DE10137546A1 - Belt retractor for motor vehicle's seat belt has second energy absorption element installed between internal gear ring and frame, and gear ring can be mounted torsionally fixed on frame by means of slide - Google Patents

Belt retractor for motor vehicle's seat belt has second energy absorption element installed between internal gear ring and frame, and gear ring can be mounted torsionally fixed on frame by means of slide

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Abstract

The belt retractor's second energy absorption element(26) is installed between an internally toothed gear ring(22) and frame(10) forming a friction connection. The gear ring can be mounted torsionally fixed on the frame by means of a slide(28). The resistance of the second energy absorption element is less than that of the first energy absorption element(18) located between the axial disc(16) and belt spool(12) and also forming a friction connection. A third energy absorption element(30) in the form of a torsion rod is installed between the belt spool and axial disc.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt, mit einem Rahmen, einer Gurtspule, die in dem Rahmen drehbar gelagert ist, einer Achsscheibe, einem ersten und einem zweiten Energieaufnahmeelement, wobei das erste Energieaufnahmeelement zwischen Achsscheibe und Gurtspule ange­ ordnet ist, einem zahntragenden Bauteil und einer Sperrklinke, die an der Achs­ scheibe gelagert ist und die in das zahntragende Bauteil eingreifen kann.The invention relates to a belt retractor for a vehicle seat belt, with a frame, a belt spool, which is rotatably mounted in the frame, one Axle disc, a first and a second energy absorption element, wherein the first energy absorption element between the axle and belt reel is assigned a tooth-bearing component and a pawl, which on the axis disc is mounted and which can engage in the tooth-bearing component.

Die Energieaufnahmeelemente eines Gurtaufrollers dienen dazu, im Falle ei­ ner Kollision bei an sich blockierter Gurtspule eine begrenzte Rückdrehung der Gurtspule zu ermöglichen, damit die Rückhaltekräfte des Gurts einen maximalen Wert nicht überschreiten. Es wird so eine Kraftbegrenzungsfunktion erreicht, da­ mit der im Gurt zurückgehaltene Insasse nicht übermäßig hohen Kräften ausge­ setzt ist und gegebenenfalls Verletzungen des Insassen vermieden werden. Die Kraftbegrenzungselemente verändern sich unter Energieaufnahme so, daß die Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen in einer kontrollierten Weise abläuft.The energy absorption elements of a belt retractor are used in the case of egg collision with a blocked belt reel a limited reverse rotation of the To enable the belt spool so that the restraining forces of the belt a maximum Do not exceed value. A force limiting function is achieved because with the occupant restrained in the belt is set and injuries to the occupant may be avoided. The Force limiting elements change under energy consumption so that the Advancing the vehicle occupant takes place in a controlled manner.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen schaltbaren Kraftbegrenzer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der es erlaubt, vor oder während der Vorverlagerung der Fahrzeuginsassen bei einem Unfall die Gurtbandabzugskraft­ kennlinie entsprechend des Gewichts, der Größe und der Position des Fahrzeugin­ sassen bzw. der Schwere des Unfalls anzupassen. The object of the invention is to provide a switchable force limiter to create the type described above, which allows before or during the In the event of an accident, the seat belt pull force is shifted forward characteristic curve according to the weight, size and position of the vehicle sat or adjust the severity of the accident.  

Zu diesem Zweck ist bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art vor­ gesehen, daß das zweite Energieaufnahmeelement zwischen zahntragendem Bau­ teil und Rahmen angeordnet ist, daß das zahntragende Bauteil durch einen Schie­ ber drehfest am Rahmen gehalten werden kann und daß das Widerstandsmoment des zweiten Energieaufnahmeelements kleiner als das des ersten Energieaufnah­ meelements ist. Wenn die Sperrklinke in das zahntragende Bauteil eingesteuert wird, trägt im Ausgangszustand nur das erste Energieaufnahmeelement zur Kraft­ begrenzung bei. Aufgrund des hohen Widerstandsmoments des ersten Energieauf­ nahmeelements ergibt sich eine hohe Widerstandskraft am Gurtband. Wird durch ein Sensorsystem festgestellt, daß der zurückzuhaltende Fahrzeuginsasse ein ge­ ringeres Körpergewicht hat oder daß es sich um einen leichteren Unfall handelt, so ist nur eine geringere Widerstandskraft erforderlich. Der Schieber wird dann so verlagert, daß das zahntragende Bauteil sich relativ zum Rahmen verdrehen kann. Da das Widerstandsmoment des ersten Energieaufnahmeelements größer als das des zwischen zahntragendem Bauteil und Rahmen angeordneten zweiten Energie­ aufnahmeelements ist, wirkt nun nur noch das zweite Energieaufnahmeelement, und die Widerstandskraft am Gurtband ist geringer.For this purpose, a belt retractor of the type mentioned above seen that the second energy absorption element between tooth-bearing structure part and frame is arranged that the tooth-bearing component by a shoot About rotatably can be held on the frame and that the section modulus of the second energy absorption element is smaller than that of the first energy absorption meelements is. When the pawl is inserted into the tooth-bearing component in the initial state, only the first energy absorption element contributes to the force limit at. Due to the high moment of resistance of the first energy taking element results in a high resistance on the belt. Will through a sensor system found that the restrained vehicle occupant a ge has a lower body weight or that it is a minor accident, only a lower resistance is required. The slider will be like this relocated that the tooth-bearing component can rotate relative to the frame. Because the section modulus of the first energy absorption element is greater than that of the second energy arranged between the tooth-bearing component and the frame is only the second energy absorption element, and the resistance on the webbing is lower.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements result from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die in den folgenden Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:The invention will hereinafter be described with reference to a preferred one Embodiment described, which is illustrated in the following drawings. In these show:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller; Fig. 1 shows a section through an inventive retractor;

Fig. 2a bis 2c verschiedene Kennlinien der Gurtbandabzugskraft über abgezogenem Gurtband, die mit dem erfindungsgemäßen Gurtaufroller erhalten werden können. FIGS. 2a to 2c, various characteristics of the Gurtbandabzugskraft about withdrawn webbing, which can be obtained with the inventive belt retractor.

Der erfindungsgemäße Gurtaufroller weist einen Rahmen 10 auf, in dem eine Gurtspule 12 gelagert ist. Auf der Gurtspule 12 ist ein Gurtband 14 aufgewickelt, das einen Sicherheitsgurt zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassen bildet. Zu diesem Zweck ist ein (nicht dargestellter) Feder- und Lagermechanismus vorgese­ hen, mit dem in bekannter Weise das Abziehen des Gurtbands 14 vom Gurtauf­ roller und das Aufwickeln auf die Gurtspule 12 möglich ist. An der Gurtspule 12 ist eine Achsscheibe 16 angebracht, die mit der Gurtspule 12 durch ein erstes Energieaufnahmeelement 18 verbunden ist, das in der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform als erste Reibkupplung ausgebildet ist. Der Einsatz einer Reib­ kupplung erlaubt den Einsatz des Kraftbegrenzungselements in beiden Drehrich­ tungen. An der Achsscheibe 16 ist eine Sperrklinke 20 gelagert, die in ein zahn­ tragendes Bauteil 22 eingreifen kann. Das zahntragende Bauteil 22 ist in der dar­ gestellten, bevorzugten Ausführungsform ein Zahnring mit einer Innenverzahnung 24, in die die Sperrklinke 20 im Auslösefall durch eine nicht dargestellte Sperr­ mechanik eingesteuert werden kann.The belt retractor according to the invention has a frame 10 in which a belt spool 12 is mounted. A belt webbing 14 is wound on the belt reel 12 and forms a seat belt for restraining a vehicle occupant. For this purpose, a (not shown) spring and bearing mechanism is hen vorgese with which the pulling of the webbing 14 from the Gurtauf roller and the winding on the belt reel 12 is possible in a known manner. On the belt reel 12 , an axle pulley 16 is attached, which is connected to the belt reel 12 by a first energy absorption element 18 , which in the preferred embodiment shown is designed as a first friction clutch. The use of a friction clutch allows the force limiting element to be used in both directions of rotation. On the axle disk 16 , a pawl 20 is mounted, which can engage in a tooth-bearing component 22 . The tooth-bearing component 22 is in the preferred embodiment shown, a toothed ring with an internal toothing 24 , in which the pawl 20 can be controlled by a locking mechanism, not shown, in the event of tripping.

Ein zweites Energieaufnahmeelement 26 wird in der hier dargestellten Ausführungsform durch eine zweite Reibkupplung gebildet. Diese ist radial im Rahmen 10 und radial und axial in der Achsscheibe 16 gelagert. Ein Schieber 28 stellt in der Ausgangslage eine drehfeste Verbindung zwischen Rahmen 10 und zahntragendem Bauteil 22 her.In the embodiment shown here, a second energy absorption element 26 is formed by a second friction clutch. This is mounted radially in the frame 10 and radially and axially in the axle disk 16 . In the starting position, a slide 28 establishes a rotationally fixed connection between frame 10 and tooth-bearing component 22 .

In der hier dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Achs­ scheibe 16 und Gurtspule 12 parallel zur ersten Reibkupplung 18 ein drittes Ener­ gieaufnahmelement 30 angeordnet, das als Torsionsstab ausgebildet ist. Dabei ist die Summe der Widerstandsmomente des ersten und des dritten Energieaufnah­ meelements größer als das Widerstandsmoment des zweiten Energieaufnahme­ elements 26.In the preferred embodiment shown here, a third energy receiving element 30 is arranged between the axle disk 16 and the belt spool 12 parallel to the first friction clutch 18 and is designed as a torsion bar. The sum of the section modulus of the first and third energy absorption elements is greater than the section modulus of the second energy absorption element 26 .

Im Auslösefall wird die Sperrklinke 20 in das zahntragende Bauteil 22 einge­ steuert und so die Achsscheibe 16 gegenüber dem Rahmen 10 blockiert. Durch die auf die Gurtspule 12 einwirkende Gurtbandabzugskraft entsteht, wenn das Halte­ drehmoment von erster Reibkupplung 18 und Torsionsstab 30 überschritten wird, eine Relativbewegung zwischen Gurtspule 12 und Achsscheibe 16, wodurch der Torsionsstab 30 verformt wird. Gleichzeitig wird die erste Reibkupplung 18 durch die Reibung zwischen Gurtspule 12 und der Außenseite der ersten Reibkupplung 18 einerseits und der Achsscheibe 16 und der Innenseite der ersten Reibkupplung 18 andererseits erwärmt. Die Summe der bei diesen Vorgängen beteiligten Kräfte ergeben das obere Kraftbegrenzungsniveau. Fig. 2a zeigt die Gurtbandabzugs­ kraft F als Funktion der Länge s des Gurtbandauszugs, wie sie sich aus der Summe der Widerstandskräfte F18 + F30 von Torsionsstab 30 und erster Reib­ kupplung 18 ergibt.In the event of tripping, the pawl 20 is controlled in the tooth-bearing component 22 and thus blocks the axle 16 relative to the frame 10 . By acting on the belt spool 12 webbing withdrawal force arises when the holding torque of the first friction clutch 18 and the torsion bar 30 is exceeded, a relative movement between the belt spool 12 and the axle pulley 16 , whereby the torsion bar 30 is deformed. At the same time, the first friction clutch 18 is heated by the friction between the belt reel 12 and the outside of the first friction clutch 18 on the one hand and the axle disk 16 and the inside of the first friction clutch 18 on the other hand. The sum of the forces involved in these processes results in the upper force limitation level. Fig. 2a shows the webbing withdrawal force F as a function of the length s of the webbing extension, as it results from the sum of the resistance forces F18 + F30 of the torsion bar 30 and the first friction clutch 18 .

Wird durch ein fahrzeugseitiges Signal festgestellt, daß aufgrund der Größe, des Gewichts oder der Position des Fahrers oder aufgrund der Unfallschwere die auf die Insassen wirkende Rückhaltekraft zu groß ist, so wird der Schieber 28 durch das Auslösen einer pyrotechnischen Einheit 32 in Pfeilrichtung verschoben. Durch das Lösen des Schiebers 28 wird die drehfeste Verbindung zwischen Rah­ men 10 und zahntragendem Bauteil 22 aufgehoben. Da die Summe der Wider­ standsmomente von erster Reibkupplung 18 und Torsionsstab 30 größer ist als das Widerstandsmoment der zweiten Reibkupplung 26, kommt es zu einer Relativbe­ wegung zwischen Rahmen 10 und zahntragendem Bauteil 22. Der zwischen Rah­ men 10 und zahntragendem Element 22 liegende, zweite Reibkupplung 26 wirkt als retardierendes Element und wird erwärmt. Die erste Reibkupplung 18 und der Torsionsstab 30 sind in dieser Phase nicht am Energieaufnahmeprozeß beteiligt. Das Widerstandsmoment der zweiten Reibkupplung 26 bestimmt das untere Kraftbegrenzerniveau des Gurtaufrollers. In den Fig. 2b und 2c ist die Gurt­ bandabzugskraft F als Funktion der Länge s des Gurtbandauszugs zu sehen, wenn der Schieber 28 vor dem Auslösen der Sperrklinke (Fig. 2b) oder während des Rückhaltefalls (Fig. 2c) verschoben wird, so daß ab diesem Zeitpunkt nur noch die zweite Reibkupplung 26 mit der geringeren Widerstandskraft F26 für die Kraftbegrenzung wirksam ist.If it is determined by a signal on the vehicle that the restraining force acting on the occupants is too great due to the size, weight or position of the driver or due to the severity of the accident, the slide 28 is displaced in the direction of the arrow by triggering a pyrotechnic unit 32 . By releasing the slider 28 , the rotationally fixed connection between the frame 10 and the tooth-bearing component 22 is canceled. Since the sum of the resistance moments of the first friction clutch 18 and torsion bar 30 is greater than the section modulus of the second friction clutch 26 , there is a relative movement between the frame 10 and the tooth-bearing component 22 . The lying between frame 10 and tooth-bearing element 22 , second friction clutch 26 acts as a retarding element and is heated. The first friction clutch 18 and the torsion bar 30 are not involved in the energy absorption process in this phase. The section modulus of the second friction clutch 26 determines the lower force limiter level of the belt retractor. In Figs. 2b and 2c, the belt haul-off force F as a function of the length s of the Gurtbandauszugs to see if the slider 28 prior to the initiation of the locking pawl (Fig. 2b) or moved during the retention If (Fig. 2c), so that from this point in time only the second friction clutch 26 with the lower resistance force F26 is effective for the force limitation.

In einer weiteren Ausführungsform kann statt der beiden Energieaufnahme­ elemente Torsionsstab 30 und erste Reibkupplung 18 auch nur eines von beiden eingesetzt werden. Dadurch wird der Aufbau des Gurtaufrollers vereinfacht.In a further embodiment, only one of the two torsion bar 30 and first friction clutch 18 can be used instead of the two energy absorption elements. This simplifies the construction of the belt retractor.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform sind die erste Reibkupplung 18 und die zweite Reibkupplung 26 in Lagerschalen gelagert. Dadurch sind diese beiden Energieaufnahmeelemente stabiler gelagert und vor äußeren Einflüßen besser geschützt.In a further preferred embodiment, the first friction clutch 18 and the second friction clutch 26 are supported in bearing shells. As a result, these two energy absorption elements are more stable and better protected against external influences.

Zur Verschiebung des Schiebers 28 kann statt der pyrotechnischen Einheit 32 auch eine hydraulische, elektrische oder elektromagnetische Vorrichtung verwen­ det werden.A hydraulic, electrical or electromagnetic device can also be used to move the slide 28 instead of the pyrotechnic unit 32 .

Claims (9)

1. Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt, mit:
einem Rahmen (10),
einer Gurtspule (12), die in dem Rahmen (10) drehbar gelagert ist,
einer Achsscheibe (16),
einem ersten und zweiten Energieaufnahmeelement (18, 26),
wobei das erste Energieaufnahmeelement (18) zwischen Achsscheibe (16) und Gurtspule (12) angeordnet ist,
einem zahntragenden Bauteil (22)
und einer Sperrklinke (20), die an der Achsscheibe (16) gelagert ist und die in das zahntragende Bauteil (22) eingreifen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Energieaufnahmeelement (26) zwischen zahntragendem Bauteil (22) und Rahmen (10) angeordnet ist, das zahntragende Bauteil (22) durch einen Schieber (28) drehfest am Rahmen (10) gehalten werden kann
und das Widerstandsmoment des zweiten Energieaufnahmeelements (26) kleiner als das des ersten Energieaufnahmeelements (18) ist.1. Belt retractor for a vehicle seat belt, with:
a frame ( 10 ),
a belt reel ( 12 ) which is rotatably mounted in the frame ( 10 ),
an axle disc ( 16 ),
a first and second energy absorption element ( 18 , 26 ),
the first energy absorption element ( 18 ) being arranged between the axle disc ( 16 ) and the belt reel ( 12 ),
a tooth-bearing component ( 22 )
and a pawl ( 20 ) which is mounted on the axle disc ( 16 ) and which can engage in the tooth-bearing component ( 22 ),
characterized in that
the second energy absorption element ( 26 ) is arranged between the tooth-bearing component ( 22 ) and the frame ( 10 ), the tooth-bearing component ( 22 ) can be held on the frame ( 10 ) in a rotationally fixed manner by means of a slide ( 28 )
and the section modulus of the second energy absorption element ( 26 ) is smaller than that of the first energy absorption element ( 18 ). 2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zahntra­ gende Bauteil (22) ein Zahnring mit einer Innenverzahnung (24) ist.2. Belt retractor according to claim 1, characterized in that the tooth-bearing component ( 22 ) is a toothed ring with an internal toothing ( 24 ). 3. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Energieaufnahmeelement (18) eine reibschlüssige Verbindung zwi­ schen Gurtspule (12) und Achsscheibe (16) herstellt.3. Belt retractor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the first energy absorption element ( 18 ) produces a frictional connection between the belt reel ( 12 ) and axle disc ( 16 ). 4. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Energieaufnahmeelement (26) eine reibschlüssige Verbindung zwischen Rahmen (10) und zahntragendem Bauteil (22) herstellt.4. Belt retractor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second energy absorption element ( 26 ) produces a frictional connection between the frame ( 10 ) and tooth-bearing component ( 22 ). 5. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Energieaufnahmeelement (30) zwischen Gurtspule (12) und Achs­ scheibe (16) angeordnet ist. 5. Belt retractor according to one of claims 1 to 4, characterized in that a third energy absorption element ( 30 ) between the belt reel ( 12 ) and the axle disc ( 16 ) is arranged. 6. Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Energieaufnahmeelement (30) ein Torsionsstab ist.6. Belt retractor according to claim 5, characterized in that the third energy absorption element ( 30 ) is a torsion bar. 7. Gurtaufroller nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmoment des zweiten Energieaufnahmeelements (26) kleiner als die Summe der Widerstandsmomente des ersten Energieaufnahmeelements (18) und des dritten Energieaufnahmeelements (30) ist.7. Belt retractor according to claim 5 or claim 6, characterized in that the section modulus of the second energy absorption element ( 26 ) is smaller than the sum of the section modulus of the first energy absorption element ( 18 ) and the third energy absorption element ( 30 ). 8. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Energieaufnahmeelement (18, 26) in Lagerschalen gelagert sind.8. Belt retractor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first and the second energy absorption element ( 18 , 26 ) are mounted in bearing shells. 9. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (28) durch eine pyrotechnische Einheit (32) betätigt wird.9. Belt retractor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the slide ( 28 ) is actuated by a pyrotechnic unit ( 32 ).
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