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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für ein Sicherheitsgurtsystem.
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Gurtaufroller
für Sicherheitsgurte
in Fahrzeugen weisen üblicherweise
eine drehbar in einem Rahmen gelagerte Gurtspule, die mit einer
Sperrscheibe gekoppelt ist, eine Sperrklinke, eine Kupplungsscheibe
sowie eine Gurtstraffeinrichtung auf. Im Rückhaltefall wird die Sperrklinke
aus einer Ausgangspositionen in eine Sperrposition verschwenkt, in
der sie die Sperrscheibe gegen eine Drehung in der Abwickelrichtung
des Gurtbandes blockiert.
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Bei
derartigen bekannten Gurtaufrollern dient das aus der Sperrklinke,
der Kupplungsscheibe und der Sperrscheibe gebildete Blockiersystem
dazu, im Rückhaltefall
einen Abzug von Gurtband und damit eine unerwünschte Vorwärtsverlagerung eines Fahrzeuginsassen
zu verhindern. Um dabei die durch das Gurtband auf den Fahrzeuginsassen
ausgeübte
Kraft zu begrenzen, wird üblicherweise
die Gurtspule über
einen Kraftbegrenzer, beispielsweise einen Torsionsstab, mit der
Sperrscheibe gekoppelt.
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Demgegenüber schafft
die Erfindung einen Gurtaufroller, dessen Blockiersystem sich durch
wesentlich weniger Bauteile auszeichnet und der daher kostengünstig herzustellen
ist.
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Erfindungsgemäß ist dazu
ein Gurtaufroller für
ein Sicherheitsgurtsystem vorgesehen, mit einer in einem Rahmen
drehbar gelagerten Gurtspule, einer am Rahmen angeordneten Sperrverzahnung
und einer an der Gurtspule angeordneten Sperrverzahnung, wobei die
am Rahmen angeordnete Sperrverzahnung und die an der Gurtspule angeordnete Sperrverzahnung
durch eine Axialverschiebung der Gurtspule in Eingriff gelangen.
Die direkte Einsteuerung der beiden Sperrverzahnungen bei einer
Axialverschiebung der Gurtspule bewirkt einen sicheren Sperrvorgang,
der in kürzester
Zeit abgeschlossen ist.
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Vorzugsweise
ist die am Rahmen angeordnete und die an der Gurtspule angeordnete
Sperrverzahnung eine Axialverzahnung. Auf diese Weise wird ein einfach
aufgebauter und zuverlässiger
Sperrmechanismus geschaffen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform blockiert
die Sperrverzahnung im Eingriff nur in einer Drehrichtung der Gurtspule.
Somit wird sicher gewährleistet,
daß die
Gurtspule weiterhin drehbar bleibt, wenn die beiden Sperrverzahnungen
bereits während
des Straffvorgangs in Eingriff gelangen sollten, wogegen die Gurtspule
blockiert wird, sobald der Straffvorgang beendet ist und sich die
Drehrichtung der Gurtspule ändert.
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Um
ein besonders rasches Sperren des Gurtaufrollers im Rückhaltefall
zu gewährleisten,
ist ein Gurtstraffer mit einem Gehäuse vorgesehen, wobei die Gurtspule
mit einem Ritzel gekoppelt oder koppelbar ist, das mit einem in
dem Gehäuse
gelagerten Antriebszahnrad in Eingriff steht oder gelangt.
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Vorzugsweise
ist das Antriebszahnrad als Hohlrad mit einer Lagerausnehmung ausgebildet,
in die das Ritzel eingreift und die sich bei Aktivierung des Antriebszahnrads
um das Ritzel bewegt. Durch die Lagerausnehmung im Antriebszahnrad
wird eine stabile Lagerung des Ritzels gewährleistet, so daß das Ritzel
auch bei einer Aktivierung des Gurtaufrollers im Rückhaltefall
optimal mit dem Antriebszahnrad kämmt und nicht mit der Verzahnung
des Antriebszahnrads verkantet oder in Axialrichtung gegen die Verzahnung
des Antriebszahnrads verschoben wird, wodurch eine Axialverschiebung
der Gurtspule im Rückhaltefall und
somit eine effektive Blockierung der Gurtspule nach Beendigung des
Gurtstraffungsvorgangs nicht mehr gewährleistet wäre. Dadurch würde einerseits
die effektive Leistung der Gurtstraffeinrichtung verringert, und
andererseits würde
ein plötzlicher
Abfall der Rückhaltekraft
und damit ein abrupter Wechsel in der Fahrzeuginsassenbelastung erfolgen.
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Die
Lagerausnehmung ist vorzugsweise in einer Anlagefläche des
Hohlrads ausgebildet. Auf diese Weise wird ein zuverlässiger und
störungsunanfälliger sowie
kostengünstiger
Mechanismus geschaffen.
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Bevorzugt
weist die Lagerausnehmung die Form eines Kreises oder eines Kreisbogens
auf.
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Die
Lagerausnehmung weist vorteilhaft eine Anlaufschräge auf.
Die Anlaufschräge
in der Lagerausnehmung bewirkt nach der Aktivierung des Gurtaufrollers
während
des Straffvorgangs eine Axialverschiebung der Gurtspule und somit
eine schnelle und sichere Blockierung der Gurtspule nach dem Straffvorgang,
so daß nach
dem Straffvorgang kein Gurtband von der Gurtspule mehr abgezogen
werden kann.
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Besonders
bevorzugt weist die Anlaufschräge
in Axialrichtung eine kontinuierliche Steigung auf. Die Steigung
der Anlaufschräge
kann sich über
die gesamte Länge
der Lagerausnehmung erstrecken. Es ist aber auch denkbar, daß die Anlaufschräge eine Steigung
nur in einem definierten Kreissegment aufweist und im weiteren das
Höhenniveau,
das sie am Ende der Steigung hat, beibehält, so daß die Sperrverzahnung der Gurtspule
mit der Sperrverzahnung des Rahmens bereits während des Straffvorgangs in Eingriff
gelangt. In beiden Fällen
muß die
Steigung der Anlaufschräge
jedoch so gewählt
sein, daß die Sperrverzahnung
der Gurtspule und die Sperrverzahnung des Rahmens in jedem Fall
nach Beendigung des Straffvorgangs in Eingriff sind, so daß eine Drehung
der Gurtspule in Abwickelrichtung des Gurtbandes blockiert wird.
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Vorteilhaft
ist am Ritzel ein Lagerzapfen ausgebildet, der in die Lagerausnehmung
eingreift. Durch den Lagerzapfen wird eine stabilere Lagerung des Ritzels
in der Lagerausnehmung gewährleistet, und
gleichzeitig kann bei einer Aktivierung des Gurtaufrollers die durch
die Verzahnung des Ritzels und des Antriebszahnrads entstandene
Lagerkraft direkt durch den Lagerzapfen in das Antriebszahnrad geleitet
werden.
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Weiterhin
schafft die Erfindung einen Gurtaufroller, bei dem die während des
Gurtstraffvorgangs auf das Gurtstraffergehäuse einwirkenden Lagerkräfte sicher
und wirkungsvoll abgefangen werden.
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Dies
wird erfindungsgemäß erreicht
mit einem Gurtaufroller mit einem ein Gehäuse aufweisenden Gurtstraffer,
einer in einem Rahmen drehbar gelagerten Gurtspule, einem Ritzel,
das mit der Gurtspule gekoppelt oder koppelbar ist, und einem mit
dem Ritzel in Eingriff stehenden oder gelangenden Antriebszahnrad,
das im Gehäuse
gelagert ist, wobei das Antriebszahnrad als Hohlrad mit einer Lagerausnehmung
ausgebildet ist, in die das Ritzel eingreift und die sich bei Aktivierung
des Antriebszahnrads um das Ritzel bewegt. Durch die Lagerung des Ritzels
in der Lagerausnehmung werden die Lagerkräfte sicher durch das Antriebszahnrad
aufgenommen, so daß keine
Lagerkräfte
auf das Gurtstraffergehäuse
wirken. Zudem wird durch diesen Aufbau verhindert, daß das Ritzel
und das Antriebszahnrad bei der Aktivierung des Gurtaufrollers in
radiale Richtung gegeneinander verschoben werden, so daß ein optimales
Kämmen
von Ritzel und Antriebszahnrad gewährleistet werden kann.
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Diese
Ausführungsform
kann vorteilhaft mit der zuvor erwähnten Ausführungsform kombiniert werden
und weist insbesondere die Merkmale des Gurtstraffers auf.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsform
anhand der beigefügten
Zeichnung. In dieser zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Gurtaufrollers mit einem Gurtstraffergehäuse gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung im Einbauzustand vor einer Aktivierung;
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2 eine
schematische Schnittansicht des Gurtstraffergehäuses von 1;
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3 eine
Schnittansicht des Gurtaufrollers aus 1 nach dem
Aktivieren des Gurtaufrollers; und
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4 einen
Gurtaufroller mit einem Gurtstraffergehäuse gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung im Einbauzustand.
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In 1 ist
ein Gurtaufroller 10 gezeigt, der einen Rahmen 12 aufweist,
in dem eine Gurtspule 14 drehbar gelagert ist. Auf der
Gurtspule 14 kann ein (nicht dargestellter) Sicherheitsgurt
aufgenommen werden. Am Rahmen 12 ist eine Sperrverzahnung 16 und
an der Gurtspule 14 eine Sperrverzahnung 18 vorgesehen,
welche bei einer Axialverschiebung der Gurtspule 14 in
Eingriff gelangen. Die beiden Sperrverzahnungen sind so ausgebildet,
daß die
Gurtspule 14 gegen eine Drehung in Abwickelrichtung des
Sicherheitsgurtes blockiert werden kann. Die Sperrverzahnung ist
insbesondere als Axialverzahnung ausgebildet.
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Der
Gurtaufroller 10 weist ferner einen Gurtstraffer 20 mit
einem Gehäuse 22 auf,
das mit dem Rahmen des Gurtaufrollers verbunden ist. Im Inneren des
Gehäuses 22 ist
ein Antriebszahnrad 24 drehbar gelagert. Das Antriebszahnrad 24 ist
als Hohlrad mit einer Anlagefläche 26 ausgebildet.
Die Anlagefläche 26,
die eine seitliche Wand des Hohlraums ist, weist eine Lagerausnehmung 28 in
Form einer Nut auf. Die Nut kann als Kreis oder Kreisbogen ausgebildet
sein. Der Boden der Nut bildet eine Anlaufschräge, die in Axialrichtung eine
kontinuierliche Steigung aufweist. Durch die Steigung der Anlaufschräge kann
das Sperrverhalten des Gurtaufrollers nach dem Straffvorgang eingestellt
werden. Dieser Effekt wird später erläutert.
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Im
Innern des Antriebszahnrads 24 ist ein Ritzel 30 drehbar
gelagert, wobei die Verzahnung des Antriebszahnrads 24 mit
dem Ritzel 30 kämmt. Das
Ritzel 30 ist mit der Gurtspule 14 gekoppelt,
es ist aber auch denkbar, daß das
Ritzel 30 erst im Rückhaltefall
an die Gurtspule 14 angekoppelt wird. Am Ritzel 30 ist
ein Lagerzapfen ausgebildet, der in die Lagerausnehmung 28 eingreift
und somit eine stabile Lagerung des Ritzels 30 gewährleistet.
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2 ist
eine Schnittansicht des Gurtstraffergehäuses 22, die zusätzliche
Bauteile zeigt, die aus 1 nicht zu entnehmen sind.
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Das
Antriebszahnrad 24 weist ein Angriffselement 32 auf,
hier einen vom Mittelpunkt M des Antriebszahnrads 24 aus
gesehen radial nach außen weisenden
Flügel,
der in einer kreisbogenförmigen Ausnehmung 34 im
Gehäuse 22 angeordnet
ist. Das Angriffselement 32 weist also einen größeren radialen
Abstand vom Mittelpunkt M auf als die Verzahnung des Antriebszahnrads.
Ferner ist eine Antriebseinheit 36 außerhalb des Gurtstraffergehäuses angeordnet,
die bei der Aktivierung auf das Angriffselement 32 einwirkt.
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Bei
der Antriebseinheit 36 kann es sich um eine elektrische,
eine mechanische oder eine pyrotechnische Einheit handeln. Die Antriebseinheit
treibt das Antriebszahnrad in 2 im Uhrzeigersinn
an, indem sie das Angriffselement 32, das sich in der Ausnehmung 34 im
Gehäuse 22 bewegen
kann, mit einer Antriebskraft beaufschlagt.
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In
einem Rückhaltefall
wird die Antriebseinheit 36 des Gurtstraffers 22 aktiviert.
Für den
Fall, daß das
Ritzel noch nicht an die Gurtspule angekoppelt ist, wird dieses
gleichzeitig oder nach Aktivierung der Antriebseinheit an die Gurtspule
angekoppelt. Während
des Straffvorgangs treibt die Antriebseinheit 36 das Antriebszahnrad 24 in 2 im
Uhrzeigersinn an, indem sie das Angriffselement 32, das sich
in der Ausnehmung 34 im Gehäuse bewegen kann, mit einer
Antriebskraft beaufschlagt. Dadurch wird das Antriebszahnrad 24 und
somit auch die Lagerausnehmung 28 um den Mittelpunkt M
in Rotation versetzt. Gleichzeitig wird die Gurtspule in Aufwickelrichtung
des Gurtbandes (ebenfalls im Uhrzeigersinn) gedreht, da das Antriebszahnrad 24 mit
dem Ritzel 30 kämmt.
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Die
Anlaufschräge
der Lagerausnehmung 28, die eine kontinuierliche Steigung
aufweist, wird bei der Rotation des Antriebszahnrads 24 am Lagerzapfen
des Ritzels entlangbewegt, wobei das Ritzel durch die Anlaufschräge in Axialrichtung verschoben
wird. Die Gurtspule, die mit dem Ritzel gekoppelt ist und sich in
Aufwickelrichtung des Gurtbandes dreht, wird ebenfalls in Axialrichtung
verschoben (3, Pfeil). Durch die Verschiebung
der Gurtspule in Axialrichtung werden die an der Gurtspule angeordnete
Sperrverzahnung und die am Rahmen angeordnete Sperrverzahnung aufeinander
zubewegt und gelangen schließlich
in Eingriff. Da die beiden Sperrverzahnungen so ausgebildet sind,
daß eine
Drehung der Gurtspule Abwickelrichtung des Gurtbandes nicht möglich ist,
wenn die beiden Sperrverzahnungen in Eingriff sind, wohl aber in
der Aufwickelrichtung, wird nach Beendigung des Straffvorgangs eine
Drehung der Gurtspule in Abwickelrichtung des Gurtbandes blockiert,
und es kann kein Gurtband von der Gurtspule mehr abgezogen werden.
Dadurch wird einerseits die effektive Leistung der Gurtstraffeinrichtung
verbessert, und andererseits kann kein plötzlicher Abfall der Rückhaltekraft
und damit ein abrupter Wechsel in der Fahrzeuginsassenbelastung erfolgen,
wie es bei Gurtaufrollern der Fall ist, bei denen das Blockiersystem
völlig
unabhängig
von der Gurtstraffeinrichtung ist.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
Gurtaufrollers 10 mit einem Gurtstraffer 20, der eine
Lagerausnehmung 28 in Form einer Nut mit gleichbleibender
Tiefe aufweist. Durch diese Anordnung wird bei der Aktivierung des
Gurtaufrollers eine stabile Lagerung des Ritzels 30 im
Antriebszahnrad 24 gewährleistet,
da die Lagerkräfte
sicher vom Antriebszahnrad abgefangen werden. Außerdem wird vermieden, daß während des
Straffvorgangs das Ritzel und das Antriebszahnrad in radialer Richtung
gegeneinander verschoben werden, so daß eine maximale Überdeckung
der Verzahnung und somit ein optimales Kämmen von Ritzel und Antriebszahnrad
in jedem Fall gewährleistet
ist. Die Blockierung der Gurtspule kann durch einen beliebigen,
dem Fachmann bekannten Mechanismus erfolgen.
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Sämtliche
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
zeichnen sich durch eine kompakte Bauweise und gleichzeitig eine
hohe Straffleistung aus. Durch unterschiedliche Wahl des Antriebszahnrads
und des Ritzels, insbesondere betreffend Zähne, Zahl und Teilkreisdurchmesser,
lassen sich unter schiedliche Straffleistungen realisieren. Das System
ist aufgrund der wenigen Bauteile sehr kostengünstig und läßt sich auch ohne Kupplung
realisieren, wenn das Antriebszahnrad vor der Aktivierung des Gurtaufrollers
sowie nach dem Straffvorgang nicht mit dem Ritzel in Eingriff steht,
sondern nur für
die Zeitdauer des Straffens mit diesem in Eingriff gelangt. Dann
kann das Ritzel ständig
mit der Welle des Gurtaufrollers gekoppelt sein.