DE102014115199A1

DE102014115199A1 - Kunststoff Gurtspulen und Gurtspulenbaugruppen

Info

Publication number: DE102014115199A1
Application number: DE102014115199.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-19
Filing date: 2014-10-19
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Gurtspulenbaugruppen und oder Gurtspulen bei denen die Gurtspulen (12, 11) aus Kunststoff sind und für einen Sicherheitsgurt mit (1) und ohne (2) Kraftbegrenzer (28) die für ein Fahrzeug vorgesehen sind, bestehend im Wesentlichen aus einem zylindrischen Spulenkörper (26) auf dem das Gurtband aufgewickelt ist und durch den ein durchgehender Spalt (44) für ein Gurtband (14) geführt wird, sind dadurch gekennzeichnet, dass der komplette Spalt (17) bis einschließlich der Hälfte des Gurtstiftes (46) der vom Gurtband (48) umschlungen ist und in einem Haltespalt (42) fixiert ist und der ohne Zuglast sich innerhalb des Halbkreises (12, 12') befindet, der durch die Achse X bestimmt wird und ein großer Teil der Gurt-Last über die Schultern auf die Scheiben und dann auf das Aufrollergehäuse übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft Gurtspulenbaugruppen und oder Gurtspulen bei denen die Gurtspulen aus Kunststoff sind und für einen Sicherheitsgurt mit und ohne Kraftbegrenzer für ein Fahrzeug vorgesehen sind. Die Gurtspulen bestehend im Wesentlichen aus einem zylindrischen Spulenkörper auf dem das Gurtband aufgewickelt wird. Ein Haltespalt mit einer Querschnittsverengung zur teilweisen Abstützung für einen Gurtbandstift um den ein Ende des Gurtbandes geschlungen ist bildet den Anfang für einen durchgehenden Spalt für ein Gurtband, sodass der Spulenkörper isoliert betrachtet, ohne die seitlichen Scheiben, gespalten ist. Dabei ist auf eine einfache Montage und Demontage vom Gurtband zu achten unter anderem auch aus Recycling-Gründen.
Aus Kosten- und Gewichtsgründen und einem verbesserten Recycling wird häufig angeregt, Gurtspulen aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, herzustellen. An diese Gurtspulen werden jedoch die gleichen Festigkeitsanforderungen wie an herkömmliche Gurtspulen gestellt. Gurtspulen aus Kunststoff mit Kraftbegrenzer sowie ohne Kraftbegrenzer, ohne metallische Einlage im Zentrum, haben bei Sicherheitsgurten für Kraftfahrzeuge bis heute wegen zu geringer Bruchfestigkeit keine Verbreitung gefunden. Nur durch eine andere Verteilung der Kräfte in der Gurtspule ist ein spalten dieser und oder ein durchrutschen vom Gurtstift mit Gurtband zu verhindert. Genau dies ist mit der Erfindung gelungen, sowie weiter Verbesserungen, ohne zusätzlichen Bauraum zu benötigen.
Bekannte Gurtspulen aus Kunststoff ohne Kraftbegrenzer, mit metallischer Einlage im Zentrum mit einer drehfesten Verbindung zu einer metallischen Sperrverzahnung sind aufwendig, schwer und teuer. Ebenso wie die bekannten Metallspulen mit und ohne Kraftbegrenzer die durch neue leichte und preiswerte Kunststoffspulen ersetzt werden sollen. Bekannte Beschreibung wie DE 100 84 688 T1 von Kunststoffspulen ermöglichen nicht, dass die Gurtspule nur annähernd die bevorzugte Bruchlast von 15 KN aufnehmen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter anderem eine Gurtspule und oder eine Gurtspulenbaugruppe der eingangs genannten Art bereitzustellen, die auch in einem Aufrollergehäuse und oder Gurtstraffergehäuse aus Kunststoff verbaut werden können, und eine sichere Bruchfestigkeit der Gurtspule aus Kunststoff gewährleistet, die vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird. Dabei kommen wir einem leichteren und effizienten Recycling immer näher, da so ein Gurtaufroller inzwischen bis zu 90% aus Kunststoff hergestellt werden könnte.
Die Erfindung betrifft Gurtspulenbaugruppen und Gurtspulen bestehend im Wesentlichen aus einem zylindrischen Spulenkörper auf dem das Gurtband aufgewickelt wird, durch den ein durchgehender Spalt für ein Gurtband geführt wird mit einem Haltespalt für einen Gurtbandstift um den ein Ende des Gurtbandes geschlungen ist. Der zylindrische Spulenkörper liegt zwischen zwei Scheiben die diesen stirnseitig einstückig zusammenhalten. Der durchgehende Spalt verläuft in Zylinderlängsrichtung von der Mantelfläche durch den Spulenkörper, der gewissermaßen aus einer zweischaligen Konstruktion besteht und hat vorzugsweise eine geschlossene Mantelfläche. Um das Gewicht der Gurtspule zu reduzieren, weist der Spulenkörper Erfindungsgemäß Hohlräume auf, die von beiden Stirnseiten durch die Scheiben eintauchen und die durch eine radial verlaufende Versteifungsrippe getrennt sind. Im Inneren des Spulenkörpers befinden sich vorzugsweise zwei lastaufnehmende Schultern von denen vorzugsweise zumindest eine aus Kunststoff ist. Bei der Ausführung ohne Kraftbegrenzer ist an einer Scheibe von der Gurtspule vorzugsweise zumindest an einer Stirnseite mit einer Schulter einstückig verbunden und die zweite Schulter gegenüberliegend mit einem Abstand Z angeordnet. Die ist vorzugsweise an einem Zusatzteil lastaufnehmend befestigt. Bei einer Gurtspule mit einem Torsionsstab sind die Schultern auf oder an diesem angebracht. Die Stirnseiten der Schultern sind mit oder ohne Torsionsstab gegenüberliegend angeordnet mit einem Abstand Z der mindest 5 mm kleiner ist als das Gurtband maximal breit ist und der zugehörige Gurtbandstift ist mindestens 4 mm länger als der Abstand Z.
Wenn ein Kraftbegrenzer der z. B. ein Torsionsstab eingesetzt wird hat dieser an seinen beiden Stirnseiten Drehmomentübertragungsprofile. An einer seiner Stirnseiten ist dieser in einem Sperrrad drehfest verankert, das Teil eines Sperrsystems sein kann. Ohne Kraftbegrenzer, sind die Scheiben, die mit den Stirnseiten des Spulenkörpers einstückig verbunden sind vorzugsweise ebenso Teil eines Sperrsystems.
Die Erfindung bewirkt des Weiteren in eine Gurtspulenbaugruppe mit einer o. g. Gurtspule mit oder Torsionsstab, das bei abgewickeltem Gurtband ein großer Teil der Gurtbandlast über den Gurtbandstift, über die Schultern, auf den er innerhalb des Spulenkörpers aufliegt, über die Scheiben, an denen sich vorzugsweise auch die Spulenlagerung direkt und oder indirekt befindet auf das Aufrollergehäuse direkt oder indirekt überträgt. Dabei ist bei Vollabzug in Richtung F und einer Zuglast von 12 KN der Abstand A der bestimmt wird, von der Achsen H des Gurtbandstiftes und von der Drehachse D, vom Mittelpunkt D der Gurtspule ausgehend größer als der Abstand B. B wird bestimmt, vom Mittelpunkt D bis zum Abstützpunkt E (fürs Gurtband mit Gurtstift), im Radius gemessen. Zudem ist Abstand M vom Abstützpunkt E zur Achse X kleiner ist als der Abstand G vom Punkt C an der Gurtspule zur Achse X.
Zur Lösung der Aufgabe gehört unter anderem, dass die zwei teilkreisförmigen Spulenkörper zwischen denen sich der Spalt für ein Gurtband mit einem Gurtstiftes befindet, einstückig von zwei Scheiben zusammengehalten werden. Die zwei halbkreisförmige Spulenkörper sind in einen großen teilkreisförmigen Spulenkörper und in einen kleinen teilkreisförmigen Spulenkörper aufgeteilt. Für den Fall, dass das Gurtband mit sehr großer Kraft um die Spule gewickelt ist, muss Sorge dafür getragen werden, dass die Spule nicht ”implodiert”. Durch das elastische Gurtband dehnt sich in der Mitte anders als am Rand, die verstärkt die die Gefahr des Implodierens. Dies wird Erfindungsgemäß verhindert indem der Spulenkörper in der Mitte angeordnet eine radial erstreckende Versteifungsrippe bekommt. Zudem wird der Spalt fürs Gurtband vorzugsweise in der Mitte, vorzugsweise so schmal gewählt wird das bei radial von außen auf die Spule wirkenden Kräften, durch eine größere Zuglast, bei geringer Durchbiegung vom kleinen halbkreisförmigen Spulenkörper sich im Bereich vom Gurtbandaustritt, der in Mitte erkennbar vorzugsweise schmäler ist als am Rand, sich über das dazwischen befindlichem Gurtband vorzugsweise auf dessen verdickten Nahtbereich auf dem großen Halbkreisförmige Spulenkörper abstützt, bzw. beim Gurtbandeintritt sich vorzugsweise über den Gurtbandstift abstützt.
Der komplette Spalt befindet sich bis einschließlich der Hälfte des Gurtstiftes der vom Gurtband umschlungen ist und in einem Haltespalt fixiert ist, der ohne Zuglast innerhalb des Halbkreises, der durch die Achse X bestimmt ist. Diese wird durch die Verbindung von Mittelpunkt D der Gurtspule und Mittelpunkt H vom Gurtstift festgelegt.
Bei Vollabzug vom Gurtband in Richtung F ist im Spulenkörper der Lastaufnehmende Abstützpunkte E in einem Winkelabstand K kleiner 150° zu dem gering oder nicht belastete Abstützkante bzw. Punkt C angeordnet. Der Spalt fürs Gurtband befindet sich ebenfalls innerhalb der o. g. Spulenhälfte. Vorzugsweise wird der Abstützkante C am Gurtbandaustritt, so positioniert, das der Torsionsstab sofern vorhanden bei Vollabzug in Richtung F der Schaft vom Torsionsstab axial wenig und oder nicht belastet wird und sich dieser nicht verbiegt. Vorzugsweise ist die Kante C in der Mitte der Spule näher zur X und bildet damit den größeren Winkel K als am Übergang zur Scheibe. Die Kante C ist hier weiter von X entfern und bildet vorzugsweise den kleineren Winkel K.
Ein großer Teil der Zugkraft vom Gurtband wird bei Vollabzug über den Gurtstift direkt oder indirekt über die Auflageflächen von den Schultern übertragen. Diese sind vorzugsweise nicht rotationsymmetrisch, um eine große Kontaktfläche zu ermöglichen, und sind im Inneren des Spulenkörper/Gurtspule angeordnet. Wenn der Torsionsstab extrem dick ist z. B., da er aus Aluminium ist, kann die Kante C mit dem Gurtband axial belastet werden das zu einer Spaltung der Gurtspule führen kann. Bei der gekrümmten Kante C wie oben beschrieben ist das Risiko gering, da das Gurtband durch seine Elastizität und geringe Quer-Steifigkeit in der Mitte die geringste Axiale Belastung auf die Spule ausübt. Was bei dünnen Torsionsstäben bzw. ohne Torsionsstab nicht der Fall ist. Deshalb ist die geschwungene Kante C von Bedeutung für eine verbesserte Bruchlast.
Bei den bisher bekannten Gurtspulen benötigt der Spalt inclusive 50% der Breite des Haltespalts mehr als eine Spulenhälfte und verläuft tangential zur Drehachse der Gurtspule bzw. zur Mittelachse des Torsionsstabs. Der Haltespalt mit dem darin gehaltenen Gurtbandstift ist bezüglich der Drehachse der Gurtspule im Wesentlichen radial gegenüberliegend zum Spalt angeordnet. Das Gurtband wird also ausgehend vom Haltespalt in Umfangsrichtung zumindest teilweise um den Torsionsstab geführt, wobei das Gurtband an der Außenfläche des Torsionsstabs anliegt. Anschließend wird bei bekannten Gurtspulen das Gurtband abgeknickt, sodass es in radialer Richtung durch den Spalt geführt werden kann. In diesem Knickbereich liegt das Gurtband also an der Innenfläche des Innenraums bzw. des Spaltes an. Bei einer hohen Zugkraft wird das Gurtband gestreckt und nun stützt sich das Gurtband dadurch auf dem Torsionsstab ab und belastet diesen und den Spulenkörper quer zur Zugrichtung des Gurtbandes. Zudem stützt sich das Gurtband an der Innenfläche bzw. in dem Spalt ab, wodurch der Spulenkörper der Gurtspule auseinandergedrückt werden kann. Dieses Auseinanderdrücken wird im Haltespalt vom Gurtstift wesentlich verstärkt, da die Zuglast vom Gurtband hier stark zur Auswirkung kommt.
Durch die eingangs beschriebenen Dimensionierungen und Abständen von diversen Punkten und der Positionierung des Gurtbandstifts der sich auf den Schultern abstützt kann die Zugkraft vom Gurtband überwiegend auf den Torsionsstab bzw. über die Schultern auf die Spulenlagerung übertragen werden, so dass eine direkte Aufnahme der Zugkräfte durch die Lagerungen der Gurtspule möglich ist, ohne dass bei einer Zuglast von kleiner oder grösser 12 KN der Gurtbandstift durchrutscht.
Solange Gurtband bei blockiertem Aufroller abgespult wird, wird bei Torsionsstäben mit großem Drehmoment die drehfeste Verbindung zum Sperrrad und oder der Gurtspule aus Kunststoff extrem belastet. Eine mit Ultraschall gefügte Verbindung und oder eine Umspritzung ermöglicht eine stoffschlüssige Verbindung zum Drehmomentübertragungsprofil vom Torsionsstab, diese verstärkt die drehfeste Verbindung deutlich. Damit kann ein größeres Drehmoment übertragen werden als bei einer herkömmlich gefügten Verbindung. Auch ein oder zwei Einleger, z. B. aus Metall, der die Schultern mit einbeziehen könnte, eingespritzt oder mit Ultraschall gefügt, würde diese Verbindung verstärken.
Bei einer Umspritzung kann auch eine oder beide Schultern auf einem Schaft eines herkömmlichen Torsionsstabs auf/angespritzt werden. Die Schultern werden unabhängig mit oder ohne Torsionsstab, vorzugsweise unsymmetrisch hergestellt um eine breitere Kontaktfläche zum Gurtstift zu ermöglichen, und damit eine geringere Flächenpressung und ein Abrutschen eventuell zusätzlich durch einen kleinen Hinterschnitt zu erschweren. Bei einer kompletten Umspritzung des Schaftes vom Torsionsstab kann dies als Korrosionsschutz und oder einer damit verbundenen weiteren Funktion, z. B. als zweites Torsionselement, genutzt werden das eine gewünschte Veränderung der Kraftbegrenzer-Kurve ermöglicht. Damit kann die Rückhalte Funktion verbessert werden. Oft wird ein zusätzliches Drehmoment über einen vorbestimmten Umdrehungswinkel, der auch grösser 360 Grad sein kann gefordert. Mit einer kompletten Umspritzung des Schaftes können andere Komponenten ersetzt werden.
Wenn der Absatz Z für die Auflageflächen am Torsionsstab nicht vorhanden sind z. B. durch eine komplette Umspritzung vom Schaft oder bei einem Torsionsstab mit einem großen Durchmesser, z. B. aus Aluminium, kann der Gurtbandstift eventuell aus Kunststoff über die gesamte Länge sich auf dem Torsionsstab und oder auf der Umspritzung abstützen. Wenn keine Kraftbegrenzer-Funktion erforderlich ist, kann eine Schulter vorzugsweise unmittelbar mit einer ersten Scheibe einstückig gefertigt werden und oder eine zweite Schulter durch ein Zusatzteil eventuell aus einem stabileren Material gebildet, vorzugsweise mit der Zusatzfunktion z. B. eines Federherzes das an der zweiten Scheibe stabil fixiert ist und auch als Lager dient.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
1 eine Schnittansicht durch einen Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Gurtspulenbaugruppe, ohne Kraftbegrenzer.
2 eine Schnittansicht durch einen Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Gurtspulenbaugruppe, mit Kraftbegrenzer.
3 eine Schnittansicht durch einen Gurtaufroller mit Gurtstraffer mit einer erfindungsgemäßen Gurtspulenbaugruppe, mit Kraftbegrenzer.
4 eine Schnittansicht durch eine Gurtspulenbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Gurtspule, mit Kraftbegrenzer.
5 eine perspektivische Ansicht von einer erfindungsgemäßen Gurtspule, ohne Kraftbegrenzer.
6 eine perspektivische Ansicht von einer Gurtspulenbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Gurtspule, mit Kraftbegrenzer.
7 eine perspektivische Ansicht der Stirnseite von einer Gurtspulenbaugruppe mit einem erfindungsgemäßen Sperrrad mit Schulter an der erfindungsgemäßen Gurtspule mit Kraftbegrenzer.
8 eine Schnittansicht durch eine Baugruppe mit einem erfindungsgemäßen umspritzen Kraftbegrenzer.
9 eine perspektivische Ansicht von einem üblichen Torsionsstab.
10 eine perspektivische Ansicht von einem Torsionsstab mit Schultern.
11 eine perspektivische Ansicht von einem Torsionsstab mit nur einer Schulter.
12 eine perspektivische Ansicht von einem Torsionsstab mit nur einer Schulter für ein Gurtstraffer.
In 1 ist in einer Schnittansicht ein Gurtaufroller 1 ohne Kraftbegrenzer mit einer Gurtspulenbaugruppe 2 gezeigt, mit einer Gurtspule 3, in der ein Gurtbandstift 46 fixiert ist, der von einem Gurtband 14 zum Befestigen umschlungen ist (siehe auch 4). Die Gurtspulenbaugruppe 2 ist in zwei Lagerungen 16, 18 des Gurtaufrollers 1 um eine Drehachse D drehbar gelagert. Vorzugsweise ist im Bereich der Lagerung 18 ein Sperrmechanismus 20 vorgesehen, der die Gurtspulenbaugruppe 2 im Gurtaufroller 1 sperren und somit eine weitere Drehung der Gurtspulenbaugruppe 2 verhindern kann. Die Gurtspule 3 hat zwei Scheiben 8, 9, die den Spulenköper 11 einstückig und lastaufnehmend verbindet, mit welchen die Gurtspule 3 an den Lagerungen 16, 18 gelagert ist. Zudem sind vorzugsweise an den Scheiben 8, 9, vorzugsweise je eine Spulenrand 6 und 7, zur Führung vom Gurtband angebracht, die die lastaufnehmende Verbindung zum Spulenkörper 11 zusätzlich verstärken.
Am Umfang der Scheiben 8, 9 sind in dieser Ausführungsform vorzugsweise eine Sperrverzahung 21, 21' angebracht, die Teil des Sperrmechanismus 20 sein kann und vorzugsweise auch zur lastaufnehmenden Lagerung im Aufrollergehäuse 70 dient. Die Zähne der Sperrverzahung 21, 21' hat vorzugweise eine Zahnfläche von mindest 16 mm2 pro Zahn und dabei sind vorzugsweise mehr als drei Zähne bei grösser 8 KN Gurtbandlast im Eingriff. Der im wesentlichen zylindrische Spulenkörper 11, dessen Zylinderlängsachse zentrisch zur Drehachse D der Gurtspule 3 angeordnet ist und in zwei Hälften durch einen Schlitz für das Gurtband geteilt ist. (4, 5). So besteht jede Hälfte vom Spulenkörper gewissermaßen aus einer zweischaligen Konstruktion mit Hohlräumen 37, die von beiden Stirnseiten durch die Scheiben 8, 9 eintauchen und die durch eine vorzugsweise radial verlaufende Versteifungsrippe 40 getrennt sind und einstückig von den Scheiben 8, 9 zusammengehalten werden. Die zwei Spulenköper-Hälften vom Spulenköper 11 haben vorzugsweise eine geschlossene Mantelfläche 34 (4).
In den Innenraum des Spulenköpers 11 ragt eine Schulter 25, die mit der Scheibe 8 einstückig verbunden ist, mit einer Auflagefläche 41. Ebenso ragt in diesen Innenraum eine Schulter 25' von einem Zusatzteil 49 mit einer Auflagefläche 41', das in der Scheibe 9 lastaufnehmend befestigt ist und das vorzugsweise eine Funktion einer Leichtlauflagerung 52 und die eines Federherzes 51 hat, an dem eine Aufrollfeder 55 fixiert ist. Auf diesen Auflageflächen 41, 41' liegt der Gurtbandstift 46 mit einem umschlungenen Gurtband 14 bei Last auf. Dabei haben die Schultern (25, 25') mit ihren Stirnseiten gegenüberliegend einen Abstand Z der zueinander mindest 5 mm kleiner ist als das Gurtband maximal breit ist und der zugehörige Gurtbandstift mindestens 4 mm länger ist als Z um so einen großen Teil der Gurtbandlast über den Gurtbandstift auf die Schultern, ohne von diesen abzurutschen, zu übertragen. Die beiden Schultern können auch vorzugsweise zur Stabilisierung verbunden 47 werden.
In 2 ist in einer Schnittansicht eines Gurtaufrollers 2 mit einem Kraftbegrenzer 28 mit einer Gurtspulenbaugruppe 10 gezeigt, die eine Gurtspule 4, in der ein Gurtbandstift 46 fixiert ist, der von einem Gurtband 14 zum Befestigen umschlungen ist (siehe auch 5). Die Gurtspulenbaugruppe 10 ist in zwei Lagerungen 16, 18 des Gurtaufrollers 2 um eine Drehachse D drehbar gelagert. Vorzugsweise ist im Bereich der Lagerung 18 ein Sperrmechanismus 20 vorgesehen, der die Gurtspulenbaugruppe 10 im Gurtaufroller 2 sperren und somit eine weitere Drehung der Gurtspulenbaugruppe 10 verhindern kann. Die Gurtspule 4 hat zwei Scheiben 23, 22, die den Spulenköper 11' einstückig und lastaufnehmend verbindet, mit welchen die Gurtspule 4 an den Lagerungen 16, 18 gelagert ist. Zudem sind vorzugsweise an den Scheiben 23, 22, vorzugsweise je ein Spulenrand 6' und 7', zur Führung vom Gurtband angebracht, die die lastaufnehmende Verbindung zum Spulenkörper 11' zusätzlich verstärken.
Die Gurtspule 4 hat zwei Scheiben 23, 22, die den Spulenköper 11' einstückig lastaufnehmend verbindet. Zudem ist vorzugsweise an der Scheibe 23, bei dieser Ausführungsform ein Sperrrad 32 lastaufnehmend und relativ zum Spulenkörper 11' drehbar gelagert, das am Umfang in dieser Ausführungsform vorzugsweise eine Sperrverzahung 19 aufweist, die Teil des Sperrmechanismus 20 sein kann und vorzugsweise auch zur lastaufnehmenden Lagerung im Aufrollergehäuse 70' dient. Die umlaufende Verzahnung hat vorzugweise eine Zahnfläche von mindest 16 mm2 pro Zahn und dabei sind vorzugsweise mehr als drei Zähne bei grösser 8 KN Gurtbandlast im Eingriff. Der im wesentlichen zylindrische Spulenkörper 11', dessen Zylinderlängsachse zentrisch zur Drehachse D der Gurtspule 4 angeordnet ist und in zwei Hälften durch einen Schlitz fürs Gurtband geteilt ist. (5) So besteht jede Hälfte vom Spulenkörper gewissermaßen aus einer zweischaligen Konstruktion mit Hohlräumen 37, 37', die von beiden Stirnseiten durch die Scheiben 23, 22 eintauchen und die durch eine vorzugsweise radial verlaufende Versteifungsrippe 40' getrennt sind, und einstückig von den Scheiben 23, 22 zusammengehalten werden. Die Spulenköper-Hälften vom Spulenköper 11' haben vorzugsweise eine geschlossene Mantelfläche 34 (5).
Im Innenraum des Spulenkörpers 11' ist ein Kraftbegrenzer 28 vorgesehen, der hier durch einen Torsionsstab 28 dargestellt ist. Der Torsionsstab 28 ist mit einem ersten Drehmomentübertragungsprofil 30 drehfest mit der Scheibe 22 verbunden, die einstückig mit dem Spulenkörper 11' hergestellt ist. Ein zweites Drehmomentübertragungsprofil 31 ist mit dem Sperrrad 32 drehfest verbunden, das in der zweiten Scheibe 23 verdrehbar und lastaufnehmend gelagert ist. In dieser Ausführungsform sind die entsprechenden Schultern 24, 24' vorzugsweise mindest eine aus Kunststoff auf/an dem Schaft 27 vom Torsionsstab 28 angebracht, sodass auf diesen der Gurtbandstift 46 mit einem umschlungenen Gurtband 14 bei Last aufliegt. Von den Schultern ist zumindest eine 24 vorzugsweise durch eine Umspritzung von dem Kopf mit dem Drehmomentübertragungsprofil 30 an einem Ende vom Torsionsstab 28, einstückig mit einem Sperrrad 32 aus Kunststoff hergestellt. Der Torsionsstab 28 ist vorzugsweise stirnseitig zusätzlich zum Drehmomentübertragungsprofil 30 deren Außenradius grösser ist als der Radius von der Schulter 24 mit einer Drehmomentaufnehmenden Innengeometrie 35 versehen. Dabei haben die Schultern (24, 24') mit ihren Stirnseiten gegenüberliegend einen Abstand Z der zueinander mindest 5 mm kleiner ist als das Gurtband maximal breit ist und der zugehörige Gurtbandstift mindestens 4 mm länger ist als Z umso einen großen Teil der Gurtbandlast über den Gurtbandstift auf die Schultern, ohne von diesen abzurutschen, zu übertragen.
Wird das Sperrrad 32 durch den Sperrmechanismus 20 blockiert, ist durch den Schaft 27 vom Torsionsstab 28 bei hohen Auszugskräften eine begrenzte Verdrehung des Spulenkörpers 11' mit der Scheibe 22 gegen das Sperrrad 32 möglich, sodass ein begrenzter Gurtbandabzug von der Gurtspule 4 möglich ist, dabei werden die Köpfe mit den Drehmomentübertragungsprofilen 31 zu 32 zueinander verdreht, indem der Schaft 27 vom Torsionsstab tordiert.
In 3 ist in einer Schnittansicht ein Gurtaufrollstraffer 5 mit einer Straffeinheit 60 vorzugsweise mit einer nicht gezeigten pyrotechnischen Antriebseinheit 62 mit dem Ritzel 61, das die Gurtspule das auch ein anderes Element sein könnte, in Rotation versetzen kann. Dabei sehen wir einen Kraftbegrenzer als Torsionsstab 128 mit einer Gurtspulenbaugruppe 110. Hier sehen wir den gleichen Aufbau wie in 2 mit dem Unterschied dass auf einer Stirnseite der Gurtspulenbaugruppe 110 eine Straffeinheit 60 angeordnet ist und in der ein Ritzel 61 drehfest verankert ist. Das Ritzel 61, das auch eine Turbine oder ein anderes Antriebselement direkt und oder indirekt drehfest mit einer Gurtspule verbunden sein kann, ist vorzugsweise wie gezeigt mit dem Torsionsstab 128 an einer Stirnseite mit dessen Drehmomentübertragungsprofil drehfest verbunden. Das Ritzel 61 ragt dabei in den Innenraum vom Spulenköper 111 der damit auch als Schulter als Stützfläche für den Gurtstift dienen kann. Dabei wird vorzugsweise auch der Abstand Z wie in 1 beschrieben eingehalten. Ein weiterer Gurtaufrollstraffer ohne Kraftbegrenzer (nicht gezeigt) könnte entstehen, wenn der Aufbau von 1 und die Straffereinheit 60 kombiniert werden.
In 4 ist in einer Schnittansicht durch den Spulenkörper 11' mit Torsionsstab 28 ist ein großer 13 und ein kleiner 12 teilkreisförmiger Spulenkörper zu sehen, die durch den Spalt 17 getrennt sind. Der komplette Spalt fürs Gurtband 14, inclusive ca. 50% der Fläche des Gurtstiftes 46 befindet sich innerhalb einer Spulenhälfte, die durch die Achse X bestimmt ist. Diese wird durch die verlängerte Verbindung von Mittelpunkt H zu D bestimmt. Die Abstützpunkte E für den Gurtstift 46 mit Gurtband 14 und der Punkt C am Gurtbandaustritt, am Spulenkörper 11', sind ebenfalls innerhalb der o. g. Spulenhälfte, und haben einen Winkelabstand K kleiner 150°. Vorzugsweise ist die Kante C in der Mitte der Spule näher zu Achse X und bildet damit den größeren Winkel K als an den Spulenrändern und bilden dadurch den kleineren Winkel K. Wobei der Abstand A von der Mittelachse vom Gurtbandstift zu der Drehachse D, bei Last vorzugsweise mindestens 10,5 mm beträgt, und der Abstand B der bestimmt wird vom Anlagepunkt E (vom Gurtband mit dem Gurtbandstift bei Last) und von der Drehachse D, der kleiner ist als Abstand A. Der Abstand M ist auch kleiner als der Abstand G. Da diese Abstände und der Winkelabstand K, die optimale Dimensionierung zwischen dem Spulendurchmesser, dem Durchmesser vom Gurtstift, dem Bauraum für den Torsionsstab 28 und für das Gurtband 14 ist, um bei minimalem Montagespalt für das Gurtband, ein Spalten der Gurtspule und oder ein Durchrutschen vom Gurtstift 46, bei abgerolltem Gurtband und großer Gurt Last zu verhindern. Dabei ist eine größtmögliche Lastübertragung über die Auflageflächen 41, 41' auf die Schultern von großer Bedeutung, da dadurch der Spulenkörper bezüglich Sprengwirkung und Durchrutschen deutlich entlastet wird. Die Schultern 41, 41' vorzugsweise aus Kunststoff sind deshalb vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch, um über eine größtmögliche Kontaktfläche und eventuell einen kleinen Hinterschnitt ein abrutschen vom Gurtstift zu verhindern. Durch die o. g. Merkmale wird entscheidend die Bruchfestigkeit der Gurtspule aus Kunststoff bestimmt. Der Gurtbandstift mit dem Gurtband sind in dem Montagespalt 42 positioniert und stützen sich bei großer Last sehr stark an dem Anlagepunkt E und auf den Schultern 24, 24' ab und weniger an der Kante 52.
Die Breite des Montagespalts 42 ist so gewählt, dass der Gurtbandstift 46 mit dem umschlungenen Gurtband 14 von außen mit minimalem Spiel in den Haltespalt 42 eingeschoben werden kann. Das Gurtband 14, wird vom Gurtbandstift 46 durch den Montagespalt 42 in bzw. durch den Spalt 17 geführt. Dabei wird erfindungsgemäß das Gurtband am Torsionsstab vorbei oder minimal um diesen herumgeführt. Der Spalt 17 ist vorzugsweise in der Mitte vorzugsweise so schmal gewählt, dass sich der kleine 12 teilkreisförmige Spulenkörper übers Gurtband sich bei radial von außen auf die Spule wirkenden Kräften durch eine größere Zuglast bei geringer Durchbiegung auf dem Gegenstück abstützen kann. Man erkennt, dass der Spulenkörper gewissermaßen aus einer zweischaligen Konstruktion besteht und vorzugsweise eine geschlossene Mantelfläche 34 mit Hohlräumen 37 aufweist und die durch eine vorzugsweise radial verlaufende Versteifungsrippe 40 getrennt sind, und im Inneren des Spulenkörpers 26 sich die Schultern 24, 24' befinden von denen vorzugsweise zumindest eine aus Kunststoff ist. Bei der Gurtspule ohne Kraftbegrenzer und bei der für Gurtstraffer mit oder ohne Kraftbegrenzer würden die Schnitte gleich aussehen da die Wirkungsweise dieselbe ist.
5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Gurtspule 3, mit dem Spalt 17 am Gurtbandaustritt mit der gekrümmten Kante C und dem Spulenkörper 11, der mit der Scheibe 8 und 9 einstückig verbunden incl. der Spulenränder 6, 7. In oder auf der Scheibe 8 kann eine Sperrklinke gelagert werden und eine Leichtlauflagerung 52 angebracht sein. An der Scheibe 8 sind die Hohlräume 37 zu erkennen.
6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Gurtspule 4, mit dem Spalt 17 am Gurtbandaustritt mit der gekrümmten Kante C und dem Spulenkörper 11 der mit der Scheibe 23 und 22 einstückig verbunden incl. der Spulenränder 6, 7. Zudem ist die Zahnscheibe 32' die auch ein Sperrrad 32 sein kann in oder auf der eine nicht gezeigte Sperrklinke gelagert werden kann und eine Leichtlauflagerung 52 kann ^man sehen.
In 7 ist ein Ausschnitt einer perspektivischen Ansicht einer Gurtspule 4, mit dem Unterschied, dass ein Sperrrad 32, das auf der Scheibe 23 drehbar gelagert ist, mit seiner Sperrverzahnung 19 in die eine nicht gezeigte Sperrklinke eingreifen kann um die Gurtspule zu stoppen.
8 zeigt in einer Schnittansicht einen herkömmlichen Torsionsstab 28 der einstückig mit einem Sperrrad 32 umspritzt ist. Auf dem Schaft 27 vom Torsionsstab sind die Schultern 24, 24' zu erkennen. Gestrichelt ist eine komplette Umspritzung 56 angedeutet, die als Korrosionsschutz wirken kann und oder als zusätzliches Drehmoment, wie oft gewünscht, einen Anstieg der Kraftkurve über einen vorbestimmten Umdrehungswinkel, der auch grösser 360 Grad sein kann. Das kann andere Komponenten ersetzen.
In 9 ist in einer perspektivischen Ansicht ein herkömmlicher Torsionsstab 28 mit dem Schaft 27 zu sehen mit den Drehmomentübertragungsprofilen 30, 30' und einen üblichen Grat 55 am Kopf, der beim Pressen entstehen kann. Dieser Grat wird durchs umspritzen mit Kunststoff 8 unschädlich und dürfte deutlich grösser sein als herkömmlich und würde damit die Standzeit vom Umformwerkzeug deutlich erhöhen.
10 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Torsionsstab 28 mit dem Schaft 27 und den angepressten Schultern 24, 24'. Zusätzlich das Drehmomentübertragungsprofilen 30, 30', mit dem stirnseitigen Drehmomentübertragungsprofil 35.
11 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Torsionsstab 28' mit dem Schaft 27 als Variante mit einer angepressten Schulter 24.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht von einem Torsionsstab 128 mit nur einer Schulter 24 und Drehmomentübertragungsprofilen 30, 131 für einen G-Straffer, der in dieser Form in einem Ritzel drehfest fixiert ist und presstechnisch ohne Hinterschnitt hergestellt wird und dadurch extrem preiswert und leicht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10084688 T1 [0003]

Claims

Gurtspulenbaugruppen und oder Gurtspulen bei denen die Gurtspulen (12, 11) aus Kunststoff sind und für einen Sicherheitsgurt mit (1) und ohne (2) Kraftbegrenzer (28) die für ein Fahrzeug vorgesehen sind, bestehend im Wesentlichen aus einem zylindrischen Spulenkörper (26) auf dem das Gurtband aufgewickelt wird, durch den ein durchgehender Spalt (44) für ein Gurtband (14) geführt wird und der einen Haltespalt (42) für einen Gurtbandstift (46) aufweist, wobei der durchgehende Spalt (44) in Zylinderlängsrichtung verlaufend sich von der Mantelfläche (34) durch den Spulenkörper (26) erstreckt und dadurch den fast zylindrischen Spulenkörper (26) in zwei teilkreisförmige Spulenkörper (13, 13' 12, 12') trennt, wenn dieser isoliert ohne die stirnseitigen Scheiben (22, 23, 8, 9) betrachtet wird ist dadurch gekennzeichnet, das die zwei teilkreisförmigen Spulenkörper (13, 13' 12, 12 einstückig von zwei Scheiben (22, 23, 8, 9) zusammengehalten werden und die in einen großen Teilkreis (13, 13') und in einen kleinen Teilkreis (12, 12') aufgeteilt sind und der Spalt (17) dazwischen vorzugsweise so schmal gewählt wird das bei radial von außen auf die Spule wirkenden Kräften durch eine größere Zuglast bei geringer Durchbiegung zumindest einer der Teilkreise (12, 12', 13, 13') sich im Bereich vom Gurtbandaustritt, der in Mitte erkennbar vorzugsweise schmäler ist als am Rand, sich über dem dazwischen befindlichem Gurtband auf dem Gegenstück abstützt bzw. beim Gurtbandeintritt sich vorzugsweise über den Gurtbandstift abstützt und der komplette Spalt (17) bis einschließlich der Hälfte des Gurtstiftes (46) der vom Gurtband (48) umschlungen ist und in einem Haltespalt (42) fixiert ist, der ohne Zuglast sich innerhalb des Halbkreis (12, 12') befindet, der durch die Achse X bestimmt ist, die durch die Verbindung von Mittelpunkt D der Gurtspulen (11, 11') und Mittelpunkt H vom Gurtstift (46) bestimmt festgelegt ist und bei Vollabzug vom Gurtband in Richtung F im Spulenkörper der Lastaufnehmende Abstützpunkte E für den Gurtstift (46) mit Gurtband und der gering oder nicht belastete Abstützpunkte F am Spalt (17) fürs Gurtband am Gurtbandaustritt, der sich ebenfalls innerhalb der o. g. Spulenhälfte befinden und einen Winkelabstand K kleiner 150° hat, vorzugsweise jedoch so klein gewählt, dass der Torsionsstab (28) sofern vorhanden bei Vollabzug in Richtung F den Schaft (27) vom Torsionsstab axial so wenig und oder nicht belastet und sich dieser deshalb nicht verbiegt und vorzugsweise die Kante C in der Mitte der Spule höher und damit den größeren Winkel K bildet und vorzugsweise am Übergang zur Scheibe die Kante C tiefer liegt und vorzugsweise den kleineren Winkel K bildet und ein großer Teil der Zugkraft vom Gurtband bei Vollabzug über den Gurtstift direkt oder indirekt über die Auflageflächen (41, 41') von den Schultern (24, 24', 25, 25') übertragen wird die sich im inneren des Spulenkörpers der Gurtspule befinden.
Gurtspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (26) gewissermaßen aus einer zweischaligen Konstruktion besteht und vorzugsweise eine geschlossene Mantelfläche (34) mit Hohlräumen (37) aufweisen die von beiden Stirnseiten durch die Scheiben (8, 9) eintauchen und die durch eine vorzugsweise radial verlaufende Versteifungsrippe (40) getrennt sind, und sich im Inneren des Spulenkörpers (26) Schultern (24, 25, 24', 25') befinden von denen vorzugsweise zumindest eine aus Kunststoff ist und bei der Gurtspule mit Torsionsstab (4, 104) an oder auf dessen Schaft (27) angebracht ist und bei der Gurtspule (3) ohne Kraftbegrenzer vorzugsweise zumindest auf einer Stirnseite an der Scheibe (8 oder 9) einstückig angebracht ist und die Schultern (24, 25, 24', 25') mit ihren Stirnseiten gegenüberliegend mit einem Abstand Z angeordnet sind der zueinander mindest 5 mm kleiner ist als das Gurtband maximal breit ist und der zugehörige Gurtbandstift mindestens 4 mm länger als Z ist und ein großer Teil der Gurtbandlast über den Gurtbandstift der auf den Schultern (24, 25, 24', 25') aufliegt und über die Scheiben (22, 23, 8, 9) an denen sich vorzugsweise auch die Spulenlagerung direkt und oder indirekt befindet auf das Aufrollergehäuse (70, 70') direkt oder indirekt überträgt und dass bei Vollabzug in Richtung F und einer Zuglast von 12 KN der Abstand A der Achsen H des Gurtbandstiftes (46) und der von der Drehachse D und vom Punkt D der Gurtspule ausgehend, der Abstand B vom Abstützpunkt E fürs Gurtband mit Gurtstift im Radius gemessen zum Mittelpunkt D kleiner ist als der Abstand A und der Abstand M vom Abstützpunkt E fürs Gurtband mit Gurtstift (46) kleiner ist als der Abstand G vom Punkt C an der Gurtspule zur Achse X dabei ist der kürzeste Abstand zur vorzugsweise nicht rotationsymmetrischen Auflagefläche an der Schulter von den Schultern (24, 25, 24', 25') im Radius gemessen max. 7,5 mm und der Abstand A kleiner 12,5 mm.
Gurtspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Gurtspule (11) vorzugsweise zumindest eine erste Schulter mit einer ersten Scheibe (8) einstückig hergestellt wird und oder eine zweite Schulter (25') vorzugsweise durch ein Zusatzteil, das auch an einer zweiten Scheibe (9) befestigt werden kann und vorzugsweise mit Zusatzfunktionen z. B. einer Spitzenlagerung und oder einer Aufnahme für eine Aufrollfeder (49) oder dass eine oder die entsprechenden Schultern vorzugsweise aus Kunststoff (24, 24') an einem Verbindungsteil angebracht sind, das auch ein Torsionsstab (28) sein kann von denen zumindest eine Schulter vorzugsweise durch eine Umspritzung (29, 29') von dem Torsionsstab (28) der vorzugsweise stirnseitig zusätzlich zur Außenverzahnung (30) deren Außenradius grösser ist als der kleinste Radius vom Abstützpunkt an der Schulter mit einer Drehmomentaufnehmenden Innengeometrie (31) versehen ist und der zumindest an einem Ende vorzugsweise Drehmomentübertragend mit der Umspritzung (29) einstückig mit einer Zahnscheibe oder einem Sperrrad (32) aus Kunststoff drehfest verankert ist und dieses in einer Scheibe lastaufnehmend rotationsfähig gelagert ist und die o. g. Schultern zur besseren Verteilung der Druckkräfte des Gurtstiftes vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch ausgelegt sind.
Gurtspule (12, 11) nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Scheiben (22, 23, 8, 9) vorzugsweise je ein Spulenrand (6, 7) vorzugsweise zur Führung vom Gurtband angebracht ist, und die lastaufnehmenden Verbindungsstege die zwischen Gurtspalt und Außenkanten Scheiben in der Summe mindestens 10 mm breit sind dadurch vorzugsweise die zwei Teilkreisförmigen Spulenkörper (13, 13' 12, 12') zusätzlich gegen die Sprengwirkung vom Gurtstift der ein Rohr, vorzugsweise vergütet sein kann, verstärkt und je nach Ausführung mit oder ohne Kraftbegrenzer die Scheibe und oder Scheiben (8, 9) oder das Sperrrad (32) die vorzugsweise Teil eines Sperrmechanismus (20) sind, die mit einer vorzugsweise am Umfang umlaufenden Verzahnung mit einem Kopfkreis-Durchmesser von vorzugsweise mindest 38 mm versehen sind, wobei davon vorzugweise jeder Zahn eine Zahnfläche (21) von vorzugsweise mindest 16 mm2 aufweist und dabei vorzugsweise mehr als drei Zähne bei grösser 8 KN Gurtbandlast im Eingriff sind oder im Sperrrad (32') eine Sperrklinke vorzugsweise lastaufnehmend gelagert ist, dies vorzugsweise ohne Metalleinleger.
Gurtspule nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser, vorzugsweise in oder an einer Scheibe (22, 23, 8, 9) ein Ritzel (61) oder ein anderes Antriebsteil für eine Gurtspule von einem Gurtstraffer-System drehfest verankert ist um die erforderlichen Kräfte, die für ein Gurtstraffer-System mit und ohne Kraftbegrenzer erforderlich sind, übertragen zu können und die zumindest auf einer Seite ein Antriebsteil, vorzugsweise ein Ritzel (61), zusätzlich als Schulter zur Lastaufnahme für den Gurtstift genutzt wird.
Gurtspule nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet das dem Torsionsstab (28) auf einer Stirnseite zwischen den Drehmomentübertragungsprofilen und dem Schaft (27) eine Schulter (24) angeformt ist und an der gegenüberliegenden Stirnseite vorzugsweise die zweite Schulter vorzugsweise durch eine Umspritzung, vorzugsweise mit dem Sperrrad angebracht wird, die vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch ausgelegt ist und oder dass auf einen Schaft (27) eines herkömmlichen Torsionsstabes (28) zumindest zwei Schultern aufgespritzt werden und oder als weitere Funktion eine komplette Umspritzung des Schaftes ohne erkennbaren Absatz auf dem kompletten Umfang des Schaftes, als Korrosionsschutz dient und oder als damit verbundenen weiteren Funktion z. B. als zweites Torsionselement genutzt wird.
Gurtspulenbaugruppe nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der o. g. Gurtspulen (11, 12 oder 111) bzw. die Baugruppen Gurtspule in einem Aufrollergehäuse (70) und oder Gurt-Straffergehäuse die vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt sind, verbaut sind, einschließlich in elektrisch angetriebenen Gurtsystemen.
Gurtspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungsprofil vom Torsionsstab (28) mit Ultraschall oder mit vergleichbarer Technik zur stoffschlüssigen Verbindung in einer Scheibe (22, 23, 8, 9) und oder Sperrrad (32) gefügt wird oder ein Einleger (14), insbesondere aus Metall, vorgesehen sind, die das Drehmoment vom Torsionsstab auf die Gurtspule zumindest teilweise übertragen und vorzugsweise die Schulter (24) bilden und oder lastaufnehmend unterstützen.
Gurtspule nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Schaft (27) vom z. B. aus Aluminium vorzugsweise rotationssymmetrisch mit einem großen Durchmesser ohne einen nennenswerten erkennbaren Absatz für eine Schulter verbaut wird damit der Gurtbandstift z. B. aus Kunststoff über die gesamte Länge sich auf dem Torsionsstab und oder auf der Umspritzung abstützt.
Gurtspulenbaugruppe nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Torsionsstab mit oder ohne Schulter presstechnisch ohne Hinterschnitt hergestellt wird und stirnseitig vorzugsweise eine Vertiefung hat, die das Drehmomentübertragungsprofil 131 verfestigt.
Gurtspulenbaugruppe nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in einer Stirnseite einer Gurtspule eine Aufrollfeder gelagert ist.