DE202006004748U1

DE202006004748U1 - Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem

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Publication number: DE202006004748U1
Application number: DE202006004748U
Authority: DE
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2016-03-25
Also published as: JP2009519161A; US20090261567A1; US7887095B2; WO2007068452A1

Abstract

Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit
einem in einem Gehäuse (12) drehbar gelagerten Ritzel (16),
einer Antriebseinheit (26) und
einer Zahnstange (18), deren Verzahnung (20) mit dem Ritzel (16) in direktem Eingriff steht oder gelangt und die mittels der Antriebseinheit (26) antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (18) die Form eines Kreisbogens aufweist und sich bei Aktivierung der Antriebseinheit (26) auf einer Kreisbahn (K) bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Ritzel, einer Antriebseinheit und einer Zahnstange, deren Verzahnung mit dem Ritzel in direktem Eingriff steht oder gelangt und die mittels der Antriebseinheit antreibbar ist.
Ein derartiger Gurtstraffer ist beispielsweise aus der DE 103 42 283 A1 bekannt. Als Antriebseinheit ist eine pyrotechnische Treibladung vorgesehen. Diese erzeugt ein Druckgas, das den Kolben einer Kolben-Zylinder-Einheit beaufschlagt, der im Zylinder längsverschiebbar geführt ist. Der Kolben ist mit einer Zahnstange gekoppelt, die über ein Ritzel die Welle eines Gurtaufrollers antreibt, um in einem Rückhaltefall Gurtbandlose einzuziehen.
Demgegenüber schafft die Erfindung einen Gurtstraffer, der sich durch eine hohe Straffleistung bei gleichzeitig besonders kompakter Bauweise auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Gurtstraffer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Zahnstange die Form eines Kreisbogens aufweist und sich bei Aktivierung der Antriebseinheit auf einer Kreisbahn bewegt. Unter Kreisbogen ist in diesem Zusammenhang insbesondere auch ein Vollkreis zu verstehen, der ja gerade einen Kreisbogen mit einem Zentriwinkel von 360° darstellt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung läßt sich gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten linearen Zahnstange, die sich auf einer linearen Bahn bewegt, insbesondere die Baulänge des Gurtstraffers deutlich reduzieren und der Straffweg wesentlich vergrößern. Natürlich könnte anstelle einer kreisbogenförmigen Zahnstange auch eine anders gekrümmte Zahnstange verwendet werden, die sich auf einer gekrümmten Bahn, beispielsweise einem Oval, bewegt. Allerdings müßte dann (aufgrund des nicht konstanten Krümmungsradius) die Zahnstange biegsam ausgeführt sein.
Vorzugsweise ist der Mittelpunkt der Kreisbahn gegenüber der Drehachse des Ritzels versetzt. Auf diese Weise läßt sich auch bei einem vergleichsweise großen Kreisbahnradius ein direkter Eingriff der Zahnstange mit dem Ritzel realisieren, so daß auf weitere Zahnräder zur Kräfteübertragung verzichtet werden kann.
Zur Erhöhung der Stabilität kann ein Drehflügel vorgesehen sein, über den die Zahnstange im Mittelpunkt der Kreisbahn drehbar am Gehäuse gelagert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zahnstange ein Angriffselement für die Antriebseinheit auf, das einen größeren radialen Abstand vom Mittelpunkt der Kreisbahn aufweist als die Verzahnung. Da also die auf das Angriffselement wirkende Antriebskraft über einen längeren Hebelarm verfügt als die durch die Verzahnung auf das Ritzel übertragene Kraft, genügt aufgrund der Drehmomenterhaltung eine vergleichsweise geringe Antriebskraft am Angriffselement zur Drehung des Ritzels, weshalb die Bauteilbelastung für das antreibende Element gegenüber bekannten Systemen deutlich geringer ist.
Um ein besonders rasches Ansprechen des Gurtstraffers zu gewährleisten, umfaßt die Antriebseinheit vorteilhaft einen pyrotechnischen Antrieb. Alternativ könnte jedoch auch ein elektrischer oder mechanischer Antrieb zum Einsatz kommen.
Das Angriffselement kann als Druckfläche ausgebildet und in einer Druckkammer angeordnet sein, die die Kreisbahn zumindest teilweise umgibt.
Die Antriebseinheit weist bevorzugt ein Kraftübertragungselement auf, das kraftschlüssig oder direkt mit dem Angriffselement gekoppelt ist und dieses bei Aktivierung der Antriebseinheit mit der Antriebskraft beaufschlagt.
Insbesondere ist das Kraftübertragungselement einstückig mit dem Angriffselement ausgebildet.
Bei dem Kraftübertragungselement kann es sich um eine rohrförmige Hülse handeln. Diese kann beispielsweise durch das von einem pyrotechnischen Antrieb erzeugte Druckgas beaufschlagt und dadurch entlang der Kreisbahn bewegt werden. Zu diesem Zweck sollte die Hülse ebenfalls die Form eines Kreisbogens aufweisen oder biegsam ausgestaltet sein.
Alternativ kann das Kraftübertragungselement ein Kolben sein, der insbesondere wiederum kreisbogenförmig ausgebildet und im Inneren eines kreisbogenförmigen Zylinders angeordnet ist.
Natürlich kann das Kraftübertragungselement auch mehrere Kugeln umfassen, von denen eine direkt an das Angriffselement angreift.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckkammer eine Beschichtung aufweist, die zur Abdichtung dient. Durch eine solche Beschichtung läßt sich insbesondere eine im Querschnitt rechteckige Druckkammer, in der ein ebenfalls in Draufsicht rechteckiges Angriffselement angeordnet ist, deutlich besser abdichten, als wenn eine Dichtung am Angriffselement vorgesehen wäre.
Um eine besonders gute Dichtwirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn das Angriffselement teilweise in die Beschichtung eindringt. Es liegt dann also ein Übermaß der Einzelteile vor, wodurch die Dichtungsbeschichtung zusammengedrückt wird und mögliche Dichtspalten der einzelnen Komponenten zueinander geschlossen werden.
Um das Eindringen des Angriffselements in die Beschichtung zu erleichtern, weist das Angriffselement vorteilhaft auf der der Antriebseinheit abgewandten Seite wenigstens eine abgeschrägte Kante auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Sperrkeil vorgesehen, der bei Aktivierung der Antriebseinheit mit dem Ritzel in Eingriff gelangt und anschließend eine Drehung desselben entgegen der Straffrichtung verhindert. Durch diese Ausgestaltung wird bereits unmittelbar nach Beendigung der Gurtstraffung ein Gurtbandabzug wirkungsvoll verhindert, da der Sperrkeil schon mit dem Ritzel in Eingriff gelangt, während die Straffbewegung noch andauert. Somit befindet sich der Sperrkeil in einer Art Lauerposition, die jeglichen unerwünschten Gurtbandauszug nach Beendigung der Straffbewegung verhindert.
Der Sperrkeil kann zu Beginn der Straffbewegung lösbar mit der Zahnstange gekoppelt sein. Wird die Zahnstange durch die Antriebseinheit bewegt, so bewegt sich auch der Sperrkeil in Straffrichtung auf das Ritzel zu.
Bevorzugt ist der Sperrkeil zu Beginn der Straffbewegung längs einer gehäusefesten Kulisse geführt.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der Sperrkeil wenigstens einen Zahn auf, der zu Beginn der Straffbewegung in die Verzahnung der Zahnstange eingreift und auf diese Weise die (lösbare) Verbindung mit der Zahnstange realisiert.
Um sicherzustellen, daß der Sperrkeil zum geeigneten Zeitpunkt außer Eingriff mit der Zahnstange gelangt, kann der Sperrkeil eine vorgespannte Feder aufweisen, die sich an der Zahnstange abstützt. Sofern die Ausgestaltung der gehäusefesten Kulisse es zuläßt, wird somit der Sperrkeil aus der Verzahnung der Zahnstange befreit.
Gemäß einer alternativen Ausführung ist der Sperrkeil zu Beginn der Straffbewegung über ein Zwischenglied mit der Zahnstange gekoppelt. Dieses Zwischenglied bewegt sich zumindest zu Anfang der Strafbewegung gemeinsam mit der Zahnstange.
Wiederum kann der Sperrkeil eine vorgespannte Feder aufweisen, die sich bei dieser Ausführung am Zwischenglied abstützt und im geeigneten Moment für ein Lösen des Sperrkeils vom Zwischenglied sorgt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zahnstange einen Abschnitt ohne Verzahnung aufweist, der vor Aktivierung der Antriebseinheit im Bereich des Ritzels angeordnet ist. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Zahnstange die Form eines Vollkreises aufweist, also insbesondere als Hohlrad ausgebildet ist. Durch die fehlende Verzahnung ist gewährleistet, daß sich das Ritzel während des normalen Aufrollbetriebes frei bewegen kann. Beim Auslösen des Gurtstraffers dreht sich die Zahnstange relativ zum Ritzel, wodurch nach einer gewissen Winkeldrehung die Verzahnung der Zahnstange mit dem Ritzel in Eingriff gelangt. Auf diese Weise kann auf eine mechanische Kupplung sowie deren Montage verzichtet werden, wodurch sich ein Kostenvorteil ergibt. Die beschriebene Ausgestaltung zeichnet sich zudem durch einen relativ geringen Schlupf aus, was einen geringeren Leistungsverlust des Gesamtsystems und eine verminderte Insassenbelastung zur Folge hat. Im Fall einer Zahnstange, die die Form eines Teilkreisbogens aufweist, kann alternativ die Zahnstange so angeordnet sein, daß sie vor Aktivierung des Gurtstraffers noch nicht mit dem Ritzel in Eingriff steht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zur Abdichtung der Druckkammer eine Dichtung zwischen der Zahnstange und dem Gehäuse angeordnet ist, deren Dichtungswirkung mit steigendem Druck zunimmt. Auf diese Weise wird ein Dichtspalt zwischen der Zahnstange und dem Gehäuse des Gurtstraffers optimal abgedichtet, insbesondere auch während des Straffvorgangs, bei dem die Zahnstange eine Drehbewegung ausführt.
Die gewünschte Dichtungswirkung kann dadurch erreicht werden, daß die Dichtung eine Angriffsfläche für den Gasdruck aufweist, die einem abzudichten den Spalt gegenüber liegt. Mit steigendem Gasdruck erhöht sich also die Kraft, die die Dichtung in Richtung des abzudichtenden Spalts beaufschlagt. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch ihre einfache Montage und kostengünstige Herstellung aus.
Weiterhin von Vorteil ist es, wenn das Gehäuse einen Vorsprung aufweist, durch den die Dichtung gehalten ist. Dieser verhindert zum einen ein Verschieben der Dichtung, zum anderen dient er der gezielten Lenkung des Gasdrucks auf die Angriffsfläche der Dichtung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:
1 eine schematische Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand vor einer Aktivierung;
2 eine Schnittansicht des Gurtstraffers aus 1 nach dem Aktivieren des Gurtstraffers;
3 eine schematische Darstellung der beim Gurtstraffer aus 1 auftretenden Kräfte und Drehmomente;
4 eine Skizze der an der Zahnstange angreifenden Kräfte;
5 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers im Einbauzustand in Perspektivansicht (a) bzw. in Schnittansicht (b);
6 den Gurtstraffer aus 5 nach einem Straffvorgang, wiederum in Perspektivansicht (a) bzw. in Schnittansicht (b);
7 einen Gurtstraffer gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand in Perspektivansicht (a) bzw. in Schnittansicht (b);
8 den Gurtstraffer aus 7 nach einem Straffvorgang, wiederum in Perspektivansicht (a) bzw. in Schnittansicht (b);
9 einen Gurtstraffer gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand in Perspektivansicht (a) bzw. in Schnittansicht (b);
10 den Gurtstraffer aus 9 nach einem Straffvorgang, wiederum in Perspektivansicht (a) bzw. in Schnittansicht (b);
11 eine Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand;
12 eine Schnittansicht des Gurstraffers aus 11 nach einem Straffvorgang;
13 eine Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand;
14 eine Schnittansicht des Gurtstraffers aus 13 nach einem Straffvorgang;
15 eine Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand;
16 eine vergrößerte Detaildarstellung des Gurtstraffers aus 15;
17 eine Detailschnittansicht längs der Linie I-I in 16;
18 eine Schnittansicht eines Gurstraffers gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand;
19 eine Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand;
20 eine Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand;
21 eine Schnittansicht des Gurtstraffers aus 20 unmittelbar nach Beginn eines Straffvorgangs;
22 eine Schnittansicht eines Gurtstraffers gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung im Einbauzustand; und
23 eine vergrößerte Detaildarstellung des Gurtstraffers aus 22.
1 zeigt einen Gurtstraffer 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Gurtstraffer 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das mit dem Aufrollergehäuse 13 eines Gurtaufrollers verbunden, insbesondere einstückig mit diesem ausgeführt ist. In einer Vertiefung 14 im Inneren des Gehäuses 12 ist ein Ritzel 16 drehbar gelagert, das in einem Rückhaltefall an die Welle des Gurtaufrollers ankoppelbar ist. Die Drehachse des Ritzels 16 ist mit A bezeichnet.
Weiterhin weist der Gurtstraffer 10 eine Zahnstange 18 auf, deren Verzahnung 20 mit dem Ritzel 16 kämmt. Die Zahnstange 18 hat die Form eines Kreisbogens, hier eines Viertelkreisbogens, und kann sich auf einer Kreisbahn K um den Mittelpunkt M bewegen, um das Ritzel 16 anzutreiben. Die Zahnstange 18 weist ein Angriffselement 22 auf, hier einen vom Mittelpunkt M aus gesehen radial nach außen weisenden Flügel, der in einer teilringförmigen Ausnehmung 24 im Gehäuse 12 angeordnet ist. Das Angriffselement 22 weist also einen größeren radialen Abstand vom Mittelpunkt M der Kreisbahn K auf als die Verzahnung 20. Ebenfalls in der unmittelbar radial außerhalb der Kreisbahn K verlaufenden Ausnehmung 24 angeordnet ist eine Antriebseinheit 26, die in der 1 nur angedeutet ist und bei Aktivierung auf das Angriffselement 22 einwirkt.
Wie aus 1 ersichtlich ist, fällt der Mittelpunkt M der Kreisbahn K nicht mit der Drehachse A des Ritzels 16 zusammen.
Im normalen Fahrbetrieb ist der Gurtstraffer 10 nicht mit der Welle des Gurtaufrollers verbunden. In einem Rückhaltefall wird das Ritzel 16 an die Gurtaufrollerwelle angekoppelt und gleichzeitig oder bereits zuvor die Antriebseinheit 26 aktiviert, bei der es sich um eine elektrische, eine mechanische oder eine pyrotechnische Einheit handeln kann. Die Antriebseinheit 26 treibt die Zahnstange 18 in der 1 entgegen dem Uhrzeigersinn an (siehe 2), indem sie das Angriffselement 22, das sich in der Ausnehmung 24 im Gehäuse bewegen kann, mit einer Antriebskraft F_A beaufschlagt (vgl. 3). Dadurch wird ein Drehmoment M_A der Zahnstange 18 bezüglich des Mittelpunkts M erzeugt, welches gleich dem Produkt der Antriebskraft F_A und dem Antriebsradius r_A (Abstand des Angriffspunkts der Kraft F_A am Angriffselement 22 vom Mittelpunkt M der Kreisbahn) ist. Da der Antriebsradius r_A größer als der Radius r_V der Verzahnung 20 ist, kann durch eine relativ geringe Kraft F_A ein Drehmoment M_A erzeugt werden, welches am Ritzel 16 als vergleichsweise große Kraft F_R abgeleitet werden kann. Die Kraft F_R wiederum erzeugt am Ritzel 16 ein Drehmoment M_R, welches dem effektiven Aufrollermoment entspricht und an einer Gurtspule mit dem Radius r_Sp eine Gurtbandkraft F_GB bewirkt. Dabei gilt für die auf das Ritzel 16 wirkende Kraft F_R:
Die Gurtbandkraft berechnet sich im idealen Fall zu:
wobei r_R den Radius des Ritzels 16 bezeichnet.
In 4 ist noch einmal das Hebelverhältnis an der Zahnstange 18 verdeutlicht. Durch den größeren Hebelarm r_A wird die Antriebskraft F_A in eine größere Kraft F_R übersetzt, die durch die Verzahnung 20 auf das Ritzel 16 ausgeübt wird.
5 zeigt einen Gurtstraffer 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen und im folgenden nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen wird.
Beim Gurtstraffer 10 gemäß 5 umfaßt die Antriebseinheit 26 einen pyrotechnischen Antrieb 28, der über eine Bohrung 30 im Gehäuse 12 mit der Ausnehmung 24 in Verbindung steht. Die Zahnstange 18, die über einen Dreh flügel 32 im Mittelpunkt M der Kreisbahn K drehbar am Gehäuse gelagert ist, ist im Inneren eines teilkreisringförmigen Kanals 34 angeordnet. Im Bereich der Ausnehmung 24 für das Angriffselement 22 geht der Kanal 34 direkt in die Ausnehmung 24 über. Die Ausnehmung 24 ist als Druckkammer ausgebildet, und das Angriffselement 22 weist eine Druckfläche auf.
Im Rückhaltefall wird der pyrotechnische Antrieb 28 aktiviert und erzeugt ein Druckgas, das über die Bohrung 30 in die als Druckkammer gestaltete Ausnehmung 24 strömt und dadurch das Angriffselement 22 mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird die Zahnstange 18 in eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn versetzt, die wiederum das Ritzel 16 antreibt (6).
Die 7 und 8 zeigen einen Gurtstraffer gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, der sich von der Ausführungsform der 5 und 6 lediglich dadurch unterscheidet, daß ein Kraftübertragungselement in Form einer rohrförmigen Hülse 36 vorgesehen ist, die hier einstückig mit dem Angriffselement 22 sowie der Zahnstange 18 ausgebildet ist. Die Hülse 36 weist wie die Zahnstange 18 Kreisbogenform auf und ist im nicht aktivierten Zustand des Gurtstraffers 10 über ein ebenfalls kreisbogenförmiges Rohr 38 geführt. Das Rohr 38, das ebenso wie die Hülse 36 im Inneren der als Druckkammer ausgebildeten Ausnehmung 24 angeordnet ist, dient der Führung der Hülse 36, die sich bei einer Druckbeaufschlagung des Angriffselements 22 im Uhrzeigersinn (7b) bewegt und dadurch das Ritzel 16 antreibt.
Bei der vierten Ausführungsform des Gurtstraffers 10 gemäß den 9 und 10 ist als Kraftübertragungselement ein gekrümmter Kolben 40 vorgesehen, der in einer ebenfalls kreisbogenartig gekrümmten Zylinderhülse 41 geführt ist. Der Kolben 40 wird durch den pyrotechnischen Antrieb 28 an seinem dem Antrieb zugewandten Ende 42 mit Druckgas beaufschlagt und treibt durch die kraftschlüssige Kopplung mit dem Angriffselement 22 die Zahnstange 18 und somit auch das Ritzel 16 im Uhrzeigersinn (10b) an. Optional kann eine Anfahrdämpfung 44 zwischen dem Kolben 40 und dem Angriffselement 22 sowie eine Endlagendämpfung 46 am endseitigen Anschlag 48 des Kanals 34 bzw. der Ausnehmung 24 vorgesehen sein.
Die 11 und 12 zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, die derjenigen der 9 und 10 sehr ähnlich ist. Der Gurtstraffer 10 gemäß den 11 und 12 weist als Kraftübertragungselement mehrere Kugeln 50 auf, die mit dem vom pyrotechnischen Antrieb 28 erzeugten Druckgas beaufschlagt werden und über die kraftschlüssige Kopplung mit dem Angriffselement 22 die Zahnstange 18 und somit das Ritzel 16 im Uhrzeigersinn antreiben.
In den 13 und 14 ist eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10 dargestellt, der sich vom Gurtstraffer 10 gemäß den 5 und 6 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Zahnstange 18 die Form eines Vollkreises anstelle eines Viertelkreisbogens aufweist. Aufgrund der größeren Bogenlänge der teilringförmigen Ausnehmung 24 für das Angriffselement 22 (hier etwa 5/8 des Vollkreises) weist der Gurtstraffer 10 gemäß den 13 und 14 zudem eine höhere Straffleistung auf.
Die 15 bis 17 zeigen eine siebte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10, der dem Gurtstraffer 10 gemäß den 1 und 2 ähnelt. Jedoch weist beim Gurtstraffer 10 der 15 bis 17 die Ausnehmung 24, die im gezeigten Beispiel einen rechteckigen Querschnitt hat, eine Beschichtung 52 auf. Durch die Beschichtung 52 wird eine Abdichtung des als Druckkammer 54 ausgebildeten Abschnittes der Ausnehmung 24 erreicht, der bezüglich des Angriffselements 22 auf der Seite der Antriebseinheit 26, hier insbesondere des pyrotechnischen Antriebs 28, liegt.
Wie in den 16 und 17 zu erkennen ist, weist das Angriffselement 22 auf seinen drei freien (also nicht mit der Zahnstange 18 verbundenen) Seiten jeweils eine abgeschrägte Kante 56 auf, die auf der der Antriebseinheit 26 abgewandten Seite des Angriffselements angeordnet ist. Die abgeschrägten Kanten 56 erleichtern ein Eindringen des Angriffselements 22 in die Beschichtung 52, wodurch die Dichtungswirkung verstärkt wird. Bei der Straffbewegung, bei der sich das Angriffselement 22 längs der Ausnehmung 24 bewegt, wird die Beschichtung 52 gleichsam verpreßt bzw. gewalkt und so die gewünschte Dichtungsfunktion erreicht. Eine zusätzliche, am Angriffselement 22 angebrachte Dichtung ist nicht vonnöten. Weiterhin lassen sich durch die Beschichtung 52 Toleranzen der einzelnen Teile zueinander ausgleichen. Dabei stellt die Beschichtung 52 eine besonders verschleißarme Abdichtung dar, da in jeder Position der Zahnstange 18 ein anderer Abschnitt der Beschichtung 52 durch das Angriffselement 22 belastet wird.
18 zeigt einen Gurtstraffer 10 gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung. Auch dieser Gurtstraffer 10 ist im wesentlichen ähnlich zum Gurtstraffer der 1 und 2 aufgebaut, weist jedoch zusätzlich einen Sperrkeil 58 auf, der innerhalb der Kreisbahn K angeordnet ist. Der Sperrkeil 58 ist im Schnitt annähernd kegelstumpfförmig ausgeführt und weist zwei Zähne 60 auf, die mit der Verzahnung 20 der Zahnstange 18 in dem in der 18 gezeigten Einbauzustand in Eingriff stehen. Durch die Zähne 60 ist der Sperrkeil 58 zu Beginn der Straffbewegung lösbar mit der Zahnstange 18 gekoppelt.
Der Sperrkeil 58 weist weiterhin eine vorgespannte Feder 62 auf, die sich an der Zahnstange 18, insbesondere an deren Verzahnung 20, abstützt. Durch die Feder 62 wird der Sperrkeil gegen eine gehäusefeste Kulisse 64 beaufschlagt, die sich in etwa kreisringförmig um den Mittelpunkt M der Kreisbahn K erstreckt. Die Kulisse 64 weist auf ihrer dem Ritzel zugewandten Seite eine Kante 66 auf. Auf der dem Ritzel 16 zugekehrten Seite des Sperrkeils 58 sind mehrere Ausnehmungen 68 vorgesehen.
Bei einer Aktivierung der Antriebseinheit 26 bewegt sich die Zahnstange 18 auf der Kreisbahn K entgegen dem Uhrzeigersinn und treibt dadurch das Ritzel 16 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn an. Durch den Eingriff der Zähne 60 in die Verzahnung 20 der Zahnstange 18 wird der Sperrkeil 58 längs der Kulisse 64 auf das Ritzel 16 zu bewegt, bis er die Kante 66 der Kulisse 64 passiert hat. Sobald dies geschieht, wird der Sperrkeil 58 aufgrund der Vorspannung der Feder 62 und der nun fehlenden Abstützung durch die Kulisse 64 in Richtung des Mittelpunkts M der Kreisbahn K gedrückt, wobei die Zähne 60 außer Eingriff mit der Verzahnung 20 gelangen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Sperrkeil 58 bereits in einer Stellung, in der das Ritzel 16 in Eingriff mit den Ausnehmungen 68 ist. Die Ausnehmungen 68 sind derart asymmetrisch ausgebildet, daß in der Straffrichtung des Ritzels 16, also entgegen dem Uhrzeigersinn, ein abweisendes Moment auf den Sperrkeil 58 ausgeübt wird, so daß dieser die Drehung des Ritzels 16 in Straffrichtung nicht behindert. Die Zähne des Ritzels 16 können also in dieser Richtung über die Ausnehmungen 68 rutschen.
Beginnt nun das Ritzel 16 nach Beendigung der Straffbewegung, bedingt durch den in den Gurt fallenden Fahrzeuginsassen, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, ergibt sich für den Sperrkeil 58 aufgrund der Formgebung der Ausnehmungen 68 ein einziehendes Moment, welches eine Drehung des Ritzels 16 im Uhrzeigersinn sofort blockiert. Durch die Formgebung der Ausnehmungen 68 nimmt nämlich die Verzahnung des Ritzels 16 den Sperrkeil im Uhrzeigersinn mit nach oben, wo er an der gehäusefesten Kulisse 64 anstößt und sich verkeilt. Durch die sofortige Sperrung der Gurtaufrollerwelle nach Beendigung des Straffvorgangs wird ein Schulterkraftabfall im Gurtband wesentlich reduziert, und auch die dynamische Sperrseitenbelastung des Sperrsystems wird deutlich verringert.
19 zeigt einen Gurtstraffer 10 gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung, wobei im folgenden nur auf die Unterschiede zum Gurtstraffer gemäß 18 eingegangen wird. In der Ausführungsform nach 19 ist der Sperrkeil 58 nicht direkt mit der Zahnstange 18 in Eingriff, sondern es ist ein Zwischenglied 70 vorgesehen, das im Einbauzustand über einen Zahn 72 in die Verzahnung 20 der Zahnstange eingreift. Der Sperrkeil 58 stützt sich über die Feder 62 an einer teilkreisförmig gebogenen Abstützfläche 74 des Zwischenglieds 70 ab.
Bei einer Aktivierung der Antriebseinheit 26 bewegt sich die Zahnstange 18 entgegen dem Uhrzeigersinn und treibt auch das Ritzel 16 entgegen dem Uhrzeigersinn an. Durch die Kopplung des Zwischenglieds 70 mit der Zahnstange 18 wird das Zwischenglied ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt und nimmt über eine Kante 76 den Sperrkeil 58 in Richtung zum Ritzel 16 hin mit. Wiederum überspringt der Sperrkeil 58 nach einer gewissen Drehung die Kante 66 der Kulisse 64 und gerät dadurch mit seinen Ausnehmungen 68 in Eingriff mit dem Ritzel 16.
Ungefähr zur gleichen Zeit oder kurz nachdem der Sperrkeil 58 in seine Verriegelungsposition gelangt, stößt eine weitere radial verlaufende Kante 78 des Zwischenglieds 70 an eine der Kante 66 entgegengesetzte Kante 80 der Kulisse und wird auf diese Weise an einer weiteren Bewegung gehindert. Da sich die Zahnstange 18 unvermindert entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, wird der Zahn 72 abgeschert.
Wiederum sind die Ausnehmungen 68 so ausgebildet, daß bei einer Drehung des Ritzels 16 in Straffrichtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) ein abweisendes Moment auf den Sperrkeil 58 ausgeübt wird, das diesen in Richtung auf die Abstützfläche 74 drängt, während sich bei einer (versuchten) Drehung des Ritzels 16 im Uhrzeigersinn eine einziehendes Moment auf den Sperrkeil 58 ergibt, welches für eine Blockierung des Ritzels 16 in Gurtbandabzugsrichtung sorgt.
In den 20 und 21 ist eine zehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10 dargestellt, der dem Gurtstraffer der 13 und 14 sehr ähnlich ist. Allerdings weist die Zahnstange 18 beim Gurtstraffer 10 der 20 und 21 einen Abschnitt 82 auf, in dem auf die Verzahnung 20 verzichtet wurde. Dieser Abschnitt 82 ohne Verzahnung ist vor der Aktivierung des Gurtstraffers (siehe 20) im Bereich des Ritzels 16 angeordnet, so daß sich dieses während des normalen Aufrollbetriebes frei mit der Gurtaufrollerachse drehen kann. Dadurch kann auf eine mechanische Kupplung zwischen Gurtaufrollerachse und Ritzel 16 verzichtet werden. Bei einer Aktivierung des Gurtstraffers 10 dreht sich die Zahnstange 18, hier im Uhrzeigersinn, wodurch nach einem gewissen Drehwinkel die Verzahnung 20 der Zahnstange 18 mit der Verzahnung des Ritzels 16 in Eingriff gelangt (siehe 21) und es zur Drehmomentübertragung von der Zahnstange 18 auf das Ritzel 16 kommt.
Die 22 und 23 zeigen eine elfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10, der ebenfalls dem Gurtstraffer 10 gemäß den 13 und 14 ähnelt. Allerdings könnte beim Gurtstraffer der 22 und 23 die Zahnstange 18 ebenso als Teilkreisbogen ausgeführt sein. Der Gurtstraffer 10 weist eine Dichtung 84 auf, die zwischen der Zahnstange 18 und einem Vorsprung 86 des Gehäuses 12 angeordnet ist.
Bei Aktivierung des pyrotechnischen Antriebs 28 entsteht in der Druckkammer 54 ein Gasdruck (in 23 angedeutet durch die Pfeile), der die Dichtung 84 an die rotierende Zahnstange 18 drückt. Hierzu ist die Dichtung 84 mit einer gewölbten Angriffsfläche 88 für den Gasdruck versehen, die dem abzudichtenden Spalt 90 zwischen der Zahnstange 18 und dem Gehäuse 12 gerade diagonal gegenüber liegt. Zusätzlich sorgt der Vorsprung 86 für eine gezielte Lenkung des Gasdrucks auf die Angriffsfläche 88.
Durch diese geometrische Ausgestaltung wird bei einer Druckbeaufschlagung der Angriffsfläche 88 die Dichtung 84 geradewegs auf den Spalt 90 zu bewegt, wodurch dieser optimal abgedichtet wird. Dabei nimmt die Dichtungswirkung der Dichtung 84 mit steigendem Gasdruck zu. Zudem ist die Dichtung 84 zwischen dem Vorsprung 86 und der Zahnstange 18 sicher eingebettet. Eine weitere, am Angriffselement 22 angebrachte Dichtung 92 sorgt für eine Abdichtung der Druckkammer 54 zwischen dem bewegten Angriffselement 22 und der Wand 94 des Gehäuses 12.
Sämtliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gurtstraffers 10 zeichnen sich durch eine kompakte Bauweise und gleichzeitig eine hohe Straffleistung aus. Durch unterschiedliche Wahl der Zahnstange 18 und des Ritzels 16, insbesondere betreffend Zähnezahl und Teilkreisdurchmesser, lassen sich unterschiedliche Straffleistungen realisieren. Aufgrund der Hebelwirkung (vgl. 4) läßt sich auch durch eine vergleichsweise geringe Antriebsenergie eine große Straffleistung erzielen. Gleichzeitig wird die Bauteilbelastung reduziert. Das System ist aufgrund der wenigen Bauteile sehr kostengünstig und läßt sich auch ohne Kupplung realisieren, wenn die Zahnstange 18 gemäß den
20 und 21 ausgebildet ist oder aber, bei Ausbildung als Teilkreisbogen, vor der Aktivierung des Gurtstraffers 10 sowie nach dem Straffvorgang nicht mit dem Ritzel 16 in Eingriff steht, sondern nur für die Zeitdauer des Straffens mit diesem in Eingriff gelangt. Dann kann das Ritzel 16 ständig mit der Welle des Gurtaufrollers gekoppelt sein.
Natürlich liegt es im Ermessen des Fachmanns, sämtliche beschriebenen Merkmale sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander einzusetzen, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.

Claims

Gurtstraffer für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einem in einem Gehäuse (12) drehbar gelagerten Ritzel (16), einer Antriebseinheit (26) und einer Zahnstange (18), deren Verzahnung (20) mit dem Ritzel (16) in direktem Eingriff steht oder gelangt und die mittels der Antriebseinheit (26) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (18) die Form eines Kreisbogens aufweist und sich bei Aktivierung der Antriebseinheit (26) auf einer Kreisbahn (K) bewegt.
Gurtstraffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (M) der Kreisbahn (K) gegenüber der Drehachse (A) des Ritzels (16) versetzt ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehflügel (32) vorgesehen ist, über den die Zahnstange (18) im Mittelpunkt (M) der Kreisbahn (K) drehbar am Gehäuse (12) gelagert ist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (18) ein Angriffselement (22) für die Antriebseinheit (26) aufweist, das einen größeren radialen Abstand vom Mittelpunkt (M) der Kreisbahn (K) aufweist als die Verzahnung (20).
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (26) einen pyrotechnischen Antrieb (28) umfaßt.
Gurtstraffer nach Anspruch 4 oder den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (22) als Druckfläche ausgebildet und in einer Druckkammer angeordnet ist, die die Kreisbahn (K) zumindest teilweise umgibt.
Gurtstraffer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (26) ein Kraftübertragungselement aufweist, das kraftschlüssig oder direkt mit dem Angriffselement (22) gekoppelt ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement einstückig mit dem Angriffselement (22) ausgebildet ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement eine rohrförmige Hülse (36) ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement ein Kolben (40) ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement mehrere Kugeln (50) umfaßt.
Gurtstraffer nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 7 bis 8, sofern auf Anspruch 6 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (54) eine Beschichtung (52) aufweist, die zur Abdichtung dient.
Gurtstraffer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (22) teilweise in die Beschichtung (52) eindringt.
Gurtstraffer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (22) auf der der Antriebseinheit (26) abgewandten Seite wenigstens eine abgeschrägte Kante (56) aufweist.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrkeil (58) vorgesehen ist, der bei Aktivierung der Antriebseinheit (26) mit dem Ritzel (16) in Eingriff gelangt und anschließend eine Drehung desselben entgegen der Straffrichtung verhindert.
Gurtstraffer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkeil (58) zu Beginn der Straffbewegung lösbar mit der Zahnstange (18) gekoppelt ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkeil (58) zu Beginn der Straffbewegung längs einer gehäusefesten Kulisse (64) geführt ist.
Gurtstraffer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkeil (58) wenigstens einen Zahn (60) aufweist, der zu Beginn der Straffbewegung in die Verzahnung (20) der Zahnstange (18) eingreift.
Gurtstraffer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkeil (58) eine vorgespannte Feder (62) aufweist, die sich an der Zahnstange (18) abstützt.
Gurtstraffer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkeil (58) zu Beginn der Straffbewegung über ein Zwischenglied (70) mit der Zahnstange (18) gekoppelt ist.
Gurtstraffer nach Anspruchs0, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkeil (58) eine vorgespannte Feder (62) aufweist, die sich am Zwischenglied (70) abstützt.
Gurtstraffer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (18) einen Abschnitt (82) ohne Verzahnung aufweist, der vor Aktivierung der Antriebseinheit (26) im Bereich des Ritzels (16) angeordnet ist.
Gurtstraffer nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 7 bis 22, sofern auf Anspruch 6 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der Druckkammer (54) eine Dichtung (84) zwischen der Zahnstange (18) und dem Gehäuse (12) angeordnet ist, deren Dichtungswirkung mit steigendem Druck zunimmt.
Gurtstraffer nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (84) eine Angriffsfläche (88) für den Gasdruck aufweist, die einem abzudichtenden Spalt (90) gegenüberliegt.
Gurtstraffer nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) einen Vorsprung (86) aufweist, durch den die Dichtung (84) gehalten ist.