DE10039364A1 - Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtes - Google Patents

Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtes

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtes 5 mit einer in einem Rahmen 2 drehbar gelagerten Wickelwelle 1, einem Elektromotor 3 und einer Schalteinrichtung 4, mit welcher unterschiedliche Drehmomente zur Einstellung des Tragekomforts des Sicherheitsgurtes 5 oder zur Straffung des Sicherheitsgurtes 5 auf die Wickelwelle 1 übertragbar sind, wobei die Schalteinrichtung 4 selbsttätig in eine den Tragekomfort des Sicherheitsgurtes 5 einstellende Schaltstellung und in eine die Gurtstraffung bewirkende Schaltstellung gesteuert ist, in welcher gegebenenfalls auch eine einstellbare Lastbegrenzung erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Stand der Technik
Bei einer derartigen aus der DE 197 31 689 A1 bekannten Vor­ richtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtes wird die Wi­ ckelwelle eines Gurtaufrollers mit unterschiedlichen von ei­ nem Elektromotor erzeugten Drehmomenten beaufschlagt. Die jeweiligen Drehmomente werden über eine mechanische Schalt­ einrichtung übertragen, wobei in Abhängigkeit von der jewei­ ligen Schaltstellung der Tragekomfort des Sicherheitsgurtes, die Gurtbandstraffung oder eine Gurtkraftbegrenzung bewirkt wird.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die mechanische Schalteinrichtung einfach, insbesondere selbsttätig in die zur Übertragung des jeweiligen Drehmomentes erforderliche Schaltstellung gebracht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der Erfindung ist die Schalteinrichtung drehzahlabhängig bzw. in Abhängigkeit von der Änderung der Drehzahl, mit wel­ cher das vom Elektromotor gelieferte Drehmoment auf die Wi­ ckelwelle übertragen wird, betätigbar. Bei einem mit niedri­ ger Drehzahl bzw. mit geringer Drehzahländerung übertragenem Drehmoment wird die Schalteinrichtung in eine den Tragekom­ fort des Sicherheitsgurtes einstellende Schaltstellung ge­ bracht ist und bei mit einer höheren Drehzahl übertragenem Drehmoment die Schalteinrichtung in eine die Gurtstraffung bewirkende Schaltstellung gebracht.
Die Schalteinrichtung kann hierzu eine selbsttätig einrück­ bare Kupplungseinrichtung aufweisen. Um eine reversible Gurtstraffung bei eine hohe Unfallwahrscheinlichkeit aufwei­ senden Fahrsituationen zu gewährleisten, kann die Kupplungs­ einrichtung nach dem Gurtstraffen und Beendigung der gefähr­ lichen Fahrsituation durch eine beispielsweise von einer Fe­ der erzeugten Rückstellkraft oder durch vom Elektromotor be­ wirkte Bewegungsänderung, z. B. Drehrichtungsänderung, in den ausgekuppelten Zustand wieder zurückgestellt werden. Es wirkt dann die Rückstellkraft der Triebfeder wieder auf die Wickelwelle und den Sicherheitsgurt. Vorzugsweise wird das Drehmoment über ein Untersetzungsgetriebe auf die Wickelwel­ le übertragen. Die Kupplungseinrichtung kann hierzu ein An­ triebsteil aufweisen, auf welches das Untersetzungsgetriebe das Drehmoment überträgt. Das Antriebsteil der Kupplungsein­ richtung kann einen Teil des Triebfedergehäuses bilden, wo­ bei ein äußerer Einhängepunkt der Triebfeder mit dem An­ triebsteil und ein innerer Einhängepunkt der Triebfeder mit der Wickelwelle, vorzugsweise mit einem axialen Fortsatz der Wickelwelle fest verbunden sind. Der axiale Fortsatz der Wi­ ckelwelle kann als Welle ausgebildet sein, an welcher das Antriebsteil drehbar gelagert ist.
Die Kupplungseinrichtung kann ein schaltbares Kupplungsele­ ment aufweisen, welches bzw. welche in Abhängigkeit von der Drehzahl oder Drehzahländerung des Antriebsteils selbsttätig in den eingerückten Zustand bewegbar ist bzw. sind. Hierzu kann das schaltbare Kupplungselement infolge eines Träg­ heitsmoments einer in einem bestimmten Abstand von der Rota­ tionsachse des Antriebsteils vorgesehenen Sensormasse, wel­ che am Kupplungselement gegebenenfalls zur Erzeugung einer Fliehkraft oder Trägheitskraft vorgesehen ist oder als sepa­ rate Sensormasse vorliegt, bei einer bestimmten Drehzahl bzw. Drehzahländerung des Antriebsteils betätigbar sein. Es können auch mehrere entsprechend ausgebildete Kupplungsele­ mente vorgesehen sein.
Bei eingerücktem Kupplungselement ist das Antriebsteil über das Kupplungselement, die Triebfeder überbrückend, an die Wickelwelle, insbesondere an den drehfest mit der Wickelwel­ le verbundenen Fortsatz angekoppelt. In bevorzugter Weise erfolgt hierbei die Einleitung des zur Gurtstraffung erforderlichen Drehmoments. Es kann sich hier um die reversible Gurtstraffung bei hoher Unwahrscheinlichkeit oder um die Leistungsstraffung bei einem stattgefundenen Unfall handeln.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Einsteue­ rung des Kupplungselementes durch eine Vorblockierungsein­ richtung erfolgen. In dieser wird durch eine Sensormasse ein Eingriffsteil mit einem Steuerteil in einen vorblockierenden Eingriff gebracht. Durch diese Vorblockierung ist das An­ triebsteil mit dem Steuerteil drehfest verbunden. Bei einer Drehung des Antriebsteils wird das Steuerteil mitbewegt, wo­ durch das wenigstens eine Kupplungselement in den eingerück­ ten Zustand gebracht wird. Der Eingriff in das Steuerteil und damit die Verbindung des Steuerteils mit dem An­ triebsteil kann in der Weise erfolgen, dass das wenigstens eine Kupplungselement synchron in das Antriebsteil einge­ rückt wird. Das Kupplungselement kann hierbei als vom Steu­ erteil steuerbare Klinke ausgebildet sein, die synchron in eine umlaufende Verzahnung des Antriebsteils eingreift. Das Kupplungselement befindet sich hierzu vorzugsweise auf einem drehfest mit dem axialen Fortsatz der Wickelwelle verbunde­ nen Klinkenträger. Hierdurch wird eine direkte Ankopplung des Antriebsteils an die Wickelwelle erreicht. Die Sensormasse kann als separate auf das Eingriffsteil wirkende Sen­ sormasse oder als in das vorblockierende Eingriffsteil in­ tegrierte und durch Fliehkraft oder Trägheitskraft auf das Eingriffsteil wirkende Sensormasse ausgebildet sein.
Die Vorblockierungseinrichtung kann auch einen fahrzeugsen­ sitiven Beschleunigungssensor aufweisen, durch welchen das Kupplungselement in den eingerückten Zustand gesteuert wer­ den kann. Ferner kann die Vorblockierungseinrichtung einen Elektromagneten aufweisen, durch den das Kupplungselement in den eingerückten Zustand gesteuert wird.
Bei dem durch Fliehkraft oder Trägheitskraft in den einge­ rückten Zustand steuerbaren Kupplungselement und bei der Einsteuerung des Kupplungselementes in den eingerückten Zu­ stand durch den fahrzeugsensitiven Sensor wird gewährleis­ tet, dass auch bei Stromausfall ein mit der Wickelwelle ver­ bundener Lastbegrenzer über die Kupplung an das im Sinne der deutschen Patentanmeldung DE 199 50 855.0 wie eine Träg­ heitsmasse wirkende System bestehend aus dem Getriebe und dem Rotor des Elektromotors angekoppelt ist. Das Getriebe wirkt zwischen der Wickelwelle und dem Rotor des Motors wie ein ins Schnelle übersetzendes Getriebe. Man erreicht hier­ durch eine selbsttätige Einstellung der Kraftbegrenzerwir­ kung in Abhängigkeit von den Daten des angegurteten Fahr­ zeuginsassen und der jeweiligen Unfallschwere.
Wenn die Drehzahl oder die Drehzahländerung des Antriebs­ teils so niedrig ist, dass die vorzugsweise durch eine Sen­ sorfeder zurückgehaltene Sensormasse keine Relativbewegung gegenüber dem Antriebsteil ausführt, sondern mitbewegt wird, erfolgt eine Einstellung der Rückstellkraft der Triebfeder. Hierdurch kann der Tragekomfort des angelegten Sicherheits­ gurtes beispielsweise durch Verringerung der Rückzugskraft der Triebfeder eingestellt werden. Es ist jedoch auch mög­ lich, durch Drehen des Antriebsteils in entgegengesetzter Richtung die Rückstellkraft der Triebfeder beispielsweise zum Zurückbringen des Sicherheitsgurtes in seine Parkpositi­ on zu erhöhen. Das Zurückbringen des Sicherheitsgurtes in die Parkposition kann auch bei eingerückter Kupplungsein­ richtung erfolgen. Das hierzu erforderliche Drehmoment wird dann vom Elektromotor über die Kupplungseinrichtung auf die Wickelwelle übertragen.
Die Schalteinrichtung und die Triebfeder sowie gegebenen­ falls das insbesondere als Untersetzungsgetriebe ausgebilde­ te Getriebe können als Baueinheit ausgebildet sein, die mit­ tels einer Adapterplatte am Rahmen befestigt wird. Hierdurch ist es möglich, herkömmliche Gurtaufroller mit der sich selbsttätig einstellenden Schalteinrichtung zur Übertragung unterschiedlicher Drehmomente vom Elektromotor auf die Wi­ ckelwelle umzurüsten bzw. zu ergänzen. Mit Hilfe der Adap­ terplatte ist es möglich, unterschiedliche Typen von Gurt­ aufrollern mit der Schalteinrichtung auszustatten. Die Adap­ terplatte wird vorzugsweise auf einem der beiden Rahmen­ schenkel insbesondere an dem Rahmenschenkel angeordnet, an welchem die Federseite des Gurtaufrollers vorgesehen ist.
Die Adapterplatte ist vorzugsweise lastaufnehmend ausgebil­ det, wobei die Wickelwelle an ihrer einen Stirnfläche gege­ benenfalls über den axialen Fortsatz in einem Drehlager an der Adapterplatte gelagert sein kann. Es ist jedoch auch möglich, dieses Drehlager für die Wickelwelle nicht an der Adapterplatte vorzusehen, sondern den als Welle ausgebilde­ ten Fortsatz, der drehfest mit der Wickelwelle verbunden ist, an einem fest mit der Adapterplatte verbundenen Gehäu­ se, in welchem die Schalteinrichtung angeordnet ist, drehbar zu lagern. An diesem Gehäuse kann auch das Untersetzungsgetriebe, insbesondere ein Zahnrad dieses Untersetzungsgetrie­ bes drehbar gelagert sein. Es können auch mehrere Zahnräder des Untersetzungsgetriebes am Gehäuse gelagert sein.
Der axial sich erstreckende Fortsatz der Wickelwelle kann drehfest mit einem sich axial in einem Hohlraum der Wickel­ welle erstreckenden Torsionsstab, welcher als Kraftbegrenzer wirkt; drehfest verbunden sein oder aus einem Stück mit die­ sem Torsionsstab gebildet sein. Hierdurch ist es möglich, das vom Elektromotor gelieferte Drehmoment auch zur Einstel­ lung der Gurtkraftbegrenzung auszunützen.
Beispiele
Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfin­ dung noch näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in schnittbildli­ cher Darstellung;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in schnittbild­ licher Darstellung;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel in schnittbild­ licher Darstellung;
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel in schnittbild­ licher Darstellung;
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel in schnittbild­ licher Darstellung;
Fig. 6 die Anordnung einer Rückstellfeder; und
Fig. 7 die Anordnung einer weiteren Rückstellfeder.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen jeweils eine Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgur­ tes 5, welcher einen Gurtaufroller mit einer in einem Rahmen 2 drehbar gelagerten Wickelwelle 1 aufweist. Von einem Elektromotor 3 werden je nach Schaltstellung einer Schalt­ einrichtung 4 unterschiedliche Drehmomente auf die Wickel­ welle 1 und damit auf den Sicherheitsgurt 5 übertragen. Wie aus der DE 197 31 689 A1 bekannt ist, können hierzu ein Drehmoment zur Einstellung des Tragekomfortes des angelegten Sicherheitsgurtes 5 oder ein Drehmoment zur Straffung des Sicherheitsgurtes 5 oder ein Drehmoment zur Einstellung ei­ nes Kraftbegrenzers 25 bei blockierter Wickelwelle 1 und Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen übertragen werden. Es ist auch möglich, dass das jeweilige Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 5 so ausgelegt ist, dass nur eine oder zwei der oben genannten Schaltpositionen eingestellt bzw. Drehmomente auf die Wickelwelle 1 und den Sicherheitsgurt 5 übertragen werden.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Schalt­ einrichtung 4 selbsttätig und zwar drehzahlabhängig oder ab­ hängig von dieser Drehzahländerung (Drehzahlgradienten) in eine jeweilige Schaltposition einstellbar. Bei einer niede­ ren Drehzahl bzw. einer geringen Drehzahländerung wird die Schalteinrichtung 4 in eine Schaltposition gebracht, in wel­ cher der Tragekomfort des angelegten Sicherheitsgurtes 5 eingestellt wird. Hierzu kann vorzugsweise die Rückstell­ kraft einer Triebfeder 10 verringert werden. Dabei wird das vom Elektromotor 3 über eine Motorwelle 21 gelieferte Dreh­ moment über ein Untersetzungsgetriebe, bestehend aus einem mit der Motorwelle 21 kämmenden Zahnrad 22 und einem mit ei­ nem Antriebsteil 8 drehfest verbundenen Zahnrad 23, auf das Antriebsteil 8 übertragen. Das Antriebsteil 8 ist drehbar um eine zur Wickelwellenachse koaxiale Rotationsachse 14 dreh­ bar gelagert. Das Antriebsteil 8 bildet einen Teil eines Triebfedergehäuses 12 und umfasst die Triebfeder 10 an ihrem Umfang. Ein äußerer Einhängepunkt 9 der Triebfeder 10 ist fest mit dem Antriebsteil 8 verbunden. Ein innerer Einhänge­ punkt 11 der Triebfeder 10 ist fest mit einem Federherz 32 verbunden, das seinerseits drehfest mit einem axialen Fort­ satz 7 der Wickelwelle 1 verbunden ist. Auf diese Weise wird die Rückstellkraft der Triebfeder 10 auf die Wickelwelle 1 übertragen.
Bei Drehung der Motorwelle 21 in entgegengesetzter Richtung kann die Triebfeder 10 auf ihre normale Rückstellkraft zu­ rückgestellt werden und gegebenenfalls kann bei Weiterdre­ hung die Rückstellkraft der Triebfeder 10 erhöht werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Sicher­ heitsgurt beim Ablegen in seine Parkposition zurückgebracht wird. In der Parkposition kann durch Erhöhung der Rückstell­ kraft der Triebfeder 10 der Sicherheitsgurt straff in seiner Position gehalten werden (Antiklapper-Effekt). Dies kann auch durch Übertragung eines Drehmoments vom Elektromotor 3 über die eingerückte Kupplungseinrichtung 6 erreicht werden. Ferner kann durch entsprechende Einstellung der Rückstell­ kraft der Triebfeder 10 oder bei eingerückter Kupplungsein­ richtung 6 durch ein entsprechendes Drehmoment das Anlegen des Sicherheitsgurtes 5 erleichtert werden.
Zur Gurtstraffung wird vom Elektromotor 3 bei höherer bzw. bei rasch ansteigender Drehzahl ein Drehmoment erzeugt, wel­ ches von der Motorwelle 21 über das Getriebe (Zahnräder 22 und 23) auf das Antriebsteil 8 übertragen wird. Am An­ triebsteil 8 ist, z. B. mittels eines Lagerteils 43 ein Ein­ griffsteil 24 beispielsweise in Form einer Klinke, welche von einer Feder in eine Ruhestellung vorgespannt sein kann, beweglich, insbesondere schwenkbar gelagert. Am Antriebsteil 8 kann ferner eine Sensormasse 15, welche in einem radialen Abstand zur Rotationsachse 7 angeordnet ist, schwenkbar oder drehbar gelagert sein. Bei den dargestellten Ausführungsbei­ spielen 1 bis 3 und 5 wirkt zwischen der Sensormasse 15 und dem Antriebsteil 8 eine Sensorfeder 39. Aufgrund ihrer trä­ gen Masse führt die Sensormasse 15 die Drehbewegung des An­ triebsteiles 8 zunächst nicht mit aus, so dass eine Relativ­ bewegung zwischen der Sensormasse 15 und dem Antriebsteil 8 sowie dem Eingriffsteil 24 entsteht. Durch diese Relativbe­ wegung zwischen dem Eingriffsteil 24 und der Sensormasse 15 wird das Eingriffsteil 24 in einen vorblockierenden Eingriff mit einem Steuerteil 33 gebracht. Bei den dargestellten Aus­ führungsbeispielen wirkt die Sensormasse 15 wie ein Winkel­ beschleunigungssensor. Das Steuerteil 33 ist bei den darge­ stellten Ausführungsbeispielen als Steuerrad ausgebildet, welches drehbar am axialen Fortsatz 7 der Wickelwelle 1 ge­ lagert ist. Das Eingriffsteil 24 kann in Form einer oder mehrerer beweglicher Klinken ausgebildet sein, die mit einer umlaufenden Verzahnung 34 am Steuerteil (Steuerrad) in Ein­ griff gebracht wird bzw. werden. Hierdurch wird die Drehbe­ wegung des Antriebsteils 8 auf das Steuerteil 33 übertragen. Das Steuerteil 33 besitzt ein Kupplungsbetätigungsteil 35. Über dieses Kupplungsbetätigungsteil 35 wird die vom An­ triebsteil 8 bewirkte Drehbewegung auf wenigstens ein Kupp­ lungselement 13, beispielsweise in Form einer schwenkbaren Klinke übertragen. Das wenigstens eine Kupplungselement 13 ist an einem Träger 26, welcher drehfest mit der Wickelwelle insbesondere über den axialen Fortsatz 7 verbunden ist, be­ weglich gelagert. Das Kupplungselement 13 wird mit dem An­ triebsteil 8 in Eingriff gebracht. Hierzu kann das An­ triebsteil 8 eine umlaufende Verzahnung 36 aufweisen. Vor­ zugsweise sind die Verzahnungen 34 und 36 so ausgebildet, dass ein synchroner Kupplungseingriff des wenigstens einen Kupplungselementes 13 erreicht wird. Durch den Kupplungsein­ griff des Kupplungselementes 13 in die Verzahnung 36 des An­ triebsteils 8 wird das Antriebsteil 8 drehfest über den Trä­ ger 26 und den axialen Fortsatz 7 mit der Wickelwelle 1 ver­ bunden. Das vom Elektromotor 3 über das Getriebe (Zahnräder 22, 23) auf das Antriebsteil 8 übertragene Drehmoment wird hierdurch an die Wickelwelle 1 gekoppelt und vorzugsweise zum Straffen des Sicherheitsgurtes 5 ausgenützt.
Bei dieser Straffung des Sicherheitsgurtes 5 kann es sich um die Leistungsstraffung handeln, bei welcher während eines Unfallgeschehens der angegurtete Fahrzeuginsasse in den Fahrzeugsitz zurückgezogen wird. Es kann sich auch um eine reversible Straffung des Sicherheitsgurtes 5 handeln, welche bei einer Fahrsituation mit hoher Unfallwahrscheinlichkeit stattfindet. Derartige Fahrsituationen sind Notbremsung des Fahrzeugs, Schleudern des Fahrzeugs und dergleichen. Wenn bei einer derartigen Fahrsituation kein Unfall stattfindet, wird die Wickelwelle 1 und das Gurtband 5 wieder in den nor­ malen Gurtbandtragekomfort, bei welcher die auf Tragekomfort eingestellte Rückzugskraft der Triebfeder 10 auf das Gurt­ band 5 wirkt, zurückgestellt.
Um diese Zurückstellung zu ermöglichen, ist eine Rückstell­ feder 18 vorgesehen, welche zwischen dem Steuerteil 33 und dem Träger 26 für das Kupplungselement 13 wirkt, wie es in Fig. 7 näher dargestellt ist. Durch die Kraft der Rück­ stellfeder 18 wird das Steuerteil 33 gegenüber dem Träger 26 in seine Ausgangs- bzw. Normalposition zurückgebracht, wobei auch das Kupplungselement 13 in seine Ruheposition bzw. aus­ gerückte Position zurückgebracht wird. Hierdurch wird das Kupplungselement 13 aus der Verzahnung 36 am Antriebsteil 8 gelöst und die Kupplungseinrichtung 6 entkuppelt. Die zwischen dem Antriebsteil 8 und der Sensormasse 15 (Fig. 1 bis 3 und 5) wirkende Sensorfeder 39 übt ebenfalls eine rück­ stellende Kraft aus, wodurch die Sensormasse 15 und das Ein­ griffsteil 24 ebenfalls in ihre Ausgangs- bzw. Normalpositi­ onen zurückgebracht werden. In der Fig. 6 ist die Anordnung der Sensorfeder 39 gezeigt. Die Rückstellfunktion an der Sensormasse 15 läßt sich jedoch auch ohne Sensorfeder 39 aufgrund der Rückstellwirkung der Rückstellfeder 18 errei­ chen. Das Zurückbringen der Kupplungseinrichtung 6 in die ausgerückte Position kann auch durch eine Drehrichtungsum­ kehr, welche vom Elektromotor 3 bewirkt wird, veranlasst werden.
Wie oben erläutert, wirkt die Kupplungseinrichtung 6 wie ei­ ne Schaltkupplung, welche in Abhängigkeit von der Drehzahl oder Drehzahländerung der Motorwelle 21 in den eingerückten Zustand gesteuert wird oder den ausgerückten Zustand beibe­ hält. Bei niederer Drehzahl oder geringer Drehzahländerung bleibt die Kupplungseinrichtung 6 im ausgerückten Zustand, so dass die Motorwelle 21 über das Getriebe (Zahnräder 22, 23) und das Antriebsteil 8 auf die Rückstellkraft der Trieb­ feder 10 einwirkt. Bei höherer Drehzahl oder Drehzahlände­ rung, bei welcher die Sensoreinrichtung anspricht, wird über eine Vorblockierung das Kupplungselement 13 in den einge­ rückten Zustand gebracht. Hierbei wird die Triebfeder 10 überbrückt und das Antriebsteil 8 drehfest mit der Wickel­ welle 1 verbunden. Die die Vorblockierung bewirkende Sensor­ einrichtung wird, wie oben erläutert, von der Sensormasse 15, von der an ihr wirkenden Sensorfeder 39 und das Ein­ griffsteil 24 gebildet. Die Kupplungseinrichtung 6 wirkt mit dem Getriebe (Zahnräder 22, 23) zusammen und sieht die bei­ den oben genannten Schaltpositionen vor.
Da beim dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl am An­ triebsteil 8 als auch am Steuerteil 33 umlaufende Verzahnun­ gen 36 und 34 vorgesehen sind und der vorblockierende Ein­ griff des Eingriffsteils 24 in die umlaufende Verzahnung 34 am Steuerteil 33 in vorbestimmten Drehwinkelpositionen er­ folgt, erreicht man ein synchronisiertes Einrücken des Kupp­ lungselementes 13 in die umlaufende Verzahnung 36 am An­ triebsteil 8.
Das Eingriffsteil 24 kann auch in der Weise ausgebildet sein, dass es aufgrund von Fliehkraft mit dem Steuerteil, insbesondere der umlaufenden Verzahnung 34 am Steuerteil 33 in Eingriff gebracht wird. Auf das Eingriffsteil 24 kann ei­ ne Federkraft (Sensorfeder) wirken, welche das Eingriffsteil 24 unterhalb einer bestimmten Drehzahl außer Eingriff mit dem Steuerteil 33 hält. Sobald diese Drehzahl überschritten wird, übersteigt die auf das Eingriffsteil 24 wirkende Fliehkraft die Rückhaltekraft der Sensorfeder, so dass es mit dem Steuerteil 33 in Eingriff kommt. Hierdurch ist dann das Steuerteil 33 ebenfalls drehfest mit dem Antriebsteil 8 verbunden.
Der Gurtaufroller, welcher im wesentlichen von der Wickel­ welle 1 und dem Rahmen 2, in welchem die Wickelwelle 1 dreh­ bar gelagert ist, gebildet wird, besitzt ferner einen Lastbegrenzer 25 in Form eines Torsionsstabes. Der Kraft­ begrenzer 25 erstreckt sich in axialer Richtung in einem Hohlraum der Wickelwelle 1. Am linken Ende ist beim jeweili­ gen Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 der Kraftbegren­ zer 25 in einem Festlager 27 drehfest mit der Wickelwelle 1 verbunden. An seinem rechten Ende ist die Wickelwelle 1 ge­ genüber dem Lastbegrenzer 25 in einem Loslager 28 drehbar gelagert. Das rechte Ende des Lastbegrenzers ist im normalen Fahrbetrieb drehbar am Rahmen 2 gelagert. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen erstreckt sich der axiale Fortsatz 7 axial zum Lastbegrenzer 25. Bei den Ausführungs­ beispielen der Fig. 2 und 3 ist der axiale Fortsatz 27 einstückig mit dem Lastbegrenzer 25 ausgebildet. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1, 4 und 5 ist der axiale Fortsatz 7 an einer Verbindungsstelle 37 drehfest mit dem als Torsionsstab ausgebildeten Lastbegrenzer 25 verbunden.
Bei den in der Fig. 1, 4 und 5 dargestellten Ausführungsbei­ spielen ist der Lastbegrenzer 25 an seinem linken Ende in einem Drehlager 20 am Rahmen 2 und/oder an einer fest mit dem Rahmen 2 verbundenen Adapterplatte 17, deren Funktion im einzelnen noch erläutert wird, drehbar gelagert. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 fehlt das Drehlager 20. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist der aus einem Stück mit dem Lastbegrenzer 25 gebildete axiale Fortsatz 27 in ei­ nem Gehäuse 19 an seinem äußeren Ende drehbar gelagert. Das Gehäuse 19 umgibt die gesamte Schalteinrichtung 4 und ist fest mit der Adapterplatte 17 verbunden. Die Adapterplatte 17 ist drehfest mit dem Rahmen 2, insbesondere mit dem lin­ ken Rahmenschenkel des Rahmens 2 des Gurtaufrollers verbun­ den. Die Adapterplatte 17 bildet einen seitlichen Abschluß des Triebfedergehäuses 12. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 5 bildet der Träger 26 für das Kupplungselement 13 die seitliche Begrenzung des Triebfedergehäuses. Das Triebfedergehäuse 12 wird, wie schon erläutert, von dem An­ triebsteil 8 ergänzt, wie aus den Fig. 1 bis 5 zu ersehen ist. Das Antriebsteil 8 bildet in bevorzugter Weise auch das Kupplungsgehäuse, in welchem die vorblockierende Sensorein­ richtung, enthaltend die Sensormasse 15, das Eingriffsteil 24 und das Steuerteil 33, sowie das Kupplungselement 13 untergebracht sind.
In bevorzugter Weise ist die Schalteinrichtung 4, welche von dem Gehäuse 19 und der Adapterplatte 17 umhüllt wird, als Baueinheit ausgebildet, welche an unterschiedliche Typen von Gurtaufrollern mittels der entsprechend angepassten Adapter­ platte 17 befestigt werden kann. An dieser Baueinheit 16 kann auch der Elektromotor 3 mit seiner Motorwelle 21 abge­ stützt sein. Hierdurch ist es möglich, unterschiedliche Gur­ taufroller-Typen mit der Schalteinrichtung 4 und dem Elekt­ romotor 3 auszustatten.
Die Adapterplatte 17 und vorzugsweise auch das Gehäuse 19 sind kraftaufnehmend ausgebildet. Insbesondere bei der Gurt­ straffung stützen sich die zu übertragenden Drehmomente an der Adapterplatte 17 und dem Gehäuse 19 ab. Die Adapterplat­ te 17 kann hierzu bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 mit einem Crashlagerbund 40 für eine Abstützung der Wickelwelle bzw. des Lastbegrenzers ausgestattet sein. In den Fig. 1, 4 und 5 ist hierzu das Drehlager 20 vorgesehen. Auch nach der Leistungsstraffung des Sicherheitsgurtes 5 werden die bei der Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen vom Gurtband auf die Wickelwelle 1 übertragene Kräfte sowohl vom Rahmen 2 als auch von der versteifend wirkenden Adapterplat­ te 17 und von dem Gehäuse 19, welches fest mit der Adapter­ platte 17 verbunden ist, aufgenommen.
Wenn bei einem Unfallgeschehen nach der Leistungsstraffung des Sicherheitsgurtes 5 das rechte Ende des Kraftbegrenzers 25 über eine nicht näher dargestellte Blockiereinrichtung in bekannter Weise beispielsweise durch Klinkeneingriff am Rah­ men 2 gegen Drehung blockiert wird, dreht sich die Wickel­ welle 1, welche am linken Ende über das Festlager 27 dreh­ fest mit dem als Torsionsstab ausgebildeten Gurtkraftbegren­ zer 25 verbunden ist, bei Überschreitung einer bestimmten Kraftschwelle gegenüber dem festgehaltenen rechten Ende des Gurtkraftbegrenzers 25. Diese Drehung erfolgt dann, wenn ei­ ne vorbestimmte voreingestellte Kraftschwelle durch die vom Gurtband 5 bei der Vorverlagerung des angegurteten Fahrzeug­ insassen ausgeübte Kraft überschritten wird. Diese Kraft­ schwelle kann durch Einwirkung des Elektromotors 3, welcher, wie oben beschrieben, bei der Leistungsstraffung an den axi­ alen Fortsatz 7 und damit an das linke Ende des Lastbegren­ zers 25 bei eingerückter Kupplung 6 angekoppelt ist, einge­ stellt werden. Wie bei der Gurtstraffung wird das zur Ein­ stellung des Lastbegrenzers 25 übertragene Drehmoment über das Getriebe (Zahnräder 22, 23), das Antriebsteil 6, das eingerückte Kupplungselement 13, den Träger 26 und den axia­ len Fortsatz 7 auf den Lastbegrenzer 25 übertragen. Die Ein­ stellung des Lastbegrenzers 25 kann in Abhängigkeit von Kennlinien erfolgen, wie es beispielsweise aus der DE 197 31 689 A1 bekannt ist.
Anstelle des einen Kupplungselementes 13 können am Träger 26 auch mehrere Kupplungselemente 13 vorgesehen sein, welche durch das Steuerteil 33 in den eingerückten Zustand gebracht werden können.
Die in den Fig. 3 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele besitzen einen zusätzlichen Sensor 31, welcher als fahrzeug­ sensitiver Sensor (VS-Sensor) ausgebildet ist. Dieser befin­ det sich bei der Fig. 3 in einem an der Außenseite des Ge­ häuses 19 vorgesehenen Sensorgehäuse 30. Im Sensorgehäuse 30 ist ferner ein Sperrrad 29 angeordnet, welches drehbar am axialen Fortsatz 7 gelagert ist. Zur drehbaren Lagerung ist das Sperrrad 13 drehfest mit einer axialen Verlängerung 38 des als Steuerrad ausgebildeten Steuerteils 33 verbunden. Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel be­ findet sich der Sensor 31 im Innern der vom Gehäuse 19 und der Adapterplatte 17 gebildeten Baueinheit 16 in unmittelbarer Nähe der Adapterplatte 17. Bei dieser Ausführungsform besitzt das als Steuerrad ausgebildete Steuerteil 33 die Funktion des Sperrrades. Bei überhöhter Fahrzeugbeschleuni­ gung oder Fahrzeugabremsung wird durch den Sensor 31 das Steuerteil vorblockiert wodurch, wie bei den anderen Ausfüh­ rungsbeispielen, das Kupplungselement 13 in seine eingerück­ te Position gebracht wird.
Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vorblockierung durch einen Elektromagneten 41 verur­ sacht. Dieser wirkt auf ein Sperrrad 42, welches drehbar um die Rotationsachse 14 am fest mit dem Antriebsteil 8 verbun­ denen Lagerteil 43 gelagert ist. Zwischen dem Lagerteil 43 bzw. dem Antriebsteil 8 und dem Sperrrad 42 wirkt eine Rück­ stellfeder 44. Wenn das Sperrrad 42 bei der Vorblockierung durch den Elektromagneten 41 vorzugsweise über Reibschluß mittels eines in das Sperrrad 42 eingreifenden Blockierele­ mentes 45 fest gehalten wird, wird mit der Mitdrehung des Eingriffsteils 24 mit dem vom Elektromotor 3 angetriebenen Antriebsteils 8 und die Rotationsachse 14 von einem am Sperrrad 42 befestigten Betätigungsteil 46 in Eingriff mit der Verzahnung 34 am Steuerteil 33 gebracht. Hierdurch wird das Steuerteil 33, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen weitergedreht und das Kupplungselement 13 in die Verzahnung 36 am Antriebsteil 8 eingerückt.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der Elektromagnet 41 an der vom Gehäuse 19 und der Adapterplatte 17 gebildeten Baueinheit befestigt.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist auch bei Stromausfall eine kennliniengesteuerte, d. h. von den Daten des angegurteten Fahrzeuginsassen und der jeweiligen Unfall­ schwere abhängige Kraftbegrenzerwirkung gewährleistet. Dies wird dadurch erreicht, dass das Kupplungselement 13 auch mit Fliehkraft- oder Trägheitswirkung in die eingerückte Posi­ tion gebracht werden kann. Wenn bei der Vorverlagerung des angegurteten Fahrzeuginsassen die Wickelwelle 1 und damit der Lastbegrenzer 25, der drehfest mit dem linken Ende des Lastbegrenzers verbundene axiale Fortsatz 7 gedreht werden, wird ebenfalls der drehfest mit dem Fortsatz 7 verbundene Träger 26 gedreht. Durch diese Drehung kann das Kupplungs­ element 13 infolge Fliehkraft- oder Trägheitswirkung mit der Verzahnung 36 am Antriebsteil 8 in Eingriff kommen.
Hierdurch ist die Masse des Rotors des Elektromotors 3 über das Getriebe (Motorwelle 21, Zahnräder 22, 23) an das linke Ende des Lastbegrenzers 25 angekoppelt. Dieses sich mit der Wickelwelle 1 mitdrehende linke Ende des Lastbegrenzers 25 ist über das in dieser Richtung als ins Schnelle übersetzen­ de Getriebe an die Masse des Rotors des Elektromotors 3 an­ gekoppelt. Man erreicht hierdurch eine im Sinne der DE 199 50 855.5 selbsttätige Einstellung der Kraftbegrenzerwirkung in Abhängigkeit von den Daten des Fahrzeuginsassen und/oder der jeweiligen Unfallschwere.
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 5 erfolgt die Ankoppelung des Rotors des Elektromotors 3 an den Lastbe­ grenzer 25 durch den fahrzeugsensitiven Sensor 31 mittels Vorblockierung. Bei dieser Vorblockierung mittels des fahr­ zeugsensitiven Sensors 31 wird eine synchrone Ansteuerung des Kupplungselementes 13 in seine eingerückte Position er­ reicht.
Bezugszeichenliste
1
Wickelwelle
2
Rahmen
3
Elektromotor
4
Schalteinrichtung
5
Sicherheitsgurt
6
Kupplungseinrichtung
7
Fortsatz
8
Antriebsteil
9
äußerer Einhängepunkt
10
Triebfeder
11
innerer Einhängepunkt
12
Triebfedergehäuse
13
Kupplungselement
14
Rotationsachse
15
Sensormasse
16
Baueinheit
17
Adapterplatte
18
Rückstellfeder
19
Gehäuse
20
Drehlager
21
Motorwelle
22
Zahnrad
23
Zahnrad
24
Eingriffsteil
25
Lastbegrenzer
26
Träger
27
Festlager
28
Loslager
29
Sperrrad.
30
Sensorgehäuse
31
fahrzeugsensitiver Sensor (VS-Sensor)
32
Federherz .
33
Steuerteil
34
Verzahnung
35
Kupplungsbetätigungsteil
36
Verzahnung
37
drehfeste Verbindungsstelle
38
axiale Verlängerung
39
Sensorfeder
40
Crashlagerbund
41
Elektromagnet
42
Sperrrad
43
Lagerteil
44
Rückstellfeder
45
Blockierelement
46
Betätigungsteil

Claims (31)

1. Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtes (5) mit einer in einem Rahmen (2) drehbar gelagerten Wickel­ welle (1), einem Elektromotor (3) und einer Schaltein­ richtung (4), mit welcher in jeweiligen Schaltstellungen unterschiedliche Drehmomente zur Einstellung des Trage­ komforts des Sicherheitsgurtes (5) oder zur Straffung des Sicherheitsgurtes (5) auf die Wickelwelle (1) über­ tragbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt­ einrichtung (4) abhängig von der Änderung der Drehzahl oder von der Drehzahl, mit welcher das jeweilige Drehmo­ ment übertragen wird, in eine jeweilige Schaltstellung steuerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) eine Kupplungseinrichtung (6) aufweist, die drehzahlabhängig oder in Abhängigkeit von der Drehzahländerung betätigbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die Kupplungseinrichtung (6) durch eine Rück­ stellkraft oder durch eine Drehrichtungsänderung in den ausgekuppelten Zustand rückstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Drehmoment über einen mit der Wickelwelle (1) drehfest verbundenen axialen Fortsatz (7) auf die Wickelwelle (1) übertragbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsteil (8) der Kupplungs­ einrichtung (6) einen äußeren Einhängepunkt (9) einer Triebfeder (10) aufweist, die an ihrem inneren Einhängepunkt (11) drehfest mit dem Fortsatz (7) der Wickelwelle (1) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (8) der Kupplungs­ einrichtung (6) einen Gehäuseteil des Triebfedergehäuses (12) bildet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (8) am axialen Fortsatz (7) der Wickelwelle (1) drehbar gelagert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (6) we­ nigstens ein schaltbares Kupplungselement (13) aufweist, das in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der Drehzahl­ änderung des Antriebsteil (8) in den eingerückten Zu­ stand bewegbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungselement (13) infolge eines Trägheitsmoments einer in einem be­ stimmten Abstand von der Rotationsachse (14) des An­ triebsteil (8) vorgesehenen Sensormasse (15) bei einer bestimmten Drehzahl oder Drehzahländerung des An­ triebsteil (8) betätigbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (13) durch Fliehkraft in den eingerückten Zustand steuerbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (13) durch ei­ ne Vorblockierungseinrichtung (15, 24, 33; 29, 31, 33; 41, 42) in den eingerückten Zustand steuerbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorblockierungseinrichtung (15, 24, 33) eine Sensormasse (15) aufweist, durch die ein am Antriebsteil (8) beweglich gelagertes Eingriffsteil (24) mit einem Steuerteil (33) in Eingriff bringbar ist, durch welches bei Drehung des Antriebsteils (8) das Kupplungselement (13) in den eingerückten Zustand ge­ bracht wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorblockierungseinrichtung (29, 31, 33) einen fahrzeugsensitiven Beschleunigungssensor (31) aufweist, durch welchen das Kupplungselement (13) oberhalb einer Crashbeschleunigungs- oder Crashverzöge­ rungsschwelle in den eingerückten Zustand steuerbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorblockierungseinrichtung (41, 42) einen Elektromagneten (41) aufweist, durch den das Kupplungselement (13) in den eingerückten Zustand steu­ erbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingerücktem Kupplungselement (13) das Antriebselement über das Kupplungselement (13), die Triebfeder (10) überbrückend, an die Wickelwelle (1) angekoppelt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Kupplungseinrichtung (4) wirkende Rückstellkraft von einer Rückstellfeder (18) gebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) und die Triebfeder (10) eine Baueinheit (16) bilden, welche mittels einer Adapterplatte (17) am Rahmen (2) befestigt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterplatte (17) lastaufnehmend ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebe (22, 23), über welches das Drehmoment vom Elektromotor (3) auf die Wickelwelle (1) übertragen wird, an der Adapterplatte (17) gelagert ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an der Adapterplatte (17) ferner der Elektromotor (3) gelagert ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) in einem an der Adapterplatte (17) befestigtem Gehäuse (19) ange­ ordnet ist, in welchem der mit der Wickelwelle (1) dreh­ fest verbundene oder verbindbare Fortsatz (7) drehbar gelagert ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (19) das Getriebe (22, 23) zumindest teilweise gelagert ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelwelle (1) über den axia­ len Fortsatz (7) am Gehäuse (19) drehbar gelagert ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerteil (33) am axialen Fortsatz (7) drehbar gelagert ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment vom Elektromotor über ein als Untersetzungsgetriebe ausgebildetes Getrie­ be (22, 23) auf die Wickelwelle (1) übertragbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kupplungsele­ ment (13) an einem drehfest mit der Wickelwelle (1), insbesondere dem axialen Fortsatz (7) verbundenen Träger (26) gelagert ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (13) synchro­ nisiert in das Antriebsteil (8) einrückbar ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingerücktem Zustand der Kupp­ lungseinrichtung (6) die Kraftkennlinie bzw. Kraft­ schwelle eines mit der Wickelwelle (1) drehfest verbun­ denen Lastbegrenzers (25) einstellbar ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingerücktem Kupplungselement (13) ein den Sicherheitsgurt (5) in seine Parkposition zurückbringende Drehmoment vom Elektromotor (3) auf die Wickelwelle (1) übertragbar ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zurückbringen des Sicherheits­ gurtes (5) in die Parkposition die Rückstellkraft der Triebfeder (10) durch den Elektromotor (3) erhöht wird.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass in der Parkposition der Sicher­ heitsgurt (5) durch eine vom Elektromotor (3) erhöhte Rückzugskraft der Triebfeder (10) oder durch ein über die eingerückte Kupplungseinrichtung (6) vom Elektromo­ tor (3) übertragenes Drehmoment beaufschlagt ist.
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