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Die Erfindung betrifft eine Straffervorrichtung für einen Gurtaufroller eines Sicherheitsgurtes, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
WO 2009/000417 A1 ist eine gattungsgemäße Straffervorrichtung bekannt, welche einen Antrieb aus in einem Rohr geführten Massekörpern aufweist, die mittels eines von einem pyrotechnischen Gasgenerator erzeugten Drucks antreibbar sind. An dem ersten dem Gasgenerator zugewandten Massekörper liegt ein Kolben an, der einen Druckraum abschließt, der von dem Gasgenerator mit einem Druck beaufschlagbar ist. Der Kolben ist als hohles dünnwandiges becherförmiges Tiefziehteil ausgebildet und liegt mit einer Einwölbung an dem ersten Massekörper an und verschließt den Druckraum über eine linienförmige Dichtkante, welche an der Innenseite des Rohres anliegt. Ein Nachteil dieses Kolbens ist darin zu sehen, dass er als ein aus Stahl hergestelltes Tiefziehteil hergestellt ist, und die Dichtkante deswegen verhältnismäßig steif ist und in einem gekrümmten Rohrverlauf den Kontakt zu der Innenwand des Rohres verlieren kann. Für den Fall, dass die Dichtkante nicht an der Innenwand des Rohres anliegt, strömt ein Teil des Gases aus dem Druckraum an dem Kolben vorbei, wodurch die Straffleistung und der Wirkungsgrad sinken. Eine erhöhte Flexibilität der Dichtkante kann mit dem vorgeschlagenen Design jedoch nur begrenzt erzielt werden, da der Kolben eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist und die Wandstärke nicht zu gering gewählt werden kann, da der Kolben sonst nicht die nötige Festigkeit zur Übertragung der Antriebsleistung aufweist. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass bei einer Beschädigung des Kolbens die Gefahr besteht, dass die Straffbewegung durch das Eindringen von Teilen des Kolbens in den Spalt zwischen die Massekörper und die Rohrinnenwandung gestört oder sogar blockiert werden kann.
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Aus der
DE 10 2008 032 371 A1 ist ferner ein Gurtstraffer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Straffervorrichtung mit einer erhöhten Funktionssicherheit und einer hohen Straffleistung bei einem hohen Wirkungsgrad zu schaffen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Straffervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass
- – der Kolben aus einem formstabilen Grundkörper gebildet ist,
- – der Grundkörper derart bemessen ist, dass zwischen dem Grundkörper und der Innenwand des Rohres ein Spalt vorhanden ist, und
- – an dem Grundkörper eine umlaufende sich radial nach außen erweiternde, in Richtung des Druckraumes gerichtete, an der Innenwand des Rohres anliegende Dichtlippe vorgesehen ist, wobei die dem Druckraum zugewandte Oberfläche des Kolbens teilkugelförmig ist, und zwischen der Dichtlippe und dem Grundkörper eine Ausnehmung in Form einer ringförmigen Hohlkehle vorgesehen ist, welche die Federsteifigkeit der Dichtlippe gegenüber den auf den Kolben einwirkenden Querkräften vermindert.
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Der Vorteil des erfindungsgemäß verbesserten Kolbens ist darin zu sehen, dass der Kolben in seiner Grundstruktur zwei in ihrer Funktion unterschiedliche Abschnitte aufweist, welche unabhängig voneinander entsprechend ihrer Funktion optimal ausgelegt werden können. Der formstabile Grundkörper dient dabei der Kraftübertragung auf den ersten Massekörper und ist dementsprechend mit einer für die Kraftübertragung erforderlichen Festigkeit versehen. Die Dichtfunktion an der Innenwand des Rohres ist durch eine Dichtlippe verwirklicht, welche die erforderliche Flexibilität aufweist, damit sie auch in einem gekrümmten Rohrverlauf dichtend an der Innenwand anliegt. Im einfachsten Fall können die unterschiedlichen Eigenschaften des Grundkörpers und der Dichtlippe durch eine unterschiedliche Wandstärke erzielt werden. Da der formstabile Grundkörper selbst keine dichtende Funktion hat, ist er bewusst so bemessen, dass zwischen ihm und der Innenwand des Rohres ein Spalt vorhanden ist. Durch den vorhandenen Spalt wird sichergestellt, dass der Kolben in dem gekrümmten Rohrverlauf nicht durch Anlage des Grundkörpers an der Innenwand des Rohres, wie z. B. bei einer Schiefstellung des Kolbens, festklemmt und durch eine erhöhte Reibung die Straffleistung vermindert. Aufgrund der vorgeschlagenen Ausrichtung der Dichtlippe wird es ermöglicht, dass die Dichtlippe in dem gekrümmten Rohr an einer Seite radial einwärts gebogen wird, während sie an der gegenüberliegenden Seite radial auswärts federn kann und dadurch auch in dieser Stellung allseitig an der Innenwand des Rohres anliegt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:
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1: Gurtaufroller mit einer Straffervorrichtung mit Massekörperantrieb;
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2: Kolben in der Anlage an dem ersten Massekörper in vergrößerter Darstellung;
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3: Kolben in der Anlage an dem ersten Massekörper in einem gekrümmten Abschnitt des Rohres;
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4: Kolben mit einer Kennzeichnung der verschiedenen Funktionsabschnitte;
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Der in 1 schematisch gezeigte Gurtaufroller umfasst ein Gehäuse 11 mit Seitenschenkel 13, eine darin gelagerte Gurtaufwickelwelle 12 für ein nicht dargestelltes Sicherheitsgurtband und eine nach Auslösung auf die Gurtaufwickelwelle 12 einwirkende Straffervorrichtung 10. Die Straffervorrichtung 10 umfasst ein mit der Gurtaufwickelwelle 12 drehfest verbundenes Antriebsrad 14, das beispielsweise eine Außenverzahnung 15 aufweist, einen insbesondere pyrotechnischen Gasgenerator 17 zur Erzeugung eines Gasdrucks, und ein den Gasgenerator 17 mit der Gurtaufwickelwelle 12 über das Antriebsrad 14 verbindendes Rohr 16. Das Rohr 16 wird von einer Rohrwand 24 gebildet, die Teil des Gehäuses 11 oder alternativ auch ein separates Bauteil sein kann.
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In dem Rohr 16 ist eine Reihe von insbesondere metallischen Kugeln 19 zur Übertragung des von dem Gasgenerator 17 erzeugten Gasdrucks auf die Gurtaufwickelwelle 12 über das Antriebsrad 14 vorgesehen. Der Gurtaufroller ist hinsichtlich der Ausgestaltung des Wechselwirkungsbereichs 18 zwischen der Kugelreihe 19 und dem Antriebsrad sowie etwaiger Kupplungseinrichtungen zwischen dem Antriebsrad 14 und der Gurtaufwickelwelle 12 nicht beschränkt. Zur reibungsarmen Kraftübertragung ist der Außendurchmesser der Kugeln 19 zweckmäßigerweise etwas geringer als der Innendurchmesser des Rohres 16.
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In dem Rohr 16 ist weiterhin ein in 1 nur schematisch angedeuteter Kolben 21 vorgesehen, der zweckmäßigerweise in einem Bereich 23 zwischen dem Gasgenerator 17 und der Kugelreihe 19, das heißt unmittelbar vor der in Kraftübertragungsrichtung ersten Kugel 19a der Kugelreihe 19 angeordnet ist. Der Kolben 21 schließt einen durch den Gasgenerator 17 mit einem Gasdruck beaufschlagbaren Druckraum 20 in dem Rohr 16 ab, so dass er bei einer Druckbeaufschlagung des Druckraumes 20 durch den Gasgenerator 17 zu einer Straffbewegung antreibbar ist. Die Straffbewegung des Kolbens 21 wird durch die Kraftübertragungseinrichtung, gebildet durch die Kugelreihe 19 und das Antriebsrad 14, auf die Gurtaufwickelwelle 12 übertragen, so dass das Gurtband gestrafft wird.
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In der 2 ist der Kolben 21 in der Anlage an dem ersten Massekörper 19a in dem Rohr 16 vergrößert dargestellt. Der Kolben 21 ist aus einem formstabilen Grundkörper 22 und einer sich in Richtung des Druckraumes 20 erstreckenden umlaufenden Dichtlippe 25 gebildet. Der Massekörper 19a ist durch eine Kugel mit einem Radius R1 gebildet, welcher geringfügig kleiner als der halbe Durchmesser B des Rohres 16 ist. Der Kolben 21 weist eine Stirnseite 28 mit einer Einwölbung gleichen Radius auf, an der der Massekörper 19a mit einer möglichst großen Fläche spaltfrei anliegt. Die dem Druckraum 20 zugewandte Druckseite 27 des Kolbens 21 ist teilkugelförmig mit einem identischen Radius R2 geformt, so dass sich zwischen der Stirnseite 28 und der Druckseite 27 ein konstanter Abstand D ergibt, und der Grundkörper 22 in diesem Bereich demnach eine konstante Wandstärke aufweist. Der Außendurchmesser des Grundkörpers 22 ist kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 16 gewählt, so dass zwischen der Innenwand 16a des Rohres 16 und dem Grundkörper 22 ein Spalt S vorhanden ist. Insgesamt befindet sich der gesamte Grundkörper 22 innerhalb eines Kreises K, der einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser B des Rohres aufweist. Aufgrund der Formgebung des Grundkörpers 22 des Kolbens 21 kann dieser relativ hohe Kräfte auf den Massekörper 19a übertragen, und die Straffbewegung auch in einer gekrümmten Rohrführung ausführen ohne dabei an der Innenwand des Rohres 16 festzuklemmen oder zu verkanten. Außerdem weist er eine derart massive Formgebung auf, dass er sich auch unter einer hohen Belastung nur geringfügig verformt und dadurch nicht selbst zwischen die Innenwand 16a des Rohres 16 und den Massekörper 19a gelangen kann. Auch bei einer möglichen Beschädigung des Kolbens 21 sind die dabei entstehenden Teile so groß, dass sie nicht zwischen den Massekörper 19a und die Innenwand 16a gelangen können. Ferner kann der Kolben 21 durch die teilkugelförmige Formgebung der Druckseite 27 nach einem Austritt aus dem Rohr 16 zum Ende der Straffbewegung durch die einsetzende Rückdrehbewegung des Antriebsrades 14 während einer folgenden kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung sehr einfach wieder in das Rohr 16 zurückgedrängt werden. Dabei ist es von Vorteil, dass der Grundkörper 22 in der Grundstruktur nicht über eine Kugel K hinaus steht, die gleich groß oder kleiner als die Massekörper 19 ist. Das einzige über die Kugel K hinaus stehende Teil des Kolbens 21 ist die Dichtlippe 25, welche jedoch so dünnwandig ausgebildet ist, dass sie beim Zurückdrängen des Kolbens 21 abbricht bzw. die Bewegung durch ihre Flexibilität nicht behindert.
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Die umlaufende Dichtlippe 25 verjüngt sich zu ihrem Rand hin und ragt von dem Grundkörper 22 in Richtung des Druckraumes 20 radial nach außen ab, wo sie schließlich mit ihrem Rand an der Innenwand 16a des Rohres 16 anliegt. Der Außendurchmesser der Dichtlippe 25 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser B des Rohres, so dass die Dichtlippe 25 beim Einbau des Kolbens 21 geringfügig zusammengedrückt wird und mit einer erhöhten Dichtkraft an der Innenwand 16a des Rohres 16 anliegt. Zwischen der Dichtlippe 25 und dem Grundkörper 22 ist eine Ausnehmung 26 in Form einer ringförmigen Hohlkehle vorgesehen, durch die in Ergänzung zu der sich verjüngenden Formgebung der Dichtlippe 25 eine radiale Einfederbewegung der Dichtlippe 25 ermöglicht wird.
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In der 3 sind der Kolben 21 und der erste Massekörper 19a in einem gekrümmten Abschnitt des Rohres 16 zu erkennen. Der Kolben 21 wird aufgrund des Bewegungsablaufs und der Druckverhältnisse an den radial äußeren in der Darstellung linken Rand der Innenwand 16a des Rohres gedrängt, wobei die Dichtlippe 25 in diesem Bereich radial einwärts einfedert. Die Einfederbewegung der Dichtlippe 25 wird dadurch ermöglicht, indem die Dichtlippe 25 selbst aus einem elastischen Werkstoff, wie z. B. POM (auch bekannt unter der Bezeichnung Delrin), gebildet ist, und die Wandstärke der Dichtlippe 25 zu ihrem radial äußeren Rand hin abnimmt. Ferner wird die Einfederbewegung durch die Ausnehmung 26 begünstigt, da die Dichtlippe 25 dadurch unter Verengung der Ausnehmung 26 an den Grundkörper 22 herangedrückt werden kann. Auf der gegenüberliegenden Seite an der Radialinnenseite des Rohres 16 federt die Dichtlippe 25 aufgrund der Federvorspannung nach außen, wobei die Ausnehmung 26 in diesem Bereich vergrößert wird. Der Vorteil der vorgeschlagenen Formgebung der Dichtlippe 25 besteht erkennbar darin, dass sie auch in dem dargestellten gekrümmten Abschnitt des Rohres 16 nicht den Kontakt zu der Innenwand 16a des Rohres 16 verliert und dadurch ihre Dichtwirkung wahrnimmt. Ferner wird der Kolben 21 dichtend in dem Rohr 16 geführt, ohne dass die Gefahr eines Festklemmens oder Verkantens des Kolbens 21 besteht. Ferner ist die entstehende Reibung zwischen dem Kolben 21 und dem Rohr 16 durch die sehr kleine Anlagefläche der Dichtlippe 25 auf ein Minimum reduziert.
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In der 4 ist der Kolben 21 mit den unterschiedlichen Funktionsabschnitten zu erkennen. Der Grundkörper 22 ist weiter in einen Kontaktabschnitt 22a gekennzeichnet durch die gestrichelte Linie I und einen Zentralabschnitt 22b gekennzeichnet durch die Strichpunktlinie II unterteilt. Der durch die Dichtlippe 25 gebildete Dichtabschnitt ist durch die gepunktete Linie III gekennzeichnet.
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Der Kontaktabschnitt 22a dient der möglichst großflächigen Anlage des ersten Massekörpers 19a an der Stirnseite 28 und ist radial außen als Kegel 29 ausgebildet. Aufgrund der Kegelform des Kontaktabschnittes 22a wird verhindert, dass der Kolben 21 auch bei einer hohen Belastung zwischen den ersten Massekörper 19a und die Innenwand 16a des Rohres 16 gelangen kann, und sichergestellt, dass der Kolben eine Rückwärtsbewegung während der kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung ausführen kann. Der Zentralabschnitt 22b ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und zu dem Druckraum 20 hin mit einer teilkugelförmigen Druckseite 27 versehen. Aufgabe des Zentralabschnittes 22b ist es, die nötige Formstabilität des Kolbens 21 bei der Übertragung der Druckkräfte auf den Massekörper 19a zu schaffen. Der Zentralbereich 22b ist in Längsrichtung des Kolbens 21 in Richtung der Straffbewegung möglichst kurz ausgeführt, so dass bei einem möglichen Kontakt des Zentralbereichs 22b an der Innenwand 16a des Rohres 16 möglichst wenig Reibungsverluste entstehen und der Kontakt des Zentralbereichs 22b auch in einem gekrümmten Abschnitt des Rohres 16 möglichst vermieden wird. Aufgabe des Dichtabschnittes, gebildet durch die Dichtlippe 25, ist es, den Kolben 21 gegenüber dem Druckraum 20 abzudichten und zwar während der gesamten Straffbewegung. Dabei sollen die entstehenden Reibungskräfte durch die Bewegung der an der Innenwand 16a anliegenden Dichtlippe 25 möglichst klein sein. Ferner soll die Dichtlippe 25 das Zurückdrängen des zum Ende der Straffbewegung aus dem Rohr 16 ausgetretenen Kolbens 21 bei der einsetzenden kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung zurück in das Rohr 16 möglichst wenig behindern.
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Ein besonderer indirekt sich aus der Erfindung ergebender Vorteil ist der, dass der Kolben 21 als kostengünstiges und leichtes Spritzgussteil hergestellt werden kann.
