-
Die Erfindung betrifft einen selbstsperrenden Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
-
Selbstsperrende Gurtaufroller werden in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes verwendet. Der Gurtaufroller weist dazu eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Gurtwelle auf, welche in Aufwickelrichtung mittels einer Feder vorgespannt ist. Neben dem Aufrollen des Sicherheitsgurtes ist es Aufgabe des Gurtaufrollers, einen Auszug des Sicherheitsgurtes bei einem Überschreiten einer vorgegebenen Gurtbandauszugsbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung zu verhindern. Dazu ist in dem Gurtaufroller eine Blockiervorrichtung in Form einer Sperrklinke vorgesehen, welche an der Gurtwelle des Gurtaufrollers gelagert ist und bei einer Ansteuerung zur Blockierung der Gurtwelle in eine gehäusefeste Verzahnung einsteuert. Zur Ansteuerung der Sperrklinke sind ein fahrzeugsensitiver Sensor zur Sensierung der Fahrzeugverzögerung und ein gurtbandsensitiver Sensor zur Sensierung der Gurtbandauszugsbeschleunigung vorgesehen. Sowohl der fahrzeugsensitive Sensor als auch der gurtbandsensitive Sensor umfassen eine Trägheitsmasse, welche aufgrund der wirkenden Beschleunigungen oder Verzögerungen eine Relativbewegung ausführen, die zum Ansteuern der Blockereinrichtung genutzt wird. Die Beschleunigungsgrenzwerte, bei denen die Sensoren ansprechen müssen bzw. bei denen die Gurtwelle gegenüber dem Gehäuse des Gurtaufrollers blockiert sein muss, sind gesetzlich vorgeschrieben und stellen ein wichtiges Kriterium bei der Auslegung des Gurtaufrollers dar. Ferner sollte der Gurtaufroller einen möglichst hohen Tragekomfort aufweisen, d. h. er sollte sich leicht anlegen lassen und die Bewegungsfreiheit des Insassen bei einem angelegten Sicherheitsgurt möglichst wenig durch unnötiges Blockieren einschränken. Ein ungewolltes Blockieren der Blockiervorrichtung kann außerdem bei einem schnellen Gurtbandeinlauf und einem plötzlichen Stoppen der Drehbewegung oder, bei sitzintegrierten Gurtaufrollern, bei einem Verschwenken der Rückenlehne durch das Ansprechen der Sensoren auftreten. Die Auslegung der Sensoren unterliegt damit verschiedenen Anforderungen, wobei die gesetzlichen Grenzwerte in jedem Fall einzuhalten sind. Nach einem ungewollten Blockieren der Blockiervorrichtung muss die Gurtwelle ein kurzes Stück in Aufwickelrichtung gedreht werden, damit die Sperrklinke aus der gehäusefesten Verzahnung außer Eingriff gelangt. Sofern das Drehen der Gurtwelle in Aufwickelrichtung aus irgendwelchen Gründen nicht möglich ist, kann der Gurt anschließend nicht wieder ausgezogen werden.
-
Aus der
WO 2008/043 447 A1 ist es bekannt, die Sperrklinke und die Anschlagsflächen an der Stirnseite der Gurtwelle in bestimmter Art und Weise zueinander auszurichten, so dass der Entriegelungsweg der Blockiereinrichtung verkürzt und das Entriegeln der Blockiereinrichtung vereinfacht wird.
-
Aus der
DE 10 2005 030 156 A1 ist ein selbstsperrender Gurtaufroller mit bei seiner Blockierung lageveränderlichem Sperrglied mit einem U-förmigen Gehäuse bekannt, in dessen Seitenschenkeln Lageröffnungen ausgebildet sind, in denen eine Gurtwelle gelagert ist. Die Gurtwelle hat einen Schaft zur Aufnahme eines nicht dargestellten Gurtwickels und an einem Ende einen Profilkopf, der bei in dem Gehäuse montierter Gurtwelle in der Ebene eines an dem zugeordneten Seitenschenkel ausgebildeten Druckringes zu liegen kommt. Der Druckring ist an seiner den Profilkopf mit der Gurtwelle umschließenden Innenfläche mit einer wellenförmigen Blockierkontur versehen. In dem Profilkopf sind zwei einander symmetrisch gegenüberliegende Ausnehmungen angeordnet, in denen jeweils ein Sperrglied zwischen einer Ruhestellung und einer Blockierstellung verschwenkbar gelagert ist, welches eine Außenverzahnung zum Eingriff in die Blockierkontur des Druckringes aufweist.
-
Aus der
DE 20 2004 009 058 U1 ist ein Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt mit einem Rahmen, einer Gurtspule und einem Blockiersystem bekannt, das die Gurtspule gegen eine Drehung in der Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes blockieren kann und eine Blockierklinke mit mehreren Zähnen sowie eine Blockierverzahnung aufweist.
-
Aus der
DE 196 02 916 A1 ist eine Blockiervorrichtung für einen Sicherheitsgurt bekannt, welche dann angetrieben ist, wenn ein Fahrzeug plötzlich verzögert, wobei die Blockiervorrichtung ein Zahnrad und eine Sperrklinke aufweist, wobei die Sperrklinke derart mit dem Zahnrad in Eingriff bringbar ist, dass sie eine Rotation in eine Richtung ermöglicht, jedoch eine Rotation in die Gegenrichtung sperrt, sowie mit einem elastischen Glied, das bewirkt, dass die Sperrklinke mit dem Zahnrad im Wesentlichen synchron mit der Rotation des Zahnrades in Eingriff kommt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen selbstsperrenden Gurtaufroller zu schaffen, welcher nach einem ungewollten Blockieren der Blockiereinrichtung möglichst einfach entriegelt werden kann.
-
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
-
Gemäß Anspruch 1 wird ein selbstsperrender Gurtaufroller mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Gurtwelle, einer gehäusefesten Verzahnung, einer Blockiervorrichtung mit einer an der Gurtwelle gelagerten fahrzeugsensitiv oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Sperrklinke, welche zur Blockierung der Gurtwelle Blockierzähne aufweist, mit denen sie bei einer Ansteuerung der Blockiervorrichtung in die gehäusefeste Verzahnung einsteuert, vorgeschlagen, bei dem die Sperrklinke wenigstens einen Fangzahn aufweist, welcher bei einer Einsteuerung der Sperrklinke in die gehäusefeste Verzahnung vor den Blockierzähnen in die gehäusefeste Verzahnung einsteuert, wobei die Sperrklinke aus einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt gebildet ist, welche über einen Spalt voneinander getrennt sind, wobei an dem Ende des zweiten Abschnitts der Fangzahn und an dem Ende des ersten Abschnitts die Blockierzähne vorgesehen sind, und wobei der Spalt eine Relativbewegung des Fangzahns zu den Blockierzähnen ermöglicht.
-
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Fangzahn und den Blockierzähnen ein eine Relativbewegung des Fangzahnes zu den Blockierzähnen ermöglichender Spalt vorgesehen ist. Der vorgeschlagene Spalt stellt eine einfach zu realisierende konstruktive Möglichkeit dar, mittels derer ein Weiterdrehen der Gurtwelle nach dem Eingriff des Fangzahnes in die gehäusefeste Verzahnung bei einer weiter ansteigenden Gurtbandauszugskraft ermöglicht werden kann.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann darin gesehen werden, indem der Fangzahn über eine Sollbiegestelle an der Sperrklinke angeordnet ist. Durch die Sollbiegestelle wird eine Relativbewegung des Fangzahnes zu den Blockierzähnen ermöglicht. Die Sollbiegestelle selbst kann dabei durch eine Materialschwachstelle oder auch durch einen bewusst elastischen Werkstoff in diesem Bereich verwirklicht sein. Eine elastische Verbindung zwischen dem Fangzahn und der Sperrklinke weist zudem den Vorteil auf, dass der Fangzahn nach dem ungewollten Blockieren eine Rückstellkraft in Gurtbandeinzugsrichtung auf die Gurtwelle ausüben kann, so dass sich die Gurtwelle nach dem ungewollten Blockieren praktisch selbst entriegeln kann, wenn die Rückstellkraft größer als die Gurtbandauszugskraft ist.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sperrklinke in einem Schwenklager an der Gurtwelle gelagert ist und beim Einsteuern des Fangzahnes in die gehäusefeste Verzahnung mit einer Anschlagsfläche an einer Kraftübertragungsfläche der Gurtwelle zu Anlage gelangt, welche zwischen dem Schwenklager und der Radialaußenseite der Gurtwelle angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene und angeordnete Anschlagsfläche bzw. Kraftübertragungsfläche wird das Schwenklager der Sperrklinke bei einem Blockieren der Gurtwelle durch die Anlage des Fangzahnes an der gehäusefesten Verzahnung nicht belastet. Insbesondere werden in diesem Fall aufgrund der Ausrichtung der Anlagefläche des Fangzahnes, der Anschlagsfläche und der Kraftübertragungsfläche ausschließlich Umfangskräfte zwischen der gehäusefesten Verzahnung, der Sperrklinke und der Gurtwelle übertragen. Der Vorteil der vorgesehenen Anschlags- und Kraftübertragungsfläche ist darin zu sehen, dass sich die Sperrklinke bei einem Blockieren durch die Anlage des Fangzahnes nicht in der Ausnehmung der Gurtwelle verkeilen kann und sich dadurch bei einer Rückdrehung der Gurtwelle in jedem Fall leichtgängig wieder in die Entriegelungsstellung zurückbewegen lässt. Aufgrund der vorwiegend wirkenden Umfangskräfte wird die Gurtwelle radial nicht belastet und ausgelenkt, so dass insbesondere die Lagerung der Gurtwelle und die gehäusefeste Verzahnung radial nicht belastet werden.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Sperrklinke durch das Ausführen der Blockierbewegung mit einer Anschlagsfläche an einer Kraftübertragungsfläche an der Gurtwelle zur Anlage gelangt, und an der Anschlagsfläche und/oder der Kraftübertragungsfläche eine Nachgiebigkeit vorgesehen ist, welche durch eine plastische und/oder elastische Materialverformung eine zusätzliche Schwenkbewegung der Sperrklinke ermöglicht. Die vorgeschlagene Nachgiebigkeit ermöglicht das Weiterdrehen der Gurtwelle nach dem Eingriff des Fangzahnes in die gehäusefeste Verzahnung, so dass die Blockierzähne schließlich Last tragend in die gehäusefeste Verzahnung einsteuern können. Die Nachgiebigkeit kann z. B. durch eine Materialschwachstelle gebildet sein, welche so bemessen werden kann, dass sie sich erst bei einem Überschreiten einer bestimmten Last verformt und ein Weiterdrehen ermöglicht.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass an der Steuerscheibe wenigstens ein in Richtung der Sperrklinke abragender Steuernocken vorgesehen ist, und der Fangzahn an einem Abschnitt der Sperrklinke angeordnet ist, welcher eine Steuerkontur aufweist, an der der Steuernocken anliegt. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass die Sperrklinke selbst keinen Steuernocken, keine Bohrung oder Ausprägung aufweisen muss und als flache Scheibe ausgebildet werden kann. Da der Steuernocken im Lastfall und insbesondere im Volllastfall nicht belastet wird, ist es in diesem Fall nicht von Nachteil, wenn der Steuernocken an der Steuerscheibe und damit z. B. als Kunststoffnocken ausgebildet ist.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen:
-
1: Selbstsperrender Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Sperrklinke in der entriegelten Stellung;
-
2: Selbstsperrender Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Sperrklinke in einer Stellung, in der diese mit dem Fangzahn in die gehäusefeste Verzahnung eingreift;
-
3: Selbstsperrender Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Sperrklinke in einer Stellung, in der diese mit dem Fangzahn und den Blockierzähnen in die gehäusefeste Verzahnung eingreift;
-
4: Selbstsperrender Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Sperrklinke in einer Stellung, in der die Sperrklinke nach dem Blockieren der Gurtwelle diese wieder freigibt.
-
In der 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen selbstsperrenden Gurtaufrollers 1 von der Seite zu erkennen. Der selbstsperrende Gurtaufroller 1 weist ein U-förmiges Gehäuse 3 mit zwei sich gegenüber stehenden Schenkeln auf, in denen jeweils eine Öffnung 23 mit einer gehäusefesten Verzahnung 18 vorgesehen ist, in die eine Gurtwelle 4 hineinragt.
-
Der selbstsperrende Gurtaufroller 1 weist eine Blockiervorrichtung mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Sperrklinke 6 auf, welche in einer stirnseitigen Ausnehmung 24 der Gurtwelle 4 schwenkbar gelagert ist. Zur Ansteuerung der Blockiervorrichtung ist an der Stirnseite der Gurtwelle 4 eine Steuerscheibe 2 mit einer Verzahnung 5 drehbar gelagert, wobei die Ansteuerung der Blockiervorrichtung dadurch erfolgt, indem die Steuerscheibe 2 gegenüber der Gurtwelle 4 durch einen nicht dargestellten fahrzeugsensitiven und/oder gurtbandsensitiven Sensor mit einer Trägheitsmasse angehalten wird.
-
Die Sperrklinke 6 ist aus einem ersten und einem zweiten über einen Spalt 10 voneinander getrennten Abschnitt 7 und 8 gebildet, und mittels eines Zapfens 21 schwenkbar in einem Schwenklager 20 in der Ausnehmung 24 gelagert. An dem Ende des Abschnitts 8 ist ein erfindungsgemäßer Fangzahn 9 und an dem Ende des Abschnitts 7 sind zwei Blockierzähne 14 und 15 vorgesehen. Da die Sperrklinke 6 und die Stirnseite der Gurtwelle 4 von der Steuerscheibe 2 teilweise abgedeckt sind, sind diese teilweise gestrichelt dargestellt.
-
An der Steuerscheibe 2 sind zwei Steuernocken 11 und 12 angeordnet, welche in Richtung der Stirnseite der Gurtwelle 4 vorstehen und den Abschnitt 8, an dem der Fangzahn 9 angeordnet ist, zwischen sich aufnehmen. Der Abschnitt 8 der Sperrklinke 6 ist mit einer derartigen Außenkontur versehen, dass er durch die anliegenden Steuernocken 11 und 12 beim Anhalten der Steuerscheibe 2 gleichzeitig als Steuerkontur wirkt, durch die die Aussteuerbewegung der Sperrklinke 6 erzwungen und definiert gesteuert wird.
-
In den 2 bis 4 ist die Aussteuerbewegung der Sperrklinke 6 beim Anhalten der Steuerscheibe 2 in verschiedenen Stellungen der Steuerscheibe 2 zu der Gurtwelle 4 dargestellt. In einem ersten Schritt nach dem Anhalten der Steuerscheibe 2 dreht die Gurtwelle 4 weiter um einen Winkel A, so dass die Sperrklinke 6 eine Aussteuerbewegung ausführt, bis der Fangzahn 9 in die gehäusefeste Verzahnung 18 eingreift und formschlüssig an einem Zahn der gehäusefesten Verzahnung 18 zur Anlage gelangt. Die Blockierzähne 14 und 15 greifen in dieser Stellung noch nicht vollständig in die gehäusefeste Verzahnung 18 ein, so dass die Kräfte ausschließlich von dem Fangzahn 9 übertragen werden. Diese Stellung der Sperrklinke 6 liegt z. B. bei einem ungewollten Blockieren der Gurtwelle 4 nach dem Stoppen eines schnellen Gurtbandeinlaufs, oder bei einer Ansteuerung der Blockiereinrichtung bei geringen Gurtbandauszugskräften vor. Die Bewegung der Sperrklinke 6 wird zusätzlich dadurch gestoppt, indem die Sperrklinke 6 mit einer Anschlagsfläche 17 an einer Kraftübertragungsfläche 22 der Ausnehmung 24 zur Anlage gelangt. Die Anschlagsfläche 17 ist in Form eines Nockens ausgebildet, so dass sich eine reduzierte Fläche für die Kraftübertragung ergibt. Da die Anschlagsfläche 17 und die Kraftübertragungsfläche 22 sich zwischen dem Schwenklager 20 und der Radialaußenseite der Gurtwelle 4 befinden, wird das Schwenklager 20 in dieser Stellung der Sperrklinke 6 nicht belastet, und es wirken aufgrund der radialen Ausrichtung der Anschlagsfläche 17 und der Kraftübertragungsfläche 22 bzw. des an der gehäusefesten Verzahnung 18 anliegenden Fangzahnes 9 ausschließlich in Umfangsrichtung der Gurtwelle 4 wirkende Kräfte F1 und F2.
-
Für den Fall, dass die Gurtbandauszugskraft weiter ansteigt, wie z. B. im Unfall, dreht die Gurtwelle 4 gegenüber der Steuerscheibe 2 weiter um einen Winkel B, und die Blockierzähne 14 und 15 gelangen ebenfalls formschlüssig kraftübertragend zur Anlage an den Zähnen der gehäusefesten Verzahnung 18, wie in der 3 zu erkennen ist. Der Winkel der Drehbewegung der Gurtwelle 4 aus der in 1 gezeigten entriegelten Stellung bis zu einer vollständigen Blockierung durch einen vollständigen Eingriff der Blockierzähne 14 und 15 in die gehäusefeste Verzahnung 18 ist als Winkel C gekennzeichnet und ergibt sich aus der Summe der Winkel A und B. Da der Abschnitt 8 über eine wenigstens geringfügig elastische Sollbiegestelle 19, in diesem Fall gebildet durch eine Materialschwachstelle, an der Sperrklinke 6 angeordnet ist, kann sich der Abschnitt 8 mit dem Fangzahn 9 geringfügig gegenüber dem Abschnitt 7 der Sperrklinke 6 verbiegen, so dass die Eingriffsbewegung der Blockierzähne 14 und 15 unter den wirkenden Gurtbandauszugskräften nicht behindert wird. Angrenzend zu der Kraftübertragungsfläche 22 ist in der Stirnseite der Gurtwelle 4 ein Freiraum 14 vorgesehen, durch den eine Nachgiebigkeit an der Kraftübertragungsfläche 22 geschaffen ist. Die Sperrklinke 6 kann dadurch bei der weiteren Drehbewegung der Gurtwelle 4 mit der Anschlagsfläche 17 in Form des Nockens in die Kraftübertragungsfläche 22 eindringen, bis die Blockierzähne 14 und 15 zur vollständigen Blockierung der Gurtwelle 4 in die gehäusefeste Verzahnung 18 eingreifen. Die in der in 2 gezeigten Stellung der Sperrklinke 6 wirkenden reinen Umfangskräfte F1 und F2 werden in dieser Stellung mit zunehmender Gurtbandauszugkraft wenigstens teilweise in radial einwärts gerichtete Kniehebelkräfte F3, F4 und F5 umgewandelt, welche im Wesentlichen von der Sperrklinke 6 im Bereich des Schwenklagers 20 in die Gurtwelle 4 eingeleitet werden. Durch die sich verändernden Kraftvektoren können bei einem Blockieren der Gurtwelle 4 unter Volllast sehr viel höhere Kräfte in die Gurtwelle 4 eingeleitet werden, als dies bei der in 2 gezeigten Stellung der Sperrklinke 6 der Fall ist.
-
Zum Entriegeln der Blockiervorrichtung aus der in 2 gezeigten Stellung der Sperrklinke 6 muss die Gurtwelle 4 lediglich so weit zurückgedreht werden, bis der Fangzahn 9 außer Eingriff aus der gehäusefesten Verzahnung 18 gelangt. Dieser Winkel ist in der 4 als Winkel E gekennzeichnet. Da der Fangzahn 9 erfindungsgemäß vor den Blockierzähnen 14 und 15 formschlüssig in die Verzahnung 18 eingreift, ist der Winkel E kleiner als der, der sich bei einer Sperrklinke 6 ohne Fangzahn 9 ergeben würde. Der Winkel zum Entriegeln einer Sperrklinke ohne Fangzahn 9 ist in der 4 als Winkel D gekennzeichnet. Ferner ist es möglich, dass der Fangzahn 9 in der in 2 gezeigten Stellung bei einer geringfügigen elastischen Verformung in der Sollbiegestelle 19 eine Rückstellkraft auf die Gurtwelle 4 in Gurtbandeinzugsrichtung ausübt, und dadurch bei abnehmender Gurtbandauszugskraft selbst eine Entriegelungsbewegung der Gurtwelle 4 bewirkt. Ferner kann, wie in 2 dargestellt, an der Anschlagfläche 17 eine Nachgiebigkeit 13 vorgesehen sein, welche durch eine plastische oder elastische Materialverformung eine zusätzliche Schwenkbewegung der Sperrklinke 6 ermöglicht. Die vorgeschlagene Nachgiebigkeit 13 ermöglicht das Weiterdrehen der Gurtwelle 4 nach dem Eingriff des Fangzahns 9 in die gehäusefeste Verzahnung 18, so dass die Blockierzähne 14,15 schließlich Last tragend in die gehäusefeste Verzahnung 18 einsteuern können. Die Nachgiebigkeit 13 kann z. B. durch eine Materialschwachstelle 16 gebildet sein, welche so bemessen werden kann, dass sie sich erst bei einem Überschreiten einer bestimmten Last verformt und ein Weiterdrehen ermöglicht.
