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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung.
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Gurtaufroller
mit Kraftbegrenzungseinrichtungen sind im Allgemeinen bekannt und
haben die Aufgabe, während
des Unfalles eine kraftbegrenzte Vorwärtsverlagerung des Insassen
zu ermöglichen. Dazu
weisen derartige Gurtaufroller eine zweiteilige Gurtwelle und eine
zwischen den Teilen der Gurtwelle angeordnete Kraftbegrenzungseinrichtung
auf. Der den Insassen zurückhaltende
Sicherheitsgurt ist dann an einem Teil der Gurtwelle befestigt,
während das
andere Teil der Gurtwelle gegenüber
dem fahrzeugfesten Gehäuse
des Gurtaufrollers blockierbar ist. Bei blockiertem Gurtaufroller
und Überschreiten einer
durch die Kraftbegrenzungseinrichtung definierten Kraft kann das
Teil der Gurtwelle, an dem der Sicherheitsgurt befestigt ist, unter
Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung in Gurtauszugsrichtung rotieren.
Dadurch ist die auf den Insassen wirkende Belastung auf das durch
die Kraftbegrenzungseinrichtung bestimmte Niveau begrenzt.
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Aus
der
DE 196 81 341
C1 ist zum Beispiel ein Gurtaufroller bekannt, der eine
zweiteilige Gurtwelle mit zwischengeschaltetem Torsionsstab aufweist.
Der Torsionsstab wird bei blockierter Gurtwelle und Vorwärtsverlagerung
des Insassen plastisch um seine eigene Achse verdrillt und wirkt
so als Kraftbegren zungseinrichtung.
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Nachteilig
bei dieser Ausführungsform
ist jedoch, dass das Teil der Gurtwelle, an dem der Sicherheitsgurt
aufgewickelt ist, während
der kraftbegrenzten Auszugsbewegung aufgrund der von dem Sicherheitsgurt
ausgeübten
Zugkraft radial ausgelenkt wird, so dass in der Kraftbegrenzungseinrichtung
zusätzlich
zu der Torsionsbeanspruchung eine wechselnde Biegebeanspruchung
erzeugt wird. Dadurch wird die Gurtauszugsbewegung während der
kraftbegrenzten Vorwärtsverlagerung
unnötig
gestört
und zusätzlich neben
dem Torsionsmoment ein Biegemoment in die Kraftbegrenzungseinrichtung
eingeleitet, welches in der Überlagerung
zu dem Torsionsmoment zu einem ungleichmäßigen, sehr komplexen Spannungszustand
in der Kraftbegrenzungseinrichtung führt.
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Aus
der
DE 10 2007
014 809 A1 ist ein Gurtaufroller mit einer zweiteiligen
Gurtwelle mit einer zwischen beiden Teilen der Gurtwelle angeordneten Kraftbegrenzungseinrichtung
bekannt. Das Teil der Gurtwelle, auf dem der Sicherheitsgurt aufgewickelt ist,
ist in einer Öffnung
des Rahmens drehbar gelagert. Auf der anderen Seite ist das Teil
auf einem Absatz des gegenüber
dem Rahmen des Gurtaufrollers blockierbaren zweiten Teils gelagert.
Auch bei dieser Ausführungsform
werden neben den Torsionsmomenten zusätzlich Biegemomente in die
Kraftbegrenzungseinrichtung eingeleitet, die zu einer Taumelbewegung
des Teils der Gurtwelle, auf dem der Sicherheitsgurt aufgewickelt
ist, führen
können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller mit einer zweiteiligen
Gurtwelle und einer zwischen den Teilen der Gurtwelle angeordneten
Kraftbegrenzungseinrichtung zu schaffen, bei dem die in die Kraftbegrenzungseinrichtung
eingeleiteten Kräfte und
Momente möglichst
gleichmäßig über den
Umfang und den zeitlichen Verlauf der Kraftbegrenzung verteilt eingeleitet
werden.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen
von Anspruch 1, während
den Unteransprüchen
vorteilhafte Weiterbildungen zu entnehmen sind.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit einer zweiteiligen Gurtwelle
umfassend ein erstes Teil der Gurtwelle, auf das der Sicherheitsgurt aufgewickelt
ist, und ein zweites Teil der Gurtwelle, das gegenüber einem
Gehäuse
des Gurtaufrollers fahrzeugfest blockierbar ist, und einer zwi schen
dem ersten und dem zweiten Teil der Gurtwelle angeordneten Kraftbegrenzungseinrichtung,
wobei das erste und das zweite Teil der Gurtwelle sich axial wenigstens
abschnittsweise überlappen
und im Bereich der Überlappung
ein separater Lagerring vorgesehen ist, vorgeschlagen.
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Durch
den vorgeschlagenen separaten Lagerring werden die zwei sich während der
kraftbegrenzten Vorwärtsverlagerung
des Insassen relativ zueinander drehenden Teile der Gurtwelle zueinander
gelagert, so dass das erste Teil der Gurtwelle nicht mehr radial
gegenüber
dem zweiten fahrzeugfest blockierten Teil ausgelenkt wird, und dadurch
die auf die Kraftbegrenzungseinrichtung einwirkende Relativbewegung
aus einer reinen Drehbewegung gebildet ist. Damit werden in die
Kraftbegrenzungseinrichtung wesentlich gleichmäßiger verteilte Momente und
Kräfte
eingeleitet, da die Relativdrehbewegung durch den Lagerring kontrolliert
und gelagert erfolgt. Im Idealfall werden damit ausschließlich Torsionsmomente
in die Kraftbegrenzungseinrichtung eingeleitet.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Lagerring drehfest und bevorzugt formschlüssig mit
dem ersten oder dem zweiten Teil der Gurtwelle verbunden ist. Dadurch
ist der Lagerring eindeutig einem der beiden Teile der Gurtwelle
zugeordnet und wirkt für
den jeweils anderen Teil als Lager. Die drehfeste Verbindung kann
in diesem Fall besonders einfach durch eine formschlüssige Verbindung
verwirklicht werden, insbesondere wenn der Lagerring aus einem Kunststoff
als Spritzgussteil hergestellt ist.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Lagerring aus einem Werkstoff geringerer
Härte als
das erste und das zweite Teil der Gurtwelle gebildet ist. Dadurch
ist sichergestellt, dass die Teile der Gurtwelle die notwendige
Relativdrehbewegung zueinander ausführen können, ohne dass die Gefahr
besteht, dass die Teile dabei beschädigt werden, indem durch den
bewusst weicheren Lagerring eine Nachgiebigkeit geschaffen wurde.
Ferner kann der Lagerring dadurch selbstschneidend auf eines der
Teile der Gurtwelle aufgeschoben werden, wobei sichergestellt ist, dass
das Teil der Gurtwelle in den Lagerring einschneidet und nicht umgekehrt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ist darin zu sehen, dass die Höhe des Lagerringes größer als
dessen Breite ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Querschnittes des
Lagerringes wird zum einen eine ausreichende Wandstärke zur
Herstellung der formschlüssigen Verbindung
geschaffen und zum anderen sicher verhindert, dass die beiden Teile
der Gurtwelle bei Verschleiß des
Lagerringes aneinander anlaufen können.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass auf dem zweiten Teil der Gurtwelle ein
Strafferantriebsrad angeordnet ist, und das Strafferantriebsrad
seitlich an dem Lagerring anliegt. Dadurch kann ein vorzusehendes
Strafferantriebsrad seitlich wenigstens während einer Vormontagephase
durch den Lagerring gesichert werden.
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Außerdem kann
der Gurtaufroller ein Gehäuse
mit einem U-förmigen
Grundrahmen aufweisen, und in den gegenüberliegenden Schenkeln des Grundrahmens Öffnungen
vorgesehen sein, in die die zweiteilige Gurtwelle hineinragt, und
der Lagerring in einem Bereich der zweiteiligen Gurtwelle angeordnet
sein, welcher bei zusammengesetztem Gurtaufroller im Bereich des
Durchtritts der Gurtwelle durch eine der Öffnungen angeordnet ist. Dadurch werden
die während
der kraftbegrenzten Relativbewegung der beiden Teile der Gurtwelle
in dem Lagerring erzeugten Radialkräfte zuverlässig und möglichst direkt in das Gehäuse des
Gurtaufrollers eingeleitet.
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Eine
solche Ausführung
bietet sich insbesondere dann an, wenn die Gurtwelle in den Öffnungen durch
während
der kraftbegrenzten Auszugsbewegung wirksame Notlauflagerungen gelagert
ist, da eine geringfügige
radiale Auslenkung der Gurtwelle dann durch die Notlauflagerungen
begrenzt wird.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass das erste Teil der Gurtwelle und das zweite
Teil der Gurtwelle durch den Lagerring in Umfangsrichtung durch
eine Klemmverbindung miteinander verbunden sind, und die Klemmverbindung
zwischen dem ersten und dem zweiten Teil der Gurtwelle bei Überschreiten
einer unterhalb des durch die Kraftbegrenzungseinrichtung definierten
Kraftbegrenzungsniveaus liegenden Gurtauszugskraft aufhebbar ist.
Damit hat der Lagerring neben seiner Funktion der Lagerung zusätzlich die Aufgabe,
die beiden Teile der Gurtwelle in Umfangsrichtung miteinander zu
verbinden, so dass die Gurtwelle im Normalbetrieb wie eine einteilige
Gurtwelle wirkt, und die Blockierung des zweiten Teiles der Gurtwelle
unmittelbar auch eine Blockierung des ersten Teiles der Gurtwelle
zur Folge hat.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ist darin zu sehen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung
durch einen Torsionsstab gebildet ist, und der Lagerring in einer
Ebene angeordnet ist, die den Torsionsstab zwischen seinen Enden schneidet.
Durch die vorgeschlagene Anordnung des Lagerringes wird die Führung des
rotierenden ersten Teiles der Gurtwelle gegenüber dem während der Kraftbegrenzungsphase
festgelegten zweiten Teil weiter verbessert. Zusätzlich kann die Länge des Torsionsstabes
unabhängig
von der Breite des ersten Teiles der Gurtwelle gewählt werden,
auf das der Sicherheitsgurt aufgewickelt ist.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass das erste Teil der Gurtwelle und das zweite
Teil der Gurtwelle über
den Lagerring in Axialrichtung miteinander verbunden sind. Die Verbindung
kann zum Beispiel durch eine Presspassung oder auch durch eine Formschlussverbindung
erreicht werden. Aufgrund der Verbindung des ersten und des zweiten
Teiles der Gurtwelle in Axialrichtung wird sichergestellt, dass beide
Teile über
die Lebensdauer des Gurtaufrollers sicher miteinander als Baugruppe
verbunden bleiben und während
der Kraftbegrenzungsphase nicht durch eine Längung der Kraftbegrenzungseinrichtung,
insbesondere eines Torsionsstabes, auseinandergedrückt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In
den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen:
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1:
Gurtaufroller mit zweiteiliger Gurtwelle und Lagerring im Querschnitt
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2:
Zweiteilige Gurtwelle mit Lagerring in vergrößerter Darstellung
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3:
Ansicht gemäß Schnittrichtung
A-A aus 2
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4:
Lagerring
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In 1 ist
ein Gurtaufroller mit einer zweiteiligen Gurtwelle zu erkennen,
die ein erstes Teil 1 aufweist, auf das ein Sicherheitsgurt 2 aufgewickelt ist,
und über
ein zweites Teil 5 fahrzeugfest blockierbar ist. Die zweiteilige
Gurtwelle ist in einem durch einen U-förmigen Grundrahmen gebildeten
Gehäuse 8 angeordnet
und durchgreift in den gegenüberliegenden
Schenkeln 8a und 8b des Gehäuses 8 vorgesehene Öffnungen 20 und 21.
Zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 5 ist
ein als Kraftbegrenzungseinrichtung 3 wirkender Torsionsstab
angeordnet. Der Torsionsstab 3 ist mit seinem ersten Ende 3a mit
dem ersten Teil 1 der Gurtwelle und mit seinem zweiten
Ende 3b mit dem zweiten Teil 5 der Gurtwelle verbunden.
An dem zweiten Teil 5 ist eine fahrzeugsensitiv und/oder
gurtbandsensitiv ansteuerbare Blockierklinke 4 gelagert,
welche bei Ansteuerung die Gurtwelle fahrzeugfest blockierend in
eine Verzahnung 19 eines mit dem Gehäuse 8 fest verbundenen
Straffergehäuses 9 einsteuert.
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An
der Blockierseite des Gurtaufrollers ist ferner ein weiteres Gehäuse 12 zu
erkennen, in dem die Gurtwelle mit einem Zapfen 11 gelagert
ist. Außerdem
ist in dem Gehäuse 12 eine
Ansteuereinheit 10 angeordnet, durch welche die Blockierklinke 4 gurtbandsensitiv
und/oder fahrzeugsensitiv angesteuert werden kann. Zwischen dem
ersten Teil 1 der Gurtwelle und dem zweiten Teil 5 der
Gurtwelle ist im Bereich der axialen Überlappung ein Lagerring 13 vorgesehen. Über den
Lagerring 13 ist das erste Teil 1 der Gurtwelle
auf dem zweiten Teil 5 der Gurtwelle gelagert, so dass
das erste Teil 1 der Gurtwelle bei blockiertem zweiten
Teil 5 während
der Kraftbegrenzungsphase eine möglichst
kontrollierte Relativdrehbewegung ohne eine radiale Auslenkung gegenüber dem
zweiten Teil 5 ausführt.
Durch die so geführte Relativdrehbewegung
wird der zwischen beiden Teilen 1 und 5 der Gurtwelle
vorgesehene Torsionsstab während
der Kraftbegrenzungsphase im Idealfall ausschließlich einer Torsionsbeanspruchung
ausgesetzt.
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Der
Lagerring 13 ist im montierten Zustand der Gurtwelle im
Bereich des Durchtritts durch die Öffnung 21 angeordnet.
Da die Gurtwelle während der
Kraftbegrenzungsphase durch den Sicherheitsgurt zusätzlich mit
einer Radialkraft beaufschlagt wird, läuft die Gurtwelle für den Fall
einer geringfügigen
radialen Auslenkung an den Notlauflagerungen im Bereich der Öffnungen 20 und 21 an.
Aufgrund der Anordnung des Lagerringes 13 werden die Radialkräfte aus
dem ersten und dem zweiten Teil der Gurtwelle dabei unmittelbar
in das Gehäuse 8 eingeleitet, so
dass die gesamte Baugruppe der Gurtwelle nicht oder nur minimal
verformt wird. Damit ist zusätzlich sichergestellt,
dass das mit dem ersten Teil 1 drehende Ende 3a eine
reine Drehbewegung gegenüber dem
Ende 3b ausführt
und keine oder nur minimale Biegemomente in den Torsionsstab eingeleitet
werden.
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In 2 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
der Blockierseite der zweiteiligen Gurtwelle zu erkennen. Auf dem
zweiten Teil 5 ist ein Strafferantriebsrad 6 angeordnet,
welches durch eine in 1 dargestellte Kugelkette 7 antreibbar
ist. Das Strafferantriebsrad 6 ist auf einen ringzylindrischen
Fortsatz 5a des zweiten Teiles 5 der Gurtwelle
aufgeschoben und liegt seitlich an dem Lagerring 13 an.
Zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 5 der
Gurtwelle ist ferner ein Verbindungselement 14 vorgesehen,
durch welches beide Teile der Gurtwelle unter Überbrückung des Torsionsstabes miteinander
verbunden sind. Während
des Normalbetriebes oder der Straffbewegung kann die Gurtwelle durch
die Verbindung über
das Verbindungselement 14 als einteilig angesehen werden.
Alternativ oder ergänzend
kann der Lagerring 13 auch über eine Klemmverbindung mit Übermaß zwischen
dem ersten 1 und dem zweiten Teil 5 der Gurtwelle
angeordnet werden, so dass die beiden Teile der Gurtwelle durch
den Lagerring 13 axial und in Umfangsrichtung zusammengehalten werden,
und das Drehmoment und die Axialkräfte zwischen den Teilen 1 und 5 der
Gurtwelle über
den Lagerring 13 übertragbar
sind.
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Eine
weitere Funktion des Lagerringes 13 kann darin gesehen
werden, dass das Strafferantriebsrad 6 in einer Vormontagebaugruppe
durch diesen auf dem ringzylindrischen Fortsatz 5a gesichert ist.
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Ferner
ist in dem ringzylindrischen Fortsatz 5a das Ende 3b des
Torsionsstabes befestigt, so dass der ringzylindrische Fortsatz 5a in
Funktionseinheit sowohl zur Lagerung des ersten Teiles 1 der Gurtwelle
gegenüber
dem zweiten Teil 5 der Gurtwelle als auch zur Kraftübertragung
während
des Straffvorganges und der Kraftbegrenzung genutzt wird und sich
insgesamt ein sehr kompakter Aufbau des Gurtaufrollers mit wenigen
Einzelteilen ergibt.
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In
den 3 und 4 sind zum besseren Verständnis der
Erfindung der Lagerring 13 und dessen Anordnung gemäß Schnittrichtung
A-A aus 2 zu
erkennen. Die durch den Lagerring 13 definierte Ebene entspricht
der Schnittrichtung A-A und verläuft
erkennbar zwischen den Enden 3a und 3b des Torsionsstabes.
Dadurch eröffnet
sich die Möglichkeit,
einen wesentlich längeren
Torsionsstab als die Breite des ersten Teiles der Gurtwelle zu verwenden
und damit zusätzlich
das Kraftbegrenzungsniveau zu verändern. Ferner wird die gesamte
Baugruppe während
der kraftbegrenzten Gurtauszugsbewegung durch den Lagerring 13 mittig
zwischen den Enden der Kraftbegrenzungseinrichtung 3 unterstützt, so
dass die wirksamen maximalen Hebelarme auf die Lagerung reduziert
sind und die Relativdrehbewegung besonders gut unterstützt wird.
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Der
Lagerring 13 ist auf dem zweiten Teil 5 über eine
Verzah nung 15 und zwei seitliche Abflachungen 16 formschlüssig und
drehfest befestigt. Da der Lagerring 13 bevorzugt aus einem
Werkstoff mit im Vergleich zu dem zweiten Teil 5 geringerer
Härte ausgebildet
ist, kann sich der Lagerring 13 beim Aufschieben auf das
zweite Teil 5 der Gurtwelle in seiner Form anpassen und
durch Einschneiden des zweiten Teiles 5 drehfest selbst
sichern.