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Die
Erfindung betrifft einen Gurtstraffer bestehend aus einem Gurtaufroller
und einem an dessen Gurtwelle ankuppelbaren Strafferantrieb, wobei der
Gurtaufroller einen im Anschluss an den Straffvorgang bei Belastung
der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung wirksam werdenden Torsionsstab
als erste Kraftbegrenzungseinrichtung aufweist, der mit einem Ende
mit der Gurtwelle verbunden ist und mit dem anderen Ende mit einem
mit dem Strafferantrieb kuppelbaren Profilkopf verbunden ist und
der Profilkopf nach Abschluss des Straffvorganges gegen eine Rückdrehung
in Gurtauszugsrichtung sperrbar ist, und wobei zusätzlich
zu dem die Drehbewegung des Strafferantriebs auf die Gurtwelle übertragenden
Torsionsstab und in Parallelschaltung dazu eine zweite, das vom
Strafferantrieb in den Torsionsstab eingeleitete Drehmoment begrenzende
Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist.
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Ein
Gurtstraffer mit den vorgenannten Merkmalen ist in der
DE 102004007824 B1 beschrieben, bei
welchem der Strafferantrieb nicht unmittelbar, sondern über
den als erste Kraftbegrenzungseinrichtung zwischengeschalteten Torsionsstab
auf die Gurtwelle wirkt. Soweit dabei das Problem auftritt, dass es
durch die Straffbewegung zu einer Vorverdrillung des Torsionsstabes
kommen kann, die sich bei der anschließenden Kraftbegrenzung
nachteilig auswirken kann, ist bei dem bekannten Gurtstraffer bereits
eine zusätzliche zweite Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen,
die das vom Strafferantrieb bei dessen Auslösung in den
Torsionsstab eingeleitete Drehmoment begrenzt beziehungsweise entsprechende
Spitzen abbaut. Soweit bei dem bekannten Gurtstraffer der Strafferantrieb
mit einem an dem Torsionsstab angeschlossenen Profilkopf kuppelbar
ist, ist als zweite Kraftbegrenzungseinrichtung ein Deformationselement
zwischen dem Profilkopf und der Gurtwelle angeordnet, beispielsweise
in Form eines mit seinem einen Ende an einer Stirnseite der Gurtwelle
eingehängten und in eine dem Wellenumfang entsprechende
Kontur gebogenen bandförmigen Biegeelementes, wobei das
Biegeelement mit einem formentsprechend vorgebogenen Abschnitt durch eine
an dem Profilkopf ausgebildete Schikane geführt ist.
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Mit
dem bekannten Gurtstraffer ist der Nachteil verbunden, dass das
zusätzliche, zwischen Profilkopf und Gurtwelle wirksame
Deformationselement auch einen zusätzlichen Bauraum erfordert.
Es kommt hinzu, dass die in der
DE 10 2004 007 824 B4 als Ausführungsbeispiele
für ein derartiges Deformationselement genannten Bauteile
nach dem Prinzip der plastischen Verformung von Werkstoffen arbeiten,
und derartige Deformationsteile weisen demzufolge eine hohe Ansprechschwelle
auf, sind in ihrem Dämpfungsverhalten schlecht steuerbar
und bestehen in der Regel aus mehreren, aufwendig herzustellenden
und miteinander zu montierenden Bauteilen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gurtstraffer mit
den eingangs genannten, gattungsgemäßen Merkmalen
zur Verfügung zu stellen, der einfacher in Aufbau, Funktion
und Steuerung ist und zudem Platz sparend in den Gurtstraffer integrierbar
ist.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich
vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung
nachgestellt sind.
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Die
Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung aus
einem in einem vom Strafferantrieb umschlossenen Bauraum angeordneten
und dynamisch in Abhängigkeit von der Drehzahl des Torsionsstabes
arbeitenden Rotationsdampfer besteht, der bei hoher Drehzahl des
Torsionsstabes ein hohes Dämpfungsmoment und bei geringerer
Drehzahl des Torionsstabes ein entsprechend geringeres Dämpfungsmoment
erzeugt. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass der von
dem Strafferantrieb ohnehin beanspruchte Bauraum für die
Unterbringung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung benutzt wird,
so dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung platzsparend in dem
erfindungsgemäßen Gurtstraffer unterzubringen
ist. Soweit die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung zudem als Rotationsdampfer
ausgebildet ist, ist ein solcher Rotationsdampfer einfacher aufgebaut
und weist ein besseres Ansprech- und Steuerverhalten auf.
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Es
besteht ein besonderes Merkmal des erfindungsgemäß einzusetzenden
Rotationsdämpfers darin, dass es sich dabei um einen dynamisch
in Abhängigkeit von der Drehzahl des Torsionsstabes arbeitenden
Rotationsdämpfer handelt, der bei hoher Drehzahl des Torsionsstabes
ein hohes Dämpfungsmoment und bei geringerer Drehzahl des
Torsionsstabes ein entsprechend geringeres Dämpfungsmoment
erzeugt. Hiermit ist der besondere Vorteil verbunden, dass der Rotationsdämpfer
während des Straffvorganges wie auch während des
Kraftbegrenzungsvorganges unverändert ein- bzw. zugeschaltet sein
kann. Soweit bei Auslösung des Strafferantriebs der mit
dem Profilkopf verbundene Torsionsstab über die von dem
Strafferantrieb bewirkte Drehung des Profilkopfes mit einer hohen
Drehzahl in Drehung versetzt wird, ist automatisch ein hohes Dämpfungsmoment
in dem Rotationsdampfer wirksam, so dass die Drehbewegung des Torsionsstabes
in der Anfangsphase des Straffvorganges entsprechend gedampft in
die Drehbewegung der an den Torsionsstab angeschlossenen Gurtwelle
umgesetzt wird beziehungsweise die Drehmomentübertragung
von dem Profilkopf auf die Gurtwelle ohne einen großen Schlupf
erfolgt. Kommt es bei Beendigung der Straffbewegung und anschließender
Rückdrehung der Gurtwelle in die Gurtabwickelrichtung zu
der im gattungsbildenden Stand der Technik beschriebenen Kraftbegrenzung
durch Tordierung des Torsionsstabes, so geht diese Kraftbegrenzung
mit einer nur sehr langsamen Drehung des Torsionsstabes einher, und
bei einer entsprechend langsamen Drehung des Torsionsstabes kommt
der zusätzliche Rotationsdämpfer nicht zum tragen.
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Nach
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass der Rotationsdämpfer einen in einem mit einem
viskosen Material gefüllten Arbeitsraum angeordneten, von
dem Torsionsstab bei dessen durch den Profilkopf angetriebener Drehung
mitgenommenen Rotationskolben aufweist.
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Eine
besonders platzsparende Bauweise wird dadurch erreicht, dass gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung der Arbeitsraum der Arbeitsraum
mit dem darin angeordneten Rotationskolben durch eine im Profilkopf
ausgebildete Aussparung gebildet ist. Hierbei kann nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weiterhin vorgesehen sein, dass der axial neben dem
Strafferantrieb angeordnete Profilkopf mit einem Fortsatz in den
vom Strafferantrieb umschlossenen Bauraum hineinsteht und die Aussparung
zur Ausbildung des Arbeitsraumes in dem Fortsatz des Profilkopfes
angeordnet ist, so dass im Ergebnis durch die Anordnung des Rotationsdampfers
kein zusätzlicher Bauraum benötigt ist.
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In
einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Rotationsdämpfers
kann vorgesehen sein, dass der Rotationskolben als nach dem Wankel-Prinzip
arbeitender Kreiskolben ausgebildet ist, der mit einer innenverzahnten
Ausnehmung auf einem außenverzahnten Abschnitt des Torsionsstabes
exzentrisch zu dessen Längsachse gelagert ist und dessen
Durchmesser und Exzentrizität so gewählt sind,
dass der Kreiskolben die Innenwand der im Profilkopf ausgebildeten
Aussparung berührt. Damit ist das Bauprinzip des Rotationsdämpfers ähnlich
dem Aufbau eines Wankelmotors mit der Maßgabe, dass der
Arbeitsraum durch den Kreiskolben nicht in gleichgroße
Volumenbereiche unterteilt sein muss; es reicht vielmehr aus, wenn
der Arbeitsraum durch den Kreiskolben in zwei Volumenbereiche geteilt
ist, die einer Drehung des Kreiskolbens in dem mit einem viskosen
Material gefüllten Arbeitsraum einen entsprechenden Widerstand
entgegensetzen.
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Demzufolge
kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen
sein, dass der Kreiskolben die Form eines gleichseitigen Bogendreiecks
aufweist, wobei jeweils zwei äußere Ecken die
Innenwand der im Profilkopf ausgebildeten Aussparung berühren.
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Hierbei
kann in zweckmäßiger Weise nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen sein, dass die im Profilkopf ausgebildete
Aussparung eine elliptische Form aufweist. Diese elliptische Form
der Aussparung erleichtert die exzentrische Drehung des Kreiskolbens
um die Achse des Torsionsstabes, wobei jeweils die Anlage von zwei
Ecken des in Form eines gleichseitigen Bogendreiecks ausgeführten
Kreiskolbens an der Innenwand der im Profilkopf ausgebildeten Aussparung
sichergestellt ist.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:
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1 die
Gurtwelle eines Gurtstraffers mit angeschlossenem Strafferantrieb
und integriertem Rotationsdämpfer in einem Längsschnitt,
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2 den
Rotationsdampfer gemäß 1 in einer
schematischen Vorderansicht.
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Die
aus 1 ersichtliche Gurtwelle 10 ist mit einem
an der gemäß 1 linken
Seite ausgebildeten Lagerende 11 in dem Gehäuse
eines nicht weiter dargestellten Gurtaufrollers gelagert. Durch
die Gurtwelle 10 erstreckt sich ein Torsionsstab 12,
der an seinem in der Zeichnung linken Ende 13 fest, das heißt
undrehbar mit der Gurtwelle verbunden ist, so dass sich Gurtwelle 10 und
Torsionsstab 12 immer gemeinsam miteinander drehen. An
dem gegenüberliegenden rechten Ende ist der Torsionsstab 12 ebenfalls
undrehbar mit einem Profilkopf 14 verbunden, der seinerseits
mit der Gurtwelle 10 nicht fest gekoppelt ist, so dass
eine Relativdrehung der Gurtwelle 10 zu dem Profilkopf 14 möglich
ist. Aufgrund der festen Verbindung des Torsionsstabes 12 mit
der Gurtwelle 10 einerseits und dem Profilkopf 14 andererseits
ist aber sichergestellt, dass in allen Bewegungszuständen,
in denen sich der Profilkopf 14 drehen kann, sich Gurtwelle 10 und
Profilkopf 14 jeweils gemeinsam drehen. Hierzu weist der
Profilkopf 14 ein Lagerende 15 auf, welches der
Drehlagerung der Gurtwelle 10 im Gehäuse des nicht
weiter dargestellten Gurtaufrollers dient. In einer nichtdargestellten,
im Stand der Technik aber hinlänglich bekannten Weise ist
der Profilkopf 14 mittels eines entsprechend angeordneten
Sperrgliedes mit dem Gehäuse beziehungsweise Rahmen des
Gurtaufrollers fest verriegelbar, um auf diese Weise eine Blockierung
der Drehbewegung der Gurtwelle 10 herbeizuführen.
Eine derartige Wellenblockierung mittels eines gurtbandsensitven und/oder
fahrzeugsensitiven Steuersystems ist im Stand der Technik ebenfalls
bekannt und wird an dieser Stelle nicht beschrieben.
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Soweit
der die in 1 dargestellte Gurtwelle als
Bestandteil aufweisende Gurtaufroller als Gurtstraffer ausgebildet
ist, ist ein Strafferantrieb 16 in Form eines bei Auslösung
einer nicht dargestellten, angeschlossenen Straffvorrichtung in
Drehung zu versetzenden Antriebsrades vorgesehen. Ein derartiges
Antriebsrad kann beispielsweise über ein darum geschlungenes
Antriebsseil in Drehung versetzbar sein oder aber über
eine formschlüssige Durchleitung von Antriebskugeln, wie
dies aus entsprechend im Stand der Technik bekannten Straffvorrichtungen geläufig
ist.
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Der
Strafferantrieb 16 in Form des Antriebsrades ist zwischen
dem auf der Außenseite des Profilkopfes 14 angeordneten
Blockierbereich 25 und der Gurtwelle 10 angeordnet
und umschließt einen axial ausgerichteten Fortsatz 17 des
Profilkopfes und ist darauf drehbar gelagert. Vor Auslösung
der Strammvorrichtung dreht sich demzufolge der Profilkopf 14 mit
angeschlossener Gurtwelle 10 im Inneren des Antriebsrades
und relativ dazu, während bei Auslösung der Straffvorrichtung über
eine nicht dargestellte Kuppelvorrichtung der Strafferantrieb 16 beziehungsweise
das Antriebsrad mit dem Profilkopf 14 gekuppelt wird, so
dass die Drehbewegung des Antriebsrades in eine Drehung des Profilkopfes
umgesetzt wird, der dann seinerseits aufgrund der drehfesten Verbindung
mit dem Torsionsstab 12 den Torsionsstab 12 mit
der daran angeschlossenen Gurtwelle 10 in Drehung versetzt.
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Der
Rotationsdampfer ist im Inneren des die Lagerung für den
Strafferantrieb 16 bildenden Fortsatzes 17 des
Profilkopfes 14 ausgebildet, indem in dem Fortsatz 17 eine
Aussparung 18 ausgebildet ist, die als mit einem viskosen
Material, vorzugsweise Silikon, gefüllter Arbeitsraum des
Rotationsdampfers wirkt. In dieser Aussparung 18 ist auf
einem die Aussparung durchsetzenden Abschnitt 24 des Torsionsstabes 12 ein
Rotationskolben 19 angeordnet. Das Zusammenwirken von Torsionsstab 12 und
Rotationskolben 19 ist aus 2 besser
ersichtlich.
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Aus 2 ist
zu ersehen, dass der in der Aussparung 18 des Profilkopfes 14 angeordnete
Rotationskolben 19 als Kreiskolben in der Form eines gleichseitigen
Bogendreiecks ausgebildet ist, wie dies dem Funktionsprinzip eines
Wankelmotors entspricht. Die Aussparung 18 im Profilkopf 14 weist eine
elliptische Form auf, so dass der Rotationskolben 19 jeweils
mit zwei äußeren Ecken 23 an der Innenwand
der Aussparung 18 anliegt. Die dritte äußere
Ecke 23 liegt dabei frei, so dass der durch die Aussparung 18 gebildete Arbeitsraum
des Rotationsdampfers durch den Rotationskolben 19 in zwei
Volumenbereiche unterteilt ist.
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Der
mit dem Rotationskolben 19 zusammenwirkende Abschnitt 24 des
Torsionsstabes 12 ist mit einer Außenverzahnung 20 versehen,
während der Rotationskolben 19 mit einer eine
Innenverzahnung 22 aufweisenden Ausnehmung 21 auf
dem Abschnitt 24 des Torsionsstabes 12 angeordnet
ist, und zwar mit einer Exzentrizität zur Längsachse
des Torsionsstabes. Das führt dazu, dass die Drehung des
Torsionsstabes 12 in eine Umlaufbewegung des Rotationskolbens 19 umgesetzt
wird, der sich dann in einer Art Taumelbewegung durch die mit dem
viskosen Material gefüllte Aussparung 18 als Arbeitsraum
bewegt, wodurch das Dämpfungsmoment erzeugt wird.
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Bei
normalen Aufwickel- und Abwickeldrehungen der Gurtwelle 10 dreht
sich der Profilkopf 14 aufgrund seiner drehfesten Verbindung
mit der Gurtwelle 10 über den beiderseits an die
Gurtwelle und an den Profilkopf angeschlossenen Torsionsstab 12 mit. Kommt
es zu einer Blockierung des Profilkopfes 14 beispielsweise
im Rahmen eines Unfalles, so dreht sich die Gurtwelle 10 bei
darauf einwirkender Belastung durch einen angeschnallten Insassen
in Gurtauszugsrichtung relativ zu dem blockierten Profilkopf 14 weiter,
wobei aufgrund dieser Relativdrehung der Torsionsstab 12 verdrillt
wird und die gewünschte Kraftbegrenzungsarbeit leistet.
Da sich eine solche Drehbewegung des Torsionsstabes 12 nur
mit einer sehr langsamen Drehgeschwindigkeit vollzieht, bleibt die
von dem sich drehenden Torsionsstab 12 bewirkte Drehung
des Rotationskolbens 19 in der mit dem viskosen Material
gefüllten Aussparung 18 ohne Einfluss, so dass
es hinsichtlich der Kraftbegrenzung auf die Tordierung des Torsionsstabes 12 ankommt.
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Kommt
es im Vorfeld eines Unfalles zu einer Auslösung der Straffvorrichtung
und wird deswegen der Strafferantrieb 16 in Form des Antriebsrades
in Drehung versetzt, so wird der in diesem Fall an den Strafferantrieb 16 gekuppelte
Profilkopf 14 mit entsprechend hoher Drehgeschwindigkeit mitgedreht. Der
Profilkopf 14 versetzt auch den Torsionsstab 12 und
die daran angeschlossene Gurtwelle 10 mit gleicher Drehgeschwindigkeit
in Drehung, so dass nun auch der Rotationskolben 19 von
dem Torsionsstab 12 mit entsprechend hoher Drehgeschwindigkeit
mitgenommen wird. In diesem Fall entsteht durch den sich mit hoher
Geschwindigkeit in der Aussparung 18 drehenden Rotationskolben 19 ein
entsprechend hohes Widerstandsmoment, welches als entsprechend hohes
Dämpfungsmoment wirkt und insoweit das vom Strafferantrieb 16 in
den Torsionsstab 12 eingeleitete Drehmoment in der gewünschten
und auch im Stand der Technik bekannten Weise begrenzt. Kommt es
im Anschluss an den Abschluss der Straffbewegung zu einer Blockierung
des Profilkopfes 14 und Rückdrehung der Gurtwelle 10 in
Abwickelrichtung, so vollzieht sich die Kraftbegrenzung wie vorstehend
beschrieben.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen,
der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser
Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen
untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren
verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004007824
B1 [0002]
- - DE 102004007824 B4 [0003]