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Die
Erfindung betrifft eine Gurtspule für einen Gurtaufroller.
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Aus
dem Stand der Technik sind Gurtaufroller mit Kraftbegrenzern bekannt,
die eine Drehung der Gurtspule trotz Blockierung derselben ermöglichen,
wenn eine bestimmte Gurtbandauszugskraft im Sicherheitsgurt überschritten
wird. Dadurch werden die vom Sicherheitsgurt auf einen Fahrzeuginsassen
ausgeübten
Kräfte
begrenzt.
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Als
Kraftbegrenzer werden insbesondere Torsionsstäbe verwendet, wobei die dem
Abziehen des Gurtbandes entgegenwirkende Widerstandskraft von dem
jeweils wirkenden Torsionswiderstandsmoment bestimmt wird. Solche
Torsionsstäbe
können ein
Drehmoment nur begrenzt übertragen,
da sie bei höheren
Belastungen dazu neigen, sich einzuschnüren oder vollständig zu
kollabieren.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Baugruppe zur Kraftbegrenzung
bei einem Gurtaufroller zu schaffen, bei der ein späteres Hinzuschalten
eines Torsionsstabes oder eines anderen beliebigen Kraftbegrenzers
möglich
ist.
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Zu
diesem Zweck sieht die Erfindung eine Gurtspule mit einem Torsionsstab
vor, der an einem Ende mit einem Drehmomentübertragungsprofil versehen
ist, um mit der Gurtspule gekoppelt zu werden, einem Übertragungselement,
das mit dem Drehmomentübertragungsprofil
des Torsionsstabes verbunden ist, und einem Anschlagelement, das
mit dem Übertragungselement
zusammenwirkt und mit der Gurtspule gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist der Torsionsstab
mit seinem Drehmomentübertragungsprofil über das Übertragungselement
so mit der Gurtspule gekoppelt, daß eine Drehung der Gurtspule
relativ zum Torsionsstab begrenzt möglich ist, ohne daß sich der
Torsionsstab verdrillt. Der Torsionsstab ist aus einem „weichen" Material und verdrillt
sich ab einem bestimmten Drehmoment. Aufgrund des Drehmomentübertragungselementes
und des Übertragungselementes,
das aus einem härteren
Material als der Torsionsstab ist, kann sich die Gurtspule solange
relativ zum Torsionsstab drehen, bis das Übertragungselement am Anschlagelement
anliegt, bis also ein Ende des Torsionsstabes drehfest mit der Gurtspule
gekoppelt ist. Das Material des Torsionsstabes ist hier als „weich" bezeichnet, weil
es weicher als das Material des Übertragungselementes
und der Gurtspule ist und der „weiche" Torsionsstab ab
einer bestimmten Kraft verdrillt wird.
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Vorzugsweise
ist das Drehmomentübertragungsprofil
ein Vielnutprofil. Das Vielnutprofil erlaubt eine translatorische
Bewegung des Übertragungselementes
relativ zur Gurtspule, ohne daß der
Torsionsstab verdrillt wird.
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Das
Anschlagelement ist beispielsweise auf seiner Außenseite mit einem Vielnutprofil
versehen und in eine Aufnahme in der Gurtspule eingesetzt. Genausogut
könnte
das Anschlagelement Teil der Gurtspule sein.
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Das
Anschlagelement ist z. B. ein Deckel, der an einer Stirnseite der
Gurtspule angebracht ist. Der Deckel kann über Befestigungsmittel in unterschiedlichen
Stellungen an der Gurtspule angebracht werden. Über die Stellungen des Deckels
und damit verbunden des daran angebrachten Anschlages kann eingestellt
werden, um wieviel Grad sich die Gurtspule relativ zum Torsionsstab
bewegen kann, bis der Torsionsstab mit der Gurtspule gekoppelt ist.
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Alternativ
kann das Anschlagelement ein Stab sein, der in eine Halterung in
der Gurtspule eingesetzt ist. Der Stab kann in die Gurtspule eingepreßt oder
an die Gurtspule angegossen sein.
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Das Übertragungselement
kann eine Gewindebuchse sein, die mit einem Außengewinde versehen ist, das
in das Anschlagelement eingreift. Die Gurtspule kann sich solange
relativ zum Torsionsstab bewegen, bis das Übertragungselement am Anschlagelement
anliegt. Beim Drehen der Gurtspule und dem damit verbundenen Anschlagelement
verstellt sich das Übertragungselement
translatorisch, wobei es sich in das Anschlagelement „hineinschraubt".
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Alternativ
kann das Übertragungselement
einen Anschlag aufweisen, der mit einem Anschlag am Anschlagelement
zusammenwirken kann. Sobald die beiden Anschläge aneinander anliegen, ist
der Torsionsstab mit der Gurtspule gekoppelt, so daß keine Drehung
der Gurtspule relativ zum Torsionsstab mehr möglich ist und der Torsionsstab
verdrillt werden kann.
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Vorzugsweise
ist funktional zwischen dem Drehmomentübertragungsprofil des Torsionsstabes und
der Gurtspule ein zweiter Kraftbegrenzer vorgesehen. Deshalb erfolgt
solange eine Kraftbegrenzung mittels des zweiten Kraftbegrenzers,
bis das Übertragungselement
am Anschlagelement anliegt.
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Der
zweite Kraftbegrenzer kann durch ein selbstfurchendes Gewinde realisiert
sein, das sich in ein Teil eindrückt,
wobei ein entsprechendes Gegengewinde entsteht.
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Auch
kann der zweite Kraftbegrenzer durch einen Schneidkörper gebildet
sein, der Material zerspant. Der Schneidkörper kann z. B. am Anschlag des Übertragungselementes
angeordnet sein.
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Alternativ
kann ein Fluid vorgesehen sein, das als zweiter Kraftbegrenzer dient.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen beschrieben, die
in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Gurtspule gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht der Gurtspule von 1,
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3 eine
teilweise geschnittene Ansicht der Gurtspule der 1 und 2 und
eines Teils eines Gurtaufrollers, wobei die Gurtspule im Gurtaufroller
montiert ist,
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4 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Gurtspule gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
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5 eine
weitere perspektivische Ansicht der Gurtspule von 4,
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6 eine
teilweise geschnittene Ansicht der Gurtspule der 4 und 5 und
eines Teils eines Gurtaufrollers, wobei die Gurtspule im Gurtaufroller
montiert ist,
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7 eine
schematische Ansicht eines Teils der 6 mit einem
Anschlag in seiner Ausgangsstellung,
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8 eine 7 entsprechende
Ansicht mit dem Anschlag in seiner Kopplungsstellung,
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9 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Gurtspule gemäß einer
dritten Ausführungsform,
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10 eine
weitere perspektivische Ansicht der Gurtspule von 9,
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11 eine
Ansicht der Gurtspule der 9 und 10,
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12 eine
schematische Ansicht der Gurtspule der 9 bis 11 mit
einem Anschlag in seiner Ausgangsstellung,
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13 die 12 entsprechende
Ansicht mit dem Anschlag in seiner Kopplungsstellung,
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14 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Gurtspule gemäß einer
vierten Ausführungsform,
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15 eine
weitere perspektivische Ansicht der Gurtspule von 14,
und
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16 eine
Ansicht der Gurtspule der 14 und 15.
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In
den 1 bis 3 ist ein Gurtaufroller gezeigt.
Der Gurtaufroller weist einen Rahmen 10 (3)
und eine im Rahmen 10 drehbar gelagerte Gurtspule 12 auf.
Von der Gurtspule 12 kann Gurtband (nicht gezeigt) abgezogen
bzw. aufgewickelt werden.
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An
einem (bezüglich 3)
linken Flansch 14 der Gurtspule 12 ist eine Scheibe 16 angesetzt, die
sich durch einen schematisch gezeigten Blockiermechanismus 18 drehfest
am Rahmen 10 abstützen läßt. Die
Scheibe 16 kann durch nicht gezeigte Scherstifte bis zu
einem gewissen Drehmoment drehfest mit dem Flansch 14 der
Gurtspule 12 verbunden sein.
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An
einem (bezüglich 3)
rechten Flansch 20 der Gurtspule 12 ist eine Aufnahme 21 vorgesehen,
in die ein Anschlagelement 22 eingesetzt ist. Sowohl die
Aufnahme 21 als auch das Anschlagelement 22 haben
ein entsprechendes Vielnutprofil. Das Anschlagelement 22 ist
so drehfest mit der Gurtspule 12 gekoppelt. Das Anschlagelement 22 hat
ein Innengewinde 24 (siehe 1). Obwohl
das Anschlagelement 22 hier als separates Bauteil gezeigt
ist, könnte es
auch Teil der Gurtspule 12 sein, d. h. die Gurtspule 12 selbst
könnte
das Innengewinde aufweisen.
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Im
hohlen Innenraum der Gurtspule 12 ist ein Torsionsstab 26 angeordnet.
Der Torsionsstab 26 ist an seinem (bezüglich 3) linken
axialen Ende drehfest mit der Scheibe 16 gekoppelt.
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An
seinem (bezüglich 3)
rechten Ende hat der Torsionsstab 26 ein Drehmomentübertragungsprofil 27 in
Form eines Vielnutprofiles. Der Torsionsstab 26 ist über das
Drehmomentübertragungsprofil 27 mit
einem Übertragungselement 28 verbunden. Über das
Drehmomentübertragungsprofil 27 und
das Übertragungselement 28 kann
ein Drehmoment zwischen der Gurtspule 12 und dem Torsionsstab 26 übertragen
werden. Obwohl der Torsionsstab 26 aus einem „weichen" Material ausgebildet
ist, kann sich die Gurtspule 12 relativ zum Torsionsstab 26 drehen,
also ein Drehmoment am Übertragungselement 28 und
am Torsionsstab 26 auftreten, ohne daß der Torsionsstab 26 verdrillt
wird. Das Material des Torsionsstabes 26 ist hier als „weich" bezeichnet, da der
Torsionsstab ab einer bestimmten Kraft verdrillt wird und das Material
weicher als das Material der Gurtspule 12 und des Übertragungselementes 28 ist.
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Das Übertragungselement 28 ist
eine Gewindebuchse, die mit einem Außengewinde 30 versehen ist.
Das Außengewinde 30 der
Gewindebuchse ist dem Innengewinde 24 des Anschlagelementes 22 angepaßt.
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Das Übertragungselement 28 kann
sich zusammen mit dem damit verbundenen Torsionsstab 26 begrenzt
translatorisch relativ zum Anschlagelement 22 und der damit
verbundenen Gurtspule 12 bewegen, nämlich um die Distanz d (siehe 3).
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Im
folgenden wird auf die Funktionsweise des Gurtaufrollers eingegangen:
Wenn bei blockierter Scheibe 16 das Drehmoment, das aufgrund
der im Sicherheitsgurt wirkenden Zugkräfte auf die Gurtspule 12 einwirkt,
größer als
eine gewisse Kraft ist, brechen die Scherstifte, die die Scheibe 16 mit der
Gurtspule 12 verbinden. Wenn das Drehmoment ferner größer als
eine Kraft ist, die notwendig ist, um das Anschlagelement 22 relativ
zum Übertragungselement 28 zu
drehen, dreht sich die Gurtspule 12, wobei sich das Übertragungselement 28 dem
Anschlagelement 22 annähert,
also das Übertragungselement 28 in
das Anschlagelement 22 „eingeschraubt" wird. Da das (bezüglich 3)
linke Ende des Torsionsstabes 26 drehfest mit der blockierten
Scheibe 16 verbunden ist, bleibt dieses Ende in seiner
Stellung. Da das (bezüglich 3)
rechte Ende des Torsionsstabes 26 im Übertragungselement 28 aufgenommen ist,
verstellt sich das Übertragungselement 28 zusammen
mit dem Torsionsstab 26 translatorisch relativ zum Anschlagelement 22 und
zur Gurtspule 12. Aufgrund der Verbindung des Torsionsstabes 26 über das
Vielnutprofil, also dem Drehmomentübertragungsprofil 27,
und dem Übertragungselement 28 wird
dieser nicht verdrillt. Das Übertragungselement 28 ist
nämlich
aus einem härteren
Material als der Torsionsstab 26 und nimmt die wirkenden
Kräfte
auf.
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Sobald
das Übertragungselement 28,
also die Gewindebuchse um die Distanz d verstellt wurde und an dem
Anschlagelement 22 anliegt, ist das (bezüglich 3)
rechte Ende des Torsionsstabes 26 drehfest mit dem Anschlagelement 22 und
der Gurtspule 12 verbunden. Das Drehmoment kann über das Übertragungselement 28 und
das Drehmomentbegrenzungsprofil 27 des Torsionsstabes 26 übertragen
werden. Bei weiterer Belastung der Gurtspule 12 wird daher
der Torsionsstab 26 verdrillt, und es kommt zu einer Torsinn
des Torsionsstabes 26.
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Die
Distanz d, die sich das Übertragungselement 28 relativ
zum Anschlagelement 22 verstellen kann, legt den Umdrehungsbereich
fest, um den die Gurtspule 12 ohne Kraftbegrenzung durch
den Torsionsstab 26 gedreht werden kann.
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Das Übertragungselement 28 ist
also begrenzt beweglich in dem Anschlagelement 22 aufgenommen
und somit begrenzt beweglich zur Gurtspule 12. Deshalb
erfolgt die Kraftbegrenzung des Torsionsstabes 26 erst
nach einer bestimmten Umdrehung der Gurtspule, nämlich erst dann, wenn das Übertragungselement 28 am
Anschlagelement 22 anliegt.
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Auch
kann das Außengewinde 30 des Übertragungselementes 28 selbstfurchend
ausgebildet sein, so daß eine
Kraftbegrenzung mittels Spanen erfolgt, wenn sich das Übertragungselement 28 relativ zum
Anschlagelement 22 bewegt. Dann ist ein zweiter Kraftbegrenzer
zwischen dem Übertragungselement 28 und
der Gurtspule 12 vorgesehen.
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In
den 4 bis 8 eine zweite Ausführungsform
gezeigt. Für
die aus der ersten Ausführungsform
bekannten Bauteilen werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und
es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Das
(bezüglich 6)
rechte Ende des Torsionsstabes 26 hat wiederum ein Drehmomentübertragungsprofil 27 in
Form eines Vielnutprofiles. Das Übertragungselement 28 ist
kappenförmig
und hat einen Anschlag 32, der in axialer Richtung vorsteht.
An dem Anschlagelement 22, das drehfest mit der Gurtspule 12 verbunden
ist, ist ein dem Anschlag 32 entsprechender Anschlag 34 ausgebildet,
der in axialer Richtung zum Übertragungselement 28 hin
vorsteht.
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In 7 ist
gezeigt, wie das Übertragungselement 28 anfangs
(also wenn die Scheibe 16 nicht blockiert ist und keine
Zugkraft auf die Gurtspule 12 bei blockierter Scheibe 16 wirkt)
relativ zum Anschlag 34 an dem Anschlagelement 22 positioniert
ist. Die beiden Anschläge 32, 34 liegen
so aneinander an, daß nach
Blockierung der Scheibe 16 und einer im Sicherheitsgurt
wirkenden Zugkraft auf die Gurtspule 12 sich die Gurtspule 12 um
etwa 300° (bezüglich 7)
gegen den Uhrzeigersinn relativ zum Torsionsstab 26 bewegen
kann, bis der Anschlag 34 des Anschlagelementes 22 am
Anschlag 32 des Übertragungselementes 28 anliegt.
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Sobald
die beiden Anschläge 32, 34 aneinander
anliegen und es zu einer weiteren auf die Gurtspule 12 wirkenden
Zugkraft kommt, wird der Torsionsstab 26 verdrillt. Durch
die Anlage der beiden Anschläge 32, 34 aneinander
ist das (bezüglich 6)
rechte Ende des Torsionsstabes 26 nämlich drehfest mit der Gurtspule 12 gekoppelt.
Die Stellung, in der sich der Anschlag 34 dann befindet,
wird deshalb auch als Kopplungsstellung bezeichnet.
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Der
Torsionsstab 26 wird also anfangs nicht tordiert und erst
nach dem aneinander Anliegen der beiden Anschläge 32, 34 erfolgt
eine Kraftbegrenzung mittels Torsinn.
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Es
kann ein Schneidkörper 36 vorgesehen sein
(schematisch in 6 gezeigt). Dieser kann beispielsweise
am Anschlag 32 des Übertragungselementes 28 angeordnet
sein, und zwar so, daß er
in axialer Richtung zum Anschlagelement 22 hin vorsteht.
Es ist also zwischen dem Torsionsstab 26 und der Gurtspule 12 ein
zweiter Kraftbegrenzer vorgesehen. Dadurch kann anfangs eine Kraftbegrenzung mittels
Spanen bereitgestellt werden.
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Auch
könnte
anfangs eine Kraftbegrenzung durch Umformen oder ähnliches
auftreten.
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In
den 9 bis 13 ist eine dritte Ausführungsform
gezeigt. Diese unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform
darin, daß der
am Übertragungselement 28 vorgesehene
Anschlag 34 in radialer Richtung vorsteht.
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Das
Anschlagelement 22 ist hier ein Deckel 38, der
mittels Befestigungsmittel 40 an der Gurtspule 12 befestigt
ist. Die Befestigungsmittel 40 sind schematisch in 10 gezeigt.
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Wenn
bei blockierter Scheibe 16 eine Zugkraft auf die Gurtspule 12 einwirkt,
brechen die Scherstifte, die die Scheibe 16 mit der Gurtspule 12 verbinden,
weshalb sich die Gurtspule 12 relativ zur Scheibe 16 drehen
kann, und zwar solange bis der Anschlag 34 des Anschlagelementes 22 nach
einer Umdrehung von etwa 300° am
Anschlag 32 des Übertragungselementes 28 anliegt.
Das (bezüglich 11)
rechte Ende des Torsionsstabes 26 ist so drehfest an die
Gurtspule 12 gekoppelt. Tritt dann im Gurtband eine Zugkraft
auf, die größer ist
als das Widerstandsmoment des Torsionsstabes 26, tritt
eine Kraftbegrenzung mittels Torsinn ein.
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Wiederum
könnte
ein Schneidkörper
vorgesehen sein (nicht gezeigt), um anfangs eine Kraftbegrenzung
mittels Spanen bereitzustellen. Genausogut könnte anfangs eine Kraftbegrenzung
mittels Verformen erfolgen.
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In
den 14 bis 16 ist
eine vierte Ausführungsform
gezeigt. Diese unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform
nur darin, daß der
Anschlag 34 nicht Teil des Deckels 38 ist, sondern
ein Stab ist, der in eine Halterung in der Gurtspule 12 eingesetzt
ist, und insbesondere in die Gurtspule 12 eingepreßt oder
an die Gurtspule 12 angegossen ist.
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Allen
Ausführungsformen
ist gemeinsam, daß der
Torsionsstab erst nach einer bestimmten Zeitspanne zugeschaltet
wird. Anfangs kann eine Kraftbegrenzung durch Einschneiden des Innengewindes
(Ausführungsform
1) oder durch Spanen, Umformen usw. (Ausführungsformen 2 bis 4) erfolgen.