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Die Erfindung betrifft einen Kraftbegrenzer für einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule. Ferner betrifft die Erfindung einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule und einem solchen Kraftbegrenzer.
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Gurtaufroller mit Kraftbegrenzern sind bekannt.
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Gurtaufroller mit einer Gurtspule dienen dazu, einem Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs einen Sicherheitsgurt bereitzustellen. Im Normalbetrieb kann der Fahrzeuginsasse den Sicherheitsgurt entgegen der Wirkung einer Aufwickelfeder frei von der Gurtspule abziehen, und die Gurtspule wickelt den Sicherheitsgurt wieder auf, wenn der Fahrzeuginsasse sich beispielsweise abschnallt.
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Diese Gurtaufroller haben üblicherweise einen Blockiermechanismus, mit dem die Gurtspule im Rahmen blockiert werden kann. In Abhängigkeit von äußeren Parametern, beispielsweise der Verzögerung des Fahrzeugs oder der Drehbeschleunigung der Gurtspule beim Gurtbandabzug, wird der Blockiermechanismus aktiviert.
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Wenn die Gurtspule im Rahmen blockiert ist, kann bis zum Erreichen eines vordefinierten Kraftniveaus im Sicherheitsgurt kein weiterer Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgezogen werden; die Gurtspule verdreht sich relativ zum Rahmen des Gurtaufrollers nicht, wenn man von einem minimalen Nachgeben absieht, das auf die Eigenelastizität aller sich im Kraftfluss befindenden Bauteile zurückzuführen ist.
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Wenn das vorbestimmte Kraftniveau erreicht ist, wird der Kraftbegrenzer aktiv. Er ermöglicht es, dass sich die Gurtspule unter der Wirkung der Zugkraft des Sicherheitsgurtes relativ zum Rahmen verdreht. Hierdurch wird eine gewisse Menge an Sicherheitsgurt freigegeben, der als zusätzlicher Weg für die Verzögerung des Fahrzeuginsassen zur Verfügung steht.
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Bei dem hierbei verwendeten Kraftbegrenzer handelt es sich üblicherweise um einen Torsionsstab, der an einem Ende drehfest mit der Gurtspule und am anderen Ende drehfest mit dem Rahmen gekoppelt ist.
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Diese Kraftbegrenzer haben den Nachteil, dass sie nicht adaptiv wirken. Das heißt, sie stellen ihre Funktion immer auf die gleiche Weise bereit, wodurch die Kraftbegrenzung nicht an unterschiedliche Rückhaltefälle angepasst ist.
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Darüber hinaus ist aus der
GB 25 23 093 A ein Gurtaufroller mit zwei Kraftbegrenzern bekannt, bei den einer der beiden Kraftbegrenzer Reibelemente aufweist, die in Abhängigkeit von den zentrifugalen Kräften wirken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, daher einen adaptiven Kraftbegrenzer für Gurtaufroller bereitzustellen, der eine auf verschiedene Rückhaltefälle angepasste Kraftbegrenzung bereitstellt. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, einen Gurtaufroller mit einem solchen Kraftbegrenzer bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Kraftbegrenzer für einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule vorgesehen, der ein Steuerelement, das um eine Drehachse drehbar gelagert ist und mit der Gurtspule drehmomentübertragend koppelbar ist, ein stationäres Bremselement, einen Bremskörper und ein Federelement umfasst. Das Steuerelement ist herbei derart ausgebildet, dass, insbesondere in der Gurtstraffphase, bei einer Rotation des Steuerelements in einer Rotationsrichtung um die Drehachse der Bremskörper nicht oder nur mit geringer Bremskraft gegen das Bremselement gedrückt wird, und dass, insbesondere in der Gurtauszugsphase, bei einer Rotation des Steuerelements ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit entgegen der Rotationsrichtung um die Drehachse der Bremskörper gegen das Bremselement gedrückt wird. Auf diese Weise bildet der Kraftbegrenzer eine Fliehkraftbremse, die je nach Rotationsrichtung und Rotationsgeschwindigkeit des Steuerelements eine unterschiedlich große Bremswirkung bereitstellt, die dem Gurtbandauszug entgegenwirkt. Insbesondere wird der Bremskörper in der Gurtstraffphase, d.h. beim Aufwickeln des Gurtbands auf der Gurtspule, nicht gegen das Bremselement gedrückt, sodass der Kraftbegrenzer das Straffen des Gurtbands, beispielsweise durch einen Gurtstraffer, nicht behindert. In der entgegengesetzten Richtung, d.h. beim Auszug des Gurtbands von der Gurtspule, wird der Bremskörper gegen das Bremselement gedrückt, wodurch eine Bremskraft erzeugt wird, die der Drehung der Gurtspule und damit dem Gurtbandauszug entgegenwirkt. Die Kraft, mit der der Bremskörper gegen das Bremselement gedrückt wird, hängt hierbei von der Rotationsgeschwindigkeit der Gurtspule und damit von der Auszugsgeschwindigkeit ab, d.h. von der Geschwindigkeit, mit der das Gurtband von der Gurtspule abgewickelt wird. Insbesondere steigt die Kraft, mit der der Bremskörper gegen das Bremselement gedrückt wird, mit steigender Auszugsgeschwindigkeit an. Da die Auszugsgeschwindigkeit von der Masse und der Größe des mit dem Sicherheitsgurt angegurteten Fahrzeuginsassen sowie dem Lastfall abhängt, kann durch den Kraftbegrenzer eine Kraftbegrenzung bereitgestellt werden, die über die Auszugsgeschwindigkeit an die vorgenannten Parameter (Masse und Größe des Fahrzeuginsassen sowie Lastfall) angepasst ist. Ein Lastfall wird hierbei durch die im Rückhaltefall auftretenden äußeren Kräfte bestimmt, die auf den Fahrzeuginsassen wirken, beispielsweise aufgrund der speziellen Crashsituation.
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Insbesondere kann der Kraftbegrenzer so gestaltet sein, dass der Bremskörper erst ab einer bestimmten Auszugsgeschwindigkeit gegen das Bremselement gedrückt wird, sodass das Abwickeln des Gurtbands unterhalb dieser Auszugsgeschwindigkeit nicht durch den Kraftbegrenzer behindert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Steuerelement eine Kulissenführung mit einem ersten radialen Anschlag und einem zweiten radialen Anschlag auf. Über die Kulissenführung kann die Funktion des Steuerelements zum Bereitstellen der Kraftbegrenzung zuverlässig und kosteneffizient gestaltet sein.
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Insbesondere ist hierbei der erste radiale Anschlag näher an der Drehachse angeordnet als der zweite radiale Anschlag, d.h. der radiale Abstand des ersten radialen Anschlags zur Drehachse ist kleiner als der radiale Abstand des zweiten radialen Anschlags zur Drehachse.
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Hierbei kann der Kraftbegrenzer einen Massekörper aufweisen, der radial verstellbar gelagert und in der Kulissenführung geführt ist. Der Massekörper ist dabei in Rotationsrichtung auf einer ersten Bahn der Kulissenführung geführt, die im ersten radialen Anschlag endet. Entgegen der Rotationsrichtung ist der Massekörper auf einer zweiten Bahn der Kulissenführung geführt, die im zweiten radialen Anschlag endet. Der Massekörper wird hierbei in und entgegen der Rotationsrichtung mit dem Steuerelement gekoppelt, sodass der Massekörper bei einer Rotation des Steuerelements in einer entsprechenden Umfangsrichtung mitgeführt wird. Dabei dient der Massekörper als Stellelement, das durch die Zentrifugalkraft in Abhängigkeit der Auszugsgeschwindigkeit verstellt wird, die aufgrund der Rotation des Steuerelements auf den Massekörper wirkt. Hierdurch kann über die unterschiedlichen Bahnen der Kulissenführung für jede Rotationsrichtung eine individuelle Kraftbegrenzungsfunktion bereitgestellt werden.
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In einer Ausführungsform ist das Steuerelement Teil eines Kolbens, der in axialer Richtung verstellbar ist. Insbesondere sind dabei der Bremskörper und das Bremselement in axialer Richtung gegenüberliegend zueinander angeordnet. Hierdurch kann der Kraftbegrenzer besonders kompakt gestaltet sein.
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Ferner kann der Kraftbegrenzer einen Massekörper aufweisen, der mit dem Steuerelement gekoppelt ist und der radial verstellbar gelagert ist. Der Kolben umfasst dabei eine Deckplatte. Das Steuerelement und die Deckplatte bilden eine Aufnahme, in der der Massekörper angeordnet und zuverlässig sowie vorzugsweise spielfrei gelagert ist.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass sich die Aufnahme radial nach außen verjüngt, sodass das Steuerelement und/oder die Deckplatte axial verstellt wird, wenn der Massekörper radial verstellt wird. Auf diese Weise wird die radiale Bewegung des Massekörpers in eine axiale Bewegung des Kolbens bzw. des Steuerelements und/oder der Deckplatte umgewandelt, wodurch die Anpresskraft, mit der der Bremskörper in axialer Richtung auf das Bremselement gedrückt wird, mit der auf den Massekörper wirkenden Zentrifugalkraft koppelbar ist.
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Vorzugsweise ist das Federelement in axialer Richtung zwischen dem Bremselement und dem Steuerelement angeordnet, wodurch der Kraftbegrenzer in radialer Richtung besonders kompakt gestaltet sein kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Bremselement ringförmig. In diesem Fall ist der Bremskörper radial innerhalb des Bremselements sowie radial gegenüberliegend zum Bremselement angeordnet. Ferner ist der Bremskörper in und entgegen der Rotationsrichtung mit dem Steuerelement gekoppelt, sodass der Bremskörper bei einer Rotation des Steuerelements in einer entsprechenden Umfangsrichtung mitgeführt wird. Auf diese Weise wird der Bremskörper durch die Zentrifugalkraft, die aufgrund der Rotation des Steuerelements auf den Bremskörper wirkt, in Abhängigkeit der Auszugsgeschwindigkeit in radialer Richtung gegen das ringförmige Bremselement gedrückt und so eine adaptive Kraftbegrenzung bereitgestellt. In dieser Ausführungsform kann der Kraftbegrenzer in axialer Richtung besonders kompakt gestaltet sein.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn der Bremskörper an einem ersten Ende in Umfangsrichtung eine Bremskörperachse aufweist, um die der Bremskörper schwenkbar am Steuerelement gelagert ist, und an einem dem ersten Ende in Umfangsrichtung entgegengesetzten zweiten Ende mittels des Federelements unter Vorspannung in radialer Richtung nach innen am Steuerelement gehalten ist. Die Bremskörperachse und die Bremskörper sind dabei nach Art eines Klinkenfreilaufs gestaltet, d.h. in einer Drehrichtung können die Bremskörper durch das Bremselement gegen die Federkraft nach innen bewegt werden, während sie bei umgekehrter Drehung durch die höheren Reibkräfte am Bremskörper anliegen und in ihrer Schwenkbewegung nach außen unterstützt werden.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Gurtaufroller mit einer Gurtspule und einem erfindungsgemäßen Kraftbegrenzer mit den zuvor genannten Vorteilen vorgesehen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer Schnittdarstellung eine Baugruppe eines Gurtaufrollers mit einem erfindungsgemäßen Kraftbegrenzer gemäß einer ersten Ausführungsform in der Ruheposition,
- - 2 einen Schnitt entlang der Ebene A-A durch den Kraftbegrenzer aus 1,
- - 3 in einer Schnittdarstellung die Baugruppe des Gurtaufrollers aus 1 während einer Gurtstraffphase,
- - 4 einen Schnitt entlang der Ebene A-A durch den Kraftbegrenzer aus 3 während der Gurtstraffphase,
- - 5 in einer Schnittdarstellung die Baugruppe des Gurtaufrollers aus 1 während einer Gurtauszugsphase,
- - 6 einen Schnitt entlang der Ebene A-A durch den Kraftbegrenzer aus 5 während der Gurtauszugsphase,
- - 7 in einer schematischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Kraftbegrenzer gemäß einer zweiten Ausführungsform in der Ruheposition,
- - 8 in einer schematischen Darstellung den Kraftbegrenzer aus 7 während einer Gurtstraffphase, und
- - 9 in einer schematischen Darstellung den Kraftbegrenzer aus 7 während einer Gurtauszugsphase.
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In 1 ist eine Baugruppe eines Gurtaufrollers 10 gezeigt, der für ein Sicherheitsgurtsystem in einem Fahrzeug vorgesehen ist.
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Der Gurtaufroller 10 hat eine Gurtspule 12, an der ein Gurtband 14 des Sicherheitsgurtsystems auf- und abwickelbar befestigt ist, eine Achse 16 und einen Kraftbegrenzer 18.
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Die Gurtspule 12 und die Achse 16 sind miteinander drehmomentübertragend gekoppelt und um eine Drehachse D drehbar in einem Rahmen (nicht dargestellt) des Gurtaufrollers 10 gelagert.
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In 1 ist die Baugruppe in einer Ruheposition gezeigt, das heißt, die Gurtspule 12 rotiert nicht um die Drehachse D.
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Der Kraftbegrenzer 18 umfasst ein Bremselement 20, ein Federelement 22 und ein Steuerelement 24.
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Das Bremselement 20 ist drehfest am Rahmen des Gurtaufrollers 10 befestigt.
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Die Achse 16 ist drehbar im Bremselement 20 gelagert und nicht drehmomentübertragend mit diesem gekoppelt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bremselement 20 eine ringförmige Bremsscheibe. Grundsätzlich kann das Bremselement 20 jedoch im Wesentlichen beliebig gestaltet sein.
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Das Federelement 22 ist eine Spiralfeder. Alternativ kann das Federelement 22 ein beliebiges elastisches Element sein, insbesondere eine Tellerfeder oder ein Elastomer.
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Das Steuerelement 24 ist zylinderförmig und hat an einem axialen Ende eine axiale Ausnehmung 26, in der eine Deckplatte 28 aufgenommen und axial verstellbar gelagert ist.
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Die Deckenplatte 28 ist konisch gestaltet, d.h. sie hat die Form eines Mantels eines Kegelstumpfs, und bildet zusammen mit dem Steuerelement 24 eine Aufnahme 30, die in axialer Richtung zwischen dem Steuerelement 24 und der Deckplatte 28 angeordnet ist und die sich radial nach außen, d.h. von der Drehachse D weg, verjüngt.
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Grundsätzlich können die Deckplatte 28 und die axiale Ausnehmung 26 im Wesentlichen beliebig gestaltet sein, solange diese zusammen eine Aufnahme 30 bilden, die sich radial innen in axialer Richtung weiter erstreckt, d.h. breiter ist, als radial außen.
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Das Steuerelement 24 hat ferner vier radiale Ausnehmungen 32 (siehe 2), die in axialer Richtung in die axiale Ausnehmung 26 übergehen und die in Umfangsrichtung U in einem Winkel von 90° zueinander versetzt angeordnet sind.
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Der Kraftbegrenzer 18 umfasst ferner vier Massekörper 34 in Form von kugelförmigen Gewichten, die in der axialen Ausnehmung 26 aufgenommen sind, wobei jeweils ein Massekörper 34 in einer der radialen Ausnehmungen 32 aufgenommen ist.
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Die Massekörper 34 sind vorzugsweise spielfrei in der Aufnahme 30 gelagert, sodass sie insbesondere in der Ruheposition keine störenden Geräusche verursachen können, selbst wenn der Gurtaufroller 10 während der Fahrt des Fahrzeugs in Schwingung versetzt wird.
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Selbstverständlich ist der Kraftbegrenzer 18 nicht auf Ausführungsformen mit vier radialen Ausnehmungen 32 und vier Massekörpern 34 begrenzt, sondern kann im Wesentlichen eine beliebige Anzahl an radialen Ausnehmungen 32 mit jeweils einem Massekörper 34 aufweisen, wobei die radialen Ausnehmungen 32 in Umfangsrichtung U vorzugsweise äquidistant zueinander beanstandet sind. Zusätzlich oder alternativ können die Massekörper 34 im Wesentlichen beliebig geformt sein.
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Die radialen Ausnehmungen 32 bilden hierbei jeweils eine Kulissenführung 36 mit einer ersten Bahn 38, die sich beginnend von radial innen nach radial außen zuerst entgegen der Umfangsrichtung U erstreckt und in einem ersten radialen Anschlag 40 endet, und eine zweite Bahn 42, die sich beginnend von radial innen nach radial außen zuerst in Umfangsrichtung U erstreckt und in einem zweiten radialen Anschlag 44 endet.
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Der erste radiale Anschlag 40 ist hierbei näher an der Drehachse D angeordnet als der zweite radiale Anschlag 44, d.h., der Radius r1 zum ersten radialen Anschlags 40 ist kleiner als der Radius r2 zum zweiten radialen Anschlags 44.
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Das Steuerelement 24 und die Deckplatte 28 bilden zusammen einen Kolben 46, der durch die Massekörper 34, wie später beschrieben, in axialer Richtung verstellbar ist.
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Der Kolben 46 ist in axialer Richtung zwischen der Gurtspule 12 und dem Bremselement 20 angeordnet sowie drehmomentübertragend mit der Gurtspule 12 gekoppelt.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Kolben 46 entgegengesetzt zur Gurtspule 12 angeordnet sein, d.h. das Bremselement 20 ist in axialer Richtung zwischen der Gurtspule 12 und dem Kolben 46 angeordnet.
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Die drehmomentübertragende Kopplung der Gurtspule 12 mit dem Kolben 46 erfolgt in der gezeigten Ausführungsform über das Steuerelement 24, das mit der Achse 16 drehmomentübertragend gekoppelt ist.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Kolben 46 direkt mit der Gurtspule 12 drehmomentübertragend gekoppelt sein, insbesondere indem das Steuerelement 24 direkt mit der Gurtspule 12 drehmomentübertragend gekoppelt ist. In diesem Fall ist eine drehmomentübertragende Kopplung der Gurtspule 12 und/oder des Kolbens 46 mit der Achse 16 nicht erforderlich, d.h., die Gurtspule 12 kann zusammen mit dem Kolben 46 drehbar auf der Achse 16 gelagert sein.
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Der Kraftbegrenzer 18 umfasst ferner einen ringförmigen Bremskörper 48, der in axialer Richtung gegenüberliegend zum Bremselement 20 am Steuerelement 24 befestigt ist.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Bremskörper 48 im Wesentlichen beliebig gestaltet sein. Insbesondere kann der Bremskörper 48 aus mehreren Abschnitten bestehen und/oder es können mehrere Bremskörper 48 vorgesehen sein.
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Das Federelement 22 ist in axialer Richtung zwischen dem Bremselement 20 und dem Kolben 46 unter Vorspannung angeordnet, sodass der Bremskörper 48 vom Bremselement 20 in axialer Richtung beabstandet ist, d.h., nicht an diesem anliegt.
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Die dem Bremskörper 48 zugewandte Kontaktfläche 50 des Bremselements 20 sowie die dem Bremselement 20 zugewandte Kontaktfläche 52 des Bremskörpers 48 sind hierbei so gestaltet, dass sie einen hohen gemeinsamen Reibungskoeffizienten aufweisen, wenn sie aneinander anliegen, sodass eine besonders hohe Bremswirkung bereitgestellt werden kann.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise des Kraftbegrenzers 18 anhand der 3 bis 6 erläutert.
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Wird das Gurtband 14 entgegen der Auszugsrichtung Z (siehe 3) auf der Gurtspule 12 aufgewickelt, beispielsweise aufgrund der Rückstellkraft, die eine Aufwickelfeder der Gurtspule 12 oder ein Gurtstraffer auf das Gurtband 14 ausübt, wird die Gurtspule 12 und damit das Steuerelement 24 in Rotationsrichtung R (siehe 4) angetrieben.
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Die Rotation des Steuerelements 24 in Rotationsrichtung R bewirkt, dass die Massekörper 34 in Umfangsrichtung U vom Steuerelement 24 mitgeführt werden, wobei sich jeder Massekörper 34 aufgrund seiner Trägheit jeweils entlang der ersten Bahn 38 bewegt.
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Mit steigender Rotationsgeschwindigkeit in Rotationsrichtung R werden die Massekörper 34 aufgrund der Zentrifugalkraft weiter radial nach außen von der Drehachse D weg bewegt, bis sie schließlich ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit in den ersten radialen Anschlag 40 gedrückt werden und somit nicht weiter radial nach außen verstellbar sind.
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Wird das Gurtband 14 in der Auszugsrichtung Z (siehe 5) von der Gurtspule 12 abgewickelt, beispielsweise wenn in einem Rückhaltefall ein Fahrzeuginsasse von dem Sicherheitsgurtsystem zurückgehalten wird, wird die Gurtspule 12 und damit das Steuerelement 24 entgegen der Rotationsrichtung R (siehe 6) angetrieben.
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Die Rotation des Steuerelements 24 entgegen der Rotationsrichtung R bewirkt, dass die Massekörper 34 entgegen der Umfangsrichtung U vom Steuerelement 24 mitgeführt werden, wobei sich jeder Massekörper 34 aufgrund seiner Trägheit jeweils entlang der zweiten Bahn 42 bewegt.
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Mit steigender Rotationsgeschwindigkeit in Rotationsrichtung R werden die Massekörper 34 aufgrund der Zentrifugalkraft weiter radial nach außen von der Drehachse D weg bewegt, bis sie schließlich ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit in den zweiten radialen Anschlag 44 gedrückt werden und somit nicht weiter radial nach außen verstellbar sind. In 5 sind die Massekörper 34 in einer Position gezeigt, in der sie im Gegensatz zu 6 den zweiten radialen Anschlag 44 noch nicht erreicht haben.
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Aufgrund der sich radial nach außen verjüngenden Aufnahme 30 führt das radiale Verstellen der Massekörper 34 dazu, dass mit zunehmendem radialen Abstand zur Drehachse D die Massekörper 34 das Steuerelement 24 und die Deckplatte 28 in axialer Richtung zunehmend voneinander weg drücken. Auf diese Weise wird der Kolben 46 axial verstellt und der Bremskörper 48 in axialer Richtung auf das Bremselement 20 zubewegt.
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Hierbei übt der Bremskörper 48 keinen Druck auf das Bremselement 20 aus, wenn sich die Massekörper 34 im ersten radialen Anschlag befinden (siehe 3 und 4).
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Werden die Massekörper 34 jedoch über den Radius R1 hinaus bewegt, so wird der Bremskörper 48 gegen das Bremselement 20 gepresst und eine Bremswirkung erzeugt (siehe 5 und 6). Die Bremswirkung stellt hierbei eine Kraft bereit, die dem Auszug des Gurtbands 14 entgegenwirkt.
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Auf diese Weise ist eine Fliehkraftbremse gebildet, wobei die radiale Position der Massekörper 34 hierbei von der auf sie wirkenden Zentrifugalkraft abhängt, die wiederum durch die Rotationsgeschwindigkeit der Gurtspule 12 und damit der Auszugsgeschwindigkeit des Gurtbands 14 bestimmt ist.
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In der gezeigten Ausführungsform wird das Steuerelement 24 in axialer Richtung auf der Achse 16 verschoben, was dazu führt, dass der Kolben 46 in axialer Richtung verstellt wird.
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In einer alternativen Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ zum Steuerelement 24 die Deckplatte 28 in axialer Richtung verschoben werden, um den Kolben 46 in axialer Richtung zu verstellen.
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Das Federelement 22 hat hierbei die Funktion den Kraftbegrenzer 18 in die Ruheposition (siehe 1) zurückzusetzen sowie einen Widerstand bereitzustellen, der überwunden werden muss, bevor sich der Kolben 46 in axialer Richtung verstellt.
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Für die Bremswirkung ist insbesondere die Geometrie der Aufnahme 30 und der Kulissenführungen 36, die Gestaltung der Massekörper 34 und des Federelements 22 sowie der axiale Abstand zwischen den Kontaktflächen 50, 52 relevant. Über die Form der Kulissenführungen 36 und der Aufnahme 30 sowie die Federkonstante des Federelements 22 kann die Anpresskraft und damit die Bremswirkung in Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft eingestellt werden, die auf die Massekörper 34 wirkt.
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Die maximale Anpresskraft zwischen den Kontaktflächen 50, 52 und damit der maximalen Bremswirkung wird in der dargestellten Ausführungsform dann erreicht, wenn die Massekörper 34 am zweiten radialen Anschlag 44 anliegen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die maximale Bremswirkung bereits in einer Position bereitgestellt werden, in der die Massekörper 34 den zweiten radialen Anschlag 44 noch nicht erreicht haben.
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Zusätzlich oder alternativ kann der zweite radiale Anschlag 44 nicht durch die Kulissenführung 36 selbst gebildet sein, sondern durch eine geeignete Gestaltung der weiteren relevanten Parameter, d.h. der Geometrie der Aufnahme 30, der Gestaltung der Massekörper 34 und des Federelements 22 sowie des axiale Abstands zwischen den Kontaktflächen 50, 52. Das bedeutet, dass die Massekörper 34 in radialer Richtung nach außen durch die Gestaltung des Kraftbegrenzers 18 zurückgehalten werden, ohne dass die Massenkörper 34 hierbei an einem radialen Anschlag der Kulissenführung 36 anliegen.
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Anhand der 7 bis 9 wird nun ein Kraftbegrenzer 118 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden entsprechende Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform des Kraftbegrenzers 18, bei dem der Bremskörper 48 in axialer Richtung relativ zum Bremselement 20 verstellt wird, um eine Bremswirkung zu erzeugen, werden beim Kraftbegrenzer 118 gemäß der zweiten Ausführungsform Bremskörper 148 in radialer Richtung relativ zum Bremselement 120 verstellt.
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In der zweiten Ausführungsform hat das Bremselement 120 einen ringförmigen Abschnitt 154, dessen Innenumfang in Umfangsrichtung U die Kontaktfläche 150 bildet.
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Das Steuerelement 124 ist radial innerhalb des Bremselements 120 angeordnet und in Form einer Kreisscheibe gestaltet.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Steuerelement 124 im Wesentlichen beliebig gestaltet sein.
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Der Kraftbegrenzer 118 umfasst ferner drei Bremskörper 148, die jeweils um eine Bremskörperachse 156 schwenkbar am Steuerelement 124 befestigt sind.
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Die Bremskörper 148 haben jeweils ein erstes Ende 158 und ein entgegengesetztes zweites Ende 160, zwischen denen sie sich in Umfangsrichtung U bogenförmig erstrecken.
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Die Bremskörperachse 156 ist am ersten Ende 158 vorgesehen und erstreckt sich parallel zur Drehachse D.
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Am zweiten Ende 160 ist jeder Bremskörper 148 jeweils mit einem Federelement 122 am Steuerelement 124 befestigt.
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Die Federelemente 122 beaufschlagen die Bremskörper 148 mit einer radial nach innen gerichteten Vorspannung, sodass die zweiten Enden 160 der Bremskörper 148 in radialer Richtung mit der Federkraft FF am Steuerelement 124 gehalten sind.
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Die in der Ruheposition (siehe 7) radial außen liegenden Außenflächen der Bremskörper 148 bilden hierbei die Kontaktflächen 152 der Bremskörper 148 und sind gegenüberliegend zur Kontaktfläche 150 des Bremselements 120 angeordnet.
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In der zweiten Ausführungsform des Kraftbegrenzers 118 bilden die Bremskörper 148 gleichzeitig auch die Massekörper 134, die durch die Zentrifugalkraft wie nachfolgend beschrieben verstellt werden.
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Wenn das Gurtband von der Gurtspule ausgezogen wird und somit das Steuerelement 124 entgegen der Rotationsrichtung R rotiert, ist die auf die Massekörper 134 wirkende Zentrifugalkraft Fz größer als die Federkraft FF. In diesem Fall schwenken die zweiten Enden 160 der Bremskörper 148 radial nach außen, wobei die Kontaktflächen 152 der Bremskörper 148 gegen die Kontaktfläche 150 des Bremselements 120 gedrückt werden. Die Bremskörper 148 sind dabei wie bei einem Klinkenfreilauf gelagert, so dass sie bei Anliegen an der Kontaktfläche des Bremselementes 120 in Ausschwenkrichtung belastet werden. Auf diese Weise wird eine Bremswirkung in Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft Fz bereitgestellt.
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Wenn das Gurtband auf der Gurtspule aufgewickelt wird und somit das Steuerelement 124 in Rotationsrichtung R rotiert, werden die ausgeschwenkten Bremskörper bei Anliegen an die Kontaktfläche 150 des Bremselementes 120 in die Einwärtsrichtung belastet, so dass keine oder eine nur sehr geringe Bremswirkung erzeugt wird.
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Selbstverständlich ist der Kraftbegrenzer 118 nicht auf Ausführungsformen mit drei Bremskörpern 148 begrenzt, sondern kann im Wesentlichen eine beliebige Anzahl an Bremskörper 148 aufweisen, wobei die Bremskörper 148 in Umfangsrichtung U vorzugsweise äquidistant zueinander beanstandet sind.
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Zusätzlich oder alternativ können die Bremskörper 148 im Wesentlichen beliebig geformt sein.
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Insbesondere können die Kontaktflächen 152 der Bremskörper 148 komplementär zur Kontaktfläche 150 des Bremselements 120 gestaltet sein, so dass die Anlagefläche zwischen den Kontaktflächen 150, 152 besonders groß ist, wenn die Bremskörper 148 gegen das Bremselement 120 gepresst werden. Auf diese Weise kann die Reibung und damit die Bremswirkung vergrößert werden.
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In allen Fällen kann in einer alternativen Ausführungsform das Steuerelement 24, 124 so mit der Gurtspule 12 gekoppelt sein, dass bei einer Drehung der Gurtspule 12 in Rotationsrichtung R das Steuerelement 24, 124 nicht drehmomentübertragend mit der Gurtspule 12 gekoppelt ist, während bei einer Drehung der Gurtspule 12 entgegen der Rotationsrichtung R das Steuerelement 24, 124 drehmomentübertragend mit der Gurtspule 12 gekoppelt ist. Das bedeutet, dass das Steuerelement 24, 124 mit der Gurtspule 12 drehmomentübertragend gekoppelt ist, wenn das Gurtband 14 in Auszugsrichtung Z von der Gurtspule 12 abgewickelt wird, und das Steuerelement 24, 124 mit der Gurtspule 12 nicht drehmomentübertragend gekoppelt ist, wenn das Gurtband 14 entgegen der Auszugsrichtung Z auf der Gurtspule 12 aufgewickelt wird. Hierdurch kann eine Kraftbegrenzung in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung R bereitgestellt.
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Der Kraftbegrenzer 18, 118 kann ferner in allen Fällen in Kombination mit weiteren Kraftbegrenzungseinrichtungen betrieben werden, insbesondere in Kombination mit einem Torsionsstab.
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Ein auf diese Weise gestalteter Kraftbegrenzer 18, 118 stellt somit selektiv, d.h. je nach Rotationsrichtung R, sowie adaptiv, d.h. in Abhängigkeit von der Auszugsgeschwindigkeit des Gurtbands 14, eine Kraftbegrenzung in Form einer Bremswirkung bereit, die hierdurch auf verschiedene Rückhaltefälle angepasst ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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