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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller.
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In
einer verbreiteten herkömmlichen
Konstruktion eines Gurtaufrollers ist ein rahmenförmiges Gehäuse vorgesehen,
zwischen dessen beiden Seitenwänden
eine Gurtspule angeordnet ist, auf die das auszugebende und einzuziehende
Gurtband eines Sicherheitsgurtes aufgewickelt ist.
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Um
die Reibungskräfte
beim Auf- und Abrollen des Gurtbands möglichst gering zu halten, ist
es bekannt, beide Enden der Achse der Gurtspule in sogenannten Spitzenlagern
zu lagern, die im Rahmen ausgebildet sind. In diesen Spitzenlagern
erfolgt sowohl die radiale als auch die axiale Lagerung des Endes
der Gurtspulenachse in einer trichterartigen Aufnahme, in der sich
ein zugespitzter Endabschnitt der Gurtspulenachse dreht. Derartige
Spitzenlager sind zwar kostengünstig
zu fertigen und weisen im Normalbetrieb recht niedrige Reibungskräfte auf,
sie sind aber nur bedingt geeignet, was die Aufnahme der bei einer
Gurtstraffung auftretenden hohen Belastungen angeht.
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Pyrotechnische,
meist nur einmalig einsetzbare Gurtstraffer werden mittlerweile
serienmäßig in Personenkraftwagen
eingesetzt. Immer häufiger
werden inzwischen aber auch reversible, mehrfach einsetzbare Gurtstraffer
eingebaut, in denen z. B. ein Elektromotor bereits in einer Gefahrensituation
vor einem Unfall das Gurtband einzieht (sogenannte Precrash-Straffer).
Bei einer präventiven
Straffung treten zwar meist niedrigere Kräfte auf als bei einer Straffung
im Fall eines Unfalles, dennoch sind die auftretenden Belastungen
immer noch höher
als im normalen Fahrbetrieb. Hinzu kommt, daß bei Precrash-Straffern die
Belastung wiederholt auftreten kann.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Gurtaufroller dahingehend zu verbessern,
daß dieser
eine hohe Lebensdauer hat und trotzdem gleichzeitig geringe Herstellungskosten
aufweist.
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Dies
wird bei einem Gurtaufroller mit einem Gehäuse und einer im Gehäuse aufgenommenen Gurtspule
erreicht, indem eine Achse der Gurtspule an wenigstens einem Ende
in einem Radiallager und einem räumlich
davon getrennten Axiallager gelagert ist. Die axiale Lagerung und
die radiale Lagerung erfolgen erfindungsgemäß an unterschiedlichen Positionen
und nicht wie in einem herkömmlichen
Spitzenlager an derselben Position. Dies bietet den Vorteil, daß die radiale
Lagerung auf einfache Weise zur Aufnahme hoher Straffkräfte konfiguriert
werden kann. Die axiale Lagerung hingegen ist keinen hohen Kräften unterworfen
und kann entsprechend einfach ausgeführt werden. Trotz der aufwendigeren
Lagerung der Gurtspulenachse gegenüber dem Stand der Technik können so
die Herstellungskosten gering gehalten werden.
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Vorzugsweise
liegt das Axiallager in Axialrichtung weiter außen, also weiter von einem
Wickelkörper
der Gurtspule entfernt als das Radiallager. Die Achse der Gurtspule
kann hierdurch nahe am Wickelkörper
durch das Radiallager abgestützt
werden, was die Kraftaufnahme verbessert.
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Das
Radiallager kann den Wickelkörper räumlich von
einer Antriebsseite des Gurtaufrollers trennen. Die Antriebsseite
des Gurtaufrollers umfaßt dabei
vorzugsweise auch den Antrieb eines Gurtstraffers. Das Radiallager
läßt sich
dabei als Dichtung zwischen dem Aufnahmeraum des Wickelkörpers der
Gurtspule und der Antriebsmechanik einsetzen, um die Antriebsseite
des Gurtaufrollers vor Verschmutzung zu schützen.
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Das
Radiallager ist vorzugsweise in einer inneren Trennwand des Gehäuses angeordnet,
die die notwendige Stabilität
aufweist, um die Belastungskräfte
im Straffall aufzunehmen. Diese innere Trennwand trennt bevorzugt
auch die Antriebsseite des Gurtaufrollers vom Wickelkörper der
Gurtspule.
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Bevorzugt
greift ein Antrieb eines Gurtstraffers zwischen dem Radiallager
und dem Axiallager an der Achse der Gurtspule an. Der Angriff erfolgt
dabei vorzugsweise möglichst
nahe am Radiallager, um die auftretenden Belastungen zu minimieren.
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In
einer möglichen
Konstruktion liegt im Axiallager eine flache Stirnseite der Achse
an einer parallel dazu angeordneten flachen Wand des Gehäuses an.
Die Gehäusewand
kann federnd ausgebildet sein, so daß eine gewisse Vorspannung
in axialer Richtung, die über
die Federkraft des Gehäuses
einstellbar ist, auf die Achse der Gurtspule aufgebracht werden
kann. Die Reibungskräfte
zwischen dem Ende der Achse und der Gehäusewand sind relativ gering,
so daß keine
nennenswerten Reibungsverluste auftreten.
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Vorzugsweise
ist eine Antriebsfeder des Gurtaufrollers im Bereich des Axiallagers
angeordnet. Die Antriebsfeder, beispielsweise in Form einer Uhrenfeder,
dient wie herkömmlich
bekannt zum Aufwickeln des Gurtbandes im Normalbetrieb des Gurtaufrollers.
Die Feder kann das Ende der Achse und die axiale Lagerung umgeben.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;
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2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II in 1; und
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3 eine
vergrößerte Detailansicht
des in 2 linksseitigen Endes der Achse der Gurtspule
in 2.
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1 zeigt
einen Gurtaufroller 10 eines Fahrzeugsicherheitssystems,
von der Seite gesehen. In 2 ist der Gurtaufroller 10 in
einer Schnittansicht gezeigt. In ein Gehäuse 12 ist eine Gurtspule 14 eingesetzt,
auf deren Wickelkörper 15 ein
(nicht gezeigtes) Gurtband eines Sicherheitsgurtes aufgerollt ist,
das im normalen laufenden Betrieb des Gurtaufrollers 10 ausgegeben
und eingezogen wird, je nach der gerade benötigten Gurtbandlänge. Die
Gurtspule 14 besitzt eine Achse 16, die beidseitig
im Gehäuse 12 gelagert
ist.
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Eine
bekannte Sperrmechanik arretiert die Gurtspule 14, wenn
z. B. die Fahrzeugbeschleunigung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die an der in 2 rechten Seiten des Gurtaufrollers 10 vorgesehene
Sperrmechanik ist nicht im Detail dargestellt.
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Die
in 2 linke Seite des Gurtaufrollers 10 stellt
die Antriebsseite des Gurtaufrollers 10 dar.
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Auf
der der Sperrseite gegenüberliegenden Antriebsseite
weist der Gurtaufroller 10 eine starre Gehäusewand
auf, die als stabile innere Trennwand 24 ausgebildet ist.
In 2 in Axialrichtung A mit Abstand links neben der
inneren Trennwand 24 erstreckt sich eine zweite äußere Gehäuseseitenwand 26,
die den Gurtaufroller 10, ebenso wie die erste Gehäuseseitenwand 20,
nach außen
abschließt.
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Im
Inneren des Gehäuses 12 liegt
auch ein Straffantrieb 28, hier in Form eines Elektromotors, der
an der inneren Trennwand 24 fest befestigt ist. In einem
zwischen der inneren Trennwand 24 und der äußeren Gehäuseseitenwand 26 gebildeten
Hohlraum liegt eine (nicht gezeigte) Antriebsmechanik, die die Achse 16 der
Gurtspule 14 mit dem Straffantrieb 28 verbindet.
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Eine
spiralförmig
aufgewickelte Antriebsfeder 34 ist in einer schalenförmigen Aufnahme 32 der äußeren Gehäuseseitenwand 26 aufgenommen
und mit der Achse 16 verbunden. Die Antriebsfeder 34 liefert
im Normalbetrieb eine Rückstellkraft,
um das Gurtband auf die Gurtspule 14 aufzuwickeln.
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Sperrseitig
ist das in 2 rechte Ende 18 der
Achse 16 in einer starren Gehäuseseitenwand 20 in
einem herkömmlichen
Spitzenlager 22 gelagert.
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Am
antriebsseitigen Ende 36 der Achse 16 hingegen
ist die Lagerung in radialer Richtung räumlich von der Lagerung in
axialer Richtung getrennt.
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Die
Lagerung der Gurtspulenachse 16 erfolgt bezüglich der
radialen Richtung r in einem Radiallager 38, welches in
der inneren Trennwand 24 angeordnet ist und das zur Aufnahme
der bei einer Straffung auftretenden hohen Kräfte ausgelegt ist. Für das Radiallager 38 kann
z. B. ein Kugel- oder Wälzlager
herkömmlicher
Bauart eingesetzt werden. Das Radiallager 38 ist in eine Öffnung 40 der
inneren Trennwand 24 eingepaßt und sorgt auch für eine Abdichtung
zwischen der inneren Trennwand 24 und dem Wickelkörper 15 der
Gurtspule 14. Insbesondere entsteht hierdurch eine Abdichtung
des Raumes 30 gegenüber
dem Wickelkörper 15 der
Gurtspule 14, in dessen Bereich durch das Auf- und Abwickeln des
Gurtbandes Verschmutzungen auftreten, wobei die Antriebsseite des
Gurtaufrollers 10 durch das Radiallager 38 weitgehend
gegen das Eindringen von Verschmutzungen abgedichtet ist. Eine gute
Abdichtung kann beispielsweise durch Verwendung eines engen Spalts
in einem als Radiallager 38 eingesetzten Wälzlager
erzielt werden.
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Das
Radiallager 38 bewirkt im wesentlichen keine axiale Lagerung
der Achse 16 der Gurtspule 14. Diese erfolgt in
einem Axiallager 42, das räumlich vom Radiallager 38 getrennt
ist und sich am Kontaktpunkt des äußeren Endes 36 der
Achse 16 mit der äußeren Gehäuseseitenwand 26 befindet.
Im Axiallager 42 liegt eine flache Stirnwand 44 des
Endes 36 der Achse 16 plan gegen einen flachen
Abschnitt 46 der äußeren Gehäuseseitenwand 26.
An dieser Stelle erfolgt nur eine axiale Lagerung, aber keine radiale.
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Eine
geeignete Vorspannung in axialer Richtung A läßt sich einfach durch eine
entsprechende Wahl der Elastizität
der äußeren Gehäuseseitenwand 26,
der sperrseitigen Gehäuseseitenwand 20 oder
einer Kombination aus beidem erreichen. Durch diese Konstruktion
wird eine Überbestimmung
der Position der Gurtspulenachse in axialer Richtung vermieden.
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Die
Achse 16 kann, wie hier gezeigt, aus mehreren verschiedenen
Bauteilen zusammengesetzt sein, könnte aber auch als ein einstückiges durchgängiges Bauteil
ausgebildet sein. Im gezeigten Beispiel enthält die Gurtspule 14 einen
Torsionsstab 50, dementsprechend ist die Achse 16 auch
hinsichtlich der Kraftübertragung
bei Überschreiten
einer bestimmten Kraftschwelle geteilt, so wie dies bei herkömmlichen
Systemen bekannt ist.
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Am
antriebsseitigen Ende 36 ist das Radiallager 38 in
einem Bereich angeordnet, der als einstückiger Fortsatz 48 an
den Wickelkörper 15 ausgebildet
ist.
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Die Übertragung
der Federenergie der Antriebsfeder 34 erfolgt auf einen
Lagerstift 52, der in den Fortsatz 48 eingesteckt
und mit diesem form- und kraftschlüssig verbunden ist.
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Es
wäre möglich, auch
auf der Sperrseite des Gurtaufrollers 10 eine derartige
getrennte Lagerung vorzusehen.
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Anstelle
des Elektromotors könnte
der Straffantrieb 28 des Gurtstraffers auch pyrotechnisch
ausgebildet sein. Es wäre
auch möglich,
den Straffantrieb 28 außerhalb des Gehäuses 12 des
Gurtaufrollers 10 und vom Gurtaufroller 10 separat
anzuordnen.
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Der
Einsatz einer aus einem Radiallager und einem davon räumlich getrennten
Axiallager bestehenden Lagerung ist auch bei anderen Gurtaufrollern möglich. Er
ist sowohl vorteilhaft bei der Verwendung von reversibel arbeitenden,
mehrfach einsetzbaren Straffvorrichtungen, wie etwa Precrash-Straffern,
als auch bei einmalig bei einem Unfall eingesetzten, meist pyrotechnischen
Straffvorrichtungen.