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Dokumentenidentifikation DE102006026470A1 13.12.2007
Titel Gurtaufroller mit Kraftbegrenzungseinrichtung
Anmelder TRW Automotive GmbH, 73553 Alfdorf, DE
Erfinder Lüders, Michael, 73579 Schechingen, DE
Vertreter Prinz und Partner GbR, 80335 München
DE-Anmeldedatum 07.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006026470
Offenlegungstag 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse B60R 22/28(2006.01)A, F, I, 20061019, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Gurtaufroller umfaßt eine in einem Rahmen um eine Achse (M) drehbar gelagerte hohle Gurtspule (12) und eine Kraftbegrenzungseinrichtung. Die Kraftbegrenzungseinrichtung weist einen im Kraftbegrenzungsfall axial verschiebbaren Schneidkörper (22) und ein in das Innere der Gurtspule 12 hineinragendes Blockierelement (20) auf. Im Kraftbegrenzungsfall ist das Blockierelement (20) am Rahmen (10) drehfest blockiert, und es findet eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule (12) und dem Blockierelement (20) statt. Während der Relativdrehung wird der Schneidkörper (22) von der Gurtspule (12) mitgenommen und schneidet in das Blockierelement (20) ein.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer in einem Rahmen um eine Achse drehbar gelagerten hohlen Gurtspule und einer Kraftbegrenzungseinrichtung, die einen im Kraftbegrenzungsfall axial verschiebbaren Schneidkörper und ein in das Innere der Gurtspule hineinragendes Blockierelement aufweist, wobei im Kraftbegrenzungsfall das Blockierelement am Rahmen drehfest blockiert ist und eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule und dem Blockierelement stattfindet.

Aus der DE 103 43 534 A1 ist ein Gurtaufroller mit einem Kraftbegrenzer bekannt, der einen Torsionsstab und einen Schneidkörper aufweist. Der Torsionsstab dient zur Festlegung eines Basiskraftniveaus für die gesamte Kraftbegrenzungsphase. Um den Kraftverlauf zu variieren, ist zusätzlich eine Materialzerspanung vorgesehen, die dem Basiskraftniveau ein variables Kraftniveau hinzufügt. Hierzu sind ein Flansch der Gurtspule und eine drehfest blockierbare Scheibe durch den Schneidkörper gekoppelt. Bei einer Relativdrehung zwischen Scheibe und Flansch schneidet der Schneidkörper einen Span aus dem Flansch heraus.

Ein Gurtaufroller der eingangs genannten Art ist in der DE 197 44 836 C2 gezeigt. In der Kraftbegrenzungsphase ist eine Welle, auf der der Schneidkörper drehfest angeordnet ist, blockiert, während sich die Gurtspule drehen läßt. Die radial nach außen gerichtete Schneide des Schneidkörpers dringt dabei in eine Nut an der Innenwand der Gurtspule ein. Die Nut erstreckt sich schraubenlinienförmig entlang der Innenwand, so daß sich der Schneidkörper in axialer Richtung auf der Welle bewegt. Auf diese Weise kann die Kraftbegrenzung auf mehrere Gurtspulenumdrehungen ausgedehnt werden. Die Kraftbegrenzung erfolgt hier aber alleine durch Materialzerspanung; die Konstruktion läßt keine Integration eines Torsionsstabs zu.

Es besteht daher ein Bedarf nach einem Gurtaufroller, der zusätzlich zu einem Basiskraftbegrenzungsniveau eines Torsionsstabs ein variables Kraftbegrenzungsnivau über mehrere Gurtspulenumdrehungen hinweg ermöglicht.

Die Erfindung sieht hierzu einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art vor, bei dem der Schneidkörper während der Relativdrehung von der Gurtspule mitgenommen wird und in das Blockierelement einschneidet. Abweichend von den bekannten Konstruktionen dreht sich beim erfindungsgemäßen Gurtaufroller der Schneidkörper mit der Gurtspule mit und schneidet Material aus dem feststehenden Blockierelement heraus. Dieses Konzept läßt einen kompakten Aufbau zu, bei dem der Schneidkörper radial zwischen der Innenwand der Gurtspule und dem Blockierelement angeordnet ist, so daß im Inneren der Gurtspule noch Platz für einen massiven Torsionsstab bleibt. Somit kann das Mindestkraftbegrenzungsniveau in bekannter Weise durch den Torsionsstab vorgegeben werden, während die erfindungsgemäße Anordnung des Schneidkörpers eine variable Feineinstellung des Gurtkraftbegrenzungsniveaus über mehrere Gurtspulenumdrehungen erlaubt.

Damit der Schneidkörper im Normalbetrieb des Gurtaufrollers sicher an einer definierten Startposition gehalten ist und sich nicht verklemmt, ist er vorzugsweise mit einem Scherstift auf dem Blockierelement fixiert. Im Kraftbegrenzungsfall wird der Stift abgeschert, und der Schneidkörper wird von der Gurtspule unter Materialzerspanung über das Blockierelement geführt.

Zur Einstellung des durch den Schneidkörper erreichten Kraftbegrenzungsniveaus weist das Blockierelement vorteilhaft eine schraubenlinienförmige Erhöhung oder Vertiefung auf, in die der Schneidkörper einschneidet. Durch Variation der Abmessungen der Erhöhung bzw. Vertiefung kann ein progressiver, degressiver oder konstanter Kraftverlauf vorgegeben werden. Selbstverständlich ist auch eine Kombination dieser Verläufe möglich.

Zusätzlich kann das Blockierelement eine schraubenlinienförmige Führung für den Schneidkörper aufweisen, um eine sichere axiale Verschiebung des Schneidkörpers zu gewährleisten.

Um die Kraftbegrenzung nach einem vorgegebenen Gurtspulendrehwinkel zu beenden, kann die Erhöhung oder Vertiefung bzw. die Führung des Blockierelements einen Endanschlag für den Schneidkörper aufweisen.

Eine kompakte Anordnung der Bauteile der Kraftbegrenzungseinrichtung wird dadurch erreicht, daß das Blockierelement einen hohlen Abschnitt aufweist, in dem ein Torsionsstab angeordnet ist.

Zur Stabilisierung des hohlen Abschnitts kann auf der dem Mitnehmer gegenüberliegenden Seite der Gurtspule eine Abstützung für das Blockierelement vorgesehen sein.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blockierelement eine Zahnscheibe mit einem rohrförmigen Fortsatz, der in das Innere der Gurtspule hineinragt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers entlang dessen Längsachse; und

2 eine Schnittansicht des Gurtaufrollers quer zur Längsachse.

Der in den Figuren dargestellte Gurtaufroller umfaßt einen Rahmen (nicht gezeigt), in dem eine hohle Gurtspule 12 drehbar um eine Mittelachse M gelagert ist. Koaxial hierzu sind eine Zahnscheibe 14 und ein Torsionsstab 16 gelagert. Das in 1 sichtbare Ende des Torsionsstabs 16 ist drehfest an die Zahnscheibe 14 gekoppelt, während das entgegengesetzte Ende des Torsionsstabs 16 drehfest an die Gurtspule 12 gekoppelt ist. Die Gurtspule 12 ist wiederum mittels eines Halterings 10, wie er aus der DE 202 12 591 U1 bekannt ist, drehfest mit der Zahnscheibe 14 verbunden. Die Zahnscheibe 14 weist einen rohrförmigen Fortsatz 18 auf, der in das Innere der Gurtspule 12 hineinragt. Der Fortsatz 18 kann einstückig mit der Zahnscheibe 14 ausgebildet oder drehfest an die Zahnscheibe 14 gekoppelt sein. Die Zahnscheibe 14 und der Fortsatz 18 bilden zusammen ein Blockierelement 20, dessen Funktion später genauer erläutert wird.

Zwischen dem Fortsatz 18 und der Innenwand der Gurtspule 12 ist ein Schneidkörper 22 vorgesehen, der mittels eines (nicht gezeigten) Scherstifts auf dem Fortsatz 18 fixiert ist. Außerdem liegt der Schneidkörper 22 an einem Mitnehmer 24 der Gurtspule 12 an, der in Gurtbandabzugsrichtung (Pfeil A in 2) betrachtet hinter dem Schneidkörper 22 angeordnet ist. Auf der dem Mitnehmer 24 diametral gegenüberliegenden Innenseite der Gurtspule 12 ist eine Abstützung 26 für den Fortsatz 18 vorgesehen, der einem Durchbiegen des Fortsatzes 18 entgegenwirkt. Die Abstützung 26 weist zudem einen Führungsabschnitt für das in der Gurtspule 12 verankerte Ende des Sicherheitsgurts 28 auf. Der Sicherheitsgurt 28 liegt über etwa 90° an der Außenwand des Fortsatzes 18 an, bevor er durch einen Spalt am Mitnehmer 24 vorbei aus der Gurtspule 12 herausgeführt ist.

Auf der Außenseite des Fortsatzes 18 sind eine schraubenlinienförmige Vertiefung 30 und eine parallel dazu verlaufende schraubenlinienförmige Erhöhung 32 gebildet. Die Vertiefung 30 dient als Führungsnut für einen Fortsatz (Nocken) des Schneidkörpers 22. Ein Ende der schraubenlinienförmigen Erhöhung 32 liegt der Schneide des Schneidkörpers 22 unmittelbar gegenüber.

Der Torsionsstab 16, der Schneidkörper 22 und das Blockierelement 14 sind die wesentlichen Bestandteile einer zweistufigen Kraftbegrenzungseinrichtung, deren Funktion nachfolgend erläutert wird.

Im Normalbetrieb des Gurtaufrollers dreht sich die Zahnscheibe 14 mit ihrem Fortsatz 18 aufgrund der Kopplung durch den Torsionsstab 16 mit der Gurtspule 12 mit. Der auf dem Fortsatz 18 fixierte Schneidkörper 22 bewegt sich zusammen mit der Gurtspule 12 und dem Fortsatz 18. Im Rückhaltefall wird die Zahnscheibe 14 durch einen (nicht gezeigten) Blockiermechanismus drehfest am Rahmen 10 blockiert, z.B. durch Einsteuern einer am Rahmen abgestützten Blockierklinke in die Verzahnung der Zahnscheibe 14. Übersteigt die Kraft im Sicherheitsgurt 28 einen vorbestimmten Wert, tritt die Kraftbegrenzungseinrichtung in Aktion. Trotz des drehfest am Rahmen gehaltenen Blockierelements 20 ist nämlich eine Drehung der Gurtspule 12 unter Tordierung des Torsionsstabs 16 möglich, um bei extrem hoher Gurtkraft einen begrenzten Gurtbandabzug zu gestatten.

Es findet dann eine Drehung der Gurtspule 12 relativ zum Blockierelement 20 in Gurtbandabzugsrichtung (Pfeil A in 2) statt. Der Mitnehmer 24 greift am Schneidkörper 22 an und sorgt dafür, daß der Schneidkörper 22 – nach Abscheren des Scherstifts – der Drehung der Gurtspule 12 folgt. Dabei kommt der Schneidkörper 22 in Schneideingriff mit der Erhöhung 32. Aufgrund der Führungsnut 30 bewegt sich der Schneidkörper 22 nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in axialer Richtung und zerspant kontinuierlich das Material der Erhöhung 32 des feststehenden Blockierelements 20. In 1 sind schematisch die axialen Positionen des Schneidkörpers 22 nach 0, 1, 2 und 3 Umdrehungen der Gurtspule 12 gezeigt. Der Mitnehmer 24 ist so geformt, daß er diese axiale Bewegung des Schneidkörpers 22 zuläßt. Das durch die Materialzerspanung erreichte Kraftbegrenzungsniveau addiert sich zum im wesentlichen konstanten Kraftbegrenzungsniveau des Torsionsstabs 16. Die Materialzerspanung wird durch eine an einer vorbestimmten Stelle vorgesehene massive Verdickung (nicht gezeigt) der Führungsnut 30 oder der Erhöhung 32, die als Endanschlag für den Schneidkörper 22 dient, beendet.

Der Kraftverlauf und dessen Dauer können insbesondere durch folgende Parameter und deren Variation über den schraubenförmigen Verlauf der Erhöhung 32 beliebig eingestellt werden:

  • – Material des Schneidkörpers 22 (Schneide),
  • – Material des Blockierelements 20 (Erhöhung 32),
  • – Schnittiefe und Schnittbreite (Maße der Schneide des Schneidkörpers 22 und Abmessungen der Erhöhung 32),
  • – axiale Steigung der schraubenlinienförmigen Erhöhung 32.

Anstelle des in die Führungsnut 30 eingreifenden Fortsatzes des Schneidkörpers 22 kann auch eine umgekehrte Konstruktion mit einem in einer Ausnehmung des Schneidkörpers 22 eingreifenden schraubenlinienförmigen Führungswulst vorgesehen sein. Genauso kann anstelle der Materialerhöhung 32 des Blockierelements 20 auch eine schraubenlinienförmige Vertiefung vorgesehen sein, in die der Schneidkörper 22 eingreift. In diesem Fall kann unter Umständen sogar auf eine zusätzliche Führung des Schneidkörpers 22 verzichtet werden.


Anspruch[de]
Gurtaufroller mit einer in einem Rahmen um eine Achse (M) drehbar gelagerten hohlen Gurtspule (12) und einer Kraftbegrenzungseinrichtung, die einen im Kraftbegrenzungsfall axial verschiebbaren Schneidkörper (22) und ein in das Innere der Gurtspule (12) hineinragendes Blockierelement (20) aufweist, wobei im Kraftbegrenzungsfall das Blockierelement am Rahmen drehfest blockiert ist und eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule (12) und dem Blockierelement (20) stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (22) während der Relativdrehung von der Gurtspule (12) mitgenommen wird und in das Blockierelement (20) einschneidet. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (22) radial zwischen der Gurtspule (12) und dem Blockierelement (20) angeordnet ist. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (22) mit einem Scherstift auf dem Blockierelement (20) fixiert ist. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (22) bei der Relativdrehung an einem drehfest an die Gurtspule (12) gekoppelten Mitnehmer (24) anliegt. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierelement (20) eine schraubenlinienförmige Erhöhung (32) oder Vertiefung aufweist, in die der Schneidkörper (22) einschneidet. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierelement (20) eine schraubenlinienförmige Führung (30) für den Schneidkörper (22) aufweist. Gurtaufroller nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (32) oder Vertiefung bzw. die Führung (30) einen Endanschlag für den Schneidkörper (22) aufweist. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierelement (20) einen hohlen Abschnitt aufweist, in dem ein Torsionsstab (16) angeordnet ist. Gurtaufroller nach Anspruch 4 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Mitnehmer (24) gegenüberliegenden Innenseite der Gurtspule (12) eine Abstützung (26) für das Blockierelement (20) vorgesehen ist. Gurtaufroller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (26) einen Gurtführungsabschnitt aufweist. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierelement (20) eine Scheibe (14) mit einem rohrförmigen Fortsatz (18) ist, der in das Innere der Gurtspule (12) hineinragt. Gurtaufroller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (18) einstückig mit der Scheibe (14) ausgebildet ist. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, daß die Gurtspule (12), das Blockierelement (20) und ein Torsionsstab (16) koaxial angeordnet sind.






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