DE102011085874B4

DE102011085874B4 - Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102011085874B4
Application number: DE102011085874.1A
Authority: DE
Inventors: Juri Kraus
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: DE102011085874A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges mit: – einer zweiteiligen drehbar gelagerten Gurtwelle mit einem ersten Teil (1), auf dem der Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, und einem zweiten Teil (2), welches fahrzeugfest verriegelbar ist, und – einem zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (1, 2) angeordneten Torsionsstab (4), welcher bei verriegeltem zweiten Teil (2) und Übersteigen einer vorbestimmten Gurtauszugskraft eine kraftbegrenzte Gurtauszugsbewegung des ersten Teils (1) durch eine plastische Verformung um seine eigene Längsachse ermöglicht, und – einer Antriebseinrichtung, welche an das zweite Teil (2) angeschlossen ist und die Gurtwelle bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung antreibt, wobei – das erste Teil (1) radial an dem zweiten Teil (2) der Gurtwelle gelagert ist, und – an dem ersten oder zweiten Teil (1, 2) der Gurtwelle im Bereich einer Lagerfläche radial gerichtete Vorsprünge (5) und an dem jeweils anderen Teil (1, 2) Ausnehmungen (6) vorgesehen sind, und – die Vorsprünge (5) in die Ausnehmungen (6) eingreifen und das erste und das zweite Teil (1, 2) der Gurtwelle in Drehrichtung des ersten Teils (1) formschlüssig miteinander verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges mit einer zweiteiligen drehbar gelagerten Gurtwelle mit einem ersten Teil, auf dem der Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, und einem zweiten Teil, welches fahrzeugfest verriegelbar ist, und einem zwischen dem ersten und dem zweiten Teil angeordneten Torsionsstab, welcher bei verriegeltem zweiten Teil und Übersteigen einer vorbestimmten Gurtauszugskraft eine kraftbegrenzte Gurtauszugsbewegung des ersten Teils durch eine plastische Verformung um seine eigene Längsachse ermöglicht, und einer Antriebseinrichtung, welche an das zweite Teil angeschlossen ist und die Gurtwelle bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung antreibt, wobei das erste Teil radial an dem zweiten Teil der Gurtwelle gelagert ist, und an dem ersten oder zweiten Teil der Gurtwelle im Bereich einer Lagerfläche radial gerichtete Vorsprünge und an dem jeweils anderen Teil Ausnehmungen vorgesehen sind, und die Vorsprünge in die Ausnehmungen eingreifen und das erste und das zweite Teil der Gurtwelle in Drehrichtung des ersten Teils formschlüssig miteinander verbinden.
Grundsätzlich besteht bei derartigen Gurtstraffern, welche den ersten Teil der Gurtwelle, auf dem der Sicherheitsgurt aufgewickelt ist, über den Torsionsstab antreiben, das Problem, dass der Torsionsstab bereits während des Gurtstraffens mit einem Drehmoment belastet wird. Der Torsionsstab ist aber eigentlich dafür vorgesehen, erst nach dem Abschluss der Gurtstraffung einen kraftbegrenzten Gurtauszug zur Begrenzung der Insassenbelastung während des Unfalles zu ermöglichen. Das Kraftbegrenzungsniveau, welches überschritten werden muss, damit der Sicherheitsgurt ausgezogen werden kann, wird dabei durch den Torsionsstab und seine plastische Verformungsgrenze bestimmt. Für den Fall, dass die Straffleistung sehr hoch ist und/oder der Torsionsstab für ein sehr niedriges Kraftbegrenzungsniveau ausgelegt ist, kann es bereits während der Gurtstraffung zu einer elastischen oder sogar plastischen Vorverdrillung des Torsionsstabes kommen, welche dann zu einer nachteiligen Veränderung der Kraftbegrenzungskurve zu Beginn der Aktivierung des Torsionsstabes während des kraftbegrenzten Gurtauszuges führen kann.
Ferner kann diese ungewollte Vorverdrillung des Torsionsstabes zu einer unerwünschten Verringerung der Strafflänge bzw. der Straffleistung führen.
Zur Überwindung dieses Nachteils ist es bereits aus der DE 10 2004 007 824 B4 bekannt, im Kraftfluss zwischen dem Strafferantrieb und der Gurtwelle ein parallel zu dem Torsionsstab wirkendes Deformationselement vorzusehen. Das Deformationselement ist in diesem Fall durch ein Biegeelement gebildet, welches durch eine Schikane an einem Teil der Gurtwelle geführt ist und an dem jeweils anderen Teil der Gurtwelle fest eingehängt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen Gurtstraffer der gattungsgemäßen Art mit einem einfachen konstruktiven Aufbau zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Gurtstraffer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorsprünge nockenförmig ausgebildet sind, und die Ausnehmungen als sich im Querschnitt flach vertiefende Trichter ausgebildet sind. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass durch die Vorsprünge eine formschlüssige Verbindung geschaffen ist, welche nur durch Verrichtung einer Formänderungsarbeit aufgehoben werden kann, also Energie durch Deformation vernichtet. Da die Vorsprünge an dem einen Teil der Gurtwelle und die Ausnehmungen an dem jeweils anderen Teil der Gurtwelle angeordnet sind, wirkt die zu verrichtende Formänderungsarbeit der Vorsprünge parallel zu dem zwischen den Teilen der Gurtwelle vorgesehenen Torsionsstab in gleicher Weise wie das im Stand der Technik bekannte Deformationselement und erhöht dadurch das erforderliche Drehmoment, welches überstiegen werden muss, damit das zweite Teil der Gurtwelle gegenüber dem ersten Teil der Gurtwelle relativ verdreht wird. Im Vergleich zu der im Stand der Technik bekannten Lösung wird die zusätzlich zu verrichtende Formänderungsarbeit hier jedoch nicht durch ein separates Deformationselement bewirkt, sondern konstruktiv besonders einfach durch eine durch den Vorsprung und die Ausnehmung geschaffene formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen der Gurtwelle. Damit wird der Gurtstraffer durch den Entfall des bisher verwendeten Deformationselementes und der Schikane konstruktiv erheblich vereinfacht und insgesamt kostengünstiger. Ferner steigt das zu überwindende Drehmoment von einem Anfangswert stetig an, bis die Vorsprünge nicht mehr in die Ausnehmungen eingreifen, was für die Belastung der beteiligten Teile und dem Straffvorgang selbst von Vorteil ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1: Einen Schnitt durch die zweiteilige Gurtwelle vor der Aktivierung des Gurtstraffers;
2: Einen Schnitt durch die zweiteilige Gurtwelle nach der Aktivierung des Gurtstraffers;
3. Einen vergrößerten Ausschnitt A des Gurtstraffers aus 1.
In der 1 ist ein Schnitt durch eine zweiteilige Gurtwelle mit einem ersten Teil 1 und einem zweiten Teil 2 zu erkennen, wobei auf dem zweiten Teil 2 zusätzlich ein Lagerring 3 über eine Vielzahnverbindung drehfest angeordnet ist, auf dem das erste Teil 1 gelagert ist. Der Lagerring 3 und das zweite Teil 2 bilden damit eine drehfeste Einheit und können für das Wirkprinzip der Erfindung auch als einteilig angesehen werden.
Der Sicherheitsgurt ist auf dem ersten Teil 1, welches auch als Gurtwellenkörper bezeichnet wird, aufwickelbar. Das zweite Teil 2, welches auch als Profilkopf bezeichnet wird, ist über eine nicht dargestellte Blockiervorrichtung fahrzeugfest in einem ebenfalls nicht dargestellten Rahmen des Gurtstraffers verriegelbar. Die Blockiervorrichtung wird nach bekannter Art und Weise bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung oder Auszugsbeschleunigung des Sicherheitsgurtes angesteuert, welche hier nicht weiter beschrieben wird, da sie als im Stand der Technik bekannt vorausgesetzt werden kann. Zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 2 der Gurtwelle ist ein Torsionsstab 4 angeordnet, welcher mit einem nicht dargestellten Ende an dem ersten Teil 1 und mit dem anderen dem Betrachter zugewandten Ende an dem zweiten Teil 2 jeweils über eine Vielzahnverbindung drehfest gehalten ist. Aufgrund der beschriebenen Anordnung des Torsionsstabes 4 wird das dem Betrachter zugewandte Ende des Torsionsstabes 4 bei einer Aktivierung der Blockiervorrichtung zusammen mit dem zweiten Teil 2 fahrzeugfest blockiert. Bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Gurtauszugkraft dreht der Torsionsstab 4 mit dem ersten Ende mit dem ersten Teil 1 zu dem zweiten an dem zweiten Teil 2 festgelegten Ende und wird dabei unter plastischer Verformung um seine Längsachse verdrillt.
An dem Lagerring 3 sind, wie auch in dem vergrößerten Ausschnitt A in der 3 zu erkennen ist, radial außen drei nockenförmige Vorsprünge 5 vorgesehen, welche jeweils in trichterförmige sich flach vertiefende Ausnehmungen 6 des ersten Teils 1 eingreifen. Die Vorsprünge 5 sind in einem Winkel von 120 Grad zueinander verteilt an dem Außenumfang des Lagerringes 3 angeordnet und als Nocken mit einem geringen Übermaß gegenüber den Ausnehmungen 6 ausgebildet. Die Nocken 5 verspannen dadurch das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 mit dem dazwischen angeordneten Lagerring 3 gleichmäßig über den Umfang in Radialrichtung zu einem festen Verbund.
Der Gurtstraffer weist ferner eine ebenfalls nicht dargestellte Antriebseinrichtung auf, welche an das zweite Teil 2 angeschlossen ist. Bei einer Aktivierung des Gurtstraffers treibt die Antriebseinrichtung das zweite Teil 2 in Pfeilrichtung C an. Für den Fall, dass ein vorbestimmtes Drehmoment überschritten wird, wird das zweite Teil 2 mit dem Lagerring 3 geringfügig in die in der 2 gezeigte Stellung um einen Winkel B verdreht, wobei die Vorsprünge 5 aus den Ausnehmungen 6 austreten und dabei elastisch und/oder plastisch verformt werden. Durch die Verformung der Vorsprünge 5 und/oder durch die dabei auftretende geringfügige Verformung des ersten Teils 1 wird eine Energie vernichtet, welche die auf den Torsionsstab 4 einwirkende Verformungsenergie verringert. Aufgrund dieser verringerten auf den Torsionsstab 4 einwirkenden Verformungsenergie kann die Vorverdrehung des Torsionsstabes 4 während der Aktivierung der Antriebseinrichtung des Gurtstraffers verringert werden.
Aufgrund der radialen Ausrichtung der Vorsprünge 5 wird dabei gezielt die bei der Verdrehung der beiden Teile 1 und 2 zueinander vernichtete Energie maximiert. Außerdem sind die Vorsprünge 5 an dem Lagerring 3 angeordnet, so dass die beiden Teile 1 und 2 während der Verdrehung zueinander geführt werden. Da in diesem Fall drei Nocken 5 in einem Winkel von 120 Grad zueinander vorgesehen sind, werden der Lagerring 3 und das erste Teil 1 dabei gleichmäßig über den Umfang verteilt belastet, so dass sie auch während der Relativdrehbewegung ihre zentrische Ausrichtung beibehalten. Ferner wirken die während der Verformung der Vorsprünge entstehenden Kräfte allein in Umfangs- und Radialrichtung, so dass die Teile 1 und 2 in Axialrichtung nicht auseinander oder zusammen getrieben werden, und die Teile 1 und 2 anschließend während der kraftbegrenzten Gurtbandauszugsbewegung in überlappender Anordnung über dem Lagerring 3 gelagert sind.
Da die Ausnehmungen 6 trichterförmig und flach zulaufend ausgebildet sind, steigt das zu überwindende Drehmoment von einem Anfangswert stetig an, bis die Vorsprünge 5 nicht mehr in die Ausnehmungen 6 eingreifen, was für die Belastung der beteiligten Teile und den Straffvorgang selbst von Vorteil ist.
Die Vorsprünge 5 können dabei kontinuierlich zusammengedrückt und plastisch verformt werden, so dass sie anschließend die kraftbegrenzte Gurtbandauszugsbewegung, während der das erste Teil 1 gegenüber dem fahrzeugfesten zweiten Teil 2 entgegen der Pfeilrichtung C dreht, nicht mehr behindern können oder zumindest weniger behindern.
Die Erfindung ist besonders sinnvoll, wenn es sich bei der Antriebseinrichtung um eine pyrotechnische Antriebseinrichtung handelt, da pyrotechnische Antriebseinrichtungen aufgrund der schlagartigen Gasdruckerzeugung ein verhältnismäßig hohes Anfangsdrehmoment erzeugen.

Claims

Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges mit: – einer zweiteiligen drehbar gelagerten Gurtwelle mit einem ersten Teil (1), auf dem der Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, und einem zweiten Teil (2), welches fahrzeugfest verriegelbar ist, und – einem zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (1, 2) angeordneten Torsionsstab (4), welcher bei verriegeltem zweiten Teil (2) und Übersteigen einer vorbestimmten Gurtauszugskraft eine kraftbegrenzte Gurtauszugsbewegung des ersten Teils (1) durch eine plastische Verformung um seine eigene Längsachse ermöglicht, und – einer Antriebseinrichtung, welche an das zweite Teil (2) angeschlossen ist und die Gurtwelle bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung antreibt, wobei – das erste Teil (1) radial an dem zweiten Teil (2) der Gurtwelle gelagert ist, und – an dem ersten oder zweiten Teil (1, 2) der Gurtwelle im Bereich einer Lagerfläche radial gerichtete Vorsprünge (5) und an dem jeweils anderen Teil (1, 2) Ausnehmungen (6) vorgesehen sind, und – die Vorsprünge (5) in die Ausnehmungen (6) eingreifen und das erste und das zweite Teil (1, 2) der Gurtwelle in Drehrichtung des ersten Teils (1) formschlüssig miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorsprünge (5) nockenförmig ausgebildet sind, und – die Ausnehmungen (6) als sich im Querschnitt flach vertiefende Trichter ausgebildet sind.
Gurtstraffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – drei Vorsprünge (5) vorgesehen sind, welche in einem Winkel von 120 Grad zueinander angeordnet sind.
Gurtstraffer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorsprünge (5) derart bemessen sind, dass sie durch eine relative Drehbewegung von dem ersten zu dem zweiten Teil (1, 2) der Gurtwelle radial plastisch verformt werden.
Gurtstraffer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (1, 2) der Gurtwelle ein Lagerring (3) vorgesehen ist, und – die Vorsprünge (5) oder die Ausnehmungen (6) an dem Lagerring (3) angeordnet sind.
Gurtstraffer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens eines der beiden Teile (1, 2) der Gurtwelle im Bereich der Vorsprünge (5) oder Ausnehmungen (6) durch eine Bemessung der Materialeigenschaften oder durch eine Dimensionierung elastisch verformbar ausgebildet ist.