DE102009005301B4

DE102009005301B4 - Reversibler Gurtstraffer

Info

Publication number: DE102009005301B4
Application number: DE200910005301
Authority: DE
Inventors: Andreas Lucht; Christian Verheyen
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2029-01-17
Also published as: DE102009005301A1

Abstract

Reversibler Gurtstraffer (1) mit einer über einen Elektromotor (4) in Gurtaufwickelrichtung antreibbaren Gurtwelle (2), wobei eine zusätzliche Straffeinrichtung (3) vorgesehen ist, über die die Gurtwelle (2) mehrfach in Folge impulsartig mit einem in Aufwickelrichtung wirkenden Drehmoment beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Straffeinrichtung (3) wenigstens zwei miteinander in Eingriff bringbare, axial gerichtete und stirnseitig angeordnete Rampenverzahnungen (11, 12) umfasst, und das Drehmoment durch das in Eingriff Bringen der Rampenverzahnungen (11, 12) und das darauf folgende aneinander Abgleiten der Rampenverzahnungen (11, 12) bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen reversiblen Gurtstraffer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Reversible Gurtstraffer mit in Gurtaufwickelrichtung antreibbaren Gurtwellen werden in Kraftfahrzeugen mit modernen Rückhaltesystemen verwendet und dienen dazu, eventuell vorhandene Gurtlose in einer Vorunfallphase aus dem Sicherheitsgurtsystem herauszuziehen. Durch das Herausziehen der Gurtlose wird der Insasse möglichst frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung angekoppelt, so dass die maximale Insassenbelastung während eines möglichen nachfolgenden Unfalles reduziert wird. zum Antreiben der Gurtwelle haben sich insbesondere kleine Elektromotoren mit hoher Drehzahl bewahrt, deren hohe Drehzahl über ein Getriebe untersetzt auf die Gurtwelle übertragen wird. Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt pulsweitenmoduliert, wobei die Last für den Motor und der aufgenommene Versorgungsstrom des Elektromotors mit abnehmender Gurtlose ansteigen. Damit entsprechende Vorstraffkräfte in dem Sicherheitsgurtsystem erzeugt werden können, müssen der Elektromotor und das zur Übertragung der Drehbewegung erforderliche Getriebe entsprechend ausgelegt und dimensioniert werden. Aufgrund der erforderlichen Bemessung muss dann eine Einheit aus Elektromotor und Getriebe bestimmter Größe und Leistung gewählt werden. Da der seitens des Automobilherstellers für den reversiblen Gurtstraffer zur Verfügung gestellte Bauraum heutzutage sehr eng bemessen ist, ist die Größe des reversiblen Gurtstraffers ein erhebliches Argument für dessen Auswahl. Ferner sind die Kosten des reversiblen Gurtstraffers ein wesentliches Argument für die Kaufentscheidung des Fahrzeugherstellers, so dass es wünschenswert ist einen möglichst kleinen kostengünstigen Elektromotor mit geringer Leistung zu verwenden.
Ferner ist aus der DE 100 52 111 A1 ein Gurtstraffer mit einem pyrotechnischen Antrieb bekannt, welcher eine Mehrzahl von einzelnen Triebladungen aufweist und dadurch mehrmals aktiviert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen kostengünstigen reversiblen Gurtstraffer unter Verwendung einer möglichst kleinen und kostengünstigen Einheit aus Getriebe und Elektromotor zu schaffen, welcher dennoch in der Lage ist, die erforderlichen Vorstraffkräfte in dem Sicherheitsgurtsystem zu erzeugen.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die zusätzliche Straffeinrichtung wenigstens zwei miteinander in Eingriff bringbare, axial gerichtete und stirnseitig angeordnete Rampenverzahnungen umfasst, und dass das Drehmoment durch das in Eingriff Bringen der Rampenverzahnungen und das darauf folgende aneinander Abgleiten der Rampenverzahnungen bewirkt wird. Aufgrund der zusätzlichen Straffeinrichtung kann der Elektromotor kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden, da er nur ein kleineres Drehmoment aufbringen können muss. Sofern ein größeres Drehmoment für höhere Vorstraffkräfte benötigt wird, wird die zusätzliche Straffeinrichtung aktiviert, welche die Vorstraffkraft durch ein impulsartiges in Aufwickelrichtung der Gurtwelle wirkendes mehrfach in Folge aufgebrachtes Drehmoment erhöht. Aufgrund des impulsartigen mehrfach in Folge wirkenden Drehmomentes wird in die Gurtwelle eine kinetische Energie mehrfach in Folge eingeleitet, so dass die Gurtwelle nach Art eines Schlagschraubers in Aufwickelrichtung belastet wird. Für den Normalgebrauch, wenn nur das kleinere Drehmoment benötigt wird, wird nur der kleinere Elektromotor aktiviert. Als Antrieb für die zusätzliche Straffeinrichtung wäre z. B. ein druckmittelbetätigter Kolben denkbar, welcher durch ein Druckmittel von einem zentralen Druckmittelsystem des Kraftfahrzeuges beaufschlagt wird. Alternativ wäre zur Erzeugung des Druckmittels auch ein Magazin aus mehreren pyrotechnischen Gasgeneratoren denkbar, die einzeln oder gruppenweise in Folge gezündet werden können. Die vorgeschlagenen Rampenverzahnungen stellen eine einfache technische Lösung dar, eine Linearbewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Straffeinrichtung in Abhängigkeit von dem Versorgungsstrom des Elektromotors aktivierbar ist. Damit erfolgt die Aktivierung der zusätzlichen Straffeinrichtung wirtschaftlich günstig und im Sinne einer möglichst geringen Insassenbelastung nur wenn der Versorgungsstrom des Elektromotors einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat.
Alternativ oder zusätzlich kann die zusätzliche Straffeinrichtung in Abhängigkeit von der Gurtkraft aktivierbar sein, so dass diese nur aktiviert wird, wenn der Gurt sehr fest an dem Insassen anliegen soll, und der Elektromotor nicht dazu in der Lage ist, diese allein zu erzeugen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zusätzliche Straffeinrichtung mit einem von dem Elektromotor aufladbaren Energiespeicher gekoppelt ist. Ein solcher Energiespeicher könnte z. B. aus einer in Drehung versetzbaren Trägheitsscheibe, aus einer gespannten Feder oder einem komprimierten Druckmittel gebildet sein.
In diesem Fall wird weiter vorgeschlagen, dass beide Rampenverzahnungen mit der Gurtwelle mitdrehen, und die Rampenverzahnungen derart gelagert sind, dass beim aneinander Abgleiten der Rampenverzahnungen eine der Rampenverzahnungen dazu eingerichtet ist, eine Relativdrehbewegung gegenüber der Gurtwelle auszuführen, während die jeweils andere Rampenverzahnung in Aufwickelrichtung kraftschlüssig mit der Gurtwelle verbunden ist. Diejenige Rampenverzahnung, welche die Relativdrehung gegenüber der Gurtwelle ausführen kann, stellt dann das Strafferantriebsrad der zusätzlichen Straffeinrichtung dar, während diejenige Rampenverzahnung, welche kraftschlüssig mit der Gurtwelle verbunden ist, die Aufgabe besitzt, die axiale Zustellbewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln und schließlich diese auf die Gurtwelle zu übertragen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen:
1: Reversibler Gurtstraffer mit Elektromotor und zusätzlicher Straffeinrichtung
2: Zusätzliche Straffeinrichtung in Schnittdarstellung
3: Abgewickelte Rampenverzahnungen der zusätzlichen Straffeinrichtung in Schnittrichtung A-A
In 1 ist ein reversibler Gurtstraffer 1 zu erkennen, welcher eine Gurtwelle 2, einen Elektromotor 4 und eine zusätzliche Straffeinrichtung 3 aufweist. Zur Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors 4 auf die Gurtwelle 2 ist zwischen beiden eine Getriebeeinheit 5 vorgesehen. Zusätzlich ist aus der Gurtwelle 2 eine Welle 6 herausgeführt, über die die zusätzliche Straffeinrichtung 3 mit der Gurtwelle 2 verbindbar ist.
In 2 ist die zusätzliche Straffeinrichtung 3 aus 1 geschnitten zu erkennen. Die zusätzliche Straffeinrichtung 3 ist mit einem Gehäuse 13 versehen, in das an einer Seite die Welle 6 eingeführt ist. Die Welle 6 ist an ihrer Stirnseite mit einer Antriebsscheibe 7 versehen, welche mit einer axial gerichteten Rampenverzahnung 12 versehen ist. Ferner ist in dem Gehäuse 13 ein Hubkolben 8 vorgesehen, welcher in dem Gehäuse 13 linear verschieblich geführt ist und einen Druckraum 10 in dem Gehäuse 13 verschließt. Der Hubkolben 8 ist ebenfalls mit einer Rampenverzahnung 11 versehen, die der Rampenverzahnung 12 der Antriebsscheibe 7 gegenüberliegt. Der Hubkolben 8 ist ferner über einen Wellenfortsatz 6a über die Antriebsscheibe 7 mit der Gurtwelle 2 verbunden und wird dadurch ebenfalls in Aufwickelrichtung der Gurtwelle 2 von dieser mitgenommen. In dem Druckraum 10 ist ein Magazin 9 aus mehreren pyrotechnischen Gasgeneratoren vorgesehen, welche einzeln oder gruppenweise gezündet werden können und dadurch den Druckraum 10 mehrfach in Folge mit Druckmittel beaufschlagen. Bei der Zündung eines Gasgenerators wird ein Druck in der Druckkammer 10 erzeugt, welcher eine Linearverschiebung des Hubkolbens 8 in Richtung der Antriebsscheibe 7 bewirkt, wie auch in 3 zu erkennen ist. Um eine Linearverschiebung des Hubkolbens 8 in dem Gehäuse 13 zu ermöglichen, ist dieser mit dem Wellenfortsatz 6a in der Antriebsscheibe 7 verschieblich gelagert.
In 3 ist ein Ausschnitt der Abwicklung der Rampenverzahnungen 11 und 12 während der Eingriffsbewegung gemäß Schnittrichtung A-A zu erkennen. Aufgrund der Linearverschiebung des Hubkolbens 8 in Pfeilrichtung F gelangen die Rampenverzahnungen 11 und 12 in Eingriff, wobei es dabei sinnvoll ist, dass sowohl die Antriebsscheibe 7 als auch der Hubkolben 8 durch den Elektromotor 4 über die Gurtwelle 2 angetrieben werden, und dadurch während der Zustellbewegung eine identische Drehbewegung ausführen. Aufgrund der Ausrichtung der Rampenverzahnungen 11 und 12 gleiten diese ausgelöst durch die lineare Zustellbewegung aneinander ab, so dass die lineare Zustellbewegung des Hubkolbens 8 in Pfeilrichtung F in eine Drehbewegung der Antriebsscheibe 7 in Pfeilrichtung U umgewandelt wird. Da die Antriebsscheibe 7 in Aufwickelrichtung drehfest mit der Gurtwelle 2 verbunden ist, wird die so erzeugte Drehbewegung der Antriebsscheibe 7 auf die Gurtwelle 2 übertragen, so dass die Gurtwelle 2 in Aufwickelrichtung angetrieben wird. Der Hubkolben 8 ist dabei über den Wellenfortsatz 6a derart mit der Antriebsscheibe 7 bzw. der Gurtwelle 2 verbunden, dass dieser eine Relativdrehbewegung entgegen der Aufwickelrichtung der Gurtwelle 2 ausführen kann. Dazu könnte in den Kraftübertragungsweg zwischen dem Hubkolben 8 und der Gurtwelle 2 z. B. ein Freilauf vorgesehen sein. Aufgrund des Zurückbleibens des Hubkolbens 8 gegenüber der Antriebsscheibe 7, wird die kinetische Energie des Hubkolbens 8 zur zusätzlichen Straffung der Gurtwelle 2 genutzt.
Da der Hubkolben 8 mit der Gurtwelle 2 verbunden ist, wird dieser während des Antriebes der Gurtwelle 2 über den Elektromotor 4 mit in Drehung versetzt und wirkt so als Energiespeicher in Form einer sich drehenden Trägheitsscheibe. Ferner ist der Hubkolben 8 gegenüber dem Gehäuse 13 in Abwickelrichtung der Gurtwelle 2 drehfest gelagert, so dass das während der Straffung entstehende Reaktionsmoment in das Gehäuse 13 eingeleitet wird.
Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung der Vorteil, dass sowohl der Elektromotor 4 als auch das Getriebe 5 kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden können, da deren Bemessungsgröße nunmehr nur noch die im Normalfall auszuübende Vorstraffkraft ist. Die in Ausnahmefällen zu erzeugenden größeren Vorstraffkräfte werden dann durch die Aktivierung der zusätzlichen Straffeinrichtung 3 erreicht, wobei sich das von der zusätzlichen Straffeinrichtung 3 erzeugte Antriebsmoment dann zu dem von dem Elektromotor 4 ausgeübten Antriebsmoment hinzuaddiert.
Die Verbindung zwischen der zusätzlichen Straffeinrichtung 3 zu der Gurtwelle 2 kann vorzugsweise selbsthemmend ausgeführt sein, so dass die Gurtwelle 2 die Straffeinrichtung 3 nach deren Aktivierung nicht in Abrollrichtung des Gurtes wieder zurückdrehen kann, und die Gurtwelle durch eine mehrfach in Folge erfolgende Aktivierung der zusätzlichen Straffeinrichtung 3 schrittweise in Aufrollrichtung gestrafft wird.

Claims

Reversibler Gurtstraffer (1) mit einer über einen Elektromotor (4) in Gurtaufwickelrichtung antreibbaren Gurtwelle (2), wobei eine zusätzliche Straffeinrichtung (3) vorgesehen ist, über die die Gurtwelle (2) mehrfach in Folge impulsartig mit einem in Aufwickelrichtung wirkenden Drehmoment beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Straffeinrichtung (3) wenigstens zwei miteinander in Eingriff bringbare, axial gerichtete und stirnseitig angeordnete Rampenverzahnungen (11, 12) umfasst, und das Drehmoment durch das in Eingriff Bringen der Rampenverzahnungen (11, 12) und das darauf folgende aneinander Abgleiten der Rampenverzahnungen (11, 12) bewirkt wird.
Reversibler Gurtstraffer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Straffeinrichtung (3) in Abhängigkeit von dem Versorgungsstrom des Elektromotors (4) aktivierbar ist.
Reversibler Gurtstraffer (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Straffeinrichtung (3) in Abhängigkeit von der Gurtkraft aktivierbar ist.
Reversibler Gurtstraffer (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Straffeinrichtung (3) mit dem Elektromotor (4) gekoppelt ist und einen durch den Elektromotor (4) aufladbaren Energiespeicher umfasst.
Reversibler Gurtstraffer (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rampenverzahnungen (11, 12) mit der Gurtwelle (2) mitdrehen, und die Rampenverzahnungen (11, 12) derart gelagert sind, dass beim aneinander Abgleiten der Rampenverzahnungen (11, 12) eine der Rampenverzahnungen (11, 12) dazu eingerichtet ist, eine Relativdrehbewegung gegenüber der Gurtwelle (2) auszuführen, während die jeweils andere Rampenverzahnung (11, 12) in Aufwickelrichtung kraftschlüssig mit der Gurtwelle (2) verbunden ist.
Reversibler Gurtstraffer (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Straffeinrichtung (3) einen in einem Gehäuse (13) linear verschieblichen Hubkolben (8) umfasst, welcher unter Ausführung einer linearen Zustellbewegung eine Drehbewegung der Gurtwelle (2) in Aufwickelrichtung des Gurtes bewirkt und zur Aufnahme der dabei entstehenden Reaktionskräfte gegenüber dem Gehäuse (13) in wenigstens einer Richtung festgelegt ist.