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Die Erfindung bezieht sich auf einen Strafferantrieb mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.
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Ein derartiger Strafferantrieb ist aus dem US-Patent
US 7 887 095 B2 bekannt. Der vorbekannte Strafferantrieb weist ein Zuführungsrohr auf, das kreisbogenförmig um einen Kreismittelpunkt gebogen ist. Innerhalb des Zuführungsrohres wird eine Antriebsstange in Form einer Zahnstange geführt, die um denselben Kreismittelpunkt wie das Zuführungsrohr kreisbogenförmig gebogen ist. Zum Antreiben der Antriebsstange und zum Bewegen der Antriebsstange innerhalb des Zuführungsrohres nach dem Auslösen des Strafferantriebes ist ein Antriebsmittel vorgesehen. Im Falle einer Bewegung der Antriebsstange wird ein mit einer Gurtspule des Gurtaufrollers verbundenes Antriebszahnrad angetrieben und in eine Rotationsbewegung versetzt, wodurch es zu einem Straffen des Sicherheitsgurtes kommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strafferantrieb anzugeben, der eine besonders gute Kraftübertragung zwischen der Antriebsstange und dem Antriebszahnrad gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Strafferantrieb mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strafferantriebs sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zuführungsrohr um einen Drehpunkt schwenkbar gelagert ist.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Strafferantriebs ist darin zu sehen, dass aufgrund der Schwenkbarkeit des Zuführungsrohres um den Drehpunkt ein Verschwenken des Zuführungsrohres und damit ein Verschwenken der innerhalb des Zuführungsrohres befindlichen Antriebsstange in Richtung auf das Antriebszahnrad möglich ist, so dass während des Straffens, insbesondere selbstregulierend, eine ständige radiale Anpresskraft der Antriebsstange auf das Antriebszahnrad gewährleistet wird.
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Um ein optimales Verschwenken des Zuführungsrohres in Richtung des Antriebszahnrads und eine optimale radiale Krafterzeugung zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Drehpunkt des Zuführungsrohres und der Kreismittelpunkt beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise wird nach dem Auslösen des Strafferantriebs das Zuführungsrohr selbsttätig – aufgrund des Antriebs durch das Antriebsmittel – um den Drehpunkt in Richtung auf das Antriebszahnrad geschwenkt.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn nach dem Auslösen des Strafferantriebs das Zuführungsrohr um den Drehpunkt und die Antriebsstange – angetrieben vom Antriebsmittel – um deren Kreismittelpunkt gedreht wird und es zu einer Überlagerung dieser beiden Bewegungen dergestalt kommt, dass die Antriebsstange sowohl eine tangential wirkende Tangentialkraft als auch eine radial wirkende Radialkraft auf das Antriebszahnrad ausübt.
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Vorzugsweise ist zusätzlich ein Schwenkelement vorhanden, das – zumindest nach dem Auslösen des Strafferantriebs – auf das Zuführungsrohr ein Drehmoment in Richtung auf das Antriebszahnrad ausübt. Ein solches Schwenkelement umfasst bevorzugt eine Feder, deren Federkraft auf das Zuführungsrohr ein Drehmoment in Richtung auf das Antriebszahnrad ausübt. Die Feder wird vorzugsweise erst nach dem Auslösen des Strafferantriebs freigegeben.
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Die Antriebsstange und das Antriebszahnrad können vor dem Auslösen des Strafferantriebs außer Eingriff stehen. Bei der letztgenannten Variante ist es besonders vorteilhaft, wenn die Antriebsstange und das Antriebszahnrad nach dem Auslösen des Strafferantriebs erst durch eine Überlagerung einer rotatorischen Bewegung der Antriebsstange im Zuführungsrohr und einer (radialen) Schwenkbewegung des Zuführungsrohrs in Richtung auf das Antriebszahnrad in Eingriff gebracht werden.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Antriebsstange und das Antriebszahnrad bereits vor dem Auslösen des Strafferantriebs in Eingriff stehen und zwischen Antriebszahnrad und Gurtspule ein Getriebe angeordnet ist.
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Bei der Antriebsstange handelt es sich vorzugsweise um eine Zahnstange, die mit einer Verzahnung ausgestattet ist. Alternativ kann es sich bei der Antriebsstange auch um eine zunächst verzahnungsfreie Antriebsstange handeln, die plastisch und/oder elastisch deformierbar ist und erst durch Zusammenwirken mit dem Antriebszahnrad unter örtlicher Bildung einer Verzahnung verformt wird.
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Um zu vermeiden, dass es zu einer Rückbewegung der Antriebsstange nach Beendigung des Straffvorganges kommt, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Strafferantrieb eine Rücklaufsperre aufweist, die nach Abschluss des Straffvorgangs eine Rückwärtsbewegung der Antriebsstange unterbindet.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule und einem mit der Gurtspule verbundenen Strafferantrieb, der umfasst:
- – ein um einen Kreismittelpunkt kreisbogenförmig gebogenes Zuführungsrohr,
- – eine in dem Zuführungsrohr geführte und um denselben Kreismittelpunkt kreisbogenförmig gebogene Antriebsstange,
- – ein Antriebsmittel zum Antreiben der Antriebsstange und Bewegen der Antriebsstange innerhalb des Zuführungsrohrs nach Auslösen des Strafferantriebs und
- – ein mittelbar oder unmittelbar mit einer Gurtspule des Gurtaufrollers verbundenes Antriebszahnrad, das im Falle einer Bewegung der Antriebsstange von der Antriebsstange angetrieben und in eine Rotationsbewegung versetzt wird.
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Bezüglich eines solchen Gurtaufrollers ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zuführungsrohr um einen Drehpunkt schwenkbar gelagert ist.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strafferantrieb verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Strafferantriebs denen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers im Wesentlichen entsprechen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Strafferantrieb, bei dem ein Zuführungsrohr um einen Drehpunkt drehbar gelagert ist,
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2 das Eingreifen einer Zahnstange des Strafferantriebs gemäß 1 in ein Antriebszahnrad des Strafferantriebs näher im Detail,
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3 den Strafferantrieb gemäß den 1 und 2 in einer dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite,
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Strafferantrieb, bei dem ein zusätzliches Schwenkelement zum aktiven Verschwenken des Zuführungsrohres um dessen Drehpunkt vorgesehen ist, und
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5 ein drittes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Strafferantrieb, bei dem ein zusätzliches Schwenkelement zum aktiven Verschwenken des Zuführungsrohres um dessen Drehpunkt vorgesehen ist.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt einen Strafferantrieb 10, der ein Antriebsmittel in Form eines Gasgenerators 20, ein Zuführungsrohr 30, eine Zahnstange 40 sowie ein Antriebszahnrad 50 umfasst. Das Antriebszahnrad 50 des Strafferantriebs 10 steht mit einer in der 1 aus Gründen der Übersicht nicht dargestellten Gurtspule eines ebenfalls nicht weiter dargestellten Gurtaufrollers mittelbar oder unmittelbar in Verbindung, um nach einem Auslösen bzw. Zünden des Strafferantriebs 10 ein Aufrollen eines Sicherheitsgurts zu bewirken.
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Das Zuführungsrohr 30 ist um einen Kreismittelpunkt K kreisbogenförmig gebogen und dient zum Führen der Zahnstange 40, die um denselben Kreismittelpunkt K kreisförmig gebogen ist. Der Kreisbogen der kreisförmig gebogenen Zahnstange 40 liegt vorzugsweise in einem Winkelbereich zwischen 90° und 270°. Die Zahnstange 40 bildet somit eine Art bogenförmiges Ringsegment.
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Die Zahnstange 40 ist entgegen der Uhrzeigerrichtung – bei der Darstellung gemäß 1 also entlang der Pfeilrichtung D – innerhalb des Zuführungsrohres 30 verschiebbar und kann durch ein Verschieben tangential an dem Antriebszahnrad 50 vorbeigeführt werden. Im Falle eines Vorbeiführens der Zahnstange 40 wird eine auf der Innenseite 41 der Zahnstange 40 angebrachte Verzahnung 42 in eine Außenverzahnung 51 des Antriebsrades 50 eingreifen und dieses ebenfalls entgegen der Uhrzeigerrichtung D in eine Rotationsbewegung versetzen.
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In der 1 ist erkennbar, dass an dem Zuführungsrohr 30 ein Halteelement 60 angebracht bzw. einteilig angeformt ist, das das Zuführungsrohr 30 um einen durch ein Schwenklager gebildeten Drehpunkt P schwenkbar hält. Das Halteelement 60 ermöglicht es also, das Zuführungsrohr 30 und damit die innerhalb des Zuführungsrohres 30 beweglich geführte Zahnstange 40 zumindest geringfügig um den Drehpunkt P zu schwenken.
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Die 1 zeigt außerdem, dass der Kreismittelpunkt K und der Drehpunkt P stets beabstandet zueinander angeordnet sind. Aufgrund des Abstandes zwischen dem Kreismittelpunkt K und dem Drehpunkt P kommt es dazu, dass die Zahnstange 40 beim Vorbeibewegen an dem Antriebszahnrad 50 nicht nur eine tangentiale Kraft auf das Antriebszahnrad 50 ausüben kann, sondern auch eine radiale Anpresskraft; das Auftreten der radialen Anpresskraft soll nachfolgend anhand der in der 1 gezeigten Kraftvektoren näher erläutert werden:
Für die statische Gleichgewichtsbetrachtung können das Zuführungsrohr 30 und die Zahnstange 40 als starre, um den Drehpunkt P drehbare Körper betrachtet werden, wobei innere Kräfte zwischen dem Zuführungsrohr 30 und der Zahnstange 40 eine Bewegung der Zahnstange 40 relativ zu dem Zuführungsrohr 30 hervorrufen.
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Die Kraft F steht stets normal zur Anlagefläche zwischen der Zahnstange 40 und dem Antriebszahnrad 50. Die Kräfte F und F' verursachen ein Moment M auf das Zuführungsrohr 30, das dieses aufgrund seiner drehbaren Lagerung im Drehpunkt P nicht aufnehmen kann, so dass das Zuführungsrohr 30 nur im Gleichgewicht ist, wenn eine Kraft Fnormal und F'normal auf das Zuführungsrohr 30 und die Zahnstange 40 wirken, so dass Fres und F'res durch den Drehpunkt P geht. Durch diese Anordnung wird eine ständige Anpresskraft (Gegenkraft von Fnormal) von dem Zuführungsrohr 30 und der Zahnstange 40 auf das Antriebszahnrad 50 bewirkt. Diese Kraft ist während des Straffens selbstregulierend, da sie direkt abhängig von F und somit vom Druck des Gasgenerators 20 ist. Die Größe der Kraft Fnormal ist einstellbar durch die Position des Drehpunktes P und dem in der 2 eingezeichneten Zahnflankenwinkel α.
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Die 2 zeigt das Zusammenwirken zwischen der Zahnstange 40 und dem Antriebszahnrad 50 bei dem Strafferantrieb 10 gemäß 1 näher im Detail. Es lässt sich erkennen, dass die Zähne 100 der Verzahnung 42 auf der Innenseite 41 der Zahnstange 40 vorzugsweise jeweils eine steile Flanke 101 sowie eine flache Flanke 102 aufweisen. In entsprechender Weise sind vorzugsweise auch die Zähne 110 der Außenverzahnung 51 des Antriebszahnrades 50 ausgestaltet, auch sie weisen jeweils eine steile Flanke 111 sowie eine flache Flanke 112 auf.
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Wird die Zahnstange 40 entgegen der Uhrzeigerrichtung, also entlang der Pfeilrichtung D, an dem Antriebszahnrad 50 vorbeibewegt, so wird jeweils die steile Flanke 101 der Zähne 100 auf die steile Flanke 111 eines zugeordneten Zahns 110 des Antriebszahnrades 50 stoßen und das Antriebszahnrad 50 antreiben.
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Soll vermieden werden, dass die steilen Flanken in signifikantem Umfang selbst eine Übertragung von Radialkräften bewirken, so können die Zähne 110 des Antriebszahnrades 50 mit einem Hinterschnitt versehen werden, der die Übertragung der Radialkräfte reduziert oder im Idealfall sogar völlig verhindert.
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Die 3 zeigt den Strafferantrieb 10 gemäß den 1 und 2 in einer dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite. Man erkennt das Halteelement 60, das an dem Zuführungsrohr 30 angebracht oder angeformt ist und ein Schwenken des Zuführungsrohres 30 um den Drehpunkt P ermöglicht.
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Darüber hinaus lässt sich die Zahnstange 40 erkennen, deren Verzahnung 42 in die Außenverzahnung 51 des Antriebsrades 50 zum Zwecke des Antriebs des Antriebszahnrades 50 eingreift.
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Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Strafferantrieb 10, bei dem das Zuführungsrohr 30 um einen Drehpunkt P schwenkbar gelagert ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist bei dem Strafferantrieb 10 gemäß 4 zusätzlich ein Schwenkelement 200 vorgesehen, das nach dem Auslösen des Strafferantriebs 10 auf das Zuführungsrohr 30 ein Drehmoment F in Richtung auf das Antriebszahnrad 50 ausübt. Das Schwenkelement ist vorzugsweise mit einer Feder 210 ausgestattet, die erst beim Auslösen des Strafferantriebs 10 bzw. beim Auslösen des Gasgenerators 20 freigegeben wird und erst dann ihre Federkraft zum Verschwenken des Zuführungsrohres 30 um den Drehpunkt P in Richtung auf das Antriebszahnrad 50 nutzt.
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Bei der Ausgestaltung gemäß 4 wird das Zuführungsrohr 30 im Ausgangszustand, also vor dem Auslösen des Gasgenerators 20, vorzugsweise derart positioniert, dass die innerhalb des Zuführungsrohres 30 befindliche Zahnstange 40 außer Eingriff mit dem Antriebszahnrad 50 steht. Erst wenn der Gasgenerator 20 bzw. der Strafferantrieb 10 ausgelöst werden, wird das Schwenkelement 200 entriegelt und das Zuführungsrohr 30 mitsamt der darin befindlichen Antriebsstange 40 in Richtung des Antriebszahnrades 50 geschwenkt, so dass die Zahnstange 40 in das Antriebszahnrad 50 eingreifen und dieses in eine Rotationsbewegung versetzen kann. Bei dieser Ausgestaltung wird also nach dem Auslösen des Strafferantriebes 10 das Zuführungsrohr 30 um den Drehpunkt P und gleichzeitig die Zahnstange 40 um ihren Kreismittelpunkt K gedreht, so dass es zu einer Überlagerung der Bewegungen dergestalt kommt, dass die Zahnstange 40 sowohl eine tangential wirkende Tangentialkraft als auch eine radial wirkende Radialkraft auf das Antriebszahnrad 50 ausübt.
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Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Strafferantrieb 10, bei dem das Zuführungsrohr 30 um einen Drehpunkt P schwenkbar gelagert ist. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 4 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 in der Zahnstange 40 ein Ventil 300 vorgesehen, das ein Abblasen des vom Gasgenerator 20 erzeugten Gases hindurch in Richtung der Verzahnung 42 der Zahnstange 40 und damit am Antriebszahnrad 50 vorbei nach außen ermöglicht. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen entsprechend.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 kann zusätzlich eine Rücklaufsperre vorgesehen sein, die ein Zurückschieben der Antriebsstange 40 nach Abschluss des Straffervorganges verhindert. Eine solche Rücklaufsperre arbeitet vorzugsweise druckunabhängig und kann beispielsweise durch eine Haltefeder oder einen Widerhaken gebildet sein oder solche Komponenten zumindest auch enthalten.
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Der Querschnitt des Zuführungsrohres 30 ist vorzugsweise kreisförmig, jedoch können auch andere Rohrkonturen, beispielsweise quadratische, rechteckige oder mehreckige Konturen, eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strafferantrieb
- 20
- Gasgenerator
- 30
- Zuführungsrohr
- 40
- Zahnstange
- 41
- Innenseite
- 42
- Verzahnung
- 50
- Antriebszahnrad
- 51
- Außenverzahnung
- 60
- Halteelement
- 100
- Zähne
- 101
- steile Flanke
- 102
- flache Flanke
- 110
- Zähne
- 111
- steile Flanke
- 112
- flache Flanke
- 200
- Schwenkelement
- 210
- Feder
- 300
- Ventil
- D
- Pfeilrichtung
- F
- Drehmoment, Kraft
- Fnormal
- Kraft
- F'normal
- Kraft
- Fres
- Kraft
- F'res
- Kraft
- K
- Kreismittelpunkt
- M
- Moment
- P
- Drehpunkt
- A
- Winkel Hinterschnitt
- α
- Zahnflankenwinkel
