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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller mit zumindest einer Gurtkraftbegrenzungseinrichtung sowie den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Unter Gurtkraftbegrenzungseinrichtungen werden nachfolgend Einrichtungen verstanden, die bei eigentlich gesperrtem Gurtbandauszug ein Weiterdrehen der Gurtspule ermöglichen und dadurch die Gurtrückhaltekraft des Sicherheitsgurtes begrenzen, beispielsweise für den Fall eines Unfalls, bei dem ein mit dem Sicherheitsgurt angeschnallter Fahrzeuginsasse in den Sicherheitsgurt eintaucht und durch einen nicht nachgebenden Sicherheitsgurt verletzt werden könnte. Gurtkraftbegrenzungseinrichtungen erfordern für den Gurtbandauszug eine Gurtrückhaltekraft und können somit auch als Rückhaltekrafterzeugungseinrichtungen bezeichnet werden.
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Ein Gurtaufroller der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung
WO 2017/174641 A1 bekannt. Dieser vorbekannte Gurtaufroller umfasst zwei Gurtkraftbegrenzungseinrichtungen. Eine der Gurtkraftbegrenzungseinrichtungen weist einen Torsionsstab auf, der bei gesperrter Sperrbasis ein Weiterdrehen der Gurtspule ermöglicht und dabei eine vorgegebene Gurtbandrückhaltekraft erzeugt. Eine andere Gurtkraftbegrenzungseinrichtung umfasst eine Scheibe, die zur Gurtkraftbegrenzung axial verformt wird und außerhalb der Gurtspule angeordnet ist.
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Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller anzugeben, der einen einfachen und platzsparenden Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gurtaufroller der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gurtkraftbegrenzungseinrichtung mindestens ein zumindest abschnittsweise in einem Hohlraum innerhalb der Gurtspule angeordnetes Deformationselement aufweist, das bei aktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung und einer in Gurtbandauszugsrichtung erfolgenden Drehung der Gurtspule axial und/oder radial deformiert wird.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass das axial und/oder radial deformierbare Deformationselement - anders als bei der eingangs genannten Druckschrift
WO 2017/174641 - innerhalb der Gurtspule und nicht außerhalb der Gurtspule angeordnet ist, wodurch ein besonders kompakter Aufbau des Gurtaufrollers ermöglicht wird.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Deformationselement bei aktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung und einer in Gurtbandauszugsrichtung erfolgenden Drehung der Gurtspule radial deformiert wird.
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Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn das Deformationselement oder zumindest eines der Deformationselemente in einem um die Gurtspulenachse umlaufenden Spalt eines ebenfalls in dem Hohlraum angeordneten und mit der Gurtspule drehfest verbundenen Aufnahmeelements eingesetzt ist, der Spalt innerhalb des Aufnahmeelements einen radial variablen Abstand zur Gurtspulenachse aufweist, bei deaktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung das Deformationselement mit dem Aufnahmeelement mitgedreht wird und bei aktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung das Deformationselement mittels einer Sperrvorrichtung der Gurtkraftbegrenzungseinrichtung in seiner Rotation blockiert oder zumindest gebremst wird und im Falle einer Drehung der Gurtspule in Gurtbandauszugsrichtung eine Relativdrehung zwischen dem Aufnahmeelement und dem Deformationselement hervorgerufen wird, wodurch das Deformationselement in dem Spalt radial deformiert wird.
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Das Aufnahmeelement ist vorzugsweise zumindest zweiteilig und weist ein Außenteil und ein vollständig oder zumindest abschnittsweise darin angeordnetes Innenteil auf. Der Spalt ist vorzugsweise zwischen dem Außenteil und dem Innenteil ausgebildet.
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Mit Blick auf die Deformation wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Außenteil zumindest ein radial nach innen ragendes (vorzugsweise radial fest eingestelltes oder radial verstellbares) Eindrückelement aufweist, das bei einer Relativdrehung zwischen dem Außenteil und dem Deformationselement dieses radial nach innen unter Bildung von Eindrückabschnitten eindrückt, und das Innenteil zumindest ein radial nach außen ragendes (vorzugsweise radial fest eingestelltes oder radial verstellbares) Ausbeulelement aufweist, das bei einer Relativdrehung zwischen dem Außenteil und dem Deformationselement radial nach innen eingedrückte Eindrückabschnitte radial nach außen ausbeult.
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Die Eindrückelemente und die Ausbeulelemente sind vorzugsweise winkelmäßig bzw. bezogen auf den Umfang des Spalts versetzt zueinander angeordnet; sie liegen einander also bevorzugt radial nicht gegenüber, wodurch erreicht wird, dass ein Ausbeulen von Eindrückabschnitten jeweils zeitlich erst nach dem Eindrücken der jeweiligen Eindrückabschnitte erfolgt.
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Die Eindrückelemente und die Ausbeulelemente sind vorzugsweise jeweils drehsymmetrisch angeordnet.
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Mit Blick auf die mechanische Belastung des Deformationselements und zur Vermeidung einer vorzeitigen Zerstörung des Deformationselements wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Außenteil zumindest zwei radial nach innen ragende Eindrückelemente aufweist, die axial versetzt an unterschiedlichen axialen Stellen das Deformationselement radial nach innen unter Bildung der Eindrückabschnitte eindrücken.
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Das Deformationselement oder zumindest eines der Deformationselemente ist bevorzugt ein um eine Drehachse drehsymmetrischer Körper. Die Drehachse des drehssymmetrischen Körpers ist bevorzugt koaxial zur Gurtspulenachse angeordnet.
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Bezüglich der Formgestaltung des oder der Deformationselemente wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das oder zumindest eines der Deformationselemente einen Rohrabschnitt, der in dem Hohlraum innerhalb der Gurtspule angeordnet ist und dessen Rohrachse parallel zu der Gurtspulenachse liegt, und einen Scheibenabschnitt, der senkrecht zu dem Rohrabschnitt angeordnet ist, aufweist.
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Alternativ kann das Deformationselement oder zumindest eines der Deformationselemente ein deformierbares Band oder ein deformierbarer Draht sein.
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Das Deformationselement oder zumindest eines der Deformationselemente ist bevorzugt drehfest mit einem Halteelement verbunden, das mit der Sperrvorrichtung zusammenwirkt und von dieser gebremst oder blockiert werden kann.
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Bei einer anderen als vorteilhaft angesehenen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Deformationselement oder zumindest eines der Deformationselemente bei aktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung und einer in Gurtbandauszugsrichtung erfolgenden Drehung der Gurtspule axial deformiert wird.
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Vorzugsweise befindet sich in dem Hohlraum der Gurtspule ein Raumabschnitt, der bei aktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung und einer in Gurtbandauszugsrichtung drehenden Gurtspule axial verkleinert wird, wodurch das Deformationselement axial deformiert wird.
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Das Deformationselement ist bevorzugt ein Faltenbalg, der bei aktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung und einer in Gurtbandauszugsrichtung erfolgenden Drehung der Gurtspule axial zusammengedrückt wird.
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Der Gurtaufroller weist vorzugsweise zusätzlich zumindest eine weitere Gurtkraftbegrenzungseinrichtung auf, die ebenfalls in dem Hohlraum innerhalb der Gurtspule angeordnet ist. Die weitere Gurtkraftbegrenzungseinrichtung kann einen Torsionsstab umfassen, der bei aktivierter Gurtkraftbegrenzungseinrichtung und einer in Gurtbandauszugsrichtung erfolgenden Drehung der Gurtspule tordiert wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
- 1-4 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem eine Sperrvorrichtung im aktiven Zustand unmittelbar auf ein Deformationselement einwirkt,
- 5 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem eine Sperrvorrichtung im aktiven Zustand über ein Haltelement mittelbar auf ein Deformationselement einwirkt,
- 6 eine Ausführungsvariante des Ausführungsbeispiels gemäß 5, bei dem Eindrückelemente eines Aufnahmeelementes axial versetzt am Deformationselement angreifen und dieses axial versetzt deformieren,
- 7 eine weitere Ausführungsvariante des Ausführungsbeispiels gemäß 5, bei dem ein Deformationselement durch ein Band gebildet ist, und
- 8-9 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem ein Deformationselement zur Erzeugung einer Gurtrückhaltekraft axial verformt wird.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt in einem Querschnitt Bestandteile eines Ausführungsbeispiels für einen Gurtaufroller 10. Der Gurtaufroller 10 umfasst zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurts 11 (vgl. 2) eine Gurtspule 20, die einen Hohlraum 21 aufweist. In dem Hohlraum 21 befindet sich ein Torsionsstab 30, der mit seinem in der 1 rechten Ende mit der Gurtspule 20 drehfest verbunden ist. Das in der 1 linke Ende des Torsionsstabs 30 steht mit einer Sperrbasis 40 in Verbindung, die mittels einer Sperrklinke 45 (vgl. 2) gesperrt werden kann.
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Im Hohlraum 21 der Gurtspule 20 befindet sich darüber hinaus ein Aufnahmeelement 50, das einen umlaufenden Spalt 60 aufweist. Der Spalt 60 innerhalb des Aufnahmeelements 50 weist einen variablen Abstand zur Gurtspulenachse A der Gurtspule 20 auf (vgl. 3). Das Aufnahmeelement 50 ist mit der Gurtspule 20 drehfest verbunden.
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In den Spalt 60 ist ein ursprünglich rotationssymmetrisches Deformationselement 70 eingesteckt, das aufgrund des radial variablen Abstands des Spaltes 60 radial verformt wird und dadurch in dem Spalt 60 des Deformationselements 70 verklemmt ist (vgl. 3). Das Deformationselement 70 weist einen Rohrabschnitt 71, der in dem Hohlraum 21 der Gurtspule 20 parallel zur Gurtspulenachse A liegt, und einen Scheibenabschnitt 72, der senkrecht zu dem Rohrabschnitt 71 angeordnet ist und somit senkrecht zur Gurtspulenachse A der Gurtspule 20 liegt, auf.
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Dem Deformationselement 70 ist eine Sperrvorrichtung 80 zugeordnet.
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Im inaktiven Zustand der Sperrvorrichtung 80 ist diese von dem Deformationselement 70 getrennt, so dass das Deformationselement 70 mit dem Aufnahmeelement 50 mitgedreht wird, wenn sich das Aufnahmeelement 50 gemeinsam mit der Gurtspule 20 dreht.
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Im aktivierten Zustand hält die Sperrvorrichtung 80 das Deformationselement 70 fest, so dass sich das Deformationselement 70 nicht mehr mit dem Aufnahmeelement 50 und der Gurtspule 20 mitdrehen kann. Dreht sich das Aufnahmeelement 50 relativ zu dem festgehaltenen Deformationselement 70 aufgrund eines von außen erzwungenen Auszugs des Sicherheitsgurts 11 weiter, so wird das Deformationselement 70 aufgrund des radial variablen Spaltabstands kontinuierlich radial verformt, wodurch das Aufnahmeelement 50 gebremst wird und eine Gurtrückhaltekraft erzeugt wird.
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Bei dem Gurtaufroller 10 gemäß 1 bilden das Deformationselement 70, das Aufnahmeelement 50 sowie die Sperrvorrichtung 80 eine erste Gurtkraftbegrenzungseinrichtung, die bei gesperrter Sperrvorrichtung 80 ein Weiterdrehen der Gurtspule 20 in Gurtabwickelrichtung unter Bereitstellung einer Gurtrückhaltekraft erlaubt.
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Eine weitere Gurtkraftbegrenzungseinrichtung wird durch den Torsionsstab 30 und die Sperrbasis 40 bewirkt. Wird die Sperrbasis 40 durch die Sperrklinke 45 blockiert, so kann die Gurtspule 20 unter Torsion des Torsionsstabs 30 weiter gedreht werden, wobei der Torsionsstab 30 ebenfalls eine Gurtrückhaltekraft erzeugt.
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Die beiden Gurtkraftbegrenzungseinrichtungen sind über die Sperrvorrichtung 80 und die Sperrklinke 45 unabhängig voneinander aktivierbar: Die Sperrvorrichtung 80 kann also beispielsweise nach der Sperrklinke 45 aktiviert werden und nach einer vorgegebenen Zeitspanne wieder deaktiviert werden.
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Die Arbeitsweise des Gurtaufrollers 10 zeigt die 2 in einem mechanischen Schaltbild näher im Detail. Man erkennt die Sperrbasis 40, die mittels der Sperrklinke 45 blockiert werden kann, um die Gurtspule 20 in ihrer Rotation zu sperren.
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Darüber hinaus zeigt die 2 das Deformationselement 70, das mittels der Sperrvorrichtung 80 festgehalten werden kann, wodurch es zu einer radialen Deformation des Deformationselements 70 kommt, wenn im Rahmen eines weiteren Gurtbandauszugs bzw. einem Weiterdrehen der Gurtspule 20 in Gurtauszugsrichtung das Aufnahmeelement 50 weiterdreht und dabei das Deformationselement 70 radial deformiert.
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Die 4 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß den 1 bis 3 in einem aufgeschnittenen Zustand in einer dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite.
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Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10, bei dem das Aufnahmeelement 50 zweiteilig ausgebildet ist und ein Außenteil 51 und ein Innenteil 52 umfasst. Das Innenteil 52 ist in eine Vertiefung im Außenteil 51 eingesetzt und bildet gemeinsam mit dem Außenteil 51 einen Spalt 60, in den das Deformationselement 70 eingesetzt wird.
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Das Außenteil 51 ist mit radial nach innen ragenden Eindrückelementen 51a ausgestattet, die mit Ausbeulelementen 52a des Innenteils 52 zusammenwirken. Die Eindrückelemente 51a im Au-βenteil 51 und die Ausbeulelemente 52a des Innenteils 52 bestimmen den Verlauf des Spalts 60 zwischen dem Innenteil 52 und dem Außenteil 51; der Spalt 60 ist radial variabel bzw. schwankt entlang dem Umfang des Spalts 60 gesehen in seinem radialen Abstand zur Gurtspulenachse A. Der radiale Spaltverlauf über dem Umfang gesehen ist somit ähnlich zu dem in der 3 gezeigten Spaltverlauf.
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Die Eindrückelemente 51a (und/oder die Ausbeulelemente 52a) können radial verstellbar sein, wie das für die Eindrückelemente in der 5 beispielhaft (siehe äußere Verstellschrauben z. B. in Form von Madenschrauben) dargestellt ist, um den Verformungsgrad des Deformationselementes zu variieren. Dadurch kann die Gurtkraft des Gurtsystems auch eingestellt bzw. geändert werden.
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Um den radial winkelabhängigen Spaltverlauf zu erreichen, sind die Eindrückelemente 51a und die Ausbeulelemente 52a winkelmäßig bzw. bezogen auf den Umfang des Spalts 60 versetzt zueinander angeordnet; sie liegen einander also radial nicht gegenüber. Dadurch wird erreicht, dass ein Ausbeulen von Eindrückabschnitten jeweils zeitlich erst nach dem Eindrücken der jeweiligen Eindrückabschnitte erfolgt.
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Die Eindrückelemente 51a und die Ausbeulelemente 52a sind vorzugsweise drehsymmetrisch angeordnet.
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In den Spalt 60 zwischen dem Außenteil 51 und dem Innenteil 52 ist das Deformationselement 70 eingedrückt. Durch das Eindrücken des Deformationselements 70 in den radial variablen Spalt 60 kommt es zu einer Deformation des Deformationselements 70 entlang seinem Umfang.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist das Deformationselement 70 kronenförmig und drehsymmetrisch und über drei Kronenabschnitte drehfest mit einem Halteelement 90 verbunden. Das Halteelement 90 steht mit der Sperrvorrichtung 80 gemäß den 1 und 2 in Verbindung und kann von dieser zur Aktivierung der durch das Deformationselement 70 und das Aufnahmeelement 50 gebildeten Gurtkraftbegrenzungseinrichtung in seiner Rotation gesperrt werden.
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Im deaktivierten Zustand der Sperrvorrichtung 80 dreht sich das im Spalt zwischen den Eindrückelementen 51a und den Ausbeulelementen 52a eingeklemmte Deformationselement 70 mit dem Aufnahmeelement 50 mit, so dass auch das Halteelement 90 mitgedreht wird.
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Wird die Sperrvorrichtung 80 aktiviert, so wird das Halteelement 90 in seiner Rotation blockiert, so dass das Halteelement 90 und damit auch das Deformationselement 70 festgehalten werden. Das Aufnahmeelement 50 dreht sich bei einem weiteren Gurtbandauszug bzw. einer weiteren Rotation der Gurtspule 20 weiter, so dass die Eindrückelemente 51a das Deformationselement 70 von außen deformieren und dabei Eindrückabschnitte in dem Deformationselement 70 bilden. Die von den Eindrückelementen 51a verursachten Eindrückabschnitte werden durch die Ausbeulelemente 52a wiederum ausgebeult, so dass bei einer Relativdrehung zwischen dem Aufnahmeelement 50 und dem Deformationselement 70 bzw. bei einer Relativdrehung zwischen dem Aufnahmeelement 50 und dem Halteelement 90 ein wiederholtes Eindrücken und Ausbeulen des Deformationselements 70, also eine sich mehrfach wiederholende Deformation, auftritt. Durch das Deformieren des Deformationselements 70 wird eine Gurtrückhaltekraft hervorgerufen, die einem weiteren Gurtbandauszug entgegenwirkt.
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Die 6 zeigt eine Ausführungsvariante des Ausführungsbeispiels gemäß 5. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 sind die Eindrückelemente 51a entlang der Gurtspulenachse A axial versetzt und greifen somit axial versetzt an unterschiedlichen Stellen des Deformationselements 70 an. Jedes der Eindrückelemente 51a bewirkt somit Eindrückabschnitte an unterschiedlichen Stellen des Deformationselements 70 entlang der Gurtspulenachse A gesehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 weist das Deformationselement 70 einen Rohrabschnitt 71 auf, der in dem Hohlraum 21 der Gurtspule 20 parallel zur Gurtspulenachse A liegt. Außerdem weist das Deformationselement 70 einen Scheibenabschnitt 72 auf, der senkrecht zu dem Rohrabschnitt 71 angeordnet ist und somit senkrecht zur Gurtspulenachse A der Gurtspule 20 liegt. Das Deformationselement 70 ist - wie das Deformationselement 70 gemäß 4 - vorzugsweise drehsymmetrisch ausgeführt.
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Die 7 zeigt eine Ausführungsvariante des Ausführungsbeispiels gemäß 5. Bei der Variante gemäß der 6 ist das Deformationselement 70 durch ein Band gebildet, das in dem Spalt 60 zwischen dem Außenteil 51 und dem Innenteil 52 eingeklemmt ist. Das bandförmige Deformationselement 70 ist fest mit dem Halteelement 90 verbunden, so dass bei inaktiver Sperrvorrichtung 80 das Deformationselement 70 mit dem Aufnahmeelement 50 mitgedreht wird. Bei aktiver Sperrvorrichtung 80 wird das Deformationselement 70 von dem Halteelement 90 festgehalten und damit bei einer weiteren Rotation des Aufnahmeelements 50 von diesem deformiert, wie dies im Zusammenhang mit den 1 bis 6 oben bereits erläutert worden ist.
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Die 8 und 9 zeigen in einem Querschnitt bzw. in Form eines mechanischen Schaltbilds ein Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10, bei dem im Hohlraum 21 der Gurtspule 20 ein Raumabschnitt 24 gebildet wird, der durch ein axial verschiebliches Schiebeelement 25 begrenzt wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 8 und 9 wird das Deformationselement 70 durch einen Faltenbalg gebildet, der in axialer Richtung zusammengedrückt werden kann, so dass sich das Deformationselement 70 hinsichtlich seiner axialen Größe an die jeweilige Größe des Raumabschnitts 24 anpassen kann.
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Kommt es zu einem Sperren der Sperrvorrichtung 80, so wird das Schiebeelement 25 von der sich drehenden Gurtspule 20 bei der Darstellung gemäß den 8 und 9 axial nach links bewegt, wodurch der Faltenbalg innerhalb des Raumabschnitts 24 axial verformt wird. Durch das Zusammendrücken des Deformationselements 70 wird eine Gurtrückhaltekraft erzeugt, die einem Abwickeln des Sicherheitsgurtes von der Gurtspule 20 entgegenwirkt.
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Der Gurtaufroller 10 gemäß den 8 und 9 weist somit ebenfalls zwei individuell auslösbare Gurtkraftbegrenzungseinrichtungen bzw. Rückhaltekrafterzeugungseinrichtungen auf, von denen eine durch den tordierenden Torsionsstab 30 und die andere durch das axial komprimierbare Deformationselement 70 gebildet wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gurtaufroller
- 11
- Sicherheitsgurt
- 20
- Gurtspule
- 21
- Hohlraum
- 24
- Raumabschnitt
- 25
- Schiebeelement
- 30
- Torsionsstab
- 40
- Sperrbasis
- 45
- Sperrklinke
- 50
- Aufnahmeelement
- 51
- Außenteil
- 51a
- Eindrückelemente
- 52
- Innenteil
- 52a
- Ausbeulelemente
- 60
- Spalt
- 70
- Deformationselement
- 71
- Rohrabschnitt
- 72
- Scheibenabschnitt
- 80
- Sperrvorrichtung
- 90
- Halteelement
- A
- Gurtspulenachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/174641 A1 [0003]
- WO 2017/174641 [0007]
