DE102014207590A1

DE102014207590A1 - Gurtaufroller

Info

Publication number: DE102014207590A1
Application number: DE201410207590
Authority: DE
Inventors: Oliver Glöckler; Wolfgang Schrade; Peter Linde; Uwe Eisemann; Armin Toth
Original assignee: Takata AG
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2014-06-18
Also published as: US20150298650A1; CN105015483B; JP6580361B2; JP2015205684A; CN105015483A; US9616846B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und einem außerhalb der Gurtspule (20) angeordneten Torsionsstab (30), der mit einem Stabende (32) mit einer schaltbaren Fixiereinrichtung (50) in Verbindung steht, wobei die schaltbare Fixiereinrichtung (50) in einem Zustand das Stabende (32) drehfest hält und in einem anderen Zustand eine Drehung des Stabendes (32) erlaubt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die schaltbare Fixiereinrichtung (50) einen verschieblichen Kolben (80) aufweist, der mit einem Kolbenabschnitt in einer Verriegelungsstellung das Stabende (32) gegen Verdrehung sichern kann und in einer gegenüber der Verriegelungsstellung verschobenen Freigabestellung das Stabende (32) freigibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Gurtaufroller ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 913 300 A1 bekannt. Der vorbekannte Gurtaufroller ist mit einer Gurtspule zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurts und einem außerhalb der Gurtspule angeordneten Torsionsstab ausgestattet, der mit einem Stabende mit einer schaltbaren Fixiereinrichtung in Verbindung steht. Die schaltbare Fixiereinrichtung hält im einem Zustand das Stabende drehfest und erlaubt in einem anderen Zustand eine Drehung des Stabendes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller anzugeben, der eine konstruktiv besonders platzsparende Fixiereinrichtung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die schaltbare Fixiereinrichtung einen verschieblichen Kolben aufweist, der mit einem Kolbenabschnitt in einer Verriegelungsstellung das Stabende gegen Verdrehung sichern kann und in einer gegenüber der Verriegelungsstellung verschobenen Freigabestellung das Stabende freigibt.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass allein durch ein Verschieben eines Kolbens, also allein durch eine axiale bzw. translatorische Bewegung, ein Deaktivieren der schaltbaren Fixiereinrichtung möglich ist. Durch diese Ausgestaltung der Fixiereinrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise ein besonders kompakter Aufbau des Gurtaufrollers erreichen.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Fixiereinrichtung einen Gasgenerator, z.B. in Form eines pyrotechnischen Zünders, aufweist, der bei Aktivierung Gas erzeugt und durch den Gasdruck den Kolben translatorisch bzw. axial entlang einer Längsachse des Kolbens von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung bewegt.
Vorzugsweise weist die schaltbare Fixiereinrichtung ein Gehäuse mit einem innenliegenden Gaskanal auf, der zwei Gehäuseöffnungen des Gehäuses miteinander verbindet und abschnittsweise geradlinig ist. In dem geradlinigen Abschnitt des Gaskanals wird bevorzugt der ganze Kolben oder zumindest ein innenliegender Kolbenabschnitt des Kolbens axial geführt. Das Gas des Gasgenerators wird nach Aktivierung des Gasgenerators vorzugsweise in Richtung Kolben geleitet, und der Kolben wird bevorzugt ausschließlich translatorisch im geradlinigen Abschnitt des Gaskanals bewegt.
In eine der beiden erwähnten Gehäuseöffnungen ist vorzugsweise der Gasgenerator eingesetzt. Durch die andere der beiden erwähnten Gehäuseöffnungen kann der Kolben ganz oder zum Teil aus dem Gehäuse herausgedrückt werden.
Mit Blick auf eine Vorfixierung des Kolbens wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Kolben in einem außerhalb des Gehäuses befindlichen, außenliegenden Kolbenabschnitt eine schlitzartige Vertiefung oder ein schlitzartiges Loch aufweist, in die bzw. in das – in der Verriegelungsstellung des Kolbens – ein Verriegelungsstift eingreift, der eine axiale Verschiebung des Kolbens in Richtung Freigabestellung blockiert oder zumindest begrenzt. Der Verriegelungsstift ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass er bei Aktivierung des Gasgenerators durch den Kolben abgeschert wird.
Der Verriegelungsstift ist vorzugsweise an einem Positionierungselement angeformt, das die Position der Drehachse des Torsionsstabs im Bereich des Stabendes federnd festlegt und eine geringfügige federnde Auslenkung der Drehachse des Torsionsstabs erlaubt. Das Positionierungselement dient als eine Art Klapperschutz für das mit der Fixiereinrichtung zusammenarbeitende Stabende des Torsionstabs.
Das Positionierungselement ist vorzugsweise trichterförmig oder spiralförmig. Das mit der Fixiereinrichtung zusammenarbeitende Stabende des Torsionstabes ist bevorzugt im Bereich der Mitte des Positionierungselements angeordnet.
Auch ist es vorteilhaft, wenn an oder in dem Gehäuse ein Federelement angebracht oder einteilig angeformt ist, das ein Verschieben des Kolbens in axialer Richtung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung vor Aktivierung des Gasgenerators blockiert oder zumindest erschwert.
Der Kolben weist bevorzugt zwischen der dem Gasgenerator zugewandten Seite und der dem Gasgenerator abgewandten Seiteinsbesondere im Bereich des in der Verriegelungstellung innerhalb des Gehäuses befindlichen bzw. innenliegenden Kolbenabschnitts – eine Vertiefung auf, in die nach Erreichen der Freigabestellung des Kolbens ein Federelement, beispielsweise das bereits erwähnte oder ein anderes Federelement, derart eingreift, dass die Rückbewegung des Kolbens von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung verhindert wird.
Bezüglich der Vertiefung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn diese rampenförmig ist und eine steile und eine flache Flanke aufweist. Die flache Flanke liegt bevorzugt dichter an dem Gasgenerator als die steile Flanke. Die flache Flanke bremst vorzugsweise die Kolbenbewegung in Vorwärtsrichtung zumindest geringfügig; die steile Flanke verhindert vorzugsweise eine Rückwärtsbewegung des Kolbens.
Bezüglich der Ausgestaltung des Gehäuses wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Gehäuse eine Gehäuseöffnung aufweist, durch die der Kolben oder zumindest der innenliegende Kolbenabschnitt bei Aktivierung des Gasgenerators axial zumindest zum Teil aus dem Gehäuse herausgeschoben wird. Im Bereich der Gehäuseöffnung ist vorzugsweise ein in die Gehäuseöffnung hineinragender deformierbarer Randabschnitt des Gehäuses angeordnet, der als Federelement arbeitet und ein Verschieben des Kolbens in axialer Richtung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung vor Aktivierung des Gasgenerators blockiert oder erschwert und nach der Bewegung des Kolbens eine Rückwärtsbewegung des Kolbens verhindert.
Auf der dem Gasgenerator zugewandten Kolbenseite des Kolbens ist bevorzugt eine Dichtung angebracht, die den Kolben gegenüber dem Gehäuse abdichtet. Der Kolben besteht vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff und die Dichtung vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff. Im Falle eines Kunststoffkolbens ist die Dichtung vorzugsweise in den Kolben integriert bzw. mit diesem einteilig. Die Dichtung kann beispielsweise im Rahmen eines Spritzgussverfahrens an den Kolben angespritzt sein.
Der Kolbenabschnitt (nachfolgend auch Eingriffsabschnitt genannt), der in der Verriegelungsstellung des Kolbens das Stabende des Torsionsstabs gegen Verdrehung sichert und in einer gegenüber der Verriegelungsstellung verschobenen Freigabestellung das Stabende freigibt, kann einteilig an dem Kolben angeformt sein bzw. durch einen mit dem übrigen Kolbenbereich (nachfolgend auch Kolbengrundkörper genannt) einteilig verbundenen Abschnitt gebildet sein. Alternativ kann der Eingriffsabschnitt durch ein separates Teil gebildet sein, das an dem Kolbengrundkörper angebracht ist, vorzugsweise durch eine formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung.
Bei der letztgenannten Variante wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Eingriffsabschnitt durch ein Einlegeteil, vorzugsweise ein Metalleinlegeteil, gebildet ist, das durch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit einem Kolbengrundkörper aus Kunststoff verbunden ist. Vorzugsweise ist ein Formschlussabschnitt des Einlegeteils in eine Ausnehmung des Kolbengrundkörpers eingeschoben, und zwar entlang einer Schieberichtung, die senkrecht zur translatorischen Bewegungsrichtung des Kolbengrundkörpers nach dem Auslösen des Gasgenerators ist.
Das mit der Fixiereinrichtung zusammenwirkende Stabende des Torsionsstabs weist vorzugsweise einen Formschlussabschnitt auf, in den ein komplementärer Formschlussabschnitt des Kolbens in der Verriegelungsstellung eingreift und von dem der komplementäre Formschlussabschnitt des Kolbens in der Freigabestellung getrennt ist. Der Formschlussabschnitt ist vorzugsweise an dem Stabende angebracht oder einstückig angeformt.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Formschlussabschnitt des Stabendes eine Vertiefung aufweist oder durch eine solche gebildet ist und der komplementäre Formschlussabschnitt des Kolbens einen nasenförmigen und komplemetär zu der Vertiefung ausgeformten Vorsprung aufweist oder durch einen solchen gebildet ist.
Alternativ kann der Formschlussabschnitt des Stabendes durch eine Verzahnung und der komplementäre Formschlussabschnitt durch eine komplementäre Verzahnung gebildet sein oder solche Verzahnungen aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
1 und 11 Bestandteile eines ersten Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in einer Teil-Explosionsdarstellung bzw. einem Querschnitt,
2 die Bestandteile des Gurtaufrollers gemäß 1 im montierten Zustand,
3 die Montage der Komponenten einer Fixiereinrichtung für den Gurtaufroller gemäß den 1 und 2 in einer dreidimensionalen Darstellung,
4 die Fixiereinrichtung gemäß 3 im montierten Zustand,
5 einen Kolben der Fixiereinrichtung gemäß den 3 und 4 vor dem Anbringen einer zusätzlichen Dichtung,
6 den Kolben und die Dichtung gemäß 5 nach der Montage der Dichtung im Querschnitt,
7 das Einsetzen eines Torsionsstabs in die Fixiereinrichtung gemäß den 3 und 4 in einer Explosionsdarstellung,
8 die Fixiereinrichtung gemäß den 3, 4 und 7, nachdem der Torsionsstab eingesetzt und positioniert worden ist in einer Sicht von vorn,
9 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit Fixiereinrichtung vor dem Auslösen eines Gasgenerators,
10 den Gurtaufroller gemäß 9, nachdem der Gasgenerator ausgelöst worden ist und ein außenliegender Torsionsstab des Gurtaufrollers freigegeben worden ist,
12 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Fixiereinrichtung, die bei dem Gurtaufroller gemäß den 1 und 11 eingesetzt werden kann, wobei die 11 die Verriegelungsstellung der Fixiereinrichtung zeigt,
13 die Fixiereinrichtung gemäß 12 in der Freigabestellung,
14 den Kolben der Fixiereinrichtung gemäß den 12 und 13 näher im Detail,
15 einen Kolbengrundkörper des Kolbens gemäß 14 näher im Detail und
16 ein Einlegeteil des Kolbens gemäß 14 näher im Detail.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt Bestandteile eines Gurtaufrollers 10, der mit einer Gurtspule 20 und einem außerhalb der Gurtspule 20 befindlichen bzw. außen liegenden Torsionsstab 30 ausgestattet ist. Die 11 zeigt den Gurtaufroller 10 im Querschnitt.
Ein erstes, in den 1 und 11 rechtes Stabende 31 des Torsionsstabs 30 steht über ein Getriebe 40 sowie über einen nicht gezeigten Klinkenmechanismus mit der Gurtspule 20 in Verbindung. Das Getriebe 40 weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ein mit dem Torsionsstab 30 drehfest verbundenes Zahnrad 41 sowie ein weiteres Zahnrad 42 auf, das mit der rechten Seite der Gurtspule 20 über den nicht gezeigten Klinkenmechanismus verbindbar ist. Die beiden Zahnräder 41 und 42 stehen in Eingriff miteinander; im Normalbetrieb sind das weitere Zahnrad 42 und die Gurtspule durch den Klinkenmechanismus voneinander getrennt, so dass sich die Gurtspule 20 gegenüber dem weiteren Zahnrad 42 frei drehen kann.
Die 11 lässt außerdem einen innerhalb der Gurtspule 20 angeordneten inneren Torsionsstab 300 erkennen, dessen linkes Ende 301 mit dem linken Ende 21 der Gurtspule fest verbunden ist und dessen rechtes Ende 302 mit einer Sperrbasis 310 des Gurtaufrollers 10 in Verbindung steht.
Kommt es zu einem abrupten Gurtbandauszug, so wird die Sperrbasis 310 (vgl. 11) mit dem Rahmen des Gurtaufrollers 10 verriegelt, so dass die Sperrbasis 310 und das rechte Ende 302 des inneren Torsionsstabs 300 nicht mehr rotieren können. Ein weiterer Gurtbandauszug und ein Weiterdrehen der Gurtspule 20 ist also nur durch Torsion des Torsionsstabs 300 möglich. Dreht sich die Gurtspule 20 durch Torsion des Torsionsstabs 300 weiter, so wird aufgrund der Relativdrehung zwischen der Sperrbasis 310 und der Gurtspule 20 der bereits erwähnte Klinkenmechanismus aktiviert und es wird eine Verbindung zwischen dem rechten Ende 22 der Gurtspule 20 und dem weiteren Zahnrad 42 hergestellt. Da das weitere Zahnrad 42 mit dem Zahnrad 41 und dem äußeren Torsionsstab 30 in dauerhafter Verbindung steht, wird bei weiterem Gurtbandauszug auch der äußere Torsionsstab 30 tordiert, weil ein Flanschabschnitt des zweiten, in den 1 und 11 linken Stabendes 32 des äußeren Torsionsstabs 30 in dieser ersten Phase noch durch eine Fixiereinrichtung 50 blockiert wird. Die Gurtbandauszugskraft bzw. Gurtbandrückhaltekraft ergibt sich in der ersten Phase also durch die Summe der Torsionskräfte des inneren Torsionsstabs 300 und des äußeren Torsionsstabs 30.
Soll die Gurtbandauszugskraft bzw. Gurtbandrückhaltekraft während des Gurtbandauszugs (sozusagen in einer zweiten Phase) reduziert werden, so wird die Fixiereinrichtung 50 deaktiviert und der Flanschabschnitt des zweiten Stabendes 32 des äußeren Torsionsstabs 30 freigegeben, so dass der äußere Torsionsstab 30 frei rotieren kann. Sobald sich der äußere Torsionsstab 30 frei drehen kann, wird er nicht mehr tordiert und führt zu keiner Gurtrückhaltekraft mehr. Die Gurtrückhaltekraft wird anschließend allein durch den innen liegenden Torsionsstab 300 bestimmt.
Um die beschriebene Funktionsweise zu ermöglichen, ist der Flanschabschnitt des zweiten Stabendes 32 des Torsionsstabs 30 vorzugsweise mit einem Formschlussabschnitt in Form einer Vertiefung 33 versehen, die mit der Fixiereinrichtung 50 des Gurtaufrollers 10 zusammenwirkt.
Die Fixiereinrichtung 50 weist ein Gehäuse 60 auf, das einen Gasgenerator 70 trägt bzw. aufnimmt. Darüber hinaus dient das Gehäuse 60 dazu, einen Kolben 80 der Fixiereinrichtung 50 axial bzw. translatorisch verschieblich zu lagern.
Bei der Darstellung gemäß 1 befindet sich der Kolben 80 in einer Verriegelungsstellung, in der er bzw. ein Kolbenabschnitt des Kolbens in die Vertiefung 33 bzw. in den Flanschabschnitt des Torsionsstabs 30 eingreift und diesen somit gegen Verdrehung sichert. Der in die Vertiefung 33 eingreifende Kolbenabschnitt wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch einen nasenförmigen Vorsprung gebildet, der mit dem Bezugszeichen 81 gekennzeichnet ist.
In der 1 erkennt man darüber hinaus ein Positionierelement 90, das im Rahmen der Montage auf den Gurtaufroller 10 bzw. auf den Flanschabschnitt des zweiten Stabendes 32 des Torsionsstabs 30 aufgesteckt wird. Das Positionierelement 90 weist einen Verriegelungsstift 91 auf, der in ein schlitzartiges bzw. schlitzförmiges Loch 82 im Kolben 80 eingesetzt wird.
Die 2 zeigt den Gurtaufroller 10 bzw. dessen Bestandteile nach dem Anbringen des Positionierelements 90 näher im Detail. Es lässt sich erkennen, dass der Verriegelungsstift 91 in das schlitzartige Loch 82 im Kolben 80 eingreift und somit ein Verschieben des Kolbens 80 entlang der Pfeilrichtung P in 2 verhindert. Ein Bewegen des Kolbens 80 entlang der Pfeilrichtung P ist nur möglich, wenn der Verriegelungsstift 91 abgebrochen oder abgeschert wird.
Die 2 zeigt darüber hinaus die Ausgestaltung des Positionierelements 90 näher im Detail. Es lässt sich erkennen, dass das Positionierelement trichterförmig bzw. spiralförmig ausgestaltet ist sowie dazu dient, das zweite Stabende 32 des Torsionsstabs 30 im Bereich der Mitte des Positionierelements 90 federnd zu halten und ein Klappern zu vermeiden.
Das Positionierelement 90 weist somit eine Doppelfunktion auf: Zum einen dient es dazu, das zweite Stabende 32 des Torsionsstabs 30 gegenüber anderen Komponenten des Gurtaufrollers 10 klapperfrei zu halten, so dass das zweite Stabende 32 vor einem Auslösen des Gasgenerators 70 keine störenden Geräusche verursachen kann; zum anderen dient das Positionierelement 90 mittels des Verriegelungsstifts 91 dazu, in das schlitzartige Loch 82 des Kolbens 80 einzugreifen und den Kolben 80 vor einem Auslösen des Gasgenerators 70 in der in den 1 und 2 dargestellten Position zu halten.
In der 2 lässt sich darüber hinaus ein Federelement 61 erkennen, das an dem Gehäuse 60 angebracht oder – wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 – einteilig angeformt ist und dazu dient, ein Herausrutschen des Kolbens 80 aus der in den 1 und 2 dargestellten Verriegelungsstellung zu verhindern. So lässt sich erkennen, dass das Federelement 61 auf dem äußeren Rand des Kolbens 80 aufliegt, so dass dieser erst dann aus dem Gehäuse 60 herausbewegt werden kann, wenn das Federelement 61 weggedrückt oder weggebogen wird.
Das Federelement 61 ergänzt somit hinsichtlich der Positionierung des Kolbens 80 im Gehäuse 60 vor einem Auslösen des Gasgenerators 70 den Verriegelungsstift 91, der ebenfalls ein Festhalten des Kolbens 80 – wie bereits erläutert – gewährleistet.
Die 3 zeigt beispielhaft näher im Detail, wie die Fixiereinrichtung 50 gemäß den 1 und 2 montiert werden kann. Man erkennt in der 3, dass das Gehäuse 60 zwei Gehäuseöffnungen 62 und 63 aufweist, die gasstrommäßig miteinander in Verbindung stehen und einen innenliegenden Gaskanal bilden. Die beiden Gehäuseöffnungen 62 und 63 sind von einer Durchgangsöffnung 64, die sich durch das Gehäuse 60 hindurch erstreckt und zur Aufnahme des zweiten Stabendes 32 (vgl. 1 und 2) des Torsionsstabs 30 dient, gasstrommäßig getrennt. Die Ebene der Durchgangsöffnung 64 liegt vorzugsweise parallel zur Ebene des Gaskanals zwischen den zwei Gehäuseöffnungen 62 und 63.
In die Gehäuseöffnung 62 wird entlang der Pfeilrichtung P1 der Kolben 80 axial eingeschoben, wodurch ein innenliegender Kolbenabschnitt 83 in einem geradlinigen Abschnitt des Gaskanals zwischen den beiden Gehäuseöffnungen 62 und 63 positioniert wird.
Der innenliegende Kolbenabschnitt 83 ist über einen Verbindungsabschnitt 84, der auf einem Rand 62a der Gehäuseöffnung 62 aufliegt, mit einem außenliegenden Kolbenabschnitt 85 des Kolbens 80 verbunden. An dem außenliegenden Kolbenabschnitt 85 sind der nasenförmige Vorsprung 81 sowie das schlitzartige Loch 82 angeordnet, deren Funktion bereits im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläutert worden ist.
Durch das Einschieben des Kolbens 80 entlang der Pfeilrichtung P1 in die Gehäuseöffnung 62 wird der nasenförmige Vorsprung 81 im Bereich der Durchgangsöffnung 64 positioniert, so dass dieser mit dem zweiten Stabende 32 bzw. der Vertiefung 33 im Torsionsstab (vgl. 1) in Eingriff gelangen kann.
Außerdem wird der Gasgenerator 70 am bzw. im Gehäuse 60 positioniert, indem dieser gemäß der Pfeilrichtung P2 in die Gehäuseöffnung 63 eingeführt wird.
Die 3 zeigt darüber hinaus die Ausgestaltung des Kolbens 80 näher im Detail. Man erkennt eine rampenförmige Vertiefung 86, die eine flache Flanke 86a sowie eine steile Flanke 86b aufweist. Die flache Flanke 86a der rampenförmigen Vertiefung 86 liegt dichter als die steile Flanke 86b am Gasgenerator 70; demgemäß liegt die steile Flanke 86b der rampenförmigen Vertiefung 86 dichter an der Gehäuseöffnung 62. Die Funktion der rampenförmigen Vertiefung 86 besteht darin, mit dem Federelement 61 des Gehäuses 60 zusammenzuwirken, wie im Zusammenhang mit der 4 noch näher erläutert wird.
Das Federelement 61 des Gehäuses 60 wird vorzugsweise erst in Richtung Kolben 80 gebogen und um den äußeren Rand 87 des Kolbens 80 herumgebogen, nachdem der Kolben 80 entlang der Pfeilrichtung P1 in das Gehäuse 60 eingeführt worden ist.
Die 4 zeigt die montierte Fixiereinrichtung 50 näher im Detail. Es lässt sich erkennen, dass die rampenförmige Vertiefung 86 im Gehäuseinneren liegt und das Federelement 61 auf dem äußeren Rand 87 derart federnd aufliegt, dass der Kolben 80 nicht ohne Weiteres aus dem Gehäuse 60 herausrutschen kann. Die Position des Kolbens 80 dergestalt, dass der nasenförmige Vorsprung 81 in den Bereich der Durchgangsöffnung 64 hineinragt und mit dem zweiten Stabende 32 des Torsionsstabs 30 in Eingriff steht, wird also durch das Federelement 61 gesichert.
Wird der Gasgenerator 70 gezündet, so wird das Gas des Gasgenerators in Richtung der Gehäuseöffnung 62 des Gehäuses 60 strömen und gegen den Kolben 80 drücken, der somit aus der Gehäuseöffnung 62 des Gehäuses 60 in einer axialen bzw. translatorischen Bewegung abschnittweise herausgedrückt wird. Im Falle einer solchen Bewegung des Kolbens 80 wird der nasenförmige Vorsprung 81 aus dem Bereich der Durchgangsöffnung 64 herausbewegt, so dass er seinen Eingriff mit dem Torsionsstab 30 gemäß 1 verliert. Dadurch wird die Fixiereinrichtung 50 deaktiviert und der Flanschabschnitt des zweiten Stabendes 32 des äußeren Torsionsstabs 30 freigegeben, so dass der äußere Torsionsstab 30 frei rotieren kann und zu keiner Gurtrückhaltekraft mehr führt. Die Gurtrückhaltekraft wird nun allein durch den innen liegenden Torsionsstab 300 bestimmt.
Beim Herausdrücken des Kolbens 80 aus dem Gehäuse 60 wird die rampenförmige Vertiefung 86 aus dem Gehäuseinneren heraus und an dem Federelement 61 vorbeibewegt, so dass das Federelement 61 in die rampenförmige Vertiefung 86 eingreifen wird. Das Federelement wird während der Kolbenbewegung auf der flachen Flanke 86a der rampenförmigen Vertiefung 86 entlang rutschen und die Bewegung des Kolbens 80 reibungsbedingt bremsen. Kommt der Kolben 80 zum Stillstand, so blockiert die steile Flanke 86b der rampenförmigen Vertiefung 86 eine Rückwärtsbewegung des Kolbens 80 in Richtung Durchgangsöffnung 64 und somit einen Wiedereingriff des Kolbens 80 in den Torsionsstab 30.
Um zu vermeiden, dass das Gas des Gasgenerators 70 am Kolben 80 vorbeiströmen kann, wird der Kolben 80 vorzugsweise abgedichtet, dies ist in den 5 und 6 beispielhaft näher gezeigt.
In der 5 erkennt man eine Dichtung 100, die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial oder Gummi besteht und entlang der Pfeilrichtung P3 auf der dem Gasgenerator 70 zugewandten Kolbenseite 88 des Kolbens 80 angebracht ist, beispielsweise formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig. Um eine formschlüssige Verbindung zwischen der Dichtung 100 und dem Kolben 80 zu ermöglichen, sind der Kolben 80 und die Dichtung 100 vorzugsweise mit Formschluss- und/oder Rastelementen 110 versehen.
Die 6 zeigt den Kolben 80 und die Dichtung 100, nachdem die Dichtung 100 auf den Kolben 80 aufgesetzt worden ist. Die 6 zeigt den Kolben 80 und die Dichtung 100 in einem aufgeschnittenen Zustand im Querschnitt.
Die 7 zeigt beispielhaft, wie die Fixiereinrichtung 50 gemäß den 3 und 4 mit dem Torsionsstab 30 gemäß den 1 und 2 versehen werden kann. Es lässt sich erkennen, dass das erste Stabende 31 des Torsionsstabs 30 durch die Durchgangsöffnung 64 im Gehäuse 60 hindurchgesteckt wird, so dass der Formschlussabschnitt bzw. die Vertiefung 33 am zweiten Stabende 32 mit dem Kolben 80 der Fixiereinrichtung 50 in Kontakt gebracht werden kann.
In der 7 lässt sich darüber hinaus erkennen, dass auch das erste Stabende 31 mit einem Formschlussabschnitt ausgestattet sein kann, um eine formschlüssige Verbindung mit dem Zahnrad 41 des Getriebes 40 gemäß 1 zu ermöglichen, beispielsweise durch Aufpressen.
Die 8 zeigt den Torsionsstab 30 sowie die Fixiereinrichtung 50 gemäß 7, nachdem das zweite Stabende 32 in der Durchgangsöffnung 64 des Gehäuses 60 positioniert worden ist und der nasenförmige Vorsprung 81 des Kolbens 80 in die Vertiefung 33 im zweiten Stabende 32 eingeschoben worden ist. Es lässt sich erkennen, dass durch den nasenförmigen Vorsprung 81 ein Drehen des zweiten Stabendes 32 um die Längsachse des Torsionsstabs 32 verhindert wird. Mit anderen Worten ist das zweite Stabende 32 somit fixiert, so dass – insbesondere im Falle einer Gefahrensituation oder eines Umfalls – der Torsionsstab 30 zum Energieabbau tordiert werden kann. Erst wenn der Gasgenerator 70 ausgelöst worden ist, verlässt der Kolben 80 seine Verriegelungsstellung und gibt den Torsionsstab 30 frei.
Nachdem der Torsionsstab 30 und der Kolben 80 in die in der 8 gezeigte Position gebracht worden sind, kann gemäß 1 das Positionierelement 90 aufgesteckt werden und der Verriegelungsstift 91 in das schlitzförmige Loch 82 im Kolben 80 eingesteckt werden. Der Verriegelungsstift 91 verhindert gemeinsam mit dem Federelement 61, dass es zu einem Bewegen des Kolbens 80 von der in den 1, 2 und 8 gezeigten Verriegelungsstellung des Kolbens in eine Freigabestellung, in der der nasenförmige Vorsprung 81 und die Vertiefung 33 außer Eingriff stehen, kommen kann, solange der Gasgenerator 70 inaktiv ist.
Die 9 zeigt Bestandteile eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen Gurtaufroller 10, der mit einer schaltbaren Fixiereinrichtung mit axial verschieblichem Kolben 80 ausgestattet ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 8 ist das zweite Stabende 32 nicht mit einer einzigen Vertiefung 33 ausgestattet, sondern mit einer Verzahnung 200, in die eine komplementäre Verzahnung 210 des Kolbens 80 eingreift.
Die 9 zeigt die schaltbare Fixiereinrichtung 50 in der Verriegelungsstellung des Kolbens 80, in der der Kolben 80 das zweite Stabende 32 des Torsionsstabs 30 drehfest hält und im Falle eines unfallsbedingten oder gefahrensituationsbedingten Gurtbandauszugs ein Tordieren des Torsionsstabs 30 erzwingt.
Die 10 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß 9, nachdem der Gasgenerator 70 der Fixiereinrichtung 50 ausgelöst worden ist und der Kolben 80 entlang der Pfeilrichtung P5 (also in axialer Richtung in einer translatorischen Bewegung) aus dem Bereich des zweiten Stabendes 32 des Torsionsstabes 30 herausbewegt worden ist. Durch die Bewegung des Kolbens 80 von der in der 9 dargestellten Verriegelungsstellung in die in der 10 dargestellten Freigabestellung durch axiales Verschieben entlang der Pfeilrichtung P5 wird das zweite Stabende 32 freigegeben, so dass sich dieses nun gemeinsam mit dem Torsionsstab 30 mitdrehen kann und ein weiteres Tordieren des Torsionsstabs 30 – auch im Falle einer weiteren Drehung der Gurtspule 20 – verhindert wird. Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 8 für das Ausführungsbeispiel gemäß den 9 und 10 entsprechend.
Die 12 und 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Fixiereinrichtung 50, die bei dem Gurtaufroller 10 gemäß den 1 und 2 eingesetzt werden kann.
Die 12 zeigt die Fixiereinrichtung 50 vor dem Auslösen des Gasgenerators 70, also in einer sperrenden Position des Kolbens 80, in der dieser in das Stabende 32 des äußeren Torsionsstabs 30 eingreift und eine Rotationsbewegung des Stabendes 32 blockiert.
Die 13 zeigt die Fixiereinrichtung 50 nach dem Auslösen des Gasgenerators 70, also in einer freigebenden Position des Kolbens 80, in der dieser das Stabende 32 des äußeren Torsionsstabs 30 freigibt und eine Rotationsbewegung des Stabendes 32 erlaubt.
Man erkennt in den 12 und 13, dass der Kolben 80 einen Schnapphaken 400 aufweist, der in der sperrenden Position des Kolbens 80 gemäß 12 in ein Loch im Gehäuse bzw. Gehäuseloch 410 des Gehäuses 60 eingerastet ist und den Kolben 80 durch eine formschlüssige Verbindung in der sperrenden Position hält. Nach dem Auslösen des Gasgenerators 70 und einer translatorischen Bewegung des Kolbens 80 entlang der Pfeilrichtung P6 wird die Schnappverbindung durch elastisches Verbiegen des Schnapphakens 400 gelöst.
Der Schnapphaken 400 übt darüber hinaus die Funktion aus, ein Zurückbewegen des Kolbens 80 entlang der Pfeilrichung P7 in 13 und damit einen Wiedereingriff des Kolbens 80 in das Stabende 32 des Torsionsstabes 30 zu unterbinden.
Ein Ausführungsbeispiel für den Kolben 80 gemäß den 12 und 13 ist näher in den 14 bis 16 näher gezeigt.
Man erkennt in der 14, dass der Kolben 80 zweiteilig ist und durch zwei miteinander verbundene Teile, nämlich einen Kolbengrundkörper 500 und ein Einlegeteil 600, gebildet ist. Bei dem Kolbengrundkörper 500 handelt es sich vorzugsweise um einen Kolbengrundkörper aus Kunststoff, an dessen dem Gasgenerator 70 zugewandten Kolbenende eine Dichtung 510, vorzugsweise eine Kunststoff- oder Gummidichtung, einteilig angeformt ist.
Der Kolbengrundkörper 500 weist – wie die 15 näher zeigt – darüber hinaus eine schlitzförmige Ausnehmung 520 auf, in die das Einlegeteil 600 eingesteckt ist. Das Einlegeteil 600 wird in der schlitzförmigen Ausnehmung 520 vorzugsweise durch eine formschüssige Verbindung, beispielsweise eine Rastverbindung gehalten. Die schlitzförmige Ausnehmung 520 erstreckt sich in den Kolbengrundkörper 500 hinein und zwar vorzugsweise senkrecht zur translatorischen Schiebebewegung des Kolbengrundkörpers 500 nach einem Auslösen des Gasgenerators 70. Zur Montage des Einlegeteils 600 wird dieses in die schlitzförmige Ausnehmung 520 eingeschoben, und zwar vorzugsweise senkrecht zur translatorischen Schieberichtung des Kolbengrundkörpers 500. Bei dem Einlegeteil 600 handelt es sich vorzugsweise um ein Metalleinlegeteil.
Die 16 zeigt das Einlegeteil 600 näher im Detail. Es lässt sich ein Formschlussabschnitt 610 erkennen, der in die schlitzförmige Ausnehmung 520 des Kolbengrundkörpers 500 eingeschoben wird. Darüber hinaus erkennt man einen Verriegelungsabschnitt 620, an dem ein Vorsprung 81 zum Verriegeln des Stabendes 32 vorgesehen ist.
Das Einlegeteil 600 wird vorzugsweise durch ein einteiliges Metallblech gebildet, das zwischen dem Formschlussabschnitt 610 und dem Verriegelungsabschnitt 620 zumindest einmal umgebogen ist, und zwar vorzugsweise um einen Winkel von 90 Grad.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 16 ist das Einlegeteil 600 mehrfach umgebogen und im Bereich des Vorsprungs 81 zweilagig. Der Vorsprung 81 wird mit anderen Worten durch einen zweilagigen Blechabschnitt des Einlegeteils 600 gebildet; durch die Doppellagigkeit wird der Vorsprung 81 konstruktiv verstärkt.
Alternativ kann eine konstruktive Verstärkung des Vorsprungs 81 durch ein Stauchen des Verriegelungsabschnitts 620 erfolgen, wodurch eine Materialverdickung hervorgerufen wird.
Bezugszeichenliste

10: Gurtaufroller
20: Gurtspule
21: Ende der Gurtspule
22: Ende der Gurtspule
30: äußerer Torsionsstab
31: Stabende
32: Stabende
33: Vertiefung
40: Getriebe
41: Zahnrad
42: Zahnrad
50: Fixiereinrichtung
60: Gehäuse
61: Federelement
62: Gehäuseöffnung
62a: Rand
63: Gehäuseöffnung
64: Durchgangsöffnung
70: Gasgenerator
80: Kolben
81: Vorsprung
82: Loch
83: Kolbenabschnitt
84: Verbindungsabschnitt
85: Kolbenabschnitt
86: Vertiefung
86a: Flanke
86b: Flanke
87: Rand
88: Kolbenseite
90: Positionierelement
91: Verriegelungsstift
100: Dichtung
110: Rastelemente
200: Verzahnung
210: komplementäre Verzahnung
300: innerer Torsionsstab
301: Ende des inneren Torsionsstabs
302: Ende des inneren Torsionsstabs
310: Sperrbasis
400: Schnapphaken
410: Gehäuseloch
500: Kolbengrundkörper
510: Dichtung
520: Ausnehmung im Kolbengrundkörper
600: Einlegeteil
610: Formschlussabschnitt
620: Verriegelungsabschnitt
P: Pfeilrichtung
P1: Pfeilrichtung
P2: Pfeilrichtung
P3: Pfeilrichtung
P5: Pfeilrichtung
P6: Pfeilrichtung
P7: Pfeilrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0913300 A1 [0002]

Claims

Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und einem außerhalb der Gurtspule (20) angeordneten Torsionsstab (30), der mit einem Stabende (32) mit einer schaltbaren Fixiereinrichtung (50) in Verbindung steht, wobei die schaltbare Fixiereinrichtung (50) in einem Zustand das Stabende (32) drehfest hält und in einem anderen Zustand eine Drehung des Stabendes (32) erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Fixiereinrichtung (50) einen verschieblichen Kolben (80) aufweist, der mit einem Kolbenabschnitt in einer Verriegelungsstellung das Stabende (32) gegen Verdrehung sichern kann und in einer gegenüber der Verriegelungsstellung verschobenen Freigabestellung das Stabende (32) freigibt.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung (50) einen Gasgenerator (70) aufweist, der bei Aktivierung Gas erzeugt und durch den Gasdruck den Kolben (80) translatorisch von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung bewegt.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die schaltbare Fixiereinrichtung (50) ein Gehäuse (60) mit einem innenliegenden Gaskanal aufweist, der zwei Gehäuseöffnungen (62, 63) des Gehäuses (60) miteinander verbindet und abschnittsweise geradlinig ist, – in dem geradlinigen Abschnitt des Gaskanals der ganze Kolben (80) oder zumindest ein innenliegender Kolbenabschnitt des Kolbens (80) axial geführt wird und – das Gas des Gasgenerators (70) nach Aktivierung des Gasgenerators (70) in Richtung Kolben (80) geleitet und der Kolben (80) ausschließlich translatorisch im geradlinigen Abschnitt des Gaskanals bewegt wird.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kolben (80) in einem außerhalb des Gehäuses (60) befindlichen, außenliegenden Kolbenabschnitt eine schlitzartige Vertiefung oder ein schlitzartiges Loch (82) aufweist, in die bzw. in das – in der Verriegelungsstellung des Kolbens (80) – ein Verriegelungsstift (91) eingreift, der eine axiale Verschiebung des Kolbens (80) in Richtung Freigabestellung blockiert oder zumindest begrenzt, – wobei der Verriegelungsstift (91) derart dimensioniert ist, dass er bei Aktivierung des Gasgenerators (70) durch den Kolben (80) abgeschert wird.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstift (91) an einem Positionierungselement (90) angeformt ist, das die Position der Drehachse des Torsionsstabs (30) im Bereich des Stabendes (32) federnd festlegt.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (80) zwischen der dem Gasgenerator (70) zugewandten Seite und der dem Gasgenerator (70) abgewandten Seite – insbesondere im Bereich des innenliegenden Kolbenabschnitts des Kolbens (80) – eine Vertiefung (86) aufweist, in die nach Erreichen der Freigabestellung des Kolbens (80) ein Federelement (61) derart eingreift, dass die Rückbewegung des Kolbens (80) von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung verhindert wird.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in dem Gehäuse (60) ein Federelement (61) angebracht oder einteilig angeformt ist, das ein Verschieben des Kolbens (80) in axialer Richtung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung vor Aktivierung des Gasgenerators (70) blockiert oder zumindest erschwert.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vertiefung (86) rampenförmig ist und eine steile und eine flache Flanke (86a, 86b) aufweist, – wobei die flache Flanke (86a) dichter an dem Gasgenerator (70) als die steile Flanke (86b) liegt.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuse (60) eine Gehäuseöffnung (62) aufweist, durch die der Kolben (80) oder zumindest der innenliegende Kolbenabschnitt bei Aktivierung des Gasgenerators (70) axial zumindest zum Teil aus dem Gehäuse (60) herausgeschoben wird und – im Bereich der Gehäuseöffnung (62) ein in die Gehäuseöffnung hineinragender deformierbarer Randabschnitt des Gehäuses (60) angeordnet ist, der als Federelement (61) arbeitet und ein Verschieben des Kolbens (80) in axialer Richtung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung vor Aktivierung des Gasgenerators (70) blockiert oder erschwert und nach der Bewegung des Kolbens (80) eine Rückwärtsbewegung verhindert.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Gasgenerator (70) zugewandten Kolbenseite des Kolbens (80) eine Dichtung (100) aufgesteckt ist, die den Kolben (80) gegenüber dem Gehäuse (60) abdichtet.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabende (32) einen Formschlussabschnitt (86) aufweist, in den ein komplementärer Formschlussabschnitt (81) des Kolbens (80) in der Verriegelungsstellung eingreift und von dem der komplementäre Formschlussabschnitt des Kolbens (80) in der Freigabestellung getrennt ist.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (80) einen Schnapphaken (400) aufweist, der in der den Torsionsstab (30) sperrenden Position des Kolbens (80), also vor dem Auslösen des Gasgenerators (70), in einem Gehäuseloch (410) des Gehäuses (60) eingerastet ist und nach dem Auslösen des Gasgenerators (70) ein Zurückbewegen des Kolbens (80) von der den Torsionsstab (30) freigebenden Position des Kolbens (80) zurück in die sperrende Position verhindert.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (80) zumindest zweiteilig ist und mindestens zwei miteinander verbundene Teile, nämlich zumindest einen Kolbengrundkörper (500) und zumindest ein Einlegeteil (600), aufweist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbengrundkörper (500) aus Kunststoff besteht und das Einlegeteil (600) aus Metall.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Gasgenerator (70) zugewandten Kolbenende des Kolbengrundkörpers (500) eine Dichtung (510), insbesondere eine Kunststoff- oder Gummidichtung, einteilig angeformt, insbesondere angespritzt ist.