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Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einem Strafferrohr, einer pyrotechnischen Antriebseinheit, die mit dem Strafferrohr in Strömungsverbindung steht, sowie einer mittels der Antriebseinheit bewegbaren Kraftübertragungseinheit, die zumindest teilweise im Strafferrohr aufgenommen ist.
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Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch ein Baukastensystem für einen solchen Gurtstraffer.
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Derartige Gurtstraffer werden beispielsweise in einem Fahrzeug zur Gurtaufrollerstraffung verwendet und kommen entweder alleine oder in Kombination mit anderen Straffertypen wie Endbeschlag- und/oder Schlossstraffern zum Einsatz. Durch die Kombination unterschiedlicher Gurtstraffer lässt sich die Gurtstraffung gut an individuelle Kundenwünsche anpassen. Ob und wie verschiedene Gurtstraffertypen in einem Sicherheitsgurtsystem kombiniert sind, beeinflusst allerdings auch maßgeblich die vom einzelnen Gurtstraffer geforderte Straffleistung.
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Aus der
US 2007 / 0 262 186 A1 ist ein Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem mit einem Stafferrohr, einer pyrotechnischen Antriebseinheit und Kraftübertragungseinheiten bekannt, die im Strafferrohr aufgenommen sind. Im Druckraum ist eine Druckfeder angeordnet, die sich an einem der Kraftübertragungseinheiten abstützt und diese im Strafferrohr verspannt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Gurtstraffers, der eine variable Straffleistung mit einer möglichst geringen Anzahl unterschiedlicher Bauteile bereitstellt. Eine solche Reduzierung der Bauteilvielfalt würde zu einer deutlichen Senkung der Investitions- und Lagerkosten führen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Gurtstraffer der eingangs genannten Art, bei dem im Strafferrohr ein Volumenausgleichselement angeordnet ist, welches ein Volumen zwischen der Antriebseinheit und der Kraftübertragungseinheit auf einen vorbestimmten Wert reduziert. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass wesentliche Bauteile des Gurtstraffers, wie z.B. das Strafferrohr und die pyrotechnische Antriebseinheit nur dann als Gleichteile bei unterschiedlichen Straffleistungen eingesetzt werden können, wenn im Strafferrohr das (Luft-)Volumen zwischen der Antriebseinheit und der Kraftübertragungseinheit weitgehend konstant bleibt. Abhängig von der pyrotechnischen Antriebseinheit wird dieses auch als Vorvolumen bezeichnete Luftvolumen auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, der eine gewünschte Abbrandcharakteristik der pyrotechnischen Antriebseinheit gewährleistet. Unterschiedliche Vorvolumina würden die Abbrandcharakteristik des als Antriebseinheit eingesetzten Gasgenerators und damit auch den Straffkraftverlauf in unerwünschter Weise verändern.
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In einer Ausführungsform ist das Volumenausgleichselement am Strafferrohr fixiert. Aufgrund dieser Befestigung am Strafferrohr wird das Volumenausgleichselement während des Straffvorgangs nicht beschleunigt und muss dementsprechend auch nicht wieder abgebremst werden. Dies ist vorteilhaft, da aus Sicherheitsgründen stets eine Minimierung der Anzahl bewegter Bauteile angestrebt wird.
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Erfindungsgemäß ist das Volumenausgleichselement ein in das Strafferrohr eingepresster und in Richtung einer Längsachse des Strafferrohrs durchströmbarer Hohlzylinder. Über eine Variation der Länge und Wandstärke des Hohlzylinders lässt sich das Vorvolumen im Strafferrohr einfach auf einen vorbestimmten Wert reduzieren. Insbesondere bei einer Ausbildung als Kunststoffrohr lässt sich der Hohlzylinder darüber hinaus auch preiswert herstellen und mit geringem Aufwand in das Strafferrohr einpressen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gurtstraffers weist die Kraftübertragungseinheit ein Dichtelement und wenigstens ein Schubelement auf. Bei einer solchen Funktionstrennung muss in Bezug auf Material und Geometrie nicht die gesamte Kraftübertragungseinheit als Kompromiss zwischen Abdichtung und Kraftübertragung ausgebildet werden, wodurch sich in der Regel der Fertigungsaufwand für die Kraftübertragungseinheit reduziert. Alternativ ist natürlich auch denkbar, dass die Kraftübertragungseinheit aus einem oder mehreren Elementen besteht, welche sowohl die Dichtfunktion als auch die Kraftübertragungs- bzw. Schubfunktion übernehmen.
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Vorzugsweise ist ein drehbar gelagertes, von der Kraftübertragungseinheit in einer Drehrichtung beaufschlagbares und mit der Gurtspule koppelbares Zwischenelement vorgesehen. Dieses Zwischenelement stellt in einfacher und vorteilhafter Weise die Verbindung zwischen der Kraftübertragungseinheit des Gurtstraffers und der Gurtspule des Gurtaufrollers her.
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Bevorzugt grenzt in dieser Ausführungsform das Dichtelement der Kraftübertragungseinheit an das Volumenausgleichselement und das wenigstens eine Schubelement an das Zwischenelement an.
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Die Erfindung umfasst ferner auch einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule und dem oben beschriebenen Gurtstraffer, wobei die Gurtspule über ein Zwischenelement mit der Kraftübertragungseinheit des Gurtstraffers gekoppelt ist. Folglich wird der Gurtstraffer in diesem Fall als Aufrollerstraffer eingesetzt.
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Die gestellte Aufgabe wird im Übrigen auch gelöst durch ein Baukastensystem für einen Gurtstraffer, mit einem Strafferrohr, einer pyrotechnischen Antriebseinheit, die mit dem Strafferrohr in Strömungsverbindung steht, wenigstens zwei linearen Kraftübertragungseinheiten unterschiedlicher Länge, die mittels der Antriebseinheit bewegbar sind, und wenigstens einem Volumenausgleichselement, das genau einer der Kraftübertragungseinheiten zugeordnet ist, wobei das Volumenausgleichselement ein in das Strafferrohr eingepresster und in Richtung einer Längsachse des Strafferrohrs durchströmbarer Hohlzylinder ist.
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Eine der Kraftübertragungseinheiten ist zumindest teilweise im Strafferrohr aufgenommen, und das zugeordnete Volumenausgleichselement ist zwischen der Antriebseinheit und der Kraftübertragungseinheit im Strafferrohr angeordnet, wobei das wenigstens eine Volumenausgleichselement so ausgebildet und den Kraftübertragungseinheiten so zugeordnet ist, dass sich im Strafferrohr unabhängig von der eingesetzten Kraftübertragungseinheit zwischen der Antriebseinheit und der Kraftübertragungseinheit ein vorbestimmtes, im Wesentlichen konstantes Volumen einstellt. Dieses Baukastensystem erlaubt die Herstellung eines Gurtstraffers, bei dem die Straffleistung mittels unterschiedlich langer Kraftübertragungseinheiten variierbar ist. Anstatt das Strafferrohr und/oder die pyrotechnische Antriebseinheit den unterschiedlich langen Kraftübertragungseinheiten anzupassen, wird ein einfaches, an die jeweilige Länge der jeweiligen Kraftübertragungseinheit angepasstes Volumenausgleichselement bereitgestellt, welches eine gewünschte Abbrandcharakteristik der pyrotechnischen Antriebseinheit und damit einen gewünschten Straffkraftverlauf des Gurtstraffers sicherstellt. Trotz variabler Straffleistung können somit wesentliche Teile des Gurtstraffers als Gleichteile erhalten bleiben. Dies führt zu einer Reduzierung der Teilevielfalt und somit zu geringeren Investitions- und Lagerkosten.
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Vorzugsweise sind wenigstens drei lineare Kraftübertragungseinheiten unterschiedlicher Länge und wenigstens zwei jeweils genau einer Kraftübertragungseinheit zugeordnete Volumenausgleichselemente mit unterschiedlichem Volumen vorgesehen. Die maximale Straffleistung wird dabei mit der längsten Kraftübertragungseinheit erreicht, welcher in der Regel kein Volumenausgleichselement zugeordnet ist. Die Längen des Strafferrohrs und der längsten Kraftübertragungseinheit sind üblicherweise so abgestimmt, dass sich im Strafferrohr zwischen der Antriebseinheit und der Kraftübertragungseinheit im Wesentlichen das vorbestimmte (Luft-)Volumen einstellt. Allen weiteren (kürzeren) Kraftübertragungseinheiten ist dann jeweils genau ein bestimmtes Volumenausgleichselement zugeordnet, welches das aufgrund der verkürzten Ausführung der Kraftübertragungseinheit im Strafferrohr vergrößerte (Luft-)Volumen zwischen der Antriebseinheit und der Kraftübertragungseinheit soweit ausfüllt, dass wiederum das vorbestimmte (Luft-) Volumen verbleibt. Dabei kann das bestimmte Volumenausgleichselement natürlich auch aus zwei oder mehr Teilelementen zusammengesetzt sein.
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Vorzugsweise ist ein drehbar gelagertes, von der Kraftübertragungseinheit in einer Drehrichtung beaufschlagbares und mit einer Gurtspule koppelbares Zwischenelement vorgesehen, wobei die jeweils eingesetzte Kraftübertragungseinheit einen vorbestimmten, konstanten Abstand zum Zwischenelement aufweist. Da der Abstand zwischen Kraftübertragungseinheit und Zwischenelement konstant bleibt, wirkt sich eine Verkürzung der Kraftübertragungseinheit so aus, dass sich das Volumen im Strafferrohr zwischen der Antriebseinheit und der Kraftübertragungseinheit vergrößert. Um dies zu kompensieren wird ein Volumenausgleichselement mit einem entsprechenden Volumen eingesetzt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 einen Schnitt durch einen Gurtaufroller im Bereich eines Gurtstraffers;
- - 2 ein Detail D der 1 in einer Ausführungsform des Gurtstraffers; und
- - 3 ein Detail D der 1 in einer alternativen, erfindungsgemäßen Ausführungsform des Gurtstraffers.
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Gurtaufroller 10 mit einer Gurtspule 12 und einem Gurtstraffer 14, wobei die Gurtspule 12 über ein Zwischenelement 16 mit einer Kraftübertragungseinheit 18 des Gurtstraffers 14 gekoppelt ist.
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Der Gurtstraffer 14 ist somit ein Aufrollerstraffer, wobei die Gurtspule 12 in 1 lediglich schematisch angedeutet ist. Gut zu erkennen ist ein Antriebsritzel 20 der Gurtspule 12, welches koaxial mit der Gurtspule 12 ausgerichtet und an einem axialen Ende der Gurtspule 12 fest mit dieser verbunden ist. Das Antriebsritzel 20 kämmt im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Innenverzahnung des als Innenzahnrad ausgebildeten Zwischenelements 16. Das Zwischenelement 16 ist gemäß 1 drehbar gelagert und kann von der Kraftübertragungseinheit 18 in einer Drehrichtung (gemäß 1 entgegen dem Uhrzeigersinn) um eine Achse A beaufschlagt werden. Hierzu greift die Kraftübertragungseinheit 18 an einem Mitnehmer 22 des Zwischenelements 16 an.
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In einer Ausgangsposition gemäß 1 ist das Antriebsritzel 20 (und damit die Gurtspule 12) unabhängig vom Zwischenelement 16 um eine Aufrollerachse B drehbar, so dass ein Auf- und Abwickeln eines Gurtbands auf die Gurtspule 12 bzw. von der Gurtspule 12 ohne Behinderung durch den Gurtstraffer 14 möglich ist.
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Bei einer Rotation des als Innenzahnrad ausgeführten Zwischenelements 16 greift jedoch die Innenverzahnung des Zwischenelements 16 in die Verzahnung des Antriebsritzels 20 ein und verdreht die Gurtspule 12 zum Straffen des Gurtbands in Gurtbandaufwickelrichtung.
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Folglich ist das Zwischenelement 16 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Gurtspule 12 koppelbar.
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In einer alternativen Ausführungsform kann selbstverständlich auch das Zwischenelement 16 dauerhaft mit der Gurtspule 12 gekoppelt sein, so dass sich das Zwischenelement 16 ohne Behinderung durch die Kraftübertragungseinheit 18 mit der Gurtspule 12 mitdrehen kann. In diesem Fall wird die Kraftübertragungseinheit 18 erst nach einer Auslösung des Gurtstraffers 14 mit dem Zwischenelement 16 gekoppelt, um dieses in Gurtbandaufwickelrichtung anzutreiben.
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Der vorliegende Gurtstraffer 14 für ein Sicherheitsgurtsystem umfasst ein Strafferrohr 24, eine pyrotechnische Antriebseinheit 26, die mit dem Strafferrohr 24 in Strömungsverbindung steht, sowie die mittels der Antriebseinheit 26 bewegbare Kraftübertragungseinheit 18, die zumindest teilweise im Strafferrohr 24 aufgenommen ist. Gemäß den 1 und 2 ist die Antriebseinheit 26 an einem axialen Ende des Strafferrohrs 24 befestigt und zumindest teilweise im Strafferrohr 24 aufgenommen.
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Anstelle der Krafteinleitung über das zuvor beschriebene Zwischenelement
16 ist es auch möglich, dass das Kraftübertragungselement
18 direkt an einem Ritzel bzw. einer Turbine angreift, so wie es beispielsweise in der
DE 10 2006 031 359 A1 beschrieben ist.
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Die 2 zeigt ein Detail D des Gurtstraffers 14 gemäß 1. Dabei wird deutlich, dass die Kraftübertragungseinheit 18 ein Dichtelement 28 und ein Schubelement 30 aufweist, wobei das Dichtelement 28 an das Volumen V und das Schubelement 30 an das Zwischenelement 16 angrenzt. Das Dichtelement 28 ist im vorliegenden Fall eine Dichtkugel, die passgenau und damit dichtend im Strafferrohr 24 aufgenommen ist. Alternativ kann als Dichtelement 28 jedoch auch ein Berstventil eingesetzt werden.
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Im vorliegenden Fall dient ein flexibler Kunststoffzylinder als Schubelement 30, wobei alternativ auch mehrere Kugeln, insbesondere Stahlkugeln, zum Einsatz kommen können.
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Um bei einer fest vorgegebenen, pyrotechnischen Antriebseinheit 26 eine gewünschte Abbrandcharakteristik und damit einen gewünschten Straffkraftverlauf zu erreichen, ist es entscheidend, dass ein Volumen V im Strafferrohr 24 zwischen der Kraftübertragungseinheit 18, konkret dem Dichtelement 28 der Kraftübertragungseinheit 18, und der Antriebseinheit 26 einen vorbestimmten Wert VSoll annimmt. Dieses mit einem Gasgemisch, insbesondere Luft, gefüllte Volumen V nimmt nach einer Zündung der pyrotechnischen Antriebseinheit 26 maßgeblichenen Einfluss auf deren Abbrandcharakteristik und damit auch auf den Straffkraftverlauf des Gurtstraffers 14 während der Gurtbandstraffung.
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In einigen Sicherheitsgurtsystemen kommen neben dem dargestellten Aufrollerstraffer unter Umständen auch Endbeschlag- und/oder Schlossstraffer zum Einsatz. In diesen Fällen muss in der Regel die Straffleistung des Aufrollerstraffers verringert werden. Dies geschieht beispielsweise durch eine Verkürzung des Straffwegs.
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Eine Verkürzung des Straffwegs wird am einfachsten dadurch erreicht, dass eine Länge I der linearen Kraftübertragungseinheit 18 (vgl. 1) verkürzt wird.
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Um einen gewünschten Beschleunigungsverlauf des Zwischenelements 16 und damit der Gurtspule 12 beizubehalten und eine übermäßige Belastung des Zwischenelements 16 zu vermeiden, muss jedoch die Kraftübertragungseinheit 18, konkret das Schubelement 30 der Kraftübertragungseinheit 18 stets am Zwischenelement 16, konkret am Mitnehmer 22 des Zwischenelements 16 anliegen (vgl. 1) oder in alternativen Ausführungsformen stets einen festen vorgegebenen Abstand zum Zwischenelement 16 aufweisen.
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Somit führt eine Verkürzung der Kraftübertragungseinheit 18 zu einer Vergrößerung des Volumens V im Strafferrohr 24 zwischen der Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18. Dies würde in unerwünschter Weise zu einer veränderten Abbrandcharakteristik der pyrotechnischen Antriebseinheit 26 und damit zu einer unerwünschten Veränderung des Straffkraftverlaufs nach der Auslösung des Gurtstraffers 14 führen.
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Die 3 zeigt für einen solchen Fall einen Gurtstraffer 14 gemäß der Erfindung, bei dem im Strafferrohr 24 ein Volumenausgleichselement 32 angeordnet ist, welches das (Luft-)Volumen V zwischen der pyrotechnischen Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18 wieder auf den vorbestimmten Wert VSoll reduziert.
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Dadurch bleibt die Abbrandcharakteristik der pyrotechnischen Antriebseinheit 26 und der Straffkraftverlauf des Gurtstraffers 14 im Vergleich zur Ausführung gemäß 2 unverändert. Lediglich die Straffleistung, konkret der Straffweg, wird durch die Verkürzung der Kraftübertragungseinheit 18 von einer Länge I1 auf eine Länge l2 reduziert.
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Das Volumenausgleichselement 32 ist gemäß 3 am Strafferrohr 24 fixiert, insbesondere eingepresst und/oder verstemmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Volumenausgleichselement 32 ein in das Strafferrohr 24 eingepresster und in Richtung einer Längsachse L des Strafferrohrs 24 durchströmbarer Hohlzylinder, wobei der Hohlzylinder konkret als Kunststoffrohr mit geeignet gewählter Wandstärke ausgebildet ist.
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Durch das Volumenausgleichselement 32 reduziert sich das Volumen V im Strafferrohr 24 zwischen der pyrotechnischen Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18 auf den vorbestimmten Wert VSoll (vgl. 2 und 3, punktiert dargestelltes Volumen).
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Über ein solches, geeignet gewähltes Volumenausgleichselement 32 lässt sich mit geringem konstruktiven Aufwand die Straffleistung des Gurtstraffers 14 anpassen. Wesentliche Teile des Gurtstraffers 14 wie z. B. das Strafferrohr 24 und die pyrotechnische Antriebseinheit 26, aber auch das Zwischenelement 16, können als Gleichteile hergestellt werden. Lediglich die Kraftübertragungseinheit 18, üblicherweise sogar nur das wenigstens eine Schubelement 30 der Kraftübertragungseinheit 18, muss in seiner Länge angepasst und durch ein geeignetes Volumenausgleichselement 32 ergänzt werden.
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Somit ergibt sich ein erfindungsgemäßes Baukastensystem für den Gurtstraffer 14, mit dem Strafferrohr 24, der pyrotechnischen Antriebseinheit 26, die mit dem Strafferrohr 24 in Strömungsverbindung steht, wenigstens zwei linearen Kraftübertragungseinheiten 18 unterschiedlicher Länge 11, 12, die mittels der Antriebseinheit 26 bewegbar sind, sowie wenigstens einem Volumenausgleichselement 32, das genau einer der Kraftübertragungseinheiten 18 zugeordnet ist. Aus dem Baukasten wird diejenige Kraftübertragungseinheit 18, welche die gewünschte Straffleistung zur Verfügung stellt, ausgewählt und zumindest teilweise in das Strafferrohr 24 eingesetzt. Das der eingesetzten Kraftübertragungseinheit 18 zugeordnete Volumenausgleichselement 32 wird zwischen der Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18 im Strafferrohr 24 angeordnet.
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Das wenigstens eine Volumenausgleichselement 32 ist dabei so ausgebildet und den Kraftübertragungseinheiten 18 so zugeordnet, dass sich im Strafferrohr 24 unabhängig von der eingesetzten Kraftübertragungseinheit 18 zwischen der Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18 das vorbestimmte, im Wesentlichen konstante Volumen VSoll einstellt.
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Mit diesem Baukastensystem lässt sich beispielsweise der Gurtstraffer 14 gemäß 2 herstellen, bei dem die Kraftübertragungseinheit 18 eine Länge l1 aufweist, welche im Strafferrohr 24 zwischen der Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18 im Wesentlichen zum vorbestimmten Volumen VSoll führt, so dass dieser Kraftübertragungseinheit 18 kein Volumenausgleichselement 32 zugeordnet ist.
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Das Baukastensystem ermöglicht jedoch auch die Herstellung des Gurtstraffers 14 gemäß 3 mit reduzierter Straffleistung, bei dem die Kraftübertragungseinheit 18 eine reduzierte Länge I2 aufweist. Entsprechend ist dieser Kraftübertragungseinheit 18 das Volumenausgleichselement 32 zugeordnet, welches dafür sorgt, dass sich im Strafferrohr 24 zwischen der Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18 wiederum das vorbestimmte (Luft-)Volumen VSoll einstellt.
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Selbstverständlich lassen sich durch geeignete Kombination von Kraftübertragungseinheiten 18 und zugeordneten Volumenausgleichselementen 32 mit diesem Baukastensystem noch weitere Gurtstraffer 14 mit unterschiedlichen Straffleistungen herstellen. So können beispielsweise wenigstens drei lineare Kraftübertragungseinheiten 18 unterschiedlicher Länge und wenigstens zwei jeweils genau einer Kraftübertragungseinheit 18 zugeordnete Volumenausgleichselemente 32 mit unterschiedlichem Volumen vorgesehen sein. Hieraus lassen sich dann wenigstens drei Gurtstraffer 14 mit unterschiedlicher Straffleistung fertigen.
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Da die jeweils eingesetzte Kraftübertragungseinheit 18 unabhängig von der gewünschten Straffleistung einen vorbestimmten, konstanten Abstand zum Zwischenelement 16 aufweist, insbesondere an diesem anliegt (vgl. 1), lässt sich aus der verkürzten Länge l2 der Kraftübertragungseinheit 18 leicht das zusätzliche Luftvolumen im Strafferrohr 24 zwischen der Antriebseinheit 26 und der Kraftübertragungseinheit 18 berechnen, welches durch ein entsprechendes Materialvolumen des Volumenausgleichselement 32 kompensiert werden muss.
