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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Begrenzung einer Gurtkraft, die bewirkt, dass ein Sicherheitsgurt gezielt nachgibt, sowie ein Verfahren zur gezielten Begrenzung einer Gurtkraft.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist vorgesehen:
- - eine Anordnung zur Begrenzung einer Gurtkraft, die bewirkt, dass ein Sicherheitsgurt gezielt nachgibt, mit wenigstens einer Torsionsstange, einem Einstellungsmittel zur Einstellung einer effektiven Länge der Torsionsstange, sowie mit einem Aktor zur Positionierung des Einstellungsmittels, wobei die Begrenzung der Gurtkraft mittels der Positionierung des Einstellungsmittels einstellbar ist; sowie
- - ein Verfahren zum Begrenzen einer Gurtkraft, wobei die Begrenzung der Gurtkraft bewirkt, dass Sicherheitsgurt gezielt nachgeben kann , mit den folgenden Schritten: Ermitteln oder Schätzen eines Gewichts eines Fahrzeuginsassen; Ermitteln der Fahrsituation, Ermitteln einer geeigneten effektiven Länge einer Torsionsstange in Abhängigkeit des Gewichts; Einstellen der ermittelten effektiven Länge der Torsionsstange.
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Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, eine Torsionsstange mit einer Gurtkraft zu beaufschlagen, wobei die Federhärte der Torsionsstange über die effektive Länge der Torsionsstange einstellbar ist. Die Einstellung der effektiven Länge der Torsionsstange bewirkt, dass die Begrenzung der Gurtkraft in Abhängigkeit der effektiven Länge der Torsionsstange stufenlos einstellbar ist.
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Ein Sicherheitsgurt ist ein Rückhaltesystem in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und anderen Verkehrsmitteln. Die Fahrzeuginsassen werden dabei im Falle von durch Unfallsituationen hervorgerufenen Fahrzeugverzögerungen von stabilen, mit der Karosserie verbundenen Gurten gehalten und können somit nicht durch das Fahrzeug oder gar aus diesem hinausgeschleudert werden. Der Sicherheitsbonus der Knautschzone kommt so auch den Insassen zugute. Zudem dehnen sich die Gurte bei einem Aufprall, um die Verzögerungskräfte zu begrenzen.
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Ein Gurtstraffer hat die Aufgabe, die Sicherheitsgurte zu straffen, damit ein Fahrzeuginsasse früher an einer Gesamtverzögerung des Fahrzeuges teilnimmt. Dazu wird der Gurt innerhalb von einer bestimmten Zeitspanne um einen Verstellweg angezogen. Sinnvoll ist dies insbesondere dann, wenn dicke Kleidung ein straffes Anliegen des Gurtes am Körper verhindert.
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Mit Gurtlose bezeichnet man den losen oder nichtanliegenden Teil des Sicherheitsgurts von Kraftfahrzeugen am Körper. Die Gurtlose entsteht beim Dreipunkt-Automatikgurt systembedingt durch die Gurtdehnung, den Filmspuleneffekt des Aufrollmechanismus sowie durch weite Kleidung. Gurtstraffer beseitigen Gurtlose.
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In dieser Patentanmeldung wird die effektive Länge einer Torsionsstange mittels eines Einstellungsmittels eingestellt. Dementsprechend ergibt sich die effektive Länge bzw. die verwindbare Länge einer Torsionsstange aus der Differenz aus der Gesamtlänge der Torsionsstange sowie deren nicht verwindbarer Restlänge.
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Wenngleich der Begriff der effektiven Länge vorstehend anhand von einer Torsionsstange veranschaulicht ist, versteht es sich, dass sich die effektive Länge auch aus einer oder mehrerer Gesamtlängen und einer Restlänge mehrerer Torsionsstangen ergeben kann. Eine entsprechende Anordnung mit mehreren Torsionsstangen ist 3 zu entnehmen.
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Eine Torsionsstange ist eine Stange, die sich bei einem bestimmten Eintrag eines Drehmoments um ein bestimmtes Maß verwinden lässt.
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Das Gewicht eines Fahrzeuginsassen bezieht sich auf jenen Fahrzeuginsassen, dessen Sicherheitsgurt vom Gurtkraftbegrenzer entlastet wird.
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Die Fahrsituation eines Fahrzeugs ist die Fahrtrichtung und die Fahrgeschwindigkeit.
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Eine Eingangswelle ist eine Welle, die einen Krafteingang einer mechanischen Anordnung bildet.
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Aktoren sind signalwandlerbezogen das Gegenstück zu Sensoren und bilden die Stellglieder in einem Regelkreis. Sie setzen bei einem Regelungsvorgang die Signale in Wirkungen - durch mechanische Arbeit bei Bewegungsregelung - um, mit denen die Regelgröße beeinflusst wird. Ein Beispiel ist das Öffnen und Schließen eines Ventils.
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Ein Steuergerät gibt ein elektrisches Signal an den Aktor. Der Aktor wandelt das elektrische Signal in eine Bewegung.
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Eine Schnittstelle ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, z.B. Daten, oder physikalischen Größen, z.B. elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Der Austausch kann ferner drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.
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Kraftübertragungsmittel sind beispielsweise Zahnräder, Zahnstangen, Ketten, Bänder und dergleichen.
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Die Formulierung symmetrisch bezüglich einer Welle bedeutet, dass eine Anordnung achsensymmetrisch ist, wobei die Symmetrieachse durch die Welle verläuft.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Aktor mit einem Steuergerät über eine entsprechende Schnittstelle verbunden. Das Steuergerät übermittelt Steuerbefehle, die auf die Positionierung des Einstellungsmittels in Abhängigkeit eines Gewichts eines Fahrzeuginsassen oder weiterführend auch der Fahrsituation des Fahrzeugs gerichtet sind, an den Aktor.
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Durch einen verstellbaren Gurtkraftbegrenzer werden auch Insassen geschützt, welche nicht der Norm (z.B. von 80 Kg) entsprechen. Benötigt wird dazu lediglich das Insassengewicht, welches entweder automatisch vom Fahrzeug ermittelt und übertragen wird oder auch manuell einstellbar sein kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Einstellungsmittel mittels einer Stange positionierbar, insbesondere verschiebbar, gelagert.
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Die Stange kann beispielsweise als Gewindestange ausgebildet sein, entlang welcher das Einstellungsmittel entlanggeschraubt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Anordnung zur Begrenzung einer Gurtkraft eine Eingangswelle auf, die mit Gurtkraft beaufschlagt wird, wobei die Gurtkraft mittels wenigstens zweier Kraftübertragungsmittel auf mehrere, insbesondere zwei Kraftübertragungsmittel, übertragbar ist. Die Kraftübertragungsmittel können beispielsweise als Zahnräder, Zahnstangen, Ketten oder dergleichen ausgebildet sein.
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Somit lässt sich der Federhärtebereich zur Begrenzung der Gurtkraft mittels einer vorgegebenen Anzahl an Torsionsstangen einstellen. Beispielsweise lässt sich die Federhärte näherungsweise (bis auf Reibungsverluste) verdoppeln, wenn statt einer Torsionsstange zwei Torsionsstangen parallel verwunden werden und die Torsionsstangen auf die gleiche effektive Länge abgelängt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung symmetrisch bezüglich der Eingangswelle aufgebaut.
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Somit lässt sich Drehmomenten vorbeugen, die bei einem asymmetrischen Aufbau der Anordnung auf die Anordnung wirken würden. Dementsprechend gewährleistet ein symmetrischer Aufbau eine gleichmäßige Abnutzung der kraftübertragenden Komponenten.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Anordnung eine erste Torsionsstange und eine zweite Torsionsstange auf, wobei die erste Torsionsstange mit der Gurtkraft beaufschlagt wird und zumindest ein Teil der Gurtkraft mittels wenigstens eines Kraftübertragungsmittels auf die zweite Torsionsstange übertragen wird, wobei die effektive Länge der zweiten Torsionsstange mittels des Einstellungsmittels einstellbar ist. Als Kraftübertragungsmittel kommen Mittel zur Übertragung von Drehmomenten, insbesondere Zahnräder, Ketten oder Bänder in Betracht.
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Somit lässt sich die effektive Länge einer Torsionsstange verlängern, indem anstatt einer (langen) Torsionsstange mehrere (kürzere) Torsionsstangen (seriell) angeordnet werden.
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INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 eine schematische Prinzipskizze einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 ein Kraftdiagramm gemäß 1 ;
- 3 eine schematische Prinzipskizze einer Ausführungsform der Erfindung;
- 4 ein Kraftdiagramm gemäß 3;
- 5 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nicht anders ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 bzw. 3 zeigt eine Schnittsicht einer Ausführungsform einer Anordnung 10 bzw. 20 zur Begrenzung einer Gurtkraft in einer schematischen Prinzipskizze.
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Die 1 und 3 werden im Folgenden zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
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Die Anordnungen 10 und 20 zur Begrenzung einer Gurtkraft umfassen jeweils eine Eingangswelle 1, welche mit Gurtkraft in Form eines Drehmoments beaufschlagt wird. Des Weiteren umfassen beide Anordnungen 10 und 20 einen Aktor 8 zur Positionierung eines Einstellungsmittels. Beide Anordnungen 10 und 20 sind von einem Gehäuse 9 umschlossen und können beispielsweise im Inneren einer Gurtspule zentral angeordnet sein.
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Die Anordnung 10 gemäß 1 ist bezüglich der Eingangswelle 1 symmetrisch aufgebaut. Die Eingangswelle 1 ist mit einem Zahnrad 2.2 drehfest verbunden, derart dass ein Drehmoment von der Eingangswelle 1 über das Zahnrad 2.2 auf Zahnräder 2.1 und 2.3 übertragen wird. Das Zahnrad 2.1 ist drehfest mit einer Torsionsstange 4 gekoppelt. Das Zahnrad 2.3 ist drehfest mit einer Torsionsstange 5 gekoppelt. Folglich wird ein Drehmoment von der Eingangswelle 1 symmetrisch mittels der Zahnräder 2.1, 2.2, 2.3 auf die Torsionsstangen 4 und 5 übertragen.
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Beide Torsionsstangen 4, 5 sind an ihren Enden an dem Gehäuse 9 befestigt. An den Torsionsstangen 4, 5 ist ferner ein Einstellungsmittel 6 zur Einstellung der effektiven Länge der Torsionsstangen 4, 5 verschiebbar befestigt. Das Einstellungsmittel 6 ist mittels einer Stange 7, die als Gewindestange ausgebildet ist, verschiebbar.
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Das Einstellungsmittel 6 unterteilt die Torsionsstangen 4 und 5 in jeweils zwei Teile, nämlich einen ersten verwindbaren Teil, nach dem sich die effektive Länge der Torsionsstangen bemisst, sowie einen zweiten steifen Teil, enthaltend die Restlänge der Torsionsstangen 4, 5. Die Torsionsstangen 4, 5 sind über ihre effektive Länge verwindbar und über ihre Restlänge versteift, derart dass eine Verwindung auf der Restlänge verhindert wird.
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Das Einstellungsmittel 6 lässt sich durch Drehen der Stange 7 verschieben. Somit lässt sich die Position des Einstellungsmittels 6 bezüglich der Torsionsstangen 4, 5 einstellen.
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Um die Stange 7 zu drehen, wird die Stange 7 von dem Aktor 8, mit einem Drehmoment beaufschlagt.
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2 zeigt ein Kraftdiagramm bzgl. der Abhängigkeit zwischen dem möglichen Drehwinkel φ an der Eingangswelle 1 und der effektiven Länge der Torsionsstangen 4, 5. Aus 2 ist ersichtlich, dass die effektive Länge direkt proportional zu einem möglichen Drehwinkel φ an der Eingangswelle 1 ist.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Anordnung 20 zur Begrenzung einer Gurtkraft eines Gurtstraffers. Die Anordnung 20 umfasst eine erste Torsionsstange 13, die von der Eingangswelle 1 mit einem Drehmoment beaufschlagt wird sowie eine zweite Torsionsstange 14, an welcher ein Einstellungsmittel verschiebbar gelagert ist. Das Drehmoment wird von der Torsionsstange 13 auf ein Zahnrad 11 übertragen. Das Zahnrad 11 ist mit einem weiteren Zahnrad 12, welches drehfest mit der zweiten Torsionsstange 14 verbunden ist, gekoppelt, sodass Drehmoment von der Torsionsstange 13 über die Zahnräder 11, 12 auf die zweite Torsionsstange 14 übertragen wird.
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Das Einstellungsmittel 15 der zweiten Torsionsstange 14 lässt sich durch Drehen der Stange 16, die als Gewindestange ausgebildet ist, verschieben. Dementsprechend wird die zweite Torsionsstange 14 von dem Einstellungsmittel 15 in einen ersten verwindbaren Teil sowie in einen zweiten versteiften Teil unterteilt. Dementsprechend setzt sich die effektive Länge der Federanordnung, enthaltend die Torsionsstangen 13, 14, aus der Gesamtlänge der Torsionsstange 13 und des ersten verwindbaren Teils der Torsionsstange 14 zusammen.
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4 zeigt ein Kraftdiagramm zu der Anordnung 20 zur Begrenzung einer Gurtkraft gemäß 3. 4 ist zu entnehmen, dass der mögliche Drehwinkel φ an der Eingangswelle von der effektiven Länge der Torsionsstangen 13, 14 abhängig ist. Das Kraftdiagramm enthält einen y-Achsen-Abschnitt φL1, dem die Verwindbarkeit der ersten Torsionsstange 13 zu entnehmen ist, da die effektive Länge der Torsionsstangen 13, 14, mindestens der Gesamtlänge der Torsionsstange 13 entspricht, nämlich wenn die effektive Länge der zweiten Torsionsstange 14 minimal eingestellt ist.
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5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zur Begrenzung einer Gurtkraft, die bewirkt, dass Sicherheitsgurt gezielt nachgeben kann, mit den Schritten S1, S2 und S3.
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In dem Schritt S1 wird ein Gewicht eines Fahrzeuginsassen, der von einem Sicherheitsgurt gesichert ist, ermittelt oder geschätzt. In dem Schritt S2 wird eine geeignete effektive Länge wenigstens einer Torsionsstange in Abhängigkeit des Gewichts oder weiterführend auch der Fahrsituation ermittelt. In dem Schritt S3 wird die ermittelte Länge der wenigstens einen Torsionsstange eingestellt.
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Bezugszeichen
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- 1
- Eingangswelle
- 2.1
- Zahnrad
- 2.2
- Zahnrad
- 2.3
- Zahnrad
- 4
- Torsionsstange
- 5
- Torsionsstange
- 6
- Einstellungsmittel
- 7
- Stange
- 8
- Aktor
- 9
- Gehäuse
- 10
- Anordnung
- 11
- Zahnrad
- 12
- Zahnrad
- 13
- Torsionsstange
- 14
- Torsionsstange
- 15
- Einstellungsmittel
- 16
- Stange
- 20
- Anordnung
- Leff
- effektive Länge
- φ
- Drehwinkel
- φL1
- y-Achsenabschnitt
- S1-S3
- Verfahrensschritte
