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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer geschwindigkeitsgeregelten
Kraftbegrenzungseinrichtung.
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Aus
der
WO 2006/108451
A1 ist z. B. eine geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung
für einen Gurtaufroller bekannt, welche mehrere an dem
Rahmen des Gurtaufrollers angeordnete, in Schwingung zu versetzende
Massen aufweist. Die Massen sind drehbar an dem Aufrollerrahmen
gelagert und greifen während des kraftbegrenzten Gurtbandauszugs
wechselweise mit zwei Zähnen in einen mit der Gurtwelle
verbundenen Verzahnungsring ein. Insgesamt ist der Gurtaufroller
aufgrund der an dem Aufrollerrahmen angeordneten schwingenden Massen
aufwendig in der Herstellung und teuer. Ferner benötigt
der Gurtaufroller aufgrund der schwingenden Massen einen verhältnismäßig
großen Bauraum.
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In
der noch nicht veröffentlichten, auf die Anmelderin zurückgehenden
deutschen Patentanmeldung 10
2008 049 931.5 wird eine weiter entwickelte, auf der Grundlage
desselben physikalischen Prinzips arbeitende Kraftbegrenzungseinrichtung
beschrieben, bei der zwei Teile mit Verzahnungen kraftbegrenzt zueinander
bewegt werden und eines der Teile dabei eine wellenförmige
Vorschubbewegung ausführt, bei der die Verzahnungen wechselnd
in Eingriff und außer Eingriff gelangen. Durch das die
wellenförmige Vorschubbewegung ausführende Teil
werden die schwin genden Massen ersetzt, so dass die dort beschriebene
Kraftbegrenzungseinrichtung einen wesentlich kleineren Bauraum benötigt
und einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweist. In einem Ausführungsbeispiel
ist das die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende
Teil durch eine Verzahnungsscheibe verwirklicht, die kraftschlüssig
mit der Gurtwelle verbunden ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller mit einer geschwindigkeitsgeregelten
Kraftbegrenzungseinrichtung mit einem möglichst einfachen und
kompakten Aufbau zu schaffen.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit einer geschwindigkeitsgeregelten
Kraftbegrenzungseinrichtung mit
- – einer
in einem Aufrollerrahmen drehbar gelagerten Gurtwelle,
- – einer Blockiervorrichtung zum Blockieren der Gurtwelle
bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes der Gurtbandauszugsbeschleunigung und/oder
der Fahrzeugverzögerung gegenüber dem Aufrollerrahmen,
- – wenigstens zwei bei Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung
relativ zueinander bewegten Teilen, wobei eines der Teile feststeht
und das jeweils andere Teil eine wellenförmige Vorschubbewegung
gegenüber dem feststehenden Teil ausführt, wobei
- – beide Teile Verzahnungen aufweisen, mit denen sie
während der wellenförmigen Vorschubbewegung wechselweise
in Eingriff und außer Eingriff gelangen, und
- – die geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung
während der Aktivierung bei blockierter Gurtwelle mit einem
Teil an dem Aufrollerrahmen festgelegt ist, und mit dem anderen
Teil mit der Gurtwelle verbunden ist.
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Der
durch die Erfindung geschaffene Vorteil ist darin zu sehen, dass
die geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung bei blockierter
Gurtwelle direkt mit dieser verbunden ist, so dass die kraftbegrenzte
Gurtbandauszugsbewegung während der Vorverlagerung des
Insassen im Unfall unmittelbar durch die Kraftbegrenzungseinrichtung
bestimmt wird. Ferner sind sehr wenige Einzelteile zur Verbindung
der Kraftbegrenzungseinrichtung mit der Gurtwelle erforderlich,
so dass die Konstruktion insgesamt äußerst kompakt
und kostengünstig ausgeführt ist.
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Die
Drehbewegung der Gurtwelle kann kinematisch durch die geschwindigkeitsgeregelte
Kraftbegrenzungseinrichtung besonders einfach kraftbegrenzt geregelt
werden, indem das die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende
Teil in Richtung der Drehachse der Gurtwelle verschieblich in der
Kraftbegrenzungseinrichtung angeordnet ist.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung
ein Gehäuse aufweist, und das feststehende Teil, in dem
Gehäuse fest angeordnet ist und eine ringförmige
Axialverzahnung aufweist, und dass das die wellenförmige
Vorschubbewegung ausführende Teil durch eine ringförmige
Verzahnungsscheibe gebildet ist, welche während der kraftbegrenzten
Gurtbandauszugsbewegung eine rotatorische wellenförmige
Vorschubbewegung gegenüber dem feststehenden Teil ausführt
und dabei wechselweise mit der Axialverzahnung in Eingriff und außer
Eingriff gelangt. Die vorgeschlagene Lösung kann besonders einfach
in einen Gurtaufroller integriert werden, wobei durch die Axialverzahnung
ein großer Bereich von ineinandergreifenden Verzahnungen
bei sehr kleinem Bauraum geschaffen werden kann. Die vorgeschlagene
Ausbildung der geschwindigkeitsgeregelten Kraftbegrenzungseinrichtung
bietet ferner den Vorteil, dass die Vorschubbewegung durch eine
Rotationsbewegung verwirklicht ist, so dass dadurch eine kraftbegrenzte
Gurtbandauszugsbewegung beliebiger Dauer mit einer be liebigen Gurtbandauszugslänge
verwirklicht werden kann.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuse zwei feststehende
Teile mit einander zugewandten ringförmigen Axialverzahnungen
vorgesehen sind, und dass das die wellenförmige Vorschubbewegung
ausführende Teil wechselweise mit den Axialverzahnungen
in Eingriff gelangt. Das wechselweise in Eingriff bringen an den
einander zugewandten Axialverzahnungen bietet den Vorteil, dass
das außer Eingriff bringen eines Paares von Verzahnungen
automatisch zu einem in Eingriff bringen des anderen Verzahnungspaares
führt. Dadurch besteht in keiner Position die Gefahr, dass
das die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende
Teil an der Axialverzahnung ohne in diese einzugreifen vorbeibewegt
wird.
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Ein
konstruktiv besonders einfacher Aufbau kann dadurch erzielt werden,
indem das Gehäuse durch einen Ring gebildet ist, und wenigstens
eines der feststehenden Teile durch eine drehfest mit dem Ring verbundene
Verzahnungsscheibe gebildet ist. Die Verzahnungsscheibe und das
Gehäuse können dann kostengünstig als
separate Teile, z. B. als Stanzteile, hergestellt werden. Der Ring
kann dann um die Verzahnungsscheibe oder um die Verzahnungsscheiben
herumgebogen werden, so dass das Gehäuse mit den Verzahnungen
in einem einzigen Arbeitsschritt zusammengefügt werden
kann. Ferner kann durch die vorgeschlagene Ausführungsform
sowohl die Verzahnungsscheibe als auch der Ring aus einem hochfesten
Stahl hergestellt werden, so dass die Teile auch für die
hohen zu übertragenen Kräfte entsprechend klein
ausgebildet werden können.
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Es
wird weiter vorgeschlagen, dass das Gehäuse der Kraftbegrenzungseinrichtung
axial gerichtete Finger aufweist, und in dem Aufrollerrahmen zu der
Querschnittsform der Finger korres pondierende Öffnungen
vorgesehen sind, in die das Gehäuse mit den Fingern eingeführt
ist und dadurch drehfest an dem Aufrollerrahmen gehalten ist. Das
Gehäuse kann durch die vorgeschlagene Ausbildung durch eine
einfache Steckverbindung drehfest an dem Aufrollerrahmen befestigt
werden, wobei die Finger bei der Herstellung des Gehäuses
gleich mit angeformt werden können.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse topfförmig
ausgebildet ist. Durch die vorgeschlagene Formgebung des Gehäuses
besitzt dieses eine hohe Eigensteifigkeit und kann über
den axial gerichteten freien Rand konstruktiv einfach an dem Aufrollerrahmen
befestigt werden. Ferner ist eine besonders einfache Montage der
Kraftbegrenzungseinrichtung möglich, indem die zusammenzufügenden
Teile durch die große Öffnung besonders einfach
eingeführt werden können.
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Bevorzugt
kann eine der Axialverzahnungen einstückig an das Gehäuse
angeformt sein, so dass ein weiteres Teil gespart wird.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung ringförmig
ausgebildet und konzentrisch zu der Gurtwelle angeordnet ist, und
die Gurtwelle durch die Kraftbegrenzungseinrichtung hindurchragt.
Durch die vorgeschlagene Ausbildung und Zuordnung der Teile kann
die Drehbewegung der Gurtwelle besonders einfach in die Kraftbegrenzungseinrichtung
eingeleitet werden, so dass der erforderliche Bauraum insgesamt
aufgrund des einfachen Aufbaus weiter reduziert wird.
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Außerdem
wird vorgeschlagen, dass in dem Kraftübertragungsweg von
der Gurtwelle über die Kraftbegrenzungseinrichtung zum
Aufrollerrahmen eine Blockierverzahnung vorgesehen ist, und die
Blockiervorrichtung eine Blockierklinke umfasst welche bei Aktivierung
der Blockiervorrichtung in die Blockierverzahnung eingreift und
die Gurtwelle über die Kraftbegrenzungseinrichtung an dem
Aufrollerrahmen festlegt. Durch die vorgeschlagene Anordnung kann
die neuartige Kraftbegrenzungseinrichtung in einen Gurtaufroller
mit einem herkömmlichen Aufbau integriert werden, ohne
dass dazu andere Baugruppen verändert werden müssen.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Blockierverzahnung an einem Verzahnungsring
angeordnet ist. Die Verwendung eines Verzahnungsringes ist insofern
von Vorteil, da der Gurtaufroller dadurch mit einem herkömmlichen
Blockiersystem, z. B. mit einer an der Gurtwelle gelagerten Blockierklinke
ausgeführt werden kann.
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In
diesem Fall können mit dem Verzahnungsring drehfest verbundene
axial gerichtete Mitnehmer vorgesehen sein, über die das
die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende
Teil in Axialrichtung verschieblich und in Umfangsichtung drehfest
mit dem Verzahnungsring verbunden ist. Durch den vorgeschlagenen
Mitnehmer an dem Verzahnungsring wird ein einziges Teil geschaffen,
welches gleichzeitig mit der Blockierklinke und mit der die kraftbegrenzte
Gurtbandauszugsbewegung regelnden Verzahnungsscheibe verbunden ist.
Dadurch wird die Kraft von der Gurtwelle direkt auf die Kraftbegrenzungseinrichtung übertragen,
ohne dass hierzu eine weitere Verbindung hergestellt werden muss.
Der Verzahnungsring und die Mitnehmer können dabei selbstverständlich
als zwei getrennte Teile hergestellt und erst beim Zusammenbau des
Gurtaufrollers fest miteinander verbunden werden, wobei für
die Erfindung nur wichtig ist, dass der Verzahnungsring und die
Mitnehmer nach dem Zusammenbau als ein Bauteil begriffen werden
können.
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In
diesem Fall wird weiter vorgeschlagen, dass die Mitnehmer eine radial
vorstehende Anschlagfläche aufweisen, und der Verzahnungsring über
die Anschlagfläche axial an der Kraftbegrenzungseinrichtung
gesichert ist.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Verzahnungsring in einer Öffnung
des Aufrollerrahmens gelagert ist. Durch die Lagerung des Verzahnungsringes
in der Öffnung wird sichergestellt, dass die Drehbewegung
der Gurtwelle während der kraftbegrenzten Gurtbandauszugsphase
auch bei hohen aus einer Richtung eingeleiteten Kräften
eine reine Drehbewegung ausführt. Ferner wird durch die
Lagerung des Verzahnungsringes gleichzeitig auch das die wellenförmige
Vorschubbwegung ausführende Teil gegenüber dem
Aufrollerrahmen gelagert, was für eine kontrollierte Erzeugung
der kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung von wesentlicher Bedeutung
ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen
zu erkennen:
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1:
Gurtaufroller mit geschwindigkeitsgeregelter Kraftbegrenzungseinrichtung
im Querschnitt
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2:
Geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung mit topfförmigem
Gehäuse in Sicht auf die am Aufrollerrahmen angeordnete
Seite
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3:
Geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung mit topfförmigem
Gehäuse im Querschnitt
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4:
Geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrich tung mit ringförmigem
Gehäuse in Sicht auf die am Aufrollerrahmen angeordnete
Seite
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5:
Geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung mit ringförmigem
Gehäuse im Querschnitt
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6:
Geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung in Explosionsdarstellung
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7:
Geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung vor dem Befestigen
der Verzahnungsscheibe
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In 1 ist
ein Gurtaufroller zu erkennen, welcher eine in einem Aufrollerrahmen 3 drehbar
gelagerte Gurtwelle 1 und einen Gurtstraffer 2 aufweist. Auf
der Blockierseite der Gurtwelle 1 ist eine geschwindigkeitsgeregelte
Kraftbegrenzungseinrichtung 4, welche konzentrisch zu der
Gurtwelle 1 an dem Aufrollerrahmen 3 angeordnet
ist und eine Öffnung 31 aufweist, durch die die
Gurtwelle 1 hindurchragt. An der Gurtwelle 1 ist
in dem durch die Öffnung 31 hindurchragenden Abschnitt
eine Blockierklinke 30 gelagert, welche die Blockiervorrichtung
für den Gurtaufroller bildet und durch eine nicht dargestellte, aber
im Stand der Technik hinreichend bekannte Sensorik zur Sensierung
der Gurtbandauszugsbeschleunigung und der Fahrzeugverzögerung
angesteuert wird. Die geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung 4 weist
ein topfförmiges Gehäuse 9 auf, an dessen
axialgerichteter offener Seite Finger 24 vorgesehen sind,
welche in korrespondierende Öffnungen 26 an dem
Aufrollerrahmen 3 eingreifen und dadurch die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 sowohl
in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung an dem Aufrollerrahmen 3 festlegen.
Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 ist ferner mit einem Verzahnungsring 8 versehen,
welcher mit einem Axialflansch 29 durch eine Öffnung 28 an
dem Aufrollerrahmen 3 greift. Der Verzahnungsring 8 ist
mit einem Haltering 10 verbunden, der durch Mitnehmer 15 und einen
die Mitnehmer 15 verbindenden bildenden Radialflansch gebildet
ist, wobei der Radialflansch in zusammengesetztem Zustand der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 eine
Anschlagfläche 27 bildet, durch die der Verzahnungsring 8 in
Axialrichtung an der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 gesichert
ist. Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 kann durch die vorgeschlagene
Ausbildung sehr kompakt ausgeführt werden, und die Kraft
kann während der Kraftbegrenzungsphase ohne oder mit einer
möglichst geringen Umlenkung unmittelbar von der Gurtwelle 1 über
die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in den Aufrollerrahmen 3 eingeleitet
werden. Ferner kann die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 bevorzugt
zwischen den Schenkeln 3a und 3b des Aufrollerrahmens 3 angeordnet
werden, so dass die Sensorik wie bei herkömmlichen Gurtaufrollern
an der Außenseite des Aufrollerrahmens 3 angeordnet
werden kann.
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In 2 und 3 ist
die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in Sicht von der Seite,
in die die Finger 24 abragen, und in der Querschnittsdarstellung
entlang Schnittrichtung D-D zu erkennen. Das Gehäuse 9 ist
topfförmig ausgebildet und an der radial nach innen gerichteten
Seite mit einer einstückig angeformten ringförmigen
Axialverzahnung 12 versehen. In dem topfförmigen
Gehäuse 9 ist eine Verzahnungsscheibe drehfest
angeordnet, welche eine der Axialverzahnung 12 zugewandte
Axialverzahnung 11 aufweist. Das Gehäuse 9 selbst
und die Verzahnungsscheibe bilden in dieser Ausführungsform
die feststehenden Teile 6 und 7 im Sinne der Erfindung
und schaffen aufgrund ihrer Zuordnung zwischen sich einen ringförmigen
Hohlraum, in den ein Teil 5 in Form einer Verzahnungsscheibe
mit beidseitig angeordneten ringförmigen Axialverzahnungen 13 und 14 ragt. Ferner
ist an der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 der Verzahnungsring 8 zu
er kennen, der aus einem in Axialrichtung gerichteten Ringflansch 29 mit
einer radial nach innen gerichteten Verzahnung 19 und einem
radial nach außen gerichteten Ringflansch 32 mit
darin angeordneten Öffnungen 18 gebildet ist. Der
Ringflansch 29 ragt in der am Aufrollerrahmen 3 befestigten
Lage in die Öffnung 28 und dient dadurch während
der kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung zur Lagerung des Gurtwelle 1 in
dem Aufrollerrahmen 3. Der Verzahnungsring 8 ist
mit mehreren zu einem Ring 10 zusammengefassten Mitnehmern 15 verbunden,
die in den Öffnungen 18 verstemmt sind. Der Ring 10 ist
an den von dem Verzahnungsring 8 abgewandten Enden mit
der als Radialflansch ausgebildeten Anschlagfläche 27 versehen, die
nach dem Zusammenfügen des Ringes 10 und des Verzahnungsringes 8 den
Verzahnungsring 8 in Axialrichtung an der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 festlegt.
Bei Aktivierung der Blockiereinrichtung steuert die Blockierklinke 30 in
die Verzahnung 19 aus und versetzt dadurch das Teil 5 über
die durch die Mitnehmer 15 geschaffene kraftschlüssige
Verbindung bei Überschreiten einer vorgegebenen Kraftschwelle
in Rotation. Die so hervorgerufene Drehbewegung des Teils 5 wird
dann aufgrund der wechselweise ineinander greifenden Verzahnungen 11 und 14 und 12 und 13 mit
einer Axialbewegung überlagert und in eine wellenförmige
Vorschubbewegung umgewandelt, wobei durch das ständige
Beschleunigen und Abbremsen des Teils 5 die Energie vernichtet wird.
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In
den 4 und 5 ist eine alternative Ausführungsform
der Erfindung zu erkennen, bei der das Gehäuse 9 durch
einen zylindrischen Ring gebildet ist, in dem die feststehenden
Teile 6 und 7 in Form von Verzahnungsscheiben
drehfest angeordnet sind. Die ringförmige Ausbildung des
Gehäuses 9 bietet den Vorteil, dass das Gehäuse 9 als
kostengünstiges Stanzteil ausgebildet werden kann. Die
Verbindung zu den feststehenden Teilen 6 und 7 kann
dann dadurch geschaffen werden, indem das Ge häuse 9 um die
feststehenden Teile 6 und 7 herumgerollt wird. Das
topfförmige Gehäuse aus dem Ausführungsbeispiel
aus 2 und 3 bietet demgegenüber
den Vorteil, dass bereits eine Axialverzahnung 12 einstückig
mit angeformt werden kann und dadurch nur ein feststehendes Teil 7 mit
dem Gehäuse 9 verbunden werden muss, wobei durch
die topfförmige Ausbildung des Gehäuses 9 das
feststehende Teil 7 sowie auch das die wellenförmige
Vorschubbewegung ausführende Teil 5 nur durch
die große Öffnung des Gehäuses 9 eingeführt
werden müssen. Ein Durchrutschen der Teile wird dabei durch
die Formgebung des Gehäuses 9 verhindert. Das
Gehäuse 9 kann dadurch praktisch „befüllt” werden.
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In 6 ist
das Ausführungsbeispiel aus 4 und 5 in
Explosionsdarstellung zu erkennen. Die feststehenden Teile 6 und 7 in
Form der Verzahnungsscheiben sind mit einander zugewandten Axialverzahnungen 11 und 12 versehen
und weisen zusätzlich radial nach außen vorstehende
Zungen 22 und 23 auf. Zwischen den feststehenden
Teilen 6 und 7 ist das die wellenförmige
Vorschubbewegung ausführende Teil 5 in Form einer
Verzahnungsscheibe angeordnet, welches mit zu beiden Seiten gerichteten
Axialverzahnungen 13 und 14 versehen ist. Das Teil 5 weist
eine mittige Öffnung 32 auf, die durch einen mit
Ausnehmungen 17 versehenen Rand des Teils 5 begrenzt
ist. Beim Zusammenfügen der Teile wird das Gehäuse 9 dann
in einem Arbeitsschritt um die feststehenden Teile 6 und 7 mit
dem zwischen beiden Teilen 6 und 7 befindlichen
Teil 5 herumgerollt, wobei die Zungen 22 und 23 dann
in korrespondierende Öffnungen 20 und 21 an
dem Gehäuse 9 aufgenommen werden. Nach dem Vollenden
dieses Arbeitsschrittes liegt der in 7 dargestellte
Zusammenbauzustand vor. In einem nächsten Arbeitsschritt
wird der Ring 10 mit den Mitnehmern 15 in die Ausnehmungen 17 eingeführt
und schließlich mit an den freien Enden der Mitnehmer 15 vorgese henen Vorsprüngen 16 in
den Öffnungen 18 verstemmt. Nach dem Zusammenfügen
aller Teile ist der Verzahnungsring 8 sowohl in Axialrichtung
als auch in Radialrichtung mit dem Ring 10 verbunden. Gleichzeitig ist
eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verzahnungsring 8 über
die Mitnehmer 15 auf das die wellenförmige Vorschubbewegung
ausführende Teil 5 gegeben, so dass beim Einsteuern
der Blockierklinke 30 in die Verzahnung 19 das
Teil 5 direkt zu einer Rotation angetrieben wird. Damit
das Teil 5 dabei eine wellenförmige Vorschubbewegung
gegenüber den Teilen 6 und 7 ausführt,
ist das Teil 5 auf den Mitnehmern 15 um einen
vorbestimmten Weg in Axialrichtung verschieblich angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/108451
A1 [0002]
- - DE 102008049931 [0003]