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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein Sicherheitsgurtsystem kann einen Aufroller zum Auswerfen des Gurtbands des Sicherheitsgurts beinhalten. Der Aufroller beinhaltet eine Spule, um die das Gurtband gewickelt ist. Das Gurtband wird von der Spule abgerollt, wenn das Gurtband durch den Insassen des Sitzes zugeschnallt wird. Im Falle eines Fahrzeugaufpralls wird die Spule arretiert, wodurch ihre Drehung und ein weiteres Abrollen des Gurtbands verhindert wird. Das plötzliche Arretieren in Kombination mit einer Trägheit des Insassen kann zu einer Widerstandsbelastung des Gurtbands gegen den Insassen führen, die ausreichend ist, um Beschwerden beim Insassen zu verursachen. Ein belastungsbegrenzender Mechanismus innerhalb des Aufrollers ermöglicht eine gedämpfte Beendigung der Gurtbandbewegung, um solche Beschwerden zu reduzieren. Ein bekannter belastungsbegrenzender Mechanismus beinhaltet einen Torsionsstab, der in einer Mitte der Spule angeordnet ist. Der Torsionsstab kann ein zylindrischer Stab aus Stahl sein, der eine Dehngrenze aufweist, die ausgewählt ist, um zu ermöglichen, dass der Stab mit einem Wert, der mit einem möglichen Schwellenwert der Beschwerden verknüpft ist, tordierend nachgibt. Ein Verdrehen des Torsionsstabs absorbiert einen Teil der Trägheitsenergie, wodurch die Belastung, die der Insasse gegen das Gurtband erleidet, reduziert wird. Wenn der Torsionsstab plastisch verformt wird, kann er in einer nicht linearen Weise nachgeben, die eventuell schwierig zu reproduzieren ist. Es ist wünschenswert, einen verbesserten Belastungsbegrenzungsmechanismus bereitzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuginsassen mit einem beispielhaften Sicherheitsgurtsystem.
- 2 ist eine erste perspektivische Ansicht eines beispielhaften Aufrollers.
- 3 ist zweite perspektivische Ansicht des beispielhaften Aufrollers der 2.
- 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht des beispielhaften Aufrollers der 2 und 3.
- 5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines beispielhaften Energieabsorbers des beispielhaften Aufrollers der 4.
- 6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines beispielhaften Zylinders des beispielhaften Energieabsorbers der 5.
- 7 ist eine Seitenschnittansicht eines Eingriffsmechanismus in einem Nicht-Aufprallzustand.
- 8 ist eine Seitenschnittansicht des Eingriffsmechanismus der 7 in einem Aufprallzustand.
- 9 ist ein Verlauf der Kraft gegenüber der Verlagerung des Energieabsorbers der 2-6.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Relative Ausrichtungen und Richtungen (beispielsweise oberes, unteres, Unterseite, nach vorne, nach hinten, vorderes, hinteres, hinten, außenliegend, innenliegend, nach innen, nach außen, seitlich, links, rechts) sind in dieser Beschreibung nicht als Einschränkungen aufgeführt, sondern, damit sich der Leser zumindest eine Ausführungsform der beschriebenen Strukturen besser vor Augen führen kann. Derartige beispielhafte Ausrichtungen sind aus der Perspektive eines Insassen, der mit Blickrichtung zu einem Armaturenbrett auf einem Sitz sitzt, zu sehen. In den Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile.
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Ein Sicherheitsgurtaufroller beinhaltet eine Spule, einen Kolben und einen Zylinder. Die Spule ist durch einen Kolben und einen Zylinder drehbar an eine Basis gekoppelt. Der Kolben ist an einem von der Basis und der Spule fixiert. Der Zylinder nimmt den Kolben auf und ist an dem anderen von der Basis und der Spule fixiert. Eine Schneideeinrichtung ist zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet und an einem von diesen fixiert. Die Schneideeinrichtung ist mit dem anderen von dem Kolben und dem Zylinder in Eingriff.
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Der Sicherheitsgurtaufroller kann ein Gehäuse und eine Basisarretierung beinhalten. Das Gehäuse kann die Spule für eine relative Drehung der Spule zu diesem um eine Rotationsachse, die durch die Spule definiert ist, daran gekoppelt aufweisen. Die Basisarretierung ist zwischen der Basis und einem Gehäuse angeordnet, wobei die Basisarretierung in einem ersten Zustand die Basis an dem Gehäuse fixiert.
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Die Basisarretierung des Sicherheitsgurtaufrollers kann eine Vielzahl von Haltezähnen und einen Eingriffszahn beinhalten. Die Vielzahl von Haltezähnen kann um einen Außenumfang der Basis für eine Drehung mit dieser angeordnet sein. Der Eingriffszahn kann mit dem Gehäuse verbunden sein. Der Eingriffszahn im ersten Zustand kann mit den Haltezähnen in Eingriff stehen. Der Eingriffszahn in einem zweiten Zustand kann nicht mit den Haltezähnen in Eingriff stehen. Der Eingriff des Eingriffszahns mit den Haltezähnen hält den Zylinder drehfest an der Basis.
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Der Kolben kann Kolbengewinde aufweisen und der Zylinder kann eine Bohrung beinhalten, die den Kolben aufnimmt. Die Bohrung kann Zylindergewinde innerhalb der Bohrung aufweisen. Die Kolbengewinde und die Zylindergewinde können in einem Gewindeeingriff miteinander stehen.
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Die Kolbengewinde können an einem ersten Ende des Kolbens ausgebildet sein und die Schneideeinrichtung kann an dem Kolben zwischen den Kolbengewinden und einem zweiten Ende des Kolbens angeordnet sein.
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Die Schneideeinrichtung kann an dem Kolben fixiert sein und kann den Zylinder bei relativer Drehung zwischen dem Zylinder und dem Kolben schneiden.
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Die Schneideeinrichtung kann einen keilförmigen Querschnitt mit einem dünneren ersten Ende, das an dem Zylinder angeordnet ist, und einem breiteren zweiten Ende gegenüber dem ersten Ende aufweisen.
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Der Zylinder kann mit der Basis verbunden sein und der Kolben kann mit der Spule verbunden sein.
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Eine Endkappe kann drehfest an der Spule und an einem Ende des Kolbens gehalten sein.
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Die Endkappe kann durch eine Federabdeckung drehbar gelagert sein.
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Die Endkappe kann Keilverzahnungen aufweisen, die mit Keilverzahnungen am zweiten Ende des Kolbens zusammenpassen.
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Die Basis kann Keilverzahnungen aufweisen, die mit Keilverzahnungen an einem Ende des Zylinders zusammenpassen.
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Der Sicherheitsgurtaufroller kann eine Spule, ein Gehäuse, eine Basisarretierung und einen Energieabsorber beinhalten. Die Spule kann durch einen Energieabsorber drehbar mit einer Basis verbunden sein. Das Gehäuse kann die Spule für eine relative Drehung der Spule zu diesem um eine Rotationsachse, die durch die Spule definiert ist, daran gekoppelt aufweisen. Die Basisarretierung kann zwischen der Basis und einem Gehäuse angeordnet sein. Die Basisarretierung in einem ersten Zustand kann die Basis an dem Gehäuse fixieren. Der Energieabsorber kann einen Kolben, einen Zylinder und eine Schneideeinrichtung beinhalten. Der Kolben kann an einem von der Basis und der Spule fixiert sein. Der Zylinder kann den Kolben aufnehmen und an dem anderen von der Basis und der Spule fixiert sein. Die Schneideeinrichtung kann zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet und an einem von diesen fixiert sein und mit dem anderen von dem Kolben und dem Zylinder in Eingriff stehen.
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Ein beispielhaftes Rückhaltesystem 20, wie in 1-15 veranschaulicht, kann in einem Fahrzeug 22 angeordnet sein. Das Fahrzeug 22 beinhaltet einen Sitz 24, der einen Insassen 26 des Fahrzeugs 22 lagern kann. Der Sitz 24 kann ein Vordersitz oder ein Rücksitz sein und kann sich in einer beliebigen Position im Fahrzeug befinden. Bei dem in 1 gezeigten Sitz 24 handelt es sich um einen Schalensitz; alternativ kann der Sitz 24 jedoch eine Sitzbank oder eine andere Art von Sitz sein. Der Insasse 26 kann ein Erwachsener oder Heranwachsender sein oder kann alternativ ein Kind in einem Autokindersitz, der einen Säugling oder ein junges Kind lagert, sein. Die Position und Ausrichtung des Sitzes 24 und Komponenten davon können durch den Insassen 26 einstellbar sein.
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Das Rückhaltesystem 20 beinhaltet ein beispielhaftes Sicherheitsgurtsystem 28 und kann zudem ein Airbagsystem (nicht gezeigt) beinhalten. Das veranschaulichte Sicherheitsgurtsystem 28 ist ein Dreipunktsystem. Mit Dreipunkt ist gemeint, dass ein Sicherheitsgurt, d. h. das Gurtband 30 des Systems 28 den Insassen 26 an drei Punkten zurückhält: an einer Schulter, in dem Beispiel der 1 die rechte Schulter, und an beiden Seiten der Hüfte des Insassen.
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Das Sicherheitsgurtsystem 28 kann zusätzlich zu dem Sicherheitsgurt 30 einen Aufroller 32, einen D-Ring 34, eine Sicherheitsgurtschlosszunge 36, eine Verankerung (nicht gezeigt), ein Gurtschloss 38 und eine Gurtschlosshalterung 40 beinhalten. Das Sicherheitsgurtsystem 28 kann alternativ eine andere Anordnung von Befestigungspunkten beinhalten. Wenn angelegt, hält das Sicherheitsgurtsystem 28 den Insassen 26 auf dem Sitz 24 zurück, z. B. während plötzlicher Verlangsamung des Fahrzeugs 22.
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Der Aufroller 32 nimmt ein erstes Ende des Sicherheitsgurts 30 auf und gibt dieses aus. Der Aufroller 32 kann, wie veranschaulicht, an der Fahrzeugstruktur, z. B. an einer B-Säule 42, oder alternativ an einem Rahmen des Sitzes 24 fixiert sein. Eine alternative Fahrzeugstrukturstelle beinhaltet einen Boden des Fahrzeugs 22.
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Der D-Ring 34 stellt eine gleichbleibende Ausrichtung des Sicherheitsgurts 30 quer über der Schulter des Insassen, z. B. in einer Rückenlehne des Sitzes 24, bereit. Wenn der D-Ring beinhaltet ist, nimmt er den Sicherheitsgurt 30 auf und führt den Sicherheitsgurt 30 von dem Aufroller 32 quer über die Schulter des Insassen 26. Der D-Ring kann an der Rückenlehne des Sitzes oder alternativ an einer Strukturkomponente des Fahrzeugs, z. B. einer B-Säule 42, fixiert sein. Wenn der Aufroller 32 an einem von der B-Säule 42 und dem Sitzrahmen angebracht ist, kann der D-Ring 34 beim System 28 weggelassen werden.
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Die Sicherheitsgurtschlosszunge 36, d. h. eine Klemmplatte, greift wahlweise in das Gurtschloss 38 an einer innenliegenden Seite des Insassen 26 ein. Die Schlosszunge 36 wird durch einen Schlitz 45 in dem Gurtschloss aufgenommen. Das Gurtschloss 38 ist durch die Gurtschlosshalterung 40 an der Fahrzeugstruktur oder dem Sitzrahmen fixiert.
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Die Sicherheitsgurtverankerung kann in der Form einer Ankerplatte (nicht gezeigt) vorliegen und kann auf einer Außenseite des Sitzes 24 angeordnet sein. Die Platte ist an einem zweiten Ende des Sicherheitsgurts 30 gegenüber dem Aufroller 32 fixiert und ist zudem an einem von dem Rahmen des Sitzes 14 und der Struktur des Fahrzeugs 12 fixiert, um somit das zweite Ende des Sicherheitsgurts 30 zu fixieren.
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Die Schlosszunge 36 gleitet frei entlang des Sicherheitsgurts 30 und unterteilt den Sicherheitsgurt 30 in einen Beckengurt 44 und einen Schultergurt 46, wenn sie mit dem Gurtschloss 38 in Eingriff ist. Der Beckengurt 44 ist zwischen der Schlosszunge 36 und der Verankerung angeordnet. Der Schultergurt 46 kann zwischen der Schlosszunge 36 und dem D-Ring 34 angeordnet sein.
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Unter Bezugnahme auf die 2-8 beinhaltet der beispielhafte Aufroller 32 ein Gehäuse 48, eine Spule 50, eine Aufrollerfeder 52, eine Scheibe 54, eine Basis 56, eine Basisarretierung 58, eine Federabdeckung 60 und eine Arretierungsabdeckung 61. Die Spule 50 ist an das Gehäuse 48 gekoppelt, für eine relative Drehung zu diesem um eine Rotationsachse, 62 die durch die Spule definiert ist. Die Spule 50 ist durch einen Energieabsorber 63 drehbar mit der Basis 56 verbunden, d. h. drehfest für eine Drehung mit dieser.
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Die Arretierungsabdeckung 61 ist an dem Gehäuse 48 an dem zweiten Ende der Spule 50 fixiert und ist über der Basis 56 und der Arretierung 58 angeordnet. Die veranschaulichte Arretierung 58, am besten in den 7 und 8 zu sehen, kann Komponenten beinhalten, die entweder am Gehäuse 48 oder an der Verriegelungsabdeckung 61 fixiert sind.
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Die Spule 50 kann in Bezug auf das Gehäuse 48 frei drehen. Das erste Ende des Sicherheitsgurts 30 ist mit der Spule 50 verbunden. Die Spule 50 beinhaltet eine Nabe 64, die eine zylindrische Form aufweisen und auf der Achse 62 zentriert sein kann. Die Spule 50 kann dazu ausgelegt sein, den Sicherheitsgurt 30 aufzunehmen, zum Beispiel durch Beinhalten eines Gurtbandbefestigungsschlitzes 65 und Zulassen, dass sich der Sicherheitsgurt 30 um die Nabe 64 der Spule 50 wickelt.
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Der Sicherheitsgurt 30 kann an der Spule 50 befestigt sein. Insbesondere kann ein Ende des Sicherheitsgurts 30 an der Sicherheitsgurtverankerung befestigt sein und kann ein anderes Ende des Sicherheitsgurts 30 an der Spule 50 befestigt sein, wobei der um die Spule 50 gewickelte Sicherheitsgurt 30 an diesem Ende beginnt. Der Sicherheitsgurt 30 kann aus einem Gewebe in Form eines Streifens ausgebildet sein.
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Die Spule 50 kann einen ersten Flansch 66 an einem ersten Ende der Nabe 64 und einen zweiten Flansch 68 an einem zweiten Ende der Nabe 64 beinhalten. Die Flansche 66, 68 können eine Begrenzung für den Sicherheitsgurt 30 bereitstellen, um dazu beizutragen, dass die Schichten oder Wicklungen des Sicherheitsgurts über der Nabe 64 in Ausrichtung zueinander gehalten werden.
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Die Aufrollerfeder 52 spannt die Spule 50 drehend in Bezug auf das Gehäuse 48 vor. Die Aufrollerfeder kann sich, wie oben angemerkt, von dem Gehäuse 48 zu der Spule 50 entweder direkt oder indirekt, z. B. durch die Scheibe 54 und die Abdeckung 60, erstrecken. Die Aufrollerfeder 52 kann mit Spannung oder Druck beaufschlagt sein, wenn der Sicherheitsgurt 30 vollständig aufgerollt ist, und die Aufrollerfeder 52 kann ferner mit entweder Spannung oder Druck beaufschlagt sein, wenn der Sicherheitsgurt 30 aus der Rolle 50 abgerollt ist. Somit kann die Aufrollerfeder 52 eine Kraft ausüben, die dazu tendiert, den Sicherheitsgurt 30 aufzurollen. Die Aufrollerfeder 52 kann eine Spiraltorsionsfeder oder jede andere geeignete Art von Feder sein. Die Federabdeckung 60 ist an dem Gehäuse 48 an einem ersten Ende der Spule 50, das durch den ersten Nabenflansch 66 bereitgestellt wird, fixiert und über der Scheibe 54 und der Feder 52 angeordnet. Die Federabdeckung 60 kann einen Lagerzylinder 70 beinhalten, der einen Spindelabschnitt 71 einer Endkappe 72 für eine drehbare Lagerung der Spule 50 aufnimmt.
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Das Gehäuse 48 kann aus einem gestanzten Stahlblech oder einem anderen entsprechend starren Material, z. B. Kunststoff, ausgebildet sein. Das Gehäuse 48 kann einen Mittelabschnitt 74 beinhalten, der eine erste Flanke 76 und eine zweite Flanke 78 verbindet. Die erste Flanke 76 und die zweite Flanke 78 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Mittelabschnitts 74 und sind einander zugewandt. Die Flanken 76, 78 nehmen die Spule 50 auf, wobei die Flansche 66, 68 zwischen den Flanken 76, 78 angeordnet sind. Das Gehäuse 48 kann an einem Strukturbauteil des Fahrzeugs 22 angebracht sein, z. B. an der B-Säule 42 in dem Fall, dass der Sitz 24 ein Vordersitz ist, an einer C-Säule (nicht gezeigt), wenn der Sitz 24 ein Rücksitz ist, oder kann an dem Sitz 24 angebracht sein.
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Der Energieabsorber 63 beinhaltet einen Kolben 80, einen Zylinder 82 und eine Schneideeinrichtung 84. Der Kolben 80 ist an einem von der Basis 56 und der Spule 50 fixiert. Der Zylinder 82 ist an dem anderen von der Basis 56 und der Spule 50 fixiert. Der Zylinder 82 weist eine Gewindebohrung 83 auf, die den Kolben 80 über ein Gewinde aufnimmt. Die Schneideeinrichtung 84 ist zwischen dem Kolben 80 und dem Zylinder 82 angeordnet und an einem von diesen fixiert. Die Schneideeinrichtung 84 ist mit dem anderen von dem Kolben 80 und dem Zylinder 82 in Eingriff.
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Die Spule 50 ist, wie oben angemerkt, drehbar an das Gehäuse 48 für eine relative Drehung zu diesem gekoppelt. Der Kolben 80 ist an einem ersten Ende 86 an der Endkappe 72 für eine Drehung mit dieser fixiert. Die Endkappe 72 kann durch axial ausgerichtete äußere Keilverzahnungen 88 am ersten Ende 86, die durch komplementäre innere Keilverzahnungen 90, die innerhalb der Endkappe 72 ausgebildet sind, aufgenommen werden können, drehfest an dem ersten Ende 86 gehalten sein.
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Ein erster Nabenflansch 66 kann eine Öffnung 92 mit Keilverzahnungen (nicht gezeigt), die mit den äußeren Keilverzahnungen 88 zusammenpassen, beinhalten, was eine einheitliche Drehung der Spule 50, der Endkappe 72 und des Kolbens 80 erleichtert. Zum Beispiel kann die Scheibe 54 an dem ersten Nabenflansch 66 für eine Drehung mit der Spule 50 fixiert sein.
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Ein zweites Ende 94 des Kolbens 80 weist Gewinde 96, d. h. Kolbengewinde, daran auf. Das zweite Ende 94 wird in ein erstes Ende 98 des Zylinders 82, das Aufnahmegewinde 100, d. h. Zylindergewinde, auf einem Innendurchmesser komplementär zu den Gewinden 96 aufweist, eingefädelt. Die Kolbengewinde 96 und die Zylindergewinde 100 können in einem Gewindeeingriff miteinander stehen. Ein Schaft 101 des Kolbens 80 zwischen den Gewinden 96 und dem zweiten Ende 94 kann einen Außendurchmesser aufweisen, der gleich oder kleiner einem Kerndurchmesser der Gewinde 96 ist, um zu ermöglichen, dass der Kolben 80 in die Zylinderbohrung 83 bis zu einer Tiefe, die größer als die Gewinde 96 ist, eingefädelt wird.
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Die Schneideeinrichtung 84 weist einen keilförmigen Querschnitt auf, wobei ein erstes Ende 102 an dem Zylinder angeordnet ist. Die Schneideeinrichtung 84 verjüngt sich in der Dicke von dem ersten Ende 102 zu einem zweiten Ende 104 gegenüber dem ersten Ende 102. Das zweite Ende 104 ist dicker als das erste Ende 102. Die Schneideeinrichtung 84 kann an dem Kolben 80 fixiert sein und ihr erstes Ende 102 kann in einer Fase 106, die in dem Zylinder 82 ausgebildet ist, angeordnet sein. Ein erste Schneidekante 108 der Schneideeinrichtung 84 ist mit dem Zylinder 82 an einer Stelle, an der ein Schneiden eingeleitet werden kann, in Eingriff. Die Fase 106 kann sich vollständig um einen Umfang des Innendurchmessers des Zylinders 82 erstrecken. Die Fase 106 kann alternativ auf eine Kerbe 110 in dem Innendurchmesser des Zylinders 82 begrenzt sein. Die Schneideeinrichtung 84 kann außerdem eine zweite Schneidekante aufweisen, die durch das erste Ende 102 definiert ist. Alternativ kann das erste Ende 102 angewinkelt sein, um parallel zu den Gewinden zu sein, oder noch einen kleineren Winkel aufweisen, so dass das erste Ende 102 nicht schneidet. Als weitere Alternative kann die Schneideeinrichtung 84 an dem Innendurchmesser des Zylinders 82 fixiert sein, wobei das dünne Ende 102 in einer Fase eines Außendurchmessers des Kolbens 80 angeordnet ist. Eine Drehung zwischen dem Kolben 80 und dem Zylinder 82 würde Material vom Kolben 80 entfernen. Als weitere Alternative könnte der Kolben 80 mit einer Außenverjüngung versehen sein und könnte die Schneideeinrichtung 84 an dem Zylinder 82 fixiert sein. Eine Drehung zwischen dem Kolben 80 und dem Zylinder 82 würde die Schneideeinrichtung 84 in Schneideeingriff mit dem verjüngten Abschnitt des Zylinders 82 bringen.
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Die Basis 56 kann die Form einer Scheibe aufweisen. Der Zylinder 82 ist an einem zweiten Ende 112 an der Basis 56 für eine Drehung mit dieser fixiert. Das zweite Ende 112 kann durch axial ausgerichtete äußere Keilverzahnungen 114 am zweiten Ende 112, die durch komplementäre innere Keilverzahnungen 114, die innerhalb einer Öffnung 118 in der Basis 56 ausgebildet sind, aufgenommen werden können, drehfest an der Basis 56 gehalten sein.
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Die Basisarretierung 58 kann ein beliebiger Mechanismus sein, der dazu geeignet ist, eine Drehung der Basis 56 oder der Spule 50 in Bezug auf das Gehäuse 48 zu verhindern oder einzuschränken. Derartige Mechanismen wie die Arretierung 58 sind bekannt und im Handel erhältlich von Firmen wie Autoliv Inc. und ZF Friedrichshafen AG. Eine Art der Basisarretierung kann als Reaktion auf eine schnelle Bewegung des Gurtbands 30 und einem damit verbundenen schnellen Drehen der Spule 50 den Zylinder mit dem Gehäuse 48 in Eingriff bringen. Eine andere Art von Basisarretierung, die der veranschaulichten Basisarretierung 58 entspricht, kann die Basis 56 als Reaktion auf eine plötzliche Verlangsamung oder eine Rückwärtsbeschleunigung des Fahrzeugs 22 mit dem Gehäuse 48 in Eingriff bringen. Es ist auch bekannt, beide Arten von Mechanismen in einen einzelnen Aufroller 32 zu integrieren. Die beispielhafte Basisarretierung 58 ist nur ein Ansatz, um die Basis 56 mit dem Gehäuse 48 in Eingriff zu bringen. Der beispielhafte Aufroller 32 beinhaltet axial verlaufende Haltezähne 120, die auf einem Außenumfang der Basis 56 angeordnet sind, und eine beispielhafte Basisarretierung 58, die unter vorbestimmten Bedingungen in die Haltezähne 120 eingreift.
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Die Basisarretierung 58 kann einen Schwenkarm 124 beinhalten, der in Bezug auf einen Kugelkäfig 126 schwenkbar ist. Der Kugelkäfig 126 beinhaltet eine erste Kugelbahn 128 und ist in Bezug auf das Gehäuse 48 fixiert. Der Schwenkarm 124 beinhaltet eine zweite Kugelbahn 130, die der ersten Kugelbahn 128 zugewandt ist. Der Schwenkarm 124 beinhaltet zudem einen Eingriffszahn 132 auf einer Seite gegenüber der zweiten Kugelbahn 130. Der Zahn 132 ist über den Schwenkarm 124 mit dem Gehäuse 48 verbunden. In einer eingebauten Position sind die Bahnen 128, 130 parallel zu einer Vorwärtsrichtung der Bewegung des Fahrzeugs 22. Eine Kugel 134, z. B. eine Stahlkugel, ist in den Bahnen 128, 130 angeordnet. Ein Scharnier 136, das eine schwenkende Bewegung des Schwenkarms 124 in Bezug auf den Kugelkäfig 126 ermöglicht, befindet sich an einer Rückseite der Bahnen 128, 130.
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In einer ersten Position sind der Zahn 132 und der Schwenkarm 124 nach unten geschwenkt, wodurch sichergestellt ist, dass kein Eingriff zwischen dem Zahn 132 und den Haltezähnen vorhanden ist. Außerdem ist in der ersten Position, in Verbindung mit der Kugel 134, die sich in einer Rückwärtsposition auf den Bahnen 128, 130 befindet, wie in 9 veranschaulicht, ein Abstand zwischen vorderen Enden der Bahnen 128, 130 geringer als ein Durchmesser der Kugel 134. Die Abwickel-Drehrichtung der Spule 50 ist durch einen Pfeil 138 angezeigt. Die Drehung der Spule 50 in der Richtung des Pfeils 138 führt dazu, dass das Gurtband 30 von der Spule 50 abgewickelt und aus dem Aufroller 32 ausgegeben wird.
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In einer zweiten Position sind der Zahn 132 und der Schwenkarm 124 nach oben geschwenkt, in Richtung der Basis 56 und des Zahns 132 in einen Eingriff mit den Haltezähnen 120. In der zweiten Position ist, in Verbindung mit der Kugel 134, die sich in einer Vorwärtsposition auf den Bahnen 128, 130 befindet, wie in 10 veranschaulicht, ein Abstand zwischen vorderen Enden der Bahnen 128, 130 größer als der Abstand der ersten Position.
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Eine Drehgelenkfeder 140 kann zwischen dem Schwenkarm 124 und dem Kugelkäfig 126 angeordnet sein, um den Schwenkarm 124 in Richtung einer getrennten Position, d. h. einem nicht arretierten Zustand, vorzuspannen. Das Vorspannen des Schwenkarms 124 nach unten kann zudem die Kugel 134 in die getrennte Position vorspannen.
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Die zweite Kugelbahn 130 weist einen ersten Abschnitt in einer ersten Position relativ nahe an dem Scharnier 136 auf. Wenn sich die Basisarretierung 58 in einem arretierten Zustand befindet, d. h. der Eingriffszahn 132 des Schwenkarms 124 ist mit dem Haltezahn 120 in Eingriff, ist die Basis 56 in Bezug auf das Gehäuse 48 fixiert.
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9 ist ein Verlauf einer Kurve 142, die eine beispielhafte Beziehung zwischen einer Drehverlagerung und einer Drehkraft, die durch den Energieabsorber 63 erfahren wird, beschreibt.
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Der Sicherheitsgurtaufroller 32 funktioniert wie nachstehend beschrieben.
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Im Falle eines Frontaufpralls weist der Insasse 26 des vorderen Sitzes 24 ein Vorwärtsmoment in Bezug auf den Rest des Fahrzeugs 22 auf. Gleichermaßen weist die Kugel 134 der Basisarretierung 58 ein Vorwärtsmoment in Bezug auf den Kugelkäfig 126 und den Schwenkarm 124 auf. Eine damit verbundene Vorwärtsbewegung der Kugel 134 entlang der Bahnen 128, 130 verlagert den Schwenkarm 124 schwenkbar gegen das Drehmoment der Drehgelenkfeder 140 und weg von dem Kugelkäfig 126. Das Schwenken des Schwenkarms 124 bringt den Eingriffszahn 132 mit den Haltezähnen 120 der Basis 56 in Eingriff, wodurch eine weitere Drehung des Zylinders in Bezug auf das Gehäuse 48 verhindert wird.
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Die Vorwärtsträgheitsbewegung des Insassen 26 und insbesondere des Oberkörpers des Insassen 26 kann gegen das Gurtband 30 wirken. Da die Drehung der Basis 56 durch den Eingriff des Zahns 132 mit den Zähnen 120 verhindert ist, widersteht die Spule 50 des Aufrollers 32 einer Trägheitskraft des Insassen gegen das Gurtband 30 und insbesondere den Schultergurt 46.
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In Übereinstimmung mit der Ausführungsform der 5-8 verhindert ein Verhindern der Drehung der Basis 56 nicht unmittelbar die Drehung der Spule 50 und ein weiteres Ausgeben des Gurtbands 30 aus dem Aufroller 32, wenn die Spule 50 einer vorbestimmten Größenordnung der Insassenträgheit widersteht. Eine Drehung der Spule 50, wenn die Basis 56 arretiert ist, dreht den Kolben 80 in Bezug auf den Zylinder 82, wodurch der Kolben 80 tiefer in den Zylinder 82 eingefädelt wird. Die Schneideeinrichtung 84 bewegt sich mit dem Kolben und schneidet Material von einer Innenwand der Bohrung 83, d. h. der Innenwand des Zylinders 82, an einer Schnittstelle zwischen der Schneidekante 108 und der Innenwand des Zylinders 82. Wenn die Schneideeinrichtung 84 keilförmig ist und das dünnere Ende 102 die Schneideeinrichtung 84 in den Zylinder 82 leitet, entfernt eine gesamte axial verlaufende Länge der Schneidekante 108, die innerhalb der Bohrung 83 angeordnet ist, Material von der Innenwand des Zylinders 82. Das zusätzliche Gurtband, das durch den Aufroller 32 von der Spule 50 ausgegeben wird, kann im Wesentlichen zwei Umdrehungen der Spule 50 nach dem Eingriff des Zahns 132 mit den Zähnen 120 entsprechen, z. B. ungefähr 8-10 Zoll.
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Die Größenordnung der verfügbaren Drehung und somit ein Ausmaß des ausgeworfenen Gurtbands kann durch Faktoren gesteuert werden, einschließlich einer Trägheitsenergie des Insassen 26, die zurückgehalten wird, einer Steigung der Gewinde 96, 100 und eines verfügbaren Ausmaßes des Hubs vom Kolben 80 zur Basis 56. Der Hub vom Kolben 80 zur Basis 56 kann wiederum durch zusätzliche Faktoren beeinflusst werden, die Folgendes einschließen: eine Tiefe der Bohrung 83 und die geometrischen Eigenschaften der Schneideeinrichtung 84, die die Tiefe und Länge des Schnitts bestimmen, einschließlich einer Länge der Schneideeinrichtung 84 und der Dicke der Schneideeinrichtung 84 an ihrem ersten und zweiten Ende 102, 104, und eine Breite der Schneideeinrichtung 84 und einen Durchmesser des Kolbens 80.
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Die wesentliche Beendigung der Drehung der Spule 50 tritt auf, wenn das aus der Gurtkraft resultierende Drehmoment von einem Drehmoment überschritten wird, das von der Schneideeinrichtung 84 benötigt wird, um zusätzliches Material von dem Zylinder 82 oder alternativ von dem Kolben 80 zu entfernen. Ein Teil der Vorwärtsträgheitsenergie des Insassen wird durch die Schneideeinrichtung 84 absorbiert, die Material von der Innenwand des Zylinders 82 entfernt, wodurch die vom Gurtband 30 gegen den Insassen 26 aufgebrachte Kraft reduziert wird, wenn das Gurtband während eines Vorfalls, wie etwa ein Frontaufprall, stoppt. Die Kurve 142 veranschaulicht ein Beispiel einer Kraft-gegenüber-Verlagerung-Kurve 142, wobei eine anfänglich ansteigende Einheitsmenge an Kraft benötigt wird, um eine Einheitsmenge an Verlagerung zu erlangen. Die Tatsache, dass der Anstieg exponentiell erscheinen kann, ist einer Kombination der Kraft, die mit einer Länge eines Schnitts und mit der Tiefe des Schnitts ansteigt, zurechenbar. Wenn die Schneideeinrichtung 84 von einem Zustand, bei dem nur ihre Spitze, d. h. ihr erstes Ende 102, in die Bohrung schneidet, zu einem Zustand, bei dem eine gesamte Länge der Schneidekante 108 in die Bohrung schneidet, fortschreitet, steigt die erforderliche Schneidekraft mit sowohl der Steigerung der Länge des Schnitts als auch der Steigerung der Tiefe des Schnitts an. Die Steigerung der Tiefe resultiert aus der größeren Dicke des zweiten Endes 104 in Bezug auf das erste Ende 102. Die Schneidekraft, wie durch die Kurve 142 angezeigt, kann ein Plateau erreichen, wenn die gesamte Schneideeinrichtung in der Bohrung angeordnet ist.
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Nach einem Aufprall, bei dem der Energieabsorber 63 Material von der Wand der Bohrung 83 entfernt, kann der Aufroller 32 durch einen Ersatzaufroller 32 ausgetauscht werden.
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Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Maß, eine Menge, eine Zeit usw. aufgrund von Mängeln bei Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datenübertragung, Berechnungszeit usw. von einem bzw. einer genauen beschriebenen Geometrie, Abstand, Maß, Menge, Zeit usw. abweichen kann.
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Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie vielmehr der Beschreibung als der Einschränkung dienen soll. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich und die Offenbarung kann anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.
