DE102006038578A1

DE102006038578A1 - Gurtsystem mit Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102006038578A1
Application number: DE200610038578
Authority: DE
Inventors: Henry Hartmann; Daniel LÜDICKE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gurtsystem für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Gurtwelle (9) und einen Koppelmechanismus (12), mit dem die Gurtwelle (9) an ein anderes Element (8) gekoppelt werden kann. Der Gurt (11) kann besonders komfortabel gebremst werden, wenn das Element (8) ein drehbares Element ist, das vom Koppelmechanismus (12) in der eingekoppelten Stellung mitgenommen wird, und ferner eine Bremse (14) vorgesehen ist, mittels der das drehbare Element (8) abgebremst werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gurtsystem für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus dem Stand der Technik bekannte Gurtsysteme umfassen eine Gurtwelle, auf der das Gurtband aufgerollt ist, sowie einen Klinkenmechanismus, mit dem die Gurtwelle bei ruckartiger Beschleunigung oder schneller Drehung der Welle blockiert wird. Der Klinkenmechanismus umfasst eine an der Gurtwelle befestigte Klinke, sowie ein Gehäuseteil mit einer Innenverzahnung, an dem die Klinke einrasten kann. Beim normalen Ausziehen des Gurtes (mit geringer Beschleunigung) hat die Klinke keinen Kontakt mit dem innen verzahnten Gehäuseteil, so dass sich die Gurtwelle frei drehen lässt. Bei einem Unfall des Kfz, bei dem die Gurtwelle durch das Abziehen des Gurtbandes ruckartig beschleunigt wird, schwenkt die Klinke unter Einwirkung der Fliehkraft in radialer Richtung nach außen und rastet am innen verzahnten Gehäuseteil ein, wodurch die Gurtwelle gestoppt wird. Um die Gurtkraft zu begrenzen, umfassen bekannte Gurtsysteme einen Torsionsstab, der sich in diesem Fall in Gurtrollendrehrichtung tordiert und somit die Bewegung der Gurtwelle dämpft. Die Wirkung des Torsionsstabes ist jedoch stark begrenzt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gurtsystem für Kraftfahrzeuge zu schaffen, mit dem die Gurtwelle komfortabler gebremst werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, das Gurtsystem mit einem Koppelmechanismus zu versehen, mit dem die Gurtwelle an ein drehbar gelagertes Element gekoppelt werden kann, und das drehbare Element mittels einer Bremsvorrichtung zu bremsen. Bei hohen Beschleunigungen, wie sie z. B. bei einem Fahrzeugunfall auftreten können, koppelt die Gurtwelle am drehbaren Element ein und nimmt dieses in Drehrichtung mit. Das drehbare Element wird dann mittels der Bremse abgebremst. Das erfindungsgemäße Gurtsystem hat den wesentlichen Vorteil, dass die Bremswirkung nach Wunsch eingestellt und somit die Gefahr einer Verletzung eines Passagiers verringert werden kann. Ein Torsionsstab ist nicht mehr erforderlich.
Der Koppelmechanismus ist vorzugsweise als Klinkenmechanismus realisiert, der eine Klinke umfasst, die mit dem drehbaren Element zusammenwirkt. In der eingerasteten Stellung greift die Klinke an einer Verzahnung des drehbaren Elements ein und nimmt dieses in Drehrichtung mit. Wahlweise könnte auch ein kraftschlüssiger Koppelmechanismus vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Fliehkraftbremse mit einer Anzahl von Bremsbacken, die sich an eine Reibfläche des drehbaren Elements anlegen können.
Das drehbare Element ist vorzugsweise als Bremsscheibe realisiert, wie z. B. als Ringscheibe mit einer Innenverzahnung.
Die Bremsvorrichtung ist vorzugsweise eine selbstverstärkende Bremse, insbesondere eine Keilbremse. Die Bremse ist vorzugsweise nach dem Zugkeilprinzip ausgelegt, d.h. sie würde sich ohne die Kontrolle des Aktuators selbsttätig festziehen.
Im Falle einer Keilbremse umfasst diese vorzugsweise eine aktive, von einem Aktuator betätigte Keilplatte, sowie eine passive, fest angeordnete Keilplatte. Die aktive Keilplatte wirkt vorzugsweise mit einem daran befestigten Bremsbelag gegen eine Reibfläche des drehbaren Elements. Die passive Keilplatte stützt sich vorzugsweise gegen ein Widerlager, wie z.B. einen Bremssattel, ab.
Der Antrieb der selbstverstärkenden Bremse umfasst vorzugsweise einen Elektromotor mit einem an der Motorwelle befestigten Ritzel, das in eine innenverzahnte Lasche eines Hebels mit fensterförmigem Ausschnitt eingreift. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass größere Übersetzungen realisierbar sind. Der Hebel ist vorzugsweise mit der aktiven Keilplatte verbunden.
Aus dem Stand der Technik sind eine ganze Reihe von Klinken-Sperrmechanismen bekannt, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuglage sowie der Fahrzeuglängs- und Querbeschleunigung auslösen können. Die Art des Auslösemechanismus ist im Rahmen der Erfindung nach Wunsch frei wählbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorspanneinrichtung, wie z.B. eine Vorspannschraube, vorgesehen, mittels der die Vorspannung der Bremse im Ruhezustand eingestellt werden kann.
Die Bremsung der Gurtwelle erfolgt vorzugsweise geregelt. Die Bremsvorrichtung ist in diesem Fall mit einem Steuergerät verbunden, in dem ein Regelalgorithmus hinterlegt ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine seitliche Schnittansicht eines Gurtsystems mit Scheibenbremse;
2 eine Seitenansicht des Gurtsystems von 1; und
3 einen Klinkenmechanismus mit einer ringförmigen Bremsscheibe.
1 zeigt eine seitliche Schnittansicht eines Gurtsystems für Kraftfahrzeuge. Das Gurtsystem umfasst eine drehbar gelagerte Gurtwelle 9, auf der das Gurtband 11 aufgewickelt ist. Die Lagerung der Welle ist mit dem Bezugszeichen 16 ver sehen. Außerdem ist ein Klinkenmechanismus 8, 12 vorgesehen, mit dem die Gurtwelle 9 an eine Bremse 14 gekoppelt werden kann. Der Klinkenmechanismus umfasst eine Klinke 12 und ein mit der Klinke zusammenwirkendes, drehbares Element 8 in Form einer Bremsscheibe.
Der Klinkenmechanismus, bestehend aus Klinke 12 und Bremsscheibe 8 ist in 3 im Detail dargestellt. Die Klinke 12 ist an einem Kopfstück 17 der Welle 9 befestigt und schwenkbar gelagert. Dabei wird sie von einer Feder 18 in der Ruheposition gehalten und kann unter Einwirkung von Fliehkraft nach außen schwenken. Das Kopfstück 17 kann einstückig mit der Welle gebildet oder z. B. eine mit der Welle 9 drehfest verbundene Scheibe sein.
Wenn der Gurt 11 mit geringer Geschwindigkeit abgezogen wird, kann sich die Gurtwelle 9 frei drehen. Der Passagier kann sich somit z. B. anschnallen. Wenn jedoch – wie bei einem Unfall – ruckartige Beschleunigungen bzw. eine schnelle Drehung der Gurtwelle auftreten, schwenkt die Klinke 12 unter Einwirkung der Fliehkraft nach außen und rastet an der Verzahnung 13 der Bremsscheibe 8 ein (siehe 3). Die Bremsscheibe 8 wird dann von der Klinke 12 in Drehrichtung der Gurtwelle 9 mitgenommen.
Die Bremsscheibe 8 wird von einer Bremse (siehe 1) gebremst, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist. Die Bremse 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel als selbstverstärkende Keilbremse realisiert und umfasst zwei Bremsbeläge 7, die an gegenüberliegenden Seitenflächen der Bremsscheibe 8 angreifen. Die Bremse 14 umfasst außerdem eine aktive, von einem Elektromotor 1 angetriebene Keilplatte 3 und eine passive Keilplatte 6. Zwischen den beiden Keilplatten 3, 6 befindet sich ein Anzahl von Wälzkörpern 5, die insbesondere zur Verringerung der Reibung dienen.
Die Bewegung der aktiven Keilplatte führt zu einer axialen Ausdehnung des Keilmechanismus 3, 5, 6 in Richtung des Pfeils A. Dabei drückt die aktive Keilplatte 15 mit dem aktiven Reibbelag 7 mit einer Normalkraft gegen die Bremsscheibe 8. Die Normalkraft wird vom passiven Reibbelag 7 an das Bremsengehäuse 4 abgeleitet und wird in der Gegenrichtung von der aktiven Keilplatte 15 über die Wälzkörper 5 an die passive Keilplatte 6 geleitet. Die passive Keilplatte stützt sich am Bremsgehäuse ab, womit sich der Kraftfluss schließt.
Die aktive Keilplatte 3 wird über einen Getriebemechanismus angetrieben, der ein auf der Welle des Elektromotors 1 befestigtes Ritzel 2 und einen Hebel 15 umfasst. Das Ritzel 2 wirkt mit einer Innenverzahnung in einem fensterförmigen Ausschnitt 19 des Hebels 15 zusammen. Der Elektromotor 1 ist an einem Fortsatz des Widerlagers befestigt.
2 zeigt eine Ansicht des Gurtsystems von 1 in einer Normalrichtung auf die Bremsscheibe 8. Dabei ist insbesondere der Getriebemechanismus der Keilbremse 14 mit dem Ritzel 2 und dem fensterförmigen Ausschnitt 19 des Hebels 15 gut zu erkennen. Am Bremsengehäuse 4 ist hier zusätzlich ein Winkelsensor 20 vorgesehen, mit dem die Winkelposition der Gurtwelle 9 gemessen werden kann. Das Sensorsignal kann z. B. zum Regeln der Bremse 14 genutzt werden.
Die Bremse 14 ist vorzugsweise vorgespannt, so dass die Bremsbeläge 7 am drehbaren Element 8 angreifen. Die Bremswirkung tritt dadurch unmittelbar ein, sobald sich das drehbare Element 8 bewegt; die Bremse 14 muss nicht erst gespannt werden.
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Koppelmechanismus mit einer Klinke 12 und einer Bremsscheibe 8 mit Innenverzahnung 13. Alternativ könnte aber auch ein kraftschlüssiger Koppelmechanismus, etwa in Form ein Fliehkraftbremse, vorgesehen sein, mit dem die Gurtwelle 9 an das drehbare Element 8 gekoppelt werden kann.

1: Elektromotor
2: Ritzel
3: Aktive Keilplatte
4: Bremssattel
5: Wälzlager
6: Passive Keilplatte
7: Bremsbeläge
8: Bremsscheibe
9: Gurtrolle
10: Scheibe mit Außenverzahnung
11: Gurtband
12: Klinke
13: Innenverzahnung
14: Bremse
15: Flaschenöffner-Hebel
16: Wälzlager
17: Kopfteil der Gurtrolle
18: Feder
19: Fensteröffnung
20: Sensor
A: Stellrichtung der Bremse

Claims

Gurtsystem für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Gurtwelle (9) und einen Koppelmechanismus (8, 12), mit dem die Gurtwelle (9) an ein anderes Element (8) gekoppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Element (8) ein drehbares Element (8) ist, das von der Gurtwelle (9) in der eingekoppelten Stellung mitgenommen wird, und dass eine Bremse (14) vorgesehen ist, mittels derer das drehbare Element (8) abgebremst werden kann.
Gurtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelmechanismus (8, 12) eine Klinke (12) umfasst, die am drehbaren Element (8) angreifen kann.
Gurtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Element (8) als Bremsscheibe realisiert ist.
Gurtsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (8) eine Verzahnung (13) aufweist, an der die Klinke (12) angreift.
Gurtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (14) eine Keilbremse ist.
Gurtsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilbremse (14) eine aktive, von einem Aktuator (1) betätigte Keilplatte (3), und eine passive Keilplatte (6) aufweist.
Gurtsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilbremse (14) einen Elektromotor (1) mit einem an der Motorwelle befestigten Ritzel (2) umfasst, das in eine korrespondierende Innenverzahnung einer Lasche (15) eingreift.
Gurtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gurtwelle (9) eine weitere Scheibe (10) mit einer Außenverzahnung befestigt ist.
Gurtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (14) vorgespannt ist, so dass die Bremsbeläge (7) an dem mindestens einen drehbaren Element (13) angreifen.
Gurtsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der aktiven (3) und der passiven Keilplatte (6) mehrere Wälzkörper (5) vorgesehen ist.
Gurtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Element (8) geregelt gebremst wird.