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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen der Drehgeschwindigkeit einer Welle beim Abwickeln eines Sicherheitsgurtes, mit mindestens zwei in Betrieb zumindest im Wesentlichen translatorisch zueinander bewegten bzw. beweglichen und in Abhängigkeit der Positionen zueinander, miteinander in reibender Wechselwirkung stehenden bzw. stehbaren Dämpfungselemente, wobei das erste Dämpfungselement bezüglich der Welle zumindest im Wesentlichen axial bewegt wird bzw. beweglich ist. Beispielsweise und insbesondere sind die Dämpfungselemente, insbesondere das erste Dämpfungselement, ausgebildet als ringartiges oder scheibenartiges Element mit seitlichen Verzahnungselementen.
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DE 10 2010 050 189 A1 offenbart insbesondere eine Kraftbegrenzungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem zu einer Schwingbewegung antreibbaren Schwingteil, welches an ein kraftbegrenzt bewegungausführendem Teil der Kraftfahrzeuges angekoppelt oder ankoppelbar ist, wobei an dem Schwingteil eine erste und eine zweite Verzahnung vorgesehen sind, mit der das Schwingteil während der Schwingbewegung wechselweise in Eingriff und außer Eingriff mit einer oder zwei kraftfahrzeugfesten Eingriffsverzahnungen gelangt, wobei die ersten und die zweiten Verzahnungen an dem Schwingteil einen unterschiedlichen Zahnabstand aufweisen, wobei das Schwingteil mittels einer Feder in einer Eingriffsstellung federbelastet ist, in der das Schwingteil mit der Verzahnung mit dem geringeren Zahnabstand in eine der Eingriffsverzahnungen eingreift.
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Eine solche Vorrichtung ist offenbart in
DE 10 2008 049 931 A1 , wobei bei dieser Vorrichtung festzustellen ist, dass es sich hierbei um einen relativ komplizierten Aufbau der einzelnen Elemente zueinander handelt. Das Problem der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, die in konstruktiver Hinsicht bei voller Funktionalität einfacher ausgestaltet ist.
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Dieses Problem wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 5 sowie eine Verwendung nach Anspruch 6.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dämpfen der Drehgeschwindigkeit einer Welle beim Abwickeln eines Sicherheitsgurtes weist mindestens auf zwei im Betrieb zumindest im Wesentlichen translatorisch zueinander bewegten bzw. beweglichen und in Abhängigkeit der Positionen zueinander, miteinander in reibender Wechselwirkung stehenden bzw. stehbaren Dämpfungselemente. Das eine Dämpfungselement ist bezüglich der Welle zumindest im Wesentlichen axial beweglich bzw. wird axial bewegt, so dass zumindest temporär eine reibende Wechselwirkung zwischen zwei Dämpfungselementen realisiert wird. In vorteilhafter Weise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei oder drei Dämpfungselemente auf, wobei dann das eine Dämpfungselement axial sich zwischen den zwei weiteren Dämpfungselementen hin und her bewegt und jeweils reibend wechselwirkt, um auf diese Art und Weise zumindest einen Teil der Energie des auf die Welle aufgebrachten Drehmomentes letztlich in Wärme umzuwandeln und somit eine Dämpfungsfunktion bezüglich der Drehgeschwindigkeit der Welle zu realisieren.
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Hinsichtlich dieses Wirkungsprinzips wird voll inhaltlich auf die Druckschrift
DE 10 2008 049 931 A1 verwiesen, die das Grundprinzip eines scheiben- bzw. ringförmigen Dämpfungselementes offenbart, das zwischen zwei weiteren ring- bzw. scheibenförmigen Dämpfungselementen axial hin und her oszilliert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass das erste und/oder zweite und/oder dritte Dämpfungselement einen wellenartigen Wechselwirkungs-Radialverlauf (WR) aufweist bzw. aufweisen, wobei dieser resultiert durch
- a) einen wellenartigen Radialverlauf des ersten und/oder zweiten und/oder dritten Dämpfungselementes bei konstanter Verzahnungstiefe oder
- b) einen wellenartigen oder nicht-wellenartigen Radialverlauf des ersten und/oder zweiten und/oder dritten Dämpfungselementes bei unterschiedlicher Verzahnungstiefe.
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In
DE 10 2008 049 931 A1 sind solche Kraftelemente als ringförmige Federelemente ausgestaltet. Beispielsweise und insbesondere wird die Kraftelement-Freiheit dadurch realisiert, dass das erste Dämpfungselement, das translatorisch beweglich ist bzw. bewegt wird und in reibender Wechselwirkung mit mindestens einem weiteren Dämpfungselement steht, ausgestaltet ist als ein ringartiges oder scheibenartiges Element mit seitlichen Verzahnungselementen, das einen wellenförmigen Wechselwirkungs-Radialverlauf aufweist.
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Unter Wechselwirkungs-Radialverlauf ist der Profilverlauf in Radialrichtung zu verstehen, wenn ein Betrachter von einem Startpunkt aus eine kreisförmige Bewegung in der Nähe der Aussenkontur des scheibenförmigen oder ringförmigen Dämpfungselementes quasi entlang der Verzahnungsmaxima im Sinne einer Einhüllenden vollführt, wobei dann erfindungsgemäß der Beobachter eine wellenartige Auf- und Abbewegung vollführt, so dass in Bezug auf die Wechselwirkung von mindestens zwei Dämpfungselementen, die zumindest temporär reibend miteinander wechselwirken, quasi kämmen, somit ein wellenartiger Wechselwirkungs-Radialverlauf realisiert ist.
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Unter Radialverlauf ist erfindungsgemäß der Profilverlauf in Radialrichtung zu verstehen, jedoch gedanklich ohne Verzahnungselemente.
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Erfindungsgemäß setzt sich somit der wellenartige Wechselwirkungsradialverlauf gedanklich zusammen aus dem Radialverlauf des Dämpfungselementes und der Verzahnung, so dass diesbezüglich folgende Fälle möglich sind:
- 1. der wellenartige Wechselwirkungsradialverlauf resultiert aus einem wellenartigen Radialverlauf des Dämpfungselementes bei konstanter Verzahnungstiefe;
- 2. der wellenartige Wechselwirkungsradialverlauf resultiert aus einem wellenartigen Radialverlauf des Dämpfungselementes bei unterschiedlicher Verzahnungstiefe;
- 3. der wellenartige Wechselwirkungsradialverlauf resultiert aus einem nicht-wellenartigen Radialverlauf des Dämpfungselementes bei unterschiedlicher Verzahnungstiefe.
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Diese drei Möglichkeiten sind auch in den 8 bis 10 nochmals ausführlich in der Figurenbeschreibung erläutert.
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Unter Verzahnungstiefe ist erfindungsgemäß der Höhenunterschied zwischen einer höchsten Erhebung eines Zahnvorsprungs und dem benachbarten tiefsten Punkt zu verstehen.
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Der wellenartige Wechselwirkungs-Radialverlauf entsteht somit einmal durch den wellenartigen Radialverlauf des Dämpfungselementes als solches - quasi wie ein wellenartig ausgestalteter oder verbogener Ring bzw. Scheibe - wobei auf diesem wellenartigen Radialverlauf dann quasi in Gedanken die Verzahnung angebracht ist, wobei diese eine konstante Verzahnungstiefe aufweisend dem wellenartigen Verlauf des Dämpfungselementes streng folgt oder aber bei unterschiedlicher Verzahnungstiefe nicht streng folgt, so dass beim radialen Abfahren eines Beobachters entlang des wellenartigen Verlaufs eine zusätzliche Unregelmäßigkeit, die auch als Wellenartigkeit ausgestaltet sein kann, sich quasi überlagert, so dass als resultierende Einhüllende dann wiederum ein wellenartiger Wechselwirkungs-Radialverlauf entsteht. Der wellenartige Wechselwirkungs-Radialverlauf ist somit erfindungsgemäß gedanklich die Einhüllende der einzelnen benachbarten Verzahnungsmaxima in Radialrichtung; unabhängig, ob der Verlauf der Oberfläche der Verzahnung selbst wellenartig ist oder nicht. Dies gilt insbesondere für das erste, axial hin und her bewegliche Dämpfungselement; auch auf beiden Seiten des Querprofils also zu den entsprechenden Wechselwirkungsseiten in Richtung des zweiten bzw. dritten Dämpfungselementes hin ausgestaltet oder aber als Alternative lediglich auf einer Seite ausgestaltet.
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Erfindungsgemäß ist es mit entscheidend, dass zumindest ein Dämpfungselement bezüglich der reibenden Wechselwirkung einen wellenartigen Verlauf aufweist, somit einen wellenartigen Wechselwirkungs-Radialverlauf.
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Mit erfindungswesentlich ist es, wenn das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Dämpfungselement einen wellenartigen Wechselwirkungsradialverlauf aufweist bzw. aufweisen, wobei dieser resultiert durch einen wellenartigen Radialverlauf des Dämpfungselementes beispielsweise und insbesondere in Form eines wellenartigen Ringes bzw. einer wellenartigen Scheibe bei konstanter Verzahnungsstiefe. Dem Betrachter erscheint ein solches wellenartiges Dämpfungselement quasi als „verbogene“ und dabei wellenartige Scheibe bzw. Ring. Bei Ausgestaltung eines wellenartigen Wechselwirkungs-Radialverlaufs ist es auch möglich, dass das erste Dämpfungselement zwischen dem zweiten und/oder dritten Dämpfungselement fest eingespannt ist, so dass dann eine in Richtung der Welle gesehen axiale Translation nicht möglich ist, jedoch aufgrund einer gewissen Elastizität dann eine Verbiegung stattfindet, die auch einen translatorischen, axialen Vektoranteil innehat. Auch dies wird erfindunsgemäß als translatorische Beweglichkeit verstanden/subsumiert.
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In diesem Kontext ist es vorteilhaft, wenn die Translationsbeweglichkeit des ersten translatorisch beweglichen Dämpfungselementes einstellbar ist oder im Betrieb eingestellt wird, da je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim translatorischen, axialen Hin- und Herverfahren des ersten Dämpfungselementes auch zeitliche Phasen einstellbar sind, in denen überhaupt keine reibende Wechselwirkung mit einem feststehenden weiteren Dämpfungselement stattfinden oder aber die Wechselwirkungsintensität, beispielsweise und insbesondere die Intensität der reibenden Kämmung über die Verzahnungselemente (also die Zähne) der Dämpfungselemente miteinander variierend eingestellt werden kann. Diese Einstellbarkeit kann beispielsweise und insbesondere zwischen zwei Dämpfungselementen angeordneten, unterschiedlich dicken Distanzringen realisiert werden.
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In diesem Kontext ist es daher vorteilhaft, wenn die Einstellbarkeit der tranlatorischen Beweglichkeit bewerkstelligt wird durch Variieren des translatorischen Abstandes der Dämpfungselemente, zwischen denen das translatorisch bewegliche bzw. translatorisch bewegte Dämpfungselement translatorisch beweglich ist oder translatorisch bewegt wird. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung betrifft somit erfindungsgemäße Vorrichtungen mit insbesondere drei Dämpfungselementen, von denen ein Dämpfungselement eben zwischen zwei weiteren Dämpfungselementen translatorisch beweglich ist oder translatorisch bewegt wird. Es ist auch möglich, dass mindestens ein Dämpfungselement zusätzlich mittels eines Kraftelementes, beispielsweise und insbesondere eines Federelementes, kraftbeaufschlagt wird.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei:
- 1 - eine skizzenhafte, perspektivische Explosionszeichnung die in Wechselwirkung stehenden Dämpfungselemente aufzeigt (Stand der Technik);
- 2 - mehrere miteinander in Wechselwirkung stehenden Dämpfungselemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aufzeigt;
- 3 - ein aus dem Stand der Technik bekanntes erstes Dämpfungselement zeigt;
- 4 - ein erfindungsgemäß ausgestaltetes erstes Dämpfungselement zeigt;
- 5 - eine Querschnittdarstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung ist;
- 6 - die in 5 gezeigte Vorrichtung in per spektivischer Darstellung ist;
- 7 - die in 5 dargestellte Vorrichtung in einer anderen perspektivischen Darstellung ist;
- 8 - einen Querschnitt eines länglichen Wechselwirkungs-Radialverlaufs darstellt;
- 9 - einen Querschnitt eines weiteren Wechselwirkungs-Radialverlaufs darstellt;
- 10 - einen Querschnitt eines weiteren Wechselwirkungs-Radialverlaufs darstellt.
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In 1 ist das Wechselwirkungsprinzip von aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Dämpfen der Drehgeschwindigkeit einer - nicht gezeigten - Welle beim Abwickeln eines Sicherheitsgurtes aufgezeigt, bei der ein erstes scheiben- bzw. ringförmiges Dämpfungselemente S3 nicht-wellenartig in Bezug auf einen Radialumlauf ausgestaltet ist, wobei die Verzahnungstiefe der Verzahnungen S7 konstant ist und somit der Wechselwirkungs-Radialverlauf nicht wellenartig ist. Die Ausgestaltung des ersten Dämpfungselementes S3 entspricht somit dem klassischen Stand der Technik.
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Das erste Dämpfungselement S3 wird über ein Kraftelement S6 in Form einer Wellringfeder konstant an ein zweites Dämpfungselement S4, das seitliche Verzahnungselemente S8 aufweist, mit einer bestimmten Kraft beaufschlagt, so dass beim Auf- oder Abwickeln eines Sicherheitsgurts die damit verbundene Drehbewegung einer (nicht gezeigten) Welle 1 (siehe 6) gedämpft wird und das Dämpfungsverhalten einstellbar ist über die axiale Beweglichkeit des ersten Dämpfungselementes S3 zwischen den Dämpfungselementen S4 und S5 (drittes Dämpfungselement). Das mit der nicht gezeigten Welle fest verbundene Dämpfungsantriebselement S9 greift mit seiner Außenverzahnung S10 in die Innenverzahnung S11 des ersten Dämpfungselementes S3 und treibt drehend damit das erste Dämpfungselement S3 an, wobei das erste Dämpfungselement S3 dadurch eine entlang der nicht gezeigten Welle translatorische Beweglichkeit aufweist.
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Durch den wellenartigen Wechselwirkungs-Radialverlauf WR des ersten Dämpfungselementes 3 (siehe 2) der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Betrieb die die Dämpfung mit verursachende reibende Wechselwirkung frei von einem das erste Dämpfungselement 3 kraftbeaufschlagenden Kraftelement S6, in diesem Fall also ohne Wellringfeder S6. Bei entsprechend engem translatorischen Bewegungsspielraum entlang der Welle 1 (siehe 6) wird die auf das erste Dämpfungselement 3 wirkende axiale Kraft über die beidseitigen Verzahnungen 7 auf die Verzahnungen 8 des zweiten Dämpfungselementes 4 und die - nicht gezeigte - Verzahnung des dritten Dämpfungselementes 5 verteilt und ergibt bei jeder Drehgeschwindigkeit ein konstantes oder abfallendes Drehmoment parallel zur Dämpfung des ersten Dämpfungselementes 3.
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Durch diesen Aufbau entfällt die Wellringfeder S6. Auf diese Art und Weise ist eine kostengünstigere Realisierung möglich, die sicher die erforderliche Haltekraft auch bei geringen Gurtkräften sicherstellt.
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Das mit der nicht gezeigten Welle fest verbundene Dämpfungsantriebselement 9 greift mit seiner Außenverzahnung 10 in die Innenverzahnung 11 des ersten Dämpfungselementes 3 und treibt drehend damit das erste Dämpfungselement 3 an, wobei das erste Dämpfungselement 3 dadurch eine entlang der nicht gezeigten Welle translatorische Beweglichkeit aufweist.
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In 3 ist im Profil/Querschnitt ein aus dem Stand der Technik übliches ring- bzw. scheibenförmiges Dämpfungselement S3 zu erkennen, das eben einen nicht wellenartigen, sondern in Bezug auf die Einhüllende der Verzahnungsspitzen (hier: Spitzen-Plateaus) einen planen Verlauf des Wechselwirkungs-Radialverlaufes WR aufweist.
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In 4 ist ein erfindungsgemäßes, erstes Dämpfungselement 3, das scheiben- bzw. ringförmig ausgebildet ist, im Profil/Querschnitt zu erkennen, wobei die Einhüllende der Verteilungssspitzen nunmehr einen leicht wellenförmigen Verlauf bilden, so dass dadurch die oben beschriebenen Wechselwirkungen mit den anderen Dämpfungselementen 4 und 5 realisiert werden können.
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Es ist weiterhin zu erkennen, dass das erfindungsgemäße erste Dämpfungselement eine konstante Verzahnungstiefe VT aufweist, so dass der Wechselwirkungs-Radialverlauf WR direkt abhängig ist vom Radialverlauf R des ersten Dämpfungselementes 3.
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In 5 ist als Stand der Technik im Querschnitt und eingebauten Zustand die Wellringfeder S6 als Kraftelement sowie die Verzahnung S8 des zweiten Dämpfungselementes S4 in Wechselwirkung zu erkennen mit dem ersten Dämpfungselement S3. Das erste Dämpfungselement S3 ist bezüglich eines Wechselwirkungs-Radialverlaufes WR nicht wellenförmig - eben plan - ausgestaltet mit dem Nachteil dahingehend, dass das erste Dämpfungselement 3 einseitig in die Gegenverzahnung S8 des zweiten Dämpfungselementes gedrückt wird mit dem Nachteil, dass bei geringen Beschleunigungen der Dämpfungsfaktor des Systems von der Wellringfeder als Kraftelement S6 beeinflusst wird.
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In den 6 und 7 ist aus anderen perspektivischen Ansichten die in 5 dargestellte Figur zu erkennen, wobei insbesondere in 6 die Welle 1 und in 7 ein Teil des Sicherheitsgurtes 2 zu erkennen sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich diese vom Stand der Technik dadurch, dass insbesondere das erste Dämpfungselement 3 als wellenartige, quasi verbogene, Scheibe mit beidseitigen Verzahnungen 7 ausgebildet ist mit den bereits oben ausführlich dargestellten Wechselwirkungen und deren Vorteilen aufwartet.
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In den 8 bis 10 sind beispielhaft drei mögliche Wechselwirkungsprofile W im Querschnitt dargestellt, wobei eindeutig zu erkennen ist, dass die Wechselwirkungsradialverläufe WR - gekennzeichnet mit gestrichelten Linien - entstehen als Einhüllende der Superposition der Radialverläufe W und den Verzahnungen - also den einzelnen Zähnen - bzw. den damit verbundenen Verzahnungstiefen VT.
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In den 8 bis 10 ist zu erkennen, dass die jeweiligen ersten Dämpfungsgelemente 3 lediglich auf einer Seite entsprechende Verzahnungen mit Zahnelementen Z aufweisen, wobei selbstverständlich es auch denkbar ist, dass diesbezügliche Verzahnungen Z und ihre entsprechenden Verzahnungstiefen VT beidseitig angeordnet sind.
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In 8 ergibt sich der wellenartige Wechselwirkungsradialverlauf WR als Einhüllende aus einem wellenartigen Radialverlauf W des Dämpfungselementes 3 bei konstanter Verzahnungstiefe VT.
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Bei 9 ergibt sich der wellenartige Wechselwirkungsradialverlauf WR als Einhüllende aus einem wellenartigen Radialverlauf W des Dämpfungselementes 3 bei unterschiedlicher Verzahnungstiefe VT.
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Bei 10 ergibt sich der wellenartige Wechselwirkungsradialverlauf WR als Einhüllende aus einem nicht-wellenartigen Radialverlauf W des Dämpfungselementes 3 bei unterschiedlicher Verzahnungstiefe VT.
