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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt.
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Aus
dem Stand der Technik sind Gurtaufroller mit Kraftbegrenzern bekannt,
die eine Drehung einer Gurtspule trotz Blockierung derselben ermöglichen,
wenn eine bestimmte Gurtbandauszugskraft im Sicherheitsgurt überschritten
wird. Dadurch werden die vom Sicherheitsgurt auf einen Fahrzeuginsassen
ausgeübten Kräfte begrenzt.
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Die
DE 103 43 534 A1 zeigt
beispielweise einen Gurtaufroller, bei dem zusätzlich zu
einem ersten Kraftbegrenzungselement, nämlich einem Torsionsstab,
gleichzeitig ein zweites Kraftbegrenzungselement wirksam sein kann,
das Material zerspant.
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Auch
sind Gurtaufroller mit Kraftbegrenzungselementen bekannt, deren
Kennlinie an die Körpergröße und/oder
das Körpergewicht eines Fahrzeugsinsassen angepaßt
werden kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller bereitzustellen,
der einfach herzustellen ist und der eine progressive Kennlinie
hat.
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Zu
diesem Zweck sieht die Erfindung einen Gurtaufroller vor mit einer
Gurtspule, einer Scheibe, einem ersten und einem zweiten Kraftbegrenzungselement
und einem Anschlagelement, das ein Ende des zweiten Kraftbegrenzungselementes
aufnimmt und zwischen der Gurtspule und der Scheibe angeordnet ist,
wobei das Anschlagelement begrenzt relativ zur Scheibe drehbar ist
und drehfest an die Scheibe koppelbar ist, wobei eine Kraftbegrenzung mittels des
zweiten kraftbegrenzungselementes erfolgt, wenn das Anschlagelement
drehfest an die Scheibe gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist
nach dem Blockieren der Scheibe eine Drehung des Anschlagelementes
zusammen mit der Gurtspule relativ zur Scheibe begrenzt möglich,
nämlich so lange, bis das Anschlagelement an der Scheibe
anliegt und daran festgelegt ist. Dabei erfolgt eine Kraftbegrenzung
mittels des ersten Kraftbegrenzungselementes. Erst wenn das Anschlagelement
drehfest mit der Scheibe gekoppelt ist, erfolgt eine Kraftbegrenzung
mittels des zweiten Kraftbegrenzungselementes. Das Kraftniveau des
zweiten Kraftbegrenzungselementes steht dann bis zum Ende der Kraftbegrenzung
an. Das Kraftniveau ist insbesondere so gewählt, daß der Gurtaufroller
eine progressive Kennlinie hat.
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Vorzugsweise
weist das Anschlagelement einen Fortsatz auf, der an der Scheibe
anliegen kann. Sobald der Fortsatz des Anschlagelementes an der Scheibe
anliegt, ist das Anschlagelement drehfest an die Scheibe gekoppelt,
wodurch anschließend eine Kraftbegrenzung mittels des zweiten
Kraftbegrenzungselementes erfolgt.
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Insbesondere
ist das Anschlagelement nach einer Drehung von etwas weniger als
360° relativ zur Scheibe drehfest mit der Scheibe verbunden.
Eine Kraftbegrenzung mittels des ersten Kraftbegrenzungselementes
erfolgt also über fast eine gesamte Drehung der Gurtspule.
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Vorzugsweise
weist das Anschlagelement ein Vielnutprofil auf. Das Vielnutprofil
verbindet das Anschlagelement mit dem zweiten Kraftbegrenzungselement.
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Vorzugsweise
ist das erste Kraftbegrenzungselement ein Schneidkörper,
der einen Wulst, der an der der Scheibe zugewandten Seite der Gurtspule
vorgesehen ist, zerspanen kann. Der Wulst kann aus verschiedenen
Materialien bestehen und/oder einen sich ändernden Querschnitt
aufweisen, wodurch das Kraftniveau und der -verlauf eingestellt
werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist der Wulst eine sich über
seine Länge ändernde Breite auf. Über
die Breite des Wulstes können das Kraftniveau und der -verlauf
eingestellt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform
beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
mögliche Kennlinie eines aus dem Stand der Technik bekannten
Gurtaufrollers,
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2 eine
weitere mögliche Kennlinie eines aus dem Stand der Technik
bekannten Gurtaufrollers,
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3 eine
Kennlinie eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers,
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4 eine
perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen
Gurtaufrollers,
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Teils des Gurtaufrollers von 4,
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Teils des Gurtaufrollers der 4 und 5 mit
einem Anschlagelement in einer Ausgangsstellung,
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7 eine 6 entsprechende
Ansicht ohne Gurtspule, und
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8 eine 6 entsprechende
Ansicht eines Teils des Gurtaufrollers mit dem Anschlagelement in
seiner Endstellung.
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In
den 1 und 2 sind mögliche Kennlinien
von Gurtaufrollern gezeigt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt
sind. Es ist die Kraft F über die Gurtbandauszugslänge
S aufgetragen.
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1 stellt
die Kennlinie beispielsweise bei einem schwereren Fahrzeuginsassen
dar. Nach einem anfänglichen Gurtbandauszug bei einer geringen,
ansteigenden Kraft aufgrund der Gurtbanddehnung und des Filmspuleffekts
(Bereich 1) wird die Kraftbegrenzung sowohl mittels Spanen als auch
mittels Torsion erreicht (Bereich 2). Anschließend wird eine
Kraftbegrenzung allein mittels Torsion erreicht (Bereich 3).
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2 stellt
die Kennlinie beispielsweise bei einem leichteren Fahrzeuginsassen
dar. Anfänglich wird ein Gurtbandauszug bei einer geringen,
ansteigenden Kraft aufgrund der Gurtbanddehnung und des Filmspuleffekts
erreicht (Bereich 1). Schließlich erfolgt eine Kraftbegrenzung
allein mittels Torsion (Bereich 3). Eine Kraftbegrenzung mittels
Spanen wird erst später hinzugeschaltet (Bereich 4). Die Kraftbegrenzung
mittels Spanen ist über eine bestimmte Gurtbandauszugslänge
begrenzt, so daß anschließend eine Kraftbegrenzung
mittels Torsion erreicht wird (Bereich 3).
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Die 1 und 2 zeigen
Kennlinien, deren Kraftniveau nach einer bestimmten Gurtbandauszugslänge
fällt. In manchen Fällen kann es erwünscht
sein, daß sich das Kraftniveau über die Gurtbandauszugslänge
erhöht. Eine solche Kennlinie ist in 3 gezeigt.
Anfangs wird ein Gurtbandauszug bei einer geringen, ansteigenden
Kraft aufgrund der Gurtbanddehnung und des Filmspuleffekts erreicht (Bereich
1). Anschließend erfolgt die Kraftbegrenzung allein mittels
Spanen (Bereich 5) und dann mittels Torsion (Bereich 3).
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In
den 4 bis 8 ist ein Gurtaufroller gezeigt,
der eine sog. progressive Kraftbegrenzung ermöglicht, wie
sie in 3 gezeigt ist.
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Der
Gurtaufroller weist eine Gurtspule 10 auf, die drehbar
in einem Rahmen (nicht gezeigt) gelagert ist. Von der Gurtspule 10 kann
Gurtband (nicht gezeigt) abgezogen und/oder aufgewickelt werden. An
einem Flansch 12 der Gurtspule 10 ist eine Scheibe 14 angesetzt,
die sich durch einen nicht gezeigten Blockiermechanismus drehfest
am Rahmen abstützen läßt. Die Scheibe 14 kann
durch Scherstifte 16 bis zu einem gewissen Drehmoment drehfest
mit dem Flansch 12 der Gurtspule 10 verbunden
sein.
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Im
hohlen Innenraum der Gurtspule 10 ist ein Kraftbegrenzungselement,
nämlich ein Torsionsstab 18 angeordnet. Der Torsionsstab 18 ist
an seinem (bezüglich 4) rechten
axialen Ende 20 drehfest mit der Gurtspule 10 gekoppelt.
Der Torsionsstab 18 hat dazu ein Vielnutprofil. An seinem
entgegengesetzten Ende ist der Torsionsstab 18 ebenfalls
mit einem Vielnutprofil 21 versehen und drehfest mit einem Anschlagelement 22 gekoppelt.
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Das
Anschlagelement 22 ist im wesentlichen ringförmig
mit einem radial nach außen vorstehenden Fortsatz 24.
Am Fortsatz 24 ist eine runde Ausnehmung 26 zur
Aufnahme eines Stiftes 28 vorgesehen, der an der Gurtspule 10 angebracht
ist bzw. Teil derselben ist. Der Stift 28 koppelt das Anschlagelement 22 bis
zu einem gewissen Drehmoment an die Gurtspule 10.
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Das
Anschlagelement 22, das begrenzt relativ zur Scheibe 14 drehbar
ist, hat einen axialen, in Richtung der Gurtspule 10 vorstehenden,
im wesentlichen ringförmigen Vorsprung 29. Der
Vorsprung 29 dient als Führung für das
Anschlagelement 22, wenn sich das Anschlagelement 22 relativ
zur Scheibe 14 bewegt.
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Die
Scheibe 14 hat auf ihrer dem Flansch 12 der Gurtspule 10 zugewandten
Seite eine Ausnehmung, in die ein Kraftbegrenzungselement, nämlich ein Schneidkörper 30,
eingesetzt ist. Der Schneidkörper 30 ist über
Befestigungsmittel 32 mit der Scheibe 14 verbunden
und ragt axial über die dem Flansch 12 der Gurtspule 10 zugewandte
Stirnseite der Scheibe 14 hinaus.
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In
der der Scheibe 14 zugewandten Stirnfläche des
Flansches 12 ist ein Wulst 34 ausgebildet, in den
der Schneidkörper 30 hineinragt. Der Wulst 34 hat
eine Breite B (in 5 gezeigt), die über
seine Länge zunimmt. Die Breite des Wulstes 34 könnte auch über
seine Länge abnehmen oder konstant sein.
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In 4 ist
ein ringförmiges Abdeckelement 36 gezeigt, das
im zusammengebauten Zustand (nicht gezeigt) einen Spalt zwischen
der Scheibe 14 und der Gurtspule 10 abdeckt.
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Im
folgenden wird auf die Funktionsweise eingegangen: Im fahrzeug-
und/oder gurtbandsensitiv ausgelösten Sperrfall wird die
Scheibe 14 durch einen nicht gezeigten Blockiermechanismus
am Rahmen des Gurtaufrollers drehfest blockiert. Damit ist auch
die Gurtspule 10 über den Torsionsstab 18 und das
Anschlagelement 22 drehfest am Rahmen blockiert, jedoch
nur bis zu einer bestimmten Gurtlast. Der Betrag der Gurtlast, bis
zu der die Gurtspule 10 drehfest am Rahmen blockiert ist,
ist abhängig von der Ausbildung der Scherstifte 16,
die die Gurtspule 10 mit der Scheibe 14 verbinden.
Sobald die Scherstifte 16 brechen, ist die Gurtspule 10 von
der Scheibe 14 entkoppelt, und es kann eine Drehung der Gurtspule 10 relativ
zur Scheibe 14 erfolgen. Bei einer Drehung der Gurtspule 10 und
des Torsionsstabes 18 dreht sich auch das Anschlagelement 22,
das über den Stift 28 drehfest mit der Gurtspule 10 gekoppelt
ist. Da der Schneidkörper 30, der in der Scheibe 14 aufgenommen
ist, über die Stirnseite der Scheibe 14 in Richtung
des Flansches 12 der Gurtspule 10 vorsteht, wird
dabei der Wulst 34 zerspant, d. h. bei der Drehung der
Gurtspule 10 relativ zur Scheibe 14 kommt der
Schneidkörper 30 in Eingriff mit dem Material
des Wulstes 34. Eine Drehung der Gurtspule 10 relativ
zur Scheibe 14 ist nur möglich, indem der Schneidkörper 30 einen
Span aus dem Wulst 34 schneidet. Es findet somit eine Energiewandlung
durch Materialzerspanung mittels des ersten Kraftbegrenzungselementes
statt.
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Die
Energiewandlung durch Materialzerspanung findet solange statt, bis
der Fortsatz 24 des Anschlagelementes 22 nach
einer Drehung der Gurtspule 10 und damit des Anschlagelementes 22 von
etwa 330° am Schneidkörper 30 anliegt.
Das Anschlagelement 22, das am Schneidkörper 30 anliegt, kann
sich nicht mehr relativ zur Scheibe 14 drehen. Das Anschlagelement 22 und
das axiale Ende 20 des Torsionsstabes 18 sind
drehfest an die Scheibe 14 gekoppelt. Das Anschlagelement 22 ist über
den Stift 28 drehfest mit der Gurtspule 10 verbunden,
jedoch nur bis zu einer gewissen Gurtlast.
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Ab
einer bestimmten Gurtlast bricht der Stift 28, der das
Anschlagelement 22 mit der Gurtspule 10 verbindet.
Sobald der Stift 28 bricht, ist die Gurtspule 10 von
dem Anschlagelement 22 entkoppelt, und es kann eine Drehung
der Gurtspule 10 relativ zum Anschlagelement 22 und
zur Scheibe 14 erfolgen. Da das axiale Ende 20 des
Torsionsstabes 18 an die Scheibe 14 gekoppelt
ist, verdrillt sich der Torsionsstab 18. Es findet somit
eine Energiewandlung durch Tordierung des Torsionsstabes 18,
also des zweiten Kraftbegrenzungselementes, statt.
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Das
Kraftniveau kann bis zum Ende der Kraftbegrenzung gehalten werden,
da der Torsionsstab 18 mehrere Umdrehungen ausführen
kann. Über die Wahl des Durchmessers des Torsionsstabes 18 kann
das Kraftbegrenzungsniveau eingestellt werden.
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Es
erfolgt also anfangs eine Kraftbegrenzung mittels Spanen und schließlich
eine Kraftbegrenzung mittels Torsion. Der beschriebene Gurtaufroller
ermöglicht eine progressive Kraftbegrenzung, was in einigen
Fällen erwünscht ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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