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Die
Erfindung betrifft ein Sicherheitsgurtsystem, das mit einem Vorspanner
zur Verwendung mit einem Sicherheitsgurtaufroller in einem Fahrzeug, usw.
versehen ist, der eine Aufnahmespindel für ein Gurtband zwangsweise
dreht, wenn eine plötzliche Verzögerung des
Fahrzeugs eintritt, wobei das Gurtband in eine Insassenrückhalterichtung
gespannt wird.
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Im
Hinblick auf das Prinzip eines Gurtband-Aufwickelaufbaus für den Notfall
sind bereits verschiedene Arten von Gurtaufroller-Vorspannern bekannt.
Zu solchen Vorspannern gehören
solche, bei denen ein Drehelement (Massenelement) durch Gasdruck
ausgefahren wird, sogenannte "Brunnenkübel"-Vorspanner, die
ein Drahtseil verwenden, Vorspanner, bei denen ein spiralfederartiges
Element durch Gasdruck zum Drehen gebracht wird, und Vorspanner,
bei denen Planetenräder
angetrieben von einem Gasdruck zum Umlaufen gebracht werden.
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Vorspanner,
bei denen ein Drehelement durch Gasdruck ausgetrieben wird, sind
aus der
US 5,588,608 ,
aus der
DE 196 43
402 A1 , aus der
US-A-4,444,010 ,
aus der
DE 195 12
660 A1 , sowie aus der
DE 196 02 549 A1 bekannt.
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Aus
US 5 588 608 ist eine Spannvorrichtung bekannt,
die einen Zylinder und einen in dem Zylinder verschieblich aufgenommenen
Kolben aufweist, wobei ein Ende eines Drahts an eine umdrehbare
Trommel angeführt
ist und eine umdrehende Kraft der umdrehbaren Trommel über einen
Kupplungsmechanismus an eine Aufwickelwelle einer Gurtaufwickeleinrichtung übertragen
wird, wenn ein Fahrzeug plötzlich
verzögert
wird. In diesem Fall wird der Draht infolge der Antriebskraft einer
gaserzeugenden Vorrichtung, die auf den Kolben übertragen wird, eine umdrehende
Kraft auf die umdrehbare Trommel übertragen, die ihrerseits zur
Aufwicklung des Gurtes zu der Aufwickelwelle übertragen wird. Diese Spannvorrichtung
weist ferner eine bewegbare Rolle auf, die an dem Kolben angeordnet
ist, um sich mit dem Kolben simultan zu bewegen, wobei um diese
bewegbare Rolle ein mittlerer Abschnitt des Drahts geführt ist.
Die bewegbare Rolle ist innerhalb des Zylinders in der Öffnung des
Kolbens angeordnet, wobei der Draht durch eine im Bodenabschnitt
des Zylinders ausgebildete Durchgangsöffnung hindurchgeführt und über die
bewegbare Rohe geführt
und an dem Bodenabschnitt des Zylinders festgelegt wird.
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Aus
DE 196 43 402 A1 ist
ein Gurtstraffer für Gurtautomaten
von Kraftfahrzeugen bekannt, welcher ein auf einer Wickelwelle auf-
und abwickelbares Gurtband aufweist. Die Wickelwelle ist über eine ausrückbare Kupplung
mit dem Gurtstraffer verbunden. Der Gurtstraffer, der durch einen
Beschleunigungssensor auslösbar
ist, weist ein Gehäuse
auf, in welchem ein Kupplungstopf der ausrückbaren Kupplung untergebracht
ist. Auf diesen ist ein Band teilweise aufgewickelt, von dem das
eine Ende mit dem Kupplungstopf und das andere Ende mit dem Gehäuse fest
verbunden ist. Dadurch wird ein Raum zwischen Kupplungstopf und
Gehäuseinnenwand
in einen Druckraum und einen Totraum unterteilt, in dem ein nicht
auf dem Kupplungstopf aufgewickelter Teil des Bandes vom Kupplungstopf
tangential durch den Raum unter Beibehaltung der Krümmungsrichtung verläuft.
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Bei
den Vorspannern nach der
US-A-4,444,010 sorgt
ein Hochdruckgas dafür,
daß mehrere
Drehelemente durch Druck in eine Leitung im Falle einer Fahrzeugkollision
abgegeben werden, wobei diese Drehelemente dann mit Treibzahnrädern in
Eingriff kommen, die an dem Umfang einer Gurtaufrollwelle angeordnet
sind, wodurch ein Drehmoment zum plötzlichen Aufwickeln des Sicherheitsgurts
auf der Gurtaufrollwelle bereitgestellt wird.
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Dieses
Vorspannen für
ein direktes Drehen der Gurtaufrollwelle mit einer Vorspannkraft
der Drehelemente erfordert einen langen Hub zum Bewegen der Drehelemente
oder einen langen Bewegungskanal für die Drehelemente, um eine
ausreichende Vorspannkraft zu erzeugen. Ein solcher gerade gebauter,
langer Bewegungskanal führt
dazu, daß der
Vorspanner als Ganzes in der speziellen Richtung groß bemessen
ist. Deshalb versucht man, einen ausreichend langen Hub dadurch
zu gewährleisten,
daß man
das Rohr oder den Bewegungskanal mäandern läßt oder spiralförmig biegt.
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Bei
einem solchen Bewegungskanal für
den Vorspanner ist es erforderlich, daß das Rohr kompliziert gebogen
wird, was die Bearbeitung sehr komplex macht und eine erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit
erfordert, damit ein vorgegebener Wert für die Kanalbreite auch auf
dem gekrümmten
Abschnitt beibehalten wird. Dies führt zu erhöhten Herstellungskosten, wobei
die Größe des gesamten
Vorspanners unvermeidbar aufgrund des vergrößerten Volumens gesteigert
wird, auch wenn die Größenausgestaltung des
Vorspanners in der speziellen Richtung vermieden werden kann. Außerdem erfordert
die Komplexität
in der Ausgestaltung des Bewegungskanals gesteigerte Maßnahmen
zur Vermeidung einer Gasleckage. Dies führt schließlich zu erhöhten Produktionskosten
sowie zu einer Zunahme der Baugröße.
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Zur
Vermeidung der vorstehenden Nachteile besteht das Ziel der vorliegenden
Erfindung darin, eine ausreichende Drehgröße für eine Gurtaufrollwelle zu
schaffen, um ein Gurtband mit einem kurzen Bewegungshub eines Drucktransmissionselements aufzuwickeln,
welches durch einen Druck herausgetrieben wird, um dadurch eine
Gurtaufwickelgröße zu erhalten,
die für
den Einsatz eines längeren
Hubs äquivalent
ist. Dabei sollen die Baugröße verringert und
der Aufbau vereinfacht werden, um bei niedrigen Produktionskosten
das Anbringen am Fahrzeug zu erleichtern.
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Ferner
soll in dem Bewegungskanal die Möglichkeit
der Gasleckage verringert werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Sicherheitsgurtsystem mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystems sind
Gegenstand der Patentansprüche
2 bis 4.
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Bei
dem so gebauten System kann ein Betrag des Zugmediums abgewickelt
(erhöhte
Geschwindigkeit) werden, der größer ist
als eine Bewegungsdistanz des Bewegungselements, was zu einem kompakten
Vorspanner führt.
Da das Zugmedium, welches durch eine Klemme gehalten ist, freigegeben
wird, nachdem der Vorspanner betätigt
worden ist, kann sich die Gurtaufrollwelle frei drehen, wodurch
es möglich
wird, daß das
aufgewickelte Gurtband abgewickelt wird.
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Außerdem kann
der Gasdruck wirksam genutzt und eine Gasleckage aus dem Bewegungselementkanal
vermieden werden.
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Anhand
von Zeichnungen werden Ausführungsformen
der Erfindung näher
erläutert,
wobei die 1-25 lediglich
zum technischen Verständnis der
vorliegenden Erfindung beitragen. Es zeigt:
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1 in
einer Teilschnittansicht eine Gurtaufrollvorrichtung in einem Sicherheitsgurtsystem, gesehen
axial von außen,
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2 eine
Schnittansicht, die einen in der Gurtaufrollvorrichtung angeordneten
Vorspanner zeigt,
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3 perspektivisch
auseinandergezogen einen für
den Vorspanner verwendeten Kupplungsmechanismus,
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4 in
einer Schnittansicht den Ruhezustand des Kupplungsmechanismus,
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5 in
einer Schnittansicht den Betriebs- bzw. Kupplungszustand des Kupplungsmechanismus,
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6 in
einer Schnittansicht die Bewegung der Drehelemente und die Arbeitsweise
des Kupplungsmechanismus,
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7 perspektivisch
ein Drehelement,
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8 perspektivisch
ein Beispiel für
das obere Drehelement,
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9 gesehen
axial von außen
eine Teilschnittansicht einer Gurtaufrollvorrichtung, bei welcher
ein Rohr für
den Vorspanner in der Gurtaufrollvorrichtung verwendet wird,
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10 eine
Querschnittsansicht der in 9 gezeigten
Gurtaufrollvorrichtung,
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11 perspektivisch
das Rohr mit einer L-Form,
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12A und 12B die
Abmessungsbeziehung zwischen dem austreibenden Element und dem Rohr,
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13 perspektivisch
eine Hohlzylinderrolle, die als Drehelement verwendet wird,
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14 perspektivisch
auseinandergezogen den Kupplungsmechanismus,
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15 eine
Schnittansicht zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Kupplungsmechanismus,
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16 eine
Schnittansicht zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Kupplungsmechanismus,
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17 eine
Schnittansicht zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Kupplungsmechanismus,
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18 eine
Schnittansicht zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Kupplungsmechanismus,
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19 eine
Schnittansicht einer Gurtaufrollvorrichtung mit Vorspanner,
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20 eine
perspektivische Ansicht des L-förmigen
Rohres,
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21 eine
Schnittansicht des Rohres von 20,
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22 Schnittansichten
des zylindrischen Rohrabschnitts und des rechteckigen Rohrabschnitts sowie
ihre Abmessungsunterschiede,
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23 zwei
L-förmige
Rohre im Schnitt zur Erläuterung
des Effekts der Querschnittsverengung,
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24 im
Schnitt ein L-förmiges
Rohr,
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25 eine
Schnittansicht zur Erläuterung eines
vorstehenden Teils zum Halten des austreibenden Elements in dem
Rohr,
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26 eine
Schnittansicht einer Ausführungsform
der Erfindung mit Vorspanner, und
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27 perspektivisch
das bei der Ausführungsform
von 26 eingesetzte Rohr, das Öffnungsabschnitte in seinen
Seitenflächen
und Bolzenlöcher
in seinen oberen Flächen
hat.
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Der
in 1 und 2 gezeigte Gurtaufroller 10 für ein Sicherheitsgurtsystem
hat einen Gurtaufrollkörper 13 zum
Aufwickeln eines nicht gezeigten Gurtbandes, einen Notfall-Arretiermechanismus 14,
einen Vorspanner 12 und eine Aufnahmefedervorrichtung 11.
Der Notfall-Arretiermechanismus 14 ist an einem axialen
Ende des Gurtaufrollkörpers 13 angeordnet,
während
der Vorspanner 12 und die Aufnahmefedervorrichtung 11 ihrerseits
an seinem anderen Ende angeordnet sind.
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Der
Gurtaufrollkörper 13 hat
eine Gurtaufrollbasis 1, die in 1 von oben
gesehen im wesentlichen die Form eines rechteckigen U hat, sowie
eine Aufnahmespule 22, die von der Gurtaufrollbasis 1 drehbar
gelagert wird, damit sich das Gurtband frei aufwickeln oder abwickeln
kann. Die Aufnahmespule 22 hat eine Gurtaufrollwelle 24 als
Aufnahmespindel und ist durch die mit der Gurtaufrollwelle 24 verbundene
Aufnahmefedervorrichtung 11 konstant in eine Gurtbandaufwickelrichtung
vorgespannt. Wenn das Gurtband mit einer Beschleunigung von einem
vorgegebenen Wert oder mehr abgewickelt werden soll, wird der Notfall-Arretiermechanismus 14,
der mit dem einen axialen Ende der Gurtaufrollwelle 24 verbunden
ist, so betätigt,
daß eine
Drehung der Gurtaufrollwelle 24 verhindert wird, wodurch
ein Abwickeln des Gurtbandes unterbunden wird.
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Ein
Abschnitt der Gurtaufrollwelle
24, der in der Aufnahmespule
22 enthalten
ist, bildet einen Torsionsstab
24a. Wie in der
japanischen Offenlegungsschrift Sho
46-7710 offenbart ist, wird der Torsionsstab
24a,
an welchem nach Betätigung
des Notfall-Arretiermechanismus eine übergroße Kraft anliegt, verdreht
und plastisch verformt. Dies ermöglicht es,
daß sich
die mit ihm in einer relativ nicht drehbaren Weise verbundene Aufnahmespule
22 in
eine Gurtbandabwickelrichtung durch eine Hülse
44a in
1 auf
der linken Seite der Aufwickelspule
22 dreht.
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Ein
Gehäuse 2 des
Vorspanners 12 wird dadurch gebildet, daß eine als
Deckel verwendete Platte 28 in ein an der Gurtaufrollbasis 1 befestigtes
Gehäuse 26 luftdicht
im Preßsitz
eingepaßt
wird. Das Gehäuse 2 hat
einen eingebauten Mechanismus zum zwangsweisen Aufwickeln des Gurtbandes,
um ein Durchhängen
des Gurtbandes aufgrund einer plötzlichen
Verzögerung
im Falle einer Fahrzeugkollision, usw. auszuschließen. Im
folgenden wird der Aufbau dieses Mechanismus beschrieben.
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Gemäß 2 ist
eine Druckkammer 30 quer über die unteren Abschnitte
des Gehäuses 26 angeordnet.
In ein Ende der Druckkammer 30 ist ein Gasgenerator 32 eingeführt und
in dem Gehäuse 26 durch
eine von außen
aufgeschraubte Kappe 34 gehalten. Der Gasgenerator 32 ist
ein Druckgasgenerator in einer seitlich angeordneten Bauweise, der,
was nicht gezeigt ist, eine Elektrode, einen Zünder und ein Hochdruckgas erzeugendes
Mittel aufweist. Mit der Elektrode ist ein Zündsignalübertragungskabel zum Übermitteln
eines Signals von einem Stoßsensor
verbunden, der eine plötzliche
Beschleunigung aufgrund einer Fahrzeugkollision feststellt. Wenn
das Zündsignal
der Elektrode von dem Stoßsensor übermittelt
wird, zündet
der Zünder
das Hochdruckgas-erzeugende Mittel, wodurch sofort ein Hochdruckgas entsteht.
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In
dem Gehäuse 26 ist
ein Bewegungselementkanal 38 ausgebildet, der sich nach
oben über den
oberen Abschnitt des anderen Endes der Druckkammer 30 hinaus
erstreckt. Der Bewegungselementkanal 38 hat einen geraden
Bahnabschnitt 38a (Zylinder), der sich in einer Tangentialrichtung
der Gurtaufrollwelle 24 erstreckt, und eine Umfangsbahn 38b,
die sich um die Gurtaufrollwelle 24 herum erstreckt. In
dem geraden Bahnabschnitt 38a ist in einer Reihe eine Vielzahl
von Drehelementen 36 als Bewegungselemente angeordnet,
die als Bewegungselemente dienen. Der gerade Bahnabschnitt 38a hat
gesehen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Drehelemente 36 einen
rechteckigen Querschnitt.
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Vorzugsweise
hat jedes Drehelement 36 die Form eines Zylinders (Rohrs),
dessen Breite W schmaler als sein Durchmesser D, also D > W, ist, wie beispielsweise
in 7 gezeigt ist. Der gerade Bahnabschnitt 38a hat
deshalb einen rechteckigen Querschnitt, wobei sich die kleinere
Abmessung in Längsrichtung
der Gurtaufrollwelle 24 erstreckt, so daß sie der
Gestalt des Drehelements 36 entspricht. Vorzugsweise ist
das obere Drehelement 36, wie in 8 gezeigt,
mit einer Eingriffsnut 36a versehen, in die ein Zugmedium 40 eingreift,
was später
erläutert wird.
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Unter
dem unteren Drehelement 36 ist ein austreibendes Element 42 angeordnet,
das gegen den geraden Bahnabschnitt 38a abgedichtet ist
und das Drehelement 36 unter Verwendung eines Gasdrucks
austreibt. Das austreibende Element 42 hat vor der Montage
ein Außenprofil,
das etwas größer ist
als das Innenprofil des geraden Bahnabschnitts 38a, so
daß eine
Gasleckage verhindert werden kann.
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An
der Gurtaufrollwelle 24 ist ein Kupplungsmechanismus 44 zum
Aufwickeln des Gurtbandes angebracht. Der Kupplungsmechanismus 44 hat
eine Hülse 44a,
eine Platte 44b und eine Scheibe 44c, die koaxial
fluchtend zueinander angeordnet sind, wie es in 3 gezeigt
ist.
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Die
Platte 44b hat eine Vielzahl von Fingern 44bb,
die axial umgebogen sind, und Löcher 44ba, aus
denen die Finger 44bb so vorstehen, daß sie leicht verformt werden
können.
Die Quer schnittsform eines jeden der über die Platte 44b hinaus
gebogenen Finger 44bb ist rechteckig dargestellt. Es können jedoch
auch andere Formen, beispielsweise ein Kreis, eine Ellipse oder
eine gekrümmte
Kurve gewählt
werden, wenn dies zweckmäßig ist.
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In 1 und 2 ist
die Hülse 44a an
dem linken Ende der Gurtaufrollwelle 24 angeordnet und mit
der Spule 22 in einer relativ nicht drehbaren Weise verbunden.
In der Oberfläche
der Hülse 44a,
die der Scheibe 44c zugewandt ist, ist um die Achse bzw. die
Gurtaufrollwelle 24 axial herum eine Vielzahl von Rändelkerben
ausgebildet, wodurch eine Eingriffskraft entwickelt wird, wenn die
Finger 44bb der Platte 44b in Kontakt damit gebracht
werden.
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Das
Zugmedium 40 ist längs
des Außenumfangs
der Scheibe 44c angebracht. Im Innenumfang der Scheibe 44c sind
Nockenflächen 44ca ausgebildet.
Die Nockenflächen 44ca sind
den Rändelkerben der
Hülse 44a über die
Finger 44bb der Platte 44b zugewandt. Die Platte 44b wird
durch einen Trägheitskörper, durch
Reibhaftung, durch einen oder mehrere Scherstifte, usw. gehalten,
was eine Drehverzögerung
bezüglich
der Scheibe 44c und somit eine Phasendifferenz ergibt.
Bei einem Beispiel ist die Platte 44b an dem Gehäuse 26 mit
einer bestimmten Reibungskraft gehalten.
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Wenn
sich die Scheibe 44c des in 4 und 5 gezeigten
Kupplungsmechanismus im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Platte 44b dreht,
zwingen die Nockenflächen 44ca der
Scheibe 44c die Finger 44bb zum Biegen zur Achse
und zum Eingriff mit den Rändelkerben
der Hülse 44a.
Wie in 5 zu sehen ist, kommen dann die Finger 44bb zwischen die
Innenfläche
der Scheibe 44c und die Rändelkerben der Hülse 44a,
so daß eine
Drehung der Scheibe 44c auf die Gurtaufrollwelle 24 über die
Finger 44bb und die Hülse 44a übertragen
werden kann. Dadurch kann das Gurtband aufgewickelt werden.
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Die
Scheibe 44c in dem Kupplungsmechanismus 44 hat
einen Außendurchmesser,
der kleiner ist als der Außendurchmesser
der Spule 22. Das Zugmedium 40 ist im wesentlichen
mit zwei Windungen um die äußere Umfangsfläche des
Kupplungsmechanismus 44, d.h. die Scheibe 44c,
gewickelt und dient als Mechanismus zur Erhöhung der Geschwindigkeit. Das
Zugmedium 40 ist ein lineares Element oder ein Bandelement,
besteht aus Metall oder dergleichen, hat eine vorgegebene Länge und Breite
und ist beispielsweise ein Draht, ein Seil oder ein Kabel. Ein Ende
des Zugmediums 40 ist an der äußeren Umfangsfläche der
Scheibe 44c durch nicht gezeigte Haken, Schrauben, durch
Punktschweißen, usw.
festgelegt. Das Zugmedium 40 ist in mehreren Windungen,
beispielsweise, wie in 1 gezeigt ist, im wesentlichen
mit zwei Windungen, im Gegenuhrzeigersinn gewickelt, was in 2 gezeigt
ist. Das andere Ende des Zugmediums 40 ist quer über den Bewegungselementkanal 38 geführt und
in ein Klemmelement 46 eingeführt und darin festgelegt, das
in einem Aufnahmeraum 26a des Gehäuses 25 sitzt.
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Das
Klemmelement 46 ist ein langgestrecktes, am Umfang verlaufendes
Element und hat eine Innenfläche,
die einen Teil der Umfangsbahn 38b des Bewegungselementkanals 38 bildet,
und eine Außenfläche, auf
welcher ein Halteabschnitt 46a in Form einer Reihe von
Zähnen
für das
Verhaken des Zugmediums 40 ausgebildet ist. Das untere
Ende des Klemmelements 46 ist durch einen Stift 46b schwenkbar
befestigt, während
das obere Ende des Klemmelements 46 beweglich ist und wie
ein Pendel schwingen kann.
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Wie
erwähnt,
ist die Vielzahl von zylindrischen Drehelementen 36 in
einer Reihe in dem geraden Bahnabschnitt 38a des Bewegungselementkanals 38 geführt, so
daß sie
in Kontakt miteinander stehen und sich frei drehen können. Wie
aus 2 zu sehen ist, ist das obere Drehelement 36 zwischen der
Seitenfläche
des Klemmelements 46 und des Kupplungsmechanismus 44 positioniert.
Das Zugmedium 40, das um den Kupplungsmechanismus 44 gelegt
ist, steht in Kontakt mit der Seitenfläche des oberen Drehelements 36 und
ist über
die Hälfte
von ihm herumgeführt
und zwischen das Drehelement 36 und die Innenseite des
Klemmelements 46 in die Außenfläche des Klemmelements 46 vom
unteren Ende des Klemmelements 46 aus eingeführt. Das
Zugelement 40 wird dann zwischen dem Halteabschnitt 46a des Klemmelements 46 und
der Gehäuseinnenwand
eingeklemmt und festgelegt.
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Wenn
ein starker Druck auf das untere Drehelement 36 in der
Drehelementreihe über
das austreibende Element 42 angelegt wird, wird der Druck
auf das gegenüberliegende
Drehelement 36 übertragen, so
daß die
Vielzahl von Drehelementen 36 als Ganzes in der Reihe in
dem geraden Bahnabschnitt 38a des Bewegungselementkanals 38 bewegt
werden kann. Wenn, wie in 6 gezeigt
ist, sich die Drehelemente 36 als Reihe aus dem geraden
Bahnabschnitt 38a in den Umfangskanal 38b bewegen, drückt das
obere Drehelement 36 gegen das Zugmedium 40 und
bewegt es längs
der Umfangsbahn des Umfangskanals 38b, der zwischen dem
Außenumfang
des Kupplungsmechanismus 44 und dem Innenumfang des Gehäuses 26 gebildet
wird. D.h., daß der
Innenraum des Gehäuses 26 eine
Umfangsnut hat, die von dem Außenumfang
des Kupplungsmechanismus 44 in Verbindung mit dem geraden
Bahnabschnitt 38b des Bewegungselementkanals 38 entsprechend
der Anforderung gebildet wird. Die Drehelemente 36 bewegen
sich längs
der so gebildeten Umfangsnut.
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Die
beschriebene Ausführungsform
funktioniert wie folgt: Wenn ein Insasse in dem Fahrzeug auf seinem
Sitz das Gurtband trägt,
befindet sich der Vorspanner 12 in dem in 2 gezeigten
Ausgangszustand. Da in diesem Ausgangszustand die Finger 44bb der
Platte 44b und der Hülse 44a voneinander beabstandet
sind, besteht keinerlei Zuordnung des Kupplungsmechanismus 44 zu
dem Vorspanner 12, auf dem das Gurtband durch die Aufnahmefedervorrichtung 11 abgewickelt
und frei aufgewickelt wird.
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Es
sei angenommen, daß in
diesem Ausgangszustand am Fahrzeug eine abrupte Verzögerung aufgrund
einer Kollision oder dergleichen auftritt. Der Gasgenerator 32 erzeugt
dann sofort ein Druckgas, welches dann in die Druckkammer 30 emittiert
wird. Dadurch wird das austreibende Element 42 durch eine
abrupte Druckkraft von unten beaufschlagt, was die Drehelementreihe
als Ganzes zum plötzlichen
Austreiben nach oben aus dem geraden Bahnabschnitt 38a des
Bewegungselementkanals 38 veranlaßt.
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Diese
austreibende Kraft ist im Ausgangszustand größer als die Kraft des Zugmediums 40,
mit welcher die Drehelementreihe gehalten wird. Gemäß 6 bewegt
sich die Drehelementreihe zu dem Umfangskanal 38b, während sie
gegen die Mitte des Zugmediums 40 drückt, welches sich über den
Bewegungselementkanal 38 erstreckt. Insbesondere wird eine
gerade Bewegung, welche die Bewegung der Drehelementreihe in dem
geraden Kanal 38a erleichtert, in eine Umfangsbewegung
längs der
Umfangsbahn des Umfangskanals 38b überführt.
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Nun
ist ein Ende des Zugmediums 40 an dem Außenumfang
der Scheibe 44c in dem Kupplungsmechanismus 44 befestigt,
während
sein anderes Ende mit wenigstens einer Windung um die Scheibe 44c gelegt
und dann an dem Klemmelement 46 befestigt ist. Das Zugmedium 40 wird
durch die Drehelementreihe unter Druck gesetzt, die dies in die Umfangsbewegung
umsetzt und einen Abschnitt des Zugmediums, der an dem Außenumfang
des Kupplungselements 44 angeordnet ist, um den drückenden
Betrag einwickelt, d.h. die Länge,
die das Zweifache der Bewegungsdistanz der Drehelementreihe ist.
Dies ermöglicht
es, daß die
Scheibe 44c in dem Kupplungsmechanismus 44 um
den Winkel gedreht wird, der dem Einwickelbetrag entspricht. Mit
anderen Worten, das Zugmedium 40 verwendet die sogenannte "Brunnenkübel"-Weise zur Entwicklung
der zweifachen geschwindigkeitserhöhenden Effekte, wodurch die
Scheibe 44c, die den Außenumfang des Kupplungsmechanismus 44 bildet,
mit erhöhter
Geschwindigkeit in die Richtung gedreht wird, die in 6 durch
einen Pfeil A veranschaulicht ist.
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Dies
erzeugt eine Abweichung in der Drehrichtung zwischen der Scheibe 44c und
der Platte 44b, wodurch die Vielzahl von Nockenflächen 44ca an
dem Innenumfang der Scheibe 44c dazu gebracht wird, sich
zu verformen bzw. eine Vielzahl von Fingern 44bb der Platte 44b nach
innen auszufahren. Die Finger 44bb greifen in die Hülse 44a ein,
was zu einem Eingriff in den Kupplungsmechanismus 44 (siehe 5)
führt.
Als Folge ist der die Geschwindigkeit erhöhende Mechanismus (oder der
Vorspanner 12), der durch das Zugmedium 40 dargestellt
ist, mit der Gurtaufrollwelle 24 gekoppelt, um die Gurtaufrollwelle 24 ebenfalls
in Richtung des Pfeils A zusammen mit der Drehung des Kupplungsmechanismus 44 zu
drehen.
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Wenn
die Umfangsbewegung der Drehelementreihe fortschreitet, nimmt der
Einwickelbetrag durch das Zugmedium 40 zu, was die Drehung
der Gurtaufrollwelle 24 beschleunigt. Ein Drehmoment der
Gurtaufrollwelle 24 führt
zwangsweise zu einer Drehung der Aufnahmespule 22 für das Gurtband, die
in Eingriff mit der Gurtaufrollwelle 24 steht, so daß das Gurtband
in einer extrem kurzen Zeit aufgewickelt wird. Da der Außendurchmesser
der Scheibe 44c in dem Kupplungsmechanismus 44 kleiner
als der Außendurchmesser
der Spule 22 ist, wie oben erwähnt, wird die Aufwickelgröße durch
das Zugmedium 40 verstärkt,
was zu einer Gurtbandaufwickelgröße wird.
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Wenn
der Gurtbandaufwickelvorgang abgeschlossen ist und danach das Gurtband
abgewickelt wird, wenn sich der Insasse im Falle einer Kollision bewegt,
wird die Aufnahmespule 22 dazu gebracht, sich in Gurtbandabwickelrichtung
zu drehen. Diese Drehung wird auf die Gurtaufrollwelle 24 über die Hülse 44a übertragen,
und die Welle 24 dreht sich dann in Gurtbandaufwickelrichtung.
Nun hindert der Notfall-Arretiermechanismus den rechten Abschnitt der
Welle 24 in 1 an einer Drehung in Gurtbandabwickelrichtung,
wodurch der Torsionsstab 24a, wie oben beschrieben, zu
einem Verdrehen und zu einer plastischen Verformung gebracht wird.
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Wenn
sich die Gurtaufrollwelle 24 in der Gurtbandabwickelrichtung
dreht, dreht sich die Scheibe 44c, die mit der Gurtaufrollwelle 24 gekoppelt
ist, in der entgegengesetzten Richtung, d.h. in 6 in
Richtung des Pfeils B. Dies ermöglicht
es, daß das
Zugmedium 40 auf dem Außenumfang der Scheibe 44c aufgewickelt
bzw. herumgewickelt wird, um die Drehelemente 46 in ihre
Ausgangsposition über
das Zugmedium 40 zurückzudrücken.
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Funktion
wie bei dem Vorspanner der vorstehend beschriebenen Ausführungen,
so daß nicht
näher darauf
eingegangen wird.
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In 14 und 15 ist
das Klemmelement 46 nicht freigegeben. In 16 ist
das Klemmelement 46 bereits gelöst. Ähnlich wie bei der Ausführungsform
von 2 und 7 wird, wenn das Bewegungselement 64 in
eine Position zurückgeführt wird,
die unterhalb der Ausgangsposition liegt, jede auf das Klemmelement 46 durch
das Bewegungselement 64 ausgeübte Vorspannkraft aufgehoben
und das Klemmelement 46 freigegeben. Da das Zugmedium 40 entfernt
ist, kann die Gurtaufrollwelle 42 frei drehen.
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Die
Vorspannung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist neu und verwendet einen einzigartigen Aufbau, bei welchem ein
einziges Bewegungselement 64 oder eine Reihe von Bewegungselementen 36 mit
einem geschwindigkeitssteigernden Mechanismus kombiniert ist, der
durch das Zugmedium 40 in "Brunnenkübel"-Weise veranschaulicht ist. Deshalb
ist ein geringerer Hub des Zylinders 38a für die Aufnahme
des Bewegungselements bzw. der Bewegungselemente erforderlich. Als
Folge kann die Größe des Vorspanners
als Ganzes verringert werden, so daß der für die Montage am Fahrzeug erforderliche
Raum ebenfalls reduziert wird. Außerdem ermöglicht die hervorragende Abdichtung
durch das austreibende Element die Vereinfachung des Fertigungsprozesses
des Bewegungselementkanals und eine Absenkung der Produktionskosten.
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Wie
aus 12A und 12B zu
sehen ist, ist der Außendurchmesser
bzw. die seitliche Breite Wa des austreibenden Elements 42 etwas
größer als der
Innendurchmesser bzw. die seitliche Breite Wb des Rohres 74,
d.h. Wa > Wb. Dadurch
wird das austreibende Element 42 in abdichtenden Eingriff
mit der Innenwand des Zylinders bzw. Rohrs 74 gebracht und
eine Gasleckage verhindert.
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Jedes
der Drehelemente 36 ist, wie anhand von 7 beschrieben,
zylindrisch, kann jedoch zur Gewichtsverringerung hohl sein, was
in 25 gezeigt ist. Das obere Drehelement 36,
das mit dem Zugmedium 40 in Eingriff kommt, kann eine Eingriffsnut 36a aufweisen,
wie sie anhand von 8 beschrieben wurde.
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Wie
in 10 gezeigt ist, ist in dem Ausgangszustand ein
Ende des Zugmediums 40 an dem Gehäuse 26 durch das Klemmelement 46 festgelegt. Das
Klemmelement 46 ist an seinem unteren Ende an dem Gehäuse 26 mittels
einer Achse 46b drehbar gehalten. Der Außenumfang
des Klemmelements 46 weist eine Vielzahl von Zähnen 46a auf,
wodurch das Zugmedium 40 leicht an dem Gehäuse 26 festgelegt werden
kann. Ein Ende 40a des Zugmediums 40 besteht aus
Dünnguß, so daß die Vielzahl
von Zähnen 46a des
Klemmelements 46 leicht damit in Eingriff gebracht werden
kann. Das eine Ende des Zugmediums 40 erstreckt sich längs des
Außenumfangs
des Klemmelements 46, um das Klemmelement 46 im Uhrzeigersinn
zu drehen. Das Zugmedium 40 ist dann festgelegt.
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Durch
das L-förmige
Rohr erhält
man eine Kombination aus Gasgenerator und Drehelementkanal bzw.
Drehelement-Aufnahmeteil, wodurch die Herstellung des Gehäuses 26 erleichtert
wird. Außerdem
kann die Größe des Vorspanners 12 verringert werden.
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Bei
dem in 14 bis 18 gezeigten Kupplungsmechanismus
kommen Scherstifte 26ca zum Einsatz.
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Der
Kupplungsmechanismus 144 hat, wie in 14 gezeigt
ist, eine Hülse 44a für das Einpassen in
die Gurtaufrollwelle 24, eine Platte 144b, die
koaxial dazu fluchtend ausgerichtet ist und Finger 144bb hat,
die der Rändelkerben
aufweisenden Umfangsfläche
der Hülse 44a zugewandt
sind, sowie eine Scheibe 144c mit einem Nockenflächenteil
auf ihrem Innenumfang, der in der Lage ist, die Finger 144bb aufzunehmen.
Die Scherstifte 26ca sind auf der Wand des Gehäuses 26 vorgesehen,
die den Kupplungsaufnahmeraum bilden. Die Scherstifte 26ca greifen
in Löcher 144ca in
der Scheibe 144c über Langlöcher 144bc in
der Platte 144b ein. Die Scherstifte 26ca bestimmen
die Position der Scheibe 144c. Im Ausgangszustand, in welchem
der Vorspanner 12 nicht in Funktion ist, haben die Finger 144bb und
die Rändelkerben
auf der Hülse 44a einen
Abstand voneinander, wie es in 15 zu
sehen ist, so daß die Scheibe 144c und
die Gurtaufrollwelle 24 nicht miteinander mechanisch gekoppelt
sind. Wenn der Gasgenerator 32 ein Hochdruckgas erzeugt,
um die Drehelemente 36 auszutreiben, wird das herumgelegte Spannelement
bzw. Zugmedium 40 abgewickelt und dreht die Scheibe 144c in
Richtung des Pfeils A in 16. Dabei
werden die Scherstifte abgeschert und verzögern die Drehung der Scheibe 144c aufgrund
ihrer Trägheit.
Zwischen der Scheibe 144c und der Platte 144b ergibt
sich eine Phasendifferenz, und die Nockenfläche der Scheibe 144c veranlasst
die Verformung der Vielzahl von Fingern 144b zu der Achse
hin. Wie in 17 gezeigt ist, dreht sich die Scheibe 144c bezüglich der
Platte 144b, wodurch die Vielzahl von Fingern der Platte 144b in
die Vielzahl von Rändelkerben
auf der Hülse 44a eingreift,
so daß die
Kupplung zu einer Verbindung für
eine Drehung der Gurtaufrollwelle 24 führt. Der die Geschwindigkeit
erhöhende
Mechanismus, zu dem die Scheibe 144c, das Zugmedium 40 und
die Drehelemente 36 gehören,
beschleunigt und dreht, so daß die
Gurtaufrollwelle 24 sich in Gurtbandaufwickelrichtung dreht, d.h.
in 18 in Richtung des Pfeils A, so daß die Spule 22 das
Gurtband aufnehmen kann.
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Wenn
das Gurtband auf diese Weise aufgewickelt ist und danach abgewickelt
wird, wenn sich die Insassen im Falle einer Kolli sion bewegen, wird die
Aufnahmespule 22 in der Gurtbandabwickelrichtung gedreht.
Diese Drehung wird auf die Gurtaufrollwelle über die Hülse 44a übertragen
und die Welle 24 ihrerseits in Gurtbandabwickelrichtung
gedreht. Da nun der Notfall-Arretiermechanismus den in 13 rechten
Abschnitt der Welle 24 an einer Drehung in Gurtbandabwickelrichtung
hindert, wird der Torsionsstab 24a, wie erwähnt, verdreht
und plastisch verformt.
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Wenn
sich die Gurtaufrollwelle 24 in Gurtbandabwickelrichtung
dreht, dreht sich die mit der Gurtaufrollwelle 24 gekoppelte
Scheibe 144c in entgegengesetzter Richtung, wodurch das
Zugmedium 40 auf dem äußeren Umfang
der Scheibe 144c aufgewickelt bzw. herumgelegt wird. Dadurch
können die
Drehelemente 36 in die Ausgangsstellung durch das Zugmedium 40 zurückgedrückt werden.
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19 bis 25 zeigen
die Details einer Gurtaufrollvorrichtung bzw. eines Gurtaufrollers
mit Vorspanner für
ein Sicherheitsgurtsystem. Dabei ist eine Vielzahl von zylindrischen
Drehelementen 36 als Reihe in einen Bewegungselementkanal 38a derart eingeführt, dass
die Drehelemente 36 einander berühren und sich frei drehen können. Das
obere Drehelement 36 ist zwischen der Innenfläche des
Gehäuses 26 und
dem Kupplungsmechanismus 44 angeordnet, wie es in 19 zu
sehen ist. Das Zugmedium 40, welches auf dem Kupplungsmechanismus 44 um
ihn herum gewickelt ist, ist um die obere Hälfte des oberen Drehelements 36 herumgelegt
und erstreckt sich zwischen dem Drehelement 36 und der Innenwandfläche des
Gehäuses 26.
Ein Halteelement 146 an einem Ende des Zugmediums 40 ist
in einen Aufnahmeraum 126a in dem Gehäuse 26 für das Halteelement
eingeführt
und darin gehalten.
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Die
Unterseite des Rohrs 164 steht über einen Verengungsteil 166 mit
einem sich seitlich erstreckenden Rohr 162 unter der Gurtaufrollwelle 24 in Verbindung.
Das Rohr 162 und das Rohr 164 sind in einem Stück ausgweführt und
bilden ein L-förmiges Rohr 160.
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Das
Rohr 162 dient als Druckkammer 30. In eine Öffnung des
Rohrs 162 ist ein Gasgenerator 32 eingesetzt,
die in dem Rohr 162 durch Verstemmen des Rohrendes 168 gehalten
ist.
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Das
L-förmige
Rohr 160 von 20 und 21 hat
einen Rohrabschnitt 162, an dem der Gasgenerator 32 angebracht
ist, der einen kreisförmigen
Querschnitt hat, während
ein zylindrischer Rohrabschnitt 164 im Querschnitt rechteckig
ist. Jedes Drehelement 36 ist eine zylindrische Rolle mit
einem Durchmesser, der ausreichend größer als eine Dicke bzw. Höhe ist.
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Der
in 22 gezeigte Zylinderabschnitt ist nicht kreisförmig, sondern
rechteckig im Querschnitt, so dass die Abmessung „h", die sich in Breitenrichtung
des Gurtaufrollers 13 bzw. in Axialrichtung der Gurtaufrollwelle 24 erstreckt,
unter der Bedingung weiter reduziert werden kann, dass die gleiche
Gasdruckdichte auf den Kolben bzw. das austreibende Element 42 aufgebracht
wird, was zur Größenverringerung
des Gurtaufrollers 13 beiträgt.
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Gemäß 23 ist
der Verengungsteil 166 bei dem L-förmigen Rohr 160 vorgesehen,
wobei die obere Verengung 166a tiefer angeordnet ist, so
dass die Zylinderlänge
L so eingestellt werden kann, dass L > 1, wenn „l" die Zylinderlänge in dem Fall ist, in welchem
kein Verengungsteil 166 vorhanden ist. Dies ergibt eine
größere Hublänge des
zylindrischen Teils. Deshalb kann das austreibende Element 42 den
Druck in einer größeren Entfernung
aufrechterhalten, was eine erhöhte
Bewegungsdistanz der bewegenden Elemente ergibt.
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Die
zentrale Achse ×1
des Rohrs 162 liegt höher
als die Mitte ×2
des Innendurchmessers des Verengungsteils 166 durch die
untere Verengung 166b des Verengungsteils 166,
so dass die Mittenposition, in welcher der Gasgenerator 32 angebracht
ist, um Δh
weiter oben liegen kann. Dadurch kann der Gasgenerator 32 näher an der
Gurtaufrollwelle 24 angeordnet werden, was zur Größenverringerung des
Gesamtsystems beiträgt.
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Bei
der in 24 gezeigten sechzehnten Ausführungsform
ist das Rohr gegenüber 21 dadurch
qweiter modifiziert, dass der Querschnitt des Rohrs 262 kreisförmig und
der Querschnitt des Rohrs 264 rechteckig ist. Dabei erstreckt
sich jedoch das Rohr 264 nicht gerade sondern gekrümmt im Unterschied
zum Rohr bzw. Zylinder 164 in 21. Die Drehelemente 36 können auch
in einem derart gekrümmten
Zylinder in die Umfangsbahn 38b für die Bewegungselemente ausgetrieben
werden. Deshalb ergeben sich sich gleichen Funktionseffekte wie
beim Vorspanner von 19.
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25 zeigt
einen Vorsprungsteil 160a, der als Positionierteil dienen
kann, um die Anfangsposition des austreibenden Elements 42 zu
bestimmen. Der vorspringende Teil 160a ist an der Innenwand des
Rohrs 164 ausgebildet, wobei auch mehrere Vorsprünge 160a oder
ein sich längs
der Innenwand erstreckender Vorsprung vorgesehen werden kann. Der
vorspringende Teil 160a wird beispielsweise durch Extrudieren,
spanabhebende Bearbeitung oder durch Schlagbearbeitung der Seitenfläche des Rohrs 164 hergestellt.
Der vorspringende Teil 160a kann auch durch Verwendung
von Schrauben, Nieten oder durch Anschweißen von Vorsprungsteilen erzeugt
werden. Das austreibende Element 42 ist auf den oberen
Abschnitt des vorstehenden Teils 160a aufgepaßt, wodurch
die Position des austreibenden Elements 42 fixiert ist
und ein Herabfallen der Drehelemente 36 verhindert wird.
Das austreibende Element 42 ist gegen die Innenwand des
Rohrs 160 aufgrund seiner eigenen Federungseigenschaft
oder Elastizität
abgedichtet. Der Vorsprungsteil 160a kann auch weggelassen
werden.
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Bei
der in 26 und 27 gezeigten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist bei dem Vorspanner das L-förmige Rohr 360 in
dem Gehäuse 26 schräg angeordnet.
Im oberen Ende des Rohrs 360 ist ein Schraubenloch 367 ausgebildet, über welches
das Rohr 360 an dem Gehäuse
unter Verwendung eines Montagebolzens, usw. festgelegt werden kann.
Das Rohr 360 hat Öffnungsabschnitte 369a und 369b,
die in den oberen Flächenseiten
des im Querschnitt rechteckigen Rohrs 364 ausgebildet sind,
was in 27 zu sehen ist. Von diesen Öffnungsabschnitten
dient der Öffnungsabschnitt 369a auf
der Seite der Gurtaufrollwelle 24 als ein Einlaß/Auslaß für die Drehelemente.
Das obere Drehelement 36 der Vielzahl von Drehelementen 36,
die auf der Drehelementbahn 38a angeordnet sind, welche
von dem Rohr 364 gebildet wird, befindet sich im Wesentlichen
in einem Öffnungsabschnitt 369a, 369b.
Das Zugelement 40, das auf dem Außenumfang des Kupplungsmechanismus 44 herumgelegt ist,
geht durch den Öffnungsabschnitt 369a,
wird um die Hälfte
des oberen Drehelements 36 gelegt und dann durch das Rohr 364 von
dem rechten Öffnungsabschnitt 369b des
Rohrs 364 in den Halteelement-Aufnahmeraum 26a eingeführt, dewr
in dewm Gehäuse 26 rechts
von diesem Rohr ausgebildet ist. Das Halteelement 46 an
dem oberen Ende des Zugmediums 40 wird in der Halteelement-Aufnahmekammer 26a gehalten.
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Das
Rohr 360, das den Druck halten muss, ist an dem Gehäuse 26 unter
Verwendung von Bolzen, usw. befestigt. Das L-förmige Rohr, in dem ein Hochdruck
zur Einwirkung gelangt, kann daran zwangsweise festgelegt werden.
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Der
von 9 bis 27 erwähnte Vorspanner
hat einen einzigartigen, bisher nicht bekannten Aufbau, bei welchem
ein Bewegungselement, nämlich
entweder die Reihe von Bewegungselementen 36 oder ein einzelnes
Bewegungselement, mit einem geschwindigkeitserhöhenden Mechanismus kombiniert
ist, der das Prinzip eines „laufenden
Blocks" verwendet,
zu dem das Zugmedium 40, dewr Bewegungselementkanal 38b und
der Kupplungsmechanismus 44 gehören, der im Durchmesser kleiner
als die Spule 22 ist. Deshalb wird ein geringerer Hub des Zylinders 38a für die Aufnahme
des Bewegungselements bzw. der Bewegungselemente erforderlich, der
dem Bewegungsbetrag der Bewegungselemente 36 entspricht.
Da der Zylinder einen rechteckigen Querschnitt hat, kann die Abmessung
des Zylinders, der sich in Axialrichtung der Gurtaufrollwelle erstreckt,
verringert werden. Als Folge sind die Länge und die Tiefe des Zylinders
in der Abmessung kleiner, so dass der gesamte Vorspanner kleiner
ist und zur Montage des Gurtaufrollers am Fahrzeug weniger Platz
erforderlich. Da der Zylinder aus einem Rohr besteht und die Abdichtung
des austreibenden Elements hervorragend ist, kann der Herstellungsprozess
des Bewegungselementkanals bei niedrigen Produktionskosten vereinfacht
werden.
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Durch
die Einführung
des Generators 32 in das Rohr mit kreisförmigem Querschnitt
wird nicht nur die Gasabdichtung verbessert, sondern auch das Festlegen
des Gasgenerators 32 durch Verstemmen vereinfacht.
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Aufgrund
des gewählten
Aufbaus können
die Drehelemente über die
Seitenfläche 369a des
Rohrs 160 eingebracht oder herausgenommen werden, so daß das Rohrende
als Fixierungs- bzw. Halteabschnitt für das Rohr verwendet werden
kann. Der Halteabschnitt kann einen Bund, usw. aufweisen, der mit
dem Bolzenloch oder dem Gehäuse
in Eingriff bringbar ist.