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Dokumentenidentifikation DE102006011977A1 20.09.2007
Titel Selbstsperrender Gurtaufroller
Anmelder Autoliv Development AB, Vargarda, SE
Erfinder Jabusch, Ronald, 25336 Elmshorn, DE
Vertreter Mayer, Frank und Schön, 75173 Pforzheim
DE-Anmeldedatum 16.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006011977
Offenlegungstag 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse B60R 22/28(2006.01)A, F, I, 20060316, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60R 22/34(2006.01)A, L, I, 20060316, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird ein selbstsperrender Gurtaufroller mit einer Gurtaufwickelwelle (10), durch die sich ein zur Kraftbegrenzung dienender Torsionsstab (12) mit zwei Enden (12a, b) erstreckt, wobei das erste Ende (12a) drehfest mit der Gurtaufwickelwelle (10) und das zweite Ende (12b) drehfest mit einem Profilkopf (20), welcher gegen ein Gehäuse blockiert werden kann, verbunden ist, beschrieben. Der selbstsperrende Gurtaufroller weist zwei Kraftniveaus auf, wobei die Umschaltung zwischen diesen beiden Niveaus durch den Gurtaufroller selbst erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, dass eine sich zwischen erstem und zweitem Ende des Torsionsstabes (12) befindliche Zwischenstelle des Torsionsstabes (12) in einem unbelasteten Ausgangszustand gegen die Gurtaufwickelwelle (10) blockiert beziehungsweise freigegeben ist und bei Überschreitung einer vorbestimmten Verdrehung zwischen zweitem Ende (12b) des Torsionsstabes (12) und Zwischenstelle die Blockierung aufgehoben beziehungsweise aktiviert wird (Figur 1).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen selbstsperrenden Gurtaufroller nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen selbstsperrenden Gurtaufroller nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Selbstsperrende Gurtaufroller sind in der Technik bekannt und in praktisch jedem modernen Kraftfahrzeug eingebaut. Solche selbstsperrenden Gurtaufroller weisen eine in einem Gehäuse aufgenommene Gurtwickelwelle auf, welche im Falle eines Unfalls gegen das Gehäuse blockiert wird. Eine Blockierung erfolgt normalerweise sowohl bei einem schnellen Auszug des Gurtes (gurtsensitive Blockierung), als auch bei einer schnellen Geschwindigkeitsänderung des Kraftfahrzeugs (fahrzeugsensitive Blockierung).

Es sind derartige selbstsperrende Gurtaufroller bekannt, bei denen sich durch die Gurtaufwickelwelle ein Torsionsstab erstreckt, welcher der Gurtkraftbegrenzung dient. Hierbei ist ein Ende dieses Torsionsstabes drehfest mit der Gurtaufwickelwelle verbunden, während ein zweites Ende des Torsionsstabes drehfest mit einem Profilkopf verbunden ist, welcher im Falle eines Unfalls gegen ein die Gurtaufwickelwelle aufnehmendes Gehäuse blockiert wird. Hierbei kann sich die Gurtaufwickelwelle auch im blockierten Zustand gegen das Gehäuse drehen, wobei der Torsionsstab unter Energiedissipation tordiert wird.

Aus der gattungsbildenden DE 197 80 583 C1 ist ein selbstsperrender Gurtaufroller mit einem zur Gurtkraftbegrenzung dienenden Torsionsstab bekannt, wobei Mittel vorgesehen sind, mittels deren wenigstens zwei unterschiedliche Gurtkraftbegrenzungs-Niveaus eingestellt werden können, so dass während des Unfallhergangs ein gestufter Verlauf der Gurtkraftbegrenzung erreicht werden kann. Die Umschaltung zwischen den zwei Kraftbegrenzungs-Niveaus erfolgt auf ein äußeres Signal hin.

Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen selbstsperrenden Gurtaufroller dahingehend weiterzubilden, dass er ohne äußeres Signal zwischen einem ersten und einem zweiten Kraftbegrenzungsniveau umschalten kann. Es soll also erreicht werden, dass der Gurtaufroller von selbst schaltet.

Diese Aufgabe wird durch einen selbstsperrenden Gurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 durch einen selbstsperrenden Gurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt das Umschalten zwischen den Kraftbegrenzungsniveaus nach Erreichen einer vorbestimmten Verdrehung zwischen Gurtaufwickelwelle und dem die Gurtaufwickelwelle aufnehmenden Gehäuse nach Beginn der Blockierung des Profilkopfes am Gehäuse. Der Torsionsstab weist zwei Abschnitte auf, wobei die beiden Abschnitte unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Hierbei erstreckt sich der vordere, den größeren Durchmesser aufweisende Abschnitt des Torsionsstabes zwischen dem Profilkopf und einer Zwischenstelle. Der hintere Abschnitt mit kleinerem Durchmesser erstreckt sich zwischen der Zwischenstelle und dem hinteren Ende des Torsionsstabes, welcher drehfest mit der Gurtaufwickelwelle verbunden ist.

In einer ersten Ausführungsform ist der Torsionsstab an einer sich zwischen den beiden Abschnitten des Torsionsstabs befindenden Zwischenstelle im unbelasteten Ausgangszustand gegen die Gurtaufwickelwelle blockiert und bei Überschreitung einer vorbestimmten Verdrehung zwischen dem mit dem Profilkopf verbundenen Ende des Torsionsstabes und dieser Zwischenstelle wird die Blockierung aufgehoben. In diesem Zustand kann die Gurtaufwickelwelle nur unter Tordierung des Abschnitts mit dem größeren Querschnitt gegen den Profilkopf gedreht werden, was zu einem höheren Kraftniveau führt. Wenn das Kriterium zum Umschalten in das nächste, niedrigere Kraftniveau erreicht ist, nämlich eine bestimmte Drehung der Gurtaufwickelwelle bezüglich des Gehäuses, wird auch der zweite Abschnitt des Torsionsstabes freigegeben, wodurch sich ein geringeres Kraftbegrenzungsniveau ergibt.

In einer zweiten Ausführungsform wird ein umgekehrter Kraftverlauf erreicht. Hier ist die Zwischenstelle zunächst unblockiert und wird nach Erreichen einer vorbestimmten Umdrehungszahl gegen die Gurtaufwickelwelle blockiert. Somit wird am Anfang der hintere Abschnitt des Torsionsstabes tordiert, bis eine weitere Torsion durch die Blockierung der Zwischenstelle gegen die Gurtaufwickelwelle unterbunden wird. Bei einer weiteren Drehung der Gurtaufwickelwelle gegen den Profilkopf muss dann der Abschnitt mit dem größeren Durchmesser tordiert werden, was zu einem höheren Kraftniveau führt.

Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 2 an der Zwischenstelle des Torsionsstabes eine Blockiervorrichtung mit wenigstens einem beweglichen Element angeordnet, wobei das bewegliche Element von einer Steuereinrichtung, welche zwischen der Zwischenstelle und dem zweiten (vorderen) Ende des Torsionsstabes drehfest mit diesem verbunden ist, gesteuert wird. Somit kann die Steuerung vollständig mechanisch und somit sehr zuverlässig und wartungsfrei ausgeführt werden, und trotzdem ergibt sich durch einfache Änderung der Geometrie die Möglichkeit, sowohl die Gurtauszugslänge, ab der zwischen den Niveaus geschaltet wird, als auch die Kraftbegrenzungsniveaus nach Bedarf einzustellen.

Nach Anspruch 8 befindet sich die Steuereinrichtung zwischen der Zwischenstelle und dem ersten (hinteren) Ende des Torsionsstabes.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus dem nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigen:

1 Eine teilweise aufgeschnittene Gurtaufwickelwelle mit sich durch diese erstreckendem Torsionsstab und einen Profilkopf in einem unbelasteten Ausgangszustand,

2 einen Schnitt durch das mit 1 Gezeigte entlang der Schnittlinie E-E,

3 das in 1 Gezeigte, nachdem sich die Gurtaufwickelwelle um einen vorbestimmten Betrag bezüglich des Profilkopfes gedreht hat und

4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie E-E aus 3.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, bei dem die Umschaltung von einem hohen zu einem niedrigen Kraftniveau erfolgt.

Die 1 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Gurtaufwickelwelle mit Torsionsstab und Profilkopf in einem unbelasteten Zustand. In einem fertigen Gurtaufroller ist die hier dargestellte Gurtaufwickelwelle mit Profilkopf in einem nicht dargestellten Gehäuse in bekannter Art und Weise aufgenommen. Hierbei sind Mittel vorgesehen, welche den Profilkopf 20 im Falle eines Unfalls gegen das Gehäuse blockieren. Durch die Gurtaufwickelwelle 10 erstreckt sich der Torsionsstab 12, dessen erstes Ende 12a drehfest mit der Gurtaufwickelwelle 10 und dessen zweites Ende 12b drehfest mit dem Profilkopf 20 verbunden ist. Der vordere Abschnitt 12' des Torsionsstabes 12 hat einen größeren Durchmesser als der hintere Abschnitt 12''. Die beiden Abschnitte werden durch die Lagerscheibe 14 voneinander getrennt.

In einem Blockierabstand b vom zweiten Ende 12b es Torsionsstabes 12 befindet sich an einer durch diesen Blockierabstand b definierten Zwischenstelle des Torsionsstabes eine Blockiervorrichtung. Diese besteht aus einer drehfest mit dem Torsionsstab 12 verbundenen Lagerscheibe 14 und aus dem schwenkbar an der Lagerscheibe 14 befestigten Keil 16, welcher ein bewegliches Element bildet. Die Schwenkachse 16a des Keils 16 erstreckt sich parallel zur Achse des Torsionsstabes 12, wie man insbesondere gut anhand von 4 sehen kann.

Im in den 1 und 2 gezeigten unbelasteten Zustand des Gurtaufrollers, d.h., in einem Zustand, in dem die Gurtaufwickelwelle 10 bezüglich des Profilkopfes 20 nicht verdreht ist, greift der Keil 16 in eine Kerbe 11 auf der Innenseite der Gurtaufwickelwelle 10 (siehe hierzu auch 4).

Der Keil 16 erstreckt sich über die Lagerscheibe 14 hinaus bis zur Steuerscheibe 17, welche ebenfalls drehfest mit dem Torsionsstab 12 verbunden ist. Diese Steuerscheibe 17 weist einen nichtkonstanten Radius auf. Wie man anhand der 2 und 4 sieht, weist die Steuerscheibe 17 einen ersten, großen Radius r1 auf, der an zwei Stufen auf einen kleineren Radius r2 abfällt, welcher identisch mit dem Radius des Torsionsstabes 12 sein kann. Die Steuerscheibe 17 ist in einem Schaltabstand a vom zweiten Ende des Torsionsstabes angeordnet.

Im in den 1 und insbesondere 2 gezeigten unbelasteten Ausgangszustand liegt der Keil 16 auf dem Bereich der Steuerscheibe 17 auf, welcher den größeren Radius r1 aufweist, wodurch der Keil 16 in der Kerbe 11 gehalten wird. Somit ist in diesem Zustand die Zwischenstelle des Torsionsstabes über die Lagerscheibe 14 und den Keil 16 drehfest mit der Gurtaufwickelwelle 10 verbunden. Hierdurch steht zu Beginn der Einleitung eines Drehmoments in die Gurtaufwickelwelle nur der vordere Abschnitt 12' des Torsionsstabes mit der Länge b zur Tordierung zur Verfügung, der hintere Abschnitt 12'' des Torsionsstabes bleibt zunächst untordiert.

Zunächst wird also nur der vordere Abschnitt 12' des Torsionsstabes tordiert, wobei auch die Steuerscheibe 17 bezüglich des hinsichtlich der Gurtaufwickelwelle 10 stationären Keils gedreht wird. Je näher hierbei die Steuerscheibe 17 an der Lagerscheibe 14 angeordnet ist, desto geringer ist die relative Bewegung zwischen Keil und Steuerscheibe bezogen auf die Gesamtdrehung der Gurtaufwickelwelle 10. Erreicht nun der Keil 16 die Stufe in der Steuerscheibe 17 (siehe hierzu 3 und 4), weicht er der von der Kerbe 11 auf ihn ausgeübten Kraft aus und schwenkt die in 4 gezeigte Position. Um diese Schwenkbewegung, bei der sich der zuvor in Eingriff mit der Kerbe 11 stehende Abschnitt des Keiles 16 im wesentlichen radial einwärts bewegt, zu ermöglichen, weist die Lagerscheibe 14 einen abgeflachten Bereich auf. Hierdurch ist die Verbindung zwischen Lagerscheibe 14 und Gurtaufwickelwelle 10 aufgehoben, so dass nun der hintere, dünnere Abschnitt 12'' des Torsionsstabes 12 tordiert wird, wodurch sich das Kraftniveau absenkt.

Die Kraftniveaus können im Prinzip beliebig einstellt werden, da die Durchmesser der Abschnitt des Torsionsstabes unabhängig voneinander gewählt werden können. Ebenso kann die Umdrehungszahl, bei der die Umschaltung zwischen den beiden Kraftniveaus erfolgt, im Prinzip frei gewählt werden, wobei dann, wenn die Steuerscheibe 16 nahe an der Lagerscheibe 14 angeordnet ist, die Umschaltung später erfolgt, als wenn die Steuerscheibe 16 weit von der Lagerscheibe 14 angeordnet ist. Insbesondere ist es auch leicht möglich, eine Umschaltung zwischen den Kraftniveaus erst nach mehreren Umdrehungen der Gurtaufwickelwelle 10 zu erreichen.

Es ist auch möglich, von einem niedrigen Kraftniveau auf ein hohes kraftniveau zu schalten, indem die Lagerscheibe zunächst freigegeben ist, sich also mitdrehen kann. Die Steuerscheibe, die in diesem Fall statt einer Stufe eine stetig verlaufende Rampe oder Spirale aufweist, ist auf dem hinteren, dünneren Abschnitt der Torsionsstabes angeordnet. Hier wird der Keil durch Anliegen an der rampen- oder spiralförmigen Außenkontur der Steuerscheibe aus der Freigabestellung in die Blockierstellung angehoben.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die unterschiedlichen Kraftniveaus nicht durch unterschiedliche Durchmesser der Abschnitte des Torsionsstabes, sondern durch unterschiedliche Materialien der Abschnitte zu erreichen.

10
Gurtaufwickelwelle
11
Kerbe
12
Torsionsstab
12a
erstes Ende
12b
zweites Ende
12'
vorderer Abschnitt
12''
hinterer Abschnitt
14
Lagerscheibe
16
Keil
17
Steuerscheibe
20
Profilkopf
a
Schaltabstand
b
Blockierabstand
c
Gesamtlänge des Torsionsstabes
r1
erster Radius
r2
zweiter Radius


Anspruch[de]
Selbstsperrender Gurtaufroller mit einer Gurtaufwickelwelle (10), durch die sich ein zur Kraftbegrenzung dienender Torsionsstab (12) mit zwei Enden (12a, b) erstreckt, wobei das erste Ende (12a) drehfest mit der Gurtaufwickelwelle (10) und das zweite Ende (12b) drehfest mit einem Profilkopf (20), welcher gegen ein Gehäuse blockiert werden kann, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich zwischen erstem und zweitem Ende des Torsionsstabes (12) befindliches Zwischenstelle des Torsionsstabes (12) in einem unbelasteten Ausgangszustand gegen die Gurtaufwickelwelle (10) blockiert ist und bei Überschreitung einer vorbestimmten Verdrehung zwischen zweitem Ende (12b) des Torsionsstabes (12) und Zwischenstelle die Blockierung aufgehoben wird. Selbstsperrender Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zwischenstelle des Torsionsstabes eine wenigstens ein bewegliches Element aufweisende Blockiervorrichtung angeordnet ist, deren bewegliches Element von einer Steuereinrichtung, die zwischen Zwischenstelle und zweitem Ende (12b) drehfest mit dem Torsionsstab (12) verbunden ist, gesteuert wird. Selbstsperrender Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element ein Keil (16) ist, der im unbelasteten Ausgangszustand in eine Kerbe (11) der Gurtaufwickelwelle (10) greift. Selbstsperrender Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Keil (16) bei Aufhebung im wesentlichen radial nach innen bewegt. Selbstsperrender Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Steuerscheibe (17) mit nicht konstantem Radius ist, auf der das bewegliche Element aufliegt. Selbstsperrender Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil (16) schwenkbar an einer Lagerscheibe (14) gehalten ist. Selbstsperrender Gurtaufroller mit einer Gurtaufwickelwelle (10), durch die sich ein zur Kraftbegrenzung dienender Torsionsstab (12) mit zwei Enden (12a, b) erstreckt, wobei das erste Ende (12a) drehfest mit der Gurtaufwickelwelle (10) und das zweite Ende (12b) drehfest mit einem Profilkopf (20), welcher gegen ein Gehäuse blockiert werden kann, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich zwischen erstem und zweitem Ende des Torsionsstabes (12) befindliches Zwischenstelle des Torsionsstabes (12) in einem unbelasteten Ausgangszustand gegen die Gurtaufwickelwelle (10) freigegeben ist und bei Überschreitung einer vorbestimmten Verdrehung zwischen zweitem Ende (12b) des Torsionsstabes (12) und Zwischenstelle die Blockierung aktiviert wird. Selbstsperrender Gurtaufroller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zwischenstelle des Torsionsstabes eine wenigstens ein bewegliches Element aufweisende Blockiervorrichtung angeordnet ist, deren bewegliches Element von einer Steuereinrichtung, die zwischen Zwischenstelle und erstem Ende (12a) drehfest mit dem Torsionsstab (12) verbunden ist, gesteuert wird.






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