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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer in einem Rahmen
um eine Achse drehbar gelagerten hohlen Gurtspule und einer Kraftbegrenzungseinrichtung,
die einen im Kraftbegrenzungsfall axial verschiebbaren Deformationskörper und
ein in das Innere der Gurtspule hineinragendes Blockierelement aufweist,
wobei im Kraftbegrenzungsfall das Blockierelement am Rahmen drehfest
blockiert ist und eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule und dem
Blockierelement stattfindet.
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Ein
Gurtaufroller der eingangs genannten Art ist in der
DE 197 44 836 C2 gezeigt.
In der Kraftbegrenzungsphase ist eine Welle, auf der eine Schneide
drehfest angeordnet ist, blockiert, während sich die Gurtspule drehen
läßt. Die
radial nach außen
gerichtete Schneide dringt dabei in eine Nut an der Innenwand der
Gurtspule ein. Die Nut erstreckt sich schraubenlinienförmig entlang
der Innenwand, so daß sich
die Schneide in axialer Richtung auf der Welle bewegt. Die Kraftbegrenzung
erfolgt hier durch Materialzerspanung. Die Konstruktion läßt keine
Integration eines Torsionsstabs zu.
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Es
besteht ein Bedarf nach einem Gurtaufroller, der – gegebenenfalls
zusätzlich
zu einem Basiskraftbegrenzungsniveau eines Torsionsstabs – auf zuverlässige Weise
ein variables Kraftbegrenzungsniveau über mehrere Gurtspulenumdrehungen
hinweg ermöglicht.
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Die
Erfindung sieht hierzu einen Gurtaufroller der eingangs genannten
Art vor, bei dem der Deformationskörper während der Relativdrehung von der
Gurtspule mitgenommen wird und das Blockierelement verformt. Abweichend
von den bekannten Konstruktionen dreht sich beim erfindungsgemäßen Gurtaufroller
der Deformationskörper
mit der Gurtspule mit und formt Material des feststehenden Blockierelements
um, wobei diese Umformung elastisch oder plastisch sein kann und
von einer Materialzerspanung durch eine Schneide abzugrenzen ist. Die
erfindungsgemäße Kraftbegrenzungseinrichtung erlaubt
die Variation einer Vielzahl von Parametern, so daß ein individueller
Kraftbegrenzungsverlauf einstellbar ist.
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Außerdem ermöglicht das
erfindungsgemäße Kraftbegrenzungskonzept
einen kompakten Aufbau des Gurtaufrollers, bei dem der Deformationskörper radial
zwischen der Gurtspule und dem in den Hohlraum der Gurtspule hineinragenden
Blockierelement angeordnet ist, so daß bei geeigneter Gestaltung
des Blockierelements noch Platz für einen massiven Torsionsstab
bleibt. Somit kann ein Mindestkraftbegrenzungsniveau in bekannter
Weise durch den Torsionsstab vorgegeben werden, während die erfindungsgemäße Anordnung
des Deformationskörpers
eine variable Feineinstellung des Gurtkraftbegrenzungsniveaus über mehrere
Gurtspulenumdrehungen erlaubt.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Deformationskörper in einer axial verlaufenden
Aufnahme der Gurtspule geführt,
die die axiale Verschiebung des Deformationskörpers ermöglicht.
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Eine
weitergehende kontrollierte Führung und
Verformung des Deformationskörpers
wird bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dadurch erreicht, daß das Blockierelement eine
Nut aufweist, in die der Deformationskörper eingreift. Eine schraubenlinienförmige Nut
ermöglicht
vorteilhaft eine Kraftbegrenzung über mehrere Umdrehungen der
Gurtspule. Durch Variation der Abmessungen und der Form der Nut
kann ein progressiver, degressiver oder konstanter Kraftverlauf
vorgegeben werden. Selbstverständlich
ist auch eine Kombination dieser Verläufe möglich.
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Die
erzwungene Verformung des Blockierelements für die Kraftbegrenzung ist bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dadurch bedingt, daß zwischen der Nut des Blockierelements
und der Aufnahme der Gurtspule ein radialer Spalt gebildet ist,
der wenigstens abschnittsweise kleiner als der Durchmesser des Deformationskörpers ist.
Die vom Deformationskörper
zu bewältigende
Verformungsarbeit kann durch Veränderung
der radialen Abmessung des Spalts, insbesondere durch Veränderung der
Nuttiefe, eingestellt werden.
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Um
die Kraftbegrenzung nach einem vorgegebenen Gurtspulendrehwinkel
zu beenden, kann eine Begrenzung der Nut des Blockierelements durch
einen Endanschlag für
den Deformationskörper
vorgesehen sein.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht die Ausbildung
des Blockierelements als separate Hülse vor, die drehfest auf eine Welle
aufgesetzt ist, welche im Kraftbegrenzungsfall drehfest am Rahmen
blockiert ist. Die Kraftbegrenzungseinrichtung wird dadurch modular,
d.h. das Blockierelement, das den Kraftbegrenzungsverlauf maßgeblich
bestimmt, ist gegen ein anderes Blockierelement mit anderen Eigenschaften
austauschbar.
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Der
Deformationskörper
ist vorzugsweise eine Kugel, kann aber auch eine von einer Kugel
abweichende Form haben (z.B. oval, würfelförmig, etc.).
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und aus den beigefügten
Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers entlang
dessen Längsachse;
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2 eine
perspektivische Draufsicht auf den Gurtaufroller aus 1;
und
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3 eine
Seitenansicht des Blockierelements der Kraftbegrenzungseinrichtung
des Gurtaufrollers.
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Der
erfindungsgemäße Gurtaufroller
mit Kraftbegrenzungseinrichtung, dessen für die Erfindung wesentliche
Komponenten in 1 dargestellt sind, umfaßt einen
Rahmen (nicht gezeigt), in dem eine hohle Gurtspule 12 drehbar
um eine Mittelachse M gelagert ist. Koaxial hierzu ist eine Zahnscheibe gelagert,
die für
die Funktion des Gurtaufrollers an sich, nicht aber für die erfindungsgemäße Art der Kraftbegrenzung
von Bedeutung ist und deshalb nicht gezeigt ist.
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Die
Zahnscheibe ist form- oder kraftschlüssig mit einem Fortsatz 14a eines
Blockierelements 14 (in 2 einzeln
gezeigt) verbunden, das auch einstückig mit der Zahnscheibe ausgebildet
sein kann. Das Blockierelement 14 ragt in das Innere der Gurtspule 12 hinein
und ist an dem dem Fortsatz 14a entgegengesetzten Ende 14b drehbar
in der Gurtspule 12 gelagert. Das Blockierelement 14 kann auch
als separate Hülse
ausgebildet sein, die auf eine mit der Zahnscheibe verbundene Welle
aufgesetzt ist. Die Funktion des Blockierelements 14 in
Bezug auf die Kraftbegrenzung wird später genauer erläutert.
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Zwischen
dem Blockierelement 14 und der Innenwand der Gurtspule 12 ist
ein Deformationskörper 16 in
Form einer Kugel vorgesehen, die mit dem Blockierelement 14 zusammenwirkt.
Der Deformationskörper 16 ist
in einer länglichen,
in Axialrichtung verlaufenden und radial nach innen offenen Aufnahme 18 der
Gurtspule 12 angeordnet (siehe auch 3).
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Auf
der Außenseite
des Blockierelements 14 ist eine schraubenlinienförmige Nut 20 gebildet,
die dem Blockierelement 14 die Form einer Schnecke verleiht.
Die Nut 20 dient als zusätzliche Führung für den Deformationskörper 16,
der in 1 in seiner Ausgangsposition gezeigt ist, in Umfangsrichtung. Zwischen
dem Blockierelement 14 und der Gurtspule 12 ist
ein radialer Spalt gebildet, der so bemessen ist, daß der maximale
Abstand d zwischen der Nut 20 und der Aufnahme 18 wenigstens
abschnittsweise kleiner ist als der Durchmesser des Deformationskörpers 16.
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Im
folgenden wird die Funktion des Gurtaufrollers im Rückhaltefall
erläutert.
Die Zahnscheibe wird in bekannter Weise durch einen beschleunigungssensitiven
Blockiermechanismus drehfest am Rahmen blockiert, z.B. durch Einsteuern
einer am Rahmen abgestützten
Blockierklinke in die Verzahnung der Zahnscheibe. Übersteigt
die vom Sicherheitsgurt auf die Gurtspule 12 übertragene
Kraft einen vorbestimmten Wert, tritt die Kraftbegrenzungseinrichtung
in Aktion.
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Trotz
der drehfest am Rahmen gehaltenen Zahnscheibe ist eine begrenzte
Drehung der Gurtspule 12 relativ zur Zahnscheibe in Gurtbandabzugsrichtung
(Pfeil A in 1) möglich, um bei extrem hoher
Gurtkraft einen begrenzten Gurtbandabzug zu gestatten. Der Deformationskörper 16 in
der Aufnahme 18 wird dabei von der Gurtspule 12 mitgenommen
und folgt dem Verlauf der Nut 20. Der Deformationskörper 16 bewegt
sich also, ausgehend von seiner Ausgangsposition, sowohl in Umfangsrichtung als
auch in axialer Richtung.
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Aufgrund
der geringen radialen Abmessung des Spalts zwischen dem Blockierelement 14 und
der Gurtspule 12 kommt der Deformationskörper 16 im Verlauf
seiner Bewegung so in Eingriff mit dem feststehenden Blockierelement 14,
daß er
insbesondere den Boden der Nut 20 verformt. Die dabei geleistete Verformungsarbeit
bestimmt das Maß der
Kraftbegrenzung. Je nach Material der Gurtspule 12 bzw.
der Aufnahme 18 kann gleichzeitig eine Verformung der Aufnahme 18 erfolgen.
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Die
Materialverformung wird spätestens durch
einen an einer vorbestimmten Stelle vorgesehenen Endanschlag für den Deformationskörper 16 in
der Nut 20 beendet.
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Der
Kraftverlauf und die Dauer der Kraftbegrenzung können insbesondere durch folgende
Parameter und deren Variation über
den Verlauf der Nut 20 beliebig eingestellt werden:
- – Material
des Deformationskörpers 16,
- – Größe und Form
des Deformationskörpers 16 (Kugel
oder abweichende Form),
- – Material
des Blockierelements 14,
- – Abmessungen
und Form der Nut 20 (Breite, Tiefe, Querschnittsform),
- – Abstand
d zwischen Nut 20 und Aufnahme 18,
- – axiale
Steigung der Nut 20.
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Weitere
Variationsmöglichkeiten
des Kraftbegrenzungsverlaufs ergeben sich dadurch, daß die Kraftbegrenzungseinrichtung
mehrere, eventuell unterschiedlich gestaltete (Größe, Form,
Material) Deformationskörper
aufweist, und/oder daß das
Blockierelement 14 mehrere Nuten für den/die Deformationskörper aufweist.
Es kann ferner ein Mechanismus vorgesehen sein, mit dem ein (zusätzlicher)
Deformationskörper
dazu- oder weggeschaltet werden kann.
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Das
durch die Materialverformung erreichte Kraftbegrenzungsniveau kann
zu einem Kraftbegrenzungsniveau eines zusätzlich vorgesehenen Torsionsstabs
oder einer anderen Kraftbegrenzungseinheit in Reihe oder parallel
geschaltet werden.