WO2016150552A1 - Gurtspule für einen gurtaufroller - Google Patents

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WO2016150552A1
WO2016150552A1 PCT/EP2016/000412 EP2016000412W WO2016150552A1 WO 2016150552 A1 WO2016150552 A1 WO 2016150552A1 EP 2016000412 W EP2016000412 W EP 2016000412W WO 2016150552 A1 WO2016150552 A1 WO 2016150552A1
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WO
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belt
load limiting
thread
limiting body
bobbin
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PCT/EP2016/000412
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English (en)
French (fr)
Inventor
Elmar Koch
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ZF Automotive Germany GmbH
Original Assignee
TRW Automotive GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/341—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means
    • B60R22/3413—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/283—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using tearing or scoring of material

Definitions

  • the invention relates to a belt reel for a belt retractor with a load limiting body.
  • a seat belt system normally ensures that the vehicle occupant is restrained and is not injured by contact with parts inside the vehicle.
  • a violent impact which translates into a strong deceleration of the vehicle and, accordingly, the vehicle occupant can, for example, in a complete blockage of the belt reel z.
  • B. lead by a pawl to a very high load on the vehicle occupant through the seat belt.
  • force limiters are used in belt retractors, which allow the rotation of the belt reel even with blocked pawl when exceeding a certain torque, to output webbing, so that the force acting on the vehicle occupant force can be reduced.
  • torsion bars in the axis of the belt retractor, which allow for a blockage further rotation of the belt reel, by design, however, by a maximum of one to two revolutions of the spool.
  • the invention has for its object to provide a belt reel for a belt retractor, in which a force limit over a larger Gurtweg possible and / or better adjustable.
  • a belt reel for a belt retractor comprising a bobbin, a locking flange, which is arranged at one axial end of the bobbin and having a shaft which extends to the other axial end of the bobbin, and a load limiting body, the functionally between the Shaft and an inner surface of the bobbin is arranged, wherein the load limiting body by means of an external thread with an inner surface disposed on the inner thread is engaged and rotatably connected to the shaft but axially adjustable.
  • the invention is thus based on the idea to bring the shaft of the locking flange by means of the load limiting body with the bobbin in operative connection, to which on the outside of the load limiting body a thread is arranged, the frictional resistance in engagement with the inner surface of the bobbin a characteristic or characteristic of Load limit intended for the vehicle occupant.
  • the shaft of the locking flange is preferably formed with a guide groove and / or with a polygonal contour, so that the Load limiting body can be pushed onto one of the contour of the shaft adapted recess on the shaft. As a result, the load limiting body can be adjusted axially on the shaft.
  • the load limiting body may be in the form of a cylindrical disc and / or coin-shaped, wherein the recess for receiving the shaft is arranged centrally and the external thread on its lateral surface.
  • a bobbin may have a substantially hollow cylindrical area, on the outside of which the belt is fastened and can be rolled up or unrolled. On the inside of the bobbin, at least in an assembly area, in particular in a triggering area, arranged with the external thread of the load limiting body engageable internal thread.
  • a holding torque is normally determined by the frictional torque applied between the external thread of the load-limiting body and the inside, in particular the internal thread, of the bobbin. This friction torque is dependent on at least one thread parameter, in particular of at least one thread parameter mentioned in the description of this application.
  • a cutting region is arranged in an axial region of the inner surface of the bobbin adjacent to the internal thread, which is designed to be cut by the external thread of the load limiting body during rotation between the shaft and the bobbin.
  • the cutting area has a smaller inner diameter than the bobbin in the region of the internal thread.
  • the external thread and / or the internal thread has at least one thread parameter that is designed to be variable along its extension.
  • variation of thread parameters along the axial and / or circumferential Extent of the thread can be set for different positions of the load limiting body on the bobbin a different holding torque. This allows in particular the setting of a load limiting characteristic, for example via a rolling of the belt.
  • a variably formed thread parameter has a constant value in a mounting region of the thread pairing and in each case a different constant or variable value in at least one trigger region.
  • thread parameters for example, into consideration: a slope, a flank shape, a flank width, a pitch circle diameter and / or a material of the external thread and / or the internal thread.
  • the external thread on the load limiting body only constant thread parameters (possibly with deviations at the threaded ends).
  • the adhesion and / or sliding friction between the threaded partners can be increased by reducing the flank width of the internal thread. Accordingly, the friction can also be increased by a steeper edge shape, a smaller pitch circle diameter and / or a harder material of the internal thread.
  • the belt reel has a further load limiting body, which is arranged at a distance from the first load limiting body on the shaft of the blocking flange and forms an opposite thread pairing with the reel, which allows a more even transmission of forces between the shaft of the locking flange and the belt reel.
  • the two thread pairings "mirror image” are formed, so that in particular to the opposite training the Thread parameters and their variations are designed according to each other.
  • the belt retractor to a pressure chamber which is bounded radially by the shaft of the locking flange and the coil and is axially limited by the load limiting body and the locking flange or the further load limiting body.
  • the internal thread is formed substantially along the entire axial extent of the pressure chamber.
  • a pyrotechnic material is arranged in the pressure chamber as pressurizable medium, which is designed so that it can be ignited mechanically, chemically and / or (piezo) electrically. As a result, high holding torques can be realized.
  • a viscous and / or compressible material in particular a fluid or a porous solid, is arranged in the pressure space.
  • a boundary of the pressure chamber has at least one opening which is formed so that a pressure can be reduced through the opening, which pressure is built up by an axial movement of the load limiting body into the pressure chamber.
  • a characteristic curve for the holding torque can be set.
  • such an opening may be arranged in a load limiting body and / or be formed as a through-hole or through-groove.
  • Figure 1 is a sectional view of a belt reel according to an embodiment of the invention with a load limiting body and a cutting area;
  • Figure 2 is a sectional view of a belt reel according to a second embodiment of the invention with two load limiting bodies and a cutting area;
  • Figure 3 is a sectional view of a belt reel with a load limiting body and a pressure chamber in which a pyrotechnic solid material is arranged;
  • FIG. 4 is a sectional view of a belt reel according to a fourth embodiment of the invention with a load limiting body and a pressure chamber in which a fluid is arranged.
  • 1 shows a belt reel 1 for a belt retractor, with a bobbin 2, a locking flange 4 and a load limiting body 6.
  • the locking flange 4 is arranged in the illustration of Figure 1 at the right axial end of the bobbin 2 and has a shaft 8 which is extends to the left axial end of the bobbin 2.
  • the bobbin 2 has along its axial extent to a mounting portion 10 and a triggering portion 12, wherein in the illustrated embodiment, the two regions 10, 12 are arranged immediately adjacent.
  • the bobbin 2 has an internal thread 14 with a pitch circle diameter D 14 .
  • the bobbin 12 has a Zerpanungs Scheme 22 with an inner diameter D 12 , which is smaller than the pitch circle diameter D 14 .
  • the load limiting body 6 is pushed onto an inner recess 16 on the shaft 8 of the locking flange 4, so that it is connected to the shaft 4 axially adjustable.
  • the substantially cylindrical outer surface 18 of the load limiting body 6 is provided with an external thread 20, the so is formed so that it is in engagement with the internal thread 14 on the inner surface 15 of the bobbin 2.
  • it has a pitch circle diameter D 20 , which corresponds to the pitch circle diameter D14 of the internal thread 14, preferably at least substantially identical to this is formed.
  • the cutting region 22 of the bobbin 2 is formed of a softer material than the external thread 20 of the load limiting body 6.
  • the load limiting body 6 is formed of a metal material
  • the cutting region 22 is formed of a plastic material or the external thread 20 is formed of a harder plastic or metal material as the cutting area 22.
  • FIG. 1 a section through the load limiting body 6 is shown, wherein in particular it is apparent that the shaft 8 of the locking flange 4 has a square cross-section, whereby the load limiting body 6 with its matching recess 16 is rotatably fixed on the shaft 8. From the detailed representation can also be seen that the external thread 20 as well as the internal thread 14 has a flank 24, a thread root 26 and a threaded crest 28.
  • the belt reel 1 ensures that the necessary peak load limit over a long Gurtweg is reached distributed. If the torque applied to the belt spool by the belt force is sufficient to overcome the resistance (against overcoming the static friction and / or cutting the external thread 20 into the cutting area 22), the bobbin 2 can continue to rotate despite blocked locking flange 4 and so on give the belt force to a predetermined extent. In this case, the load limiting body 6 cuts with its external thread - starting from its position in engagement with the internal thread 14, a further thread in the cutting area 22 (in the illustration of Figure 1 in the direction of the load limiting body 6 drawn arrow to the right).
  • the belt reel 1 of Figure 2 differs in construction from that shown in Figure 1 substantially by a second load limiting body 30 with an external thread 32 which is in engagement with a counter to the internal thread 14 of the belt reel 2 internal thread 34.
  • the cutting area 22 is consequently machined from the left and from the right side, which is advantageously a more even one Distribution of occurring during further rotations of the bobbin 2 in the load limiting bearing forces result.
  • the load limiting body 30 rests against the left edge of its mounting area 36 on the cutting area 22.
  • the voltage range 22 is between the load limiting body 6 and the load limiting body 30.
  • FIG. 3 shows a belt reel with a pyrotechnic load limitation.
  • the belt reel 2 a pressure chamber 38 which is bounded radially by the shaft 8 of the locking flange 4 and the bobbin 2 and is axially limited by the load limiting body 6 and the locking flange 4.
  • a solid body 40 of a pyrotechnic material for example, with a nitrocellulose material arranged.
  • the pyrotechnic material can be ignited as a function of at least one driving parameter (for example, a deceleration or a rotational acceleration) by means of the igniter 42, which can be ignited by the ignition control 44 via the ignition line 46 shown as a dashed line.
  • a driving parameter for example, a deceleration or a rotational acceleration
  • the pressure force resulting from the burning of the pyrotechnic material 40 counteracts the axial movement of the load limiting body 6 in the direction of the arrow, on the one hand due to the compressive force and on the other hand due to the increasing friction in the thread 20 by the pressure force Pressure can be set to a lower or higher remaining holding force.
  • the pyrotechnic material 40 by the movement of the load limiting body. 6 is ignited in the direction of the arrow and the associated pressure build-up or the associated frictional force.
  • the bobbin 2 is mounted on the locking flange 4 by means of a sliding fit 48, which allows both a closure of the pressure chamber 38 and a relative rotation between the bobbin 2 and the locking flange 4 at a torque lying above the locking torque.
  • a viscous fluid 50 preferably a highly viscous fluid such as wax, Vaseline or lubricating grease, is arranged in the pressure chamber 38. It is also possible to use a magnetorheological fluid whose viscosity can be suitably adjusted by a magnetic field.
  • the load-limiting body 6 has two or four openings 52.1, 52.2 designed as through-holes, through which the viscous fluid 50 can escape from the pressure chamber.
  • the section AA shown in Figure 1 also corresponds to a section through the load limiting body 6 of Figures 2 to 4.
  • Figures 2 to 4 not all reference numerals are shown in Figure 1 again; as far as the Design of the embodiments of Figures 2 to 4, however, does not differ from that of the embodiment of Figure 1, these also denote corresponding parts in Figures 2 to 4.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)

Abstract

Gurtspule (1) für einen Gurtaufroller, mit einem Spulenkörper (2), einem Sperrflansch (4), der an einem axialen Ende des Spulenkörpers angeordnet ist und eine Welle (8) aufweist, die sich zum anderen axialen Ende des Spulenkörpers erstreckt, und einem Lastbegrenzungskörper (6), der funktional zwischen der Welle und einer Innenfläche (15) des Spulenkörpers angeordnet ist, wobei der Lastbegrenzungskörper mittels eines Außengewindes (20) mit einem an der Innenfläche angeordneten Innengewinde (14) in Eingriff steht und mit der Welle drehfest aber axial verstellbar verbunden ist

Description

Gurtspule für einen Gurtaufroller
Die Erfindung betrifft eine Gurtspule für einen Gurtaufroller mit einem Lastbegrenzungskörper.
Wird ein Fahrzeug bei einem Unfall durch einen Aufprall stark verzögert, sorgt im Normalfall ein Sicherheitsgurtsystem dafür, dass der Fahrzeuginsasse zurückgehalten wird und nicht durch den Kontakt mit Teilen im Fahrzeuginnenraum verletzt wird. Ein heftiger Aufprall, der sich in eine starke Verzögerung des Fahrzeugs und dementsprechend auch des Fahrzeuginsassen umsetzt, kann bei einer vollständigen Blockierung der Gurtspule z. B. durch eine Sperrklinke zu einer sehr hohen Belastung des Fahrzeuginsassen durch den Sicherheitsgurt führen.
Daher werden in Gurtaufrollern Kraftbegrenzer eingesetzt, die beim Überschreiten eines bestimmten Drehmoments eine Drehung der Gurtspule auch bei blockierter Sperrklinke gestatten, um Gurtband auszugeben, sodass die auf den Fahrzeuginsassen wirkende Kraft verringert werden kann. Bekannt ist zu diesem Zweck der Einsatz von Torsionsstäben in der Achse des Gurtaufrollers, die bei einer Blockierung eine weitere Drehung der Gurtspule erlauben, konstruktionsbedingt allerdings um maximal ein bis zwei Umdrehungen der Spule. Ferner ist es mit einer derartigen Konstruktion kaum möglich, die auf den Fahrzeuginsassen einwirkende Kraft variabel oder gar gemäß einer Kennlinie zu begrenzen.
BESTÄTiGUNGS§ OP.£ Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Gurtspule für einen Gurtaufroller zu schaffen, bei der eine Kraftbegrenzung über einen größeren Gurtweg möglich und/oder besser einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gurtspule für einen Gurtaufroller, mit einem Spulenkörper, einem Sperrflansch, der an einem axialen Ende des Spulenkörpers angeordnet ist und eine Welle aufweist, die sich zum anderen axialen Ende des Spulenkörpers erstreckt, und einem Lastbegrenzungskörper, der funktional zwischen der Welle und einer Innenfläche des Spulenkörpers angeordnet ist, wobei der Lastbegrenzungskörper mittels eines Außengewindes mit einem an der Innenfläche angeordneten Innengewinde in Eingriff steht und mit der Welle drehfest aber axial verstellbar verbunden ist.
Der Erfindung liegt damit der Gedanke zugrunde, die Welle des Sperrflansches mittels des Lastbegrenzungskörpers mit dem Spulenkörper in Wirkverbindung zu bringen, wozu an der Außenseite des Lastbegrenzungskörpers ein Gewinde angeordnet ist, dessen Reibwiderstand bei einem Eingriff mit der Innenfläche des Spulenkörpers eine Charakteristik bzw. Kennlinie der Lastbegrenzung für den Fahrzeuginsassen bestimmt.
Die Ausbildung der funktionalen Verbindung zwischen der Welle und dem Spulenkörper über den Lastbegrenzungsköper mittels eines an dem Lastbegrenzungskörper angeordneten Außengewindes kann neben der Lastbegrenzung über einen großen Gurtweg auch eine feine Einstellung des trotz der Lastbegrenzung übertragbaren Drehmoments ermöglichen. Insbesondere durch die bezüglich der Drehachse radial weit außen zwischen dem Lastbegrenzungskörper und dem Spulenkörper angeordnete Gewindepaarung steht - bei ansonsten gleicher Geometrie - ein deutlich größerer Reibbereich zur Übertragung eines Drehmomentes zur Verfügung als dies bei einer weiter innen angeordneten Gewindepaarung, beispielsweise direkt an der Welle des Sperrflansches, der Fall wäre, da der Umfang eines Zylinders quadratisch mit seinem Radius wächst. Dadurch kann über eine gezielte Ausgestaltung wenigstens eines später beschriebenen Gewindeparameters vorgegeben werden, welches Rückhaltedrehmoment trotz der Lastbegrenzung wirken soll.
Die Welle des Sperrflansches ist vorzugsweise mit einer Führungsnut und/oder mit einer eckigen Kontur ausgebildet, sodass der Lastbegrenzungskörper an einer der Kontur der Welle angepassten Ausnehmung auf die Welle aufgeschoben werden kann. Dadurch kann der Lastbegrenzungskörper auf der Welle axial verstellt werden.
Der Lastbegrenzungskörper kann in Form einer zylindrischen Scheibe und/oder münzförmig ausgebildet sein, wobei die Ausnehmung zur Aufnahme der Welle zentral und das Außengewinde an seiner Mantelfläche angeordnet ist.
Ein Spulenkörper kann einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Bereich aufweisen, an dessen Außenseite der Gurt befestigt ist und aufgerollt bzw. abgerollt werden kann. An der Innenseite des Spulenkörpers ist wenigstens in einem Montagebereich, insbesondere auch in einem Auslösebereich, ein mit dem Außengewinde des Lastbegrenzungskörpers in Eingriff bringbares Innengewinde angeordnet.
Im Sinne der Erfindung ist ein Haltedrehmoment im Normalfall durch das zwischen dem Außengewinde des Lastbegrenzungskörpers und der Innenseite, insbesondere dem Innengewinde, des Spulenkörpers anliegende Reibmoment bestimmt. Dieses Reibmoment ist abhängig von wenigstens einem Gewindeparameter, insbesondere von wenigstens einem in der Beschreibung dieser Anmeldung genannten Gewindeparameter.
Gemäß einer Weiterbildung ist in einem an das Innengewinde angrenzenden Axialbereich der Innenfläche des Spulenkörpers ein Zerspanungsbereich angeordnet, welcher ausgebildet ist, um von dem Außengewinde des Lastbegrenzungskörpers bei einer Drehung zwischen der Welle und dem Spulenkörper eingeschnitten zu werden.
Vorzugsweise weist der Zerspanungsbereich dazu einen kleineren Innendurchmesser auf als der Spulenkörper im Bereich des Innengewindes. Durch eine derartige Ausführung mit einem selbstschneidenden Innengewinde kann eine gewünschte Erhöhung des Haltedrehmoments und/oder Einstellung des trotz der Lastbegrenzung verbleibenden Haltedrehmoments erreicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Außengewinde und/oder das Innengewinde wenigstens einen entlang seiner Erstreckung variabel ausgebildeten Gewindeparameter auf. Durch eine, insbesondere kombinierte, Variation von Gewindeparametern entlang der axialen und/oder umfänglichen Erstreckung des Gewindes kann für verschiedene Stellungen des Lastbegrenzungskörpers an dem Spulenkörper ein unterschiedliches Haltedrehmoment eingestellt werden. Dies ermöglicht insbesondere die Einstellung einer Lastbegrenzungskennlinie beispielsweise über ein Abrollen des Gurtes.
Vorzugsweise weist ein variabel ausgebildeter Gewindeparameter in einem Montagebereich der Gewindepaarung einen konstanten Wert auf und in wenigstens einem Auslösebereich jeweils einen anderen konstanten oder veränderlichen Wert. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass eine Montage des Lastbegrenzungskörpers ohne hohe zu überwindende Reibungsmomente möglich ist, während bei der Lastbegrenzung mittels der Gewindepaarung ein hohes Drehmoment übertragen werden kann.
Im Sinne der Erfindung kommen als Gewindeparameter beispielsweise in Betracht: eine Steigung, eine Flankenform, eine Flankenbreite, ein Teilkreisdurchmesser und/oder ein Material des Außengewindes und/oder des Innengewindes.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Außengewinde am Lastbegrenzungskörper nur konstante Gewindeparameter auf (gegebenenfalls mit Abweichungen an den Gewindeenden). In einer solchen Ausführungsform kann durch eine Reduzierung der Flankenbreite des Innengewindes die Haft- und/oder Gleitreibung zwischen den Gewindepartnern erhöht werden. Entsprechend kann die Reibung auch durch eine steilere Flankenform, einen kleineren Teilkreisdurchmesser und/oder ein härteres Material des Innengewindes erhöht werden. Gemäß einer Weiterbildung weist die Gurtspule einen weiteren Lastbegrenzungskörper auf, der von dem ersten Lastbegrenzungskörper beabstandet auf der Welle des Sperrflansches angeordnet ist und mit der Spule eine gegenläufige Gewindepaarung ausbildet, was eine gleichmäßigere Übertragung von Kräften zwischen der Welle des Sperrflansches und der Gurtspule ermöglicht.
Vorzugsweise sind die beiden Gewindepaarungen „spiegelbildlich" ausgebildet, sodass insbesondere bis auf die gegenläufige Ausbildung die Gewindeparameter und auch deren Variationen einander entsprechend ausgebildet sind.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Gurtaufroller einen Druckraum auf, der radial durch die Welle des Sperrflansches und die Spule begrenzt ist und axial durch den Lastbegrenzungskörper und den Sperrflansch oder den weiteren Lastbegrenzungskörper begrenzt ist.
Dies ermöglicht die Anordnung eines druckbeaufschlagbaren Mediums in dem Druckraum, welches durch eine axiale Bewegung des Lastbegrenzungskörpers bei einem Auslösen der Lastbegrenzung unter Druck gesetzt wird, sodass es einer Drehung der Spule ein Haltemoment entgegensetzt. Vorzugsweise ist das Innengewinde im Wesentlichen entlang der gesamten axialen Erstreckung des Druckraumes ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Druckraum als druckbeaufschlagbares Medium ein pyrotechnisches Material angeordnet, das so ausgebildet ist, dass es mechanisch, chemisch und/oder (piezo-)elektrisch gezündet werden kann. Dadurch können hohe Haltedrehmomente realisiert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist in dem Druckraum ein viskoses und/oder kompressibles Material, insbesondere ein Fluid oder ein poröser Feststoff, angeordnet.
Vorzugsweise weist eine Begrenzung des Druckraumes wenigstens eine Öffnung auf, die so ausgebildet ist, dass durch die Öffnung hindurch ein Druck abgebaut werden kann, der durch eine axiale Bewegung des Lastbegrenzungskörpers in den Druckraum hinein aufgebaut wird. Dadurch kann insbesondere eine Kennlinie für das Haltedrehmoment eingestellt werden.
Beispielsweise kann eine derartige Öffnung in einem Lastbegrenzungskörper angeordnet und/oder als Durchgangsbohrung oder Durchgangsnut ausgebildet sein.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche; beispielhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Figuren und den zugehörigen Figurenbeschreibungen - wenigstens teilweise schematisiert - dargestellt, wobei im Einzelnen zeigen:
Figur 1 in einer Schnittansicht eine Gurtspule gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Lastbegrenzungskörper und einem Zerspanungsbereich;
Figur 2 in einer Schnittansicht eine Gurtspule gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit zwei Lastbegrenzungskörpern und einem Zerspanungsbereich;
Figur 3 in einer Schnittansicht eine Gurtspule mit einem Lastbegrenzungskörper und einem Druckraum, in welchem ein pyrotechnisches Feststoff-Material angeordnet ist; und
Figur 4 in einer Schnittansicht eine Gurtspule gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung mit einem Lastbegrenzungskörper und einem Druckraum, in welchem ein Fluid angeordnet ist. Figur 1 zeigt eine Gurtspule 1 für einen Gurtaufroller, mit einem Spulenkörper 2, einem Sperrflansch 4 und einem Lastbegrenzungskörper 6. Der Sperrflansch 4 ist in der Darstellung der Figur 1 am rechten axialen Ende des Spulenkörpers 2 angeordnet und weist eine Welle 8 auf, die sich zum linken axialen Ende des Spulenkörpers 2 erstreckt. Der Spulenkörper 2 weist entlang seiner axialen Erstreckung einen Montagebereich 10 und einen Auslösebereich 12 auf, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Bereiche 10, 12 unmittelbar benachbart angeordnet sind. Entlang der Axialerstreckung des Montagebereichs 10 weist der Spulenkörper 2 ein Innengewinde 14 mit einem Teilkreisdurchmesser D14 auf. Entlang der axialen Erstreckung des Auslösebereichs 12 weist der Spulenkörper 12 einen Zerpanungsbereich 22 mit einem Innendurchmesser D12 auf, welcher kleiner als der Teilkreisdurchmesser D14 ist.
Der Lastbegrenzungskörper 6 ist an einer inneren Ausnehmung 16 auf die Welle 8 des Sperrflansches 4 aufgeschoben, sodass er mit der Welle 4 axial verstellbar verbunden ist. Die im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche 18 des Lastbegrenzungskörpers 6 ist mit einem Außengewinde 20 versehen, das so ausgebildet ist, dass es mit dem Innengewinde 14 an der Innenfläche 15 des Spulenkörpers 2 in Eingriff steht. Insbesondere weist es einen Teilkreisdurchmesser D20 auf, der zu dem Teilkreisdurchmesser D14 des Innengewindes 14 korrespondiert, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen identisch mit diesem ausgebildet ist.
Der Zerspanungsbereich 22 des Spulenkörpers 2 ist aus einem weicheren Material ausgebildet als das Außengewinde 20 des Lastbegrenzungskörpers 6. Vorzugsweise ist der Lastbegrenzungskörper 6 aus einem Metallmaterial ausgebildet, während der Zerspanungsbereich 22 aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist oder das Außengewinde 20 ist aus einem härteren Kunststoffoder Metallmaterial ausgebildet als der Zerspanungsbereich 22.
In der Detaildarstellung A-A ist ein Schnitt durch den Lastbegrenzungskörper 6 dargestellt, wobei insbesondere ersichtlich wird, dass die Welle 8 des Sperrflansches 4 einen quadratischen Querschnitt aufweist, wodurch der Lastbegrenzungskörper 6 mit seiner dazu passend gestalteten Ausnehmung 16 drehfest auf der Welle 8 festgelegt ist. Aus der Detaildarstellung ist auch ersichtlich, dass das Außengewinde 20 ebenso wie das Innengewinde 14 eine Flanke 24, einen Gewindegrund 26 und eine Gewindespitze 28 aufweist.
In einem normalen Betriebszustand - beispielsweise einer Fahrt ohne Beschleunigung - liegt der Lastbegrenzungskörper 6 in Axialrichtung an dem Rand des Montagebereichs 10 am Zerspanungsbereich 22 des Spulenkörpers 2 an. Wenn nun mittels des nicht dargestellten Gurts eine ausreichend starke Kraft auf die Gurtspule 1 aufgebracht wird - beispielsweise beim Bremsen, wird die Gurtspule über einen nicht dargestellten Blockiermechanismus auf der Seite des Sperrflansches 4 blockiert, wodurch eine weitere Drehung des Spulenkörpers 2 zunächst ausgeschlossen ist. Wenn dann aber - beispielsweise im Crash-Fall - die an der Gurtspule anliegende Kraft weiter ansteigt, wird das Blockiermoment des Spulenkörpers 2 gegenüber dem Sperrflansch 4 überwunden, so dass sich der Spulenkörper 2 relativ zum Sperrflansch 4 kontrolliert verdrehen kann, um zum Zwecke der Kraftbegrenzung Gurtband von der Gurtspule abwickeln zu können.
Die Gurtspule 1 gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung stellt sicher, dass die notwendige Spitzenlastbegrenzung über einen langen Gurtweg verteilt erreicht wird. Wenn das an der Gurtspule durch die Gurtkraft aufgebrachte Drehmoment ausreicht, um den Widerstand (gegen Überwindung der Haftreibung und/oder gegen ein Einschneiden des Außengewindes 20 in den Zerspanungsbereich 22) zu überwinden, kann sich der Spulenkörper 2 trotz blockiertem Sperrflansch 4 weiter drehen und so der Gurtkraft in einem vorbestimmten Umfang nachgeben. Dabei schneidet der Lastbegrenzungskörper 6 mit seinem Außengewinde - ausgehend von seiner Position im Eingriff mit dem Innengewinde 14 ein weitergehendes Gewinde in den Zerspanungsbereich 22 ein (in der Darstellung der Figur 1 in Richtung des am Lastbegrenzungskörper 6 eingezeichneten Pfeils nach rechts).
Welche Gurtkraft und damit Drehmoment initial und auch im weiteren Verlauf der Kraftbegrenzung aufgebracht werden müssen, kann durch eine entsprechende Ausprägung bestimmter Parameter des Außengewindes 20 und/oder des Zerspanungsbereichs 22 fein eingestellt werden. Beispielsweise ist das für eine weitere Drehung des Spulenkörpers 2 nach Blockieren des Sperrflansches 4 notwendige Drehmoment umso höher, je härter das Material des Zerspanungsbereichs 22 ist, je kleiner der Innendurchmesser des Zerspanungsbereichs 22 D12 ist und/oder je größer die Steigung oder die Flankenhöhe des Außengewindes 20 ist. Die gewünschte Einstellung bzw. Kombination der Ausprägungen der genannten Parameter ermöglicht eine über eine weitere Drehung der Gurtspule konstante oder variable Einstellung der vom Fahrzeuginsassen maximal auszuhaltenden Gurtkraft. Insbesondere durch die Anordnung des die Drehmöglichkeit definierenden Gewindes möglichst weit von der Drehachse A der Welle 4 entfernt können die genannten Parameter wegen des damit verbundenen, größeren Eingriffsweges feiner eingestellt werden, als dies bei einer anderen Anordnung des Gewindes der Fall wäre.
Die Gurtspule 1 der Figur 2 unterscheidet sich im Aufbau von der in Figur 1 gezeigten im Wesentlichen durch einen zweiten Lastbegrenzungskörper 30 mit einem Außengewinde 32, das mit einem zu dem Innengewinde 14 der Gurtspule 2 gegenläufig ausgebildeten Innengewinde 34 in Eingriff steht. Im Fall einer Lastbegrenzung wird der Zerspanungsbereich 22 folglich von der linken und von der rechten Seite zerspant, was in vorteilhafter Weise eine gleichmäßigere Verteilung der bei weiteren Drehungen des Spulenkörpers 2 bei der Lastbegrenzung auftretenden Lagerkräfte zur Folge hat.
Der Lastbegrenzungskörper 30 liegt am linken Rand seines Montagebereichs 36 am Zerspanungsbereich 22 an. Somit liegt der Zerspannungsbereich 22 zwischen dem Lastbegrenzungskörper 6 und den Lastbegrenzungskörper 30.
Ansonsten gelten die Erläuterungen bezüglich des Lastbegrenzungskörpers 6 entsprechend auch für den Lastbegrenzungskörper 30, wobei das Außengewinde 20 und das Innengewinde 14 eine Gewindepaarung 19 ausbilden und das Außengewinde 32 und das Innengewinde 34 eine dazu gegenläufige Gewindepaarung 35 ausbilden.
In Figur 3 ist eine Gurtspule mit einer pyrotechnischen Lastbegrenzung gezeigt. In dieser Ausführungsform weist die Gurtspule 2 einen Druckraum 38 auf, der radial durch die Welle 8 des Sperrflansches 4 und den Spulenkörper 2 begrenzt ist und axial durch den Lastbegrenzungskörper 6 und den Sperrflansch 4 begrenzt ist.
In dem Druckraum 38 ist ein Festkörper 40 aus einem pyrotechnischen Material, beispielsweise mit einem Nitrocellulose-Material, angeordnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann das pyrotechnische Material in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrparameter (beispielsweise einer Verzögerung oder einer Drehbeschleunigung) mittels des Zünders 42 gezündet werden, welcher durch die Zündsteuerung 44 über die als gestrichelte Linie dargestellte Zündleitung 46 gezündet werden kann.
In diesem Fall wirkt die durch das Abbrennen des pyrotechnischen Materials 40 entstehende Druckkraft der axialen Bewegung des Lastbegrenzungskörpers 6 in Pfeilrichtung entgegen, und zwar zum einen aufgrund der Druckkraft und zum anderen aufgrund der durch die Druckkraft ansteigenden Reibung im Gewinde 20. Je nach Höhe des entstehenden Drucks kann eine niedrigere oder höhere verbleibende Haltekraft eingestellt werden.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das pyrotechnische Material 40 durch die Bewegung des Lastbegrenzungskörpers 6 in Pfeilrichtung und dem damit verbundenen Druckaufbau oder die damit verbundene Reibkraft gezündet wird.
Der Spulenkörper 2 ist auf dem Sperrflansch 4 mittels einer Gleitpassung 48 gelagert, die sowohl einen Verschluss des Druckraums 38 als auch eine Relativdrehung zwischen dem Spulenkörper 2 und dem Sperrflansch 4 bei einem über dem Sperrdrehmoment liegenden Drehmoment ermöglicht.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist in dem Druckraum 38 ein viskoses Fluid 50, vorzugsweise ein hochviskoses Fluid wie Wachs, Vaseline oder Schmierfett angeordnet. Es kann auch eine magnetorheologische Flüssigkeit verwendet werden, deren Viskosität durch ein Magnetfeld geeignet eingestellt werden kann.
Der Lastbegrenzungskörper 6 weist in diesem Beispiel zwei oder vier als Durchgangsbohrungen ausgebildete Öffnungen 52.1 , 52.2 auf, durch die das Viskosefluid 50 aus dem Druckraum entweichen kann. Die Viskosität des Fluids 50 ist derart ausgebildet, dass bei einer Anordnung des Lastbegrenzungskörpers 6 an der dargestellten Stelle (= Montageposition) kein Fluid 50 aus den Öffnungen 52 entweicht. Wenn allerdings die Lastbegrenzung der Gurtspule 1 ausgelöst wird und der Lastbegrenzungskörper 6 sich in Pfeilrichtung hin zu dem Sperrflansch bewegt, wird der Druck auf das Fluid 50 erhöht.
In diesem Fall kann durch die Öffnungen 52 - bestimmt durch deren Geometrie und die Viskosität des Fluids 50 - ein kontrollierter Druckabbau stattfinden, dessen Geschwindigkeit das trotz der Lastbegrenzung verbleibende Haltedrehmoment bestimmt. In den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen verläuft das
Innengewinde 14 an der Innenseite 15 des Spulenkörpers 2 jeweils im Wesentlichen entlang des gesamten Druckraumes 38, sodass eine Lastbegrenzung entlang eines verhältnismäßig großen Gurtweges möglich ist.
Der in Figur 1 dargestellte Schnitt A-A entspricht auch einem Schnitt durch die Lastbegrenzungskörper 6 der Figuren 2 bis 4. In den Figuren 2 bis 4 sind nicht alle Bezugszeichen aus der Figur 1 wieder dargestellt; soweit die Gestaltung der Ausführungsformen der Figuren 2 bis 4 allerdings nicht von derjenigen der Ausführungsform der Figur 1 abweicht, bezeichnen diese auch entsprechende Partien in den Figuren 2 bis 4.

Claims

Patentansprüche
1. Gurtspule (1) für einen Gurtaufroller, mit einem Spulenkörper (2), einem Sperrflansch (4), der an einem axialen Ende des Spulenkörpers angeordnet ist und eine Welle (8) aufweist, die sich zum anderen axialen Ende des Spulenkörpers erstreckt, und einem Lastbegrenzungskörper (6), der funktional zwischen der Welle und einer Innenfläche (15) des Spulenkörpers angeordnet ist, wobei der Lastbegrenzungskörper mittels eines Außengewindes (20) mit einem an der Innenfläche angeordneten Innengewinde (14) in Eingriff steht und mit der Welle drehfest aber axial verstellbar verbunden ist.
2. Gurtspule gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in einem an das Innengewinde angrenzenden Axialbereich der Innenfläche des Spulenkörpers ein Zerspanungsbereich (22) angeordnet ist, welcher ausgebildet ist, um von dem Außengewinde des Lastbegrenzungskörpers eingeschnitten zu werden.
3. Gurtspule gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Außengewinde und/oder das Innengewinde wenigstens einen entlang seiner Erstreckung variabel ausgebildeten Gewindeparameter (24, 26, 28) aufweist.
4. Gurtspule gemäß Anspruch 3, wobei ein variabel ausgebildeter Gewindeparameter in einem Montagebereich (10) der Gewindepaarung einen konstanten Wert aufweist und in wenigstens einem Auslösebereich (12) jeweils einen anderen konstanten oder veränderlichen Wert aufweist.
5. Gurtspule gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei als Gewindeparameter verwendet wird: Steigung, Flankenform, -breite (24), Teilkreisdurchmesser (D14; D2o) und/oder Material des Außengewindes und/oder des Innengewindes.
6. Gurtspule gemäß einem der vorherigen Ansprüche, mit einem weiteren Lastbegrenzungskörper (30), der von dem ersten Lastbegrenzungskörper beabstandet auf der Welle des Sperrflansches angeordnet ist und mit der Spule eine gegenläufige Gewindepaarung (35) ausbildet.
7. Gurtspule gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gurtaufroller einen Druckraum (38) aufweist, der radial durch die Welle des Sperrflansches und die Spule begrenzt ist und axial durch den Lastbegrenzungskörper und den Sperrflansch oder den weiteren Lastbegrenzungskörper begrenzt ist.
8. Gurtspule gemäß Anspruch 8, wobei in dem Druckraum ein pyrotechnisches Material (40) angeordnet ist, das so ausgebildet ist, dass es mechanisch, chemisch und/oder (piezo-) elektrisch gezündet werden kann.
9. Gurtspule gemäß Anspruch 8, wobei in dem Druckraum ein viskoses und/oder kompressibles Material (50), angeordnet ist.
10. Gurtspule gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei eine Begrenzung des Druckraumes wenigstens eine Öffnung (52) aufweist, die so ausgebildet ist, dass durch die Öffnung hindurch ein Druck abgebaut werden kann.
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