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Die
Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem,
mit einem in einem Gehäuse
gelagerten Antriebselement, das einen Flügelansatz aufweist und auf
einer Kreisbahn zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition
bewegbar ist, und einer im Gehäuse
ausgebildeten Führung
für ein
Kraftübertragungselement,
das am Flügelansatz angreift.
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Ein
derartiger Gurtstraffer ist aus der
EP 0 628 454 A1 bekannt. Das Antriebselement
ist hierbei ein Hohlrad eines Planetengetriebes, das über mehrere
Planetenräder
mit einem Sonnenrad gekoppelt ist. Das Sonnenrad wiederum ist an
eine Gurtspule ankoppelbar. Das Hohlrad weist einen Flügelansatz auf,
der in einer ringförmigen
Druckkammer gelagert ist, die das Hohlrad umgibt. Mit der Druckkammer steht
ein Gasgenerator in Verbindung, der bei Betätigung Druckgas erzeugt, welches
den Flügelansatz beaufschlagt
und dadurch das Hohlrad antreibt. Hierbei stellt das erzeugte Druckgas
ein Kraftübertragungselement
dar, dessen Führung
durch die Druckkammer gebildet ist. Die durch das Druckgas bewirkte
Krafteinleitung auf das Hohlrad ist konstant.
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Demgegenüber schafft
die Erfindung einen Gurtstraffer, der sich durch eine variable Krafteinleitung
und somit durch ein veränderliches
Drehmoment auszeichnet.
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Dies
wird erfindungsgemäß bei einem
Gurtstraffer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der radiale
Abstand der Führung
vom Mittelpunkt der Kreisbahn in der Anfangsposition und der Endposition
des Antriebselements unterschiedlich ist. Da der Verlauf der Führung die
Bewegungsbahn des Kraftübertragungselements
und damit insbesondere auch dessen Angriffspunkt am Flügelansatz
bestimmt, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein Gurtstraffer,
bei dem die auf das Antriebselement bzw. auf dessen Flügelansatz
wirkende Antriebskraft ihren Angriffspunkt im Verlauf der Straffbewegung ändert. Bei
einem drehbar gelagerten Antriebselement bedeutet dies insbesondere, daß sich der
Hebelarm der Antriebskraft ändert,
wodurch ein sich änderndes
Drehmoment und somit eine variable Getriebeübersetzung erzielt wird.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform ist
vorgesehen, daß sich
der Abstand der Führung vom
Mittelpunkt der Kreisbahn von der Anfangsposition zur Endposition
des Antriebselements verringert, insbesondere kontinuierlich verringert.
Auf diese Weise erzeugt der Gurtstraffer zu Beginn der Straffung,
also beim Beschleunigen der Gurtwelle, ein vergleichsweise großes Drehmoment,
das sich während des
Straffvorgangs verringert. Dadurch wird eine schnelle Anbindung
des Insassen zu Beginn des Straffvorganges sowie ein großer Gurtbandeinzug gegen
Ende des Straffvorganges erreicht.
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Um
eine kontinuierliche Veränderung
des Abstands zum Mittelpunkt der Kreisbahn zu erreichen, kann die
Führung
annähernd
spiralförmig
verlaufen. Ebenso wäre
es möglich,
daß die
Führung kreisbogenförmig verläuft, wobei
in diesem Fall allerdings der Mittelpunkt des Kreisbogens nicht
mit dem Mittelpunkt der Kreisbahn, auf der sich das Antriebselement
bewegt, zusammenfällt.
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Um
ein rasches Ansprechen des Gurtstraffers sicherzustellen, ist vorteilhaft
ein pyrotechnischer Antrieb für
das Antriebselement vorgesehen. Alternativ könnte jedoch auch ein mechanischer
oder elektrischer Antrieb zum Einsatz kommen.
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Insbesondere
bei Verwendung eines pyrotechnischen Antriebs sollte die Führung zumindest abschnittsweise
als Druckkammer ausgebildet sein. Wird als Kraftübertragungselement ausschließlich Druckgas
verwendet, das den Flügelansatz
direkt beaufschlagt, so sollte die Führung über ihre gesamte Länge als
Druckkammer ausgebildet sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung handelt es sich bei dem Kraftübertragungselement um mehrere
Kugeln. In bekannter Weise sind die Kugeln in einer Reihe angeordnet, wobei
die erste Kugel direkt oder über
ein Zwischenglied am Flügelansatz
angreift. Die letzte Kugel in der Reihe wird durch den Antrieb beaufschlagt.
Alternativ könnte
es sich bei dem Kraftübertragungselement auch
um länglichen
Kolben handeln, der jedoch aufgrund der Ausgestaltung der Führung biegsam
ausgebildet sein müßte. Ebenso
ist es, wie bereits erwähnt,
möglich,
Druckgas als Kraftübertragungselement
direkt auf den Flügelansatz
wirken zu lassen.
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Vorzugsweise
ist das Antriebselement mit einem Ritzel gekoppelt oder koppelbar,
dessen Drehachse gegenüber
dem Mittelpunkt der Kreisbahn versetzt ist. Dadurch läßt sich
auch bei einem vergleichsweise großen Kreisbahnradius ein direkter Eingriff
des Antriebselements mit dem Ritzel realisieren, wodurch auf weitere
Zahnräder
zur Kräfteübertragung
verzichtet werden kann. Alternativ ist jedoch ebenso ein Planetengetriebe
denkbar.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung.
In dieser zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers im Einbauzustand
vor einer Aktivierung; und
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2 eine
Schnittansicht des Gurtstraffers aus 1 nach einer
Aktivierung.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Gurtstraffer 10 im
Zustand vor der Aktivierung. Der Gurtstraffer 10 weist
ein Gehäuse 12 auf,
das mit dem Rahmen eines Gurtaufrollers (nicht gezeigt) verbunden
ist. Insbesondere kann das Gehäuse 12 einstückig mit
dem Rahmen des Gurtaufrollers ausgeführt sein. Ein Ritzel 14,
das in einem Rückhaltefall
an die Welle des Gurtaufrollers ankoppelbar ist, ist im Inneren
des Gehäuses 12 drehbar
gelagert. Die Drehachse des Ritzels 14 ist mit A bezeichnet.
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Ferner
ist ein Antriebselement 16 vorgesehen, dessen Verzahnung 18 mit
dem Ritzel 14 kämmt.
Das Antriebselement 16 ist hier als gekrümmte Zahnstange
ausgebildet, die die Form eines Kreisbogens aufweist und sich auf
einer Kreisbahn K um den Mittelpunkt M bewegen kann, um das Ritzel 14 anzutreiben.
Natürlich
könnte
das Antriebselement 16 ebenfalls als vollständiges Hohlrad
ausgebildet sein, dessen Verzahnung direkt oder über zwischengeschaltete Planetenräder mit
dem Ritzel 14 in Eingriff steht. Wie aus der Figur ersichtlich
ist, fällt
der Mittelpunkt M der Kreisbahn K nicht mit der Drehachse A des
Ritzels 14 zusammen.
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Das
Antriebselement 16 weist einen Flügelansatz 20 auf,
der vom Mittelpunkt M aus gesehen radial nach außen weist. Im Gehäuse 12 ist
eine Führung 22 angeordnet,
deren erster Abschnitt durch ein Rohr 24 und deren zweiter
Abschnitt durch eine im Gehäuse 12 vorgesehene
Nut 26 gebildet ist. Die Nut 26 schließt dabei
direkt an das Rohr 24 an. Im Einbauzustand des Gurtstraffers 10 (1)
befindet sich das Antriebselement 16 in einer Anfangsposition,
in der der Flügelansatz 20 unmittelbar
außerhalb des
Rohres 24 angeordnet ist.
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Die
Führung 22,
insbesondere der zweite Abschnitt, der durch die Nut 26 gebildet
ist, verläuft im
gezeigten Beispiel annähernd
spiralförmig.
Dadurch verringert sich der radiale Abstand 1 der Führung 22 (hier
insbesondere der Nut 26) vom Mittelpunkt M ausgehend von
der Stelle, an der der Flügelansatz 20 im
Einbauzustand gelagert ist, entgegen dem Uhrzeigersinn kontinuierlich.
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In
der Führung 22 ist
ein Kraftübertragungselement
in Form mehrerer Kugeln 28 angeordnet, von denen die erste
direkt am Flügelansatz 20 angreift.
Die Kugeln 28 sind allesamt im Inneren des Rohres 24 positioniert,
dessen Rohrdurchmesser in etwa dem Kugeldurchmesser entspricht.
Das dem Flügelansatz 20 abgewandte
Ende des Rohres 24 steht mit einem in den Figuren nur angedeuteten
pyrotechnischen Antrieb 30 in Verbindung, der bei einer Aktivierung
ein Druckgas erzeugt. Das Innere des Rohres 24 ist als
Druckkammer 32 ausgebildet.
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Im
normalen Fahrbetrieb ist der Gurtstraffer 10 nicht mit
der Welle des Gurtaufrollers verbunden. In einem Rückhaltefall
wird das Ritzel 14 an die Gurtaufrollerwelle angekoppelt
und gleichzeitig oder bereits zuvor der pyrotechnische Antrieb 30 aktiviert. Dieser
erzeugt ein Druckgas, welches die Kugeln 28 und somit auch
den Flügelansatz 20 beaufschlagt, der
(bezogen auf die Zeichenebene) unmittelbar oberhalb der offenen
Nut 26 angeordnet ist. Dadurch wird auf den Flügelansatz 20 eine
Antriebskraft FA ausgeübt, deren Angriffspunkt am
Flügelansatz
sehr weit außen
in einem Punkt PA liegt. Die Antriebskraft FA treibt das Antriebselement 16 entgegen
dem Uhrzeigersinn an, bis es die in der 2 gezeigte
Endposition erreicht. Da sich die Führung 22, hier also insbesondere
die Nut 26, von der Anfangsstellung des Flügelansatzes 20 bis
zu seiner Endstellung (siehe 2) dem Mittelpunkt
M der Kreisbahn K kontinuierlich annähert, verschiebt sich auch
der Angriffspunkt der Kraft FA kontinuierlich
längs des
Flügelansatzes 20 radial
nach innen, bis er in der Endstellung des Antriebselements 16 schließlich den
Endpunkt PE erreicht. Da der Abstand lE des Endpunkts PE vom Mittelpunkt
M deutlich kleiner als der Abstand lA zwischen
Anfangspunkt PA und Mittelpunkt M ist, verringert
sich auch das Antriebsdrehmoment von einem Wert MA auf
einen Wert ME, wobei gilt: MA = lA·FA, ME =
lE·FA
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Daher
steht zu Beginn des Straffprozesses ein großes Anfangsdrehmoment zur Verfügung, welches
während
des Straffprozesses kontinuierlich aufgrund des sich verringernden
Hebelarms 1 abnimmt. Der Kraftabtrieb über das Ritzel 14 bleibt
während des
Straffprozesses konstant.
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Natürlich könnte an
Stelle der Kugeln 28 auch ein biegsamer Kolben als Kraftübertragungselement
verwendet werden. Ebenso wäre
es denkbar, das vom pyrotechnischen Antrieb 30 erzeugte
Druckgas direkt als Kraftübertragungselement
zu nutzen, welches unmittelbar auf den Flügelansatz 20 wirkt. Allerdings
müßte in einem
solchen Fall die komplette Führung 22 druckdicht
ausgebildet und gleichzeitig so ausgestaltet sein, daß sie zumindest
abschnittsweise vom Flügelansatz 20 durchgriffen
werden kann.