WO2019020388A1 - Kraftbegrenzungseinrichtung eines gurtaufrollers - Google Patents

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WO2019020388A1
WO2019020388A1 PCT/EP2018/068897 EP2018068897W WO2019020388A1 WO 2019020388 A1 WO2019020388 A1 WO 2019020388A1 EP 2018068897 W EP2018068897 W EP 2018068897W WO 2019020388 A1 WO2019020388 A1 WO 2019020388A1
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cutting
force
limiting device
shear pin
force limiting
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PCT/EP2018/068897
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Herbert Blum
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ZF Automotive Germany GmbH
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TRW Automotive GmbH
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    • 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
    • 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
    • B60R2022/283—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using tearing or scoring of material

Definitions

  • the invention relates to a force limiting device of a belt retractor for limiting a Gurtbandauszugskraft.
  • Vehicle occupant restraint systems generally comprise a belt reel with a belt reel which can be rotated about a reel axis, a reel frame in which the belt reel is rotatably mounted, and a toothed disk rotatable about the reel axis and coupled with the belt reel in the circumferential direction.
  • the toothed disk is locked against rotation on the retractor frame by a locking mechanism.
  • Gurtbandauszugskraft which arises by acting on the occupant forces, it has proved to be advantageous to allow even with locked toothed pulley a certain Gurtbandauszug to prevent excessive stress on the occupant.
  • the resistance for this webbing extension is determined by force limiters in the safety belt system.
  • Known force limiters are, for example, torsion bars, which are arranged in the belt spool axis, or also cutting devices, which chop a chipping section in order to reduce the kinetic energy of the vehicle occupant in this way.
  • the Gurtbandauszugskraft should be sized so that both a heavy vehicle occupant as well as a light vehicle occupants, possibly also in a child seat, a controlled forward displacement takes place.
  • the object of the invention is to provide a force limiting device that meets these specifications.
  • the force limiting device of a belt retractor for limiting a Gurtbandaus- zugskraft is provided in particular in a vehicle occupant restraint system and has a cutting component and a Zerspanbauteil, both rotatably arranged about a Gurtspulenachse relative to each other and their end faces facing each other.
  • the cutting component accommodates a cutting element which can be displaced by a predetermined distance from a fixed position into a cutting position.
  • a Zerspanungsabêt is provided, in which the cutting element can engage cutting.
  • the cutting element is held in the fixed position by a first shear pin on the cutting component, and the first shear pin has a cavity in its interior.
  • the force required to shear off the shear pin is determined by the shearing surface of the shear pin, ie by the thickness of the shear pin at its base. For manufacturing reasons, a reduction of the outer diameter while maintaining the predetermined tolerances for the reproducibility of the shearing force is possible only to a certain extent. However, by making the shear pin partly hollow, the outside diameter of the shear pin can be kept within a range in which production can be made with sufficient precision. This also applies to the cooperating with the shear pin components, in particular a recording in the cutting element, in which the shear pin engages in the fixed position to hold the cutting element clearance. By reducing the material thickness at the base of the shear pin, a significantly reduced shearing force can be achieved. It has even been found that the shear surface is more homogeneous with a hollow shear pin than with a solid shear pin, which increases the reproducibility of the desired shearing force in manufacture and reduces its scattering.
  • the cavity is provided only in the region of the base of the first shear pin.
  • the rest of the shear pin can be massive.
  • the first shear pin is solid to at least about 60 to 80% of its length.
  • the length is here considered substantially parallel to the belt spool axis and perpendicular to the shear surface of the shear pin.
  • the cutting component is preferably a die-cast component, in particular made of zinc, aluminum or an alloy containing zinc and / or aluminum.
  • the production of the cavity in the first shear pin can be realized simply and in a well reproducible manner, by projecting into the die from the rear side a molding pin having a positive shape of the hollow space in the area of the first shear pin.
  • a second shear pin is provided on the cutting component, which is arranged to exert a shearing force on the first shear pin during a force limit in a first angular position of the cutting component and in a second angular position the cutting element exerts a shearing force on the second shear pin.
  • the two angular positions are approximately apart by the length of the displacement path of the cutting element from the fixed position to the cutting position.
  • the second shear pin is preferably arranged on Zerspanbauteil and comes during the relative rotation between Zerspanbauteil and cutting member first in contact with the cutting element. In this case, the first shear pin is separated from the cutting component. Subsequently, the second shear pin shifts the cutting element from its fixed position to its cutting position. If the cutting element has reached its cutting position, then it exerts a force on the second shear pin, which separates it from the Zerspanbauteil.
  • a level of force required to shave off the first shear pin should of course be less than a force level required to shave off the second shear pin.
  • a stop is formed in the cutting member, which limits the displacement of the cutting element from the fixed position to the cutting position. As soon as the cutting element has reached the stop and is retained by it, it exerts force on the second shear pin, which increases until the second shear pin is sheared off.
  • the cutting element In order to machine the cutting section, the cutting element preferably has a cutting edge for engagement in the cutting section, the cutting edge, viewed in the direction of the belt spool axis, being closer to the cutting component in the cutting position than in the fixed position. This allows a relative rotation between the cutting component and the cutting component without a force transmission between these two components by the cutting element, as long as the cutting element is in its fixed position.
  • the cutting edge preferably protrudes from the end face of the cutting element, while the cutting section is arranged at the end face of the cutting component.
  • This configuration is particularly useful when the chipping member and the cutting member are connected via another force limiter configured to allow relative rotation between the cutting member and the chipping member.
  • This further force limiter is preferably a torsion bar, which is arranged in particular along the axial direction of the belt reel.
  • the further force limiter specifies a first, lowest force threshold. If the Gurtbandauszugskraft remains below this first force threshold, so the belt reel is stationary, and there is no relative rotation between the cutting component and Zerspanbauteil instead. Exceeds the Gurtbandauszugskraft this first force threshold, so first turns a bobbin of the belt reel, on which the webbing is received against the locked at the retractor end of the belt reel on which in this case the cutting member is arranged, wherein webbing is output.
  • the force limiting device is activated, for example, after a certain distance traveled in the circumferential direction, for example, after about one revolution of the bobbin. Only after this distance is the first shear pin and shortly thereafter the second shear pin of the respective components separated and brought the cutting element in engagement with the cutting section. Until the intervention of the cutting element in the cutting section acts alone the other force limiter.
  • the shearing forces for the first and for the second shear pin should be only slightly above the first force threshold to avoid abrupt increases in the minimum Gurtbandauszugskraft.
  • the Zerspanbauteil is formed on the belt reel, in particular on an outer side of a Gurtspulenflansches, and is normally rotationally fixed to the bobbin.
  • the cutting component is then preferably non-rotatably connected to a locking device of the belt reel, e.g. a locking toothing, so that the bobbin over the other force limiter with respect to the locking device and the cutting member is rotatable.
  • the cutting component is advantageously arranged at one end of the belt reel. It may be part of the locking side of the belt reel and possibly carry the locking teeth. With active force limitation, the cutting member is then locked to a frame of the belt retractor.
  • the cutting member on the blocking side forms the end of the belt spool axis and has e.g. a bearing pin for storage of the belt reel in a reel lid.
  • FIG. 1 shows a schematic exploded view of a belt retractor with a force limiting device according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of an end face of the cutting member of the force limiting device according to the invention, wherein the cutting element of the cutting member is in its fixed position;
  • Figure 3 is a schematic perspective view of a section of the force limiting device according to the invention, in which the cutting element is in its fixed position;
  • Figure 4 is a schematic partial sectional view of the force limiting device according to the invention along the line IV-IV in Figure 2;
  • Figure 5 is a detail view of Figure 4.
  • Figure 6 is a plan view of the end face of the cutting member of the force limiting device according to the invention, wherein the cutting element of the cutting member is in its cutting position;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of a section of the force limiting device according to the invention, in which the cutting element of the cutting member is in its cutting position;
  • Figure 8 is a schematic sectional view of the force limiting device according to the invention along the line VIII - VIII in Figure 6, wherein the cutting element of the cutting member is in its cutting position.
  • the figures show a force limiting device 10 which is integrated in a belt retractor 12 of a safety belt system, not shown.
  • the belt retractor 12 comprises a belt spool 14 with a bobbin 16 on which the belt is wound (not shown) and a Gurtspulenflansch 18 integrally connected to the bobbin 16, which forms the right end of the belt reel 14 in Figure 1.
  • the belt reel 14 is received in a retractor frame 20, which has a possibility for locking the belt reel 14, here a locking toothing 22.
  • a belt tensioner 24 is arranged in this example, which come via a toothing 26 with the left side in Figure 1 end of the belt reel 14 into engagement and can rotate them in a Gurtaufrollides.
  • the toothing 26 is formed on the belt spool flange 18 opposite end of the belt reel 14 and is rotatably connected to the bobbin 16th
  • At Gurtspulenflansch 18 a Zerspanbauteil 28 is formed (see also Figure 3). Opposite an end face 30 of the Zerspanbauteils 28 is an end face 32 of a cutting member 34, wherein the two end faces 30, 32 facing each other (see, for example, Fig. 3).
  • the cutting member 34 has an internal toothing 36, which is in engagement with a toothing 38 of a further force limiter 40, here a torsion bar.
  • the other force limiter 40 is rotatably connected at its other end to the bobbin 16, so that a limited relative rotation between the bobbin 16 and cutting member 34, and thus between Zerspanbauteil 28 and cutting member 34, is possible, on the belt lock 14 even when the belt reel in a Gurtbandauszugsraum R can be output.
  • a locking toothing 42 is provided, which can engage as part of a locking device of the belt retractor 12 in the locking teeth 22 on the retractor frame 20 to lock the belt reel 14 in principle in Gurtbandauszugs- direction R.
  • the cutting member 34 has a bearing pin 43 which forms one of the two end-side bearings of the belt reel 14 and which is rotatably mounted in a reel cover 44.
  • the cutting component 34 has a cutting element 46 which has a cutting edge 48.
  • the cutting element 46 is displaceable from a fixed position, which is shown in FIGS. 2 to 5, into a cutting position, which is shown in FIGS. 6 to 8.
  • the cutting element 46 is initially held by a first shear pin 50 in the fixed position, which engages in a receptacle 52, here in the form of a circular through hole, in the cutting element 46.
  • the first shear pin 50 is here form-fitting at the edges of the receptacle 52.
  • the first shear pin 50 extends along the longitudinal axis L of the belt reel 14 and is formed integrally with a body 54 of the cutting member 34 (see FIGS. 4 and 5). In its interior, the first shear pin 50 has a cavity 56. In this example, the cavity 56 extends only in the region of a base 58 of the first shear pin 50, while the tip 60 is solid. In the area of the base 58, the first shear pin 50 consists of an annular wall with constant wall thickness over its circumference. Over the radial extent of the cavity 56, the wall thickness and thus the required shearing force can be predetermined while the outside diameter remains the same.
  • the cavity 56 extends in this example in the longitudinal direction L through the entire body 54 of the cutting component 34. This is due to manufacturing reasons, since in the manufacture of the cutting member 34 in a die-casting process, for example, zinc or aluminum, the cavity 56 by a is generated in the tool mold protruding molding pin.
  • a second shear pin 62 is provided (see, for example, Figures 3 and 7), which protrudes from the end face 30 in the longitudinal direction L.
  • the second shear pin 62 is formed, for example, in one piece with the Gurtspulenflansch 18 and may also have a cavity in its interior or be formed solid.
  • the further force limiter 40 ie, the torsion bar
  • the further force limiter 40 begins to deform, whereby the bobbin 16 of the belt spool 14 rotates and ejects webbing when the cutting component 34 is stationary becomes.
  • the cutting component 28 also rotates relative to the cutting component 34.
  • the second shear pin 62 abuts the cutting element 46 of the cutting component 34, as shown in FIG.
  • the first shear pin 50 is sheared off at its base 58 and thus separated from the remaining cutting component 34.
  • the second shear pin 62 now pushes the cutting element 46 from the fixed position to its cutting position.
  • the cutting element 46 is displaced in the direction of the Zerspanbauteil 28 by a formed in the cutting member 34 ramp 64 both in the circumferential direction and in the longitudinal direction L, so that the cutting edge 48 moves closer to the Zerspanbauteil 28.
  • the cutting element 46 reaches a stop 66 formed in the cutting component 34, on which it is retained.
  • the shearing force that is required for separating the first and the second shear pin 50, 62 should be only slightly above the first force threshold, of course, for separating the second shear pin 62 a higher force must be required than for separating the first shear pin 50.
  • the cutting edge 48 of the cutting element 46 now comes into cutting engagement with a cutting section 68 which is formed in the end face 30 of the cutting component 28. From this moment on, the webbing withdrawal force is limited by this cutting engagement.
  • a second force threshold and a desired constant or progressive force curve can thus be achieved.
  • the second force threshold is above the first force threshold.

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

Abstract

Eine Kraftbegrenzungseinrichtung eines Gurtaufrollers (12) zur Begrenzung einer Gurtbandauszugskraft, insbesondere in einem Fahrzeuginsassen-Rückhalte-System, hat ein Schneidbauteil (34) sowie ein Zerspanbauteil (28), die beide um eine Gurtspulenachse relativ zueinander drehbar angeordnet und deren Stirnseiten (30, 32) einander zugewandt sind. Im Schneidbauteil (34) ist ein um eine vorgegebene Strecke von einer fixierten Position in eine Schneidposition verschiebbares Schneidelement (46) aufgenommen, und im Zerspanbauteil (28) ist ein Zerspanungsabschnitt (68) vorgesehen, in den das Schneidelement (46) spanend eingreifen kann. Das Schneidelement (46) ist durch einen ersten Abscherstift (50) am Schneidbauteil (34) in der fixierten Position gehalten, und der erste Abscherstift (50) weist in seinem Inneren einen Hohlraum (56) auf.

Description

Kraftbegrenzungseinrichtung eines Gurtaufrollers
Die Erfindung betrifft eine Kraftbegrenzungseinrichtung eines Gurtaufrollers zur Begrenzung einer Gurtbandauszugskraft.
Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme umfassen in der Regel einen Gurtaufrol- ler mit einer um eine Spulenachse drehbaren Gurtspule, einem Aufrollerrahmen, in welchem die Gurtspule drehbar gelagert ist, sowie einer um die Spulenachse drehbaren Zahnscheibe, die mit der Gurtspule in Umfangsrichtung gekoppelt ist. In einem Rückhaltefall wird nach einer optionalen Gurtbandstraffung die Zahnscheibe durch einen Sperrmechanismus im Wesentlichen drehfest am Aufroller- rahmen arretiert. Ab einer bestimmten Gurtbandauszugskraft, die durch auf den Insassen wirkende Kräfte entsteht, hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, auch bei arretierter Zahnscheibe einen gewissen Gurtbandauszug zu erlauben, um eine übermäßige Belastung des Insassen zu verhindern. Der Widerstand für diesen Gurtbandauszug wird durch Kraftbegrenzer im Sicherheitsgurtsystem festgelegt. Bekannte Kraftbegrenzer sind beispielsweise Torsionsstäbe, die in der Gurtspulenachse angeordnet sind, oder auch Schneideinrichtungen, die einen Zerspanungsabschnitt zerspanen, um auf diese Weise die kinetische Energie des Fahrzeuginsassen abzubauen.
Hierbei sollte die Gurtbandauszugskraft so bemessen sein, dass sowohl bei einem schweren Fahrzeuginsassen als auch bei einem leichten Fahrzeuginsassen, gegebenenfalls auch bei einem Kindersitz, eine kontrollierte Vorverlagerung erfolgt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftbegrenzungseinrichtung bereitzustellen, die diese Vorgaben erfüllt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Kraftbegrenzungseinrichtung eines Gurtaufrollers zur Begrenzung einer Gurtbandaus- zugskraft ist insbesondere in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem vorgesehen und weist ein Schneidbauteil sowie ein Zerspanbauteil auf, die beide um eine Gurtspulenachse relativ zueinander drehbar angeordnet und deren Stirnseiten einander zugewandt sind. Im Schneidbauteil ist ein um eine vorgegebene Strecke von einer fixierten Position in eine Schneidposition verschiebbares Schneidele- ment aufgenommen. Im Zerspanbauteil ist ein Zerspanungsabschnitt vorgesehen, in den das Schneidelement spanend eingreifen kann. Das Schneidelement ist durch einen ersten Abscherstift am Schneidbauteil in der fixierten Position gehalten, und der erste Abscherstift weist in seinem Inneren einen Hohlraum auf.
Die zum Abscheren des Abscherstifts benötigte Kraft wird durch die Scherflä- che des Abscherstifts, also durch die Materialstärke des Abscherstifts an dessen Basis bestimmt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist eine Verringerung des Außendurchmessers unter Wahrung der vorgegebenen Toleranzen für die Reproduzierbarkeit der Abscherkraft nur bis zu einem bestimmten Maß möglich. Indem der Abscherstift teilweise hohl hergestellt wird, lässt sich jedoch der Außendurchmes- ser des Abscherstifts in einem Bereich halten, in dem eine Fertigung mit ausreichender Präzision erfolgen kann. Dies gilt auch für die mit dem Abscherstift zusammenwirkenden Bauteile, insbesondere eine Aufnahme im Schneidelement, in die der Abscherstift in der fixierten Position eingreift, um das Schneidelement spielfrei zu halten. Durch die Reduktion der Materialstärke an der Basis des Abscher- Stifts ist eine deutlich reduzierte Abscherkraft realisierbar. Es hat sich sogar herausgestellt, dass die Scherfläche bei einem hohlen Abscherstift homogener ist als bei einem massiven Abscherstift, was die Reproduzierbarkeit der gewünschten Abscherkraft in der Fertigung erhöht und deren Streuung reduziert.
Natürlich wäre das Konzept eines innen hohlen Abscherstifts auch auf andere Vorrichtungen, auch unabhängig einer Kraftbegrenzung in einem Gurtaufroller übertragbar.
Vorzugsweise ist der Hohlraum nur im Bereich der Basis des ersten Abscherstifts vorgesehen. Der Rest des Abscherstifts kann massiv sein. Insbesondere ist der erste Abscherstift auf wenigstens ca. 60 bis 80 % seiner Länge massiv. Die Länge ist hier im Wesentlichen parallel zu Gurtspulenachse und senkrecht zur Scherfläche des Abscherstifts betrachtet. Bei dieser Konfiguration ist nach wie vor die Abscherkraft an der Basis des Abscherstift gegenüber einem massiven Abscherstift deutlich reduziert, jedoch wird die Spitze des Abscherstifts bei Krafteinwirkung nicht ungewollt verformt, da sie aus massivem Material besteht.
Das Schneidbauteil ist bevorzugt ein Druckgussbauteil, insbesondere aus Zink, Aluminium oder einer Legierung, die Zink und/oder Aluminium enthält. Die Herstel- lung des Hohlraums im ersten Abscherstift lässt sich in diesem Fall einfach und gut reproduzierbar realisieren, indem in die Druckgussform im Bereich des ersten Abscherstifts von der Rückseite ein Formstift mit einer Positivform des Hohlraums hineinragt.
Um das Schneidelement zwischen der fixierten Position und der Schneidposi- tion zu bewegen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform am Zerspanbauteil ein zweiter Abscherstift vorgesehen, der so angeordnet ist, dass er während einer Kraftbegrenzung in einer ersten Winkelposition des Zerspanbauteils eine Abscherkraft auf den ersten Abscherstift ausübt und in einer zweiten Winkelposition das Schneidelement eine Abscherkraft auf den zweiten Abscherstift ausübt. Die beiden Winkelpositionen liegen etwa um die Länge des Verschiebewegs des Schneidelements von der fixierten Position bis zur Schneidposition auseinander.
Der zweite Abscherstift ist vorzugsweise am Zerspanbauteil angeordnet und kommt während der Relativdrehung zwischen Zerspanbauteil und Schneidbauteil zunächst mit dem Schneidelement in Kontakt. Dabei wird der erste Abscherstift vom Schneidbauteil getrennt. Anschließend verschiebt der zweite Abscherstift das Schneidelement aus seiner fixierten Position in seine Schneidposition. Hat das Schneidelement seine Schneidposition erreicht, so übt es eine Kraft auf den zweiten Abscherstift aus, die diesen vom Zerspanbauteil abtrennt.
Ein Kraftniveau, das zum Abscheren des ersten Abscherstifts erforderlich ist, sollte dabei natürlich kleiner sein als ein Kraftniveau, das zum Abscheren des zweiten Abscherstifts erforderlich ist. Vorzugsweise ist im Schneidbauteil ein Anschlag ausgebildet, der die Verschiebung des Schneidelements von der fixierten Position zur Schneidposition begrenzt. Sobald das Schneidelement den Anschlag erreicht hat und von diesem zurückgehalten wird, übt es Kraft auf den zweiten Abscherstift aus, die so weit ansteigt, bis der zweite Abscherstift abgeschert wird.
Um den Zerspanungsabschnitt zu zerspanen, weist das Schneidelement bevorzugt eine Schneide zum Eingriff in den Zerspanungsabschnitt auf, wobei die Schneide in Richtung der Gurtspulenachse betrachtet in der Schneidposition näher am Zerspanbauteil liegt als in der fixierten Position. Dies erlaubt eine Relativdre- hung zwischen dem Zerspanbauteil und dem Schneidbauteil ohne eine Kraftübertragung zwischen diesen beiden Bauteilen durch das Schneidelement, solange sich das Schneidelement in seiner fixierten Position befindet.
Vorzugsweise steht die Schneide von der Stirnseite des Schneidelements ab, während der Zerspanungsabschnitt an der Stirnseite des Zerspanbauteils ange- ordnet ist.
Diese Konfiguration ist insbesondere dann nützlich, wenn das Zerspanbauteil und das Schneidbauteil über einen weiteren Kraftbegrenzer verbunden sind, der so ausgelegt ist, dass er die Relativdrehung zwischen Schneidbauteil und Zerspanbauteil erlaubt. Dieser weitere Kraftbegrenzer ist vorzugsweise ein Torsions- stab, der insbesondere entlang der Axialrichtung der Gurtspule angeordnet ist.
Der weitere Kraftbegrenzer gibt eine erste, niedrigste Kraftschwelle vor. Bleibt die Gurtbandauszugskraft unter dieser ersten Kraftschwelle, so steht die Gurtspule still, und es findet keine Relativdrehung zwischen Schneidbauteil und Zerspanbauteil statt. Überschreitet die Gurtbandauszugskraft diese erste Kraftschwelle, so dreht sich zunächst ein Spulenkörper der Gurtspule, auf dem das Gurtband aufgenommen ist, gegenüber dem am Aufrollerrahmen arretierten Ende der Gurtspule, an dem in diesem Fall das Schneidbauteil angeordnet ist, wobei Gurtband ausgegeben wird.
Die Kraftbegrenzungseinrichtung wird beispielsweise nach einer gewissen zu- rückgelegten Wegstrecke in Umfangsrichtung aktiviert, beispielsweise nach etwa einer Umdrehung des Spulenkörpers. Erst nach dieser Wegstrecke wird der erste Abscherstift und kurz darauf der zweite Abscherstift von den jeweiligen Bauteilen getrennt und das Schneidelement in Eingriff mit dem Zerspanungsabschnitt gebracht. Bis zum Eingreifen des Schneidelements in den Zerspanungsabschnitt wirkt alleine der weitere Kraftbegrenzer.
Die Abscherkräfte für den ersten und auch für den zweiten Abscherstift sollten dabei nur unwesentlich über der ersten Kraftschwelle liegen, um abrupte Anstiege der Mindest-Gurtbandauszugskraft zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zerspanbauteil an der Gurtspule, insbesondere an einer Außenseite eines Gurtspulenflansches ausgebildet, und ist dabei normalerweise drehfest mit dem Spulenkörper. Das Schneidbauteil ist dann vorzugsweise drehfest mit einer Sperreinrichtung der Gurtspule verbunden, z.B. einer Sperrverzahnung, sodass der Spulenkörper über den weiteren Kraftbegrenzer gegenüber der Sperreinrichtung und dem Schneidbauteil verdrehbar ist.
In diesem Fall ist das Schneidbauteil vorteilhaft an einem Ende der Gurtspule angeordnet. Es kann Teil der Sperrseite der Gurtspule sein und gegebenenfalls die Sperrverzahnung tragen. Bei aktiver Kraftbegrenzung ist das Schneidbauteil dann an einem Rahmen des Gurtaufrollers arretiert.
Vorzugsweise bildet das Schneidbauteil auf der Sperrseite das Ende der Gurtspulenachse und hat z.B. einen Lagerstift zu Lagerung der Gurtspule in einem Aufrollerdeckel.
Natürlich wäre auch eine umgekehrte Anordnung von Schneidelement und Zerspanungsabschnitt denkbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen: - Figur 1 eine schematische Explosionsdarstellung eines Gurtaufrollers mit einer erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungseinrichtung;
Figur 2 eine Draufsicht auf eine Stirnseite des Schneidbauteils der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungseinrichtung, wobei das Schneidelement des Schneidbauteils in seiner fixierten Position ist; Figur 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungseinrichtung, bei der das Schneidelement in seiner fixierten Position ist;
Figur 4 eine schematische teilgeschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungseinrichtung entlang der Linie IV-IV in Figur 2;
Figur 5 eine Detailansicht aus Figur 4;
Figur 6 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Schneidbauteils der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungseinrichtung, wobei das Schneidelement des Schneidbauteils in seiner Schneidposition ist; - Figur 7 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungseinrichtung, bei der das Schneidelement des Schneidbauteils in seiner Schneidposition ist; und
Figur 8 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungseinrichtung entlang der Linie VIII - VIII in Figur 6, wobei das Schneidelement des Schneidbauteils in seiner Schneidposition ist.
Die Figuren zeigen eine Kraftbegrenzungseinrichtung 10, die in einen Gurtaufroller 12 eines nicht näher dargestellten Sicherheitsgurtsystems integriert ist.
Der Gurtaufroller 12 umfasst eine Gurtspule 14 mit einem Spulenkörper 16, auf die das Gurtband aufgewickelt ist (nicht dargestellt) und einen einstückig mit dem Spulenkörper 16 verbundenen Gurtspulenflansch 18, der das in Figur 1 rechtsei- tige Ende der Gurtspule 14 bildet.
Die Gurtspule 14 ist in einem Aufrollerrahmen 20 aufgenommen, der eine Möglichkeit zum Arretieren der Gurtspule 14, hier eine Sperrverzahnung 22, aufweist.
Am Aufrollerrahmen 20 ist in diesem Beispiel ein Gurtstraffer 24 angeordnet, der über eine Verzahnung 26 mit dem in Figur 1 linksseitigen Ende der Gurtspule 14 in Eingriff kommen und diese in einer Gurtaufrollrichtung drehen kann. Die Verzahnung 26 ist an dem dem Gurtspulenflansch 18 gegenüberliegenden Ende der Gurtspule 14 ausgebildet und ist drehfest mit dem Spulenkörper 16.
Am Gurtspulenflansch 18 ist ein Zerspanbauteil 28 ausgebildet (siehe auch Fi- gur 3). Gegenüber einer Stirnseite 30 des Zerspanbauteils 28 liegt eine Stirnseite 32 eines Schneidbauteils 34, wobei die beiden Stirnseiten 30, 32 einander zugewandt sind (siehe z.B. Fig. 3).
Das Schneidbauteil 34 verfügt über eine Innenverzahnung 36, die mit einer Verzahnung 38 eines weiteren Kraftbegrenzers 40, hier eines Torsionsstabs, in Eingriff steht.
Der weitere Kraftbegrenzer 40 ist an seinem anderen Ende drehfest mit dem Spulenkörper 16 verbunden, sodass eine begrenzte Relativdrehung zwischen Spulenkörper 16 und Schneidbauteil 34, und damit zwischen Zerspanbauteil 28 und Schneidbauteil 34, möglich ist, über die auch bei gesperrter Gurtspule 14 Gurtband in einer Gurtbandauszugsrichtung R ausgegeben werden kann.
Am Schneidbauteil 34 ist eine Sperrverzahnung 42 vorgesehen, die als Teil einer Sperreinrichtung des Gurtaufrollers 12 in die Sperrverzahnung 22 am Aufrollerrahmen 20 eingreifen kann, um die Gurtspule 14 prinzipiell in Gurtbandauszugs- richtung R zu sperren.
An seinem äußeren Ende weist das Schneidbauteil 34 einen Lagerstift 43 auf, der eine der beiden endseitigen Lagerungen der Gurtspule 14 bildet und der in einem Aufrollerdeckel 44 drehbar gelagert ist.
Das Schneidbauteil 34 weist ein Schneidelement 46 auf, das eine Schneide 48 besitzt. Das Schneidelement 46 ist von einer fixierten Position, die in den Figuren 2 bis 5 dargestellt ist, in eine Schneidposition verschiebbar, die in den Figuren 6 bis 8 gezeigt ist.
Das Schneidelement 46 wird anfänglich durch einen ersten Abscherstift 50 in der fixierten Position gehalten, der in eine Aufnahme 52, hier in Form einer kreis- runden Durchgangsöffnung, im Schneidelement 46 eingreift. Der erste Abscherstift 50 liegt hier formschlüssig an den Rändern der Aufnahme 52 an.
Der erste Abscherstift 50 erstreckt sich entlang der Längsachse L der Gurtspule 14 und ist einstückig mit einem Körper 54 des Schneidbauteils 34 ausgebildet (siehe Figuren 4 und 5). In seinem Inneren weist der erste Abscherstift 50 einen Hohlraum 56 auf. In diesem Beispiel erstreckt sich der Hohlraum 56 nur im Bereich einer Basis 58 des ersten Abscherstifts 50, während dessen Spitze 60 massiv ausgebildet ist. Im Bereich der Basis 58 besteht der erste Abscherstift 50 aus einer ringförmigen Wand mit über ihren Umfang gleichbleibender Wandstärke. Über die radiale Erstreckung des Hohlraums 56 lässt sich bei gleichbleibendem Außendurchmesser die Wand- stärke und damit die benötigte Abscherkraft vorgeben.
Insgesamt sind beispielsweise etwa 60 bis 80 % der Länge des ersten Abscherstifts 50 massiv, während auf der restlichen Länge der Hohlraum 56 ausgebildet ist.
Der Hohlraum 56 erstreckt in diesem Beispiel sich in Längsrichtung L betrach- tet durch den gesamten Körper 54 des Schneidbauteils 34. Dies ist fertigungstechnisch begründet, da bei der Herstellung des Schneidbauteils 34 in einem Druckgussverfahren, beispielsweise aus Zink oder Aluminium, der Hohlraum 56 durch einen in die Werkzeugform hineinragenden Formstift erzeugt wird.
Im Zerspanbauteil 28 ist ein zweiter Abscherstift 62 vorgesehen (siehe beispielsweise Figuren 3 und 7), der von der Stirnseite 30 in Längsrichtung L absteht. Der zweite Abscherstift 62 ist beispielsweise einstückig mit dem Gurtspulenflansch 18 ausgebildet und kann in seinem Inneren ebenfalls einen Hohlraum aufweisen oder aber massiv ausgebildet sein.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftbegrenzungseinrichtung 10 beschrieben.
Wenn nach einer erfolgten Gurtstraffung die durch einen Fahrzeuginsassen auf das Gurtband aufgebrachte Gurtauszugskraft eine erste Kraftschwelle überschreitet, beginnt sich der weitere Kraftbegrenzer 40, also der Torsionsstab, zu verformen, wodurch bei feststehendem Schneidbauteil 34 der Spulenkörper 16 der Gurt- spule 14 rotiert und Gurtband ausgegeben wird. Bei dieser Bewegung dreht sich auch das Zerspanbauteil 28 relativ zum Schneidbauteil 34.
Dadurch gelangt nach einer vorbestimmten Wegstrecke, die beispielsweise fast eine gesamte Umdrehung des Spulenkörpers 16 betragen kann, der zweite Abscherstift 62 in Anlage an das Schneidelement 46 des Schneidbauteils 34, so wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Durch die weiterhin wirkende Gurtbandauszugs- kraft wird der erste Abscherstift 50 an seiner Basis 58 abgeschert und so vom restlichen Schneidbauteil 34 getrennt. Der zweite Abscherstift 62 schiebt nun das Schneidelement 46 aus der fixierten Position in seine Schneidposition. Dabei wird das Schneidelement 46 durch eine im Schneidbauteil 34 ausgebildete Rampe 64 sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung L in Richtung zum Zerspanbauteil 28 hin verschoben, sodass sich die Schneide 48 näher zum Zerspanbauteil 28 hin bewegt.
Am Ende dieser Verschiebebewegung erreicht das Schneidelement 46 einen im Schneidbauteil 34 ausgebildeten Anschlag 66, an dem es zurückgehalten wird.
Da weiterhin eine Gurtbandauszugskraft auf das Zerspanbauteil 28 einwirkt, wird jetzt der zweite Abscherstift 62 abgeschert und vom Zerspanbauteil 28 abge- trennt.
Die Abscherkraft, die zum Abtrennen des ersten und des zweiten Abscherstifts 50, 62 erforderlich ist, sollte dabei nur unwesentlich über der ersten Kraftschwelle liegen, wobei natürlich zum Abtrennen des zweiten Abscherstifts 62 eine höhere Kraft erforderlich sein muss als zum Abtrennen des ersten Abscherstifts 50. Durch die Verschiebung in die Schneidposition gelangt nun die Schneide 48 des Schneidelements 46 in spanenden Eingriff mit einem Zerspanungsabschnitt 68, der in der Stirnfläche 30 des Zerspanbauteils 28 ausgebildet ist. Ab diesem Moment wird die Gurtbandauszugskraft durch diesen schneidenden Eingriff begrenzt. Abhängig von der Form der Schneide 48 und des Zerspanungsabschnitts 68 kann so eine zweite Kraftschwelle und ein gewünschter konstanter oder progressiver Kraftverlauf erreicht werden. Die zweite Kraftschwelle liegt dabei oberhalb der ersten Kraftschwelle.

Claims

Patentansprüche
1 . Kraftbegrenzungseinrichtung eines Gurtaufrollers (12) zur Begrenzung einer Gurtbandauszugskraft, insbesondere in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem Schneidbauteil (34) sowie einem Zerspanbauteil (28), die beide um eine Gurtspulenachse relativ zueinander drehbar angeordnet und deren Stirnseiten (30, 32) einander zugewandt sind, wobei im Schneidbauteil (34) ein um eine vorgegebene Strecke von einer fixierten Position in eine Schneidposition verschiebbares Schneidelement (46) aufgenommen ist und im Zerspanbauteil (28) ein Zerspanungsabschnitt (68) vorgesehen ist, in den das Schneidelement (46) spanend eingreifen kann, wobei das Schneidelement (46) durch einen ersten Abscherstift (50) am Schneidbauteil (34) in der fixierten Position gehalten ist und der erste Abscherstift (50) in seinem Inneren einen Hohlraum (56) aufweist.
2. Kraftbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (56) nur im Bereich der Basis (58) des ersten Abscherstifts (50) vorgesehen ist.
3. Kraftbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abscherstift (50) auf wenigstens ca. 60 - 80% seiner Länge massiv ist.
4. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidbauteil (34) ein Druckgussbauteil ist, insbesondere aus Zink, Aluminium oder einer Legierung, die Zink und/oder Aluminium enthält.
5. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Zerspanbauteil (28) ein zweiter Abscher- stift (62) vorgesehen ist, der so angeordnet ist, dass er während einer Kraftbegrenzung in einer ersten Winkelposition des Zerspanbauteils (28) eine Abscherkraft auf den ersten Abscherstift (50) ausübt und in einer zweiten Winkelposition das Schneidelement (46) eine Abscherkraft auf den zweiten Abscherstift (62) ausübt.
6. Kraftbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftniveau, das zum Abscheren des ersten Abscherstifts (50) erforderlich ist, kleiner ist als ein Kraftniveau, das zum Abscheren des zweiten Abscherstifts (62) erforderlich ist.
7. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schneidbauteil (34) ein Anschlag (66) aus- gebildet ist, der die Verschiebung des Schneidelements (46) von der fixierten Position zur Schneidposition begrenzt.
8. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (46) eine Schneide (48) zum Eingriff in den Zerspanungsabschnitt (68) aufweist, und die Schneide (48) in Richtung der Gurtspulenachse (L) betrachtet in der Schneidposition näher am Zerspanbauteil (28) liegt als in der fixierten Position.
9. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanbauteil (28) und das Schneidbauteil (34) über einen weiteren Kraftbegrenzer (40) verbunden sind, der so ausgelegt ist, dass er die Relativdrehung zwischen Schneidbauteil (34) und Zerspanbauteil (28) erlaubt und der insbesondere ein Torsionsstab ist.
10. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanbauteil (28) an einer Gurtspule (14), insbesondere an einer Außenseite eines Gurtspulenflansches (18), ausgebil- det ist.
1 1 . Kraftbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidbauteil (34) drehfest mit einer Sperrverzahnung (42) der Gurtspule (14) verbunden ist.
12. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidbauteil (34) an einem Ende der Gurtspule (14) angeordnet ist.
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