DE10040976C1 - Gurtaufroller mit einem einen einstellbaren Torsionskraftverlauf ermöglichenden Torsionsstab - Google Patents

Abstract

Bei einem selbstsperrenden Gurtaufroller mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Blockiervorrichtung, wobei der Gurtaufroller mit einer als Torsionsstab ausgebildeten Kraftbegrenzungseinrichtung versehen ist und der Torsionsstab einerseits an die Gurtaufwickelwelle und andererseits an die Blockiervorrichtung des Gurtaufrollers angeschlossen ist und wobei zur Erhöhung der Rückhaltekraft und zur Erzielung einer variabel einstellbaren Kraft-Weg-Kennlinie eine zusätzliche energievernichtende Einrichtung vorgesehen ist, ist der Torsionsstab (17) auf wenigstens einem Teil seiner Länge mit einer sein Widerstandsmoment erhöhenden Wicklung (18) aus einem durch Beanspruchung zerstörbaren Materialstrang (19) versehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen selbstsperrenden Gurtaufroller mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Blockiervorrichtung, wobei der Gurtaufroller mit einer als Torsionsstab ausgebildeten Kraftbegrenzungseinrichtung versehen ist und der Torsionsstab einerseits an die Gurtaufwickelwelle und andererseits an die Blockiervorrichtung des Gurtaufrollers angeschlossen ist und wobei zur Erhöhung der Rückhaltekraft und zur Erzielung einer variabel einstellbaren Kraft-Weg- Kennlinie eine zusätzliche energievernichtende Einrichtung vorgesehen ist.

Ein Gurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen ist in der WO 96/32303 beschrieben. Zur Einstellung einer abgestuften und/oder degressiven Kraft-Weg-Kennlinie sind dabei unterschiedliche Einrichtungen vorgeschlagen, die in den Kraftübertragungsweg zwischen dem Torsionsstab und einem zugeordneten Profilkopf als Träger des auslenkbar angeordneten Blockiersperrgliedes eingeschaltet sind. Entsprechende Lösungen sehen beispielsweise vor, den Torsionsstab mit über seine Erstreckung unterschiedlichen Querschnitten auszuführen oder mehrere Torsionsstäbe ineinander zu verschachteln oder einen zusätzlichen, bei der Weiterdrehung der Gurtaufwickelwelle beanspruchten Biegebolzen anzuordnen.

Zu dem gleichen Zweck ist es aus der DE 296 22 181 U1 unter anderem bekannt, parallel zu einem zentralen Torsionsstab ringförmig um diesen herum weitere Torsionsstäbe anzuordnen, wobei eine gesondert ansteuerbare Stellvorrichtung vorgesehen ist, um das Bündel von Torsionsstäben in einem jeweils unterschiedlichen Zusammenwirken wirksam werden zu lassen.

Mit den bekannten Ausführungen ist der Nachteil verbunden, daß die Anordnung der zusätzlichen und gegebenenfalls in ihrem Ansprechen steuerbaren Einrichtungen bzw. Torsionsstäbe in Herstellung und Montage aufwendig ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Gurtaufroller mit den gattungsgemäßen Merkmalen die Anordnung der zusätzlichen energievernichtenden Einrichtung zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß der Torsionsstab auf wenigstens einem Teil seiner Länge mit einer sein Widerstandsmoment erhöhenden Wicklung aus einem durch Beanspruchung zerstörbaren Materialstrang versehen ist. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß zur Einstellung des gewünschten Kraftverlaufes auf den Torsionsstab lediglich die zuvor definierte Wicklung aufzubringen ist. In Abhängigkeit von dem verwendeten Werkstoff, von dem Querschnitt des gewickelten Materialstranges sowie von der Wicklungsart und der Wickelmenge lassen sich unterschiedliche Torsionskraftverläufe im Sinne einer abgestuften und/oder degressiven wie auch progressiven Kennlinie einstellen. Neben der so vermittelten großen Variabilität bei der Einstellung des Torsionskraftverlaufes ist in vorteilhafter Weise eine kostengünstige und einfache Herstellung des Torsionsstabes wie auch Montage des Gurtaufrollers gegeben. Im Wege einer einfachen Montage kann beispielsweise der Materialstrang unmittelbar von einer Rolle mit einer Wickelmaschine auf den Torsionsstab gebracht werden; derartige Wickelmaschinen sind heute für andere Anwendungen bereits im Einsatz.

Insbesondere bei einem degressiven Kraftverlauf werden im Verlaufe der Kraftbegrenzungsphase die gewickelten Materialstränge nacheinander bis zum Bruch belastet, was zu einem stufenweise abfallenden Kraftverlauf führt, bevor das Kraftniveau des Torsionsstabes erreicht ist und der Torsionsstab nur noch allein wirksam ist.

In der US 4 323 205 ist ein Gurtaufroller mit einem deformierbaren Energieabsorptionselement als Kraftbegrenzer beschrieben, welches in einer schraubenförmigen Wicklung bezüglich einer Gurtwelle angeordnet ist und im Belastungsfall von der sich drehenden Gurtwelle durch eine Schikane gezogen wird. In einer ähnlichen Weise ist bei dem in der DE 296 14 587 U1 beschriebenen Gegenstand ein eine Welle umschlingendes und diese durchsetzendes Energieabsorptionselement vorgesehen, welches durch die Drehung der Welle gegen das Energieabsorptionselement außen einfassende Stützelemente aufgebogen wird. Diese Maßnahmen dienen jedoch der Energieabsorption an sich und nicht der Einstellung des Kraftverlaufes an einem Torsionsstab.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wicklung mit großer Steigung des gewickelten Materialstranges ausgebildet ist; hiermit ergibt sich ein degressiver Kraftverlauf mit einem relativ geringen sprungweisen Absinken des Kraftniveaus. Da bei einer großen Steigung der Wicklung relativ wenig Material eingesetzt wird, ergibt sich nur ein kleinerer Einfluß des Materialstranges über einen kürzeren Zeitraum.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Wicklung mit kleiner Steigung des gewickelten Materialstranges ausgeführt ist; hiermit ergeben sich im Vergleich mit dem eine große Steigung aufweisenden Wickelverlauf größere Absenkungen des Kraftniveaus. Im übrigen bringt eine kleine Steigung der Wicklung mehr Material auf den Torsionsstab und sorgt so für einen großen und über die Zeitdauer auch längeren Einfluß der Wicklung auf den Torsionskraftverlauf.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Wicklung mit Vorspannung auf den Torsionsstab aufgebracht ist. Bei einer unter Vorspannung aufgebrachten Wicklung ist deren Einfluß auf den Kraftverlauf mit Beginn der Belastung sofort vorhanden; ist dagegen die Wicklung nur lose oder mit viel Spiel aufgebracht, so setzt der Einfluß der Wicklung auf den Kraftverlauf später ein.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wicklung aus einer von einem Ende des Torsionsstabes ausgehenden und sich über die Länge des Torsionsstabes erstreckenden Hinwicklung und aus einer nach Umlenkung des Materialstanges am anderen Ende des Torsionsstabes ausgeführten Rückwicklung des Materialstranges besteht. Da Hin- und Rückwicklung jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu Bruch gehen, kann somit mit einem einzigen gewickelten Materialstrang eine zweistufige Absenkung des Kraftniveaus verwirklicht werden. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, die Hinwicklung und die Rückwicklung jeweils mit unterschiedlichen Steigungen und/oder unterschiedlichen Vorspannungen aufzubringen.

Soweit vorgesehen ist, daß die Wicklung aus mehreren Materialsträngen aufgebaut ist, kann sowohl eine einfach durchgehende Wicklung als auch eine Wicklung mit Hinwicklung und Rückwicklung vorgesehen sein.

Zweckmäßig besteht die Wicklung aus einem metallischen Draht, dessen Querschnitt in Abhängigkeit von dem gewünschten Kraftverlauf festgelegt ist. Zur Befestigung der Drähte können diese an dem Ende des Torsionsstabes in einem darin vorgesehenen Schlitz verprägt sein. Insbesondere bei einer mit Hinwicklung und Rückwicklung ausgeführten Wicklung können die Drahtenden miteinander verschweißt oder auch miteinander verdreht sein.

In einer alternativen Ausführungsform kann aber auch vorgesehen sein, daß die Wicklung aus einem textilen Material besteht, wobei die Wicklung mit einem Seil, einem Band oder einem entsprechend gewebten Garn ausgeführt sein kann. Auch derartige hochreißfeste textile Materialien weisen eine entsprechende Bruchlast auf, so daß das gewünschte Kraftniveau entsprechend einstellbar ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen aus dem gattungsbildenden Stand der Technik bekannten Gurtaufroller in einer schaubildlichen Gesamtdarstellung,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des mit einer eine große Steigung aufweisenden Wicklung versehenen Torsionsstabes,

Fig. 3 den zugehörigen Kraft-Weg-Verlauf im Diagramm,

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel des mit einer eine kleine Steigung aufweisenden Wicklung versehenen Torsionsstabes,

Fig. 5 den zu Fig. 4 zugehörigen Kraft-Weg-Verlauf im Diagramm,

Fig. 6 ein der Darstellung der Fig. 2 entsprechendes Ausführungsbeispiel mit einer aus zwei Materialsträngen bestehenden Wicklung,

Fig. 7 den zu Fig. 6 zugehörigen Kraft-Weg-Verlauf im Diagramm.

Wie sich zunächst aus der aus dem gattungsbildenden Stand der Technik nach der WO 96/32303 aus Gründen des besseren Verständnisses der Erfindung übernommenen Fig. 1 ergibt, besteht der Gurtaufroller aus einem U-förmigen Gehäuse 10, in dessen U-Schenkeln 11 bzw. den darin angeordneten Durchbrüchen 12 eine Gurtaufwickelwelle 13 gelagert ist. An dem blockierseitigen Ende der Gurtaufwickelwelle 13 ist dieser stirnseitig ein in dem U-Schenkel 11 des Gehäuses 10 umlaufender Profilkopf 14 zugeordnet, wobei an dem Profilkopf 14 ein radial unter der Wirkung einer nicht dargestellten Steuereinrichtung auslenkbares Blockiersperrglied 15 gelagert ist, welches aufgrund der Ansteuerung im Falle einer einwirkenden Verzögerung in die in dem zugeordneten Durchbruch 12 angeordnete Verzahnung 16 eingesteuert wird.

Der Profilkopf 14 und die Gurtaufwickelwelle 13 sind durch einen als Kraftbegrenzungseinrichtung wirkenden Torsionsstab 17 miteinander verbunden, indem das einen Anschlußkopf 30 aufweisende Ende des Torsionsstabes 17 vorzugsweise formschlüssig mit dem Profilkopf 14 verbunden ist und daß ebenfalls mit einem Anschlußkopf 30 versehene andere Ende des in der Gurtaufwickelwelle 13 verlaufenden Torsionsstabes 17 in einer nicht dargestellten Weise mit der Gurtaufwickelwelle 13 verbunden ist. Kommt es somit nach dem Blockieren des Profilkopfes 14 mittels des Blockiersperrgliedes 15 zu einem weiteren Gurtbandauszug mit entsprechender Drehung der Gurtaufwickelwelle 13, so wird diese Drehbewegung über den Torsionsstab 17 unter gleichzeitiger Energieaufnahme auf den Profilkopf 14 übertragen, wobei entweder zur Begrenzung der Verformung des Torsionsstabes 17 ein Anschlag zwischen der Gurtaufwickelwelle 13 und dem Profilkopf 14 vorgesehen ist oder der Torsionsstab derart ausgelegt ist, daß er eine größere Anzahl von Umdrehungen ausführen kann als zur Energieumwandlung benötigt werden.

In den weiteren Figuren ist jeweils der Torsionsstab mit der auf ihm als zusätzliche energievernichtende Einrichtung aufgebrachten Wicklung nebst der zugehörigen Kraft-Weg- Kennlinie dargestellt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Torsionsstab 17 mit einer Wicklung 18 aus einem einzigen Materialstrang 19 versehen, wobei die Wicklung 18 in Hin- und Rückwicklung aufgebracht ist. Hierzu ist das eine Ende des Materialstranges 19 mittels einer Einhängung 20 an dem Anschlußkopf 30 des Torsionsstabes 17 in einer geeigneten Weise befestigt und erstreckt sich von hier aus in einer Hinwicklung 21 zum gegenüberliegenden Ende des Torsionsstabes bzw. zu dessen dort befindlichem Anschlußkopf 30. Im Bereich dieses Anschlußkopfes ist der Materialstrang 19 in eine Umlenkung 23 geführt und von hier aus in einer Rückwicklung 22 zum vorderen Ende des Torsionsstabes zurückgeführt. Der in Fig. 3 dargestellte zugehörige Kurvenverlauf 24 des Drehmomentenverlaufes in Abhängigkeit von den Umdrehungen der Welle weist zunächst einen ersten Abfall 25 aus, wenn die Hinwicklung 21 oder die Rückwicklung 22 bei entsprechender Belastung des Torsionsstabes 17 zu Bruch geht. Im Anschluß daran stellt sich ein Zwischenniveau 26 ein, bevor ein weiterer Abfall 27 des Drehmoments bei Bruch der jeweils anderen Wicklung 21 bzw. 22 erfolgt, bevor im Anschluß daran das Kraftniveau des Torsionsstabes 28 erreicht ist.

Das in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 3 lediglich dadurch, daß die Wicklung 18 des Materialstranges 19 mit einer kleineren Steigung aufgebracht ist, und hiermit ist nicht nur eine etwas stärkere Abstufung des jeweiligen Abfalls des Drehmoments bei Bruch der Teilwicklung 21, 22 entsprechend den Ästen 25, 27 des Kurvenverlaufs verbunden, vielmehr erstreckt sich das zwischen den Kurvenverlaufsästen 25, 27 bestehende Zwischenniveau 26 auch über einen größeren Umdrehungsbereich.

Bei dem in Fig. 6, 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Materialstränge 19 jeweils in einer Hinwicklung 21 bzw. Rückwicklung 22 mit entsprechenden Umlenkungen 23 angeordnet, so daß sich insgesamt ein vierstufiger degressiver Abfall des Drehmoments einstellt, wenn die zugehörigen Teilwicklungen bei Beanspruchung des Torsionsstabes zu Bruch gehen.

Claims (8)

1. Selbstsperrender Gurtaufroller mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Blockiervorrichtung, wobei der Gurtaufroller mit einer als Torsionsstab ausgebildeten Kraftbegrenzungseinrichtung versehen ist und der Torsionsstab einerseits an die Gurtaufwickelwelle und andererseits an die Blockiervorrichtung des Gurtaufrollers angeschlossen ist und wobei zur Erhöhung der Rückhaltekraft und zur Erzielung einer variabel einstellbaren Kraft-Weg-Kennlinie eine zusätzliche energievernichtende Einrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (17) auf wenigstens einem Teil seiner Länge mit einer sein Widerstandsmoment erhöhenden Wicklung (18) aus einem durch Beanspruchung zerstörbaren Materialstrang (19) versehen ist.

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18) mit großer Steigung des gewickelten Materialstranges (19) ausgebildet ist.

3. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18) mit kleiner Steigung des gewickelten Materialstranges (19) ausgeführt ist.

4. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18) mit Vorspannung auf den Torsionsstab (17) aufgebracht ist.

5. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18) aus einer von einem Ende des Torsionsstabes (17) ausgehenden und sich über die Länge des Torsionsstabes (17) erstreckenden Hinwicklung (21) und aus einer nach Umlenkung (23) des Materialstanges (19) am anderen Ende des Torsionsstabes (17) ausgeführten Rückwicklung (22) des Materialstranges (19) besteht.

6. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18; 21, 22) aus mehreren Materialsträngen (19) aufgebaut ist.

7. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18) aus einem metallischen Draht besteht.

8. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18) aus einem textilen Material besteht.