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QUERVERWEIS ZU ARTVERWANDTEN PATENTANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen Patentanmeldung-Nr. 61/193,253, eingereicht am 12. November 2008, Patentanmeldung-Nr. 12/385,148, eingereicht am 31. März 2009, die hiermit unter Bezugnahme in vollem Umfang enthalten sind.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Gurtaufroller für Spulengurte (Gurtbänder) zum Zurückhalten eines Insassen eines Gurtsystems eines Fahrzeugs und ähnlichem. Insbesondere betrifft diese Offenbarung einen Aufroller mit mehrfachen, unabhängigen Drehmomentübertragungs- oder Absorptionssystemen.
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Ein Sicherheitsgurtaufroller für eine Sicherheitsgurtvorrichtung ist aus der
US 2008 / 0 087 754 A1 bekannt.
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Eine Sicherheitsgurtvorrichtung zur Anwendung innerhalb eines Fahrzeugs bietet einem Insassen Sicherheit durch Zurückhalten der Bewegung des Insassen während einer plötzlichen Beschleunigung, die typischerweise aufgrund eines dynamischen Aufprallereignisses des Fahrzeugs auftritt. Eine typische Sicherheitsgurtvorrichtung umfasst ein Gurtband oder einen Gürtel, ein Gurtschloss, ein Laschenelement zum Einrasten in das Gurtschloss, einen Aufroller sowie ein Verankerungselement. Aufroller umfassen eine Spule und wickeln das Gurtband durch die Anwendung einer Kraft, die oftmals durch eine Feder erzeugt wird, um die Spule. Während einem dynamischen Aufprallereignis des Fahrzeugs wird das Gurtband durch den Aufroller vom Herausziehen oder Aufrollen abgesichert, was die Bewegung des Insassen einschränkt.
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Es ist bekannt, einen Aufroller herzustellen, der einen Vorspanner und einen Verschlussmechanismus enthält. Der Vorspanner enthält eine Sprengladung, die während einem dynamischen Aufprallereignis eines Fahrzeugs rasch Gas erzeugt, um einen Druck zu erzeugen, der einen Kolben bewegt, der einen Rahmen, Kugellager oder ein anderes Element antreiben kann, das durch ein Zahnmaschennetz mit einem Zahnrad gekoppelt sein kann. Das Zahnrad kann entweder direkt oder indirekt durch ein Element oder eine Nabe an einem an der Spule gekoppelten Torsionsschaft gekoppelt sein, wobei eine Drehung des Zahnrads einen Drehmoment durch den Torsionsschaft in die Spule übertragt, wodurch ein Drehmoment zum Einziehen des Gurtbands erzeugt wird. Diese am Sicherheitsgurt angelegte Vorspannung entfernt den zwischen dem Gurtband und dem Insassen vorhandenen Schlupf, wodurch die Bewegung des Insassen reduziert wird, welcher der Insasse während eines dynamischen Aufprallereignisses ausgesetzt werden kann. Der Vorspanner kann dann eingesetzt werden, wenn Sensoren am Fahrzeug ein Aufprallereignis erfassen und sind typischerweise entwickelt, um bei Aufprällen bei hoher Geschwindigkeit ausgelöst zu werden. Der Verschlussmechanismus kann eine Verschlussklinke enthalten, die durch eine Kraft von einer Feder oder einer Masse angetrieben wird, und weist Zähne auf, die in die Zähne des Rahmenelements bei Aufprällen bei niedriger Geschwindigkeit eingreifen, wodurch die Drehung der Spule verhindert und der Sicherheitsgurt vom Herausziehen gehindert wird. Eine Verschlussklinke kann durch andere Elemente indirekt an den Torsionsstab gekoppelt sein. Der Torsionsstab ist dazu ausgebildet, sich torsionell zu verformen, wenn dieser einem vorbestimmten Drehmoment unterzogen wird, um während des Ladens Energie aufzunehmen, die durch die Masse eines Insassen während der Beschleunigung des Fahrzeugs vermittelt wird, um die auf den Insassen während eines dynamischen Aufprallereignisses ausgeübte Rückhaltekraft zu reduzieren, wodurch dem Insassen eine verbesserte Sicherheit vermittelt wird.
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Sind bei herkömmlichen Aufrollern ein Vorspanner und eine Spule unabhängig voneinander gekoppelt, kann sich die Zone des Gurtaufrollautomats (ALR) aufgrund des Nachgebens des Torsionsstabs durch die aus der Beschleunigung des Insassen während eines dynamischen Aufprallereignisses bei niedriger Geschwindigkeit resultierenden hohen Drehmoments verlagern, wenn der Vorspanner nicht zündet. Dies führt dazu, dass die ALR-Zone nicht mehr nutzbar ist. Diese ALR-Zonen-Verlagerung kann den Verschlussmechanismus daran hindern, den Aufroller zu verschließen, wodurch das Gurtband herausgezogen werden kann, was wiederum die Fähigkeit des Sicherheitsgurtsystems, einen Kindersitz oder einen Insassen zurückzuhalten, reduziert. Weiterhin bleibt die Spule dieses herkömmlichen Aufrollers nach Auslösen mit dem Vorspanner gekoppelt. Dieses Koppeln erzeugt die unerwünschte Wirkung einer Verzögerung oder einer variablen Leistung der Energieverwaltung des Sicherheitsgurtsystems, da das von der Rückhaltung des Insassen induzierte Drehmoment die Energie (d.h. das Drehmoment) des Vorspanners überwinden muss, um das Drehmoment durch den Torsionsstab zu übertragen.
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Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen kostengünstigen Aufrollermechanismus bereitzustellen, der einen Vorspanner und einen Verschlussmechanismus enthält, die unabhängig voneinander gekoppelt sind, um ein Verlagern der ALR-Zone zu eliminieren und zusätzlich ausreichend Energieverwaltung des Sicherheitsgurtsystems bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines Sicherheitsgurtaufrollers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller für eine Sicherheitsgurtvorrichtung in einem Fahrzeug. Der Aufroller umfasst einen Rahmen und eine Spule, die dazu eingerichtet ist, an einem Ende eines Gurtbands derart fixiert zu werden, dass das Gurtband um die Spule gewickelt werden kann. Die Spule ist drehbeweglich an beiden Enden des Rahmens befestigt und ist dazu eingerichtet, in einer Gurtband-Ausrollrichtung und einer Gurtband-Einzugsrichtung zu rotieren. Der Aufroller umfasst ferner einen in der Spule positionierten Torsionsstab. Ein erstes Ende des Torsionsstabs ist an eine Torsionsstabnocke gekoppelt, und ein zweites Ende des Torsionsstabs ist mit einem Zahnrad verbunden. Die Torsionsstabnocke ist dazu eingerichtet, in der Spule einzurasten. Der Aufroller umfasst ferner einen Vorspanner, der über das Zahnrad am zweiten Ende des Torsionsstabs gekoppelt ist. Der Vorspanner ist dazu eingerichtet, das Zahnrad in einer Gurtband-Einzugsrichtung zu rotieren, wenn der Vorspanner als Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs aktiviert, die größer ist, als eine vorbestimmte hohe Beschleunigung. Der Aufroller umfasst ebenfalls wenigstens eine Kopplungsklinke, die in einer Aushöhlung in der Spule positioniert ist und die Spule mit einem Verschlussmechanismus verbindet, um eine Rotation der Spule als Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs zu verhindern, die größer als eine niedrige Beschleunigung, jedoch geringer als die vorbestimmte hohe Beschleunigung ist. Der Verschlussmechanismus ist dazu eingerichtet, eine Rotation der Spule zu verhindern. Die wenigstens eine Kopplungsklinke ist dazu eingerichtet, sich zu drehen, so dass, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorbestimmte hohe Beschleunigung überschreitet und der Vorspanner aktiviert wird, die Spule nicht mit dem Verschlussmechanismus verbunden ist, wodurch die Spule relativ zum Verschlussmechanismus rotieren kann.
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Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende, allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung nur zu Beispiels- und Erklärungszwecken dienen und die beanspruchte Erfindung nicht beschränken.
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Es versteht sich ebenfalls, dass sowohl die vorstehende, allgemeine Beschreibung und die nachfolgende detaillierte Beschreibung nur zu Beschreibung nur zu Beispiels- und Erklärungszwecken dienen und die beanspruchte Erfindung nicht beschränken.
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Figurenliste
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Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den anhängigen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen ersichtlich, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
- 1 stellt eine Seitenansicht eines Fahrzeugs dar, das ein Sicherheitsgurtsystem mit einem Aufroller gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
- 2 stellt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Aufrollers mit vorgespannter Spule zum Einsatz innerhalb eines Fahrzeugs dar.
- 3 stellt eine Explosionsansicht des Aufrollers von 2 dar.
- 4 stellt eine Explosionsansicht eines Teils des Aufrollers von 2 dar.
- 5 stellt eine Explosionsansicht eines Teils des Aufrollers von 2 dar.
- 6 stellt eine Perspektivansicht des Spulenbausatzes zum Einsatz innerhalb des Aufrollers von 2 dar.
- 7 stellt eine perspektivische Schnittansicht eines Aufrollers mit vorgespannter Spule dar, die den Lastweg zeigt, falls der Vorspanner nicht zündet.
- 8 stellt eine perspektivische Schnittansicht dar, entlang der Linie 8-8 von 7, wobei sich die Kopplungsklinke im eingerasteten Zustand zwischen der Spule und dem Verschlussboden befindet.
- 9 stellt eine perspektivische Schnittansicht dar, entlang der Linie 9-9 von 7, wobei die Torsionsstabnocke die Kopplungsklinke in die Spule einrasten lässt.
- 10 stellt eine perspektivische Schnittansicht eines Aufrollers mit vorgespannter Spule dar, die den Ladeweg zeigt, falls der Vorspanner zündet.
- 11 stellt eine perspektivische Schnittansicht dar, entlang der Linie 11-11 von 10, wobei sich die Kopplungsklinke im uneingerasteten Zustand vom Verschlussboden befindet.
- 12 stellt eine perspektivische Schnittansicht dar, entlang der Linie 12-12 von 11, wobei die Torsionsstabnocke Kontakt mit der Spule aufnimmt.
- 13 stellt eine perspektivische Schnittansicht dar, wobei die Scherbolzen des Verschlussbodens gezeigt werden, die vor dem Scheren mit dem Torsionsstab verrasteten.
- 14 stellt eine perspektivische Schnittansicht dar, wobei der Scherbolzen jeder Kopplungsklinke gezeigt wird, der vor dem Scheren mit der Spule verrastet.
- 15 stellt eine Querschnittsansicht eines Spulenbausatzes für einen Aufroller gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels durch Scherbolzen dar, die sich von der Torsionsstabnocke aus erstrecken.
- 16 stellt eine Querschnittsansicht eines Spulenbausatzes von 15 durch die Kopplungsklinken dar.
- 17 stellt eine Darstellung eines Mechanismus dar, der eine Verschlussbodenklinke dazu veranlasst, aufgrund einer Fahrzeugbeschleunigung in einen Rahmen einzurasten.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst der Aufroller zwei unabhängige Mechanismen zum Übertragen oder Absorbieren eines Drehmoments. Bei einem Ereignis mit niedriger Beschleunigung wird das Drehmoment absorbiert, um ein Herausrollen des Gurtbandes zu verhindern, um die Bewegung des Insassen zum Zweck der verbesserten Sicherheit abzuschwächen. Das Ausrollen des Gurtbands wird durch Verschließen der Rotation der Spule in der Ausrollrichtung durch Laden wenigstens einer Kopplungsklinke zwischen einer Spule und einem Verschlussmechanismus verhindert. Der Verschlussmechanismus enthält einen Verschlussboden, der Kontakt zu den Kopplungsklinken aufnimmt sowie eine Verschlussklinke mit Zähnen, die in die Zähne des Rahmens eingreifen, wodurch eine Rotation des Verschlussmechanismus verhindert wird. Bei einem Ereignis mit hoher Beschleunigung wird durch einen Vorspanner ein Drehmoment erzeugt, um das Gurtband des Sicherheitsgurtsystems einzuziehen, um den Spielraum zwischen dem Gurtband und dem Insassen zu entfernen, um die Bewegung des Insassen zu Sicherheitszwecken abzuschwächen. Der Vorspanner kann drehbeweglich an einem Zahnrad befestigt sein und rotiert dadurch das Zahnrad (in der Gurtbandeinzugsrichtung), welches ebenfalls drehbeweglich an einem Torsionsstab befestigt ist, wodurch die Rotation auf den Torsionsstab übertragen wird. Der Torsionsstab ist ebenfalls drehbeweglich befestigt, wodurch das Drehmoment auf eine Torsionsstabnocke übertragen wird, die Kontakt mit den Kopplungsklinken aufnimmt, die ebenfalls Kontakt mit der Spule aufnehmen, wodurch die Rotation der Spule in der Gurtbandauszugsrichtung verhindert wird. Der Vorspanner ist nichtumkehrbar und wird deshalb nach dem Zünden an einer Rotation in der Gurtbandauszugsrichtung gehindert und dient dazu, das zweite Ende des Torsionsstabs zu sperren. Das erste Ende des Torsionsstabs ist durch die Torsionsstabnocke an der Spule gesperrt und wird dann einem Drehmoment in der Gurtbandauszugsrichtung unterzogen, die aufgrund der Kraft eines Insassen auftritt, die in das Gurtband hinein abgebremst wird. Der Torsionsstab absorbiert daher dieses vom Insassen verursachte Drehmoment und ist dazu ausgebildet, sich bei einem vorbestimmten Drehmoment elastisch und plastisch zu verformen, um die Energie vom Insassen zum Abschwächen der resultierenden Kraft zu bewältigen, die zurück zum Insassen übertragen wird. Dieses Abschwächen der Kraft am Insassen durch den Torsionsstab verbessert die Sicherheit.
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Unter Bezugnahme von 1 wird ein Sicherheitsgurtsystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Sicherheitsgurtsystem 10 wird innerhalb eines Fahrzeugs eingesetzt, um die Bewegung eines Insassen 11 während einer plötzlichen Beschleunigung zurückzuhalten, die typischerweise aus einem dynamischen Aufprallereignis des Fahrzeugs resultiert. Der Begriff Beschleunigung bezieht sich dabei auf den absoluten Wert der Beschleunigung, die das Fahrzeug erfährt, sei diese negativ (z.B. Abbremsung) oder positiv. Das Sicherheitsgurtsystem 10 umfasst ein Gurtband oder einen Gürtel 12, ein Gurtschloss 14, ein Laschenelement 16 zum Einrasten in das Gurtschloss 14, ein Verankerungselement 18 und einen Aufroller 20. Während einem dynamischen Aufprallereignis des Fahrzeugs sperrt der Aufroller 20 das Gurtband vom Ausrollen oder Abwickeln, wodurch die Bewegung des Insassen beschränkt wird. Das Sicherheitsgurtsystem 10 enthält einen oder mehrere Sensoren (nicht dargestellt), die dazu eingerichtet sind, eine plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen. Der (die) Sensor(en) ist (sind) dazu eingerichtet/konfiguriert, ein Signal an ein Kontrollgerät (nicht dargestellt) für den Aufroller 20 zu übertragen, so dass der Aufroller 20 soweit erforderlich aktiviert wird, je nachdem, ob der Sensor ein Ereignis mit niedriger oder hoher Beschleunigung erfasst.
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Unter Bezugnahme von 2 - 6 wird ein Aufroller 20 dargestellt, der einen Vorspanner 22, einen Rahmen 24 sowie einen Spulenbausatz 28 enthält. Der Spulenbausatz 28 umfasst ein Zahnrad 30, eine Spule 40, wenigstens eine Kopplungsklinke 50, einen Torsionsstab 60, eine Torsionsstabnocke 70, einen Verschlussboden 80 und eine Verschlussklinke 90. Das Zahnrad 30, der Torsionsstab 60, die Torsionsstabnocke 70, der Verschlussboden 80 und die Spule 40 teilen sich eine im Wesentlichen gemeinschaftliche Drehachse 100 (6). Diese Drehachse 100 ist diejenige, um die sich das Gurtband 12 des Sicherheitsgurtsystems 10 ausziehen oder einziehen lässt. Der Vorspanner 22 kann gemäß bekannten Verfahren konstruiert sein und enthält ein Kopplungselement, um während des Auslösens des Vorspanners eine rotierende Bewegung in das Zahnrad 30 zu treiben. Der Vorspanner 22 ist ebenfalls nichtumkehrbar, sodass, wenn sich der Vorspanner 22 zum Einziehen des Gurtbands 12 des Sicherheitsgurtsystems 10 ausgelöst hat, der Vorspanner 22 nicht mehr in die Gurtbandauszugsrichtung D1 (siehe 8) rotieren kann.
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Das Zahnrad 30 kann aus Stahl oder jedem anderen Material das stark genug ist, um das vom Vorspanner 22 erzeugte hohe Drehmoment zu übertragen, gefertigt sein und kann durch herkömmliche Verfahren hergestellt sein (z.B. durch Schmieden, Anschneiden, Spanbearbeitung). Das Zahnrad 30 enthält ein erstes und ein zweites Ende, wobei das erste Ende durch ein Zahnmaschennetz 32 drehbeweglich am Vorspanner 22 befestigt sein kann, welches das durch den Vorspanner 22 erzeugte Drehmoment während dem Auslösen in das Zahnrad 30 überträgt. Das zweite Ende des Zahnrads mit einer innengängigen Keilnut 34 kann am zweiten Ende des Torsionsstabs 60 drehbeweglich befestigt sein, das eine außengängige Keilnut 64 aufweist. Die Keilnut 34 kann jegliche Form aufweisen (z.B. sternförmig, polygonal), die das vorbestimmte Drehmoment überträgt. Das zweite Ende des Zahnrads 60 kann ebenfalls eine Lagerfläche 36 auf dessen äußerem Durchmesser aufweisen, die die Innenfläche 42 an das zweite Ende der Spule koppelt, um eine wesentliche Konzentrizität zwischen dem Zahnrad 30, dem Torsionsstab 60 und der Spule 40 für eine reibungslose Rotation des Spulenbausatzes bereitzustellen. Die Konstruktion des Zahnrads 30 ist dabei nicht auf das oben offenbarte beschränkt und das Zahnrad kann mit jeder beliebigen Geometrie konstruiert sein, die das erforderliche Drehmoment auf ein weiteres Element überträgt. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann das zweite Ende des Zahnrads 30 z.B. eine außengängige Keilnut aufweisen, die am zweiten Ende des Torsionsstabs 60 drehbeweglich befestigt ist, mit einer innengängigen Keilnut oder einer anderen nützlichen Gestalt zum Übertragen des Drehmoments.
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Der Torsionsstab 60 kann aus Stahl oder einem anderen Material bestehen, das stark genug ist, um das vom Vorspanner 22 erzeugte hohe Drehmoment zu übertragen und kann durch herkömmliche Verfahren hergestellt sein (z.B. durch Schmieden, Anschneiden, Spanbearbeitung). Der Torsionsstab 60 enthält ein erstes und ein zweites Ende, wobei das erste Ende mit einer außengängigen Keilnut 62 drehbeweglich am ersten Ende der Torsionsstabnocke 70 mit einer innengängigen Keilnut 72 gekoppelt sein kann. Das zweite Ende des Torsionsstabs 60 mit der außengängigen Keilnut 64 kann am zweiten Ende des Zahnrads 30 mit einer innengängigen Keilnut 34 gekoppelt sein. Der Torsionsstab 60 ist drehbeweglich an beiden Enden gekoppelt, um ein vorbestimmtes Drehmoment zu übertragen und zu absorbieren, wodurch eine Energieverwaltung durch eine erste elastische Deformation und dann durch eine plastische Deformation bereitgestellt wird, während dasselbe unter dem durch die Auszugsgurtkraft erzeugten Drehmoment nachgibt, die aus der Kraft des Insassen resultiert, der während einem Fahrzeugaufprallereignis abgebremst wird. Die Konstruktion des Torsionsstabs 60 ist nicht auf das oben offenbarte beschränkt, und der Torsionsstab kann mit jeder beliebigen Geometrie konstruiert sein, die das erforderliche Drehmoment auf ein weiteres Element überträgt. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das erste Ende des Torsionsstabs 60 eine innengängige Keilnut aufweisen, die drehbeweglich am ersten Ende der Torsionsstabnocke 70 mit einer außengängigen Keilnut gekoppelt ist oder einer anderen nützlichen Form zum Übertragen des Drehmoments.
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Die Torsionsstabnocke 70 kann aus Stahl oder einem anderen Material (z.B. Zink) hergestellt sein, das stark genug ist, um das durch den Torsionsstab 60 aus dem Vorspanner 22 übertragene hohe Drehmoment zu übertragen und kann durch herkömmliche Verfahren (z.B. Gießen, Schmieden, dann Anschneiden, Spanbearbeitung) hergestellt sein. Die Torsionsstabnocke 70 enthält ein erstes und ein zweites Ende, wobei das zweite Ende mit der innengängigen Keilnut 72 drehbeweglich am ersten Ende des Torsionsstabs 60 mit einer außengängigen Keilnut 62 gekoppelt sein kann. Das zweite Ende der Torsionsstabnocke 70 kann eine Lagerfläche 74 auf deren äußerem Durchmesser aufweisen, welche Kontakt zur inneren Lagerfläche 84 des ersten Endes des Verschlussbodens 80 aufnimmt und kann ferner wenigstens ein Scherstiftloch 75 enthalten, um sich an einen Scherstift 86 des Verschlussbodens 80 anzuschließen. Der (die) Scherstift(e) ist (sind) derart konstruiert, um bei einem niedrigen Drehmoment zu scheren, wodurch eine relative Rotation zwischen der Torsionsstabnocke 70 und dem Verschlussboden 80 während dem Auslösen des Vorspanners 22 ermöglicht wird. Weiterhin enthält die Torsionsstabnocke 70 eine Vielzahl an Vorsprüngen 76, die sich nach außen in radialer Richtung von der Lagerfläche 74 bis zum ersten Ende erstrecken können. Jeder Vorsprung 76 kann derart konstruiert sein, um bündig mit der Vorderkante des ersten Endes der Torsionsstabnocke 70 zu beginnen, oder kann zwischen seinem ersten und zweiten Ende der Torsionsstabnocke 70 positioniert sein. Jeder Vorsprung 76 kann eine Kontaktfläche 77 enthalten, die während des Auslösens des Vorspanners in rotierendem Kontakt mit einer passenden Kontaktfläche 44 an der Spule 40 gebracht wird, wodurch das Drehmoment durch die Kontaktflächen 77 und 44 übertragen wird. Die Torsionsstabnocke 70 enthält ebenfalls wenigstens einen Vorsprung 76 mit einer Nockenfläche 78 und enthält gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Nockenflächen 78, die jeweils zum Rotieren einer Kopplungsklinke 50 bereitgestellt sind.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel schert das in die Torsionsstabnocke 70 eingebrachte Drehmoment, das während dem Auslösen des Vorspanners 22 erzeugt wird, den (die) Scherstift(e) 86 aus dem Verschlussboden 80, wodurch wie in 5 dargestellt eine Rotation (Gurtband-Einzugsrichtung D1) der Torsionsstabnocke 70 im Gegenuhrzeigersinn ermöglicht wird, bis die Kontaktflächen 77 die Kontaktflächen 44 der Spule 40 berühren. Während dieser Rotation im Gegenuhrzeigersinn treiben die Nockenflächen 78 der Torsionsstabnocke 70 die Kopplungsklinken 50 nach außen in einer radialen Richtung, sodass sich die Kontaktflächen 54 der Kopplungsklinken 50 aus den passenden Kontaktflächen 85 des Verschlussbodens 80 ausklinken können. Das Ausklinken der Kopplungsklinken 50 ermöglicht der Spule 40, sich unabhängig vom Verschlussboden 80 zu bewegen, wenn der Vorspanner 22 gezündet wird und erzeugt eine reibungslose und kontrollierte Energieverwaltung durch das Tragen der Last durch den Torsionsstab 60 hindurch.
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Der Verschlussboden 80 kann aus Stahl oder einem anderen Material (z.B. Zink) bestehen, das stark genug ist, um das während Ereignissen mit niedriger Beschleunigung durch den Verschlussboden 80 übertragene Drehmoment zu übertragen, wenn der Vorspanner 22 nicht zündet, und kann durch herkömmliche Verfahren (z.B. durch Gießen, Kaltschmieden, Spanbearbeitung) hergestellt sein. Der Verschlussboden 80 enthält ein erstes und ein zweites Ende, wobei das erste Ende ferner einen vorstehenden Abschnitt 82 enthält, der eine innere Lagerfläche 84 und auch Kontaktflächen 85 aufweist, die Kontakt zu den Kopplungsklinken 50 aufnehmen, um eine Rotation der Spule 40 in der Gurtband-Auszugsrichtung D1 während Ereignissen bei niedriger Geschwindigkeit zu verhindern. Das erste Ende des Verschlussbodens 80 enthält wenigstens einen Scherstift 86, der dazu ausgebildet ist, bei einem vorbestimmten Drehmoment zu scheren, um eine Rotation der Torsionsstabnocke 70 relativ zum Verschlussboden 80 während einem Ereignis bei hoher Beschleunigung zu ermöglichen, bei welcher der Vorspanner 22 ausgelöst/gezündet wird. Das zweite Ende enthält eine Drehfläche 88 zum Befestigen und Drehen der Verschlussklinke 90 und enthält ferner Führungsflächen 89, die von der Verschlussklinke 90 im Inneren (6) gedreht werden.
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Der Verschluss oder die Verschlussklinke 90 kann aus Stahl oder einem anderen Material (z.B. Zink) hergestellt sein, das stark genug ist, um das durch die Verschlussklinke 90 aus Ereignissen bei niedriger Beschleunigung übertragene Drehmoment zu übertragen und kann durch herkömmliche Verfahren (z.B. Gießen, Schmieden dann Anschneiden, Spanbearbeitung) hergestellt sein. Die Verschlussklinke 90 umfasst einen Drehzapfen 93, der die Verschlussklinke drehbeweglich an den Verschlussboden 80 koppelt. Die Verschlussklinke enthält ferner Zähne 92, die an der Außenseite geformt sind, um in die Zähne 26 des Rahmens 24 während Ereignisse bei nieder Beschleunigung einzugreifen, um ein Zurückziehen des Gurtbands aus dem Sicherheitsgurtsystem 10 zu verhindern. Wenn die Zähne 92 der Verschlussklinke 90 in die Zähne 26 des Rahmens 24 eingreifen wird die Rotation des Verschlussbodens 80 in der Gurtband-Auszugsrichtung D1 verhindert, wodurch eine Rotation der Spule 40 in der Gurtband-Auszugsrichtung D1 verhindert wird. Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Verschlussklinke 90 drehbeweglich am Rahmen 24 gekoppelt sein, wobei Zähne am dem Drehzapfen entgegen gesetzten Ende gebildet sind, die in Zähne des Verschlussbodens während Ereignissen mit niedriger Beschleunigung eingreifen, um ein Herausziehen des Gurtbands 12 aus dem Sicherheitsgurtsystem 10 zu verhindern. Wenn die Zähne der Verschlussklinke 90 in die Zähne des Verschlussbodens 80 eingreifen, wird die Rotation des Verschlussbodens 80 in der Gurtband-Auszugsrichtung D1 verhindert, was wiederum die Rotation der Spule 40 in der Gurtband-Auszugsrichtung D1 verhindert. Die Verschlussklinke 90 rotiert, um die Zähne 92 in die Zähne 26 des Rahmens 24 basierend auf den von einem Beschleunigungssensor erhaltenen Informationen einzugreifen oder auszuklinken. Die Verschlussklinke 90 bewegt sich aufgrund der Fahrzeugbeschleunigung. 17 stellt ebenfalls die Bewegung der Verschlussklinke 90 dar, um dieselbe in den Rahmen 24 eingreifen zu lassen.
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Unter Bezugnahme von 7 - 9 wird ein Aufroller 10 mit einer vorgespannten Spule 40 dargestellt. Der von den Kräften, die durch die am Sicherheitsgurtband 12 durch einen Insassen 11 während einem Aufprall bei niedriger Beschleunigung ausgeübt werden, eingenommene Lastweg P, bei dem der Vorspanner 22 nicht gezündet wird, ist dargestellt. Dieser Lastweg P verläuft vom Gurt 12 in die Spule 40, in die Kopplungsklinken 50, in den Verschlussboden 80, in die Verschlussklinke 90, und dann in den Rahmen 24. Das Gurtband 12 ist an der Spule 40 fixiert und ist dann um die Spule 40 gewickelt, während die Spule um ihre Drehachse rotiert. Wie in 8 dargestellt, wird die Last von der Spule 40 durch die Kopplungsklinken 50 und in den Verschlussboden 80 übertragen. Die Spule 40 umfasst Aushöhlungen 46 zur Aufnahme jeder Kopplungsklinke 50, wobei die Kopplungsklinke 50 sich derart drehen kann, dass die Nase 52 der Kopplungsklinke 50 die Aushöhlung 46 verlässt, sodass die Kontaktfläche 54 der Kopplungsklinke 50 in die Kontaktfläche 85 des Verschlussbodens 80, wie in 8 dargestellt, eingreift. Eine Kraft (z.B. Federkraft, Massenträgheit, etc.) kann die Kopplungsklinken 50 aus den Aushöhlungen 46 vorspannen, um in den Verschlussboden 80 einzugreifen, oder diesen zu belasten. Der Verschlussboden 80 wird durch die Verschlussklinke 90 auf fixierte Weise festgehalten, wodurch verhindert wird, dass der Verschlussboden 80 in der Spulenauszugsrichtung D1 rotiert. Die Verschlussklinke 90 kann Zähne 92 aufweisen, die sich nach außen in radialer Richtung erstrecken, um in Zähne 26 des Rahmens 24 einzugreifen. Die Rahmenzähne 26 sind fixiert, und dadurch ist auch die Verschlussklinke 90 durch das Eingreifen der Zähne 92 in die Zähne 26 fixiert, was wiederum den Verschlussboden 80 fixiert. Daher wird das Gurtband 12 des Sicherheitsgurtbausatzes 10 während Aufprällen bei niedriger Beschleunigung, bei denen der Vorspanner 22 nicht zündet, daran gehindert sich aufzurollen, was die Bewegung des zurückzuhaltenden Insassen 11 einschränkt. Unter den Bedingungen, bei denen der Vorspanner 22 nicht zündet (wie z.B. einem Aufprall bei niedriger Beschleunigung) rotiert die Torsionsstabnocke 70 nicht, wodurch die Kopplungsklinken 50 in der eingerasteten Position im Verschlussboden wie in 9 dargestellt verbleiben können.
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10 - 12 stellen einen Aufroller 20 mit einer vorgespannten Spule 40 dar, welche den von den Kräften, die durch die am Sicherheitsgurtband 12 durch einen Insassen 11 während einem Aufprall bei hoher Beschleunigung ausgeübt werden, eingenommenen Lastweg P zeigen, bei dem der Vorspanner 22 gezündet wird. Dieser Lastweg P verläuft vom Gurt 12 in die Spule 40, in die Torsionsstabnocke 70, in den Torsionsstab 60, in das Zahnrad 30, und dann in den Vorspanner 22. Das Gurtband 12 ist an der Spule 40 fixiert und ist dann um die Spule 40 gewickelt, während die Spule 40 um ihre Drehachse 100 rotiert. Die Last wird von der Spule 40 direkt in die Torsionsstabnocke 70 durch die Kontaktflächen 44 und 77, wie in 12 dargestellt, übertragen. Das durch den Vorspanner 22 erzeugte Drehmoment rotiert das Zahnrad 30 in einer der Auszugsrichtung D1 gegenüberliegenden Richtung D2 (z.B. im Uhrzeigersinn relativ zu 12), um wiederum den Torsionsstab in einer der Auszugsrichtung D1 gegenüberliegenden Richtung zu rotieren. Dieses Drehmoment zwischen dem Torsionsstab 60 und der Torsionsstabnocke 70 schert den (die) Scherstift(e) 86 aus dem Verschlussboden 80, wodurch die Rotation der Torsionsstabnocke 70 bezüglich des Verschlussbodens 80 ermöglicht wird, bis die Kontaktflächen 77 der Torsionsstabnocke 70 Kontakt zu den Kontaktflächen 44 der Spule aufnehmen (dieser Zustand ist in 12 dargestellt). Dieses Drehmoment leitet dann eine Rotation der Spule 40 in einer Richtung ein, um den Gurt (in gegenüberliegender Auszugsrichtung D1) einzuziehen, was den Schlupf zwischen dem Gurt 12 und dem Insassen 11 entfernt, wodurch die anfänglich zugelassene Auslenkung oder Bewegung des Insassen 11 während einem Ereignis mit hoher Beschleunigung abgeschwächt wird. Nach anfänglichem Auslösen des Vorspanners 22 vermittelt die durch den sich beschleunigenden Insassen 11 erzeugte Kraft eine Kraft auf das Gurtband 12 des Sicherheitsgurtsystems 10 in der Spulenauszugsrichtung D1. Diese Kraft erzeugt ein Drehmoment, das von der Spule 40 durch die Torsionsstabnocke 70 und in den Torsionsstab 60 übertragen wird. Das zweite Ende des Torsionsstabs 60 wird durch ein Zahnrad 30 (z.B. durch das Eingreifen in Keilnute 34 und 64) auf fixierte Weise festgehalten, wobei das Zahnrad durch den Vorspanner 22 fixiert wird, da der Vorspanner 22 nicht umkehrbar ist. Das erste Ende des Torsionsstabs 60 kann bezüglich seinem fixierten zweiten Ende bei einem vorbestimmten Drehmoment von der elastischen Deformation und dann von der plastischen Deformation rotieren, nachdem der Torsionsstab 60 nachgibt. Diese Deformation ermöglicht der Spule 40 zusammen mit der Torsionsstabnocke 70 mitzurotieren, wodurch das Gurtband 12 sich bis zu einem gewissen Maß ausziehen kann und die auf den Insassen 11 während dem Beschleunigungsereignis ausgeübten Kräfte abschwächen kann. Dieses Abschwächen der auf den Insassen 11 ausgeübten Kräfte stellt ein reibungsloses Energieverwaltungsverfahren bereit und verbessert daher die Sicherheit des Insassen 11.
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Ebenfalls unter Bezugnahme von 11 und 12 treibt die Rotation der Torsionsstabnocke 70 in Richtung Uhrzeigersinn D2 die Kopplungsklinken 50 in die Aushöhlungen 46 hinein und aus dem Eingriff mit dem Verschlussboden 80 heraus. Jede Kopplungsklinke 50 kann durch eine passende Nockenfläche 78 an der Torsionsstabnocke 70 angetrieben werden, die als eine Rampe fungiert, wobei die Klinke 50 die Rampe hochfährt, bis der Nocke 78 keine Fläche mehr zur Verfügung steht, was einem Zurückhalten der Klinke 50 innerhalb der Aushöhlung 46 der Spule 40 entspricht. Die Torsionsstabnocke 70 enthält ebenfalls eine flache Oberfläche 79 nach der Nockenfläche 78, um die Klinke 50 während der Belastung zwischen der Spule 40 und der Torsionsstabnocke 70 in der Aushöhlung 46 festzuhalten. Wenn die Klinken 40 aus dem Verschlussboden 80 ausgeklinkt sind und die Torsionsstabnocke 70 Kontakt zur Spule 40 aufnimmt, kann die Spule 40 in der Gurtband-Auszugsrichtung D1 rotieren, während sich der Torsionsstab 60 verformt. Diese Konfiguration verbessert die Insassensicherheit durch Bereitstellen eines reibungslosen Energieverwaltungsverfahrens durch direktes Belasten durch den Torsionsstab 60 ohne den Effekt der Verschlussklinke 90 und des Verschlussbodens 80.
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Unter Bezugnahme von 13 werden Scherstifte 86 des Verschlussbodens 80 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt, die in Scherstiftlöcher 75 in der Torsionsstabnocke 70 eingreifen. Die Scherstifte 86 des Verschlussbodens 80 dienen zwei Hauptzwecken. Zum einen verbessern die Scherstifte 86 die Herstellbarkeit und fördern die Funktionalität durch Bereitstellen eines Verfahrens des Zusammenbaus, wodurch die korrekte Orientierung der Torsionsstabnocke 70 innerhalb des Aufrollers 20 sichergestellt wird, so dass jede Nockenfläche 78 der Torsionsstabnocke 70 in Position liegt, um eine entsprechende Kopplungsklinke 50 zu kontaktieren und aus dem Eingriff mit dem Verschlussboden 80 heraus zu rotieren, wenn der Vorspanner 22 zündet. Zum anderen eliminieren die Scherstifte 86 im Wesentlichen die relative Bewegung zwischen der Torsionsstabnocke 70 und dem Verschlussboden 80, bevor der Vorspanner 22 zündet, wodurch das Potenzial für Geräusche, die durch den Endverbraucher oder Kunden als unerwünscht oder störend empfunden werden, abgeschwächt wird. Scherstifte 86 des Verschlussbodens 80 sind dazu ausgebildet, bei einem vorbestimmten Drehmoment niedriger zu scheren, als dem Drehmoment, dem die Torsionsstabnocke 70 beim Zünden/Auslösen des Vorspanners 22 ausgesetzt ist.
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Unter Bezugnahme von 14 können die Kopplungsklinken 50 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel Scherstifte 58 umfassen, die in entsprechende Scherstiftöffnungen 48 in der Spule 40 eingreifen. Die Scherstifte 58 der Kopplungsklinken 50 dienen zwei Hauptzwecken. Zum einen verbessern die Scherstifte 58 die Herstellbarkeit, indem sie ein positives Eingriffsmerkmal zwischen der Kopplungsklinke 50 und der Spule 40 bereitstellen, welche die Kopplungsklinke 50 während dem Zusammenbau des Aufrollers 20 ordnungsgemäß an Ort und Stelle festhalten. Zum anderen verbessern die Scherstifte 58 die Funktion, indem sie eine Rotationsachse aufweisen, um die die Kopplungsklinke 50 rotiert, wenn die Torsionsstabnocke 70 die Kopplungsklinke 50 aus dem Eingriff mit dem Verschlussboden 80 löst. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können Scherstifte aus der Spule 40 hervorstehen, die mit entsprechenden Scherstiftlöchern in den Kopplungsklinken 50 in Eingriff stehen, die eine Größe jedes Stifts aufweisen, die jeweils an die vorbestimmte Scherbelastung angepasst ist.
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Unter nunmehriger Bezugnahme von 15 und 16 werden Querschnitte eines Spulenbausatzes 128 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Spulenbausatz 128 ist in seiner Funktion ähnlich dem Spulenbausatz 28, umfasst jedoch einen Verschlussboden 180 mit einem vorstehenden Abschnitt 182, der ein massiver Vorsprung anstelle einer im Allgemeinen zylindrischen Wand ist (d.h. vorstehender Abschnitt 82 des in 4 dargestellten Verschlussbodens 80). Die Torsionsstabnocke 170 liegt daher gegen die Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 182, anstatt wenigstens teilweise vom vorstehenden Abschnitt 182 umgeben zu werden. Die Torsionsstabnocke 170 umfasst einen oder mehrere Scherstifte 175, die aus dem zweiten Ende der Torsionsstabnocke 170 hervorstehen und in entsprechende Scherstiftlöcher 186 eingreifen, die im Verschlussboden 180 gebildet sind. Die Scherstifte 175 und Scherstiftlöcher 186 haben die gleiche Funktion wie die Scherstifte 86 und Scherstiftlöcher 75 der oben beschriebenen Ausführungsform, und weisen eine Größe auf, die derart angepasst ist, sodass die Scherstifte 175 bei einer vorbestimmten Scherbelastung (z.B. einem vorbestimmten Drehmoment, das niedriger liegt, als das, welchem die Torsionsstabnocke 170 ausgesetzt wird, wenn der Vorspanner 22 zündet) scheren.
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Wie vorliegend verwendet, haben die Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weitläufige Bedeutung in Übereinstimmung mit der gebräuchlichen und üblichen Verwendung durch einen Fachmann auf dem Gebiet, das den Gegenstand dieser Offenbarung betrifft. Es versteht sich, dass diese Bedingungen bezwecken, dem Fachmann, der diese Offenbarung überprüft, die Beschreibung bestimmter vorliegend beschriebener und beanspruchter Merkmale zu ermöglichen, ohne den Geltungsbereich dieser Merkmale auf die bereitgestellten präzisen, numerischen Bereiche einzuschränken. Entsprechend sollten diese Bedingungen als Anzeichen dafür verstanden werden, dass unwesentliche oder belanglose Modifikationen oder Änderungen des beschriebenen und beanspruchten Gegenstands als innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben, liegend gelten.
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Es sollte bemerkt sein, dass der Begriff „beispielhaft “ wie vorliegend als verschiedene Ausführungsformen beschreibend verwendet, bezweckt, darauf hinzuweisen, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Repräsentationen und/oder Illustrationen von möglichen Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht bezweckt, zu konnotieren, dass solche Ausführungsformen notwendigerweise außergewöhnliche oder superlative Beispiele sind).
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Die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“ und ähnliche vorliegend verwendete Begriffe bedeuten das direkte oder indirekte Zusammenfügen zweier Elemente miteinander. Ein solches Zusammenfügen kann feststehend (z.B. permanent) oder beweglich (z.B. entfernbar oder lösbar) sein. Ein solches Zusammenfügen kann mit den beiden Elementen oder den beiden Elementen und zusätzlichen Zwischenelementen, die als eine einzelne Einheitsform miteinander angeformt sind, oder mit den beiden Elementen oder den beiden Elementen und zusätzlichen Zwischenelementen, die miteinander befestigt sind, ausgeführt werden.
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Bezugnahmen auf die Positionen der Elemente (z.B. „oben“, „unten“, „über“, „unter“, etc.) werden lediglich verwendet, um die Orientierung der verschiedenen Elemente in den FIGUREN zu beschreiben. Es sollte angemerkt sein, dass sich die Orientierung der verschiedenen Elemente gemäß anderen Ausführungsbeispielen unterscheiden kann, und dass solche Variationen bestimmungsgemäß die vorliegende Offenbarung umfassen.
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Es ist wichtig zu bemerken, dass die Konstruktion und Anordnung des Aufrollers mit der vorgespannten Spule wie in den verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt nur als illustrativ gelten. Obwohl nur einige der Ausführungsformen in dieser Offenbarung im Einzelnen beschrieben sind, ist es dem Fachmann, der diese Offenbarung überprüft, ohne Weiters ersichtlich, dass viele Modifikationen möglich sind (z.B. Variationen der Größen, Dimensionen, Strukturen, Gestalten und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerte, Befestigungsanordnungen, Verwendung der Materialien, Farben, Orientierungen, etc.), ohne von der neuartigen Lehre und den Vorteilen des vorliegend beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als angeformtes Teil dargestellt sind, aus mehreren Teilen oder Elementen bestehen, wobei die Position der Elemente umgekehrt oder anderweitig variiert sein kann und die Natur oder Anzahl der diskreten Elemente oder Positionen geändert oder variiert werden kann. Die Reihenfolge oder Sequenz jeglicher Prozess- oder Verfahrensschritte kann variiert oder in anderer Reihenfolge gemäß alternativer Ausführungsformen durchgeführt werden. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls im Design, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
