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Die Erfindung betrifft eine Gurtspule für einen Gurtaufroller, mit einer Rotationsachse und einem Spulenkörper, der eine Wickelfläche für ein Gurtband aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule.
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Gurtaufroller mit einer Gurtspule sind bekannt und 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. In Abhängigkeit von äußeren Parametern, beispielsweise der Verzögerung des Fahrzeugs oder der Drehbeschleunigung der Gurtspule beim Gurtbandabzug, wird der Blockiermechanismus aktiviert, mit dem die Gurtspule im Rahmen blockiert werden kann.
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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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Sind bei einem solchen Rückhaltefall zwei oder mehr Lagen Gurtband auf der Gurtspule aufgewickelt, kann es bei den bekannten Gurtspulen dazu kommen, dass benachbarte Lagen des Gurtbands miteinander verhaken oder verschweißen. Die Verhakungen und Verschweißungen lösen sich bei einer gewissen Kraft wieder, wodurch es zu Krafteinbrüchen im Kraftverlauf kommt. Dies führt bei Bruchlastprüfungen zu großen Schwankungen in den Messergebnissen, sodass diese nicht mehr den Anforderungen entsprechen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gurtspule sowie einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule bereitzustellen, die ein Verhaken und Verschweißen des auf der Gurtspule aufgewickelten Gurtbands vermeiden.
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Zur Lösung der Aufgabe ist eine Gurtspule für einen Gurtaufroller, mit einer Rotationsachse und einem Spulenkörper vorgesehen. Der Spulenkörper hat eine Wickelfläche für ein Gurtband und weist mindestens 25 radiale Vertiefungen auf, die sich von der Wickelfläche radial nach innen erstrecken und die Wickelfläche unterbrechen. Der Spulenkörper ist hierbei der Teil der Gurtspule, der zumindest abschnittsweise vom Gurtband umwickelt wird. Im Sinne der Erfindung ist die Wickelfläche die Fläche, an der das Gurtband radial innen an der Gurtspule anliegt, wenn es auf dem Spulenkörper aufgewickelt ist. Mit anderen Worten bildet die Kontaktfläche zwischen dem Gurtband und dem Spulenkörper die Wickelfläche. Die Vielzahl an radialen Vertiefungen reduzieren die Kontaktfläche, wodurch das Gurtband nicht mehr vollflächig am Spulenkörper anliegt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass aneinander anliegende Lagen des Gurtbands nicht miteinander verhaken oder verschweißen, wenn das Gurtband auf der Gurtspule zumindest teilweise aufgewickelt ist.
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Die Vertiefungen sind hierbei vorzugsweise gleichmäßig über den Spulenkörper verteilt, sodass die Wickelfläche über ihre im Wesentlichen gesamte Fläche durch die Vertiefungen unterbrochen wird. Hierdurch wird der maximale Querschnitt der Flächensegmente der Wickelfläche reduziert, die sich zwischen den Vertiefungen erstrecken, und damit die Kontaktfläche auf viele kleine Flächensegmente aufgeteilt, die jedoch zusammenhängen können, beispielsweise in Form eines Netzes oder Gitters.
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Es ist von Vorteil, wenn der Spulenkörper mindestens 35, vorzugsweise mindestens 50 radiale Vertiefungen aufweist, die sich von der Wickelfläche radial nach innen erstrecken und die Wickelfläche unterbrechen. Auf diese Weise wird die Wickelfläche stärker unterteilt und die Kontaktfläche weiter reduziert.
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Die Tiefe der Vertiefungen beträgt vorzugsweise mindestens 0,25 mm, insbesondere mindestens 0,5 mm, um sicherzustellen, dass an den Vertiefungen keine Kräfte vom Spulenkörper auf das auf dem Spulenkörper aufgewickelte Gurtband übertragen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Vertiefungen identisch zueinander gestaltet, wodurch die Gurtspule besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Die Vertiefungen können einen runden, vorzugsweise kreisförmigen und/oder ovalen, Querschnitt aufweisen, wodurch sich ein besonders günstiger Kräfteverlauf im aufgewickelten Gurtband ergibt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform haben die Vertiefungen einen Querschnitt mit einem maximalen Durchmesser von 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 3 mm bis 6 mm, bevorzugt von 4 mm bis 5 mm. Auf diese Weise sind die Unterbrechungen in der Wickelfläche durch die Vertiefungen zum einen groß genug, um das Gurtband punktuell maßgeblich zu entlasten, und zum anderen klein genug, sodass das auf der Wickelfläche anliegende Gurtband in kurzen Abständen von dem Spulenkörper gestützt wird. Dies hat den Vorteil, dass Lasten vorteilhaft über das Gurtband verteilt werden. Somit werden Belastungsspitzen vermieden, die zu einem Verhaken oder Verschweißen des auf der Gurtspule aufgewickelten Gurtbands führten könnten.
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Dieselben Vorteile lassen sich bei einer Ausführungsform erzielen, bei der die Vertiefungen eine Querschnittsfläche mit einem Flächeninhalt von 5 mm2 bis 80 mm2, vorzugsweise von 10 mm2 bis 30 mm2 aufweisen.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn die Mantelfläche des Spulenkörpers eine durchschnittliche Vertiefungsdichte zwischen 0,5 und 2 Vertiefungen pro 1 cm2 der Mantelfläche, vorzugsweise zwischen 0,75 und 1,25 Vertiefungen pro 1 cm2 der Mantelfläche, aufweist. Die Mantelfläche ist hierbei die theoretische Wickelfläche, wenn keine Vertiefungen vorhanden wären, und entspricht üblicherweise dem Mantel eines Kreiszylinders ohne Spalte oder Schlitze. Durch diese Gestaltung wird sichergestellt, dass der Spulenkörper eine ausreichend hohe Anzahl an Vertiefungen, die die Wickelfläche unterbrechen, aufweist, um eine günstige Krafteinleitung in das Gurtband sicherzustellen und auf diese Weise ein Verhaken und Verschweißen des Gurtbands zuverlässig zu verhindern.
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In einer Ausführungsform kann die Gurtspule Montagetaschen aufweisen, die die Montage der Gurtspule erleichtern und die zusätzlich zu den Vertiefungen vorgesehen sind. Das heißt insbesondere, dass die Vertiefungen keine Montagetaschen sind.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Gurtspule 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 schematischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Gurtspule gemäß einer erste Ausführungsform,
- - 2 die Gurtspule aus 1 in einer Schnittansicht durch die Ebene A,
- - 3 die Gurtspule aus 1 in einer Schnittansicht durch die Ebene B,
- - 4 in einer perspektivischen Vorderansicht eine erfindungsgemäße Gurtspule gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
- - 5 die Gurtspule aus 4 in einer perspektivischen Rückansicht.
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In 1 ist ein Gurtaufroller 10 mit einem Rahmen 12 und Gurtspule 14 gezeigt, die um die Rotationsachse R drehbar im Rahmen 12 gelagert ist.
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Der Gurtaufroller 10 ist Teil eines Sicherheitsgurtsystems, insbesondere in einem Fahrzeug.
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Die Gurtspule 14 hat einen Spulenkörper 16 sowie zwei in axialer Richtung zueinander entgegengesetzt angeordnete axiale Seitenabschnitte 18, 19, die den Spulenkörper 16 in axialer Richtung begrenzen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Gurtspule 14 einen oder keinen axialen Seitenabschnitt 18, 19 aufweisen.
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Der Spulenkörper 16 hat eine kreiszylindrische Grundform und eine Mantelfläche 20, die durch die radiale Außenseite 22 des Spulenkörpers 16 gebildet wird.
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Die Mantelfläche 20 bildet die Wickelfläche 24 des Spulenkörpers 16, auf der ein Gurtband 26 eines Sicherheitsgurts auf- und abgewickelt werden kann.
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Die axialen Seitenabschnitte 18, 19 haben jeweils einen Rand 28, der sich in radialer Richtung über die Mantelfläche 20 hinaus erstreckt und der sicherstellt, dass das Gurtband 26 in axialer Richtung auf der Wickelfläche 24 geführt wird.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Spulenkörper 16 eine beliebige Grundform aufweisen.
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Insbesondere kann der Spulenkörper 16 in Umfangsrichtung eine radiale Stufe haben, an der ein Ende des Gurtbands 26 befestigt ist, sodass das Gurtband 26 an der Stufe tangential in die zweite Wicklung übergeht.
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Der Spulenkörper 16 weist ferner eine Vielzahl von Vertiefungen 30 auf, die sich von der Mantelfläche 20 radial nach innen erstrecken und auf diese Weise die Wickelfläche 24 unterbrechen.
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In der dargestellten Ausführungsform hat der Spulenkörper 16 80 identisch gestaltete Vertiefungen 30, die in einem regelmäßigen Gitter auf der Mantelfläche 20 angeordnet sind.
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Bei einem Durchmesser D von 35 mm (siehe 3) und einer Breite B von 48 mm des Spulenkörpers 16 beträgt die durchschnittliche Vertiefungsdichte 1,5 Vertiefungen 30 pro 1 cm2 der Mantelfläche 20.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Spulenkörper 25 Vertiefungen 30 oder mehr aufweisen, wobei mindestens 35, vorzugsweise mindestens 50 Vertiefungen 30 bevorzugt sind.
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Ferner kann die Mantelfläche 20 einen beliebigen Durchmesser D und eine beliebige Breite B haben.
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Vorzugsweise ist der Spulenkörper 16 derart gestaltet, dass die durchschnittliche Vertiefungsdichte zwischen 0,5 und 2 Vertiefungen 30 pro 1 cm2 der Mantelfläche 20, vorzugsweise zwischen 0,75 und 1,25 Vertiefungen 30 pro 1 cm2 der Mantelfläche 20 beträgt.
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Grundsätzlich können die Vertiefungen 30 beliebig auf der Mantelfläche 20 angeordnet sein, jedoch ist eine verteilte Anordnung von Vorteil, insbesondere eine homogene Verteilung.
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Die Vertiefungen 30 haben einen ovalen Querschnitt senkrecht zu ihrer radialen Erstreckung mit einem größten Durchmesser d von 5 mm und einer Querschnittsfläche mit einem Flächeninhalt von 15 mm2.
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In einer alternativen Ausführungsform können die Vertiefungen 30 einen beliebig geformten Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen runden, das heißt eckenfreien, oder kreisförmigen Querschnitt.
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Ferner können die Vertiefungen 30 gemäß einer alternativen Ausführungsform einen größten Durchmesser von 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 3 mm bis 6 mm, bevorzugt von 4 mm bis 5 mm aufweisen.
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Zusätzlich oder alternativ können die Vertiefungen 30 in einer alternativen Ausführungsform eine Querschnittsfläche mit einem Flächeninhalt von 5 mm2 bis 80 mm2, vorzugsweise von 10 mm2 bis 30 mm2 aufweisen.
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Die Vertiefungen 30 haben jeweils eine radiale Tiefe t von 0,5 mm (siehe 2).
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Grundsätzlich können die Vertiefungen 30 eine beliebige Tiefe t aufweisen, wobei eine Tiefe t von mindestens 0,25 mm, insbesondere mindestens 0,5 mm bevorzugt ist.
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Selbstverständlich können die Vertiefungen 30 in einer alternativen Ausführungsform unterschiedlich zueinander gestaltet sein. Das heißt, sie können jeweils eine beliebige Form, Tiefe t, Querschnittsfläche und/oder einen beliebigen maximalen Durchmesser d haben.
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Die Gurtspule 14 kann ein Spritzgussteil sein, in dem die Vertiefungen 30 bereits durch die Gestaltung der Spritzgussform ausgebildet sind.
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Zusätzlich oder alternativ können die Vertiefungen 30 beispielsweise mittels spanender Bearbeitung gebildet werden.
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Vorzugsweise ist der Übergang von den Vertiefungen 30 zur Wickelfläche 24 kantenfrei gestaltet, beispielsweise abgerundet, um einen vorteilhaften Kräfteverlauf bei Belastungen bereitzustellen und zu verhindern, dass das Gurtband 26 mit dem Spulenkörper 16 an den Vertiefungen 30 verhakt.
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In der in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform hat der Spulenkörper 16 ferner mehrere Montagetaschen 32 sowie einen axialen Schlitz 34 (siehe 2), der sich in radialer Richtung durch den Spulenkörper 16 erstreckt und diesen teilt.
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Die Montagetaschen 32 und der axiale Schlitz 34 unterbrechen analog zu den Vertiefungen 30 die Wickelfläche 24 und reduzieren somit die Kontaktfläche, an der das auf der Gurtspule 14 aufgewickelte Gurtband 26 an dem Spulenkörper 16 anliegt.
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Grundsätzlich kann der Spulenkörper 16 eine beliebige Anzahl von Ausnehmungen, wie Taschen, Spalte oder Schlitze, aufweisen, die zusätzlich zu den Vertiefungen 30 die Wickelfläche 24 unterbrechen und somit deren Flächeninhalt reduzieren.
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Anhand der 4 und 5 wird im Folgenden eine Gurtspule 14 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zur erste Ausführungsform weist die Gurtspule 14 gemäß der zweiten Ausführungsform keine Montagetaschen 32 auf. Die entsprechenden Abschnitte der Mantelfläche 20 weisen hierbei zusätzliche Vertiefungen 30 auf, sodass die Mantelfläche 20 mit Vertiefungen 30 im Wesentlichen vollständig bedeckt ist.
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In allen Ausführungsformen kann die Gurtspule einen sich entlang der Rotationsachse R erstreckenden Hohlraum aufweisen, in dem ein stab- bzw. rohrförmiges Kraftbegrenzungselement angeordnet ist, das Teil einer Kraftbegrenzungseinrichtung des Gurtaufrollers 10 ist.
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Grundsätzlich kann der Gurtaufroller 10 beliebige Kraftbegrenzungselemente aufweisen. Das bedeutet, die Gurtspule 14 ist mit den üblichen Kraftbegrenzungseinrichtungen kompatibel und kann gemeinsam mit diesen in einem Gurtaufroller 10 eingesetzt werden.
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Auf diese Weise ist eine Gurtspule 14 bereitgestellt, die aufgrund der Vielzahl an radialen Vertiefungen 30 eine reduzierte Wickelfläche 24 aufweist, sodass das Gurtband 26 nicht mehr vollflächig am Spulenkörper 16 anliegt. Hierdurch bildet sich im Rückhaltefall, das heißt, wenn das Gurtband 26 belastet wird, beispielweise wenn ein Fahrzeuginsasse bei einem Unfall vom Sicherheitsgurt zurückgehalten wird, ein vorteilhafter Kräfteverlauf im Gurtband 26 aus, sodass aneinander anliegende Lagen des Gurtbands 26 nicht miteinander verhaken oder verschweißen, wenn das Gurtband 26 auf der Gurtspule 14 zumindest teilweise aufgewickelt ist.
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Dieser Effekt wird durch die zuvor beschriebene geometrische Gestaltung des Spulenkörpers 16 und der Vertiefungen 30 zusätzlich begünstigt.
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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.
