-
Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
-
Gurtstraffer dienen im Allgemeinen dazu, in einer Frühphase eines Unfalls vorhandene Gurtlose aus einem Sicherheitsgurt herauszuziehen. Dabei unterliegen die Gurtstraffer verschiedenen Anforderungen, wie z. B. einer möglichst großen Strafflänge, geringen Herstellkosten und einem geringen Bauraumbedarf.
-
Eine Bauform eines Gurtstraffers mit einem geringen Bauraumbedarf ist z. B. aus der
EP 0 628 454 B1 bekannt. Bei diesem Gurtstraffer ist ein Rotationskolben vorgesehen, welcher über ein Planetengetriebe an eine Gurtwelle eines Gurtaufrollers angekoppelt ist. Durch das Planetengetriebe wird die Drehbewegung des Rotationskolbens in einer Übersetzung auf die Gurtwelle übertragen, so dass die Gurtwelle während einer Umdrehung des Rotationskolbens zu einer Mehrzahl von Umdrehungen angetrieben wird. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass eine verhältnismäßig große Strafflänge mit einem kleinbauenden Gurtstraffer verwirklicht werden kann. Der Rotationskolben selbst ist durch einen innen verzahnten Ring gebildet, der einen radial vorstehenden Steg aufweist. Der Steg begrenzt einen ringzylindrischen Druckraum, welcher über einen pyrotechnischen Gasgenerator mit einem Druckgas beaufschlagbar ist. Durch die Aktivierung des Gasgenerators und das freigesetzte Druckgas wird der Rotationskolben zu einer Drehbewehung angetrieben, die über in die Innenverzahnung eingreifende Planetenzahnräder auf ein drehfest mit der Gurtwelle verbundenes Sonnenrad übertragen wird.
-
Ein Nachteil des beschriebenen Gurtstraffers ist darin zu sehen, dass der Druckraum verhältnismäßig aufwendig abgedichtet werden muss. Diese aufwendige Abdichtung resultiert insbesondere daher, dass auf die seitlichen Wände des den Druckraum begrenzenden Gehäuses hohe Axialkräfte wirken. Ferner muss der den Druckraum begrenzende Steg seitlich und an seiner Stirnseite möglichst dicht an den Wänden geführt werden, ohne dass die Bewegung durch eine unnötig hohe Reibung behindert und die Straffleistung verringert wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gurtstraffer der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welcher einen einfachen Aufbau bei gleichzeitig geringen Herstellkosten aufweisen soll. Ferner sollen die Straffleistung des Gurtstraffers möglichst hoch und die Leckageverluste möglichst gering sein.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtstraffer mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass an dem Rotationskolben zwei durchgehende Radialwände vorgesehen sind, welche sich von dem Ring bis zu der Innenwandung des zylindrischen Gehäuses erstrecken und den Druckraum seitlich begrenzen und über den Steg miteinander verbunden sind. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass der Rotationskolben den Druckraum durch die Radialwände auch seitlich begrenzt und damit auch die Axialkräfte aufnimmt, wodurch die seitliche Gehäusewandung entlastet wird. Da der Druckraum durch zwei Radialwände begrenzt wird, gleichen sich die Axialkräfte im Idealfall aus, indem auf den Rotationskolben symmetrische und gleich große Axialkräfte in entgegengesetzte Richtungen ausgeübt werden, die sich schließlich gegenseitig ausgleichen, so dass auf den Rotationskolben in der Summe keine Schubkräfte in Axialrichtung wirken. Ferner muss der Steg seitlich nicht mehr abgedichtet werden, sondern es müssen stattdessen nur die radialen Laufflächen der Radialwände und des Steges an der zylindrischen Innenwandung des Gehäuses abgedichtet werden. Ferner wird der Steg, welcher die treibende Druckfläche aufweist, durch die seitliche Verbindung mit den Radialwänden versteift, so dass der gesamte Rotationskolben aus Aluminiumdruckguss oder Zinkdruckguss hergestellt werden kann. Der Druckraum wird damit allein durch die Außenringfläche des Gehäuses, die Außenfläche des Ringes und die seitlichen Flächen der Radialwände begrenzt. Weitere Teile werden nicht belastet.
-
Der Wirkungsgrad bzw. die Straffleistung können weiter erhöht werden, indem zwischen den radialen Stirnseiten der Radialwände und/oder zwischen der Stirnseite des Steges und der Innenwandung des Gehäuses jeweils eine Dichtung vorgesehen ist, wobei an den Radialwänden z. B. Ringnuten vorgesehen sein können, in denen kostengünstig herzustellende Dichtungsringe vorgesehen werden können. Die Verwendung von Dichtungsringen bietet sich hier besonders an, da die Dichtungsringe bei entsprechender Ausrichtung der Radialwände ausschließlich in Bewegungsrichtung belastet werden, also keine Querkräfte aufnehmen müssen, wodurch eine besonders gute Dichtwirkung erzielt werden kann. Dazu sind die Dichtungsringe vorzugsweise in Ringnuten angeordnet, welche in einer zu der Drehachse des Rotationskolbens senkrechten Ebene angeordnet sind. Ferner können Dichtringe als kostengünstige Großserienteile hergestellt werden, welche einfach zu montieren sind und sich unter Vorspannung selbst in den Ringnuten halten.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Rotationskolben ein Zink- oder Aluminiumdruckgussteil ist. Zinkdruckgussteile und Aluminiumdruckgussteile können besonders kostengünstig in Großserie hergestellt werden, wobei auch komplexere Geometrien des Rotationskolbens kostengünstig in den Druckgussverfahren herstellbar sind. Dabei wird insbesondere der Vorteil ausgenutzt, dass die Dichtflächen aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung allein an der Radialaußenseite vorgesehen werden können und die weiteren Flächen des Rotationskolbens dadurch keinen besonderen Anforderungen an die Maßhaltigkeit und/oder an die Oberflächengüte unterliegen.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse durch einen Stahltopf gebildet ist. Die vorgeschlagene Ausbildung des Gehäuses weist mehrere Vorteile auf. Der Stahltopf selbst kann kostengünstig, z. B. in einem Tiefziehverfahren, hergestellt werden. Ferner kann das Gehäuse durch die Verwendung von Stahl als Werkstoff eine Oberfläche mit einer sehr hohen Genauigkeit und Oberflächengüte aufweisen bei einer gleichzeitig sehr hohen Eigensteifigkeit und einer geringen Wandstärke, was eine sehr gute Abdichtung des Druckraumes bei einem gleichzeitig geringen Eigengewicht des Gehäuses ermöglicht.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse an seiner zylindrischen Umfangsfläche eine Öffnung aufweist, deren einander zugewandte Randseiten über ein Verschlusselement zueinander fixiert sind, und dass zwischen den Randseiten eine Strömungsöffnung vorgesehen ist, durch welche der Gasstrom in den Druckraum eingeleitet wird, und der Gasgenerator an dem Verschlusselement gehalten ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Gasgenerator besonders kostengünstig an das Gehäuse angeschlossen werden, wobei das Verschlusselement sowohl zum Halten des Gasgenerators als auch zum Verbinden der Randseiten verwendet wird, damit sich diese unter den herrschenden Druckverhältnissen nicht aufweiten.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass in der Öffnung ein die Strömungsrichtung des Gasstromes vorgebendes Leitelement vorgesehen ist, welches sich gedichtet an dem Ring des Rotationskolbens abstützt. Durch das Leitelement wird der Gasstrom auf den Steg des Rotationskolbens geleitet, so dass der erzeugte Gasstrom mit einem möglichst guten Wirkungsgrad zum Antrieb des Rotationskolbens genutzt wird. Ferner begrenzt das Leitelement den Druckraum in die jeweils andere Richtung, so dass die Ausdehnung des Druckraumes ausschließlich durch eine Drehbewegung des Rotationskolbens ermöglicht wird. Das Leitelement dient in diesem Fall als feste Zylinderrückwand des ringförmigen Druckraumes, welche sich in der Öffnung abstützt.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass ein Deckel vorgesehen ist, welcher das Gehäuse an seiner Außenseite umfasst, und in welchem Lageröffnungen zur Lagerung des Planetengetriebes vorgesehen sind.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
-
1: einen Schnitt durch einen an einem Endbeschlag angeordneten Gurtstraffer,
-
2: einen Rotationskolben mit einem Gehäuse,
-
3: einen Rotationskolben mit einem Verschlusselement, und
-
4: ein Gehäuse mit einem Verschlusselement und einem Deckel.
-
In der linken Darstellung der 1 ist ein erfindungsgemäßer Gurtstraffer 1 an einer Welle 2 eines Endbeschlagstraffers zu erkennen. In der rechten Darstellung ist derselbe Gurtstraffer 1 in Schnittrichtung B-B dargestellt. An der Welle 2 ist ein Ende eines Sicherheitsgurtes 3 befestigt, welches bei einer Aktivierung des Gurtstraffers 1 durch die schlagartig in Drehung versetzte Welle 2 aufgewickelt wird.
-
Der Gurtstraffer 1 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 4 in Form eines Topfes aus einem dünnwandigen Stahlblech, einen in dem Gehäuse 4 angeordneten Rotationskolben 5, ein die Drehbewegung des Rotationskolbens 5 auf die Welle 2 übertragendes Planetengetriebe 31 und einen über ein Verschlusselement 24 an dem Gehäuse 4 gehaltenen Gasgenerator 21.
-
Das Gehäuse 4 ist topfförmig aus einem Stahlblech mit einer konstanten Wandstärke ausgeführt und weist in seiner Bodenfläche eine Öffnung 23 mit mehreren einzelnen Lageröffnungen auf. In der zylindrischen Wandfläche des Gehäuses 4 ist eine weitere Öffnung 34 vorgesehen, welche durch zwei seitlich im Querschnitt hakenförmig hochgebogene Randseiten 17 und 18 begrenzt ist, wie in den 3 und 4 zu erkennen ist. Der Rotationskolben 5 ist im Grundaufbau durch einen innen verzahnten zylindrischen Ring 32 mit an den Randseiten angeordneten durchgehenden nach außen gerichteten ringscheibenförmigen Radialwänden 7 und 8 aufgebaut und weist einen radial von dem Ring 32 vorstehenden Steg 14 auf, der die Radialwände 7 und 8 druckdicht miteinander verbindet. Der Steg 14 und die Radialwände 7 und 8 versteifen sich gegenseitig durch die Verbindung zu einem formstabilen Verbund und begrenzen einen ringförmigen Druckraum 33. Der Druckraum 33 wird radial außen durch die Innenseite der zylindrischen Wandung des Gehäuses 4 begrenzt, an der die Radialwände 7 und 8 und der Steg 14 mit jeweils einer Dichtung 9, 10 und 16 anliegen. Die Dichtungen 9 und 10 in den Stirnseiten der Radialwände 7 und 8 sind jeweils als Dichtringe ausgebildet und in einer Ebene angeordnet, welche senkrecht zu der Drehachse des Rotationskolbens 5 ausgerichtet ist, so dass die Dichtungen 9 und 10 während der Antriebsbewegung des Rotationskolbens 5 ausschließlich in einer Umfangsbewegung gegenüber dem Gehäuse 4 bewegt werden. Der Rotationskolben 5 kann durch die vorgeschlagene Ausbildung z. B. durch ein kostengünstiges Aluminiumdruckgussteil oder Zinkdruckgussteil, auch als ZAMAK bezeichnet, verwirklicht werden. Die einzigen formgenau herzustellenden Flächen sind die Radialaußenseiten der Radialwände 7 und 8 und des Steges 14 sowie die Innenverzahnung des Ringes 32, welche z. B. auch nachbearbeitet werden können.
-
Die offene Seite des Gehäuses 4 ist mit einem Deckel 6 verschlossen, der das Gehäuse 4 mit Klemmfingern 12 umfasst und ebenfalls eine Mehrzahl von Lageröffnungen 25 und 27 aufweist. In den Lageröffnungen 25 und 27 des Deckels 6 und der Öffnung 23 des Gehäuses 4 ist das Planetengetriebe 31 gelagert, wobei in der zentrischen Öffnung 27 ein drehfest mit der Gurtwelle 2 verbundenes Sonnenrad 13 und in den Lageröffnungen 25 und der Öffnung 23 eine Mehrzahl von das Sonnenrad 13 umfassenden Planetenzahnrädern 11 gelagert sind. Die Plantetenzahnräder 11 greifen in die Innenverzahnung des Rotationskolbens 5 und in die Außenverzahnung des Sonnenrades 13 ein, so dass sie das Sonnenrad 13 bei einer Drehung des Rotationskolbens 5 übersetzt zu einer Drehbewegung größerer Drehzahl antreiben. In die Öffnung 34 des Gehäuses 4 ist ein Dichtteil 19 eingesetzt, welches mit einem Finger mit einer Dichtung 38 an dem Ring 32 des Rotationskolbens 5 anliegt. Ferner stützt sich das Dichtteil 19 mit einer zweiten Dichtung 37 an der Innenseite des Gehäuses 4 ab, so dass der Druckraum 33 zu einer Seite von dem Dichtteil 19 und zu der anderen Seite von dem Steg 14 begrenzt ist. In dem Dichtteil 19 ist eine Strömungsöffnung 20 vorgesehen, durch die ein von einem Gasgenerator 21 erzeugter Gasstrom in den Druckraum 33 einleitbar ist. Der Gasstrom wird nach dem Einleiten in den Druckraum von dem Dichtteil 19 in Richtung des Steges 14 geleitet. Das Dichtteil 19 hat damit neben der Abdichtung des Druckraumes 33 zusätzlich die Funktion eines Leitelementes, um den Gasstrom nach dem Durchströmen der Strömungsöffnung 20 in Richtung des Steges 14 zu leiten.
-
Der Gasgenerator 21 ist in einem Rohrstück 22 eines Verschlusselementes 24 vercrimpt, das zwei zu den Randseiten 17 und 18 gleichgerichtete Nuten 36 aufweist und mit den Nuten 36 auf die Randseiten 17 und 18 aufgeschoben ist. Das Verschlusselement 24 fixiert die hakenförmig ausgebildeten Randseiten 17 und 18 zueinander, so dass das Gehäuse 4 im Bereich der Öffnung 34 formstabilisiert ist und sich auch bei einer Druckbeaufschlagung des Druckraumes 33 nicht aufweiten kann.
-
Einer der Finger 12 des Deckels 6 ist geschlitzt mit zwei Einzelfingern 28 und 29 ausgeführt und dient zu einer zusätzlichen Fixierung des Dichtteils 19, wie in den 1 und 4 zu erkennen ist. Die Strömungsöffnung 20 ist in dem Schlitz 30 zwischen den Einzelfingern 28 und 29 angeordnet. Der von dem Gasgenerator 21 erzeugte Gasstrom wird durch die Strömungsöffnung 20 an dem Dichtteil 19 entlang in den Druckraum 33 eingeleitet. Da sich das Dichtteil 19 in der Öffnung 34 des Gehäuses 4 abstützt, kann sich der Druckraum 33 nur vergrößern, indem der Rotationskolben 5 eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ausführt, wobei der Steg 14 die Antriebsfläche bildet. Die dabei seitlich auf die Radialwände 7 und 8 wirkenden Axialkräfte gleichen sich im Idealfall aus und werden vollständig von dem Rotationskolben 5 selbst aufgenommen. Das Gehäuse 4 wird dadurch axial nicht belastet, so dass der Verbund aus dem Gehäuse 4 und dem Deckel 6 nicht auseinandergetrieben wird. Da die Dichtflächen der Radialwände 7 und 8 auf demselben Durchmesser angeordnet sind, und der Ring 32 einen konstanten Außendurchmesser aufweist, ist die axiale Projektionsfläche der Radialwände 7 und 8 unabhängig von deren Formgebung identisch, so dass auch die Axialkräfte identisch sind und sich gegenseitig aufheben.
-
Das Dichtteil 19 leitet den erzeugten Gasstrom in Richtung des Steges 14 und dient gleichzeitig als Abstützteil, durch welches die bei dem Antrieb des Rotationskolbens 5 entstehenden Reaktionskräfte in das Gehäuse 4 eingeleitet werden. Das Gehäuse 4 selbst ist gegenüber einem Rahmen fahrzeugfest festgelegt, an dem auch die Welle 2 gehalten ist, so dass das Gehäuse 4 selbst drehfest fahrzeugfest festgelegt ist, und die Drehbewegung des Rotationskolbens 5 ausschließlich in eine Drehbewegung der Welle 2 übersetzt wird.
-
Ein Vorteil des vorgeschlagenen Gurtstraffers 1 ist, dass der Gurtstraffer 1 mit dem vorgeschlagenen Antrieb sehr wenig Bauraum benötigt, was insbesondere bei der Verwendung als Endbeschlagstraffer von Vorteil ist. Endbeschlagstraffer werden im Allgemeinen in sehr engen Bauräumen verbaut, wie z. B. an Karosserieteilen neben den Sitzen oder an den Sitzen selbst. Ferner wird das Gehäuse 4 des Gurtstraffers 1 durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rotationskolbens 5 nur sehr gering belastet, so dass für dieses ein dünnwandiges Stahlteil verwendet werden kann. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist das Verschlusselement 24 mit dem daran gehaltenen Gasgenerator 21, welches einen sehr bauraumgünstigen Anschluss des Gasgenerators 21 ermöglicht.
