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Die Erfindung betrifft einen Endbeschlag für einen Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen, einer Gurtwelle, die in dem Rahmen um eine Achse drehbar gelagert ist, und einem Sperrmechanismus, der eine Drehung der Gurtwelle in einer Aufwickelrichtung ermöglicht und die Gurtwelle gegen eine Drehung in einer Abwickelrichtung blockiert. Dabei kann zusätzlich ein Straffmechanismus vorgesehen sein, der die Gurtwelle in Aufwickelrichtung antreiben kann.
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Gurtstraffer für Sicherheitsgurtsysteme sind bereits allgemein aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Bei sogenannten Endbeschlagstraffern wird im Falle einer Aktivierung des Gurtstraffers das eigentlich feste, üblicherweise mit dem Sitzrahmen oder der Fahrzeugkarosserie verbundene Ende eines Gurtbands angezogen, um für eine Straffung des gesamten Gurtbands zu sorgen. Im Stand der Technik sind sowohl linear arbeitende als auch rotatorische Endbeschlagstraffer beschrieben. Bei den rotatorischen Endbeschlagstraffern ist das Gurtbandende mit einer Gurtwelle verbunden, welche bei einer Aktivierung des Gurtstraffers angetrieben wird, um Gurtband auf die Gurtwelle aufzuwickeln.
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Die gattungsgemäße
DE 10 2006 018 455 A1 beschreibt einen Endbeschlagstraffer, der aus einem das Ende des Sicherheitsgurtes aufnehmenden Gurtaufroller sowie einer daran angeschlossenen Straffvorrichtung für die Gurtwelle des Gurtaufrollers besteht. Die Gurtwelle ist dabei im Gurtwellengehäuse drehbar und radial verschieblich aufgenommen. Infolge des radialen Spiels kann die Gurtwelle eine Sperrstellung einnehmen, in der die Gurtwelle relativ zum Gurtwellengehäuse in Gurtbandauszugsrichtung drehfest gehalten ist, eine Freigabestellung, in der die Gurtwelle relativ zum Gurtwellengehäuse in beide Richtungen drehbar ist, oder eine beliebige Zwischenstellung. Die Gurtwelle wird erst durch die bei ihrer Drehung in Gurtbandauszugsrichtung wirkende Kraft radial in ihre Sperrstellung bewegt, in welcher eine Blockiergestaltung der Gurtwelle mit einer Blockierverzahnung des Gurtwellengehäuses zusammenwirkt.
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Aus der
DE 199 29 737 A1 ist darüber hinaus ein Gurtaufroller mit einer Sperrklinke und einer Sperrverzahnung an einer Sperrscheibe bekannt, bei dem eine Halteeinrichtung mit einer Seilumschlingung um die Sperrscheibe vorgesehen ist, durch die erst bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments eine Drehung der Sperrscheibe relativ zum Rahmen ermöglicht ist.
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Das in radialer Richtung und in Umfangsrichtung vorhandene Spiel der Gurtwelle im Gurtwellengehäuse kann hierbei zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung im Fahrbetrieb führen. Bei einem Sperrmechanismus mit einer Blockiergestaltung der Gurtwelle gemäß der
DE 10 2006 018 455 A1 muss die Gurtwelle außerdem recht groß bauen und/oder aus einem sehr festen Material gefertigt sein, um in der Sperrstellung der Gurtwelle die mitunter sehr hohen Gurtbandauszugskräfte unter Einhaltung der jeweils zulässigen Flächenpressungen sicher in den Rahmen des Endbeschlags einleiten zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Endbeschlags, der bei geringeren Festigkeitsanforderungen an das Gurtwellenmaterial eine besonders kompakte Ausführung der Gurtwelle erlaubt und trotzdem eine Drehung der Gurtwelle in Abwickelrichtung zuverlässig blockiert.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Endbeschlag der eingangs genannten Art, bei dem der Sperrmechanismus ein Umschlingungsreibungselement aufweist, das die Gurtwelle umschlingt, welches die Gurtbandauszugskräfte im Wesentlichen durch Reibschluss in den Rahmen einleitet. Gurtbandauszugskräfte, die beispielsweise nach Aktivierung einer Straffvorrichtung auftreten, werden hierbei im Wesentlichen durch Reibschluss (Riemenreibungsprinzip) und nicht durch Formschluss in das Gurtwellengehäuse eingeleitet. Entsprechend müssen an der Gurtwelle keine hoch beanspruchbaren Formschlusselemente angeformt werden, sodass die Gurtwelle kompakter und mit geringeren Anforderungen an die Materialfestigkeit ausgeführt werden kann.
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Das Umschlingungsreibungselement kann die Gurtwelle um mehr als 360°, insbesondere um mehr als 720° umschlingen. Über diesen Umschlingungswinkel lässt sich der Reibschluss zwischen dem Umschlingungsreibungselement und der Gurtwelle sicherstellen, wobei sich bei üblicher Oberflächenbeschaffenheit und durchschnittlichem Reibwert zwei bis drei Wicklungen, d. h. Umschlingungswinkel von 720° bis 1080° als besonders vorteilhaft erwiesen haben.
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In einer Ausführungsform des Endbeschlags ist das Umschlingungsreibungselement ein Metallband. Ein als Metallband, insbesondere als Stahlband ausgebildetes Umschlingungsreibungselement ist einfach und preiswert herstellbar und kann die auftretenden Beanspruchungen problemlos aufnehmen.
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Bevorzugt ist das Umschlingungsreibungselement elastisch so vorgespannt, dass es sich an die Gurtwelle anlegt. Dies sorgt bei einer Beaufschlagung der Gurtwelle in Abwickelrichtung für einen besonders raschen Reibschluss zwischen dem Umschlingungsreibungselement und der Gurtwelle. Eine unerwünschte Drehung der Gurtwelle in Abwickelrichtung bis zum Greifen der Reibschlussverbindung und dem damit einhergehenden Blockieren der Gurtwelle ist somit minimal und daher vernachlässigbar.
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Der Querschnitt des Umschlingungsreibungselements kann sich von seinem dem Rahmen zugeordneten Ende zu seinem der Gurtwelle zugeordneten Ende hin verringern. Ausgehend von dem der Gurtwelle zugeordneten Ende nimmt die Beanspruchung des Umschlingungsreibungselements kontinuierlich zu, bis am entgegengesetzten Ende des Umschlingungsreibungselements die gesamte Gurtbandauszugskraft wirkt und auf den Rahmen übertragen wird. Durch die Anpassung des Querschnitts an die auftretende Beanspruchung lässt sich folglich Material einsparen, was sich vorteilhaft auf das Gewicht und die Kosten des Endbeschlags auswirkt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Endbeschlags ist das Umschlingungsreibungselement mit einem Ende am Rahmen befestigt ist. Somit lassen sich die auftretenden Kräfte unmittelbar in den Rahmen ableiten.
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Besonders bevorzugt ist das Umschlingungsreibungselement in diesem Fall mit einem Einhängeende ausgeführt, das an einem Schenkel des Rahmens eingehängt ist, sodass das Umschlingungsreibungselement bei einer Beaufschlagung in Abwickelrichtung ohne großen konstruktiven Aufwand formschlüssig am Rahmen befestigt ist. Insbesondere ist das Einhängeende mit dem Rahmen verpresst, um auch bei einer Beaufschlagung in Aufwickelrichtung eine zuverlässige (kraftschlüssige) Verbindung mit dem Rahmen zu gewährleisten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wirkt das Umschlingungsreibungselement an seinem freien Ende mittels eines Ratschenmechanismus mit der Gurtwelle zusammen, wobei der Ratschenmechanismus eine Drehung der Gurtwelle relativ zum Umschlingungsreibungselement in der Aufwickelrichtung ermöglicht, jedoch eine Drehung in der Abwickelrichtung sperrt. Der Ratschenmechanismus sorgt folglich bei einer Beaufschlagung der Gurtwelle in Abwickelrichtung für eine formschlüssige Anfangsfixierung zwischen der Gurtwelle und dem Umschlingungsreibungselement und stellt damit eine besonders schnelle und zuverlässige Ausbildung oder „Aktivierung” der Reibschlussverbindung durch Umschlingung der Gurtwelle sicher. Aufgrund des mit wachsender Gurtbandauszugskraft auftretenden Selbstverstärkungseffekts der durch Umschlingungsreibung realisierten Kraftschlussverbindung, sind das Umschlingungsreibungselement und die Gurtwelle bei hohen Gurtbandauszugskräften im Wesentlichen kraftschlüssig verbunden, wohingegen der Einfluss der Formschlussverbindung auf die drehfeste Fixierung der Gurtwelle dann weitgehend vernachlässigbar ist.
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Insbesondere kann der Ratschenmechanismus durch einen Rasthaken am freien Ende des Umschlingungsreibungselements und eine Außenverzahnung der Gurtwelle gebildet sein. Der Rasthaken und die Außenverzahnung lassen sich mit geringem Aufwand herstellen und gewährleisten eine hohe Funktionssicherheit des Endbeschlags.
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Vorzugsweise ist außerdem ein Straffmechanismus vorgesehen, der die Gurtwelle in der Aufwickelrichtung antreiben kann. Auf diese Weise ergibt sich ein konstruktiv einfach aufgebauter Endbeschlagstraffer mit hoher Funktionssicherheit, der gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen vergleichsweise geringe Festigkeitsanforderungen an die Gurtwelle stellt. Alternativ zu einer üblichen Ausgestaltung aus Stahl kann die Gurtwelle daher beispielsweise auch aus Aluminium, Zink oder Kunststoff hergestellt sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 einen axialen Längsschnitt durch einen Gurtstraffer mit einem erfindungsgemäßen Endbeschlag;
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2 eine Draufsicht des Gurtstraffers gemäß 1;
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3 eine Seitenansicht des Gurtstraffers gemäß 1;
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4 eine weitere Seitenansicht des Gurtstraffers gemäß 1;
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5 eine perspektivische Detailansicht des erfindungsgemäßen Endbeschlags für den Gurtstraffer gemäß den 1 bis 4;
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6 eine perspektivische Ansicht eines Umschlingungsreibungselements für einen Sperrmechanismus des Endbeschlags gemäß 5; und
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7 eine Seitenansicht des Endbeschlags gemäß 5.
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Die 1 bis 4 zeigen einen Gurtstraffer 6 für ein Sicherheitsgurtsystem in einem Kraftfahrzeug, konkret einen sogenannten Endbeschlagstraffer, mit einem Endbeschlag 8 und einem Straffmechanismus 10. Der Endbeschlag 8 umfasst dabei eine Gurtwelle 12, an der ein Ende 14 eines Gurtbands 16 fixiert ist, und einen karosseriefest montierbaren Rahmen 18, in dem die Gurtwelle 12 gelagert ist, wobei die Gurtwelle 12 nach einer Aktivierung des Straffmechanismus 10 relativ zum Rahmen 18 in einer Aufwickelrichtung 35 gedreht werden kann, um Gurtband 16 aufzuwickeln.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ende 14 des Gurtbands 16 zu einer Schlaufe vernäht, die ein Gurtwellen-Einschubelement 20 umschließt, wobei das Gurtwellen-Einschubelement 20 in einer Aussparung 22 der Gurtwelle 12 aufgenommen und relativ zur Gurtwelle 12 drehfest gelagert ist.
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Gemäß 2 ist der Rahmen 18 des Endbeschlags 8 U-förmig ausgebildet und umfasst einen Steg 24 sowie zwei gegenüberliegende Schenkel 26, 28, wobei jeder Schenkel 26, 28 eine Öffnung 30, 32 aufweist, durch welche sich die Gurtwelle 12 erstreckt. Ferner ist eine vom Steg 24 abgebogene Befestigungslasche 33 vorgesehen, durch die der Rahmen 18 fest mit einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrzeugkarosserie verbunden, insbesondere verschraubt werden kann.
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Die Gurtwelle 12 ist im Rahmen 18 des Endbeschlags 8 um eine Achse A drehbar gelagert. Am einen axialen Ende der Gurtwelle 12 ist ein Sperrmechanismus 34 vorgesehen, der eine Drehung der Gurtwelle 12 in einer Aufwickelrichtung 35 des Gurtbands 16 ermöglicht und die Gurtwelle 12 gegen eine Drehung in einer entgegengesetzten Abwickelrichtung 37 des Gurtbands 16 blockiert. Am anderen axialen Ende der Gurtwelle 12 ist eine Seilspule 36 angeordnet, die fest mit der Gurtwelle 12 verbunden, insbesondere verpresst ist und eine axiale Bewegung der Gurtwelle 12 relativ zum Rahmen 18 verhindert oder auf ein minimales axiales Spiel begrenzt.
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Um das Gurtband 16 bei einer Betätigung des Gurtstraffers 6, d. h. einer Aktivierung des Straffmechanismus 10 anziehen zu können, ist ein Kraftübertragungselement 38 vorgesehen, welches die Gurtwelle 12 mit einem Strafferantrieb 40 koppelt. Das Kraftübertragungselement 38 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zugseil 41, welches teilweise auf die Seilspule 36 aufgewickelt und mit einem Seilende an der Seilspule 36 befestigt ist.
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Der Strafferantrieb 40 des Gurtstraffers 6 umfasst ein Strafferrohr 42 zur Aufnahme und Führung eines Druckbeaufschlagungselements 44 sowie ein separates Generatorgehäuse 46 zur Aufnahme eines Gasgenerators 48. Das Generatorgehäuse 46 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rohrstück, sodass sowohl das Strafferrohr 42 als auch das Generatorgehäuse 46 aus einem Metallrohr, insbesondere einem Stahlrohr hergestellt sind. Außerdem ist ein Kopplungselement 49 vorgesehen, welches das Generatorgehäuse 46 fest mit dem Strafferrohr 42 verbindet (vgl. 1).
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Um die Verbindung zwischen dem Strafferrohr 42 und dem Generatorgehäuse 46 zu verstärken sowie eine einfache Verbindung zwischen dem Strafferantrieb 40 und dem Rahmen 18 zu schaffen, ist im Übrigen eine Stabilisierungseinheit 50 vorgesehen. Diese Stabilisierungseinheit 50 umfasst im vorliegenden Fall zwei Stabilisierungselemente 51, insbesondere aus Zinkdruckguss, und ein z. B. als Rohrniet ausgeführtes Verbindungselement 52.
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Das Druckbeaufschlagungselement 44 ist gemäß 1 ein Kolben, der im gebogenen Strafferrohr 42 im Wesentlichen abgedichtet und längs einer Rohrachse verschieblich aufgenommen ist. Das mit einem Seilende an der Seilspule 36 befestigte Zugseil 41 erstreckt sich von der Seilspule 36 in das Strafferrohr 42 und ist dort mit einem entgegengesetzten Seilende am Kolben befestigt. Nach einer Aktivierung des Gasgenerators 48 wird der Kolben mit einem Gasdruck beaufschlagt und bewegt sich in Richtung zu einem freien Rohrende 53 des Strafferrohrs 42. Dabei wird unter Drehung der Gurtwelle 12 Zugseil 41 von der Seilspule 36 abgewickelt und gleichzeitig Gurtband 16 auf die Gurtwelle 12 aufgewickelt, sodass eine Gurtstraffung stattfindet.
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Vor einer Aktivierung des Gurtstraffers 6 kann die Gurtwelle 12 relativ zum Rahmen 18 in zumindest einer Drehrichtung drehfest gehalten sein. Diese zumindest eine Drehrichtung ist bevorzugt die Abwickelrichtung 37 oder Gurtbandauszugsrichtung, wobei die Gurtwelle 12 vor einer Aktivierung des Gurtstraffers 6 relativ zum Rahmen 18 jedoch besonders bevorzugt auch in einer entgegengesetzten Drehrichtung, also in Aufwickelrichtung 35 oder Straffrichtung des Gurtstraffers 6, drehfest gehalten ist.
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Gemäß 1 ist die Gurtwelle 12 vor einer Aktivierung des Gurtstraffers 6 optional durch ein Abscherelement 54, konkret durch einen ausmittig an der Seilspule 36 angeformten Abscherstift, in beiden Drehrichtungen drehfest mit dem Rahmen 18 gekoppelt.
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Zwischen der Gurtwelle 12 und dem Rahmen 18 ist der Sperrmechanismus 34 vorgesehen, welcher eine Drehung der Gurtwelle 12 relativ zum Rahmen 18 in Straffrichtung freigeben und in entgegengesetzter Gurtbandauszugsrichtung sperren kann. Der Sperrmechanismus 34 ermöglicht somit eine Straffung des Gurtbands 16, verhindert jedoch gleichzeitig eine erneute Freigabe von Gurtband 16 nach erfolgter Gurtbandstraffung.
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Der beschriebene Gurtstraffer 6 gemäß den 1 bis 4 ist ein Endbeschlagstraffer, bei dem an der Gurtwelle 12 ein Ende eines Gurtbands 16 fixiert ist, wobei der vorgesehene Straffmechanismus 10 die Gurtwelle 12 in der Aufwickelrichtung 35 antreiben kann. Mit anderen Worten kann die Gurtwelle 12 nach einer Aktivierung des Endbeschlagstraffers relativ zum Rahmen 18 rotiert werden, um Gurtband 16 aufzuwickeln.
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Im Unterschied zu sogenannten Aufrollerstraffern, bei denen eine Gurtkraftbegrenzung (z. B. mittels eines Torsionsstabs) erwünscht ist, wird bei Endbeschlagstraffern üblicherweise eine unnachgiebige, starre Fixierung des Gurtbandendes gefordert. Diese Forderung lässt sich durch den beschriebenen Gurtstraffer 6 sowohl in Rückhaltesituationen mit Aktivierung des Gurtstraffers 6 als auch in Rückhaltesituationen ohne Aktivierung des Gurtstraffers 6 mit geringem Aufwand zuverlässig erfüllen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Sperrmechanismus 34 des Endbeschlags 8 ist in den 5 bis 7 dargestellt.
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Der Sperrmechanismus 34 weist hierbei ein Umschlingungsreibungselement 56 auf, das die Gurtwelle 12 umschlingt. Dieses Umschlingungsreibungselement 56 bildet bei einer Beaufschlagung der Gurtwelle 12 in Abwickelrichtung 37 nach dem Riemenreibungsprinzip eine kraftschlüssige Verbindung mit der Gurtwelle 12 aus, wohingegen es eine Rotation der Gurtwelle 12 bei Beaufschlagung in der entgegengesetzten Aufwickelrichtung 35 bei geringem Drehwiderstand zulässt.
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Das Umschlingungsreibungselement 56 ist mit einem Ende 58 am Rahmen 18 des Endbeschlags 8 befestigt. Gemäß den 5 bis 7 ist das Ende 58 als Einhängeende ausgeführt und so am Schenkel 26 des Rahmens 18 eingehängt, dass das Umschlingungsreibungselement 56 bei einer Beaufschlagung in Abwickelrichtung 37 formschlüssig mit dem Rahmen 18 des Endbeschlags 8 verbunden ist. Insbesondere ist das Ende 58 des Umschlingungsreibungselements 56 mit dem Rahmen 18 verpresst, um auch bei einer Beaufschlagung in Aufwickelrichtung 35 über Kraftschluss eine zuverlässige Verbindung mit dem Rahmen 18 zu gewährleisten.
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Anhand der perspektivischen Detailansicht des Umschlingungsreibungselements 56 gemäß 6 wird deutlich, dass sich der Querschnitt des Umschlingungsreibungselements 56 von seinem dem Rahmen 18 zugeordneten Ende 58 zu seinem der Gurtwelle 12 zugeordneten Ende 60 hin verringert. Konkret verringert sich eine radiale Abmessung r des um die Gurtwelle 12 gewickelten Umschlingungsreibungselements 56 zum Ende 60 hin im Wesentlichen kontinuierlich, sodass das Umschlingungsreibungselement 56 in einem abgewickelten Zustand die Form eines sehr langen Keils hat.
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Das Umschlingungsreibungselement 56 ist als Metallband ausgeführt, das die Gurtwelle 12 um mehr als 360°, insbesondere um mehr als 720° und besonders bevorzugt um etwa 900° umschlingt. Bei Umschlingungswinkeln in dem genannten Bereich ist das Umschlingungsreibungselement 56, insbesondere in axialer Richtung, hinreichend kompakt und gewährleistet außerdem eine zuverlässige Reibschlussverbindung in Abwickelrichtung 37.
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Die 7 zeigt den Endbeschlag 8 des Sicherheitsgurtsystems in einer Seitenansicht. Das Umschlingungsreibungselement 56 ist in diesem Fall eine elastische Schlingfeder, zum Beispiel aus Federstahl, und in radialer Richtung elastisch so vorgespannt, dass es sich an die Gurtwelle 12 anlegt. Aufgrund des Anstiegs der Reibung bei Umschlingungsreibung exponentiell mit dem Umschlingungswinkel ergibt sich bei einer Beaufschlagung der Gurtwelle 12 in Abwickelrichtung 37 eine zuverlässige Selbstverstärkung.
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Das Umschlingungsreibungselement 56 wirkt an dem der Gurtwelle 12 zugeordneten, freien Ende 60 über einen Ratschenmechanismus 62 mit der Gurtwelle 12 zusammen, wobei der Ratschenmechanismus 62 eine Drehung der Gurtwelle 12 relativ zum Rahmen 18 in der Aufwickelrichtung 35 ermöglicht, jedoch eine Drehung in der Abwickelrichtung 37 sperrt. Somit bildet das Umschlingungsreibungselement 56 bei einer Beaufschlagung der Gurtwelle 12 in Abwickelrichtung 37 also nicht nur eine kraftschlüssige Verbindung, sondern über den Ratschenmechanismus 62 auch eine formschlüssige Verbindung mit der Gurtwelle 12 aus. Der Ratschenmechanismus 62 sorgt dabei in Abwickelrichtung 37 folglich für eine formschlüssige Anfangsfixierung zwischen der Gurtwelle 12 und dem Umschlingungsreibungselement 56 und stellt damit eine besonders schnelle und zuverlässige Ausbildung oder „Aktivierung” der Reibschlussverbindung sicher.
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Gemäß 7 ist der Ratschenmechanismus 62 durch einen Rasthaken 64 am freien Ende 60 des Umschlingungsreibungselements 56 sowie eine Außenverzahnung 66 der Gurtwelle 12 gebildet. Der Rasthaken 64 und die Außenverzahnung 66 sind dabei geometrisch so aufeinander abgestimmt, dass der Rasthaken 64 bei einer Beaufschlagung der Gurtwelle 12 in Straffrichtung auf der Außenverzahnung 66 gleitet und eine Drehung der Gurtwelle 12 in Aufwickelrichtung 35 erlaubt sowie bei einer Beaufschlagung der Gurtwelle 12 in Gurtbandauszugsrichtung in die Außenverzahnung 66 eingreift und eine Drehung der Gurtwelle 12 in Abwickelrichtung 37 sperrt.
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Nach erfolgter Gurtbandstraffung am Endbeschlag 8 entstehen aufgrund der drehfesten Kraftschlussfixierung nach dem Riemenreibungsprinzip in Abwickelrichtung 37 keine lokalen Extrembeanspruchungen (wie sie für Formschlussverbindungen typisch sind), sodass die Gurtwelle 12 nicht aus einem hochfesten Material, zum Beispiel Stahl, hergestellt werden muss. In der dargestellten Ausführungsform ist die Gurtwelle 12 insbesondere als Gussteil aus vergleichsweise weichen Werkstoffen wie Aluminium, Zink oder Kunststoff gefertigt.
