DE29810005U1

DE29810005U1 - Torsion bar for a belt retractor

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Publication number: DE29810005U1
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Authority: DE
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2008-06-05
Also published as: ZA993755B; DE29906629U1; DE59903511D1

Description

PRINZ & PARTNERPRINCE & PARTNERS

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4. Juni 1998June 4, 1998

TRW Occupant Restraint Systems GmbH
& Co. KG
Industriestraße 20
D-73551 AlidorfTRW Occupant Restraint Systems GmbH
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Industriestrasse 20
D-73551 Alidorf

Unser Zeichen: T 8436 DE
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St/Hc

Torsionsstab für einen GurtaufrollerTorsion bar for a belt retractor

Die Erfindung betrifft einen Torsionsstab für einen Gurtaufroller, mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende sowie einem dazwischenliegenden Mittelabschnitt, der durch Verdrehung der beiden Enden relativ zueinander tordiert werden kann.The invention relates to a torsion bar for a belt retractor, with a first and a second axial end and an intermediate middle section which can be twisted by twisting the two ends relative to each other.

Ein solcher Torsionsstab ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 296 13 044 bekannt. Er dient dazu, bei übermäßig hohen Lasten, die in dem vom Gurtaufroller bereitgestellten Sicherheitsgurt wirken, eine Drehung der Gurtspule in der Gurtband-Abwickelrichtung zu ermöglichen, um auf diese Weise einen zusätzlichen Weg zur Verzögerung eines Fahrzeuginsassen bereitzustellen.Such a torsion bar is known, for example, from German utility model 296 13 044. It serves to enable rotation of the belt reel in the belt unwinding direction in the event of excessively high loads acting on the safety belt provided by the belt retractor, in order to thereby provide an additional path for decelerating a vehicle occupant.

Üblicherweise besteht der Torsionsstab aus massivem Metall. InUsually the torsion bar is made of solid metal. In

Abhängigkeit vom Material wird auf diese Weise eine Verdrehung der beiden axialen Enden des Torsionsstabes relativ zueinander um mehr als eine Umdrehung ermöglicht. Nachteilig bei einem solchen Torsionsstab ist neben den hohen Herstellungskosten, daß nur eine progressive oderDepending on the material, this allows the two axial ends of the torsion bar to be rotated relative to each other by more than one revolution. The disadvantage of such a torsion bar, in addition to the high manufacturing costs, is that only a progressive or

annähernd lineare Kurve von Drehmoment über Drehwinkel bereitgestellt werden kann. Wünschenswert ist jedoch in einigen Fällen ein degressiver Verlauf.an approximately linear curve of torque versus angle of rotation can be provided. However, in some cases a degressive curve is desirable.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Torsionsstab zu schaffen, der einen degressiven Verlauf von Drehmoment über Drehwinkel bereitstellen kann.The object of the invention is therefore to create a torsion bar that can provide a degressive curve of torque over angle of rotation.

Diese Aufgabe wird bei einem Torsionsstab der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dai3 der Mittelabschnitt wenigstens teilweise hohl ist. Diese Ausgestaltung führt dazu, daß der Mittelabschnitt des Torsionsstabes nach einem vorbestimmten Winkel der Relativdrehung zwischen seinen beiden axialen Enden einknickt bzw. seine Geometrie stark ändert. Auf diese Weise wird das Torsionswiderstandsmoment des Mittelabschnitts verringert, so daß der gewünschte degressive Verlauf von Drehmoment über Drehwinkel erzielbar ist.This task is solved in a torsion bar of the type mentioned above in that the middle section is at least partially hollow. This design results in the middle section of the torsion bar buckling or changing its geometry significantly after a predetermined angle of relative rotation between its two axial ends. In this way, the torsional resistance moment of the middle section is reduced, so that the desired degressive curve of torque over angle of rotation can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Mittelabschnitt rohrförmig, wobei der Torsionsstab aus einem Rohrabschnitt hergestellt ist. Bei dieser Gestaltung läßt sich der Torsionsstab besonders kostengünstig herstellen. Es braucht nämlich lediglich ein Rohrabschnitt, dessen Wandstärke und dessen Material den Anforderungen entsprechen, auf die geeignete Länge zugeschnitten werden.According to a preferred embodiment of the invention, the middle section is tubular, with the torsion bar being made from a tube section. With this design, the torsion bar can be manufactured particularly cost-effectively. All that is needed is a tube section whose wall thickness and material meet the requirements and cut to the appropriate length.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. In diesen zeigen:The invention is described below with reference to various embodiments shown in the accompanying drawings. In these:

- Figur 1 schematisch einen Gurtaufroller, in welchem ein erfindungsgemäßer Torsionsstab verwendet werden kann;- Figure 1 shows schematically a belt retractor in which a torsion bar according to the invention can be used;

- die Figuren 2 und 3 in einer Schnittansicht bzw. Draufsicht einen Torsionsstab gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;- Figures 2 and 3 show a sectional view and a plan view, respectively, of a torsion bar according to a first embodiment of the invention;

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- Figur 4 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäi3 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;- Figure 4 shows a broken-off sectional view of a torsion bar according to a second embodiment of the invention;

- Figur 5 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer dritten Ausiührungsform der Erfindung;- Figure 5 shows a broken-off sectional view of a torsion bar according to a third embodiment of the invention;

- die Figuren 6 und 7 in einer abgebrochenen Schnittansicht bzw. einer Draufsicht einen Torsionsstab gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;- Figures 6 and 7 show a torsion bar according to a fourth embodiment of the invention in a broken-off sectional view and a plan view, respectively;

- Figur 8 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;- Figure 8 shows a torsion bar in a broken sectional view according to a fifth embodiment of the invention;

- Figur 9 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; und- Figure 9 shows a broken-off sectional view of a torsion bar according to a sixth embodiment of the invention; and

- Figur 10 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung.- Figure 10 shows a broken-off sectional view of a torsion bar according to a seventh embodiment of the invention.

In Figur 1 ist schematisch ein Gurtaufroller 2 dargestellt, der eine Gurtspule 3 enthält, auf der ein Gurtband 4 aufgewickelt ist. Das Gurtband 4 ist an der Gurtspule 3 mittels eines Haltestabs 5 festgelegt. Die Gurtspule 3 ist mit einem hohlen Innenraum 6 ausgebildet und weist an ihren axialen Enden Sperrscheiben 7 auf, die jeweils mit einer Sperrverzahnung 8 versehen sind. In diese kann eine SperrklinkeFigure 1 shows a schematic representation of a belt retractor 2 which contains a belt reel 3 on which a belt strap 4 is wound. The belt strap 4 is secured to the belt reel 3 by means of a holding rod 5. The belt reel 3 is designed with a hollow interior 6 and has locking disks 7 at its axial ends, each of which is provided with a locking toothing 8. A locking pawl can be inserted into these.

9 eingesteuert werden. Im Innenraum 6 der Gurtspule 3 ist ein Torsionsstab 10 angeordnet. Dieser ist an seinen axialen Enden 12, 14 mit einem Keilwellenprofil versehen, mittels dem er auf der einen Seite mit der Sperrscheibe 7 und auf der anderen Seite mit der Gurtspule 3 verbunden ist. Wenn im Gurtband 4 eine übermäßig hohe Zugkraft wirkt, kann es zu einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 3 und den beiden Sperrscheiben 7 kommen, die von der Sperrklinke 9 blockiert werden. Dann wird das drehfest mit der Gurtspule 3 verbundene axiale Ende 12 des Torsionsstabes 10 relativ zum drehfest in der blockierten Sperrscheibe 7 gehaltenen axialen Ende 14 verdreht, wobei der zwischen den beiden axialen Enden liegende Mittelabschnitt des Torsionsstabes9. A torsion bar 10 is arranged in the interior 6 of the belt reel 3. This is provided with a splined shaft profile at its axial ends 12, 14, by means of which it is connected on one side to the locking disk 7 and on the other side to the belt reel 3. If an excessively high tensile force acts in the belt webbing 4, a relative rotation can occur between the belt reel 3 and the two locking disks 7, which are blocked by the locking pawl 9. Then the axial end 12 of the torsion bar 10, which is connected in a rotationally fixed manner to the belt reel 3, is rotated relative to the axial end 14, which is held in a rotationally fixed manner in the blocked locking disk 7, whereby the middle section of the torsion bar lying between the two axial ends

10 tordiert wird.10 is twisted.

In den Figuren 2 und 3 ist ein Torsionsstab gemäß einer ersten Ausi'ührungsform der Erfindung dargestellt, der in dem in Figur 1 gezeigten Gurtaufroller verwendet werden kann. Der Torsionsstab 10 ist gebildet aus einem Rohrabschnitt, wodurch die beiden axialen Enden 12, 14 und der dazwischenliegende Mittelabschnitt 16 einstückig miteinander ausgebildet sind. Die beiden axialen Enden 12, 14 sind aufgeweitet, wobei diesen Enden ein Keilwellenprofil gegeben wurde. Dies ermöglicht die drehfeste Anbindung der beiden axialen Enden des Torsionsstabes.Figures 2 and 3 show a torsion bar according to a first embodiment of the invention, which can be used in the belt retractor shown in Figure 1. The torsion bar 10 is formed from a tube section, whereby the two axial ends 12, 14 and the intermediate middle section 16 are formed integrally with one another. The two axial ends 12, 14 are widened, whereby these ends have been given a splined shaft profile. This enables the two axial ends of the torsion bar to be connected in a rotationally fixed manner.

Wenn die beiden axialen Enden 12, 14 des Torsionsstabes 10 relativ zueinander verdreht werden, wird der Mittelabschnitt 16 tordiert. Da der Torsionsstab im Inneren hohl ist, werden ab einem vorbestimmten Winkel der Relativdrehung zwischen den beiden axialen Enden die Spannungen im Mittelabschnitt so hoch, daß es zu einem lokalen Einknicken des Mittelabschnitts kommt. In diesem Moment verringert sich das Torsionswiderstandsmoment des Torsionsstabes, so daß der gewünschte degressive Kraftverlauf erhalten werden kann.When the two axial ends 12, 14 of the torsion bar 10 are twisted relative to each other, the middle section 16 is twisted. Since the torsion bar is hollow on the inside, from a predetermined angle of relative rotation between the two axial ends, the stresses in the middle section become so high that the middle section buckles locally. At this moment, the torsional resistance moment of the torsion bar is reduced, so that the desired degressive force curve can be achieved.

In Figur 4 ist ein Torsionsstab gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Auch bei dieser Ausführungsform besteht der Torsionsstab aus einem Rohrabschnitt. Zusätzlich ist jedoch im hohlen Innenraum des Torsionsstabes ein Stützelement 18 angeordnet. Dieses weist in der Nähe der axialen Enden des Torsionsstabes einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des Mittelabschnitts 16 entspricht, und dazwischen einen eingeschnürten Bereich 20. Wenn die bei einer Tordierung des Mittelabschnitts in diesem wirkenden Spannungen zu hoch werden, knickt der Mittelabschnitt 16 an einer Stelle ein, die gegenüber dem eingeschnürten Bereich des Stützelementes 20 liegt, wobei das Ausmaß des Einknickens bestimmt wird von der Differenz zwischen dem Innendurchmesser des Mittelabschnitts 16 und dem Außendurchmesser des Stützelements im eingeschnürten Bereich 20.Figure 4 shows a torsion bar according to a second embodiment. In this embodiment, the torsion bar also consists of a tube section. In addition, however, a support element 18 is arranged in the hollow interior of the torsion bar. This has an outer diameter near the axial ends of the torsion bar that corresponds to the inner diameter of the middle section 16, and a constricted area 20 in between. If the stresses acting in the middle section when it is twisted become too high, the middle section 16 buckles at a point that is opposite the constricted area of the support element 20, the extent of the buckling being determined by the difference between the inner diameter of the middle section 16 and the outer diameter of the support element in the constricted area 20.

In Figur 5 ist ein Torsionsstab gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt, wobei hier als Stützelement 18 ein zylindrischer Körper verwendet wird, dessen Außendurchmesser über der gesamten Länge dem Innendurchmesser des Mittelabschnitts 16 des Torsionsstabes entspricht. Das Stützelement 18 besteht aus einem verformbaren Material,Figure 5 shows a torsion bar according to a third embodiment, where a cylindrical body is used as the support element 18, the outer diameter of which corresponds over the entire length to the inner diameter of the middle section 16 of the torsion bar. The support element 18 consists of a deformable material,

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das einem Einknicken des Mittelabschnitts 16 des Torsionsstabes einen gewissen Widerstand entgegensetzt, das Einknicken jedoch nicht vollständig verhindert. Auf diese Weise lassen sich die Spannungen, die wirken müssen, damit das Einknicken auftritt, sowie die weitere Änderung des Querschnitts bei nach einem Einknicken ansteigendem Drehmoment beeinflussen.which offers a certain resistance to buckling of the central section 16 of the torsion bar, but does not completely prevent buckling. In this way, the stresses that must act for buckling to occur, as well as the further change in the cross-section when the torque increases after buckling, can be influenced.

In den Figuren 6 und 7 ist ein Torsionsstab gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird im Inneren des Torsionsstabs 10 ein Stützelement 18 verwendet, das an seinem axialen Ende 22 drehfest mit dem axialen Ende 14 des Torsionsstabes verbunden ist. Zu diesem Zweck ist das Ende 22 des Stützelements 18 mit einer gewellten Außenkontur versehen, und das axiale Ende 14 des Torsionsstabes ist mit einer hierzu komplementären Kontur versehen. Das in Figur 6 nicht sichtbare axiale Ende des Torsionsstabes ist in gleicher Weise ausgeführt. Zwischen seinen axialen Enden ist das Stützelement 18 mit dem eingeschnürten Bereich versehen.Figures 6 and 7 show a torsion bar according to a fourth embodiment of the invention. In this embodiment, a support element 18 is used inside the torsion bar 10, which is connected at its axial end 22 in a rotationally fixed manner to the axial end 14 of the torsion bar. For this purpose, the end 22 of the support element 18 is provided with a corrugated outer contour, and the axial end 14 of the torsion bar is provided with a contour complementary thereto. The axial end of the torsion bar, not visible in Figure 6, is designed in the same way. Between its axial ends, the support element 18 is provided with the constricted area.

Wenn die beiden axialen Enden des Torsionsstabes relativ zueinander verdreht werden, wird das im Torsionsstab wirkende Drehmoment sowohl vom Mittelabschnitt 16 als auch vom Stützelement 18 übertragen, und zwar entsprechend dem Verhältnis der jeweiligen Torsionswiderstandsmomente. Nach Überschreiten einer vorbestimmten Spannung im Mittelabschnitt 16 knickt dieser, soweit es der eingeschnürte Bereich 20 des Stützelementes 18 ermöglicht, ein, wodurch das Torsionswiderstandsmoment des Mittelabschnitts 16 deutlich absinkt. Somit sinkt auch das Gesamtwiderstandsmoment ab, das sich aus dem Widerstandsmoment des Stützelementes 18 und dem Widerstandsmoment des Mittelabschnitts 16 zusammensetzt. Nach dem Einknicken des Mittelabschnitts 16 entspricht das Gesamtwiderstandsmoment annähernd dem Widerstandsmoment des Stützelements 18. Es ergibt sich also ein degressiver Verlauf von Drehmoment über Verdreh winkel.When the two axial ends of the torsion bar are twisted relative to each other, the torque acting in the torsion bar is transmitted by both the central section 16 and the support element 18, in accordance with the ratio of the respective torsional resistance moments. After a predetermined tension in the central section 16 is exceeded, it bends as far as the constricted area 20 of the support element 18 allows, whereby the torsional resistance moment of the central section 16 drops significantly. The total resistance moment, which is made up of the resistance moment of the support element 18 and the resistance moment of the central section 16, also drops. After the central section 16 has buckled, the total resistance moment corresponds approximately to the resistance moment of the support element 18. This results in a degressive curve of torque over the angle of twist.

In Figur 8 ist ein Torsionsstab gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den Figuren 6 und 7 ist der Mittelabschnitt 16 hier mit einer Einbuchtung 30 (siehe die obere Hälfte der Darstellung in Figur 8) oder einer Einkerbung 32 (siehe die untere Hälfte der Darstellung) versehen. AufFigure 8 shows a torsion bar according to a fifth embodiment of the invention. In contrast to the embodiment according to Figures 6 and 7, the middle section 16 is provided here with an indentation 30 (see the upper half of the illustration in Figure 8) or a notch 32 (see the lower half of the illustration).

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diese Weise sind die Stellen vorgegeben, an denen es zu einem Einknicken des Mittelabschnittes 16 kommt.In this way, the points at which the middle section 16 buckles are determined.

In Figur 9 ist ein Torsionsstab gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsformen besteht der Torsionsstab hier nicht aus einem Rohrabschnitt, sondern ist ausgehend von einem massiven Torsionsstab hergestellt. Dieser ist mit einer sich in der Längsrichtung erstreckenden und zur Mittellängsachse des Torsionsstabes konzentrischen Durchgangsbohrung 40 versehen. Mit der Wahl des Durchmessers der Bohrung kann die verbleibende Wandstärke des Mittelabschnitts 16 eingestellt werden, so daß das Drehmoment vorgegeben werden kann, bei welchem es zu einem Einknicken des Mittelabschnitts 16 kommt.Figure 9 shows a torsion bar according to a sixth embodiment of the invention. In contrast to the previous embodiments, the torsion bar here does not consist of a pipe section, but is made from a solid torsion bar. This is provided with a through hole 40 extending in the longitudinal direction and concentric with the central longitudinal axis of the torsion bar. By selecting the diameter of the hole, the remaining wall thickness of the central section 16 can be adjusted, so that the torque can be specified at which the central section 16 buckles.

In Figur 10 ist ein Torsionsstab gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zum Torsionsstab gemäß der sechsten Ausführungsform ist hier eine Bohrung 42 vorgesehen, die sich lediglich bis kurz vor die Mitte des Torsionsstabes erstreckt. Auch dies ermöglicht, das Drehmoment zu beeinflussen, bei welchem es zu einem Einknicken des Mittelabschnitts 16 kommt. Dieses Drehmoment wird nämlich unter anderem entscheidend beeinflußt von der zur Verfügung stehenden Länge, auf der es zu einem Einknicken kommen kann. Diese Länge kann mittels der Tiefe der Bohrung 42 vorgegeben werden.Figure 10 shows a torsion bar according to a seventh embodiment of the invention. In contrast to the torsion bar according to the sixth embodiment, a bore 42 is provided here which extends only to just before the middle of the torsion bar. This also makes it possible to influence the torque at which the middle section 16 buckles. This torque is, among other things, decisively influenced by the available length over which buckling can occur. This length can be specified by means of the depth of the bore 42.

Alternativ ist zusätzlich denkbar, daß der Torsionsstab einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die zu einer Festigkeitsänderung des Mittelabschnitts 16 derart führt, daß verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Abständen von einem axialen Ende des Torsionsstabes unterschiedliche Festigkeiten haben. Auf diese Weise läßt sich vorgeben, in welchen Abschnitten des Torsionsstabes es zu einem Einknicken kommen soll.Alternatively, it is also conceivable that the torsion bar is subjected to a heat treatment that leads to a change in the strength of the middle section 16 such that different areas with different distances from an axial end of the torsion bar have different strengths. In this way, it is possible to specify in which sections of the torsion bar buckling should occur.

Claims

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GbR

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June 4, 1998

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Our reference: T 8436 DE

St/St

Protection claims

1. Torsion bar for a belt retractor, with a first and a second axial end (12, 14) and an intermediate middle section (16) which can be twisted by twisting the two ends (12, 14)

can be twisted relative to each other,

characterized in that the central portion (16) is at least partially hollow.

2. Torsion bar according to claim 1, characterized in that the

Middle section (16) is tubular.

3. Torsion bar according to claim 2, characterized in that it is made from a tubular section.

4. Torsion bar according to claim 1 or 2, characterized in that it is made from a solid part which is provided with a bore (40, 42) extending in the axial direction.

5. Torsion bar according to claim 4, characterized in that the bore is a blind hole (42).

6. Torsion bar according to claim 5, characterized in that the bore (42) extends to just before the middle of the torsion bar.

7. Torsion bar according to one of the preceding claims, characterized in that a support element (18) is arranged in the interior of the hollow central section (16).

8. Torsion bar according to claim 7, characterized in that the support element (18) consists of a deformable material.

9. Torsion bar according to claim 7 or claim 8, characterized in that the support element (18) occupies only a part of the axial length of the central section (16).

10. Torsion bar according to claim 7 or claim 8, characterized in that the support element (18) extends over the entire axial length of the central section (16) and has a constricted region

(20).

11. Torsion bar according to claim 8 or claim 10, characterized in that the support element (18) is connected in a rotationally fixed manner to the two axial ends (12, 14) of the torsion bar (10).

12. Torsion bar according to one of the preceding claims, characterized in that the central section (16) is provided with a constriction (30).

13. Torsion bar according to one of the preceding claims, characterized in that the central section (16) is provided with a notch (32).

14. Torsion bar according to one of the preceding claims, characterized in that the central section (16) has different strengths at different distances from an axial end.

15. Torsion bar according to one of the preceding claims, characterized in that the central section (16) is heat-treated in at least one section.

16. Belt retractor for a vehicle safety belt, comprising a torsion bar (10) according to one of the preceding claims.