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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Anspruchs 1.
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Ein
gattungsgemäßer Gurtaufroller ist zum Beispiel
aus der
DE 10
2004 007 824 A1 bekannt. Bei diesem Gurtaufroller ist die
Gurtwelle zweiteilig ausgebildet und weist einen zwischen beiden
Teilen angeordneten als Kraftbegrenzungseinrichtung wirkenden Torsionsstab
auf. Ferner besitzt der dort beschriebene Gurtaufroller einen die
Gurtwelle in Aufwickelrichtung antreibenden Gurtstraffer. Der Gurtstraffer
ist dabei an dem Teil der Gurtwelle angeordnet, der in dem Gehäuse
verriegelbar ist und treibt die Gurtwelle über die Kraftbegrenzungseinrichtung an.
Damit die Strafflänge nicht unnötig verkürzt
wird, und der Torsionsstab nicht durch den Gurtstraffer eine Vorverdrehung
erfährt, ist zusätzlich zwischen den beiden Teilen
der Gurtwelle ein Deformationselement eingeschaltet. Das dort vorgesehene
Deformationselement ist als Metallband ausgeführt, welches durch
eine Schikane geführt ist. Beim Durchlauf durch die Schikane
wird das Metallband mehrfach umgelenkt und absorbiert dabei durch
die erbrachte Formänderungsarbeit Energie, so dass das
auf den Torsionsstab einwirkende Moment entsprechend reduziert wird.
Nachteilig bei dieser Lösung ist aber, dass das Deformationselement
nach der vollzogenen Straffbewegung die darauf folgende Kraftbegrenzung stören
kann.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen gattungsgemäßen Gurtaufroller mit Gurtstraffer
und Kraftbegrenzungseinrichtung zu schaffen, bei dem sowohl die
sich an die Straffbewegung anschließende Kraftbegrenzung
nicht gestört wird, als auch die Straffleistung optimal
ausgenutzt wird.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtaufroller
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte
Weiterbildungen in den Unteransprüchen angegeben sind.
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Gemäß der
Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung
eine Sollbruchstelle aufweist. Damit wird der Vorteil erreicht,
dass die erste Kraftbegrenzungseinrichtung bis zum Trennen der Sollbruchstelle
durch das Wirken der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung entlastet
ist, die Straffleistung über die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung
ohne unnötige Verluste durch eine mögliche unbeabsichtigte
Aktivierung der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung auf die Gurtwelle übertragen
wird, und nach dem Trennen der Sollbruchstelle das Kraftbegrenzungsniveau
in Gurtauszugsrichtung alleinig durch die erste Kraftbegrenzungseinrichtung
bestimmt wird. Durch die Trennung der Sollbruchstelle der zweiten
Kraftbegrenzungseinrichtung wird damit zugleich eine klare Trennung
der beiden Funktionen „Straffen” und „Kraftbegrenzung” herbeigeführt.
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Es
wird weiter vorgeschlagen, dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung
aus einem Metallstreifen gebildet ist, dessen erstes Ende mit dem
ersten Teil der Gurtwelle und dessen zweites Ende mit dem zweiten
Teil der Gurtwelle verbunden ist, und die Sollbruchstelle aus einem
zwischen dem ersten und dem zweiten Ende angeordneten bei Überschreiten einer
vorbestimmten Kraft reißenden Dehnbereich gebildet ist.
Mit dem vorgeschlagenen Dehnbereich kann der Zeitpunkt des Trennens
der Sollbruchstelle wiederholgenau ausgelegt werden.
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Der
Dehnbereich kann vorzugsweise durch eine Materialschwachstelle gebildet
sein. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung
aus einem ersten Werkstoff und der Dehnbereich aus einem zweiten
Werkstoff geringerer Festigkeit als der erste Werkstoffes gebildet
sein. Wesentlich ist hierbei, dass durch die gezielte Auslegung
des Dehn- und Reißverhaltens der Sollbruchstelle eine Möglichkeit
geschaffen wird, den Zeitpunkt bzw. die Kraftschwelle bei der die
zweite Kraftbegrenzungseinrichtung deaktiviert wird gezielt zu bestimmen.
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Es
hat sich gezeigt das gute Ergebnisse hinsichtlich der Wiederholbarkeit
und Auslegung des Abreißverhaltens erzielt werden, wenn
der Werkstoff im Dehnbereich eine Bruchdehnung von ca. 15–25% aufweist.
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Die
zweite Kraftbegrenzungseinrichtung kann einen in Umfangsrichtung
des Gurtaufrollers gerichteten Abschnitt aufweisen, in dem die Sollbruchstelle
angeordnet ist. Damit wird die durch die Drehung der beiden Teile
der Gurtwelle entstehende Relativbewegung in eine auf die Sollbruchstelle
einwirkende Zugkraft umgewandelt, welche bei Überschreiten
einer vorgegebenen Zugkraft zu einem kontrollierten Reißen
der Sollbruchstelle führt.
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Es
wird weiter vorgeschlagen, dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung
in einem Überlappungsbereich des ersten und zweiten Teiles
des Gurtaufrollers angeordnet ist und diese radial durchdringt.
Damit ergibt sich ein einfacher Grundaufbau und eine besonders einfache
Ausgestaltung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung ohne dass
zusätzlicher Bauraum erforder lich ist.
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Ferner
kann die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung zwei diametral gegenüberliegende
Sollbruchstellen aufweisen, so dass sich die entstehenden Radialkräfte
gegenseitig aufheben.
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Die
Sollbruchstellen können bei verschiedenen Kraftschwellen
brechen, so dass eine bewusst eingerichtete Reihenfolge des Brechens
geschaffen ist.
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Das
Kraftbegrenzungsniveau der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung ist
vorzugsweise höher als das Kraftbegrenzungsniveau der ersten
Kraftbegrenzungseinrichtung, so dass während des Straffens
bewusst nur die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung belastet wird.
Die erste Kraftbegrenzungseinrichtung entfaltet dann erst ihre Wirkung,
nachdem die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung zu Beginn der Kraftbegrenzung
durch Brechen der Sollbruchstelle deaktiviert ist.
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Es
hat sich gezeigt, dass gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn
die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung nach einer Relativdrehung
von dem ersten zu dem zweiten Teil der Gurtwelle von maximal 50
Grad durch Trennen der Sollbruchstelle deaktiviert wird. Damit wird
eine Relativdrehung zwischen den beiden Teilen der Gurtwelle zugelassen bevor
die Sollbruchstelle bricht, so dass die erste Kraftbegrenzungseinrichtung,
z. B. ein Torsionsstab, vor deren eigentlicher Aktivierung vorbelastet
wird und nach dem Trennen der Sollbruchstelle ihre volle Wirksamkeit
entfalten kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Insasse nach
dem Trennen der Sollbruchstelle eine kurzzeitige Vorwärtsverlagerung ohne
Kraftbegrenzung erfährt. Für den Fall der Verwendung
eines Torsionsstabes als erste Kraftbegrenzungseinrichtung bedeutet
dies, dass der Torsionsstab bis zum Trennen der Sollbruchstelle
bereits eine elastische Verformung Nahe oder bis zur Elastizitätsgrenze
erfährt und mit dem Trennen der Sollbruchstelle ohne Zeitverzögerung
beginnt plastisch unter Kraftbegrenzung des Gurtbandauszuges zu
tordieren. Idealerweise fallen der Zeitpunkt der plastischen Deformation
des Torsionsstabes und das Trennen der Sollbruchstelle zusammen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert, wobei die Figuren im Einzelnen
zeigen:
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1:
Gurtaufroller mit Straffer und zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen
nach dem Stand der Technik
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2:
Zweiteilige Gurtwelle mit zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen
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3:
Profilkopf mit Torsionsstab und eingelegtem Metallband in Darstellung
gemäß Schnittrichtung B-B
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4:
Gurtwellenkörper mit Torsionsstab und eingelegtem Metallband
in Darstellung gemäß Schnittrichtung A-A
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5:
Metallband mit Sollbruchstelle
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In 1 ist
zum besseren Verständnis zunächst ein Gurtaufroller
mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung und einer Straffeinrichtung
gemäß dem Stand der Technik dargestellt. In dem
Gurtaufrollergehäuse 1 ist eine zweiteilige Gurtwelle
bestehend aus dem Gurtwellenkörper 2, auf dem
der Gurt aufwickelbar ist, und einem in dem Gurtaufrollergehäuse 1 über
eine Verriegelungseinheit 6 verriegelbaren Profilkopf 7 angeordnet.
Zwi schen dem Profilkopf 7 und dem Gurtwellenkörper 2 ist
ein Torsionsstab 3 angeordnet, der bei verriegeltem Profilkopf 7 und Überschreiten
einer vorbestimmten Gurtauszugskraft energieverzehrend um seine
eigene Achse verdreht wird. An dem Profilkopf 7 ist ferner
ein Strafferrad 5 angeordnet über welches der
Gurtstraffer den Gurtwellenkörper 2 unter Zwischenschaltung
des Torsionsstabes 3 in Aufwickelrichtung antreibt. Damit
der Torsionsstab 3 nicht durch den Gurtstraffer während des
Straffvorganges verformt wird, ist ferner eine zweite als Metallband
ausgebildete Kraftbegrenzungseinrichtung 4 vorgesehen.
Das Metallband 4 ist mit seinem Ende 4a in einer
Nut 2a des Gurtwellenkörpers eingehängt
und durchläuft während der Kraftbegrenzung eine
an dem Profilkopf 7 eingehängte Schikane 8.
Während des Durchlaufens der Schikane 8 entsteht
die gewünschte Energieabsorption aufgrund der geleisteten
Formänderungsarbeit.
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In 2 ist
nun ein erfindungsgemäß weitergebildeter zweiteiliger
Gurtaufroller mit einem ersten Teil, dem Gurtwellenkörper 2,
und einem zweiten Teil, dem Profilkopf 7, zu erkennen.
Zwischen beiden Teilen ist eine als Torsionsstab ausgebildet erste
Kraftbegrenzungseinrichtung 3 vorgesehen, dessen Enden 3a und 3b jeweils
mit dem Gurtwellenkörper 2 und dem Profilkopf 7 drehfest
verbunden sind. Zwischen dem Profilkopf 7 und dem Gurtwellenkörper 2 ist
ferner eine zweite als Metallband ausgebildete Kraftbegrenzungseinrichtung 4 zu
erkennen. Bei blockiertem Profilkopf 7 und in Gurtauszugsrichtung
drehendem Gurtwellenkörper 2 wirken die beiden
Kraftbegrenzungseinrichtungen 3 und 4 dann in
bekannter Weise. Ferner ist an dem Profilkopf 7 noch ein
den Gurtaufroller antreibender Gurtstraffer angeordnet, der hier
zwar nicht dargestellt ist aber mit Verweis auf die 1 hinzugedacht
werden kann.
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In 3 ist
der Profilkopf 7 mit darin drehfest angeordnetem Ende 3b des
Torsionsstabes 3 zu erkennen. Der Profilkopf 7 ist
mit einem Absatz 7c versehen, in dem neben der zentralen
Ausnehmung zur Aufnahme des Endes 3b radialgerichtete Nuten 7a und 7b vorgesehen
sind, in denen das Metallband 4 mit den linear auswärts
gerichteten geraden Abschnitten 4c und 4d angeordnet
ist. Zwischen den geraden Abschnitten 4c und 4d ist
das Metallband 4 in die zentralen Ausnehmung eingelegt,
in der das Ende 3b des Torsionsstabes 3 festgelegt
ist. Das Metallband 4 ist in diesem Bereich sowohl an die
Außenkontur des Endes 3b als auch an die Innenkontur
der Ausnehmung angepasst, so dass all drei Teile 3, 4 und 7 in
zusammengesetzten Zustand einen festen Verbund ergeben.
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In 4 ist
der Gurtwellenkörper 2 mit dem darin eingelegten
Torsionsstab 3 gemäß Schnittrichtung
A-A zu erkennen. Der Gurtwellenkörper 2 ist stirnseitig
mit einer Vertiefung 2d versehen, in der der Absatz 7c des
Profilkopfes 7 aufnehmbar ist. An seinem radial außenseitigen
Abschnitt ist der Gurtwellenkörper 2 mit stirnseitig
angeordneten hakenförmigen Nuten 2c und 2b versehen,
in denen die ebenfalls hakenförmig gebogenen Enden 4a und 4b angeordnet
sind. Zwischen den geraden Abschnitten 4c und 4d und
den hakenförmigen Enden 4a und 4b sind
die als Dehnbereiche ausgebildeten Sollbruchstellen 4e und 4f vorgesehen.
In zusammengesetzten Zustand von Profilkopf 7 und Gurtwellenkörper 2 greift
der Absatz 7c in die Vertiefung 2d ein und ist sowohl
mit dem Ende 3b des Torsionsstabes 3 als auch
mit den in die Nuten 7a und 7b eingelegten geraden
Abschnitten 4c und 4d des Metallbandes 4 drehfest
verbunden. Da der Absatz 7c in die Vertiefung 2d eingreift überlappt
dieser den äußeren Abschnitt des Gurtwellenkörpers 2 in
dem die Nuten 2b und 2c angeordnet sind. Das radial
ausgerichtete Metallband 4 durchdringt in eingelegtem Zustand aufgrund
der Überlappung sowohl den Profilkopf 7 als auch
den Gurtwellenkörper 2 und ist mit beiden Teilen
drehfest verbunden. Wird nun der Gurtwellenkörper 2 in
Gurtauszugsrichtung „C” gedreht während
der gedacht eingelegte Profilkopf 7 mit den Abschnitten 4d und 4c festgelegt
ist, so werden die Dehnbereiche 4e und 4f einer
Zugspannung ausgesetzt. Da die Dehnbereiche 4e und 4f in
Umfangsrichtung ausgerichtet sind, wird die Drehbewegung ohne die
Erzeugung von unerwünschten Scherspannungen in eine reine
Zugspannung umgesetzt, so dass das Reißen der Dehnbereiche 4e und 4f kontrolliert
erfolgt.
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In 5 ist
ein Ausschnitt des Metallbandes 4 zu erkennen, bei dem
zwischen dem geraden Abschnitt 4c und dem hakenförmigen
Ende 4b ein als Sollbruchstelle wirkender Dehnbereich 4f vorgesehen
ist. Die Zugkraft bei der der Dehnbereich 4f schließlich
reißt kann individuell durch die Wahl der Höhe „H”,
der Länge „L” sowie der Breite „B” eingestellt
werden. Ferner kann der Werkstoff des gesamten Metallbandes 4 oder
nur des Dehnbereiches 4f so gewählt werden, dass
die gewünschte Zugspannung, bei der der Dehnbereich reißen
soll erzielt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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