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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur reversiblen Verlagerung
eines Gurtschlosses eines Sicherheitsgurtsystems mit einem elektromotorischen Antrieb,
der über
eine Kraftübertragungseinrichtung, mit
dem Gurtschloss gekoppelt ist und das Gurtschloss aus einer ausgefahrene
Position in eine zurückgezogene
Position zurückbewegt.
Eine solche Vorrichtung ist insbesondere zur Gurtstraffung bzw. Gurtvorstraffung
geeignet.
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Die
EP 1 369 318 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Straften eines Sicherheitsgurtes mit einem Motor
und einem Zugkraftübertragungsmittel.
Ein Ende des Zugkraftübertragungsmittels
ist an einem Gurtschloss oder einem Endbeschlag eines Sicherheitsgurtes
gekoppelt. Der Motor ist als Strafferantrieb für eine Notfallstraffung ausgebildet,
wobei das Zugkraftübertragungsmittel
so mit dem Motor gekoppelt ist, dass die Antriebsbewegung des Motors
in eine Längsbewegung
des Zugübertragungsmittels umgewandelt
wird. Der Motor ist als ein bürstenloser Gleichstrommotor
mit Innenläufer
ausgebildet, um ein Hochlaufen auf mehrere 1000 U/min innerhalb weniger
Millisekunden zu gewährleisten.
Nach Sensierung eines Unfalles oder eines bevorstehenden Unfalles
wird der Motor aktiviert, wodurch ein Straffvorgang eingeleitet
wird. Nach dem Straffvorgang kann das Gurtschloss wieder in seine
Normalposition zurückgebracht
werden, indem der Motor mit entgegengesetzter Drehrichtung betrieben
wird. Ebenfalls kann eine Schlossgeber-Funktion realisiert werden.
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Nachteilig
an dieser Vorrichtung ist die Tatsache, dass sehr teure Spezialmotoren
eingesetzt werden müssen,
um eine ausreichend schnelle und kräftige Verlagerung des Gurtschlosses
bewirken zu können.
Auch ist eine Schlossgeber-Funktion mit einem derartig schnell reagierenden
Motor nur schwer zu verwirklichen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur reversiblen
Verlagerung eines Gurtschlosses bereitzustellen, die bei zumindest
gleicher Effektivität
einfacher und preiswerter zu realisieren ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur reversiblen Verlagerung eines Gurtschlosses eines Sicherheitsgurtsystems
mit einem elektromotorischen Antrieb, der über eine zug- und druckkräfteübertragende
Kraftübertragungseinrichtung
mit dem Gurtschloss gekoppelt ist und das Gurtschloss aus einer ausgefahrenen
Position in eine zurückgezogene
Position und zurück
bewegt, sieht vor, dass dem Antrieb eine Spannfeder zugeordnet ist,
die in der ausgefahrenen Position des Gurtschlosses vorgespannt
ist und dieses in Richtung auf die zurückgezogene Position mit einer
Federkraft belastet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt somit
keine hochwertigen, kostenintensiven Spezialmotoren, die in der
Lage sind, in kürzester
Zeit sehr hohe Drehzahlen zu erreichen, vielmehr ist es ausreichend,
einen einfachen Elektromotor zur Verlagerung des Gurtschlosses aus einer
Dekor- oder Lageposition in eine Präsentationsstellung zu verlagern.
Dieses Herausfahren des Gurtschlosses kann entsprechend langsam
geschehen, so dass die zusätzliche Belastung
durch das Spannen der Feder nicht ins Gewicht fällt und keine Komforteinschränkungen
nach sich zieht. Durch das Spannen der Feder bei dem Herausfahren
des Gurtschlosses wird eine entsprechende Rückstellkraft generiert, die
im Falle eines Vorstraffens bei einem Unfall oder bei einem bevorstehenden
Unfall genutzt werden kann, damit das Gurtschloss in eine zurückgezogene,
bevorzugt abgesenkte Position verlagert wird. Diese Verlagerung
findet vordringlich durch die Entspannung der Feder statt, während der
elektromotorische Antrieb lediglich mitdreht, um Reibungsverluste
zu kompensieren oder um bevorzugt Selbsthemmungsmechanismen aufzuheben.
Dadurch ist es nicht notwendig, aufwendige Motoren einzusetzen,
die entweder extrem schnell beschleunigen müssen oder bei sehr hohen Beschleunigungen
sehr hohe Drehmomente entwickeln müssen, vielmehr werden die hohen
Beschleunigungskräfte
durch die Feder bereitgestellt, die nach Auflösung der Verriegelung oder
Hemmung die Kraft unmittelbar bereitstellt und auf das Kraftübertragungselement
oder ein damit gekoppeltes Bauteil ausübt. Gegebenenfalls kann der
Motor abgekoppelt werden, so dass die Verlagerung in die abgesenkte
Position allein durch die Feder bewirkt wird; eine separate Sperreinrichtung gegen
ein unbeabsichtigtes Zurückbewegen
des Gurtschlosses bei einem Unfall kann vorgesehen sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kraftübertragungselement
als eine Welle, insbesondere als eine biegsame Welle ausgebildet ist,
so dass die gesamte Mechanik oder Mimik an einem günstigen
Ort untergebracht werden kann. Sofern das Kraftübertragungselement als eine
flexible Welle, die Zug- und Druckkräfte übertragen kann, ausgebildet
ist, bestehen bei der Unterbringung im Fahrzeug eine Vielzahl von
Optionen. Beispielsweise kann der gesamte Teil des elektromotorischen
Antriebes und der Spannfeder unterhalb des Sitzes in einem Fahrzeug
angebracht sein, so dass im Bereich zwischen den Sitzen oder im
Kardantunnelbereich keine Überschneidungen
mit anderen Baugruppen entstehen.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass das Kraftübertragungselement über ein
Spindel-Mutter-Getriebe angetrieben ist, das reversibel antreibbar
ist. Die Spindel kann entweder direkt auf dem Kraftübertragungselement
ausgebildet oder damit verbunden sein, insbesondere drehbar verbunden
um das Kraftübertragungselement
angeordnet, um die Drehbewegung des Motors in eine Longitudinalbewegung
umzuwandeln. Die Spindelmutter ist dabei bevorzugt ortsfest gelagert
und über
ein Getriebe mit dem Antrieb verbunden und kann eine Verlagerung
der Spindel und damit des Kraftübertragungselementes
und dem damit gekoppelten Gurtschloss bewirken. Der elektromotorische
Antrieb treibt bevorzugt eine erste Getriebestufe, das mit einer
hohen Geschwindigkeit bei einem gleichzeitig geringen Drehmoment
dreht. Dieses Zahnrad greift in eine Spindelmutter ein und treibt
die drehbar und axial unbeweglich gelagerte Spindelmutter an. Die
Spindelmutter ist mit einem Innengewinde ausgestattet, das mit einem
Außengewinde
einer Spindel kämmt.
Die Übersetzung
von Spindelmutter und Spindel ist bevorzugt selbsthemmend ausgelegt
und übersetzt sehr
hoch in das Langsame bei einem gleichzeitig hohen Drehmoment. Die
Selbsthemmung des Spindelgetriebes erübrigt ein separates Sperrelement
gegen eine ungewollte Verlagerung des Gurtschlosses in die ausgefahrene
Stellung
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Wird
der Elektromotor aktiviert, wird die Spindelmutter angetrieben und
spannt oder entspannt, je nach Drehrichtung, die Spannfeder, die
der Spindel und dem Kraftübertragungselement
zugeordnet ist. Wird das Kraftübertragungselement
aus einer zurückgezogenen
Position in eine ausgefahrene Position verlagert, wird gleichzeitig
die Spannfeder gespannt. Auf ein Signal aus einem entsprechenden Sensorsystem,
beispielsweise zur Ermittlung von Stabilitätsdaten des Fahrwerks, eines
Aufpralls oder zur Ermittlung eines bevorstehenden Aufpralls, kann das
Gurtschloss eine Vorstraffung ausführen. Um die zeitlichen Anforderungen
zu erfüllen
und ausreichend große
Kräfte
bereitzustellen, entspannt sich die Feder, wobei der Motor sich
frei mitdreht und nur schnell genug sein muss, die selbsthemmende
Spindelmutter mitzudrehen. Die Spindelmutter oder Gleitmutter dient
mit der Spindel zusammen als ein verriegelndes Element. Sobald ein
Unfall vorliegt und der Fahrzeuginsasse in den Sicherheitsgurt gedrückt wird,
werden Lasten auf das Gurtschloss übertragen. Sobald diese Lasten
auftreten, verriegelt das System an der Spindel, unabhängig davon,
ob der Unfall in einer Vorstraffphase oder in der Bringphase erfolgt,
in der das Gurtschloss, beispielsweise nach einer Vorstraffung,
in die Präsentationsstellung
verfahren sollte.
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Neben
einer Ausbildung der Spannfeder als Druckfeder, bevorzugt als Schraubenfeder,
kann auch eine Drehfeder oder Spiralfeder vorgesehen sein.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 – Darstellung
eines Gurtschlosses eines Sicherheitsgurtsystems mit angehängter Kraftübertragungseinrichtung;
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2 – Darstellung
einer Vorrichtung zur reversiblen Verlagerung eines Gurtschlosses
mit Spannfeder und Spindel;
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3 – Schematische
Darstellung einer Vorrichtung zur reversiblen Verlagerung eines
Gurtschlosses eines Sicherheitsgurtsystems
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1 zeigt
ein Gurtschloss 11 als ein Teil eines Sicherheitsgurtsystems.
Dabei ist das Gurtschloss 11 zur flexiblen Verlagerung
der Position eingerichtet. Es werden im Wesentlichen zwei signifikante
Positionen unterschieden: eine ausgefahrene (vorgespannte) Position
und eine zurückgezogene Position.
In die ausgefahrene Position wird das Gurtschloss 11 verfahren,
um die Bedienung des Sicherheitsgurtsystems durch die Insassen möglichst
einfach und komfortabel zu gestalten und das Gurtschloss 11 im
Betrieb neben dem Sitz zu halten. Bei dieser Gurtschlosspräsentation
ist eine langsame Bewegung ausreichend und erwünscht. Im Gegensatz dazu ist
das Gurtschloss 11 in die zurückgezogene Position zu verfahren,
wenn der Sicherheitsgurt nicht genutzt wird oder wenn von den Sicherheitseinrichtungen
des Fahrzeugs ein bevorstehender Unfall bzw. ein Unfall detektiert
wird. Besonders wichtig ist hierbei, dass die Positionsveränderung
des Gurtschlosses 11 bei einem Unfall oder einem bevorstehenden
Unfall in möglichst
geringer Zeit erfolgt. Bei rein motorischen Lösungen besteht dabei das Problem,
dass komplizierte und teure Spezialmotoren verwendet werden müssen, die
in sehr kurzer Zeit eine hohe Drehzahl erreichen können und
dabei genügend
Drehmoment aufweisen müssen,
um den Sicherheitsgurt zu straften.
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Um
die reversible Verlagerung des Gurtschlosses 11 zu ermöglichen,
ist unterhalb des Gurtschlosses 11, vorzugsweise in dem
Bereich, in dem die Gurtschlossvorrichtung an dem Fahrzeug befestigt
ist, eine Kraftübertragungseinrichtung 12 mit
dem Gurtschloss 11 verbunden. Durch das Aufbringen einer
Zugkraft in Richtung R2 an die Kraftübertragungseinrichtung 12 wird
das Gurtschloss 11 in eine zurückgezogene Position verlagert.
Durch das Aufbringen einer Druckkraft in Richtung R1 an die Kraftübertragungseinrichtung 12 wird
das Gurtschloss 11 aus einer zurückgezogenen Position reversibel
in eine ausgefahrene Position verschoben. Die für die Positionsveränderung
notwendige Kraftübertragungseinheit 12 ist
dabei vorzugsweise als biegsame Welle ausgestaltet, um die für die Zug-
und Druckkräfte
erforderliche Vorrichtung flexibel im Fahrzeuginnenraum unterbringen
zu können.
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In 2 ist
eine Darstellung einer Vorstraffvorrichtung 20 zu erkennen,
wie sie für
die Erfindung der eingangs genannten Art Anwendung findet und eine
reversible Verlagerung der Gurtschlossposition ermöglicht.
Ein Elektromotor 21 treibt über eine erste Getriebestufe 22 (Vorgelege)
eine selbsthemmende Spindelmutter oder Gleitmutter 23 an.
Die Spindelmutter 23 ist dabei axial ortsfest in einem
Spindelgehäuse 24 angeordnet.
Die Spindelmutter 23 weist auf ihrer radial äußeren Seite
eine Verzahnung auf, die in die Verzahnung des Vorgeleges 22 eingreift.
Auf der Innenseite ist die Spindelmutter 23 mit einem Innengewinde
ausgestattet.
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In
dem Spindelgehäuse 24 ist
weiterhin eine Spindel 25 angeordnet, die auf ihrer radial äußeren Seite
ein Außengewinde
aufweist, das mit dem Innengewinde der Spindelmutter 23 in
Eingriff steht. Um die Spindel 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine
Spannfeder 26 angeordnet, die sich einerends an dem Spindelgehäuse 24 und
andererends an einer Abstützscheibe 27 abstützt. Dabei
wird das Kraftübertragungselement 12,
welches die Kraft für
die Verlagerung des Gurtschlosses 11 überträgt, in diesem Ausführungsbeispiel
an das Ende 25a der Spindel 25 befestigt. Denkbar
wäre jedoch
auch, dass die Spindel 25 im Inneren einen Hohlraum aufweist,
in den das Kraftübertragungselement
hindurch geschoben und am Ende der Abstützscheibe 27 befestigt wird.
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In 3 ist
eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur reversiblen Verlagerung
eines Gurtschlosses abgebildet. Wird der Elektromotor 21 aktiviert,
um das Gurtschloss 11 in eine ausgefahrene und vorgespannte
Position zu bewegen, so dreht sich die axial ortsfeste Spindelmutter 23 in
eine Richtung, in der die Spindel 25 und die Abstützscheibe 27 aufgrund
der Verzahnung mit der Spindelmutter 23 axial in Richtung
R1 auf den Elektromotor 21 bewegt wird. Dabei werden Druckkräfte auf
das Kraftübertragungselement 12 ausgeübt, wodurch
das Gurtschloss 11 in die ausgefahrene Position verlagert wird.
Das Kraftübertragungselement 12 wird
dabei vorteilhafterweise durch eine Hülse 13 geführt, um das
Kraftübertragungselement 12 auch,
wie in 3 dargestellt, abgewinkelt zu verlegen und dadurch eine
flexible Verlegung im Fahrzeuginnenraum zu ermöglichen. Gleichzeitig wird
in der Vorstraffvorrichtung die Feder 23 vorgespannt.
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Bei
einer von den Fahrzeugsicherheitssystemen detektierten Gefahrensituation
oder bei einem Unfall wird das Gurtschloss 11 aus der ausgefahrenen
Position in kürzester
Zeit in die zurückgezogene Position
verlagert. Hierfür
wird die Spannkraft der Feder 25 ausgenutzt, die im vorgespannten
Zustand das Kraftübertragungselement 12 mit
einer Zugkraft belastet. Die Federkraft wirkt dabei axial zu der
Spindel 25 in Richtung R2. Damit die Hemmung der translatorischen
Bewegung der Spindel 25 aufgrund der selbsthemmenden Eigenschaft
der Spindelmutter 23 aufgehoben wird, wird der Elektromotor 21,
der mit der Spindelmutter 23 über die erste Getriebestufe 22 verbunden
ist, in entsprechender Drehrichtung aktiviert. Dadurch wird eine
translatorische Bewegung der Spindel 25 in Richtung R2
aufgrund der Druckkraft der gespannten Feder 26, die auf
die Abstützscheibe 27 ausgeführt wird,
eingeleitet. Der Elektromotor 21 muss dabei die Spindel 25 nicht
antreiben, vielmehr reicht es aus, wenn lediglich die Selbsthemmung
des Spindelgetriebes aus Spindel 25 und Spindelmutter 23 aufgehoben
wird.
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Durch
diese translatorische Bewegung der Spindel 25 in Richtung
R2 wird eine Zugkraft an das Kraftübertragungselement 12 angelegt,
wodurch das Gurtschloss 11 schnell in die zurückgezogene
Position verlagert wird. Die Verlagerung erfolgt dabei aufgrund
der Federkraft schneller als bei einem motorischen Antrieb. Die
Verlagerung des Gurtschlosses 11 in die zurückgezogene
Position ist dabei reversibel, das heißt, die Vorstraffvorrichtung
kann nach einem plötzlichen
Entspannen der Feder und Zurückziehen
des Gurtschlosses 11 in die zurückgezogene Position wieder
in die ausgefahrene Position verlagert werden und das Sicherheitsgurtsystem
so erneut auf eine Gefahrensituation vorbereiten.