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Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Gurtstraffer der eingangs genannten Art finden in Kraftfahrzeugen Verwendung und dienen dem Zweck, eventuell vorhandene Gurtlose zu Beginn eines Unfalles durch Aufwickeln des Sicherheitsgurtes zu beseitigen, und den Insassen möglichst früh an die Fahrzeugverzögerung anzukoppeln. Aufgrund der frühzeitigen Ankoppelung des Insassen wird die auf ihn einwirkende Belastung reduziert, indem diese auf einen möglichst langen Weg der Vorwärtsverlagerung verteilt wird. Damit der zur Verfügung stehende Weg der Vorwärtsverlagerung auch vollständig ausgenutzt werden kann, ist der Gurtstraffer ferner mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung versehen, durch die ein kraftbegrenzter Gurtbandauszug ermöglicht ist. Die Insassenbelastung während der kraftbegrenzten Vorwärtsverlagerung wird durch die Auslegung der Kraftbegrenzungseinrichtung bestimmt, wobei durch Kombination mehrerer Kraftbegrenzungselemente in verschiedener Reihenfolge sich auch verschiedene Kraftbegrenzungsverläufe einstellen lassen.
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Nachteilig bei solchen Systemen ist jedoch, dass aufgrund der aufeinanderfolgenden entgegengesetzten Drehbewegungen der Gurtwelle während des Gurtstraffens und der Kraftbegrenzung die sich an die Aufrollbewegung anschließende Gurtbandauszugsbewegung durch die noch anstehende von dem Gurtstraffer ausgeübte Straffkraft gestört werden kann. Diese nachteilige Kraftbegrenzungsstörung kann dadurch zu einer kurzzeitigen Spitze zu Beginn des Kraftbegrenzungsverlaufes führen.
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Aus der
WO 2009/118088 A1 ist ein gattungsgemäßer Gurtstraffer bekannt, bei dem ein Sicherungselement zur Ankopplung des Strafferantriebsrades an die Gurtwelle vorgesehen ist, und das Sicherungselement durch die Drehung der Gurtwelle in Gurtbandauszugsrichtung nach erfolgter Straffbewegung lösbar ist. Das Strafferantriebsrad und die Gurtwelle sind dabei über eine Rampenkontur miteinander gekoppelt, welche nach dem Lösen des Sicherungselementes eine Axialbewegung des Strafferantriebsrades gegenüber der Gurtwelle erzwingt. Das Sicherungselement ist z. B. durch eine Federscheibe gebildet, welche durch die Auslösung der Straffbewegung in eine Bereitschaftsstellung bewegt wird, in der sie mit Federarmen in eine gehäusefeste Verzahnung eingreift. Durch die einsetzende kraftbegrenzte Gurtbandauszugsbewegung führt das in der gehäusefesten Verzahnung in Gurtauszugsrichtung festgelegte Sicherungselement eine Lösebewegung aus und ermöglicht dadurch die Axialbewegung des Strafferantriebsrades gegenüber der Gurtwelle, wodurch das Strafferantriebsrad und die Gurtwelle außer Eingriff gelangen.
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Ein Nachteil der dort beschriebenen Lösung ist es, dass das Sicherungselement durch die Straffbewegung zunächst in eine Bereitschaftsstellung gebracht werden muss, in der dieses gegenüber dem Gehäuse in Gurtbandauszugsrichtung festgelegt ist. Ferner koppelt das Sicherungselement das Strafferantriebsrad durch die Ausübung einer Axialkraft an die Gurtwelle und muss daher eine gewisse Formstabilität zur Aufnahme der wirkenden Kräfte aufweisen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtstraffer zu schaffen, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden sind.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Gurtstraffer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen angegeben sind.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass an dem Strafferantriebsrad ein in Umfangsrichtung über eine lösbare Verbindung fixiertes Koppelelement angeordnet ist, welches durch eine Blockiereinrichtung in Gurtbandauszugsrichtung gehäusefest blockierbar ist, und zur Verbindung der Gurtwelle mit dem Strafferantriebsrad ein Profilkörper vorgesehen ist, welcher mit axial gerichteten konischen Eingriffsabschnitten in korrespondierende Ausnehmungen an der Gurtwelle oder dem Strafferantriebsrad eingreift, und durch das Koppelelement an dem Strafferantriebsrad in Umfangsrichtung festgelegt ist, wobei die lösbare Verbindung zwischen dem Koppelelement und dem Strafferantriebsrad durch die gehäusefeste Blockierung des Koppelelementes und eine Drehung der Gurtwelle in Gurtbandauszugsrichtung lösbar ist, und dadurch eine Relativdrehbewegung des Profilkörpers zu dem Strafferantriebsrad und/oder zu der Gurtwelle ermöglicht wird, welche durch die konischen Eingriffsabschnitte mit einer Axialbewegung überlagert wird, wodurch die Eingriffsabschnitte außer Eingriff aus den Ausnehmungen gelangen und die formschlüssige Verbindung zwischen dem Strafferantriebsrad und der Gurtwelle aufhebbar ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass sich das Koppelelement, welches an dem Strafferantriebsrad fixiert ist, und den Profilkörper daran hindert, bereits während der Straffbewegung die Relativdrehbewegung auszuführen, allein durch eine gehäusefeste Blockierung und eine Drehung der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung selbstständig von dem Strafferantriebsrad löst. Dabei ist es nicht erforderlich, das Koppelelement vor dem Lösen der Verbindung zu dem Strafferantriebsrad in eine Bereitschaftsstellung zu überführen, wie dies bei der im Stand der Technik bekannten Lösung erforderlich ist. Ferner wird das Koppelelement selbst in Axialrichtung wesentlich geringer belastet, so dass die Anforderungen an die Festigkeit des Koppelelementes geringer sind und die Lösebewegung unter Einfluss geringerer äußerer Kräfte bewirkt werden kann.
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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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1a, 1b: Querschnittsdarstellung eines Gurtstraffers mit einem in und außer Eingriffsstellung befindlichen Profilkörper;
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2: Gurtwelle mit Strafferantriebsrad und Profilkörper in Explosionsdarstellung;
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3a–3c: Gurtstraffer in Seitenansicht mit einer Blockiereinrichtung in verschiedenen Stellungen;
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4a, 4b: Gurtstraffer in Seitenansicht mit einem Band und daran anliegender Feder in verschiedenen Stellungen.
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In der 1a und 1b ist ein erfindungsgemäßer Gurtstraffer mit einer Gurtwelle 10, einem gegenüber einem nicht dargestellten Gehäuse fahrzeugfest verriegelbaren Profilkopf 30 und einer Kraftbegrenzungseinrichtung 70 in Form eines an der Gurtwelle 10 und an dem Profilkopf 30 fest eingespannten Torsionsstabes zu erkennen. Ferner ist ein Strafferantrieb 40 zu erkennen, welcher die Gurtwelle 10 bei einer Aktivierung zum Zwecke einer Gurtstraffung über ein Strafferantriebsrad 20 und einen Profilkörper 50 in Aufwickelrichtung antreibt. Das Strafferantriebsrad 20 umfasst einen Gurtwellenzapfen 11 und ist mit einer Sicherungsscheibe 80 auf diesem gesichert. Der Profilkörper 50 befindet sich in der 1a in einer Stellung, in der er mit später noch näher beschriebenen konischen Eingriffsabschnitten 51 in korrespondierende Ausnehmungen 12 an der Gurtwelle 10 eingreift und dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Strafferantriebsrad 20 und der Gurtwelle 10 herstellt.
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In der 2 ist der Kupplungsmechanismus zur Übertragung der von dem Strafferantrieb 40 ausgeübten Straffkraft auf die Gurtwelle 10 in Explosionsdarstellung zu erkennen. Der Kupplungsmechanismus umfasst ein Strafferantriebsrad 20 einen Profilkörper 50 und ein Koppelelement 60. Zur Sicherung des Kupplungsmechanismus auf dem Gurtwellenzapfen 11 ist ein Sicherungsring 80 mit einer Öffnung 82 und radial einwärts in die Öffnung 82 ragenden federnden Klemmzungen 81 vorgesehen, wobei der Sicherungsring 80 den Kupplungsmechanismus und insbesondere das Strafferantriebsrad 20 durch Verkeilen der Klemmzungen 81 auf dem Gurtwellenzapfen 11 in Abzugsrichtung sichern. Das Strafferantriebsrad 20 ist an seiner Radialinnenseite mit einer Führungsstruktur 21 in Form von Taschen und mit einer nach außen abstehenden Abreißnase 22 versehen. Der Profilkörper 50 weist mehrere axial gerichtete konische Eingriffsabschnitte 51 mit sich daran anschließenden schmaleren Fingern 52 auf, wobei im Übergang von den Eingriffsabschnitten 51 zu den Fingern 52 jeweils eine einseitige Hinterschneidung 53 vorgesehen ist. Das Koppelelement 60 ist in Form eines Verzahnungsringes ausgebildet und weist eine radial nach außen gerichtete Verzahnung 62 und mehrere in die Öffnung 65 radial nach innen ragende Vorsprünge 64 auf, zwischen denen entsprechende Freiräume 61 gebildet sind. In jedem der Freiräume 61 ist jeweils eine Nut 63 äquidistant zu den Vorsprüngen 64 vorgesehen.
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Beim Zusammenbau des Kupplungsmechanismus wird das Koppelelement 60 in einer Ausrichtung auf die Stirnseite des Strafferantriebsrad 20 aufgesetzt, in der die Abreißnase 22 in eine der Nuten 63 eingreift und das Koppelelement 60 in Umfangsrichtung fixiert. Anschließend wird der Profilkörper 50 mit den Fingern 52 durch die Freiräume 61 zwischen den Vorsprüngen 64 in die Führungsstruktur 21 des Strafferantriebsrad 20 eingeführt. Die Einführbewegung des Profilkörpers 50 wird dabei dadurch begrenzt, indem der Profilkörper 50 mit der Hinterschneidung 53 an den Vorsprüngen 64 des Koppelelementes 60 zur Anlage gelangt. Da das Koppelelement 60 und das Strafferantriebsrad 20 durch die Abreißnase 22 in Umfangsrichtung aneinander fixiert sind, ist der Profilkörper 50 in dieser Stellung durch die Anlage der Finger 52 an einer Seite an der Führungsstruktur 21 und an der anderen Seite an den Vorsprüngen 64 ebenfalls in Umfangsrichtung fixiert. Ferner ist der Profilkörper 50 durch die an den Hinterschneidungen 53 anliegenden Vorsprünge 64 zusätzlich in Axialrichtung gesichert, so dass der Profilkörper 50 nicht ungewollt aufgrund höherer Kräfte in das Strafferantriebsrad 20 hineingedrängt wird. Dieser Verbund aus Strafferantriebsrad 20, Profilkörper 50 und Koppelelement 60 wird dann auf den Gurtwellenzapfen 11 aufgeschoben und durch den Sicherungsring 80 gesichert.
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In den 3a–3c ist der erfindungsgemäße Gurtstraffer in verschiedenen Stellungen vor, während und nach der Ausführung der Straffbewegung zu erkennen. An dem Gehäuse 120 des Gurtstraffers ist eine Blockiereinrichtung 90 in Form einer gebogenen Feder vorgesehen, welche an einem Ende zu einem Haken 93 geformt ist, und mit diesem in einer Aufnahme an dem Gehäuse 120 eingehängt ist. Das andere freie Ende der Feder ist zu einem hakenförmigen Eingriffsabschnitt 91 geformt und liegt in der Stellung vor der Aktivierung des Gurtstraffers, wie in der 3a zu erkennen ist, an der Außenseite der Verzahnung 62 des Koppelelementes 60 an.
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In der in 3b gezeigten Stellung treibt der Gurtstraffer gerade die Gurtwelle 10 in Aufwickelrichtung an, und der Eingriffsabschnitt 91 ist in die Verzahnung 62 eingesteuert. Während des Antriebes der Gurtwelle 10 in Aufwickelrichtung dreht sich das Strafferantriebsrad 20 und damit das Koppelelement 60 im Uhrzeigersinn, so dass der Eingriffsabschnitt 91 über die Verzahnung 62 überratscht und die Drehbewegung nicht behindert. Nach der erfolgten Straffbewegung beginnt die Gurtwelle 10 bei einem Überschreiten eines durch die Kraftbegrenzungseinrichtung 70 definierten Kraftbegrenzungsniveaus in Gurtauszugsrichtung also in dieser Darstellung entgegen dem Uhrzeigersinn zu rotieren. Die Drehbewegung der Gurtwelle 10 wird dabei über die konischen Eingriffsabschnitte 51 des Profilkörpers 50 auf das Strafferantriebsrad 20 und das Koppelelement 60 übertragen, wobei die dabei entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugte Drehbewegung des Koppelelementes 60 durch den eingreifenden Eingriffsabschnitt 91 der Blockiereinrichtung 90 verhindert wird, so dass die Abreißnase 22 an dem Strafferantriebsrad 20 abbricht und die Fixierung des Koppelementes 60 gegenüber dem Strafferantriebsrad 20 aufgehoben wird. An dem Gehäuse 120 des Gurtstraffers ist dazu ein Anschlag 110 vorgesehen, an dem die Blockiereinrichtung 90 mit einem an den Eingriffsabschnitt 91 angrenzenden Abschnitt zur Anlage gelangt, so dass in jedem Fall eine weitere Drehung des Koppelelementes 60 entgegen dem Uhrzeigersinn verhindert wird, und die Verbindung zwischen dem Koppelelement 60 und dem Strafferantriebsrad 20 aufgehoben wird. Sofern die Blockiereinrichtung 90 und insbesondere der Eingriffsabschnitt 91 eine entsprechende Eigensteifigkeit aufweisen, kann der Anschlag 110 aber auch entfallen.
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Wie in der 3c zu erkennen ist, wurde das Koppelelement 60 gegenüber dem Profilkörper aufgrund der Blockierung geringfügig in Umfangsrichtung verdreht, so dass die Vorsprünge 64 nicht mehr hinter den Hinterschneidungen 53 des Profilkörpers 50 liegen. Bei einer weiteren Drehung der Gurtwelle 10 in Gurtbandauszugsrichtung wird der Profilkörper 50 aufgrund der konischen Formgebung der Eingriffsabschnitte 51 aus den korrespondierenden Ausnehmungen 12 der Gurtwelle 10 in die 1b gezeigte Stellung herausgedrängt, so dass die Verbindung zwischen der Gurtwelle 10 und dem Strafferantriebsrad 20 aufgehoben wird. Die Verbindung zwischen dem Strafferantriebsrad 20 und der Gurtwelle 10 wird dadurch unmittelbar durch die kraftbegrenzte Gurtbandauszugsbewegung gelöst, wobei zum Lösen des Koppelelementes 60 ausschließlich Umfangskräfte wirken. Die konische Formgebung der Eingriffsabschnitte 91 bewirkt dabei, dass durch die Drehbewegung der Gurtwelle 10 eine Axialbewegung des Profilkörpers 50 erzwungen wird, durch die die Verbindung zwischen dem Strafferantriebsrad 20 und der Gurtwelle 10 aufgehoben wird.
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In den 4a und 4b ist der Gurtstraffer zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Blockiereinrichtung 90 ohne das Strafferantriebsrad 20, das Koppelelement 60 und den Profilkörper 50 dargestellt. Der Gurtstraffer umfasst einen Strafferantrieb 40 mit einem Kolben 41, der an einem Anlageabschnitt 101 eines Bandes 100 anliegt. Das Band 100 ist im weiteren Verlauf zu einem Umschlingungsabschnitt 102 aus mehreren Windungen aufgewickelt, der durch Fixiereinrichtungen 130 und 140 lagefixiert ist. An der Außenseite des Umschlingungsabschnittes 102 liegt die Blockiereinrichtung 90 mit einem Stützabschnitt 102 unter Ausübung einer Federvorspannung an.
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In der in 4a gezeigten Stellung wurde der Gurtstraffer noch nicht aktiviert, so dass das Band 100 auf einem größeren Durchmesser durch die Fixiereinrichtungen 130 und 140 fixiert ist, und die Blockiereinrichtung 90 aufgrund der Formgebung mit dem Eingriffsabschnitt 91, wie auch in 3a dargestellt ist, nicht in die Verzahnung 62 eingreift. Durch die Aktivierung des Gurtstraffers spannt der Kolben 41 das Band 100 über den Anlageabschnitt 101, so dass das der Umschlingungsabschnitt 102 von den Fixiereinrichtungen 130 und 140 gelöst wird und auf einen kleineren Durchmesser zusammengezogen wird. Aufgrund dieser Verringerung des Durchmessers des Umschlingungsabschnittes 102 führt der daran anliegenden Stützabschnittes 92 der Blockiereinrichtung 90 ebenfalls eine radial einwärts gerichtete Bewegung aus, durch die der Eingriffsabschnitt 91 in die Verzahnung 62, wie auch in der 3b dargestellt, eingreift.
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Der Vorteil der erfindungsgemäß ausgeführten Blockiereinrichtung 90 ist darin zusehen, dass sie zunächst in einer in 4a gezeigten Montagestellung gehalten wird und aufgrund der Formgebung und der Anlage an dem Umschlingungsabschnitt 102 bei einer Aktivierung des Gurtstraffers selbsttätig in die Blockierstellung schwenkt, so dass in jedem Fall sichergestellt ist, dass das Koppelelement 60 zu Beginn der kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung im Anschluss an die Straffbewegung in Gurtauszugsrichtung blockiert ist, und die Verbindung zwischen dem Strafferantriebsrad 20 und der Gurtwelle 10 daraufhin durch die Drehbewegung der Gurtwelle 10 in Gurtbandauszugsrichtung selbsttätig aufgehoben wird.
