DE102010051419A1 - Antriebsrad für Gurtstraffer und Gurtstraffer für Sicherheitsgurtsystem - Google Patents
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Abstract
Ein Antriebsrad (14) für einen Gurtstraffer ist an eine Gurtspule ankoppelbar und umfasst eine Außenverzahnung mit mehreren über den Umfang verteilten Zähnen (30). Die Zähne (30) sind in einer ersten Umfangsrichtung B geneigt, und/oder die Zähne (30) weisen wenigstens von der Mittelachse A des Antriebsrads (14) abgewandte, in einer ersten Umfangsrichtung B geneigte Stirnfläche (36), und/oder die Zwischenräume (42) zwischen benachbarten Zähnen (30) sind bzgl. Ebenen, die durch radiale und axiale Richtungen definiert sind, nicht symmetrisch. Außerdem weisen die Zähne (30) keine Symmetrie bzgl. tangential zur Umfangsrichtung verlaufenden Ebenen E auf. Ein Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem umfasst ein Kraftübertragungselement (20) und eine Einrichtung zum Antreiben des Kraftübertragungselements (20). Der Gurtstraffer umfasst ferner ein drehbar gelagertes Antriebsrad (14) der oben genannten Art mit einer Außenverzahnung, an der das Kraftübertragungselement (20) nach Aktivierung der Antriebseinrichtung angreift und das Antriebsrad (14) in Drehung versetzt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Antriebsrad für einen Gurtstraffer. Die Erfindung betrifft ferner einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einem solchen Antriebsrad.
- Aus der
DE 10 2006 031 359 A1 ist ein Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einer Antriebseinheit und einem Kraftübertragungselement bekannt, das bei Aktivierung der Antriebseinheit an einem drehbar gelagerten Antriebsrad angreift, welches an die Achse eines Gurtaufrollers gekoppelt oder ankoppelbar ist. Das Antriebsrad kann entweder als Zahnrad oder Turbinenrad ausgebildet sein. Das Kraftübertragungselement besteht aus einem substanziell verformbaren Material, sodass eine gedämpfte Einsteuerung des Kraftübertragungselements am Antriebsrad stattfindet. Die bei einer nicht-biegsamen Zahnstange als Kraftübertragungselement auftretende Zahn-auf-Zahn-Problematik lässt sich dadurch vermeiden. - Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem solchen Gurtstraffertyp die Drehmomentübertragung zwischen Kraftübertragungselement und Antriebsrad weiter zu optimieren, um einen möglichst großen Vorschub zu erreichen.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Antriebsrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Gurtstraffer mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Antriebsrads und des erfindungsgemäßen Gurtstraffers sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
- Das erfindungsgemäße Antriebsrad für einen Gurtstraffer ist an eine Gurtspule ankoppelbar und umfasst eine Außenverzahnung mit mehreren über den Umfang verteilten Zähnen. Die Zähne sind in einer ersten Umfangsrichtung geneigt, und/oder die Zähne weisen wenigstens eine von der Mittelachse des Antriebsrads abgewandte, in einer ersten Umfangsrichtung geneigte Stirnfläche auf, und/oder die Zwischenräume zwischen benachbarten Zähnen sind bezüglich Ebenen, die durch radiale und axiale Richtungen definiert sind, nicht symmetrisch. Außerdem weisen die Zähne gemäß der Erfindung keine Symmetrie bezüglich tangential zur Umfangsrichtung verlaufenden Ebenen auf.
- Unter einer „Außenverzahnung mit mehreren über den Umfang verteilten Zähnen” sind im Sinne der Erfindung auch Flügel oder Schaufeln eines Turbinenrads zu verstehen.
- Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Form der Zähne des Antriebsrads den Wirkungsgrad bei der Umwandlung der (zum Kontaktzeitpunkt im Wesentlichen linearen) Bewegung des Kraftübertragungselements in eine Drehbewegung des Antriebsrads maßgeblich beeinflusst. Es hat sich gezeigt, dass ein Antriebsrad mit erfindungsgemäßer Formgebung der Zähne eine deutlich verbesserte Drehmomentübertragung gegenüber einem Antriebsrad mit klassischer Außenverzahnung ermöglicht, insbesondere bei Verwendung eines unverzahnten, aus einem substantiell verformbaren Material bestehenden Kraftübertragungselements.
- Allgemein können die Antriebsleistung und das Antriebsverhalten des Straffers durch geeignete Wahl der Zahnform im Rahmen der Erfindung an verschiedene Anforderungen angepasst werden, auch im Hinblick auf den Fall eines blockierten Antriebsrads. Insbesondere hinsichtlich der konkreten Zahnform, des Zahnwinkels, des Zahnspitzenwinkels, der Eindringtiefe in das Kraftübertragungselement, des Spanraums, des Spitzenradius, des Antriebsraddurchmessers, der Zahnhöhe und der Gestalt der Zahnoberfläche ergibt sich innerhalb der erfindungsgemäß vorgegebenen Kriterien ein Gestaltungsspielraum, mit dem die Antriebsleistung und das Antriebsverhalten des Gurtstraffers gezielt beeinflusst werden können.
- Das erfindungsgemäße Antriebsrad hat darüber hinaus den Vorteil, dass der Materialabtrag („Schaben”) sowohl auf Seiten des Antriebsrads als auch auf Seiten des Kraftübertragungselements minimiert oder ganz vermieden ist. Damit wird einerseits das Ablösen von Partikeln vermieden und andererseits einer Verminderung des Wirkungsgrades entgegengewirkt.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Antriebsrad mehrere, axial hintereinander angeordnete Teil-Antriebsräder, von denen zumindest eines wenigstens eine der oben genannten erfindungsgemäßen Kombinationen von Kriterien erfüllt. Dadurch ergeben sich beim Design des Antriebsrads noch mehr Variationsmöglichkeiten, sodass eine noch individuellere Anpassung an gegebene Anforderungen möglich ist. Die Teil-Antriebsräder lassen sich als Stanzteile kostengünstig herstellen.
- Insbesondere können die Teil-Antriebsräder versetzt zu einander angeordnet sein, so dass die effektive Zahl der Drehmoment aufnehmenden Zähne erhöht ist.
- Eine weitere Möglichkeit, das Einsteuern des Kraftübertragungselements zu beeinflussen, besteht darin, die Außenverzahnung zumindest abschnittsweise als Schrägverzahnung auszubilden.
- Schließlich können die Zähne der Außenverzahnung auch relativ zum restlichen Antriebsrad um radiale Achsen verdreht sein.
- Unabhängig von der konkreten erfindungsgemäßen Form der Zähne kann das Antriebsrad einteilig oder einstückig mit einer Gurtaufrollerachse ausgebildet sein, d. h. die Vorteile der Erfindung sind auch bei einer solchen Bauteile sparenden Ausführungsform uneingeschränkt nutzbar.
- Die Erfindung schafft auch einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einem Kraftübertragungselement und einer Einrichtung zum Antreiben des Kraftübertragungselements. Der Gurtstraffer umfasst ferner ein drehbar gelagertes, erfindungsgemäßes Antriebsrad mit einer Außenverzahnung, an der das Kraftübertragungselement nach Aktivierung der Antriebseinrichtung angreift und das Antriebsrad in Drehung versetzt.
- Die Vorteile der Erfindung kommen besonders bei Verwendung eines Kraftübertragungselements zur Geltung, das aus einem festen, substantiell verformbaren Material und vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Unter einem substantiell verformbaren Material ist ein Material zu verstehen, das sich, etwa bei Kontakt mit dem Antriebsrad, makroskopisch verformt. Beispiele hierfür sind EPDM-Werkstoffe verschiedener Shorehärten (70–95 Shore), Kautschuk, Naturkautschuk oder (weiche) Thermoplaste (Polyamide). Auch eine ideale plastische Masse wie Lehm oder Knete mit oder ohne eine schlauchartige Ummantelung kommt in Frage. Verformungen oder Materialabtragungen im mikroskopischen Bereich, wie sie beim Kontakt einer gewöhnlichen Zahnstange mit einem Zahnrad auftreten, oder ein Abtrennen von Teilstücken des Kraftübertragungselements (Brechen, Abscheren, etc.) sind in diesem Zusammenhang nicht gemeint.
- Eine größere Angriffsfläche und damit eine bessere Drehmomentübertragung ergeben sich dadurch, dass das Kraftübertragungselement das Antriebsrad in einer der ersten Umfassungsrichtung entgegen gesetzten zweiten Umfangsrichtung antreibt.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Explosionsdarstellung eines Gurtaufrollers mit einem erfindungsgemäßen Gurtstraffer; -
2 eine Schnittansicht des zusammengebauten Gurtaufrollers; -
3 eine axiale Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsrads; -
4 eine perspektivische Ansicht des Antriebsrads aus3 ; -
5a ,5b bis10a ,10b jeweils eine axiale bzw. perspektivische Ansicht weiterer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Antriebsrads; und -
11a ,11b eine axiale bzw. perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsrads. - In
1 sind die wesentlichen Bauteile eines Gurtaufrollers mit einem pyrotechnisch angetriebenen Gurtstraffer dargestellt. In2 ist der Gurtaufroller im zusammengebauten Zustand gezeigt. - In einem Aufrollerrahmen
10 ist eine Gurtspule12 drehbar gelagert, auf die Gurtband aufgerollt bzw. von der Gurtband abgezogen werden kann. Am Rahmen10 ist ein Antriebsrad14 mit einer Außenverzahnung drehbar gelagert. Das Antriebsrad14 ist entweder permanent an die Achse (Gurtspule12 ) des Gurtaufrollers gekoppelt oder selektiv an diese ankoppelbar. Im ersteren Fall kann das Antriebsrad14 einteilig oder einstückig mit der Gurtaufrollerachse ausgebildet sein. - Der Gurtstraffer des Gurtaufrollers weist ferner eine pyrotechnische Antriebseinheit mit einem Zünder
16 sowie ein in einem Strafferrohr18 angeordnetes, durch die Antriebseinheit antreibbares Kraftübertragungselement20 auf. Das Kraftübertragungselement20 ist aus einem festen, substanziell verformbaren Material und vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Komponenten des Gurtstraffers sind zumindest zum Teil in einem Straffergehäuse22 untergebracht, das am Aufrollerrahmen10 befestigt ist. - Auf das Antriebsrad
14 sind noch eine Anlaufscheibe24 , eine darin angeordnete Spiralfeder26 sowie eine Abdeckung28 aufgesetzt. Diese Komponenten bilden eine sogenannte Federseite des Gurtaufrollers, die für die Funktion des Gurtstraffers jedoch nicht von Bedeutung ist. - In
3 ist ein Ausführungsbeispiel des Antriebsrads14 dargestellt. Das Antriebsrad14 hat eine Mittelachse A, um die es im montierten Zustand des Gurtstraffers drehbar ist. Dementsprechend sind nachfolgend unter axialen Richtungen Richtungen entlang der Mittelachse A, unter radialen Richtungen Richtungen entlang eines von der Mittelachse A ausgehenden Radius, und unter Umfangsrichtungen Richtungen parallel zur Drehrichtung des Antriebsrads14 zu verstehen. - Das Antriebsrad
14 weist eine Außenverzahnung mit einer Vielzahl über den Umfang verteilter Zähne30 auf. Die Zähne30 können, wie in3 gezeigt, gleichmäßig, oder auch ungleichmäßig verteilt sein. - Gemäß einem ersten Kriterium sind die Zähne
30 in einer ersten Umfangsrichtung B geneigt, d. h. entweder beide Flanken32 ,34 eines Zahns30 (bzw. wesentliche Abschnitte der Flanken32 ,34 ) sind in Umfangsrichtung B geneigt, oder eine der Flanken32 ,34 (bzw. ein wesentlicher Abschnitt dieser Flanke) ist stärker in der ersten Umfangsrichtung B geneigt als die andere Flanke (oder ein wesentlicher Abschnitt dieser Flanke) in der entgegengesetzten Umfangsrichtung C. Die Mittellinien der Zähne schneiden dabei die Mittelachse des Antriebsrades nicht. - Gemäß einem zweiten Kriterium sind die Stirnflächen
36 der Zähne30 in der ersten Umfangsrichtung B geneigt, d. h. ausgehend von der Spitze38 eines Zahns30 (der am weitesten von der Mittelachse A entfernte Punkt des Zahns30 ) fällt die Stirnfläche36 in der ersten Umfangsrichtung B zur Basis40 des Zahns30 hin ab, wie in3 durch den Winkel a dargestellt, der kleiner als 90° ist. Die Stirnflächen36 der Zähne30 sind also weder kreisförmig noch tangential bearbeitet und auch nicht symmetrisch bezüglich Ebenen, die durch radiale und axiale Richtungen definiert sind. - Gemäß einem dritten Kriterium sind die Zwischenräume
42 zwischen zwei benachbarten Zähnen30 bezüglich Ebenen, die durch radiale und axiale Richtungen definiert sind, nicht symmetrisch. - Gemäß einem vierten Kriterium weisen die Zähne
30 keine Symmetrie bezüglich Ebenen auf, die tangential zu einer Umfangsrichtung verlaufen. In3 ist beispielhaft eine solche Ebene E dargestellt. - Im montierten Zustand des Gurtstraffers ist das Antriebsrad
14 so angeordnet, dass das in einer Richtung D bewegte Kraftübertragungselement das Antriebsrad14 in der zweiten Umfangsrichtung C antreibt. Somit bietet sich dem auftreffenden Kraftübertragungselement eine vergleichsweise große Angriffsfläche, was die Drehmomentübertragung begünstigt. - Die
5a ,5b bis10a ,10b zeigen weitere sechs Ausführungsbeispiele, die das erste und/oder das zweite und/oder das dritte und das vierte der oben genannten Kriterien erfüllen. - In den
11a und11b ist ein Beispiel einer Ausführungsform gezeigt, bei der das Antriebsrad14 aus mehreren, axial hintereinander angeordneten Teilen besteht. Jedes Teil stellt für sich ein Teil-Antriebsrad44a ,44b bzw.44c dar. Wenigstens ein Teil-Antriebsrad44a ,44b ,44c , vorzugsweise alle Teil-Antriebsräder44a ,44b ,44c , erfüllt bzw. erfüllen das erste und/oder das zweite und/oder das dritte und das vierte der oben genannten Kriterien. Die Teil-Antriebsräder44a ,44b ,44c sind versetzt zueinander angeordnet. Die Teil-Antriebsräder44a ,44b ,44c können als Stanzteile hergestellt werden. - Gemäß einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform ist die Außenverzahnung des Antriebsrads
14 wenigstens abschnittsweise als Schrägverzahnung ausgebildet. Auch eine Verdrehung der Zähne30 um radiale Achsen relativ zum restlichen Antriebsrad14 ist möglich. In jedem Fall sind aber das erste und/oder das zweite und/oder das dritte und das vierte der oben genannten Kriterien erfüllt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006031359 A1 [0002]
Claims (10)
- An eine Gurtspule (
12 ) ankoppelbares Antriebsrad (14 ) für einen Gurtstraffer, umfassend eine Außenverzahnung mit mehreren über den Umfang verteilten Zähnen (30 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (30 ) in einer ersten Umfangsrichtung B geneigt sind, und/oder die Zähne (30 ) wenigstens eine von der Mittelachse A des Antriebsrads (14 ) abgewandte, in einer ersten Umfangsrichtung B geneigte Stirnfläche (36 ) aufweisen, und/oder die Zwischenräume (42 ) zwischen benachbarten Zähnen (30 ) bzgl. Ebenen, die durch radiale und axiale Richtungen definiert sind, nicht symmetrisch sind, und die Zähne (30 ) keine Symmetrie bzgl. tangential zu einer Umfangsrichtung verlaufenden Ebenen E aufweisen. - Antriebsrad (
14 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (14 ) mehrere, axial hintereinander angeordnete Teil-Antriebsräder (44a ,44b ,44c ) umfasst. - Antriebsrad (
14 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Antriebsräder (44a ,44b ,44c ) versetzt zu einander angeordnet sind. - Antriebsrad (
14 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung wenigstens abschnittsweise als Schrägverzahnung ausgebildet ist. - Antriebsrad (
14 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Zähne (30 ) relativ zum restlichen Antriebsrad (14 ) um radiale Achsen verdreht sind. - Antriebsrad (
14 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (14 ) einteilig oder einstückig mit einer Gurtaufrollerachse ausgebildet ist. - Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einem Kraftübertragungselement (
20 ), und einer Einrichtung zum Antreiben des Kraftübertragungselements, gekennzeichnet durch ein drehbar gelagertes Antriebsrad (14 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Außenverzahnung, an der das Kraftübertragungselement (20 ) nach Aktivierung der Antriebseinrichtung angreift und das Antriebsrad (14 ) in Drehung versetzt. - Gurtstraffer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (
20 ) aus einem festen, substantiell verformbaren Material ausgebildet ist. - Gurtstraffer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (
20 ) einstückig ausgebildet ist. - Gurtstraffer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (
14 ) so angeordnet ist, dass das Kraftübertragungselement (20 ) das Antriebsrad (14 ) in einer der ersten Umfangsrichtung B entgegen gesetzten zweiten Umfangsrichtung C antreibt.
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