DE29810005U1

DE29810005U1 - Torsionsstab für einen Gurtaufroller

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Publication number: DE29810005U1
Application number: DE29810005U
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: DE59903511D1; ZA993755B; DE29906629U1

Description

PRINZ & PARTNER

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 München

EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. + 49 89 89 69 80

4. Juni 1998

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

Unser Zeichen: T 8436 DE
St/Hc

Torsionsstab für einen Gurtaufroller

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.

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.

Üblicherweise besteht der Torsionsstab aus massivem Metall. 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 oder

annähernd lineare Kurve von Drehmoment über Drehwinkel bereitgestellt werden kann. Wünschenswert ist jedoch in einigen Fällen ein degressiver Verlauf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Torsionsstab zu schaffen, der einen degressiven Verlauf von Drehmoment über Drehwinkel bereitstellen kann.

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.

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.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. In diesen zeigen:

- Figur 1 schematisch einen Gurtaufroller, in welchem ein erfindungsgemäßer Torsionsstab verwendet werden kann;

- die Figuren 2 und 3 in einer Schnittansicht bzw. Draufsicht einen Torsionsstab gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

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- Figur 4 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäi3 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

- Figur 5 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer dritten Ausiührungsform der Erfindung;

- die Figuren 6 und 7 in einer abgebrochenen Schnittansicht bzw. einer Draufsicht einen Torsionsstab gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

- Figur 8 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

- Figur 9 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; und

- Figur 10 in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Torsionsstab gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung.

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 Sperrklinke

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 Torsionsstabes

10 tordiert wird.

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.

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.

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.

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,

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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.

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.

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.

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. Auf

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diese Weise sind die Stellen vorgegeben, an denen es zu einem Einknicken des Mittelabschnittes 16 kommt.

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.

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.

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.

Claims

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GbR

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4. Juni 1998

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Unser Zeichen: T 8436 DE

St/St

Schutzansprüche

1. Torsionsstab für einen Gurtaufroller, mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende (12, 14) sowie einem dazwischenliegenden Mittelabschnitt (16), der durch Verdrehung der beiden Enden (12, 14)

relativ zueinander tordiert werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (16) wenigstens teilweise hohl ist.

2. Torsionsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Mittelabschnitt (16) rohrförmig ist.

3. Torsionsstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Rohrabschnitt hergestellt ist.

4. Torsionsstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 er aus einem massiven Teil hergestellt ist, das mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Bohrung (40, 42) versehen ist.

5. Torsionsstab nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung ein Sackloch (42) ist.

6. Torsionsstab nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (42) sich bis kurz vor die Mitte des Torsionsstabes erstreckt.

7. Torsionsstab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des hohlen Mittelabschnitts (16) ein Stützelement (18) angeordnet ist.

8. Torsionsstab nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (18) aus einem verformbaren Material besteht.

9. Torsionsstab nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (18) nur einen Teil der axialen Länge des Mittelabschnitts (16) einnimmt.

10. Torsionsstab nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (18) sich über die gesamte axiale Länge des Mittelabschnittes (16) erstreckt und einen eingeschnürten Bereich

(20) aufweist.

11. Torsionsstab nach Anspruch 8 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (18) drehfest mit den beiden axialen Enden (12, 14) des Torsionsstabes (10) verbunden ist.

12. Torsionsstab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (16) mit einer Einschnürung (30) versehen ist.

13. Torsionsstab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (16) mit einer Einkerbung (32) versehen ist.

14. Torsionsstab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (16) in unterschiedlichen Abständen von einem axialen Ende unterschiedliche Festigkeiten hat.

15. Torsionsstab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (16) in mindestens einem Abschnitt wärmebehandelt ist.

16. Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, enthaltend einen Torsionsstab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.