DE102012204694A1

DE102012204694A1 - Gurtaufroller

Info

Publication number: DE102012204694A1
Application number: DE201210204694
Authority: DE
Inventors: Christoph Pechhold; Tobias Miller; Oliver Glöckler; Peter Förster
Original assignee: Takata AG
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-24
Also published as: DE102012204694B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule (25) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und einer mit der Gurtspule (25) in Verbindung stehenden, sperrbaren Sperrbasis (35), die vor einem Sperren mit der Gurtspule (25) mitgedreht wird und nach einem Sperren in ihrer Drehbewegung blockiert wird, wobei im Falle eines Sperrens der Sperrbasis (35) zwecks Gurtkraftbegrenzung eine Relativdrehung zwischen Sperrbasis (35) und Gurtspule (25) möglich ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Falle der Relativdrehung zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) Reibung erzeugt wird, die der Relativdrehung und einem weiteren Gurtbandauszug entgegenwirkt, und der Gurtaufroller (10) eine Zugeinrichtung (30) aufweist, die im Falle der Relativdrehung die Gurtspule (25) in Richtung Sperrbasis (35) zieht und eine die Reibung hervorrufende und/oder erhöhende Anpresskraft zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) erzeugt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 023 625 A1 ist ein derartiger Gurtaufroller bekannt. Der Gurtaufroller umfasst eine Gurtspule zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurtes und eine mit der Gurtspule in Verbindung stehende, sperrbare Sperrbasis, die vor einem Sperren mit der Gurtspule mitgedreht wird und nach einem Sperren in ihrer Drehbewegung blockiert wird. Im Falle eines Sperrens der Sperrbasis ist zwecks Gurtkraftbegrenzung eine Relativdrehung zwischen Sperrbasis und Gurtspule möglich. Um eine Mehrstufigkeit der Gurtrückhaltekraft zu erreichen, ist der Gurtaufroller mit zwei Torsionsstäben ausgestattet, die nacheinander aktiviert werden und eine Umstellung der Gurtrückhaltekraft während der Relativdrehung zwischen Sperrbasis und Gurtspule herbeiführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller anzugeben, der sich kostengünstig fertigen lässt und bei dem die im Falle einer Relativdrehung zwischen Gurtspule und Sperrflansch auftretende Gurtrückhaltekraft einfach einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Falle der Relativdrehung zwischen Gurtspule und Sperrbasis Reibung erzeugt wird, die der Relativdrehung und einem weiteren Gurtbandauszug entgegenwirkt, und der Gurtaufroller eine Zugeinrichtung aufweist, die im Falle der Relativdrehung die Gurtspule in Richtung Sperrbasis zieht und eine die Reibung hervorrufende und/oder erhöhende Anpresskraft zwischen Gurtspule und Sperrbasis erzeugt.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass dieser auf einem völlig anderen mechanischen Konzept als der vorbekannte Gurtaufroller basiert. Erfindungsgemäß wird die für eine Relativdrehung zwischen Gurtspule und Sperrflansch nötige Kraft, also die Gurtrückhaltekraft, durch Reibung bestimmt. Das gewünschte Kraftniveau kann somit in sehr einfacher Weise und sehr genau durch den oder die Reibungskoeffizienten (z. B. über die Ausgestaltung, insbesondere die Rauhigkeit, der Reibfläche, die Größe der Reibfläche sowie den Umfang der Materialabtragung beim Reibungsvorgangs (in der Regel abhängig von Rauhigkeit)) festgelegt werden, die den Reibungsvorgang bestimmen.
Bezüglich der Ausgestaltung der Zugeinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Zugeinrichtung ein Zugelement umfasst, das an einer Stelle mit der Gurtspule verbunden ist und an einer anderen Stelle ein Gewinde aufweist, das bei einer Relativdrehung zwischen Gurtspule und Sperrbasis mit einem Gewinde der Sperrbasis verschraubt und dadurch in Richtung Sperrbasis gezogen wird. Durch das Zusammenwirken zweier Gewinde lässt sich in besonders einfacher Weise eine Zugkraft erzeugen, mit der die Gurtspule in Richtung Sperrbasis gezogen wird.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Zugelement um einen Zugstab, dessen der Sperrbasis abgewandtes Stabende an der Gurtspule angebracht ist und dessen der Sperrbasis zugewandtes Stabende das Gewinde aufweist.
Der Stab wird vorzugsweise durch die beim Verschrauben der beiden Gewinde erzeugte Zugkraft gelängt, um ein Blockieren der Relativdrehung zu vermeiden.
Um eine Längung zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Material des Zugelements bzw. des Zugstabes ein Stahlmaterial, beispielsweise S235-Stahl, ist. Der Durchmesser des Zugelements bzw. des Zugstabes liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 5 und 10 mm. Alternativ kann ein Zugstab aus Aluminium mit einem Durchmesser zwischen 5 und 15 mm oder ein höherfester Stahl mit entsprechend kleinerem Durchmesser gewählt werden.
Die Reibung zur Erzeugung der Gurtrückhaltekraft kann beispielsweise unmittelbar an der Schnittstelle zwischen Sperrbasis und Gurtspule erfolgen. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn zwischen der Sperrbasis und der Gurtspule eine oder mehrere Reibscheiben angeordnet sind und die Reibung an der Schnittstelle zwischen der Sperrbasis und der Reibscheibe und/oder an der Schnittstelle zwischen der Reibscheibe und der Gurtspule und/oder an der Schnittstelle zwischen zwei Reibscheiben auftritt. Durch das Vorsehen einer oder mehrerer Reibscheiben lässt sich in sehr einfacher Weise ein mehrstufiger Kraftverlauf während des Gurtbandauszugs ermöglichen.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn in einer ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung zwischen Gurtspule und Sperrbasis eine Relativdrehung und Reibung mit einem ersten Reibungskoeffizienten an einer ersten Reibungsschnittstelle und in einer darauf folgenden zweiten Phase eine Relativdrehung und Reibung an der zweiten Reibungsschnittstelle auftritt, die einen größeren Reibungskoeffizienten als die erste Reibungsschnittstelle aufweist.
Ein Umschalten der Gurtrückhaltekraft erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Relativdrehwinkel zwischen Gurtspule und Sperrbasis. Um eine Umschaltung besonders einfach zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Gurtaufroller eine Umschalteinrichtung aufweist, die ein Umschalten von der ersten Phase in die zweite Phase und einen Wechsel der Reibungsschnittstellen nach Erreichen eines vorgegebenen Relativdrehwinkels zwischen Gurtspule und Sperrbasis vornimmt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Gurtaufrollers ist vorgesehen, dass zwei unterschiedliche Kraftniveaus während der Relativdrehung bereitgestellt werden. Um dies in besonders einfacher Weise zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn eine erste Reibungsschnittstelle zwischen der Sperrbasis und der Reibscheibe und eine zweite Reibungsschnittstelle zwischen der Gurtspule und der Reibscheibe liegt und die beiden Reibungsschnittstellen unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen.
Vorzugsweise weist die der Sperrbasis zugewandte Oberfläche der Reibscheibe einen größeren oder kleineren Reibungskoeffizienten oder einen größeren oder kleineren Rauigkeitswert auf als die der Gurtspule zugewandte Oberfläche der Reibscheibe.
Zusätzlich oder alternativ kann die der Reibscheibe zugewandte Oberfläche der Sperrbasis einen größeren oder kleineren Reibungskoeffizienten oder einen größeren oder kleineren Rauigkeitswert aufweisen als die der Reibscheibe zugewandte O-berfläche der Gurtspule.
Mit Blick auf die Arbeitsweise der beiden Reibungsschnittstellen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn in einer ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung zwischen Gurtspule und Sperrbasis eine Relativdrehung und Reibung an derjenigen Reibungsschnittstelle auftritt, die von den beiden Reibungsschnittstellen den kleineren Reibungskoeffizienten aufweist, und in einer darauffolgenden zweiten Phase eine Relativdrehung und Reibung an der anderen Reibungsschnittstelle auftritt, die von den beiden Reibungsschnittstellen den größeren Reibungskoeffizienten aufweist. Die obigen Ausführungen gelten für ein progressives Verhalten; für ein degressives Verhalten kann die Reihenfolge umgekehrt werden, indem die Ansteuerung der Reibscheibe entsprechend geändert und/oder die Zuordnung der Rauhigkeiten zu den Reibungsschnittstellen invertiert wird.
Die bereits erwähnte Umschalteinrichtung wird vorzugsweise durch Anschlagselemente gebildet. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Umschalteinrichtung ein Anschlagselement an der Reibscheibe aufweist, das mit einem Anschlagselement an der Gurtspule, mit einem Anschlagselement an der Sperrbasis oder mit einem Anschlagselement an einer anderen Reibscheibe zusammenwirkt und nach einem Anschlagen eine weitere Relativdrehung zwischen der Reibscheibe und der Gurtspule, der Sperrbasis oder der anderen Reibscheibe verhindert, so dass die Reibung an eine andere Schnittstelle verlagert wird.
Im Übrigen ist es möglich, einen vielstufigen Kraftverlauf während des Gurtbandauszugs zu ermöglichen, wenn zwei oder mehr Reibscheiben vorgesehen werden. Demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Gurtaufroller zwei oder mehr Reibscheiben aufweist, die kaskadiert angeordnet sind und zur Erhöhung der Gurtauszugskraft nacheinander aktiviert werden.
Um den Kraftverlauf in zusätzlicher Weise zu beeinflussen, kann darüber hinaus zumindest ein Deformationspin vorgesehen sein, der während einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule und der Sperrbasis deformiert wird und durch die Deformation eine der Relativdrehung zwischen der Gurtspule und der Sperrbasis entgegenwirkende Kraft erzeugt.
Zur Befestigung des Zugelements an der Gurtspule wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein axiales Sicherungselement zur axialen Verbindung zwischen Zugelement und Gurtspule und ein radiales Sicherungselement zur radialen Verbindung zwischen Zugelement und Gurtspule vorhanden ist.
Um ein Tordieren des Zugelements zu vermeiden und eine optimale Kraftübertragung auf die Gurtspule zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das axiale Sicherungselement an dem der Sperrbasis abgewandten Ende des Zugelements angebracht ist und das radiale Sicherungselement an dem der Sperrbasis zugewandten Ende des Zugelements angebracht ist.
Alternativ können das axiale Sicherungselement und das radiale Sicherungselement an dem der Sperrbasis abgewandten Ende des Zugelements angebracht sein.
Im Übrigen kann zusätzlich zu einer Längung des Zugstabes auch eine Torsion des Zugstabes auftreten. Ein Auftreten zusätzlicher Torsion ist abhängig vom Verhältnis zwischen dem Gewindeeinschraubmoment und dem Torsionsmoment des Zugstabes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
1 in einer Explosionsdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, der mit einer Reibscheibe zwischen Sperrbasis und Gurtspule ausgestattet ist und bei dem eine axiale und radiale Sicherung eines Zugstabes an dem der Sperrbasis abgewandten Stabende des Zugstabes erfolgt,
2 den Gurtaufroller gemäß 1 im Querschnitt,
3 den Gurtaufroller gemäß den 1 und 2 in einer dreidimensionalen Sicht im aufgeschnittenen Zustand schräg von der Seite,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem die axiale Sicherung und die radiale Sicherung des Zugstabes an zwei unterschiedlichen Stabenden des Zugstabes erfolgt und bei dem ein sperrseitiges Anschlagselement durch einen in die Sperrbasis eingeschobenen Anschlagspin gebildet ist,
5 das Ausführungsbeispiel gemäß 4 in einer anderen Sicht zur Darstellung des Zusammenwirkens zwischen einem scheibenseitigen Anschlagselement und einem sperrbasisseitigen Anschlagselement,
6 ein drittes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem zwei Reibscheiben kaskadiert angeordnet sind,
7 das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 6 in einer dreidimensionalen Sicht von der Seite zwecks Erläuterung des Zusammenwirkens der Anschlagselemente, die an den beiden Reibscheiben sowie an der Sperrbasis vorgesehen sind,
8 ein viertes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem zwischen Sperrbasis und Gurtspule eine Reibscheibe angeordnet ist und zur Erhöhung der Gurtauszugskraft zwei Deformationspins vorgesehen sind, und
9 das vierte Ausführungsbeispiel gemäß 8 im Querschnitt zur Erläuterung der Positionierung der beiden Deformationspins.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der 1 sieht man Bestandteile eines Gurtaufrollers 10 in einer Explosionsdarstellung. Man erkennt einen Gurtaufrollerrahmen 15, der mit einer Sperrverzahnung 20 ausgestattet ist. Innerhalb des Gurtaufrollerrahmens 15 wird eine Gurtspule 25 platziert, die über eine Zugeinrichtung 30 mit einer Sperrbasis 35 verbunden ist. Die Sperrbasis 35 wirkt mit einer Sperrklinke 40 zusammen, die im Falle eines abrupten Gurtbandauszuges, beispielsweise im Falle einer Gefahrensituation oder eines Unfalls, verschwenkt und in die Sperrverzahnung 20 des Gurtaufrollerrahmens 15 einsteuert. Im Falle einer solchen Einsteuerung der Sperrklinke 40 wird die Sperrbasis 35 gegenüber dem Gurtaufrollerrahmen 15 blockiert, so dass die Sperrbasis 35 nicht mehr verdreht werden kann.
Um eine Gurtkraftbegrenzung zu gewährleisten, ist bei dem Gurtaufroller 10 eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule 25 und der Sperrbasis 35 möglich, wenn diese mit der Sperrverzahnung 20 verklinkt ist. Um diese Relativdrehung zwischen Sperrbasis 35 und Gurtspule 25 zu ermöglichen, ist eine Reibscheibe 45 vorgesehen, die zwischen der Sperrbasis 35 und der Gurtspule 25 angeordnet ist. Kommt es nach einem Sperren der Sperrbasis 35 zu einem weiteren Gurtbandauszug und zu einer Relativdrehung zwischen Gurtspule 25 und Sperrbasis 35, so wird die zum Gurtbandauszug erforderliche Gurtkraft durch die Reibung an der Reibscheibe 45 bestimmt. Dies wird weiter unten noch näher im Detail erläutert.
Um eine Reibung zwischen der Gurtspule 25 und der Reibscheibe 45 und/oder eine Reibung zwischen der Reibscheibe 45 und der Sperrbasis 35 zu erzwingen, muss eine genügende Anpresskraft zwischen der Gurtspule 25, der Reibscheibe 45 und der Sperrbasis 35 erzeugt werden. Dies wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch die Zugeinrichtung 30 bewerkstelligt.
Die Zugeinrichtung 30 umfasst ein Zugelement in Form eines Zugstabes 50, der mit seinem der Sperrbasis 35 abgewandten Stabende 55 mit der Gurtspule 25 verbunden ist. Die Verbindung umfasst eine axiale Sicherung (Verschiebesicherung) und eine radiale Sicherung (Drehsicherung) des Zugstabes 50 an der Gurtspule 25.
Zur axialen Sicherung des Zugstabes 50 am Stabende 55 dient ein axiales Sicherungselement 60, das beispielsweise durch eine Klammer gebildet ist und in eine Nut 65 im Bereich des Stabendes 55 des Zugstabes 50 eingeschoben wird. Durch das in die Nut 65 eingeschobene axiale Sicherungselement 60 wird verhindert, dass der Zugstab 50 aus der Gurtspule 25 herausgezogen werden kann; gleichzeitig wird gewährleistet, dass die Gurtspule 25 in Richtung Sperrbasis 35 gezogen wird, wenn der Zugstab 50 in Richtung Sperrbasis 35 bewegt wird.
Um eine Zugkraft auf den Zugstab 50 zu erzeugen und die Gurtspule 25 in Richtung Reibscheibe 45 und Sperrbasis 35 zu ziehen, ist an dem der Sperrbasis 35 zugewandten Stabende 70 ein Außengewinde 75 vorgesehen, das mit einem in der Sperrbasis vorhandenen Innengewinde 80 zusammenwirkt. Dieses Zusammenwirken geschieht wie folgt:
Wird die Sperrbasis 35 mittels der Sperrklinke 40 in der Sperrverzahnung 20 festgehalten, so wird im Falle einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 25 und der Sperrbasis 35 die Gurtspule 25 den Zugstab 50 mitdrehen. Dieses Mitdrehen wird durch ein radiales Sicherungselement 85 bewirkt, das bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch einen zahnradförmigen Abschnitt am Stabende 55 des Zugstabs 50 vorgesehen ist. Das radiale Sicherungselement 85 ist vorzugsweise einteilig an dem Zugstab 50 ausgebildet. Drehen sich nun die Gurtspule 25 und der Zugstab 50 relativ zur Sperrbasis 35, so wird sich das Außengewinde 75 am Stabende 50 in das Innengewinde 80 der Sperrbasis 35 einschrauben, so dass das Außengewinde 75 und das Stabende 70 in Richtung Sperrbasis 35 gezogen werden. Diese Zugkraft wird über die Nut 65 und das axiale Sicherungselement 60 auf das der Sperrbasis 35 abgewandte Ende der Gurtspule 25 übertragen, so dass die Gurtspule 25 insgesamt in Richtung der Sperrbasis 35 gezogen wird. Durch diese Zugkraft wird die Auflagefläche 90 der Gurtspule 25 auf die Reibscheibe 45 und damit die Reibscheibe 45 auf die Sperrbasis 35 gedrückt.
Mit anderen Worten kommt es im Falle einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 25 und der Sperrbasis 35 durch die Zugeinrichtung 30 bzw. durch den Zugstab 50 zu einer Anpresskraft, die die Gurtspule 25 auf die Sperrbasis 35 drückt.
Durch die Anordnung der Reibscheibe 45 zwischen der Sperrbasis 35 und der Gurtspule 25 werden eine erste Reibungsschnittstelle 100 sowie eine zweite Reibungsschnittstelle 105 gebildet. Die erste Reibungsschnittstelle 100 befindet sich zwischen der Sperrbasis 35 und der Reibscheibe 45, und die zweite Reibungsschnittstelle 105 befindet sich zwischen der Reibscheibe 45 und der Auflagefläche 90 der Gurtspule 25.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die beiden Reibungsschnittstellen 100 und 105 so ausgestaltet, dass der Reibungskoeffizient der ersten Reibungsschnittstelle 100 kleiner ist als der Reibungskoeffizient der zweiten Reibungsschnittstelle 105. Um unterschiedliche Reibungskoeffizienten in der beschriebenen Art zu erreichen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die der Sperrbasis 35 zugewandte Oberfläche der Reibscheibe 45 einen kleineren Reibungskoeffizienten bzw. einen kleineren Rauigkeitswert aufweist als die der Gurtspule zugewandte Oberfläche der Reibscheibe 45. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die der Reibscheibe 45 zugewandte Oberfläche der Sperrbasis 35 einen kleineren Reibungskoeffizienten oder einen kleineren Rauigkeitswert aufweist als die der Reibscheibe 45 zugewandte Auflagefläche 90 der Gurtspule 25.
Aufgrund der unterschiedlichen Reibungskoeffizienten der beiden Reibungsschnittstellen 100 und 105 wird es im Falle einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 25 und der Sperrbasis 35 in einer ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung zunächst dazu kommen, dass die Reibscheibe 45 unter Erzeugung von Reibung auf der Sperrbasis 35 gedreht wird, wohingegen zwischen Gurtspule 25 und Reibscheibe 45 zunächst keine Relativdrehung stattfindet. Mit anderen Worten beruht die Relativdrehung zwischen Gurtspule 25 und Sperrbasis 35 auf einer Relativdrehung zwischen der Reibscheibe 45 und der Sperrbasis 35.
Ein Umschalten von der ersten Reibungsschnittstelle 100 auf die zweite Reibungsschnittstelle 105 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch eine Umschalteinrichtung 110 bewirkt, die ein sperrbasisseitiges Anschlagselement 115 sowie ein scheibenseitiges Anschlagselement 120 umfasst. Die beiden Anschlagselemente 115 und 120 sind derart angeordnet, dass die Reibscheibe 45 eine fast vollständige Umdrehung um die Sperrbasis 35 vollführen kann. Der erreichbare Drehwinkel zwischen der Reibscheibe 45 und der Sperrbasis 35 liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 300° und 350°.
Stößt nun nach Abschluss der ersten Phase der Relativdrehung das scheibenseitige Anschlagselement 120 auf das sperrbasisseitige Anschlagselement 115, so wird eine weitere Relativdrehung zwischen der Reibscheibe 45 und der Sperrbasis 35 unterbunden. Dies führt zu einem Umschalten der Reibungsschnittstellen derart, dass in der sich an die erste Phase anschließenden zweiten Phase die Relativdrehung zwischen Gurtspule 25 und Sperrbasis 35 über die zweite Reibungsschnittstelle 105, die zwischen der Reibscheibe 45 und der Auflagefläche 90 der Gurtspule 25 liegt, erfolgt.
Wie bereits erwähnt, ist der Reibungskoeffizient der zweiten Reibungsschnittstelle 105 größer als der Reibungskoeffizient der ersten Reibungsschnittstelle 100, so dass nach einem Umschalten von der ersten Reibungsschnittstelle 100 zur zweiten Reibungsschnittstelle 105 eine Erhöhung der Gurtbandauszugskraft bzw. Gurtbandrückhaltekraft hervorgerufen wird. Mit anderen Worten wird durch die Umschalteinrichtung 110 und das Umschalten der Reibungsschnittstellen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine zweistufige Gurtkraftbegrenzung erreicht, bei der in einer ersten Phase eine kleinere Gurtbandrückhaltekraft als in der nachfolgenden zweiten Phase hervorgerufen wird.
In der 1 erkennt man darüber hinaus einen Deformationspin 125, der durch ein Durchgangsloch 130 in der Sperrbasis 35 und ein Durchgangsloch 135 in der Reibscheibe 45 hindurchgeführt und in ein in der 1 nicht gezeigtes Sackloch in der Gurtspule 25 eingeschoben wird. Die Funktion des Deformationspins 125 besteht darin, in einer ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung zwischen Gurtspule 25 und Sperrbasis 35 eine zusätzliche Gurtrückhaltekraft zu erzeugen. Die zusätzliche Gurtrückhaltekraft bzw. zusätzliche Gurtauszugskraft wird dadurch hervorgerufen, dass der Deformationspin 125 im Falle einer Relativdrehung zwischen Gurtspule 25 und Sperrbasis 35 aus der Gurtspule 25 herausgezogen und dabei deformiert wird.
Der in der 1 gezeigte Deformationspin 125 ist bei dem Gurtaufroller 10 nicht zwingend erforderlich. Es ist ausreichend, eine Gurtkraftbegrenzung ohne Deformationspin 125 allein durch die Reibscheibe 45 vorzusehen.
Die 2 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß 1 im Querschnitt. Man erkennt den Zugstab 50, der mit seinem der Sperrbasis 35 abgewandten Stabende 55 sowohl radial als auch axial in der Gurtspule 25 gesichert ist.
Darüber hinaus erkennt man das an dem der Sperrbasis 35 zugewandten Stabende 70 angeordnete Außengewinde 75, das in das Innengewinde 80 der Sperrbasis 35 eingeschraubt wird, wenn es zu einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 25 und der Sperrbasis 35 kommt.
Die 2 zeigt darüber hinaus einen Aufnahmeraum 150, in den das Außengewinde 75 des Zugstabs 50 gelangt, wenn es auf das Innengewinde 80 aufgeschraubt wird. Im Falle eines Aufschraubens und Verschiebens des Stabendes 70 in Richtung des Aufnahmeraums 150 wird aufgrund der radialen und axialen Sicherung des Stabendes 55 eine Kraft auf die Gurtspule 25 hervorgerufen, mit der die Gurtspule 25 in Richtung Reibscheibe 45 und damit in Richtung Sperrbasis 35 gezogen wird.
Erreicht das Zugstabende das Gewindeende im Aufnahmeraum 150, so wird die Drehbewegung blockiert. Dadurch ergibt sich eine "Stopperfunktion" (wegen des Sicherungselements 85), d.h. der weitere Gurtbandauszug wird blockiert.
Die zwischen der Reibscheibe 45 und der Gurtspule 25 gebildete zweite Reibungsschnittstelle 105 sowie die zwischen der Sperrbasis 35 und der Reibscheibe 45 gebildete erste Reibungsschnittstelle 100 sind in der 2 ebenfalls mit den entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 3 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß den 1 und 2 nochmals in einer dreidimensionalen Darstellung im aufgeschnittenen Zustand. Mittels eines Pfeils ist angedeutet, wie eine Zugkraft F auf den Zugstab 50 ausgeübt wird, wenn im Falle einer Relativdrehung zwischen Sperrbasis 35 und Gurtspule 25 das Außengewinde 75 auf das Innengewinde 80 der Sperrbasis 35 aufgeschraubt und das Außengewinde 75 bzw. das Stabende 70 in den Aufnahmeraum 150 gezogen wird. Die Kraftübertragung zwischen dem Zugstab 50 und der Gurtspule 25 erfolgt durch das radiale Sicherungselement 85 sowie das axiale Sicherungselement 60, die an dem der Sperrbasis 35 abgewandten Stabende 55 an dem Zugstab 50 angebracht sind.
Darüber hinaus lässt sich in der 3 gut erkennen, dass die erste Reibungsschnittstelle 100 durch die Schnittstelle zwischen der Sperrbasis 35 und der Reibscheibe 45 und die zweite Reibungsschnittstelle 105 durch die Schnittstelle zwischen der Reibscheibe 45 und der Gurtspule 25 gebildet wird.
Die 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die axiale Sicherung und die radiale Sicherung des Zugstabes 50 voneinander getrennt. Es lässt sich erkennen, dass das axiale Sicherungselement 60 an dem der Sperrbasis 35 abgewandten Stabende 55 des Zugstabes 50 angeordnet ist, wohingegen die radiale Sicherung, also die radiale Drehsicherung zwischen dem Zugstab 50 und der Gurtspule 25, durch ein radiales Sicherungselement 85 in Form eines Blocks gebildet wird, der an der Gurtspule 25 angebracht ist und mit einem abgeflachten Abschnitt 155 des Zugstabes 50 zusammenwirkt. Das radiale Sicherungselement 85 liegt derart auf dem abgeflachten Abschnitt 155 auf, dass eine Verdrehung des Zugstabes 50 relativ zur Gurtspule 25 verhindert wird. Durch die Anordnung des radialen Sicherungselements 85 im Bereich des der Sperrbasis 35 zugewandten Stabendes 70 des Zugstabes 50 wird in besonders zuverlässiger Weise verhindert, dass es zu einem Tordieren des Zugstabes 50 kommen kann; im Falle einer Relativdrehung zwischen Gurtspule 25 und Sperrbasis 35 und im Falle eines Aufschraubens des Außengewindes des Zugstabes 50 auf das Innengewinde der Sperrbasis 35 wird lediglich eine Längung des Zugstabes 50 hervorgerufen, jedoch keine Torsion.
Die Längung des Zugstabs bewirkt im Übrigen nicht nur eine Anpresskraft zwischen den Reibpaarungen, sondern auch ein Einschraubmoment des Gewindes, das dem Gurtbandauszug entgegenwirkt.
In der 4 lässt sich darüber hinaus erkennen, dass die Ausgestaltung des sperrbasisseitigen Anschlagselements 115 anders als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 wird das sperrbasisseitige Anschlagselement 115 durch einen Abschnitt der Sperrbasis 35 gebildet, der mit der Sperrbasis 35 einteilig verbunden ist. Im Unterschied dazu ist das sperrbasisseitige Anschlagselement 115 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4 durch einen separaten Anschlagspin gebildet, der in die Sperrbasis eingeschoben oder eingepresst ist. Das Material des Anschlusspins kann beispielsweise anders sein als das Material der Sperrbasis 35, zum Beispiel härter, um ein Abscheren des Anschlagselements 115 zuverlässig zu verhindern.
Die 5 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß 4 in einer anderen Darstellung, bei der das Zusammenwirken des sperrbasisseitigen Anschlagselements 115 mit dem scheibenseitigen Anschlagselement 120 der Reibscheibe 45 erkennbar ist. Man sieht, dass nach einem Anschlagen des scheibenseitigen Anschlagselements 120 auf das sperrbasisseitige Anschlagselement 115 keine Relativdrehung zwischen der Reibscheibe 45 und der Sperrbasis 35 mehr möglich ist, so dass nachfolgend eine Reibung zwischen der Gurtspule 25 und der Reibscheibe 45, also eine Reibung an der zweiten Reibungsschnittstelle, stattfinden muss.
Die 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller. Im Unterschied zu den beiden ersten Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel zwei Reibscheiben 45 und 45’ vorgesehen, die zwischen der Sperrbasis 35 und der Gurtspule 25 angeordnet sind. Jede der beiden Reibscheiben 45 und 45’ ist jeweils mit einem scheibenseitigen Anschlagselement 120 bzw. 120’ ausgestattet, die gemeinsam mit dem sperrbasisseitigen Anschlagselement 115 ein Umschalten der jeweils aktiven Reibungsschnittstelle ermöglichen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 wird eine erste Reibungsschnittstelle 100 zwischen der Sperrbasis 35 und der Reibscheibe 45, eine zweite Reibungsschnittstelle 105 zwischen der Reibscheibe 45 und der Reibscheibe 45’ sowie eine dritte Reibungsschnittstelle 105’ zwischen der Reibscheibe 45 und der Auflagefläche 90 der Gurtspule 25 gebildet.
Vorzugsweise sind die Reibungskoeffizienten μ1, μ2, μ3 der drei Reibungsschnittstellen 100, 105 und 105’ derart gewählt, dass gilt:
μ1 < μ2 < μ3.
Kommt es im Falle einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 25 und der Sperrbasis 35 aufgrund der Zugkraft, die von dem Zugstab 50 auf die Gurtspule 25 übertragen wird, zu einem Anpressen der Gurtspule 25 auf die Sperrbasis 35, so wird in einer ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung ein Reiben an der ersten Reibungsschnittstelle 100, also ein Reiben zwischen der Reibscheibe 45 und der Sperrbasis 35 stattfinden. Sobald das scheibenseitige Anschlagselement 120 der Reibscheibe 45 auf das sperrbasisseitige Anschlagselement 115 stößt, wird eine weitere Reibung an dieser ersten Reibungsschnittstelle 100 unterbunden, so dass auf die zweite Reibungsschnittstelle 105 umgeschaltet wird. In der zweiten Phase wird die zweite Reibscheibe 45’ relativ zur Reibscheibe 45 verdreht, bis das scheibenseitige Anschlagselement 120’ auf das scheibenseitige Anschlagselement 120 der Reibscheibe 45 stößt. Sobald dies geschieht, ist eine weitere Relativdrehung zwischen den beiden Reibscheiben 45 und 45’ nicht mehr möglich, so dass nachfolgend die Gurtspule 25 auf der zweiten Reibscheibe 45' reiben wird.
Die beschriebene Wahl der Reibungskoeffizienten führt also dazu, dass die Gurtauszugskraft bei jedem Phasenwechsel ansteigt: In der ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung wird die Gurtrückhaltekraft wegen des Reibungskoeffizienten μ1 am geringsten sein, in der darauffolgenden zweiten Phase wird sie wegen des Reibungskoeffizienten μ2 größer als in der ersten Phase sein, und in der dritten Phase wird sie wegen des Reibungskoeffizienten μ3 maximal werden.
Die 6 zeigt darüber hinaus, dass die radiale Sicherung und die axiale Sicherung des Zugstabes 50 relativ zur Gurtspule 25 an dem der Sperrbasis 35 abgewandten Stabende 55 mittels des axialen Sicherungselements 60 sowie des radialen Sicherungselements 85 erfolgt.
Die 7 zeigt den Gurtaufroller gemäß 6 im montierten Zustand. Es lassen sich die beiden Reibungsscheiben 45 und 45’ sowie die daran angebrachten scheibenseitigen Anschlagselemente 120 und 120’ erkennen. Darüber hinaus ist das Zusammenwirken des scheibenseitigen Anschlagselements 120 mit dem sperrbasisseitigen Anschlagselement 115 erkennbar.
Die 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Sperrbasis 35 und der Gurtspule 25 lediglich eine einzige Reibscheibe 45 vorgesehen. Die axiale und radiale Sicherung des Zugstabes 50 erfolgt an dem der Sperrbasis 35 abgewandten Stabende 55 des Zugstabes 50.
In der 8 lässt sich erkennen, dass der Gurtaufroller 10 mit zwei Deformationspins 200 und 205 ausgestattet ist. Der erste Deformationspin 200 ist durch ein Durchgangsloch 210 in ein Sackloch 215 der Gurtspule 25 eingesteckt. Der Pinkopf 220 liegt im montierten Zustand zwischen der Sperrbasis 35 und der Reibscheibe 45.
Der zweite Deformationspin 205 ist durch ein Durchgangsloch 225 in der Sperrbasis 35 und ein Durchgangsloch 230 in der Reibscheibe 45 hindurchgeführt und in ein Sackloch 235 in der Gurtspule 25 eingesteckt. Der Pinkopf 240 des Deformationspins 205 befindet sich auf der der Gurtspule 25 und der Reibscheibe 45 abgewandten Außenseite der Sperrbasis 35.
Die 9 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß 8 im Querschnitt. Es lassen sich die beiden Deformationspins 200 und 205 sowie deren relative Lage erkennen. Man sieht, dass der Pinkopf 220 des ersten Deformationspins 200 zwischen der Sperrbasis 35 und der Gurtspule 25 liegt, wohingegen der Pinkopf 240 des zweiten Deformationspins 205 an der Außenseite der Sperrbasis 35 aufliegt.
Aufgrund der beschriebenen Anordnung der beiden Deformationspins 200 und 205 wird es in einer ersten Phase nach Eintreten einer Relativdrehung zwischen Gurtspule 25 und Sperrbasis 35 zunächst zu einer Aktivierung des Deformationspins 205 kommen, da in der ersten Phase die erste Reibungsschnittstelle 100 zwischen der Sperrbasis 35 und der Reibscheibe 45 aktiv ist und die Reibscheibe 45 relativ zu der Sperrbasis 35 verdreht wird. Die in der ersten Phase auftretende Gurtrückhaltekraft wird somit durch die Reibung an der ersten Reibungsschnittstelle 100 (vgl. 8) sowie die Deformationskraft des Deformationspins 205 bestimmt.
In einer sich daran anschließenden zweiten Phase, in der die erste Reibungsschnittstelle 100 (vgl. 8) deaktiviert ist und eine Reibung an der zweiten Reibungsschnittstelle 105 (vgl. 8) zwischen der Reibscheibe 45 und der Gurtspule 25 stattfindet, wird der zweite Deformationspin 205 aktiviert und zu einer zusätzlichen Gurtrückhaltekraft führen; denn im Falle einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 25 und der Reibscheibe 45 wird der Deformationspin 200 aus dem Sackloch 215 herausgezogen und deformiert.
Bezugszeichenliste

10: Gurtaufroller
15: Gurtaufrollerrahmen
20: Sperrverzahnung
25: Gurtspule
30: Zugeinrichtung
35: Sperrbasis
40: Sperrklinke
45: Reibscheibe
45’: Reibscheibe
50: Zugstab
55: Stabende
60: Sicherungselement
65: Nut
70: Stabende
75: Außengewinde
80: Innengewinde
85: Sicherungselement
90: Auflagefläche
100: erste Reibungsschnittstelle
105: zweite Reibungsschnittstelle
105’: dritte Reibungsschnittstelle
110: Umschalteinrichtung
115: sperrbasisseitiges Anschlagselement
120: scheibenseitiges Anschlagselement
120’: scheibenseitiges Anschlagselement
125: Deformationspin
130: Durchgangsloch
135: Durchgangsloch
150: Aufnahmeraum
155: Abschnitt
200: Deformationspin
205: Deformationspin
210: Durchgangsloch
215: Sackloch
220: Pinkopf
225: Durchgangsloch
230: Durchgangsloch
235: Sackloch
240: Pinkopf
F: Zugkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009023625 A1 [0002]

Claims

Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit – einer Gurtspule (25) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und – einer mit der Gurtspule (25) in Verbindung stehenden, sperrbaren Sperrbasis (35), die vor einem Sperren mit der Gurtspule (25) mitgedreht wird und nach einem Sperren in ihrer Drehbewegung blockiert wird, – wobei im Falle eines Sperrens der Sperrbasis (35) zwecks Gurtkraftbegrenzung eine Relativdrehung zwischen Sperrbasis (35) und Gurtspule (25) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass – im Falle der Relativdrehung zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) Reibung erzeugt wird, die der Relativdrehung und einem weiteren Gurtbandauszug entgegenwirkt, und – der Gurtaufroller (10) eine Zugeinrichtung (30) aufweist, die im Falle der Relativdrehung die Gurtspule (25) in Richtung Sperrbasis (35) zieht und eine die Reibung hervorrufende und/oder erhöhende Anpresskraft zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) erzeugt.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugeinrichtung ein Zugelement (50) umfasst, das an einer Stelle mit der Gurtspule (25) verbunden ist und an einer anderen Stelle ein Gewinde (75) aufweist, das bei einer Relativdrehung zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) mit einem Gewinde (80) der Sperrbasis (35) verschraubt und dadurch in Richtung Sperrbasis (35) gezogen wird.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Zugelement ein Stab (50) ist, dessen der Sperrbasis (35) abgewandtes Stabende (55) an der Gurtspule (25) angebracht ist und dessen der Sperrbasis (35) zugewandtes Stabende (70) das Gewinde aufweist, und – der Stab (50) durch die beim Verschrauben der beiden Gewinde (75, 80) erzeugte Zugkraft gelängt wird.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sperrbasis (35) und der Gurtspule (25) eine oder mehrere Reibscheiben (45, 45') angeordnet sind und die Reibung an der Schnittstelle (100) zwischen der Sperrbasis (35) und der Reibscheibe (45) und/oder an der Schnittstelle (105') zwischen der Reibscheibe (45') und der Gurtspule (25) und/oder an der Schnittstelle (105) zwischen zwei Reibscheiben (45, 45') auftritt.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in einer ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) eine Relativdrehung und Reibung mit einem ersten Reibungskoeffizienten an einer ersten Reibungsschnittstelle (100) und – in einer darauffolgenden zweiten Phase eine Relativdrehung und Reibung an der zweiten Reibungsschnittstelle (105) auftritt, die einen größeren Reibungskoeffizienten als die erste Reibungsschnittstelle (100) aufweist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtaufroller (10) eine Umschalteinrichtung (110) aufweist, die ein Umschalten von der ersten Phase in die zweite Phase und einen Wechsel der Reibungsschnittstellen (100, 105) nach Erreichen eines vorgegebenen Relativdrehwinkels zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) vornimmt.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste Reibungsschnittstelle (100) zwischen der Sperrbasis (35) und der Reibscheibe (45) und eine zweite Reibungsschnittstelle (105) zwischen der Gurtspule (25) und der Reibscheibe (45) liegt und – die beiden Reibungsschnittstellen (100, 105) unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – in einer ersten Phase nach Eintreten der Relativdrehung zwischen Gurtspule (25) und Sperrbasis (35) eine Relativdrehung und Reibung an derjenigen Reibungsschnittstelle (100) auftritt, die von den beiden Reibungsschnittstellen (100, 105) den kleineren Reibungskoeffizienten aufweist, und – in einer darauf folgenden zweiten Phase eine Relativdrehung und Reibung an der anderen Reibungsschnittstelle (105) auftritt, die von den beiden Reibungsschnittstellen (100, 105) den größeren Reibungskoeffizienten aufweist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (110) ein Anschlagselement (120) an der Reibscheibe (45) aufweist, das mit einem Anschlagselement an der Gurtspule (25), mit einem Anschlagselement (115) an der Sperrbasis (35) oder mit einem Anschlagselement (120') an einer anderen Reibscheibe (45') zusammenwirkt und nach einem Anschlagen eine weitere Relativdrehung zwischen der Reibscheibe (45) und der Gurtspule (25), der Sperrbasis (35) oder der anderen Reibscheibe (45') verhindert, so dass die Reibung an eine andere Schnittstelle (105, 105') verlagert wird.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtaufroller (10) zwei oder mehr Reibscheiben (45, 45') aufweist, die kaskadiert angeordnet sind und zur Erhöhung der Gurtauszugskraft nacheinander aktiviert werden.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Deformationspin (125, 200, 205) vorgesehen ist, der während einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule (25) und der Sperrbasis (35) deformiert wird und durch die Deformation eine der Relativdrehung zwischen der Gurtspule (25) und der Sperrbasis (35) entgegenwirkende Kraft erzeugt.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – ein axiales Sicherungselement (60) zur axialen Verbindung zwischen Zugelement (50) und Gurtspule (25) und ein radiales Sicherungselement (85) zur radialen Verbindung zwischen Zugelement (50) und Gurtspule (25) vorhanden ist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass – das axiale Sicherungselement (60) an dem der Sperrbasis (35) abgewandten Ende (55) des Zugelements (50) angebracht ist und – das radiale Sicherungselement (85) an dem der Sperrbasis (35) zugewandten Ende (70) des Zugelements (50) angebracht ist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Sicherungselement (60) und das radiale Sicherungselement (85) an dem der Sperrbasis (35) abgewandten Ende (55) des Zugelements (50) angebracht sind.