EP4594144A1 - Gurtaufroller mit einer straffeinrichtung - Google Patents

Gurtaufroller mit einer straffeinrichtung

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Publication number
EP4594144A1
EP4594144A1 EP23805924.0A EP23805924A EP4594144A1 EP 4594144 A1 EP4594144 A1 EP 4594144A1 EP 23805924 A EP23805924 A EP 23805924A EP 4594144 A1 EP4594144 A1 EP 4594144A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
toothing
thickening
pot
housing
belt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23805924.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marko Anusic
Thomas Kubbe
Roman ROMAKER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Autoliv Development AB
Original Assignee
Autoliv Development AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Autoliv Development AB filed Critical Autoliv Development AB
Publication of EP4594144A1 publication Critical patent/EP4594144A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/347—Belt retractors, e.g. reels with means for permanently locking the retractor during the wearing of the belt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/341—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means
    • B60R22/3413—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/286—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using deformation of material
    • B60R2022/287—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using deformation of material of torsion rods or tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R2022/3402—Retractor casings; Mounting thereof

Definitions

  • the present invention relates to a belt retractor with a tensioning device having the features of the preamble of claim 1.
  • Belt retractors of the generic type are used in safety belt systems for motor vehicles and are used to wind up one end of a safety belt of the safety belt system.
  • the belt retractor itself has a frame for attachment to the vehicle, which has two parallel frame legs arranged opposite one another, each with a bearing opening in which a belt shaft is rotatably mounted, on which in turn the safety belt can be wound up with one end.
  • the belt shaft is pre-tensioned in the winding direction of the safety belt by means of a drive spring supported on the frame.
  • the belt shaft can be blocked in the extension direction of the safety belt by means of a blocking device which can be controlled by a sensor device which is sensitive to vehicle acceleration and/or a sensor device which is sensitive to belt extension acceleration, if a predetermined vehicle deceleration and/or belt extension acceleration is exceeded.
  • the blocking device is formed by a blocking pawl pivotably mounted on the belt shaft or on a part connected to it in a rotationally fixed manner, which engages a blocking toothing fixed to the frame in order to block the belt shaft.
  • the generic belt retractor has a tensioning device which drives the belt shaft in the winding direction when activated to tighten the seat belt.
  • the tensioning device can be reversible, e.g. with an electric motor that can be activated repeatedly, or irreversible with a pyrotechnic drive that can be activated once.
  • the tensioning device has a tensioner drive wheel which is connected to the belt shaft in a rotationally fixed manner or can be connected to it via a switchable coupling.
  • a tensioner housing is provided which covers the tensioning device at least in the area of the drive wheel and can be the carrier of other components of the belt retractor and the tensioning device.
  • Such a belt retractor is known from DE 10 2008 059 387 A1.
  • the tensioner housing is designed as a pot-shaped housing which is attached to the outside of a frame leg of the frame of the belt retractor and has a circular opening with a toothing into which the blocking pawl engages to block the belt shaft.
  • the toothing is arranged in the ring-shaped edge of the opening and is formed by radially inward-facing teeth.
  • the belt shaft is designed in two parts with a belt shaft body and a profile head which are connected to one another in a rotationally fixed manner via a torsion bar.
  • the torsion bar forms a force limiting device and connects the profile head and the belt shaft body to form a rotationally fixed connection up to its plastic deformation limit.
  • the belt shaft body is used to wind up the seat belt, while the profile head supports the blocking pawl and extends through the opening in the housing of the tensioner.
  • the locking pawl which is pivotally mounted on the profile head, is arranged in such a way that it is in an overlapping arrangement with the teeth of the opening, so that the locking pawl engages the teeth when it is pivoted out and blocks the belt shaft in the extension direction.
  • the torsion bar forms a force limiting device and, when the profile head is blocked, enables force-limited belt extension to limit the load on the occupants during an accident.
  • the profile head also serves to hold the tensioner drive wheel, which is arranged in the pot-shaped housing, so that the tensioner drives the belt shaft in the winding direction when activated via the profile head.
  • the pot-shaped housing of the tensioning device therefore serves not only to cover the tensioner drive wheel but also to absorb and transmit the restraining forces that occur when the occupant is restrained and must therefore be designed to be dimensionally stable and load-bearing.
  • a particularly critical point is the toothing, as in the event of a restraint this must absorb particularly large forces locally in the area of the engaging locking pawl, which leads to particularly high material stresses in the pot-shaped housing.
  • the invention is based on the task of providing a generic
  • the retention case is improved by the housing and the resulting maximum material material stresses in the housing are reduced.
  • the pot-shaped housing has, at least in sections, a thickening in the region of the edge of the opening and the toothing, in which the toothing is arranged, wherein the thickening is formed by a one-sided elevation which is directed towards the frame leg to which the pot-shaped housing is fastened, and the side of the edge of the opening and the toothing facing away from the frame leg is formed by a flat surface.
  • the housing By thickening the housing in the edge area of the opening, in which the teeth are also provided, the housing is specifically stiffened in the area in which the locking pawl engages in the event of a hold-back.
  • the thickening increases the contact surface for the locking pawl and, on the other hand, the deformation resistance of the housing in this area is increased by the increased thickness.
  • the thickening is specifically designed so that it is formed by a raised area towards the frame leg, i.e. towards the inside of the housing, while the outside of the housing is formed by a flat surface in the area of the edge area of the opening and the teeth.
  • the pot-shaped housing is thus more dimensionally stable in the area of the teeth without increasing the required installation space.
  • the proposed arrangement of the raised area and the flat surface of the outside deliberately use the installation space inside the housing to stiffen the housing.
  • This also enables the housing to be manufactured cost-effectively, as the thickening only has to be formed on one side of the housing.
  • the housing can be made more rigid for the forces acting in the event of a restraint, since the proposed arrangement of the elevation shifts the force vector acting on the teeth and the edge of the opening towards the inside of the pot-shaped housing due to the forces exerted by the locking pawl.
  • a torque is exerted on the edge of the opening of the housing, which pushes the edge of the opening inwards and thus counteracts the expansion of the housing.
  • the thickness of the toothing in the direction of the rotation axis of the belt shaft corresponds to the thickness of the thickening in the direction of the rotation axis of the belt shaft.
  • the entire width of the thickening is used to form the toothing and thus to transfer the load during the engagement of the locking pawl, which in turn reduces the material stresses to a maximum.
  • the toothing can be produced particularly easily in a punching or rolling process by deforming the entire edge area of the thickening to form the toothing.
  • the thickening be dimensioned such that the center of the toothing, which is arranged perpendicular to the axis of rotation of the belt shaft and runs through the thickening, and the center of the locking pawl, which is arranged perpendicular to the axis of rotation of the belt shaft, lie in one plane. Due to the proposed dimensioning of the thickening and the locking pawl aligned with it, both the locking pawl itself and the housing in the area of the thickening are loaded as evenly and symmetrically as possible when the locking pawl engages the toothing, so that the maximum material stresses in the housing and the locking pawl can be reduced. Furthermore, this can reduce possible tilting moments acting on the locking pawl when it engages the toothing.
  • the housing in the area of the thickening has a thickness that is at least 20 percent and a maximum of 80 percent greater than the wall thickness of the pot-shaped housing.
  • the proposed dimensioning of the thickening enables, on the one hand, sufficient stiffening of the housing in the area of the teeth for the load case and, on the other hand, the shaping of the thickening during the manufacturing process of the housing, e.g. by means of a multiple forming process or an injection molding process, without the need to add additional material.
  • the thickening in the radial direction is greater than the tooth depth of the toothing.
  • the toothing is thus completely arranged in the thickening, so that the reaction forces to be absorbed when restraining the occupant are completely absorbed by the housing in the area of the proposed thickening.
  • the housing is thus thickened over the complete radial extent of the toothing.
  • the thickness of the thickening decreases outwards in the radial direction.
  • the housing is thicker in the area of the tooth tips of the gearing and thus more dimensionally stable than in the tooth base of the gearing.
  • the gearing forms an enlarged force transmission surface for the engaging locking pawl in the area of its front sides or tips and the adjoining tooth flanks.
  • the thickening in the region of the radially inward facing end faces of the toothing has a greater thickness than in the radially outwardly arranged tooth base.
  • the pot-shaped housing has a higher hardness in the area of the thickening and the teeth arranged therein at the edge of the opening than in the area surrounding the tensioner drive wheel. Due to the proposed higher hardness, the housing is more dimensionally stable and wear-resistant in the area of the teeth, which is particularly advantageous for the retention forces to be transmitted and the dimensional stability of the housing as such in the event of retention.
  • the hardness of the toothing can preferably decrease radially outwards, so that the toothing is particularly dimensionally stable and wear-resistant, especially in the area of the tooth tips and the adjacent tooth flanks.
  • Fig. 1 shows a section of a belt retractor according to the invention
  • Fig. 2 is an enlarged detail of Figure 1 with the locking pawl and the pot-shaped housing;
  • Fig. 3 shows the section of figure 2 in a further enlarged view.
  • Figure 1 shows a section of a belt retractor according to the invention with a frame 3 that can be fixed to the vehicle and a belt shaft 1 arranged therein.
  • the frame 3 is U-shaped with two frame legs 14 arranged parallel to one another, only one of which is shown. In each of the frame legs 14 there is an opening 4 in which the belt shaft 1 is rotatably mounted.
  • the belt shaft 1 is designed in two parts with a belt shaft body 13 and a profile head 2, wherein a safety belt (not shown) can be wound onto the belt shaft body 13.
  • the belt shaft body 13 and the profile head 2 are connected to one another via a torsion bar 5 up to the plastic deformation limit of the torsion bar 5 to form a rotationally fixed connection.
  • the profile head 2 is formed in one piece with a tensioner drive wheel 10 and additionally supports a blocking pawl 7 pivotably mounted thereon.
  • the tensioner drive wheel 10 has a profile on its outside made up of a large number of calottes arranged next to one another for engagement of a pyrotechnically driven mass body chain.
  • the tensioner drive wheel 10 can also be a gear or a comparable force-transmitting wheel. Irreversible drives such as pyrotechnic drives or reversible drives such as electric motors are conceivable as drives.
  • a gear can also be provided between the drive and the tensioner drive wheel.
  • a pot-shaped housing 6 is attached to the outside of the frame leg 14, i.e. on the side of the frame leg 14 facing away from the other frame leg (not shown), which at least partially encloses the tensioner drive wheel 10.
  • the pot-shaped housing 6 has an opening 15 through which the profile head 2 passes.
  • the blocking pawl 7 is arranged in such a way that it engages with the opening 15. the section of the profile head 7 is pivotally mounted.
  • a toothing 9 is arranged in the opening 15 of the pot-shaped housing 6, into which the blocking pawl 7 engages when pivoting out.
  • the blocking pawl 7 is part of a blocking device which additionally comprises corresponding sensor devices which, depending on the exceeding of a predetermined pull-out acceleration of the seat belt and/or the exceeding of a predetermined vehicle deceleration in conjunction with a control disk, force the pivoting movement of the blocking pawl 7.
  • the belt shaft 1 In the engaged position of the blocking pawl 7 in the toothing 9 of the cup-shaped housing 6, the belt shaft 1 is blocked in the pull-out direction in a known manner, wherein the restraining forces or blocking forces are passed on from the toothing 9 via the cup-shaped housing 6, the fastening of the cup-shaped housing 6 to the frame 3 and finally via the fastening of the frame 3 to the vehicle structure or a vehicle seat into the vehicle structure.
  • the pot-shaped housing 6 has a thickening 8 in the area of the edge of the opening 15, in which the teeth 9 are arranged.
  • the thickening 8 is formed by a one-sided elevation 12, which is arranged on the inside of the pot-shaped housing 6 or, in other words, on the side of the housing 6 facing the frame leg 14, while the outside of the housing 6 in the area of the thickening 8, i.e. on the side facing away from the frame leg 14, is formed by a flat surface 11.
  • the housing 6 has an at least substantially constant wall thickness D1 in the area comprising the tensioner drive wheel 10 and is formed in the area of the edge of the opening 15 into a thickening 8 with a thickness D2.
  • the thickness D2 of the thickening 8 is formed by the housing 6 being thickened by the elevation 12 in this area by the thickness D3 in addition to the wall thickness D1 of the housing 6.
  • the thickening 8 can be realized, for example, by a forming process of the edge of the opening 15, in a manufacturing process of the housing 6 in an embossing process or in a comparable shaping process.
  • the elevation 12 can be a type of Bead or the opening 15 can be regarded as cams encircling the edge of the opening 15, which specifically stabilizes the edge of the opening 15 under the occurring load, as will be explained in more detail below.
  • the thickening 8 is dimensioned such that it has a greater extension in the radial direction in relation to the axis of rotation S of the belt shaft 1, which can be seen in Figure 1, than the depth of the toothing 9, so that the toothing 9 is arranged completely in the thickening 8.
  • the thickening 8 is deliberately aligned on one side, namely so that the elevation 12 is directed towards the inside of the housing 6, while the outside in this area is formed by the flat surface.
  • the installation space inside the housing 6 is thus used to create the thickening 8, while the outside is optimized in terms of installation space requirements by forming the flat surface.
  • the elevation 12 enlarges the force application surface of the toothing 9 towards the inside of the housing 6, so that the force vector F resulting from the total load on the toothing 9 is offset towards the inside of the housing 6.
  • the offset is shown in Figure 3 by the distance of the force vector F to the neutral fiber or center M3 of the housing 6 in the area without the thickening 8.
  • a moment is exerted on the edge of the housing 6, which is oriented clockwise in the illustration in Figure 3 and pushes the edge of the opening 15 inwards into the position shown exaggeratedly in dashed lines in Figure 3.
  • a compressive stress is generated in the elevation 12 arranged on the inside of the housing, which counteracts the deformation and stiffens the housing 6 itself during the deformation, which in turn limits the deformation of the edge.
  • the housing 6 Due to this force shift of the force vector F, the housing 6 is deformed in the area of the edge of the opening 15 towards the inside of the housing 6 when the load is applied. This can counteract a tendency for the housing 6 to "expand" towards the outside when the locking pawl 7 engages.
  • the shift of the force vector F can be in the Figure 3 can also be recognized by the displacement of the center Ml of the housing 6 in the thickening 8 compared to the center M3 of the housing 6 in the area without thickening 8.
  • the thickening 8 is dimensioned or the blocking pawl 7 is arranged in relation to the thickening 8 in such a way that the center M2 of the blocking pawl 7 and the center M1 of the thickening 8 lie in one plane, so that the housing 6 in the area of the teeth 9 and the thickening 8 and the blocking pawl 7 are loaded as evenly as possible.
  • the thickness D2 of the thickening 8 preferably corresponds to the thickness of the toothing 9, so that the entire cross-section of the thickening 8 is used to form the toothing 9.
  • the thickness D2 of the thickening 8 is preferably increased by at least 20 percent and a maximum of 80 percent compared to the wall thickness Dl of the housing 6.
  • the thickness D2 of the thickening 8 is 2 to 2.8 mm and the wall thickness Dl of the housing 6 is 1.75 mm.
  • the thickness D2 of the thickening 8 can decrease in the radial direction.
  • the thickness D2 in the area of the tips of the gearing 9 can be 2.8 mm, while the thickness D2 in the area of the radially outer tooth base of the gearing 9 is 2 mm.
  • the housing 6 has a higher hardness in the area of the thickening 8 and the toothing 9 than in the section of the housing 6 that includes the tensioner drive wheel 10 without the thickening 8.
  • the teeth of the toothing 9 have a higher hardness at their tips and the tooth flanks adjacent to them than the thickening in the section that adjoins it radially on the outside. This allows the toothing 9 to be designed to be particularly dimensionally stable and wear-resistant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gurtraufroller mit einer Straffeinrichtung mit einem fahrzeugfest befestigbaren Rahmen (3) mit zwei parallel zueinander angeordneten Rahmenschenkeln (14) mit jeweils einer Lageröffnung (4), und einer Gurtwelle (1) welche zwischen Rahmenschenkeln (14) angeordnet ist, und in den Lageröffnungen (4) der Rahmenschenkel (14) drehbar gelagert ist, und einem Strafferantriebsrad (10), welches drehfest mit der Gurtwelle (1) verbunden oder über eine Kupplung verbindbar ist, wobei an einem der Rahmenschenkel (14) an der von dem jeweils anderen Rahmenschenkel (14) abgewandten Seite ein topfartiges Gehäuse (6) mit einer im wesentlichen konstanten Wandstärke (D1) befestigt ist, in dem das Strafferantriebsrad (10) angeordnet ist, wobei das topfartige Gehäuse (6) eine Öffnung (15) mit einer Verzahnung (9) aufweist, und das topfartige Gehäuse (6) im Bereich des Randes der Öffnung (15) und der Verzahnung (9) wenigstens abschnittsweise eine Verdickung (8) aufweist, in der eine Verzahnung (9) des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Verdickung (8) durch eine einseitige Erhebung (12) gebildet ist, welche zu dem Rahmenschenkel (14) hin gerichtet ist, an dem das topfartige Gehäuse (6) befestigt ist.

Description

Gurtaufroller mit einer Straffeinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einem Gurtaufroller mit einer Straffeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Gurtaufroller der gattungsgemäßen Art werden in Sicherheitsgurteinrichtungen für Kraftfahrzeuge verwendet und dienen dazu, ein Ende eines Sicherheitsgurtes der Sicherheitsgurteinrichtung aufzuwickeln. Der Gurtaufroller selbst weist einen Rahmen zu einer fahrzeugfesten Befestigung auf, welcher zwei parallel gegenüberliegend angeordnete Rahmenschenkel mit jeweils einer Lageröffnung aufweist, in denen eine Gurtwelle drehbar gelagert ist, auf der wiederum der Sicherheitsgurt mit dem einen Ende aufwickelbar ist. Die Gurtwelle ist mittels einer sich an dem Rahmen abstützenden Triebfeder in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes vorgespannt. Ferner ist die Gurtwelle mittels einer Blockiereinrichtung, welche durch eine fahrzeugbeschleunigungssensitive und/oder eine gurtbandauszugsbeschleunigungssensitive Sensoreinrichtung ansteuerbar ist, bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung und/oder Gurtbandauszugsbeschleunigung in Auszugsrichtung des Sicherheitsgurtes blockierbar. Die Blockiereinrichtung ist durch eine an der Gurtwelle oder an einem drehfest mit dieser verbundenen Teil schwenkbar gelagerte Blockierklinke gebildet, welche zur Blockierung der Gurtwelle in eine rahmenfeste Blockierverzahnung einsteuert.
Ferner weist der gattungsgemäße Gurtaufroller eine Straffeinrichtung auf, welche die Gurtwelle bei einer Aktivierung zur Straffung des Sicherheitsgurtes in Aufwickelrichtung antreibt. Die Straffeinrichtung kann dabei reversibel z.B. mit einem wiederholt aktivierbaren Elektromotor oder auch irreversible mit einem einmalig aktivierbaren pyrotechnischen Antrieb ausgebildet sein. Die Straffeinrichtung weist ein Strafferantriebsrad auf, welches drehfest mit der Gurtwelle verbunden oder über eine schaltbare Kupplung mit dieser verbindbar ist. Ferner ist ein Strafferge hä use vorgesehen, welches die Straffeinrichtung wenigstens im Bereich des Antriebsrades abdeckt und Träger weiterer Bauteile des Gurtaufrollers und der Straffeinrichtung sein kann. Ein solcher Gurtaufroller ist aus der DE 10 2008 059 387 Al bekannt. Das Strafferge hä use ist dort als ein topfartiges Gehäuse ausgebildet, welches an der Außenseite eines Rahmenschenkels des Rahmens des Gurtaufrollers befestigt ist und eine kreisförmige Öffnung mit einer Verzahnung aufweist, in welche die Blockierklinke zur Blockierung der Gurtwelle einsteuert. Die Verzahnung ist in dem ringförmigen Rand der Öffnung angeordnet und durch radial, nach innen gerichtete Zähne gebildet. Die Gurtwelle ist zweiteilig mit einem Gurtwellenkörper und einem Profilkopf ausgebildet, welche über einen Torsionsstab drehfest miteinander verbunden sind. Der Torsionsstab bildet eine Kraftbegrenzungseinrichtung und verbindet den Profilkopf und den Gurtwellenkörper bis zu seiner plastischen Verformungsgrenze zu einem drehfesten Verbund. Der Gurtwellenkörper dient dem Aufwickeln des Sicherheitsgurtes, während der Profilkopf Träger der Blockierklinke ist und sich durch die Öffnung des Gehäuses der Straffeinrichtung erstreckt. Die an dem Profilkopf schwenkbar gelagerte Blockierklinke ist derart angeordnet, dass sie sich in einer überlappenden Anordnung mit der Verzahnung der Öffnung befindet, so dass die Blockierklinke bei einem Ausschwenken zum Eingriff in die Verzahnung gelangt und die Gurtwelle in Auszugsrichtung blockiert. Der Torsionsstab bildet eine Kraftbegrenzungseinrichtung und ermöglicht bei einem blockierten Profilkopf einen kraftbegrenzten Gurtbandauszug zur Begrenzung der Insassenbelastung während des Unfalles. Der Profilkopf dient gleichzeitig zur Halterung des Strafferantriebsrades, welches in dem topfartigen Gehäuse angeordnet ist, so dass die Straffeinrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung über den Profilkopf in Aufwickelrichtung antreibt.
Das topfartige Gehäuse der Straffeinrichtung dient damit neben der Abdeckung des Strafferantriebsrades zusätzlich zur Aufnahme und Weiterleitung der im Rückhaltefall des Insassen auftretenden Rückhaltekräfte und muss damit entsprechend formstabil und lasttragend ausgebildet sein. Eine besonders kritische Stelle ist dabei die Verzahnung, da diese im Rückhaltefall lokal im Bereich der eingreifenden Blockierklinke besonders große Kräfte aufnehmen muss, welche zu besonders hohen Materialspannungen in dem topfartigen Gehäuse führen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen gattungsgemäßen
Gurtaufroller mit einer Straffeinrichtung bereitzustellen, bei dem die Lastaufnahme im
Rückhaltefall durch das Gehäuse verbessert und die daraus resultierenden maximalen Mate- rialspannungen in dem Gehäuse verringert sind.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das topfartige Gehäuse im Bereich des Randes der Öffnung und der Verzahnung wenigstens abschnittsweise eine Verdickung aufweist, in der die Verzahnung angeordnet ist, wobei die Verdickung durch eine einseitige Erhebung gebildet ist, welche zu dem Rahmenschenkel hin gerichtet ist, an dem das topfartige Gehäuse befestigt ist, und die von dem Rahmenschenkel abgewandte Seite des Randes der Öffnung und der Verzahnung durch eine plane Oberfläche gebildet ist.
Durch die Verdickung des Gehäuses in dem Randbereich der Öffnung, in dem auch die Verzahnung vorgesehen ist, wird das Gehäuse gezielt in dem Bereich versteift, in den die Blockierklinke im Rückhaltefall zum Eingriff gelangt. Dabei wird durch die Verdickung einerseits die Anlagefläche für die Blockierklinke vergrößert und andererseits der Verformungswiderstand des Gehäuses in diesem Bereich durch die vergrößerte Dicke erhöht. Dabei ist die Verdickung gezielt so ausgebildet, dass sie durch eine zu dem Rahmenschenkel hin also zur Innenseite des Gehäuses ausgebildete Erhebung gebildet ist, während die Außenseite des Gehäuses im Bereich des Randbereichs der Öffnung und der Verzahnung durch eine plane Oberfläche gebildet ist. Das topfartige Gehäuse ist damit formstabiler im Bereich der Verzahnung ausgebildet, ohne dass dadurch der erforderliche Bauraum vergrößert wird. Dabei wird durch die vorgeschlagene Anordnung der Erhebung und die plane Oberfläche der Außenseite bewusst der Bauraum innerhalb des Gehäuses zur Versteifung des Gehäuses genutzt. Ferner wird dadurch eine kostengünstige Herstellung des Gehäuses ermöglicht, indem die Verdickung nur an einer Seite des Gehäuses geformt werden muss. Ferner kann das Gehäuse dadurch für die im Rückhaltefall wirkenden Kräfte steifer ausgeführt werden, da sich durch die vorgeschlagene Anordnung der Erhebung der auf die Verzahnung und den Rand der Öffnung wirkenden Kraftvektor bei der Rückhaltung aufgrund der von der Blockierklinke ausgeübten Kräfte in Richtung der Innenseite des topfartigen Gehäuses verschiebt. Hierdurch wird beim Eingriff der Blockierklinke ein Drehmoment auf den Rand der Öffnung des Gehäuses ausgeübt, welches den Rand der Öffnung nach innen drängt und damit einer Aufweitung des Gehäuses entgegenwirkt. Während dieser Verformung des Randes des Gehäuses wird das Gehäuse zusätzlich durch die dabei in der Erhebung entstehenden Druckspan- nungen versteift und stabilisiert. Insgesamt kann damit mit einfachen Mitteln ein erheblich steiferes Gehäuse in Bezug auf die im Rückhaltefall wirkenden Kräfte verwirklicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Dicke der Verzahnung in Richtung der Drehachse der Gurtwelle der Dicke der Verdickung in Richtung der Drehachse der Gurtwelle entspricht. Damit wird die gesamte Breite der Verdickung zur Ausbildung der Verzahnung und damit zur Lastübertragung während des Eingriffs der Blockierklinke genutzt, wodurch wiederum die Materialspannungen maximal reduziert werden. Ferner kann die Verzahnung dadurch in einen Stanz- oder Rollprozess besonders einfach hergestellt werden, indem der gesamte Randbereich der Verdickung zur Ausbildung der Verzahnung verformt wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verdickung so bemessen ist, dass die senkrecht zu Drehachse der Gurtwelle angeordnete, durch die Verdickung verlaufende Mitte der Verzahnung und die senkrecht zu Drehachse der Gurtwelle angeordnete Mitte der Blockierklinke in einer Ebene liegen. Durch die vorgeschlagene Bemessung der Verdickung und die dazu ausgerichtete Blockierklinke werden sowohl die Blockierklinke selbst als auch das Gehäuse im Bereich der Verdickung beim Eingriff der Blockierklinke in die Verzahnung möglichst gleichmäßig und symmetrisch belastet, so dass auch dadurch die maximalen Materialspannungen in dem Gehäuse und der Blockierklinke reduziert werden können. Ferner können dadurch mögliche auf die Blockierklinke wirkende Kippmomente beim Eingriff in die Verzahnung reduziert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse im Bereich der Verdickung eine Dicke aufweist, welche wenigstens 20 Prozent und maximal 80 Prozent größer als die Wandstärke des topfartigen Gehäuses ist. Die vorgeschlagene Bemessung der Verdickung ermöglicht einerseits eine ausreichende Versteifung des Gehäuses im Bereich der Verzahnung für den Lastfall und andererseits die Formgebung der Verdickung während des Herstellungsprozesses des Gehäuses, z. B. durch eine Mehrfachumformvorgang oder einen Spritzvorgang, ohne dass zusätzliche Material zugeführt werden muss. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verdickung in Radialrichtung größer als die Verzahnungstiefe der Verzahnung ist. Damit ist die Verzahnung vollständig in der Verdickung angeordnet, so dass die aufzunehmende Reaktionskräfte bei der Rückhaltung des Insassen vollständig im Bereich der vorgeschlagenen Verdickung von dem Gehäuse aufgenommen werden. Das Gehäuse ist damit über die vollständige radiale Erstreckung der Verzahnung verdickt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Dicke der Verdickung in Radialrichtung nach außen abnimmt. Damit ist das Gehäuse im Bereich der Zahnspitzen der Verzahnung dicker und damit formstabiler als in dem Zahngrund der Verzahnung. Dies ist insofern von Vorteil, da die Verzahnung dadurch im Bereich ihrer Stirnseiten oder Spitzen und der sich daran anschließenden Zahnflanken eine vergrößerte Kraftübertragungsfläche für die eingreifende Blockierklinke bildet.
Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass die Verdickung im Bereich der radial nach innen gerichteten Stirnseiten der Verzahnung eine größere Dicke aufweist als in dem radial außen angeordneten Verzahnungsgrund.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das topfartige Gehäuse im Bereich der Verdickung und der darin angeordneten Verzahnung an dem Rand der Öffnung eine höhere Härte aufweist als in dem das Strafferantriebsrad umfassenden Bereich. Durch die vorgeschlagene höhere Härte ist das Gehäuse im Bereich der Verzahnung formstabiler und verschleißbeständiger ausgebildet, was insbesondere für die zu übertragenden Rückhaltekräfte und die Formstabilität das Gehäuses als solches im Rückhaltefall von Vorteil ist.
Dabei kann die Härte in der Verzahnung bevorzugt radial nach außen abnehmen, so dass die Verzahnung insbesondere im Bereich der Zahnspitzen und der sich daran anschließenden Zahnflanken besonders formstabil und verschleißbeständig ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 mit der Blockierklinke und dem topfförmigen Gehäuse;
Fig. 3 den Ausschnitt der Figur 2 in einer weiter vergrößerten Darstellung.
In der Figur 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers mit einem fahrzeugfest befestigbaren Rahmen 3 und einer darin angeordneten Gurtwelle 1 dargestellt. Der Rahmen 3 ist U-förmig mit zwei parallel zueinander angeordneten Rahmenschenkeln 14 ausgebildet, von denen nur einer dargestellt ist. In jedem der Rahmenschenkel 14 ist eine Öffnung 4 vorgesehen, in denen die Gurtwelle 1 drehbar gelagert ist. Die Gurtwelle 1 ist zweiteilig mit einem Gurtwellenkörper 13 und einem Profilkopf 2 ausgebildet, wobei auf dem Gurtwellenkörper 13 ein nicht dargestellter Sicherheitsgurt aufwickelbar ist. Der Gurtwellenkörper 13 und der Profilkopf 2 sind über einen Torsionsstab 5 bis zu der plastischen Verformungsgrenze des Torsionsstabes 5 zu einem drehfesten Verbund miteinander verbunden. Der Profilkopf 2 ist einstückig mit einem Strafferantriebsrad 10 ausgebildet und zusätzlich Träger einer schwenkbar daran gelagerten Blockierklinke 7. Das Strafferantriebsrad 10 weist an seiner Außenseite eine Profilierung aus einer Vielzahl von aneinander angeordneten Kalotten zum Eingriff einer pyrotechnisch angetriebenen Massenkörperkette auf. Das Strafferantriebsrad 10 kann aber je nach der Antriebsform auch ein Zahnrad oder ein vergleichbares die Kraft übertragendes Rad sein. Als Antriebe sind sowohl irreversible Antriebe wie pyrotechnische Antriebe oder reversible Antriebe wie z.B. Elektromotore denkbar. Ferner kann zusätzlich zwischen dem Antrieb und dem Strafferantriebsrad ein Getriebe vorgesehen sein.
An der Außenseite des Rahmenschenkels 14 also auf der von dem jeweils anderen nicht dargestellten Rahmenschenkel abgewandten Seite des Rahmenschenkels 14 ist ein topfförmiges Gehäuse 6 befestigt, welches das Strafferantriebsrad 10 wenigstens abschnittsweise umfasst. Das topfförmige Gehäuse 6 weist eine Öffnung 15 auf, welche der Profilkopf 2 durchgreift. Die Blockierklinke 7 ist so angeordnet, dass sie an dem die Öffnung 15 durchgreifen- den Abschnitt des Profilkopfes 7 schwenkbar gelagert ist. In der Öffnung 15 des topfförmigen Gehäuses 6 ist eine Verzahnung 9 angeordnet, in welche die Blockierklinke 7 beim Ausschwenken zum Eingriff gelangt.
Die Blockierklinke 7 ist Teil einer Blockiereinrichtung, welche zusätzlich entsprechende Sensoreinrichtungen umfasst, welche in Abhängigkeit von dem Überschreiten einer vorbestimmten Auszugsbeschleunigung des Sicherheitsgurtes und/oder dem Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung in Verbindung mit einer Steuerscheibe die Ausschwenkbewegung der Blockierklinke 7 erzwingen. In der Eingriffsstellung der Blockierklinke 7 in die Verzahnung 9 des topfförmigen Gehäuses 6 ist die Gurtwelle 1 in bekannter Weise in Auszugsrichtung blockiert, wobei die Rückhaltekräfte bzw. Blockierkräfte von der Verzahnung 9 über das topfförmige Gehäuse 6, die Befestigung des topfförmigen Gehäuses 6 an dem Rahmen 3 und schließlich über die Befestigung des Rahmens 3 an der Fahrzeugstruktur oder einem Fahrzeugsitz in die Fahrzeugstruktur weitergeleitet werden.
Das topfförmige Gehäuse 6 weist im Bereich des Randes der Öffnung 15 eine Verdickung 8 auf, in welcher die Verzahnung 9 angeordnet ist. Die Verdickung 8 ist durch eine einseitige Erhebung 12 gebildet, welche an der Innenseite des topfförmigen Gehäuses 6 oder anders ausgedrückt an der zu dem Rahmenschenkel 14 hin gerichteten Seite des Gehäuses 6 angeordnet ist, während die Außenseite des Gehäuses 6 im Bereich der Verdickung 8 also an die von dem Rahmenschenkel 14 abgewandte Seite durch eine plane Oberfläche 11 gebildet ist.
In der Figur 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Gurtaufrollers mit dem Gehäuse 6 und der Blockierklinke 7 zu erkennen. Das Gehäuse 6 weist in dem das Strafferantriebsrad 10 umfassenden Bereich eine zumindest im wesentlichen konstante Wandstärke Dl auf und ist im Bereich des Randes der Öffnung 15 zu einer Verdickung 8 mit einer Dicke D2 geformt. Die Dicke D2 der Verdickung 8 ist dadurch gebildet, indem das Gehäuse 6 durch die Erhebung 12 in diesem Bereich um die Dicke D3 ergänzend zu der Wandstärke Dl des Gehäuses 6 verdickt ist. Die Verdickung 8 kann z.B. durch einen Umformprozess des Randes der Öffnung 15, in einem Herstellungsprozess des Gehäuses 6 in einem Prägeverfahren oder in einem vergleichbaren Formgebungsprozess verwirklicht werden. Die Erhebung 12 kann als eine Art Wulst oder die Öffnung 15 umlaufender Nocken angesehen werden, welche des Rand der Öffnung 15 bei der auftretenden Belastung gezielt stabilisiert, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Die Verdickung 8 ist so bemessen, dass sie in Radialrichtung in Bezug zu der in der Figur 1 zu erkennenden Drehachse S der Gurtwelle 1 eine größere Erstreckung aufweist als die Tiefe der Verzahnung 9, so dass die Verzahnung 9 vollständig in der Verdickung 8 angeordnet ist. Die Verdickung 8 ist bewusst einseitig ausgerichtet, und zwar so dass die Erhebung 12 zur Innenseite des Gehäuses 6 gerichtet ist, während die Außenseite in diesem Bereich durch die plane Oberfläche gebildet wird. Damit wird der Bauraum innerhalb des Gehäuses 6 zur Verwirklichung der Verdickung 8 genutzt, während die Außenseite hinsichtlich des Bauraumbedarfs durch die Bildung der planen Oberfläche optimiert ist.
Wie in der Figur 3 zu erkennen ist, erfolgt durch die Erhebung 12 eine Vergrößerung der Kraftangriffsfläche der Verzahnung 9 zur Innenseite des Gehäuses 6 hin, so dass der sich aus der Gesamtbelastung der Verzahnung 9 ergebende resultierende Kraftvektor F zur Innenseite des Gehäuses 6 hin versetzt ist. Der Versatz ist in der Figur 3 durch den Abstand des Kraftvektors F zu der neutralen Faser oder Mitte M3 des Gehäuses 6 in dem Bereich ohne die Verdickung 8 dargestellt. Durch diese aufgrund der gehäuseinnenseitig angeordneten Verdickung 8 bewirkte Verschiebung des Kraftvektors F wird beim Eingriff der Blockierklinke 7 in die Verzahnung 9 ein Moment auf den Rand des Gehäuses 6 ausgeübt wird, welches in der Darstellung der Figur 3 im Uhrzeigersinn ausgerichtet ist und den Rand der Öffnung 15 einwärts in die gestrichelt in der Figur 3 übertrieben gezeigte Stellung drängt. Dabei wird in der gehäuseinnenseitig angeordneten Erhebung 12 eine Druckspannung erzeugt, welche der Verformung entgegenwirkt und das Gehäuse 6 bei der Verformung selbst versteift, wodurch wiederum die Verformung des Randes begrenzt wird.
Aufgrund dieser Kraftverschiebung des Kraftvektors F wird das Gehäuse 6 im Bereich des Randes der Öffnung 15 bei der Belastung zur Innenseite des Gehäuses 6 hin verformt. Damit kann einer Tendenz eines „Aufweitens" des Gehäuses 6 zur Außenseite hin beim Eingriff der Blockierklinke 7 entgegengewirkt werden. Die Verschiebung des Kraftvektors F kann in der Figur 3 auch anhand der Verschiebung der Mitte Ml des Gehäuses 6 in der Verdickung 8 gegenüber der Mitte M3 des Gehäuses 6 in dem Bereich ohne Verdickung 8 erkannt werden.
Im Idealfall ist die Verdickung 8 so bemessen bzw. die Blockierklinke 7 zu der Verdickung 8 so angeordnet, dass die Mitte M2 der Blockierklinke 7 und die Mitte Ml der Verdickung 8 in einer Ebene liegen, so dass das Gehäuse 6 im Bereich der Verzahnung 9 und der Verdickung 8 und die Blockierklinke 7 möglichst gleichmäßig belastet werden.
Die Dicke D2 der Verdickung 8 entspricht bevorzugt der Dicke der Verzahnung 9, so dass der gesamte Querschnitt der Verdickung 8 zur Ausbildung der Verzahnung 9 ausgenutzt wird.
Dabei ist die Dicke D2 der Verdickung 8 bevorzugt um mindestens 20 Prozent und maximal 80 Prozent gegenüber der Wandstärke Dl des Gehäuses 6 vergrößert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke D2 der Verdickung 8 2 bis 2,8 mm und die Wandstärke Dl des Gehäuses 6 1,75 mm. Dabei kann die Dicke D2 der Verdickung 8 in Radialrichtung abnehmen. So kann die Dicke D2 im Bereich der Spitzen der Verzahnung 9 2,8 mm betragen während die Dicke D2 im Bereich des radial äußeren Verzahnungsgrundes der Verzahnung 9 2 mm beträgt.
Ferner weist das Gehäuse 6 im Bereich der Verdickung 8 und der Verzahnung 9 eine höhere Härte auf als in dem das Strafferantriebsrad 10 umfassenden Abschnitt des Gehäuses 6 ohne die Verdickung 8. Insbesondere weisen die Zähne der Verzahnung 9 an ihrem Spitzen und daran angrenzenden Zahnflanken eine höhere Härte aus als die Verdickung in dem sich daran radial außen anschließendem Abschnitt. Hierdurch kann die Verzahnung 9 besonders formstabil und verschleißfest ausgebildet werden.

Claims

Ansprüche:
1. Gurtraufroller mit einer Straffeinrichtung mit
-einem fahrzeugfest befestigbaren Rahmen (3) mit zwei parallel zueinander angeordneten Rahmenschenkeln (14) mit jeweils einer Lageröffnung (4), und
-einer Gurtwelle (1) welche zwischen Rahmenschenkeln (14) angeordnet ist, und in den Lageröffnungen (4) der Rahmenschenkel (14) drehbar gelagert ist, und
-einem Strafferantriebsrad (10), welches drehfest mit der Gurtwelle (1) verbunden oder über eine Kupplung verbindbar ist, wobei
-an einem der Rahmenschenkel (14) an der von dem jeweils anderen Rahmenschenkel (14) abgewandten Seite ein topfartiges Gehäuse (6) mit einer im wesentlichen konstanten Wandstärke (Dl) befestigt ist, in dem das Strafferantriebsrad (10) angeordnet ist, wobei
-das topfartige Gehäuse (6) eine Öffnung (15) mit einer Verzahnung (9) aufweist, und -an der Gurtwelle (1) eine schwenkbar gelagerte Blockierklinke (7) vorgesehen ist, welche zur Blockierung der Gurtwelle (1) in Auszugsrichtung in die Verzahnung (9) der Öffnung (15) des topfartigen Gehäuses (6) einsteuert, dadurch gekennzeichnet, dass
-das topfartige Gehäuse (6) im Bereich des Randes der Öffnung (15) und der Verzahnung (9) wenigstens abschnittsweise eine Verdickung (8) aufweist, in der die Verzahnung (9) angeordnet ist, wobei
-die Verdickung (8) durch eine einseitige Erhebung (12) gebildet ist, welche zu dem Rahmenschenkel (14) hin gerichtet ist, an dem das topfartige Gehäuse (6) befestigt ist, und
-die von dem Rahmenschenkel (14) abgewandte Seite des Randes der Öffnung (15) und der Verzahnung (9) durch eine plane Oberfläche (11) gebildet ist.
2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Dicke der Verzahnung (9) in Richtung der Drehachse (S) der Gurtwelle (1) der Dicke (D2) der Verdickung (9) in Richtung der Drehachse (S) der Gurtwelle (1) ent- spricht. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Verdickung (8) so bemessen ist, dass die senkrecht zu Drehachse (S) der Gurtwelle (1) angeordnete, durch die Verdickung (8) verlaufende Mitte (Ml) der Verzahnung (9) und die senkrecht zu Drehachse (S) der Gurtwelle (1) angeordnete Mitte (M2) der Blockierklinke (7) in einer Ebene liegen. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass -das topfartige Gehäuse (6) im Bereich der Verdickung (8) eine Dicke (D2) aufweist, welche wenigstens 20 Prozent und maximal 80 Prozent größer als die Wandstärke (Dl) des topfartigen Gehäuses (6) ist. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (8) in Radialrichtung größer als die Verzahnungstiefe der Verzahnung (9) ist. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass -die Dicke (D2) der Verdickung (8) in Radialrichtung nach außen abnimmt. Gurtaufroller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Verdickung (8) im Bereich der radial nach innen gerichteten Stirnseiten der Verzahnung (9) eine größere Dicke (D2) aufweist als in dem radial außen angeordneten Verzahnungsgrund. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
-das topfartige Gehäuse (6) im Bereich der Verdickung (8) und der darin angeordneten Verzahnung (9) an dem Rand der Öffnung (15) eine höhere Härte aufweist als in dem das Strafferantriebsrad (10) umfassenden Bereich.
9. Gurtaufroller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass -die Härte in der Verzahnung (9) radial nach außen abnimmt.
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