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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller und einen Strafferantrieb.
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Ein Strafferantrieb mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der Druckschrift
DE 200 03 453 U1 bekannt.
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Weitere Strafferantriebe sind aus den Druckschriften
WO 2011/077749 A1 und
US 2009/0218803 A1 bekannt. Bei der Druckschrift
WO 2011/077749 A1 werden Aufnahmetaschen durch radial nach außen stehende Noppen gebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strafferantrieb anzugeben, bei dem sich eine ausreichende Straffleistung mit möglichst geringer Treibladung des Gasgenerators erreichen lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Strafferantrieb mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strafferantriebs sind in Unteransprüchen angegeben.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Strafferantriebs ist darin zu sehen, dass sich durch eine an den Straffvorgang angepasste Dimensionierung der Trennabschnitte eine Verformung der Trennabschnitte durch die Schubkörper und damit ein Energieverlust vermeiden, zumindest reduzieren lassen. Durch Reduktion oder Vermeidung eines Energieverlustes durch Verformung lässt sich wiederum erreichen, dass Treibladung eingespart werden kann und der Strafferantrieb insgesamt stabiler, leichter und kostengünstiger gefertigt werden kann als im Falle identisch stabiler Trennabschnitte. Auch reduziert sich die Streuung der Straffleistung.
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Bei den Trennabschnitten kann es sich beispielsweise um Trennstege oder Trennzähne handeln.
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Zur Anpassung der Stabilität an den Straffvorgang kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Materialien der Trennabschnitte unterschiedlich hart sind.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Strafferantriebs ist vorgesehen, dass die Stabilität der beiden Trennabschnitte unterschiedlich ist, weil sich die Breite der beiden Trennabschnitte unterscheidet.
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Die Breite der beiden Trennabschnitte ist beispielsweise unterschiedlich, weil sich der Abstand zwischen den zugehörigen benachbarten Aufnahmetaschen unterscheidet und/oder weil die Aufnahmetaschen auf dem Antriebsrad asymmetrisch verteilt sind.
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Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn - zusätzlich oder alternativ - die Stabilität der beiden Trennabschnitte unterschiedlich ist, weil sich die Form und/oder die Größe der zugehörigen Aufnahmetaschen unterscheiden.
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Die Aufnahmetaschen können beispielsweise Aufnahmeschalen bilden. Vorzugsweise sind die Aufnahmetaschen im Querschnitt kreissegmentförmig.
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Vorzugsweise ist die Stabilität der beiden Trennabschnitte zumindest auch deshalb unterschiedlich, weil sich die Radien der Kreissegmente und/oder die Tiefe der Kreissegmente unterscheiden.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Antriebsrad zumindest zwei unterschiedliche Arten von Trennabschnitten aufweist, die sich hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilität unterscheiden.
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Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass es drei unterschiedliche Arten von Trennabschnitten gibt, die sich hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilität unterscheiden, nämlich eine Art mit der größten Stabilität, eine Art mit der geringsten Stabilität und eine Art mit einer mittleren Stabilität.
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Die mechanische Stabilität der Trennabschnitte entlang der Drehrichtung des Antriebsrads ist bevorzugt derart gewählt, dass die mechanische Stabilität des Trennabschnitts, der die erste Aufnahmetasche, in die der erste Schubkörper einsteuert, und die in Drehrichtung gesehen letzte Aufnahmetasche des Antriebsrades voneinander trennt, kleiner ist als die mechanische Stabilität des Trennabschnitts, der die dritte Aufnahmetasche, in die der dritte Schubkörper einsteuert, und die vierte Aufnahmetasche, in die der vierte Schubkörper einsteuert, voneinander trennt.
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Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die mechanische Stabilität des Trennabschnitts, der die erste Aufnahmetasche, in die der erste Schubkörper einsteuert, und die in Drehrichtung gesehen letzte Aufnahmetasche des Antriebsrades voneinander trennt, kleiner ist als die mechanische Stabilität des Trennabschnitts, der die zweite Aufnahmetasche, in die der zweite Schubkörper einsteuert, und die dritte Aufnahmetasche, in die der dritte Schubkörper einsteuert, voneinander trennt.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspindel zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und einem Strafferantrieb, wie er oben beschrieben worden ist, wobei das Antriebsrad des Strafferantriebs zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes mittelbar oder unmittelbar mit der Gurtspindel in Verbindung steht.
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Als vorteilhaft wird es bezüglich des Gurtaufrollers angesehen, wenn zwischen dem Antriebsrad und der Gurtspindel eine Massenträgheitskupplung angeordnet ist, wobei die Massenträgheitskupplung Kupplungselemente umfasst, die bei einem Beschleunigen des Antriebsrades ausschwenken und unmittelbar oder mittelbar mit der Gurtspindel verkuppeln. Vorzugsweise ist die mechanische Stabilität der Trennabschnitte entlang der Drehrichtung des Antriebsrads unterschiedlich, und zwar derart, dass die mechanische Stabilität von zumindest drei, vorzugsweise zumindest fünf, Trennabschnitten, die nach einem Einkuppeln der Massenträgheitskupplung mit Schubkörpern in Kontakt treten und von diesen belastet werden, mechanisch stabiler sind als der oder die schwächsten Trennabschnitte des Antriebsrads.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
- 1-8 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Strafferantrieb, der in einem Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller eingesetzt ist,
- 9 ein Ausführungsbeispiel für ein Antriebsrad für den Strafferantrieb gemäß 1 näher im Detail und
- 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Antriebsrad für den Strafferantrieb gemäß 1 näher im Detail.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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In der 1 sieht man in einer schematischen Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10. Der Gurtaufroller 10 weist unter anderem eine Gurtspindel 20, einen Strafferantrieb 30 sowie eine den Strafferantrieb 30 und die Gurtspindel 20 verbindende Massenträgheitskupplung 35 auf.
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Der Strafferantrieb 30 umfasst einen pyrotechnischen Gasgenerator 40, beispielsweise in Form eines Mikrogasgenerators, ein Antriebsrad 50, ein den Gasgenerator 40 und das Antriebsrad 50 verbindendes gekrümmtes Zuführungsrohr 60 sowie eine Mehrzahl an Masse- bzw. Schubkörpern 70. Die Schubkörper 70 sind beispielsweise kugelförmig.
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Das Antriebsrad 50 ist zwischen einer Haltekappe 51 und einer Halteplatte 52 drehbar gehalten und weist Aufnahmetaschen in Form von Aufnahmeschalen 100 auf, in die die Schubkörper 70 eingreifen, um das Antriebsrad anzutreiben. Die Schubkörper 70 werden hierzu tangential in das Antriebsrad 50 eingekoppelt und laufen an diesem unter Eingriff in die Aufnahmeschalen 100 tangential vorbei, um anschließend in einen nachgeordneten Aufnahmebehälter 110 zu gelangen.
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Zwischen benachbarten Aufnahmeschalen 100 befindet sich jeweils ein Trennabschnitt 101 in Form eines Trennsteges; dies ist beispielhaft in den 2 und 3 näher gezeigt. Die Kraftübertragung erfolgt dabei bevorzugt zumindest auch durch einen Formschluss. Die Anzahl der Schubkörper 70 ist vorzugsweise größer als die Anzahl der Aufnahmeschalen 100 des Antriebsrades 50, so dass sich das Antriebsrad 50 mehr als nur einmal komplett um die eigene Achse drehen kann.
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In den 4 und 5 ist die Ankopplung des Antriebsrades 50 an die Massenträgheitskupplung 35 und deren Ankopplung an die Gurtspindel 20 in einem Schnitt nochmals näher gezeigt.
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In den 6, 7 und 8 ist der Aufbau der Massenträgheitskupplung 35 beispielhaft gezeigt. Man erkennt eine mit dem Antriebsrad 50 verbundene und von diesem angetriebene Kupplungsscheibe 200, die durch einen Innenring 201, einen Außenring 202 und federnde Verbindungselemente 203 gebildet ist. Drei ausschwenkbare Kupplungselemente 210, 220 und 230 sowie eine Führungsscheibe 240 sind in die Kupplungsscheibe 200 eingelegt. Um ein Herausfallen der Kupplungselemente 210, 220 und 230 aus der Führungsscheibe 240 zu vermeiden, kann beispielsweise eine Deckplatte 241 vorhanden sein, die zum Beispiel mit Hilfe von Rastelementen 242 und 243 an der Kupplungsscheibe 200 verrastet wird. Die 7 zeigt die relative Lage zwischen der Führungsscheibe 240 und dem Außenring 202 im Ausgangszustand.
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Der Innenring 201 und die Führungsscheibe 240 sind mit dem Antriebsrad drehfest verbunden. Wird das Antriebsrad 50 in der Drehrichtung P durch das Drehmoment M des Strafferantriebs 30 beschleunigt, so wird der Innenring 201 gegenüber dem Außenring 202 aufgrund der federnden Wirkung der federnden Verbindungselemente 203 massenträgheitsbedingt relativ verdreht, so dass Anschläge 245 des Außenrings 202 die Kupplungselemente 220, 230 und 240 nach außen schwenken (vgl. 8) und sich diese mit ihren geriffelten Kontaktflächen 250 in die vorzugsweise glatte, also ohne Riffelung oder dergleichen ausgeformte rohrförmige Innenwand 260 der Gurtspindel 20 einschlagen, wodurch die Kupplungselemente 220, 230 und 240 mit der Gurtspindel 20 verbunden werden und die Kupplung einkuppelt.
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Wie sich anhand der obigen Erläuterungen ergibt, sind die drei ausschwenkbaren Kupplungselemente 210, 220 und 230 und damit die Massenträgheitskupplung 35 insgesamt im Ausgangszustand ausgekuppelt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der erste Schubkörper 70a (vgl. 2 und 3) in seine Aufnahmeschale 100a eingreift und das Antriebsrad 50 zu drehen beginnt, ist die Massenträgheitskupplung 35 also noch nicht eingekuppelt, so dass lediglich die Masse des Antriebsrads 50 und die Masse von Teilen der Massenträgheitskupplung 35 beschleunigt werden müssen, nicht hingegen die Masse der Gurtspindel. Die mechanische Belastbarkeit des Trennabschnitts 101a zwischen der ersten angetriebenen Aufnahmeschale 100a (vgl. 2 und 3) und der benachbarten Aufnahmeschale 100m kann somit relativ klein sein, zumindest kleiner als die von solchen Aufnahmeschalen, die einer signifikant größeren Belastung ausgesetzt sind.
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Entsprechendes gilt für die mechanische Belastung des Trennabschnitts 101b zwischen der zweiten angetriebenen Aufnahmeschale 100b und der ersten angetriebenen, benachbarten Aufnahmeschale 100a; auch die mechanische Belastung dieses Trennabschnitts 101b ist noch relativ klein, weil - wovon hier beispielhaft ausgegangen wird - zum Zeitpunkt des Eintreffens des Schubköpers 70b die Massenträgheitskupplung 35 noch nicht eingekuppelt ist. Die mechanische Belastbarkeit des Trennabschnitts 101b zwischen der Aufnahmeschale 100b und der benachbarten Aufnahmeschale 100a kann somit ebenfalls klein sein und beispielsweise der des Trennabschnitts 101a entsprechen.
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Im weiteren Verlauf wird die Massenträgheitskupplung 35 aufgrund der Beschleunigung des Antriebsrads 50 einkuppeln, so dass die zu beschleunigende Masse beim Einkuppelvorgang abrupt größer wird; die mechanische Belastung der nachfolgenden Trennabschnitte, beispielsweise der Trennabschnitte 101c, 101d und 101e, wird somit größer sein als die der Trennabschnitte 101a und 101b. Aus diesem Grunde werden diese Trennabschnitte 101c, 101d und 101e sowie ggf. weitere Trennabschnitte vorzugsweise mechanisch stabiler ausgeführt als die Trennabschnitte 101a und 101b.
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Mögliche Ausgestaltungen der Trennabschnitte sind beispielhaft in den 9 und 10 gezeigt. In den Darstellungen gemäß den 9 und 10 wird das Antriebsrad von hinten betrachtet, so dass die Drehrichtung des Antriebsrades dem Uhrzeigersinn entspricht und somit zu der Drehrichtung gemäß den 1 bis 3 entgegengesetzt ist, jedoch spielt dies für das weitere Verständnis der Funktionsweise keine Rolle.
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Die 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Antriebsrad 50, bei dem es zwei unterschiedliche Arten von Trennabschnitten 401 und 402 gibt. Die Trennabschnitte 402 sind breiter und deshalb mechanisch stabiler als die Trennabschnitte 401.
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Die unterschiedliche Breite der Trennabschnitte ergibt sich deshalb, weil die Aufnahmeschalen 100 unterschiedliche Abstandswinkel α bzw. β (jeweils von Schalenmitte zu Schalenmitte gemessen) zueinander aufweisen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 9 wird beispielhaft davon ausgegangen, dass der Abstandswinkel α kleiner als der Abstandswinkel β ist, woraus sich die beschriebenen Breiten und Stabilitäten der Trennabschnitte ergeben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 wird der erste Schubkörper 70a vorzugsweise in die Aufnahmeschale 100a eingekoppelt, wodurch sich das Antriebsrad 50 im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt. Danach wird der Schubkörper 70b in die Aufnahmeschale 100b eingreifen.
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Bei der Ausgestaltung gemäß der 9 sind insgesamt dreizehn Aufnahmeschalen 100a-100m vorhanden, von denen acht an einen breiten Trennabschnitt 402 und sieben an einen schmaleren Trennabschnitt 401 angrenzen.
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Die breiten Trennabschnitte 402 befinden sich vorzugsweise zwischen der zweiten Aufnahmeschale 100b und der neunten Aufnahmeschale 100i, weil beispielhaft davon ausgegangen wird, dass ab dem dritten Schubkörper die Massenträgheitskupplung 35 einkuppeln wird und die Belastung ansteigen wird. Ab ca. der zehnten Aufnahmeschale 100i bzw. zum Zeitpunkt des Eintreffens des ca. zehnten Schubkörpers wird der Gasdruck des Gasgenerators schon soweit reduziert sein, dass die mechanische Belastung geringer wird, so dass die nachfolgenden Trennabschnitte schmaler ausgeführt werden können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 sind die Form und die Größe der Aufnahmeschalen gleich. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Form und/oder die Größe der Aufnahmeschalen unterschiedlich sind, um die Breiten der Trennabschnitte noch weiter zu optimieren. Ein solches Ausführungsbeispiel zeigt die 10.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 gibt es drei unterschiedliche Arten von Trennabschnitten, die sich hinsichtlicht ihrer mechanischen Stabilität unterscheiden, nämlich eine breite Art mit der größten Stabilität, die mit dem Bezugszeichen 402 gekennzeichnet ist, eine schmale Art mit der geringsten Stabilität, die mit dem Bezugszeichen 401 gekennzeichnet ist, und eine mittlere Art mit einer mittleren Stabilität, die mit dem Bezugszeichen 403 gekennzeichnet ist.
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Die unterschiedliche Breite der Trennabschnitte ergibt sich deshalb, weil die Aufnahmeschalen an den mit dem Bezugszeichen b gekennzeichneten Positionen weniger tief sind als die Aufnahmeschalen an den mit dem Bezugszeichen a gekennzeichneten Positionen.
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Bei der Ausgestaltung gemäß der 10 sind insgesamt dreizehn Aufnahmeschalen vorhanden, von denen zwei durch einen mittleren Trennabschnitt 403 voneinander getrennt sind. Die übrigen Aufnahmeschalen sind durch einen breiten Trennabschnitt 402 oder einen schmalen Trennabschnitt 401 voneinander getrennt.
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Zwischen der ersten und der zweiten Aufnahmeschale 100a, 100b wird vorzugsweise ein schmaler Trennabschnitt 401 eingesetzt, da die Massenträgheitskupplung 35 noch nicht einkuppelt.
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Zwischen der zweiten und der dritten Aufnahmeschale 100b, 100c wird vorzugsweise ein mittlerer Trennabschnitt 403 eingesetzt, da die die Massenträgheitskupplung 35 einzukuppeln beginnt.
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Die breiten Trennabschnitte 402 befinden sich vorzugsweise zwischen der dritten Aufnahmeschale 100c und der neunten Aufnahmeschale 100i, weil beispielhaft davon ausgegangen wird, dass ab dem vierten Schubkörper die Massenträgheitskupplung 35 vollständig eingekuppelt sein wird und die Belastung angestiegen ist.
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Ab der zehnten Aufnahmeschale 100j bzw. zum Zeitpunkt des Eintreffens des zehnten Schubkörpers wird der Gasdruck des Gasgenerators und die mechanische Belastung schon signifikant reduziert sein, so dass dort beispielsweise ein mittlerer Trennabschnitt 403 eingesetzt werden kann. Daran anschließen können sich dann die schmalen Trennabschnitte 401.
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Der Gurtaufroller ist vorzugsweise fest am Fahrzeugrahmen (rahmenfest) befestigt. Jeder Strafferantrieb, beispielsweise für Beckengurtstraffung und/oder Schultergurtstraffung, hat vorzugsweise jeweils seinen eigenen Gasgenerator.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gurtaufroller
- 20
- Gurtspindel
- 30
- Strafferantrieb
- 35
- Massenträgheitskupplung
- 40
- Gasgenerator
- 50
- Antriebsrad
- 51
- Haltekappe
- 52
- Halteplatte
- 60
- Zuführungsrohr
- 70
- Schubkörper
- 100
- Aufnahmeschale
- 101
- Trennabschnitt
- 110
- Aufnahmebehälter
- 200
- Kupplungsscheibe
- 201
- Innenring
- 202
- Außenring
- 203
- federnde Verbindungselemente
- 210
- Kupplungselement
- 220
- Kupplungselement
- 230
- Kupplungselement
- 240
- Führungsscheibe
- 241
- Deckplatte
- 242
- Rastelement
- 243
- Rastelement
- 245
- Anschläge
- 250
- Kontaktfläche
- 260
- Innenwand
- 401
- Trennabschnitt
- 402
- Trennabschnitt
- 403
- Trennabschnitt
- M
- Drehmoment
- P
- Straffdrehrichtung
