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Die Erfindung betrifft einen Endbeschlagstraffer für Sicherheitsgurtsysteme in Kraftfahrzeugen.
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Gurtstraffer für Sicherheitsgurtsysteme sind bereits allgemein aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Bei sogenannten Endbeschlagstraffern wird im Falle einer Aktivierung des Gurtstraffers das eigentlich feste, üblicherweise mit dem Sitzrahmen oder der Fahrzeugkarosserie verbundene Ende eines Gurtbands angezogen, um für eine Straffung des gesamten Gurtbands zu sorgen. Im Stand der Technik sind sowohl linear arbeitende als auch rotatorische Endbeschlagstraffer beschrieben. Bei den rotatorischen Endbeschlagstraffern ist das Gurtbandende mit einer Gurtwelle verbunden, welche bei einer Aktivierung des Gurtstraffers angetrieben wird, um Gurtband auf die Gurtwelle aufzuwickeln.
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Zum Antreiben der Gurtwelle in Straffrichtung ist üblicherweise ein Gasgenerator vorgesehen, der nach seiner Auslösung einen Gasdruck erzeugt und dadurch einen Kolben in einem zylindrischen Strafferrohr längs der Rohrachse verschiebt. Der Kolben ist beispielsweise durch ein Zugseil mit der Gurtwelle verbunden, sodass die Gurtwelle in Straffrichtung angetrieben und Gurtband auf die Gurtwelle aufgewickelt wird. Hierbei ist das Zugseil im Ausgangszustand mit einem Seilende am Kolben und mit einem entgegengesetzten Seilende an einer drehfest mit der Gurtwelle verbundenen Seilspule befestigt sowie teilweise auf die Seilspule aufgewickelt. Nach einer Aktivierung des rotatorischen Endbeschlagstraffers wird unter Rotation der Gurtwelle Zugseil von der Seilspule abgewickelt und gleichzeitig Gurtband auf die Gurtwelle aufgewickelt, sodass eine Gurtstraffung stattfindet.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines kompakten Endbeschlagstraffers, der bei vergleichsweise kurzem Strafferrohr, das heißt geringem Kolbenweg, sowohl eine hinreichend große Straffkraft entwickelt als auch einen ausreichenden Gurtbandeinzug ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Endbeschlagstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einer drehbaren Gurtwelle, an der ein Ende eines Gurtbands fixiert ist, einem Gurtwellengehäuse, in dem die Gurtwelle gelagert ist, einer Seilspule, die an einem axialen Ende der Gurtwelle angeordnet und mit der Gurtwelle verbunden, insbesondere drehfest verbunden ist, sowie einem Zugseil, das mit einem Seilende an der Seilspule befestigt ist und zumindest teilweise auf die Seilspule aufgewickelt werden kann, wobei die Seilspule eine Wickelfläche für das Zugseil aufweist, welche sich in axialer Richtung konisch verjüngt. Infolge dieser konischen Wickelfläche ist es möglich, eine gewünschte Übersetzung oder Untersetzung zu erzeugen und das Verhältnis von Gurtbandeinzugslänge und Straffkraft so einzustellen, dass bei unveränderter Länge des Strafferrohrs im Vergleich zu herkömmlichen Endbeschlagstraffern ein größerer Gurtbandeinzug realisierbar ist. Konkret kann die Wickelfläche dabei im Wesentlichen der Mantelfläche eines Kegelstumpfes entsprechen oder alternativ auch in axialer Richtung gekrümmt sein.
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Vorzugsweise ist die Seilspule ein Gussteil, insbesondere aus Zinkdruckguss. Dies ermöglicht bei geringem Fertigungsaufwand eine nahezu beliebige Formung der Wickelfläche sowie der Seilspule insgesamt.
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In einer Ausführungsform des Endbeschlagstraffers verringert sich ein Radius der Wickelfläche in axialer Richtung von einem ersten Radius auf einen kleineren, zweiten Radius, wobei das Zugseil im Bereich des ersten Radius befestigt und in Richtung zum kleineren, zweiten Radius auf die Seilspule aufgewickelt ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise zu Beginn des Straffvorgangs bei vorgegebenem Kolbenweg zunächst viel Gurtband bei geringem Kolbenweg und geringer Straffkraft eingezogen. Im Verlauf des Straffvorgangs werden durch die Abwicklung des Zugseils von der konischen Seilspule der Hebelarm und damit das Drehmoment größer, sodass gegen Ende des Straffvorgangs ein identischer Kolbenweg zu einem geringeren Gurtbandeinzug bei allerdings erhöhter Straffkraft führt. Eine solche Gurtbandstraffung mit abnehmendem Gurtbandeinzug und steigender Straffkraft hat sich in Bezug auf die Insassensicherheit als äußerst vorteilhaft erwiesen. Gleichzeitig kann im Vergleich zu herkömmlichen Endbeschlagstraffern mit im Wesentlichen zylindrischer Wickelfläche der Seilspule das Strafferrohr verkürzt oder bei gleicher Strafferrohrlänge mehr Gurtbandeinzug realisiert werden. Die herkömmlichen Gurtstraffer sind nämlich in der Regel so ausgelegt, dass während des gesamten Straffvorgangs vergleichsweise wenig Gurtband mit einer konstant hohen Straffkraft eingezogen wird. Diese hohe Straffkraft wird im Rahmen der Erfindung erst gegen Ende des Straffvorgangs erreicht.
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Vorzugsweise ist ein Strafferrohr zur Aufnahme und Führung eines Druckbeaufschlagungselements, insbesondere eines Kolbens, vorgesehen, wobei sich das Zugseil von einem an der Seilspule befestigten, ersten Seilende über wenigstens eine Wicklung auf der Seilspule bis in das Strafferrohr zu einem entgegengesetzten zweiten Seilende erstreckt, welches am Druckbeaufschlagungselement befestigt ist. Dieser sehr einfach aufgebaute Strafferantrieb weist eine hohe Funktionssicherheit auf und ermöglicht über die Konizität der Seilspule gleichzeitig die Einstellung einer gewünschten Über- oder Untersetzung.
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In einer weiteren Ausführungsform des Endbeschlagstraffers weist die Seilspule und/oder das Gurtwellengehäuse ein Abscherelement auf, welches vor einer Aktivierung des Endbeschlagstraffers formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung des Gurtwellengehäuses und/oder der Seilspule eingreift und eine Relativdrehung zwischen der Seilspule und dem Gurtwellengehäuse verhindert. Diese drehfeste Kopplung zwischen der Seilspule und dem Gurtwellengehäuse verhindert im Fahrbetrieb die Entstehung unerwünschter Klappergeräusche. Wird die Gurtwelle vor einer Aktivierung des Endbeschlagstraffers durch das Abscherelement zudem in einer Sperrstellung relativ zum Gurtwellengehäuse fixiert, so ist in einem Rückhaltefall ohne Aktivierung des Endbeschlagstraffers gleichzeitig eine vorteilhafte, spielfreie Fixierung des Gurtbandendes beispielsweise an einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrzeugkarosserie gewährleistet. Da die Seilspule üblicherweise ein Gussteil und das Gurtwellengehäuse üblicherweise ein Blechteil insbesondere aus Stahlblech ist, bietet es sich an, das Abscherelement an der Seilspule anzuformen und die entsprechende Ausnehmung im Gurtwellengehäuse auszubilden, beispielsweise auszustanzen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 einen axialen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Endbeschlagstraffer;
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2 eine Draufsicht des Endbeschlagstraffers gemäß 1;
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3 eine Seitenansicht des Endbeschlagstraffers gemäß 1;
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4 eine weitere Seitenansicht des Endbeschlagstraffers gemäß 1;
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5 eine Detailansicht des Endbeschlagstraffers gemäß den 1 bis 4 im Bereich einer Seilspule;
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6 eine weitere Detailansicht des Endbeschlagstraffers gemäß den 1 bis 4 im Bereich der Seilspule;
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7 eine perspektivische Detailansicht einer Seilspule für den Endbeschlagstraffer gemäß den 1 bis 4;
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8 eine Seitenansicht der Seilspule gemäß 7;
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9 eine Untersicht der Seilspule gemäß 7;
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10 eine perspektivische Detailansicht eines Zugseils für den Endbeschlagstraffer gemäß den 1 bis 4 im Bereich eines Seilendes;
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11 eine perspektivische Detailansicht einer Seilspule für den Endbeschlagstraffer gemäß den 1 bis 4 mit dem Zugseil gemäß 10; und
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12 eine Detailansicht der Seilspule gemäß 11 in axialer Richtung.
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Die 1 bis 4 zeigen einen Endbeschlagstraffer 10 für ein Sicherheitsgurtsystem in einem Kraftfahrzeug, mit einer Gurtwelle 12, an der ein Ende 14 eines Gurtbands 16 fixiert ist, und einem karosseriefest montierbaren Gurtwellengehäuse 18, in dem die Gurtwelle 12 gelagert ist, wobei die Gurtwelle 12 nach einer Aktivierung des Endbeschlagstraffers 10 relativ zum Gurtwellengehäuse 18 rotiert werden kann, um Gurtband 16 aufzuwickeln.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ende 14 des Gurtbands 16 zu einer Schlaufe vernäht, die ein Gurtwellen-Einschubelement 20 umschließt, wobei das Gurtwellen-Einschubelement 20 in eine Aussparung 22 der Gurtwelle 12 aufgenommen und relativ zur Gurtwelle 12 drehfest gelagert ist.
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Gemäß 2 ist das Gurtwellengehäuse 18 des Endbeschlagstraffers 10 U-förmig ausgebildet und umfasst einen Gehäusesteg 24 sowie zwei gegenüberliegende Gehäuseschenkel 26, 28, wobei jeder Gehäuseschenkel 26, 28 eine Gehäuseöffnung 30, 32 aufweist, durch welche sich die Gurtwelle 12 erstreckt. Ferner ist eine vom Gehäusesteg 24 abgebogene Befestigungslasche 33 vorgesehen, durch die das Gurtwellengehäuse 18 fest mit einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrzeugkarosserie verbunden, insbesondere verschraubt werden kann.
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Die Gurtwelle 12 ist im Gurtwellengehäuse 18 um eine Achse A drehbar gelagert. An den axialen Enden der Gurtwelle 12 ist eine Abdeckkappe 34 bzw. eine Seilspule 36 angeordnet, wobei die Abdeckkappe 34 und die Seilspule 36 fest mit der Gurtwelle 12 verbunden, insbesondere verpresst sind und eine axiale Bewegung der Gurtwelle 12 relativ zum Gurtwellengehäuse 18 verhindern oder auf ein geringes axiales Spiel minimieren.
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Um das Gurtband 16 bei einer Aktivierung des Endbeschlagstraffers 10 anziehen zu können, ist ein Kraftübertragungselement 38 vorgesehen, welches die Gurtwelle 12 mit einem Strafferantrieb 40 koppelt. Das Kraftübertragungselement 38 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zugseil 41, welches teilweise auf die Seilspule 36 aufgewickelt und mit einem Seilende 45 an der Seilspule 36 befestigt ist.
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Der Strafferantrieb 40 des Endbeschlagstraffers 10 umfasst ein Strafferrohr 42 zur Aufnahme und Führung eines Druckbeaufschlagungselements 44 sowie ein separates Generatorgehäuse 46 zur Aufnahme eines Gasgenerators 48. Das Generatorgehäuse 46 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rohrstück, sodass sowohl das Strafferrohr 42 als auch das Generatorgehäuse 46 aus einem Metallrohr, insbesondere einem Stahlrohr hergestellt sind. Außerdem ist ein Kopplungselement 50 vorgesehen, welches das Generatorgehäuse 46 fest mit dem Strafferrohr 42 verbindet (vgl. 1).
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Das Druckbeaufschlagungselement 44 ist gemäß 1 ein Kolben, der im gebogenen Strafferrohr 42 im Wesentlichen abgedichtet und längs einer Rohrachse verschieblich aufgenommen ist. Das mit dem Seilende 45 an der Seilspule 36 befestigte Zugseil 41 erstreckt sich von der Seilspule 36 in das Strafferrohr 42 und ist dort mit einem entgegengesetzten Seilende 52 am Kolben befestigt. Nach einer Aktivierung des Gasgenerators 48 wird der Kolben mit einem Gasdruck beaufschlagt und bewegt sich in Richtung zu einem freien Rohrende 54 des Strafferrohrs 42. Dabei wird unter Drehung der Gurtwelle 12 Zugseil 41 von der Seilspule 36 abgewickelt und gleichzeitig Gurtband 16 auf die Gurtwelle 12 aufgewickelt, sodass eine Gurtstraffung stattfindet.
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Um die Verbindung zwischen dem Strafferrohr 42 und dem Generatorgehäuse 46 zu verstärken sowie eine einfache Verbindung zwischen dem Strafferantrieb 40 und dem Gurtwellengehäuse 18 zu schaffen, ist im Übrigen eine Stabilisierungseinheit 56 vorgesehen. Diese Stabilisierungseinheit 56 umfasst im vorliegenden Fall zwei Stabilisierungselemente 58, insbesondere aus Zinkdruckguss, und ein z. B. als Rohrniet ausgeführtes Verbindungselement 60.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Endbeschlagstraffers 10 weist der Strafferantrieb 40, insbesondere die Seilspule 36 des Strafferantriebs 40, eine besonders vorteilhafte Konstruktion auf, welche nachfolgend anhand der 5 bis 9 näher erläutert wird.
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Die 5 und 6 zeigen Detailansichten des Endbeschlagstraffers 10 im Bereich der Seilspule 36, wobei die Seilspule 36 an einem axialen Ende der Gurtwelle 12 angeordnet und mit der Gurtwelle 12 drehfest verbunden ist. Das Zugseil 41 erstreckt sich von einem an der Seilspule 36 befestigten, ersten Seilende 45 über mehrere Wicklungen auf der Seilspule 36 bis in das Strafferrohr 42 zu einem entgegengesetzten zweiten Seilende 52, welches am Druckbeaufschlagungselement 44 befestigt ist (vgl. auch 1).
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Die 7 bis 9 zeigen jeweils eine Detailansicht der Seilspule 36 ohne aufgewickeltes Zugseil 41. Hierbei wird deutlich, dass die Seilspule 36 eine Wickelfläche 62 für das Zugseil 41 aufweist, welche sich in axialer Richtung konisch verjüngt. Im vorliegenden Fall entspricht dabei die Wickelfläche 62 im Wesentlichen der Mantelfläche eines Kegelstumpfes, wobei über einen Konuswinkel α eingestellt werden kann, wie sich das Verhältnis zwischen Straffkraft und Gurtbandeinzugsweg im Verlauf des Straffvorgangs entwickeln soll.
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Alternativ ist jedoch auch vorstellbar, dass die Wickelfläche 62 in axialer Richtung eine Krümmung aufweist, wobei das Verhältnis zwischen Straffkraft und Gurtbandeinzugsweg dann über den Krümmungsverlauf eingestellt wird.
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Um die Form der Wickelfläche 62 sowie der gesamten Seilspule 36 mit geringem Aufwand an die jeweiligen Randbedingungen eines konkreten Endbeschlagstraffers 10 anpassen zu können, ist die Seilspule 36 vorzugsweise ein Gussteil, insbesondere aus Zinkdruckguss.
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Die Seilspule 36 weist gemäß 8 ein Abscherelement 64 auf, welches vor einer Aktivierung des Endbeschlagstraffers 10 formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung 66 des Gurtwellengehäuses 18 (vgl. 1) eingreift und eine Relativdrehung sowie eine quer zur Achse A gerichtete Relativbewegung zwischen der Seilspule 36 und dem Gurtwellengehäuse 18 verhindert. Durch den passgenauen Eingriff des Abscherelements 64 in die Ausnehmung 66 kann es im Fahrbetrieb nicht zu unerwünschten Klappergeräuschen zwischen dem Gurtwellengehäuse 18 und der Seilspule 36 bzw. der fest mit der Seilspule 36 verbundenen Gurtwelle 12 kommen.
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Besonders bevorzugt ist die Gurtwelle 12 durch das Abscherelement 64 in ihrer Sperrstellung relativ zum Gurtwellengehäuse 18 fixiert, sodass das Ende 14 des Gurtbands 16 in einem Rückhaltefall des Sicherheitsgurtsystems ohne Aktivierung des Endbeschlagstraffers 10 in vorteilhafter Weise weitgehend spielfrei an einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrzeugkarosserie gehalten ist.
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Gemäß 9 verringert sich ein Radius r der Wickelfläche 62 in axialer Richtung von einem ersten Radius r1 auf einen kleineren, zweiten Radius r2, wobei das Zugseil 41 im Bereich des ersten Radius r1 befestigt und in Richtung zum kleineren, zweiten Radius r2 auf die Seilspule 36 aufgewickelt ist (vgl. 5 und 6). Zur Befestigung des Zugseils 41 an der Seilspule 36 ist das erste Seilende 45 durch eine Öffnung 68 in der Wickelfläche 62 geführt.
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Die Öffnung 68 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 9 als Bohrung ausgebildet, durch die das Zugseil 41 radial nach innen, in einen Seilbefestigungsraum 70 der Seilspule 36 geführt wird. Anschließend wird das erste Seilende 45 beispielsweise durch eine aufgepresste Hülse verdickt, so dass es an der Seilspule 36 befestigt ist.
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In den 10 bis 12 ist eine alternative Möglichkeit zur Befestigung des ersten Seilendes 45 an der Seilspule 36 dargestellt.
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Die 10 zeigt einen Ausschnitt des Zugseils 41, wobei das erste Seilende 45 mit einem Befestigungsring 72 verbunden, insbesondere verpresst ist.
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Die 11 zeigt eine perspektivische Ansicht der Seilspule 36 für den Endbeschlagstraffer 10 mit dem an der Seilspule 36 befestigten Zugseil 41 gemäß 10. Im Unterschied zur Ausführung gemäß 9 ist die radiale Öffnung 68 in der Seilspule 36 nicht als Bohrung, sondern als axialer Schlitz ausgeführt, wodurch sich das erste Seilende 45 besonders einfach an der Seilspule 36 montieren lässt.
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Der vorab mit dem ersten Seilende 45 verpresste Befestigungsring 72 wird hierbei einfach axial in den Seilbefestigungsraum 70 eingeschoben, sodass sich das erste Seilende 45 durch die schlitzförmige Öffnung 68 radial nach außen erstreckt, wobei der Befestigungsring 72 quer zur Achse A passgenau im Seilbefestigungsraum 70 der Seilspule 36 aufgenommen ist (vgl. 12).
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Anschließend wird das Zugseil 41 auf die Wickelfläche 62 der Seilspule 36 aufgewickelt und zum Strafferrohr 42 geführt, wo es mit seinem zweiten Seilende 52 am Druckbeaufschlagungselement 44 befestigt ist.
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Bei einer Aktivierung des Endbeschlagstraffers 10 ergibt sich infolge der konischen Ausbildung der Wickelfläche 62 eine vorteilhafte Gurtstraffung, bei der das anfangs recht lose am Insassen anliegende Gurtband 16 zunächst rasch, das heißt mit im Verhältnis zur Kolbenbewegung großem Gurtbandeinzugsweg, und mit geringer Straffkraft eingezogen wird. Im Verlauf des Straffvorgangs verlangsamt sich dann der Gurtbandeinzug, und die Straffkraft wird erhöht.
