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Die
Erfindung betrifft einen Umlenker für einen Sicherheitsgurt nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
solcher Umlenker ist beispielsweise aus der gattungsbildenden
DE 100 11 725 C1 bekannt. Ein
seit langem bekanntes Problem im Zusammenhang mit Sicherheitsgurten
ist das sogenannte Umschlagen des Umlenkers, welches dem Lastfall
bei ungünstigen
Konstellationen auftreten kann. Es ist bekannt, dass die Wahrscheinlichkeit
des Umschlagens dadurch verringert werden kann, dass ein großer Abstand
zwischen der Umlenkkante, über
die das Gurtband läuft,
und dem Befestigungspunkt, an dem der Umlenker um eine Befestigungsachse
schwenkbar an der Fahrzeuginnenstruktur befestigt ist, relativ groß gewählt wird.
Dem entgegen steht jedoch die allgemeine Forderung, den Umlenker
so kompakt wie möglich
zu gestalten. Ein weiteres Kriterium ist, dass im normalen Betriebszustand
das Gurtband sehr leicht über
den die Umlenkkante aufweisenden Walkholm laufen soll, da dies ein
wesentliches Komfortmerkmal ist.
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Die
gattungsbildende
DE
100 11 725 C1 schlägt
unter anderem vor, den Umlenker teilweise plastisch deformierbar
auszugestalten, um somit zu erreichen, dass sich die Geometrie des
Umlenkers bei Überschreiten
einer vorbestimmten Gurtkraft verändert, wodurch die Gefahr des
Umschlagens reduziert werden soll.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik stellt sich die hier vorliegende Erfindung
die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Umlenker
dahingehend weiterzubilden, dass die Gefahr des Umschlagens im Falle
eines Unfalls weiter reduziert wird, wobei der Komfort im normalen
Betriebszustand nicht eingeschränkt
werden soll.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Umlenker mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Der
Umlenker weist eine Befestigungsplatte mit einem Befestigungspunkt
auf, über
den der Umlenker in der Regel schwenkbar an der Innenstruktur des
Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dieser Befestigungspunkt ist zumeist
durch eine Durchbrechung in der Befestigungsplatte definiert, durch
die sich im montiertem Zustand eine Schraube erstreckt, deren Mittelachse
die Befestigungsachse definiert. An dieser Befestigungsplatte ist
mittels Armen der Walkholm verbunden welcher eine Oberfläche aufweist. Der
dem Befestigungspunkt zugewandte Abschnitt dieser Oberfläche bildet
die Umlenkkante für
das Gurtband.
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Erfindungsgemäß ist der
Walkholm um eine Walkholmachse schwenkbar an der Befestigungsplatte
befestigt. Die Walkholmachse erstreckt sich hierbei im Wesentlichen
senkrecht zur Befestigungsachse des Umlenkers, schneidet diese jedoch
nicht. Beim Überschreiten
einer durch das Gurtband eingeleiteten Grenzkraft schwenkt der Walkholm
in einer Rotationsbewegung um die Walkholmachse um einen vorgegebenen
Winkel. Hierdurch wird ein zweiter Betriebszustand erreicht, in
dem ein zweiter, vom ersten Abschnitt verschiedener Abschnitt der
Oberfläche
des Walkholmes in Richtung des Befestigungspunktes weist. Das bedeutet,
dass in diesem zweitem Betriebszustand das Gurtband zu einem anderem
Oberflächenbereich
des Walkholmes Kontakt hat als im ersten Betriebszustand. Hierdurch
wird es möglich,
die beiden Abschnitte für
ihre jeweilige Aufgabe zu optimieren, wobei sich die beiden Abschnitte in
Position bezüglich
des Befestigungspunktes und/oder in ihrer Geometrie und/oder in
ihrer Oberflächenbeschaffenheit
voneinander unterscheiden. Entsprechende bevorzugte Möglichkeiten
sind in den Unteransprüchen
angegeben:
Gemäß den Ansprüchen 2 und
3 ist es möglich,
die geometrische Form der beiden Abschnitte unterschiedlich zu wählen. Hierbei
ist es insbesondere zu bevorzugen, dass der erste Abschnitt ein
Ausschnitt einer Mantelfläche
eines Zylinders ist, so dass die eigentliche Umlenkkante, also die
Umkehrlinie des Gurtbandes, eine gerade Linie ist. Der zweite Abschnitt
ist vorzugsweise sattelförmig,
so dass die Umkehrlinie des Gurtbandes eine nach oben offene konkave
Linie bildet. Hierdurch wird im Lastfall eine Zentrierung des Gurtbandes
erreicht.
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Nach
Anspruch 5 ist zumindest der kürzeste Abstand
des zweiten Abschnitts von der Walkholmachse geringer als der kürzeste Abstand
des ersten Abschnitts von der Walkholmachse. Mit anderen Worten
bedeutet dies eine zumindest abschnittsweise Wegverlagerung des
Gurtbandes vom Befestigungspunkt im Belastungsfall. Im geometrisch
einfachsten Fall kann dies dadurch erreicht werden, dass der Walkholm
ein exzentrisch gelagerter Zylinder ist.
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Nach
Anspruch 7 weist der zweite Abschnitt Querrippen auf, wodurch ein
Verrutschen des Gurtbandes beschränkt wird.
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Im
nun mit Bezug auf die Figuren näher
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind alle diese Merkmale miteinander kombiniert. Es ist jedoch zu
betonen, dass sie auch einzeln oder in Unterkombinationen zu einer
Verbesserung der Umschlagssicherheit beitragen.
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Hierbei
zeigen:
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1 Eine
perspektivische Ansicht eines Umlenkers im ersten Betriebszustand,
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2 den
Umlenker aus 1 im zweiten Betriebszustand,
ebenfalls in perspektivische Darstellung,
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3 einen
Längsschnitt
durch den Umlenker aus 1,
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4 einen
Längsschnitt
durch den Umlenker aus 2,
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5 ein
Schnitt entlang der Linie D-D aus 3 und
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6 ein
Schnitt entlang der Linie C-C aus 3,
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7 eine
Draufsicht auf den Umlenker von oben, wobei die Gurtbandlage im
ersten und im zweiten Betriebszustand eingezeichnet ist.
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Die 1 und 3 zeigen
einen Umlenker für
einen Sicherheitsgurt. Der Umlenker weist eine Befestigungsplatte 10 auf,
von der sich die beiden Arme 14 erstrecken. Befestigungsplatte 10 und
Arme 14 sind einstückig
aus Metall hergestellt. In der Befestigungsplatte 10 ist
eine Durchbrechung 12 angeordnet, die zur Befestigung des
Umlenkers an der Innenstruktur eines Kraftfahrzeugs dient. Im montierten Zustand
erstreckt sich durch die Durchbrechung 12 eine Schraube
oder ein Bolzen, so dass der Umlenker schwenkbar um die Befestigungsachse
B-B an der Fahrzeuginnenstruktur befestigt ist. Der Schnittpunkt
dieser Befestigungsachse B-B mit der Ebene der Befestigungsplatte 10 ist
somit der Befestigungspunkt P des Umlenkers.
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Zwischen
den Armen 14 ist der Walkholm 20 gehalten, über dessen
Oberfläche
im montiertem Zustand ein Gurtband eines Sicherheitsgurtes geführt ist.
Befestigungsplatte 10, Arme 14 und Walkholm 20 umschließen somit
den Schlitz S, durch den sich das Gurtband erstreckt.
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Der
Walkholm 20 ist auf der Starrachse 30 befestigt,
deren Köpfe 32 drehfest
an den Außenseiten
der Arme 14 anliegen. Die geometrische Achse der Starrachse 30 ist
auch die als Walkholmachse W-W bezeichnete Drehachse des Walkholms 20.
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Die 1 und 3 zeigen
einen ersten Betriebszustand, in dem der erste Abschnitt 24a der Oberfläche des
Walkholms 20 im Wesentlichen in Richtung des Befestigungspunktes
P zeigt. Dieser erste Abschnitt 24a der Ober fläche ist
reibungsarm ausgebildet und hat – bis auf die Ränder – die Form eines
Abschnitts einer Zylindermantelfläche. Ein geringer Reibungskoeffizient
zwischen erstem Abschnitt 24a der Oberfläche und
dem Gurtband kann durch eine Vielzahl von Maßnahmen erreicht werden: Beispielsweise
kann die Oberfläche
sehr glatt oder genarbt sein. Weiterhin kommen Beschichtungen (Teflon)
oder Oberflächenbehandlungen
in Frage. In diesem ersten Zustand, der dem normalen Fahrzustand
entspricht, und in dem der Umlenker bis auf einen geringen Anpressdruck
des Gurtbandes im Wesentlichen kräftefrei ist, verhält sich
der Umlenker wie ein gewöhnlicher
Umlenker.
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Der
Walkholm 20 ist von der in den 1 und 3 gezeigten
Stellung in die in den 2 und 4 gezeigte
Stellung um die Walkholmachse W-W schwenkbar. Hierbei führt der
Walkholm 20 eine Drehung um ca. 180 Grad durch. Wie später näher beschrieben
wird, ist der Walkholm 20 in der in 1 gezeigten
Stellung arretiert, wobei die Arretierung aufgebrochen wird, wenn
die vom Gurtband in Richtung R auf den Walkholm übertragene Kraft einen vorbestimmten
Grenzwert überschreitet.
Diese Grenzkraft ist vorzugsweise durch die im Gurt herrschende
Zugspannung definiert. Der Übergang
vom im 1 gezeigten ersten Zustand in den in 2 gezeigten
zweiten Zustand erfolgt vorzugsweise wenn die Zugkraft im Gurtband
einen Wert von 1 bis 2 kN überschreitet.
Die Grenzkraft sollte auf jeden Fall so groß gewählt werden, dass der Übergang
vom ersten in den zweiten Betriebszustand nur im Crashfall, nicht
bereits bei einer Vollbremsung oder ähnlichem stattfindet.
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Im
in 2 gezeigten zweiten Zustand liegen die auf den
Stirnseiten 21 des Walkholms 20 angeordneten Anschlagklötze 22 an
den Armen 14 an, so dass die Drehung des Walkholms auf
einen gewissen Winkelbereich, hier etwa 180 Grad, beschränkt ist.
Wie man durch Vergleich der zum ersten Betriebszustand gehörenden 1 und 3 und
den zum zweiten Betriebszustand gehörenden 2 und 4 leicht
sieht, besitzt der zweite Abschnitt 24b der Oberfläche des
Walkholms 20, welcher im zweitem Betreibszustand im Wesentlichen
in Richtung des Befestigungspunktes P weist, unter mehre ren Gesichtspunkten
andere Eigenschaften als der erste Abschnitt 24a. Dies
wird insbesondere mit Blick auf die 3 und 4 deutlich,
welche einen Schnitt durch den Umlenker entlang der Bezugsebene
E (s. auch 5 und 6) zeigen.
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Die
Bezugsebene E ist wie folgt definiert: Die Bezugsebene ist diejenige
Ebene, die die Walkholmachse W-W beinhaltet und senkrecht zur Befestigungsachse
B-B steht. Die Schnittlinie die der erste Abschnitt 24A der
Oberfläche
mit dieser Bezugsebene bildet, ist – bis auf den Randbereich – eine gerade Linie.
Diese hat einen konstanten Abstand von der Walkholmachse W-W und
einen nicht-konstanten Abstand von der Befestigunsachse B-B. Durch
diese Geometrie lassen sich die gewohnt guten Komfortwerte bei kompaktem
Bauvolumen erzielen.
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Im
in den 2 und 4 gezeigten zweitem Betriebszustand
bildet der zweite Abschnitt 24b die Auflagefläche für den Gurt.
Man sieht, dass die Schnittlinie zwischen Bezugsebene und zweitem
Abschnitt 24b der Oberfläche eine konkave Linie, in
dieser Ausführungsform
nämlich
ein Kreisabschnitt mit konstantem Abstand r von der Befestigungsachse B-B
ist. Eine andere elliptische Formgebung ist jedoch ebenso möglich. Weiterhin
ist der zweite Abschnitt tailliert, siehe hierzu 7.
Durch diese Formgebung wird eine Zentrierung des Gurtbandes im Lastfall
erreicht. Man sieht weiterhin, dass der kürzeste Abstand zwischen der
Walkholmachse W-W und dem zweiten Abschnitt 24b der Oberfläche geringer
ist als der konstante Abstand des ersten Abschnitts 24a.
Dieser ist in 4 gestrichelt eingezeichnet.
Der maximale Abstand zwischen Befestigungspunkt beziehungsweise
Befestigungsachse und Oberfläche
des Walkholms 20 wird somit gegenüber im ersten Zustand vergrößert, was
aus geometrischen Gründen
ein Umschlagen des Umlenkers erschwert.
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Als
dritten Punkt weist der zweite Abschnitt 24b Querrippen 26 auf,
die ein Querrutschen eines Gurtbandes erschweren und somit die Zentrierung unterstützen.
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Die 7 zeigt
eine Draufsicht auf den Umlenker von oben im zweiten Betriebszustand.
Hierbei ist gestreichelt die Gurtbandlage im ersten Betriebszustand
und mit durchgezogener Linie die Gurtbandlage im zweiten Betriebszustand,
sowie die Zugrichtung Z im Belastungsfall dargestellt. Durch die
konkave und taillierte Oberflächengeometrie
liegt das Gurtband im zweiten Betriebszustand – also bei Belastung – an den
Punkten A und B mit erhöhter
Anlagekraft an der Oberfläche
an und die maximale Länge der
Anlagefläche
wird vergrößert. Diese
Verlängerung
der Anlagefläche
in der Verbindungslinie A-B und die Verlagerung der endseitigen
Druckpunkte führen
zu einer zusätzlichen
Zentrierung.
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Den 5 und 6,
welche Schnitte entlang der Ebenen D-D bzw. C-C aus 3 sind,
ist zu entnehmen, wie in diesem Ausführungsbeispiel die Arretierung
des Walkholms 20 im ersten Betriebszustand erreicht wird.
An der Starrachse 30 ist eine Nase 34 angeordnet,
die in eine Ausnehmung des Walkholmes 20 ragt. Diese Ausnehmung
ist von einer Ausbrechrippe 29 in einen ersten Bereich 28 und einen
zweiten Bereich unterteilt, der im in 5 gezeigten
erstem Betriebszustand von der Nase 34 vollständig ausgefüllt ist. Übersteigt
nun das vom Gurtband auf den Walkholm 20 übertragene
Drehmoment einen vorbestimmten Wert, so bricht die Ausbrechrippe 29 und
der Walkholm 20 dreht sich um die Starachse 30,
bis die die Anschlagsklötze 22 an
den Armen 14 anliegen.
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Das
hier gezeigte Ausführungsbeispiel
arbeitet also irreversibel; es sind jedoch auch reversible Ausführungsformen
denkbar, bei denen die Drehung des Walkholmes 20 gegen
die Kraft einer oder mehrerer Federn erfolgt. Eine Begrenzung des
Drehwinkels ist auch in diesem Fall durch die Anschlagsklötze 22 gewährleistet.
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Auch
wenn der Walkholm seine Endposition nicht erreicht – dies ist
insbesondere im Fall einer reversibel arbeitenden Anordnung möglich –, so ist auch
dann eine Tendenz zum Umschlagen deutlich reduziert, da bereits
der Abstandsunterschied zwischen Befestigungsachse und Oberfläche des
Walkholms und die konkave Formgebung teilweise greift und/oder die
Rippen bereits teilweise im Eingriff mit dem Gurtband sind.
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Die 6 zeigt
einen Schnitt entlang der Schnittebene C-C. Man sieht hier sehr
gut, dass der Walkholm in der Mitte einen im Wesentlichen kreisrunden
Querschnitt hat, der jedoch exzentrisch bezüglich der Walkholmachse ist.
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- 10
- Befestigungsplatte
- 12
- Durchbrechung
- 14
- Arm
- 20
- Walkholm
- 21
- Stirnseite
- 22
- Anschlagklotz
- 24
- Oberfläche
- 24a
- erster
Abschnitt
- 24b
- zweiter
Abschnitt
- 26
- Querrippe
- 28
- erster
Bereich der Ausnehmung
- 28a
- Anschlag
- 29
- Ausbrechrippe
- 30
- Starrachse
- 32
- Kopf
- 34
- Nase
- P
- Befestigungspunkt
- B-B
- Befestigungsachse
- W-W
- Walkholmachse
- E
- Bezugsebene
- S
- Schlitz
- r
- Radius