweise pyrotechnischen Gasgenerators oder dergleichen erzeugte
Straffkraft nicht nur auf das Kolbenelement, sondern wird vielmehr
aufgeteilt in Teilkräfte,
von denen eine erste Teilkraft das Kolbenelement in Wirkungsrichtung
der Straffkraft und eine zweite Teilkraft das Zug- oder Schubelement
in Wirkungsrichtung der Straffkraft gleichzeitig beaufschlagen.
Die über das
Kolbenelement auf die Kraftbegrenzungseinheit übertragene erste Teilkraft
ist nur so groß,
dass ein vorzeitiges Auslösen
der Kraftbegrenzungseinheit während
des Straffvorgangs durch die vom Gurtstraffer hervorgerufenen Kräfte praktisch
ausgeschlossen werden kann. Die zweite Teilkraft, die ebenfalls
einen Beitrag zur Gurtstraffung erbringt, wird nicht auf die Kraftbegrenzungseinheit übertragen,
sondern an dieser vorbei – zumindest
indirekt – in
das Zug- oder Schubelement eingeleitet. Der erfindungsgemäße Gurtstraffer
weist den Vorteil auf, dass durch die gleichzeitige Einleitung der
Straffkraft sowohl in die Kraftbegrenzungseinheit als auch in das
Zug- oder Schubelement eine im Sicherheitsgurtband wirkende Straffkraft
erzeugt werden kann, die höher
oder niedriger als oder gleich groß wie die Auslösekraft
der Kraftbegrenzungseinheit sein kann. Das bedeutet, die Straffkraft-
und Kraftbegrenzungsniveaus können voneinander
unabhängig
gewählt/eingestellt
werden.
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Bevorzugt
wird ein Ausführungsbeispiel
des Gurtstraffers, bei dem die Mittel zur gleichzeitigen Beaufschlagung
des Kolbenelements und der Kraftbegrenzungseinheit mit der Straffkraft
beziehungsweise mit jeweils einer Straffteilkraft, die in Summe der
Straffkraft entsprechen, ein Kraftübertragungselement umfassen,
welches innerhalb eines Arbeitsraums auf der dem Funktionselement
abgewandten Seite des Kolbenelements angeordnet ist. Dieses Kraftübertragungselement
kann gemäß einer
ersten Ausführungsform
permanent, das heißt
dauerhaft mit dem Zug- oder
Schubelement gekoppelt sein. Bei einer anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Kopplung des Kraftübertragungselements mit dem
Zug- oder Schubelement lediglich während des Straffvorgangs besteht
und dass bei oder während des
Infunktiontretens der Kraftbegrenzungseinheit die Kopplung des Kraftelements
mit dem Zug- oder Schubelement aufgehoben ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsbeispiele des
Gurtstraffers ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen, der
Beschreibung sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gurtstraffers
in seinem Ausgangszustand;
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2 in
schematischer Darstellung den Gurtstraffer gemäß 1 nach erfolgter
Gurtstraffung;
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3 in
schematischer Darstellung den Gurtstraffer gemäß 1 nach Aktivierung
einer integrierten Kraftbegrenzungseinheit;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
eines Kraftübertragungselements
in Form einer Druckplatte, insbesondere für einen Gurtstraffer gemäß den 1 bis 3,
in perspektivischer Darstellung;
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5A und 5B jeweils
eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Kraftübertragungselements;
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6 in
schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Gurtstraffers, der das in den 5A und 5B dargestellte
Kraftübertragungselement
aufweist, wobei der Gurtstraffer in seinem Ausgangszustand dargestellt
ist;
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7A in
schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiel
des Gurtstraffers, der in seinem Ausgangszustand dargestellt ist,
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7B eine
perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des bei dem
Gurtstraffer gemäß 7A eingesetzten
Kraftübertragungselements;
und
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8 in
schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiel
des Gurtstraffers, der in seinem Ausgangszustand dargestellt ist,
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9 ein
Schaubild eines gattungsgemäßen Gurtstraffers,
in dem jeweils eine Kennlinie für
die im Sicherheitsgurtband wirkende Kraft und vom Gurtstraffer erzeugte
Kraft aufgetragen sind.
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1 zeigt
in stark schematisierter Darstellung einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels
eines pyrotechnischen Gurtstraffers 1 für ein nicht dargestelltes Sicherheitsgurtsystems
eines Kraftfahrzeugs. Der Gurtstraffer 1 umfasst ein rohrförmiges Gehäuse 3,
das einen zylindrischen Arbeitsraum 5 begrenzt, welcher
vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Der Arbeitsraum 5 ist
mittels eines verschiebbar darin angeordneten Kolbenelements 7 in
eine erste Kammer 9 und eine zweite Kammer 11 unterteilt.
Der Spalt zwischen dem Kolbenelement 7 und der Wandung
des Arbeitsraums 5 ist zumindest im Wesentlichen abgedichtet.
Hierzu kann beispielsweise eine in der 1 nicht
dargestellte Dichtungsanordnung vorgesehen sein. Alternativ kann
zur Spaltabdichtung eine Labyrinthdichtung oder ähnliches vorgesehen sein.
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In
den Gurtstraffer 1 ist eine Kraftbegrenzungseinheit integriert.
Diese umfasst ein in der zweiten Kammer 11 des Arbeitsraums 5 angeordnetes Funktionselement 15,
das fest mit einem Zugelement 17 verbunden ist. Das hier
von einem Seil gebildete Zugelement 17 verbindet das Funktionselement 15 mit
einem in den Figuren nicht dargestellten Gurtschloss oder Endbeschlag
des Kraftfahrzeug-Sicherheitsgurtsystems. Zwischen dem Kolbenelement 7 und
dem Funktionselement 15 ist eine Verformungshülse 19 vorgesehen,
die an ihrem einen Ende an der Stirnfläche des Kolbenelements 7 anliegt
und an deren anderen Ende das Funktionselement 15 mit einem
Einführ-
und Zentrierabschnitt 21 eingreift. An den Einführ- und
Zentrierabschnitt 21 schließt sich ein Durchmesser größen werdender
konischer Verdrängerabschnitt 23 an.
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Wie
aus 1 ersichtlich, ist das Zugelement 17 durch
die Verformungshülse 19 und
eine im Kolbenelement 7 vorgesehene Durchgangsöffnung geführt. Der
Durchmesser der Durchgangsöffnung
im Kolbenelement 7 ist so groß gewählt, dass das Zugelement 17 mit
Spiel hindurch greift, so dass bei einer Relativbewegung zwischen
Zugelement 17 und Kolbenelement 7 vorzugsweise
keine, zumindest aber nur sehr geringe Reibungskräfte zwischen
dem Zugelement 17 und dem Kolbenelement 7 wirken.
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Bei
einer Verlagerung des Kolbenelements 7 in Gurtstraffrichtung 25 werden
die Verformungshülse 19 und
damit auch das Funktionselement 15 und das daran angebrachte
Zugelement 17 in Gurtstraffrichtung 25 verschoben.
Auf Grund der festen Kopplung des Funktionselements 15 mit
dem Zugelement 17 wird dieses mit in den Arbeitsraum 5 eingezogen beziehungsweise
geschoben/gedrückt,
was eine entsprechende Verlagerung des damit verbundenen Gurtschlosses
oder Endbeschlags und damit eine Straffung des nicht dargestellten
Sicherheitsgurtbandes des Sicherheitsgurtsystems zur Folge hat.
Der maximale Gurtstraffweg wird durch einen Anschlag 27 begrenzt,
gegen den die Verformungshülse 19 stirnseitig
anschlägt.
Alternativ kann der Gurtstraffweg auch durch einen Anschlag begrenzt
werden, welcher beispielsweise im Bereich zwischen dem Gurtstraffer 1 und
einer in den 1 bis 3 als Umlenkrolle
angedeuteten Umlenkung oder im Bereich zwischen dem Gurtschloss/Endbeschlag
und der Umlenkung angeordnet sein kann.
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Der
Gurtstraffer 1 umfasst weiterhin ein Kraftübertragungselement 29,
das auf der dem Funktionselement 15 abgewandten Seite des
Kolbenelements 7, also im Bereich der ersten Kammer 9 angeordnet
ist. Das in 4 in perspektivischer Darstellung
abgebildete Kraftübertragungselement 29 ist von
einer Druckplatte 31 gebildet, die auf ihrer im Kolbenelement 7 abgewandten
Seite eine Befestigungshülse 33 zum
Verbinden mit dem Zugelement 17 aufweist. Die Befestigungshülse 33 kann
beispielsweise mit dem Zugelement 17 verpresst oder verlötet sein. Wichtig
ist, dass die Druckplatte 31 lagefest mit dem Zugelement 17 gekoppelt
ist.
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Wie
aus 4 ersichtlich, weist die Druckplatte 31 bei
diesem Ausführungsbeispiel
insgesamt vier Gasverbindungskanäle 35 auf,
auf deren Funktion nachfolgend noch näher eingegangen wird. Die Druckplatte 31 und
die Befestigungshülse 33 sind
separate, in geeigneter Weise miteinander fest verbundene Teile,
was den Einsatz von unterschiedlichen Materialen ermöglicht.
Denkbar ist auch, die Druckplatte 31 und die Befestigungshülse 33 einstückig, das
heißt,
aus einem Teil herzustellen.
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Zur
sicheren Abdichtung während
der Straffphase und/oder Erzeugung einer Vorspannung zwischen Kraftübertragungselement 29 und
Funktionselement 15 kann ein Federelement zwischen Kolbenelement 7 und
Verformungshülse 19 vorgesehen werden.
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Im
Ausgangszustand des Gurtstraffer 1, wie er in 1 dargestellt
ist, liegt die Druckplatte 31 an der Stirnfläche des
Kolbenelements 7 an. Der umlaufende Spalt zwischen der
Druckplatte 31 und dem Arbeitsraum 5 ist in geeigneter
Weise abgedichtet, beispielsweise mittels einer Dichtungsanordnung,
so dass die erste Kammer 9 und die zweite Kammer 11 gasdicht
voneinander getrennt sind.
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Um
sicherzustellen, dass die erste Kammer 9 auch gegenüber der
Umgebung dicht ist, ist der Durchbruch im Gehäuse 3 zur Durchführung des
Zugelements 17 entsprechend ausgestaltet und/oder mit einer
geeigneten Dichtungsanordnung versehen.
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Zur
Funktion des Gurtstraffers 1: In 1 ist der
Gurtstraffer 1 in seinem Ausgangszustand/seiner Bereitschaftsstellung
angeordnet. Unmittelbar vor oder nach einem Aufprall des Kraftfahrzeugs
auf ein Hindernis löst
eine in den Figuren nicht dargestellte Steuereinheit auf Grund wenigstens
eines, von einem im Fahrzeug vorgesehenen Sensors erzeugten Signals
die Straffung des nicht dargestellten Sicherheitsgurtbandes über den
Gurtstraffer 1 aus. Hierzu wird ein nicht dargestellter,
an sich bekannter pyrotechnischer Gasgenerator gezündet, der
in der ersten Kammer 9 angeordnet ist oder über eine
Mediumverbindung mit dieser verbunden ist. Das vom Gasgenerator
erzeugte Druckgas drängt
das Kraftübertragungselement 29,
das Kolbenelement 7 sowie die Verformungshülse 19 mit
dem endseitig angeordneten Funktionselement 15 gemäß der Darstellung
der 1 in Gurtstraffrichtung 25 nach rechts.
Durch die Verlagerung dieser Teile wird das Zugelement 17 und damit
das Gurtschloss beziehungsweise der Endbeschlag eingezogen, was
zu einer gewünschten
Straffung im Sicherheitsgurtband führt. Der maximale Straffweg
ist durch den Anschlag 27 begrenzt, gegen den die Verformungshülse 19 anschlägt.
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In 2 ist
der Gurtstraffer 1 im ausgelösten Zustand dargestellt. Der
maximale Straffweg ist zurückgelegt,
das heißt,
die Verformungshülse 19 ist gegen
den Anschlag 27 gefahren. Zu diesem Zeitpunkt ist also
die Gurtlose im Sicherheitsgurtband eingezogen und das Sicherheitsgurtband
liegt straff am Körper
des Fahrzeuginsassens an. Nun beginnt der Oberkörper des Fahrzeuginsassens
auf Grund des Frontalaufpralls und der Fahrzeugverzögerung sich
nach vorne zu verlagern. Der Fahrzeuginsasse fällt also quasi in das Sicherheitsgurtband.
Bei Überschreitung
einer durch die Kraftbegrenzungseinheit 13 vorgegebenen
Auslösekraft
wird das Funktionselement 15 vom Zugelement 17 in
die Verformungshülse 19 eingezogen.
Auf Grund des durchmessergrößeren Abschnitts
des Funktionselements 15 wird die Verformungshülse 19 entsprechend
verformt, so dass dem Auszug des Zugelements 17 ein bestimmter
Widerstand entgegengesetzt wird. Dieser Widerstand ist unter anderem
vom Material der Verformungshülse 19,
deren Wandstärke
sowie der Form des Funktionselements 15 möglich. Es
wird deutlich, dass durch entsprechende Ausgestaltung der vorstehend
genannten Teile sowohl eine Einstellung der Auslösekraft der Kraftbegrenzungseinheit 13 als auch
die Höhe
und der Verlauf der Widerstandskraft über den zurückgelegten Weg des Funktionselements 15 ohne
weiteres möglich
sind. Der Kraftverlauf über
den Weg ist beispielsweise durch eine unterschiedliche Wanddicke
der Verformungshülse 19 über ihre
Länge realisierbar.
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Durch
die Kraftbegrenzungseinheit 13 wird sichergestellt, dass
die auf den Fahrzeuginsassen wirkende Rückhaltekraft reduziert beziehungsweise begrenzt
ist, um so einer übermäßigen Belastung desselben
vorzubeugen. Gleichzeitig bleibt jedoch eine ausreichend hohe Rückhaltewirkung
gewährleistet.
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In 3 ist
der Gurtstraffer 1 im ausgelösten Zustand und bei aktivierter
Kraftbegrenzungseinheit 13 dargestellt. Das Funktionselement 15 ist
bis circa zur Hälfte
in die Verformungshülse 19 eingezogen. Auf
Grund der Kopplung des Kraftübertragungselements 29 mit
dem Zugelement 17 wird dieses bei einer Verlagerung des
Zugelements 17 entgegen der Straffrichtung 25 mit
verlagert. Damit bei dieser Verlagerung die Druckplatte 31 nicht
gegen den Gassäule
in der ersten Kammer 9 verlagert wird, sind die Gasverbindungskanäle 35 vorgesehen,
die ein Überströmen des
in der ersten Kammer 9 befindlichen Gases in den sich bildenden
Freiraum zwischen der Druckplatte 31 und dem Kolbenelement 7 ermöglichen.
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Damit
der Einzug des Funktionselements 15 in die Verformungshülse 19 bei Überschreitung
eines bestimmten Kraftniveaus im Sicherheitsgurtband stattfinden
kann, muss das Kolbenelement 7 im Arbeitsraum 5 im
Moment des Auslösens
der Kraftbegrenzungseinheit 13 gegen ein axiales Verschieben entgegen
der Straffrichtung 25 fixiert sein. Hierzu ist das Kolbenelement 7 mit
einer nicht dargestellten, selbsttätig wirkenden Sperrvorrichtung
versehen, die so ausgebildet ist, dass das Kolbenelement 7 in
Gurtstraffrichtung 25 verschiebbar ist und bei einer Richtungsumkehr
ein Festlegung des Kolbenelements im Arbeitsraum, beispielsweise
durch Verklemmen/Verkeilen erfolgt.
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Derartige
Sperrvorrichtungen sind bekannt, beispielsweise aus der
DE 297 18 659 U1 ,
der
DE 200 10 969
U1 , der
EP
0 911 228 B1 und der
DE 101 28 247 A1 , deren Inhalt bezüglich des
Aufbaus und Funktion der Sperrvorrichtung zum Gegenstand dieser
Beschreibung gemacht wird. Derartige Sperrvorrichtungen umfassen
von Wälzkörpern gebildete Sperrelemente,
die bei einer Bewegung des Kolbenelements
7 entgegen der
Straffrichtung, in dem Ausführungsbeispiel
gemäß der
1 bis
3 nach links
zwischen dem Kolbenelement
7 und der Wand des Arbeitsraums
5 eingeklemmt
werden und so eine Bewegung beziehungsweise eine weitergehende Bewegung
des Kolbenelements
7 verhindern. Auf Grund der Festlegung
des Kolbenelements
7 im Arbeitsraum
5 dient dieses
als Abstützung/Widerlager für die Verformungshülse
19 beim
Einzug des Funktionselements
15 in dieselbe. Es bleibt
festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung einer vorstehend
beschriebenen Sperrvorrichtung beschränkt ist. Es können selbstverständlich ohne
weiteres auch andere geeignete Sperrvorrichtungen eingesetzt werden,
bei denen eine vorzugsweise ebenfalls selbsttätige Fixierung des Kolbenelements
7 im Arbeitsraum
5 bei
Richtungsumkehr sichergestellt wird.
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Festzuhalten
bleibt noch, dass bei dem erfindungsgemäßen Gurtstraffer das Kolbenelement 7 während der
Kraftbegrenzung in einer fixen Position im Arbeitsraum verbleibt,
während
bei dem bekannten Gurtstraffer das Kolbenelement gegen die Kraft der
Sperrvorrichtung verlagert wird. Der erfindungsgemäße Gurtstraffer
weist daher Vorteile hinsichtlich der Einstellung der gewünschten
Kraftniveaus auf.
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Auf
Grund der erfindungsgemäßen Kopplung
des Kraftübertragungselements 29 mit
dem Zugelement 17 wird die bei diesem Ausführungsbeispiel mittels
des Gasgenerators erzeugte Straffkraft gleichzeitig über die
Druckplatte 31 und deren Befestigungshülse 33 in das Zugelement 17 und
auf Grund der Anlage der Druckplatte 31 am Kolbenelement 7 auf
die Kraftbegrenzungseinheit 13 beziehungsweise über die
Verformungshülse 19 auf
das mit dem Zugelement 17 gekoppelte Funktionselement 15 übertragen.
Die Straffkraft wird also – anders
als bei den bekannten Gurtstraffern – nicht nur über die
Kraftbegrenzungseinheit 13, sondern auch über das
Kraftübertragungselement 29 in
das Zugelement 17 eingeleitet. Diese Ausgestaltung des
Gurtstraffers 1 ermöglicht
es auch eine Straffkraft zu realisieren, die geringfügig kleiner,
gleich groß wie
oder größer als die
Auslösekraft
der Kraftbegrenzungseinheit 13 ist, ohne dass die Kraftbegrenzungseinheit 13 während des
Straffvorgangs dabei auslöst.
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Die
parallele Krafteinleitung über
das Kraftübertragungselement 29 bewirkt
bei dem in den 1 bis 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel
weiterhin, dass die Kraftbegrenzungseinheit 13 während des Straffvorgangs
bereits vorgespannt ist, das heißt der zwischen dem Kraftbeaufschlagungselement 29 und dem
Funktionselement 15 befindliche Abschnitt des Zugelements 17 ist
vorgespannt. Dadurch erfolgt bei entsprechender Dimensionierung
kein Krafteinbruch bei Umkehr der Bewegungsrichtung des Zugelements 17.
Die Vorspannung der Kraftbegrenzungseinheit kann beispielsweise
auch mittels eines bereits oben beschriebenen Federelements realisiert beziehungsweise
unterstützt
werden. Diese ist bei dem anhand der 1 bis 7B beschriebenen Ausführungsbeispielen
des Gurtstraffers in der Kraftbegrenzungseinheit anordenbar, wobei
hierbei das Federelement bereits im Ausgangszustand des Gurtstraffers 1 im
bestimmten Maße
gemäßer einer
ersten Ausführungsvariante
zwischen Kolbenelement 7 und Funktionselement 15,
gemäß einer
zweiten Ausführungsvariante
zwischen Kolbenelement 7 und Verformungshülse 19,
und gemäß einer
dritten Ausführungsvariante
zwischen Druckplatte 31 und Kolbenelement 7 eingespannt
ist.
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5A und 5B zeigen
jeweils eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Kraftübertragungselements 29.
Dieses ist von einer mit einer Durchführung 37 für das Zugelement 17 versehenen
Druckplatte 39 gebildet, die auf ihrer dem Kolbenelement 7 zugewandten
Stirnseite eine zapfenförmigen
Ansatz 41 mit einer umfangsseitig vorgesehenen konusförmigen Klemmfläche 43 aufweist.
Die Druckplatte 39 und der Klemmansatz 41 sind
mit einem in Richtung ihrer Längsmittelachse
verlaufenden Längsschlitz 45 versehen. Das
Kraftübertragungselement 29 ist ähnlich einer selbstklemmenden
Hülse ausgebildet.
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In 6 ist
das Kraftübertragungselement 29 gemäß der 5A und 5B in
im Gurtstraffer 1 eingebautem Zustand dargestellt. Der
Gurtstraffer 1 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau
wie der anhand der 1 bis 3 beschriebene
Gurtstraffer 1 auf. Ein wesentlicher Unterschied besteht
darin, dass das Kolbenelement 7 eine Durchführung 47 für das Zugelement 17 aufweist,
welche auf ihrer dem Kraftübertragungselement 29 zugewandten
Stirnseite einen an den konischen Ansatz 41 angepassten konischen
Abschnitt aufweist, der so ausgebildet ist, dass bei darin angeordnetem
Klemmansatz 41 des Kraftübertragungselements 29,
wie in 6 dargestellt, der nicht dargestellte Längsschlitz 45 annähernd geschlossen
ist. Durch das Zusammendrücken
des Schlitzes wird der Durchmesser der Durchführung 37 reduziert,
wodurch eine Klemmverbindung zwischen dem Kraftübertragungselement 29 und
dem Zugelement 17 sowie mit dem Kolbenelement 7 gebildet
ist. Das als selbstklemmende Hülse ausgebildete
Kraftübertragungselement 29 ist
also in dem in 6 dargestellten Ausgangszustand
des Gurtstraffers 1 kraftschlüssig mit dem Kolbenelement 7 und
dem Zugelement 17 verbunden.
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Wie
aus 6 ersichtlich, ist der Außendurchmesser der Druckplatte 39 im
zusammengeklemmten Zustand kleiner als der Innendurchmesser des
Arbeitsraums 5. Dadurch ist bei Beaufschlagung der ersten
Kammer 9 mit dem Druckgas während des Gurtstraffvorgangs
eine äußere Ringfläche des
Kolbenelements 7 mit Druckgas beaufschlagt. Des Weiteren
braucht die Druckplatte 39 beim Entfernen des Ansatzes 41 aus
der konusförmigen
Aufnahme im Kolbenelement 7 in radialer Richtung Platz
zum Öffnen
des Längsschlitzes 45,
was aufgrund der materialbedingten Eigenschaften des Kraftübertragungselements 29 selbsttätig erfolgt.
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Das
anhand der 6 beschriebene Ausführungsbeispiel
des Gurtstraffers unterscheidet sich von dem anhand der 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen dadurch, dass das Kraftübertragungselement 29 während des Straffvorgangs
mit dem Zugelement 17 und dem Kolbenelement 7 kraftwirksam
gekoppelt ist und dass diese Kraftkopplung während des Betriebs der Kraftbegrenzungseinheit 13 aufgehoben
ist. Dies erfolgt dadurch, dass bei Bewegungsumkehr des Zugelements 17 nach
Auslösen
der Kraftbegrenzungseinheit 13 der Klemmansatz 41 aus
der Durchführung 47 im
Kolbenelement 7 zumindest teilweise herausgezogen wird,
wodurch sich die Klemmhülse
aufweitet, was zur Aufhebung der Kraftkopplung mit dem Zugelement 17 führt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 6 kann
zwischen der Druckplatte 39 und dem Kolbenelement 7 und/oder
zwischen dem Ansatz 41 und der Klemmfläche 43 eine Dichtung
zum Ausgleich von Lage- und/oder Bauteiltoleranzen vorgesehen sein. Damit
kann ein Gasverlust über
diesen Spalt mit Sicherheit ausgeschlossen werden.
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7A zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel des
Gurtstraffer 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, so dass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen
Figuren verwiesen wird. Der Gurtstraffer 1 ist in seinem
Ausgangszustand dargestellt. Der Gurtstraffer 1 ist mit
einem in 7B in perspektivischer Darstellung
dargestellten Kraftübertragungselement 29 versehen, welches
von einem Hohlzylinder 49 gebildet ist. Im eingebauten
Zustand ist das Zugelement 17 durch die Durchgangsöffnung im
Hohlzylinder 49 hindurchgeführt und in geeigneter Weise
fest mit dem Kraftübertragungselement 29 verbunden.
Der Hohlzylinder 49 ist auf seiner Außenumfangsfläche mit
einer Anzahl von nutförmigen Überströmöffnungen 51 versehen,
die über
den Umfang des Hohlzylinders 49 verteilt angeordnet sind.
Die Überströmöffnungen 51 münden in
einer Stirnfläche 53 des
Hohlzylinders 49, die im eingebauten Zustand der Kraftbegrenzungseinheit 13 zugewandt
ist. Die Überströmöffnungen 51 erstrecken
sich jedoch nicht bis zur der ersten Kammer 9 zugewandten
Stirnfläche
des Hohlzylinders 49, so dass im Ausgangszustand des Gurtstraffers 1 kein Druckgas über diese Überströmöffnungen 51 in
die zweite Kammer 11 überströmen kann.
Die Überströmöffnungen 51 können alternativ
auch am Kolbenelement 7 realisiert werden.
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Im
Ausgangszustand des Gurtstraffers 1 ist das Kraftübertragungselement 29,
hier also der Hohlzylinder 49 in der Durchgangsöffnung im
Kolbenelement 7 angeordnet. Der Außendurchmesser des Hohlzylinders 49 und
der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung im Kolbenelement 7 sind
so aneinander angepasst, dass ein Verschieben des Hohlzylinders 49 in
und entgegen der Gurtstraffrichtung 25 möglich ist.
Der Spalt zwischen dem Hohlzylinder 49 und dem Kolbenelement 7 ist
abgedichtet, beispielsweise mittels einer Dichtungsanordnung. Des Weiteren
ist der Spalt zwischen dem Kolbenelement 7 und der Wandung
des Arbeitsraums 5 ebenfalls abgedichtet, wobei auch hier
eine entsprechende Dichtungsanordnung vorgesehen sein kann.
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Bei
dem in 7A dargestellten Ausführungsbeispiel
sind weiterhin im Bereich der Außenumfangsfläche des
Kolbenelements 7 vorgesehene Sperrelemente 55 dargestellt,
die Teil der vorstehend beschriebenen Sperrvorrichtung zur lagefesten
Fixierung des Kolbenelements 7 im Arbeitsraum 5 bei
einer Bewegungsumkehr des Zugelements 17 nach Auslösung der
Kraftbegrenzungseinheit 13 sind.
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Bei
Aktivierung des Gurtstraffers 1 werden sowohl das Kolbenelement 7 als
auch der fest am Zugelement 17 angebrachte Hohlzylinder 49 mit
dem in der ersten Kammer 9 wirkenden Druckgas beaufschlagt,
wodurch – wie
bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen auch – das Kraftübertragungselement 29,
das Kolbenelement 7, die Verformungshülse 19 sowie das Funktionselement 15 in der
Darstellung gemäß der 7A unter
Straffung des Sicherheitsgurtbandes nach rechts verschoben werden.
Nach Auslösung
der Kraftbegrenzungseinheit 13, also nach Überschreiten
einer vorbestimmten, im Sicherheitsgurtband wirkenden Kraft fährt das Funktionselement 15 unter
Verformung der Verformungshülse 19 in
diese ein, wobei der Widerstand, welcher die Verformungshülse 19 dem
Funktionselement 15 entgegenbringt, unter anderem in Abhängigkeit
des Materials und/oder der Materialdicke der Verformungshülse 19 entsprechend
vorbestimmt werden kann. Während
der Verformung der Verformungshülse 19 ist
das Kolbenelement 7 mittels der Sperrvorrichtung lagefest
im Arbeitsraum 5 fixiert, so dass der das Kraftübertragungselement 29 bildende Hohlzylinder 49 aus
der Durchgangsöffnung
im Kolbenelement 7 in Richtung der ersten Kammer 9 herausgezogen
wird. Nachdem der Hohlzylinder 49 ein stückweit aus
dem Kolbenelement 7 herausgezogen ist, verbinden die Überströmöffnungen 51 am
Kolbenelement 7 die erste Kammer 9 mit der zweiten Kammer 11,
so dass das Druckgas in der ersten Kammer 9 überströmen kann.
Dadurch wird sichergestellt, dass das Kraftübertragungselement 29 nicht gegen
eine Drucksäule
in der ersten Kammer 9 verlagert wird.
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Allen
anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gurtstraffers 1 ist
gemeinsam, dass die Druck-/Straffkraft,
die direkt auf das Zugelement 17 beziehungsweise das Sicherheitsgurtband
wirkt, bei Richtungsumkehr, also bei Auszug des Zugelements 17 aus
dem Gehäuse 3 wirkungslos
wird, was durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen, beispielsweise die Überströmöffnungen 51 bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 7A,
an den unterschiedlichen Kraftübertragungselementen
realisiert ist. Würde
die Druckkraft in der ersten Kammer 9 während der Kraftbegrenzung noch
wirken, wäre
kein reproduzierbares Druck- beziehungsweise Kraftniveau/Kraftbegrenzungsniveau
möglich.
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8 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel des
Gurtstraffer 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, so dass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen
Figuren verwiesen wird. Der Gurtstraffer 1 ist in seinem
Ausgangszustand dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Gurtstraffer 1 gemäß 8 eine
Kombination der Ausführungsbeispiele
gemäß der 1 und 7A darstellt.
Das Kraftübertragungselement 29 ist
von der Druckplatte 31 gebildet, die mit einer Befestigungshülse 33 versehen
ist, welche mit dem Zugelement 17, insbesondere mittels
einer Kraft- und/oder Stoffschlussverbindung, gekoppelt ist.
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Im
Ausgangszustand des Gurtstraffers 1 ist die Druckplatte 31 in
einer in der Stirnfläche
des Kolbenelements 7 vorgesehenen, zentralen Ausnehmung
angeordnet. In dieser Stellung befinden sich die dem Kolbenelement
abgewandten Flachseite/Stirnfläche
der Druckplatte 31 und die der ersten Kammer 9 zugewandte
Flachseite/Stirnfläche – zumindest
im Wesentlichen – in
einer gemeinsamen Ebene, wie aus der 8 ersichtlich.
Andere Anordnungsmöglichkeiten
dieser Teile zueinander sind denkbar.
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Der
Außendurchmesser
der Druckplatte 31 und der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung im
Kolbenelement 7 sind so aneinander angepasst, dass ein
Verschieben der Druckplatte 31 in und entgegen der Gurtstraffrichtung 25 möglich ist.
Eine Dichtungsanordnung 34, welche bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 8 ein
erstes, zwischen der Druckplatte 31 und dem Kolbenelement 7 angeordnetes
Dichtungselement 38A und ein zweites, zwischen dem Kolbenelement 7 und
dem Gehäuse 35, vorgesehenes
Dichtungselement 38B umfasst, dient dazu, einen Gasaustritt
während
der Straffung zu verhindern.
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Die
Straffkraft wirkt sowohl auf die Druckplatte 31 mit Befestigungshülse 33 als
auch auf das Kolbenelement 7. Die Anordnung ist so ausgebildet, dass
bei einer Bewegungsumkehr das Gas zwischen der Druckplatte 31 und
dem Kolbenelement 7 abströmen kann, so dass ein Druckaufbau
und somit eine zusätzliche
Kraft während
der Kraftbegrenzung verhindert wird. Das zweite Dichtungselement 38B verhindert
ein Abströmen
des Gases aus der ersten Kammer 9 in die zweite Kammer 11.
Der mindestens eine Sperrkörper 55,
welcher Teil der Sperrvorrichtung ist, deren Funktion bereits anhand
der vorangegangenen Figuren beschrieben ist, blockiert das Kolbenelement 7 bei
Bewegungsumkehr, also bei Auslösung
der Kraftbegrenzungseinheit.
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Ferner
weist der Gurtstraffer 1 ein zusätzliches auf, welches zwischen
der dem Kolbenelement 7 zugewandten Stirnfläche der
Druckplatte 31 und dem Kolbenelement 7 angeordnet
ist.
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Die
Dichtungselemente 38A und 38B sowie das Dichtungs- und/oder als Dämpfungselement 40 sind
hier jeweils ringförmig
ausgebildet.
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Bei
einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Gurtstraffers 1 ist
anstelle der rohrförmigen
Verformungshülse 19 ein
Drahtelement vorgesehen, das beim Auslösen der Kraftbegrenzungseinheit 13 durch
Verlagerung des Funktionselements 15 entgegen der Gurtstraffrichtung 25 umformbar
ist. Der Draht kann beispielsweise von einer Wickelrolle abgezogen
und dabei verformt oder durch eine verengte Öffnung gezogen und dabei verjüngt werden.
Die hierfür
erforderliche Kraft entspricht der Kraftbegrenzung. Bei einem anderen
Ausführungsbeispiel
des Gurtstraffers weist das Funktionselement mindestens ein Schneidelement
auf, welches beim Auslösen
der Kraftbegrenzungseinheit durch eine Relativbewegung gegenüber einem
Gegenelement, beispielsweise einer separaten Zerspanhülse, einen
Span von diesem abhebt, wobei die auftretenden Zerspanungskräfte den
Widerstand der Kraftbegrenzung darstellen. Insbesondere die Materialeigenschaften,
Form sowie Stärke
der Zerspanhülse
bestimmen den Kraftbegrenzungsverlauf und bitten daher Möglichkeiten
zur Einstellung des Kraftbegrenzungsverlaufs.
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Zusammenfassend
bleibt festzuhalten, dass der erfindungsgemäße Gurtstraffer 1 einen
einfachen Aufbau aufweist und sich durch eine hohe Funktionssicherheit
auszeichnet.