DE102008008041A1

DE102008008041A1 - Gurtaufroller mit Strafferantrieb

Info

Publication number: DE102008008041A1
Application number: DE102008008041A
Authority: DE
Inventors: Udo Friedsmann; Hermann Hasse; Jochen Benz; Jochen Lang; Sebastian Götze; Hans-Jürgen Divo; Gerhard Klingauf; Carsten Felber; Robert Fleischmann; Paul Sprongl; Wolfgang Schrade; Christoph Pechhold
Original assignee: Takata Petri AG
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: DE102008008041B4; US20100181407A1; US7703807B2; US8047573B2; US20090218803A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt (30) mit einer Gurtspindel (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und einem Strafferantrieb (30), der umfasst: einen Gasgenerator (40), ein Antriebsrad (50) und ein Zuführungsrohr (60), das den Gasgenerator und das Antriebsrad verbindet, wobei in dem Zuführungsrohr (60) mehrere Schubglieder (70) vorhanden sind, die nach einem Auslösen des Gasgenerators beschleunigt werden und das Antriebsrad zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes mittelbar oder unmittelbar antreiben. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem Antriebsrad (50) und der Gurtspindel (20) eine Massenträgheitskupplung (35) angeordnet ist, wobei die Massenträgheitskupplung (35) Kupplungselemente (210, 220, 230) umfasst, die bei einem Beschleunigen des Antriebsrades ausschwenken und unmittelbar oder mittelbar mit der Gurtspindel verkuppeln.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspindel zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und mit einem Strafferantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Gurtaufroller mit Strafferantrieb ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 283 137 bekannt. Der Strafferantrieb umfasst einen Gasgenerator, ein Antriebsrad und eine Verbindungseinrichtung, die den Gasgenerator und das Antriebsrad verbindet. Die Verbindungseinrichtung weist ein Zuführungsrohr und eine Vielzahl von in dem Zuführungsrohr befindlichen Schubgliedern auf, die nach einem Auslösen des Gasgenerators beschleunigt werden und das Antriebsrad zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Straffverhalten eines Gurtaufrollers weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gurtaufroller der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Antriebsrad und der Gurtspindel eine Massenträgheitskupplung angeordnet ist, die Kupplungselemente umfasst, die bei einem Beschleunigen des Antriebsrades ausschwenken und unmittelbar oder mittelbar mit der Gurtspindel verkuppeln.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass durch die Schwenkbarkeit der Kupplungselemente ein Wiederauskuppeln nach dem Ende des Strafvorgangs möglich ist, wodurch der Strafferantrieb von der Gurtspindel wieder getrennt werden kann.
Vorzugsweise sind Kontaktflächen der Kupplungselemente derart ausgeformt, dass sie in Straffdrehrichtung unter Last eingekuppelt bleiben und im lastfreien Zustand und/oder in Gurtbandauszugsrichtung auskuppelbar sind.
Die Kupplungselemente können beispielsweise durch Kupplungsklauen, Kupplungsklinken, Kupplungstonnen oder Kupplungskeile gebildet sein.
Bevorzugt weist die Gurtspindel eine rohrförmige Innenwand auf, in die sich die Kontaktflächen der Kupplungselemente beim Ausschwenken unmittelbar eindrücken. Bei dieser Ausgestaltung sind die Teileanzahl und damit auch das Gewicht des Gurtaufrollers optimal. Die Kontaktflächen der Kupplungselemente sind vorzugsweise geriffelt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Gurtaufrollers ist vorgesehen, dass die geriffelten Kontaktflächen der Kupplungselemente sägezahnförmig sind und abwechselnd steile und flache Flanken aufweisen.
Vorzugsweise sind die steilen und flachen Flanken derart ausgeformt, dass die Kraftübertragung zu der Gurtspindel zumindest im Wesentlichen durch die flachen Flanken erfolgt.
Vorzugsweise weist die Massenträgheitskupplung eine mit dem Antriebsrad in Verbindung stehende Kupplungsscheibe auf, die durch einen Innenring, einen Außenring und mindestens ein federndes Verbindungselement gebildet ist, wobei die Kupplungselemente und eine Führungsscheibe der Massenträgheitskupplung derart in die Kupplungsscheibe eingelegt sind, dass bei einem Beschleunigen des Antriebsrads durch den Gasgenerator der Innenring und die Führungsscheibe gegenüber dem Außenring aufgrund der federnden Wirkung des oder der federnden Verbindungselemente relativ verdreht werden, so dass Anschläge des Außenrings die Kupplungselemente nach außen schwenken.
Bevorzugt sind die federnden Verbindungselemente derart ausgebildet, dass bei Nachlassen der Straffkraft des Strafferantriebs die Relativdrehung zwischen dem Innenring und dem Außenring aufgehoben wird, so dass die Kupplungselemente von weiteren Anschlägen des Außenrings zurück in ihre Ausgangslage vor dem Straffvorgang geschwenkt werden.
Um ein ruckarmes Einkuppeln in jeder beliebigen Winkelposition der Gurtspindel und der Kupplungselemente zu gewährleisten, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die rohrförmige Innenwand vor dem erstmaligen Kontakt mit den Kupplungselementen glatt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
1–14 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in verschiedenen Sichten, und
15–16 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der 1 sieht man in einer schematischen Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10. Der Gurtaufroller 10 weist unter anderem eine Gurtspindel 20, einen Strafferantrieb 30 sowie eine den Strafferantrieb 30 und die Gurtspindel 20 verbindende Massenträgheitskupplung 35 auf.
Der Strafferantrieb 30 umfasst einen pyrotechnischen Gasgenerator 40, beispielsweise in Form eines Mikrogasgenerators, ein Antriebsrad 50, ein den Gasgenerator 40 und das Antriebsrad 50 verbindendes gekrümmtes Zuführungsrohr 60 sowie eine Mehrzahl an Masse- bzw. Schubkörpern 70.
Die Schubkörper 70 sind beispielsweise kugelförmig. Vorzugsweise gibt es zwei Arten von Schubkörpern, nämlich Stahlschubkörper, wie z. B. Stahlkugeln, und Kunststoffschubkörper, wie z. B. Kunststoffkugeln. Alle Stahlschubkörper und auch alle Kunststoffschubkörper sind vorzugsweise untereinander identisch, wobei der Durchmesser der Kunststoffschubkörper bevorzugt geringfügig größer als der der Stahlschubkörper ist. Die Funktion der Kunststoffschubkörper besteht darin, das Zuführungsrohr 60 für die Stahlschubkörper abzudichten, damit der Antriebsdruck des Gasgenerators 40 die Stahlschubkörper effizient beschleunigen kann; die Stahlschubkörper dienen dabei zum Antrieb des Antriebsrades 50.
Das Antriebsrad 50 ist zwischen einer Haltekappe 51 und einer Halteplatte 52 drehbar gehalten und weist Aufnahmeschalen 100 auf, in die die Schubkörper 70 eingreifen, um das Antriebsrad anzutreiben. Die Schubkörper 70 werden hierzu tangential in das Antriebsrad 50 eingekoppelt und laufen an diesem unter Eingriff in die Aufnahmeschalen 100 tangential vorbei, um anschließend in einen nachgeordneten Aufnahmebehälter 110 zu gelangen.
Die Aufnahmeschalen 100 des Antriebsrades 50 sind vorzugsweise derart ausgeformt, dass die Schubkörper 70 bei Eingriff in das Antriebsrad 50 stets einen Abstand zueinander aufweisen und sich nicht berühren; dies ist beispielhaft in den 2 und 3 näher gezeigt. Die Kraftübertragung erfolgt dabei bevorzugt durch einen Formschluss oder zumindest auch durch einen Formschluss. Die Anzahl der Schubkörper 70 ist vorzugsweise größer als die Anzahl der Aufnahmeschalen 100 des Antriebsrades 50, so dass sich das Antriebsrad 50 mehr als nur einmal komplett um die eigene Achse drehen kann.
Vorzugsweise erfolgt die Abdichtung des Zuführungsrohres 60 allein durch Kunststoffschubkörper, nämlich beispielsweise durch ein, zwei oder drei Kunststoffkugeln 70a, 70b und 70c, die vorzugsweise – vom Gasgenerator 40 aus gesehen – die ersten Schubkörper 70 im Zuführungsrohr 60 bilden. Eine Abdichtung des Zuführungsrohres ist ansonsten nicht erforderlich, kann aber dennoch zusätzlich vorgesehen werden.
Bevorzugt weist das Zuführungsrohr 60 im Einkoppelbereich 120, in dem die Schubkörper 70 in das Antriebsrad 50 einkoppeln, einen nachgiebigen Rohrwandabschnitt 120 auf, durch den das Einkoppelverhalten optimiert und ein Verklemmen der Schubkörper in dem Antriebsrad 50 vermieden wird. Der nach giebige Rohrwandabschnitt 120 kann beispielsweise ein flaches Abschnittsende 121 mit einem T-förmigen Befestigungselement 122 aufweisen.
Der erste Schubkörper, also der dem Antriebsrad nächste Schubkörper, ist im Auslieferungszustand des Strafferantriebs 30 in einer Aufnahmeschale 100 des Antriebsrades 50 vorzugsweise vorfixiert, indem das Antriebsrad 50 selbst mittels einer aufbrechbaren Fixierung, beispielsweise in Form eines Scherstifts, vorfixiert ist; dies zeigt die 4 näher. Der erste Schubkörper besteht vorzugsweise aus Stahl und das Antriebsrad 50 aus einem demgegenüber anderen Stahl oder aus Aluminium.
Wie sich in der 5 erkennen lässt, ist das Zuführungsrohr 60 vorzugsweise mit zwei Löchern ausgestattet, nämlich einem Überdruckloch 130 im Bereich des Gasgenerators 40 und einem Steuerungsloch 140 im Mittenbereich des Zuführungsrohres 60 zwischen dem Gasgenerator 40 und dem Antriebsrad 50.
Das Steuerungsloch 140 kann beispielsweise durch eine Öffnung im Zuführungsrohr 60 gebildet sein; durch diese Öffnung wird der Druck im Zuführungsrohr 60 reduziert, wenn der letzte Schubkörper – also der dem Gasgenerator 40 nächstliegende Schubkörper – diese Öffnung passiert. Durch den Druckabfall wird die Strafferkraft des Strafferantriebs 30 reduziert, so dass beispielsweise der Straffvorgang aufgrund der gegenwirkenden Gurtauszugskraft gestoppt werden kann. Die Öffnung ist jedoch vorzugsweise so klein dimensioniert, dass der Druckabfall den Straffvorgang allein nicht beenden würde und trotz Druckabfalls alle Schubkörper 70 in den Aufnahmebehälter 110 geschossen werden würden, wenn dies keine ausreichend große Gurtauszugskraft verhindert.
Das Überdruckloch 130 verhindert vorzugsweise einen Überdruck des Strafferantriebs 30.
In der 6 ist der Strafferantrieb 30 nochmals in einer anderen Sicht von oben gezeigt; die 7 zeigt den Gurtaufroller 10 im montierten Zustand. Den beiden 6 und 7 lässt sich entnehmen, dass der Gasgenerator 40 und das Antriebsrad 50 an verschiedenen Abschnitten 150 und 160 eines C-förmigen Trägers 170 des Gurtaufrollers 10 befestigt sind und räumlich durch die Gurtspindel 20 voneinander getrennt sind.
In der 8 ist die Ankopplung des Antriebsrades 50 an die Massenträgheitskupplung 35 und deren Ankopplung an die Gurtspindel 20 in einem Schnitt nochmals näher gezeigt.
Die 9, 10 und 11 zeigen die Komponenten gemäß der 1 nochmals größer im Detail.
In den 12, 13 und 14 ist der Aufbau der Massenträgheitskupplung 35 beispielhaft gezeigt. Man erkennt eine mit dem Antriebsrad 50 verbundene und von diesem angetriebene Kupplungsscheibe 200, die durch einen Innenring 201, einen Außenring 202 und federnde Verbindungselemente 203 gebildet ist. Drei ausschwenkbare Kupplungselemente 210, 220 und 230 sowie eine Führungsscheibe 240 sind in die Kupplungsscheibe 200 eingelegt. Um ein Herausfallen der Kupplungselemente 210, 220 und 230 aus der Führungsscheibe 240 zu vermeiden, kann beispielsweise eine Deckplatte 241 vorhanden sein, die zum Beispiel mit Hilfe von Rastelementen 242 und 243 an der Kupplungsscheibe 200 verrastet wird. Die 13 zeigt die rela tive Lage zwischen der Führungsscheibe 240 und dem Außenring 202 im Ausgangszustand.
Der Innenring 201 und die Führungsscheibe 240 sind mit dem Antriebsrad drehfest verbunden. Wird das Antriebsrad 50 in der Drehrichtung P durch das Drehmoment M des Strafferantriebs 30 beschleunigt, so wird der Innenring 201 gegenüber dem Außenring 202 aufgrund der federnden Wirkung der federnden Verbindungselemente 203 massenträgheitsbedingt relativ verdreht, so dass Anschläge 245 des Außenrings 202 die Kupplungselemente 220, 230 und 240 nach außen schwenken (vgl. 14) und sich diese mit ihren geriffelten Kontaktflächen 250 in die vorzugsweise glatte, also ohne Riffelung oder dergleichen ausformte rohrförmige Innenwand 260 der Gurtspindel 20 einschlagen, wodurch die Kupplungselemente mit der Gurtspindel 20 verbunden werden und die Kupplung einkuppelt. Die Kraft der Kupplungselemente ist mit dem Kraftvektor F →k gekennzeichnet. Die Kraftübertragung durch die flachen Flanken ist mit dem Kraftvektor F →f gekennzeichnet.
Lässt die Straffkraft des Strafferantriebs 30 nach, beispielsweise weil der Gasgenerator 40 verbraucht ist und keinen ausreichenden Antriebsdruck mehr bereitstellen kann, oder wird nach Abschluss des Straffvorgangs die Gurtspindel in Gurtauszugsrichtung gedreht, so wird die Relativdrehung zwischen dem Innenring 201 und dem Außenring 202 aufgrund der federnden Wirkung der federnden Verbindungselemente 203 wieder aufgehoben, so dass die Kupplungselemente 210, 220 und 230 von weiteren Anschlägen 246 des Außenrings 202 zurück in ihre Ausgangslage (vgl. 13) vor dem Straffvorgang geschwenkt und von der Gurtspindel 20 wieder getrennt werden, so dass das Antriebsrad 50 in Gurtauszugsrichtung nicht mitgedreht werden kann.
Das Einschlagen der Kupplungselemente in die Innenwand 260 sowie das Zurückschwenken der Kupplungselemente zum Zwecke des Auskuppelns wird durch die sägezahnförmige Formgebung der Kontaktflächen 250 sehr erleichtert, die abwechselnd steile und flache Flanken aufweisen. Wie sich der 14 entnehmen lässt, ist die sägezahnförmige Formgebung derart gewählt, dass die Kraftübertragung relativ zu der Innenwand 260 durch die flachen Flanken erfolgt. Die flachen Flanken weisen während des Kupplungszustandes einen flacheren Winkel zu der Innenwand 260 auf als die steilen Flanken. Es lässt sich erkennen, dass der Kraftvektor der flachen Flanken F →f gegenüber dem Kraftvektor F →k der Kupplungselemente durch die Ausrichtung der flachen Flanken verdreht ist, und zwar um einen Winkel zwischen vorzugsweise 0 und 45 Grad sowie in Richtung des Drehmoments M bzw. in Straffdrehrichtung P.
In dem Kraftübertragungspfad zwischen dem Strafferantrieb 30 und der Gurtspindel 20 ist vorzugsweise kein Gurtkraftbegrenzungsmechanismus vorgesehen, also weder zwischen dem Antriebsrad 50 und der Massenträgheitskupplung 35 noch zwischen der Massenträgheitskupplung 35 und der Gurtspindel 20. Eine Gurtkraftbegrenzung findet bevorzugt nur in Gurtbandauszugsrichtung statt, und zwar durch einen nicht weiter dargestellten Torsionsstab, der mit einem Ende starr mit der Gurtspindel 20 und mit seinem anderen Ende mit einem Sperrmechanismus des Gurtaufrollers 10 verbunden ist.
Der Gurtaufroller ist vorzugsweise fest am Fahrzeugrahmen (rahmenfest) befestigt. Jeder Strafferantrieb, beispielsweise für Beckengurtstraffung und/oder Schultergurtstraffung, hat vorzugsweise jeweils seinen eigenen Gasgenerator.
In den 15 und 16 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Rücklaufsperrvorrichtung in Form eines schwenkbaren Federelements 300 vorhanden, das von den an dem Antriebsrad 50 vorbeilaufenden Schubkörpern nur in einer Richtung passiert werden kann, nämlich in Richtung zum Aufnahmebehälter 110. Das Federelement 300 verhindert somit, dass beispielsweise der letzte Schubkörper 70n nach Abschluss des Straffvorgangs wieder zum Antriebsrad 50 zurückbewegt werden kann.

10: Gurtaufroller
20: Gurtspindel
30: Strafferantrieb
35: Massenträgheitskupplung
40: Gasgenerator
50: Antriebsrad
51: Haltekappe
52: Halteplatte
60: Zuführungsrohr
70: Schubkörper
100: Aufnahmeschalen
110: Aufnahmebehälter
120: Rohrwandabschnitt
121: Abschnittsende
122: T-förmiges Befestigungselement
130: Überdruckloch
140: Steuerungsloch
150: Abschnitt
160: Abschnitt
170: U-förmiger Träger
200: Kupplungsscheibe
201: Innenring
202: Außenring
203: federnde Verbindungselemente
210: Kupplungsklaue
220: Kupplungsklaue
230: Kupplungsklaue
240: Führungsscheibe
241: Deckplatte
242: Rastelement
243: Rastelement
245: Anschläge
246: weitere Anschläge
250: Kontaktfläche
260: Innenwand
300: Federelement
F →k: Kraftvektor
F →f: Kraftvektor
M: Drehmoment
P: Straffdrehrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1283137 [0002]

Claims

Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspindel (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und einem Strafferantrieb (30), der umfasst: – einen Gasgenerator (40), – ein Antriebsrad (50) und – ein Zuführungsrohr (60), das den Gasgenerator und das Antriebsrad verbindet, – wobei in dem Zuführungsrohr (60) mehrere Schubglieder (70) vorhanden sind, die nach einem Auslösen des Gasgenerators beschleunigt werden und das Antriebsrad zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes mittelbar oder unmittelbar antreiben, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen dem Antriebsrad (50) und der Gurtspindel (20) eine Massenträgheitskupplung (35) angeordnet ist, – wobei die Massenträgheitskupplung (35) Kupplungselemente (210, 220, 230) umfasst, die bei einem Beschleunigen des Antriebsrades ausschwenken und unmittelbar oder mittelbar mit der Gurtspindel verkuppeln.
Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Massenträgheitskupplung eine mit dem Antriebsrad in Verbindung stehende Kupplungsscheibe (200) aufweist, die durch einen Innenring (201), einen Außenring (202) und zumindest ein federndes Verbindungselement (203) gebildet ist, – wobei die Kupplungselemente und eine Führungsscheibe (240) der Massenträgheitskupplung derart in die Kupplungsscheibe eingelegt sind, dass bei einem Beschleunigen des Antriebs rads durch den Gasgenerator der Innenring und die Führungsscheibe gegenüber dem Außenring aufgrund der federnden Wirkung des federnden Verbindungselements relativ verdreht werden, so dass Anschläge (245) des Außenrings die Kupplungselemente nach außen schwenken.
Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass bei Nachlassen der Straffkraft des Strafferantriebs die Relativdrehung zwischen dem Innenring und dem Außenring aufgehoben wird, so dass die Kupplungselemente von weiteren Anschlägen (246) des Außenrings zurück in ihre Ausgangslage vor dem Straffvorgang zurückgeschwenkt werden.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktflächen (250) der Kupplungselemente (210, 220, 230) derart ausgeformt sind, dass sie in Straffdrehrichtung unter Last eingekuppelt bleiben und ansonsten ausgekuppelt werden können.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Kontaktflächen (250) geriffelt sind und – dass die Gurtspindel eine rohrförmige Innenwand (260) aufweist, in die die geriffelten Kontaktflächen (250) beim Ausschwenken eingedrückt werden.
Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geriffelten Kontaktflächen (250) der Kupplungselemente (210, 220, 230) sägezahnförmig sind und abwechselnd steile und flache Flanken aufweisen.
Gurtaufroller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die steilen und flachen Flanken derart ausgeformt sind, dass die Kraftübertragung zu der Gurtspindel während des eingekuppelten Zustands durch die flachen Flanken erfolgt.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Innenwand (260) vor dem erstmaligen Kontakt mit den Kupplungselementen glatt ist.