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Die Erfindung betrifft einen Gurtumlenker.
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Ein Gurtaufroller dient im Sicherheitsgurtsystem eines Kraftfahrzeugs dazu, einen oberen Umlenkpunkt für das Gurtband bereitzustellen. Normalerweise ist der Gurtumlenker an der B-Säule (für die Vordersitze) bzw. an der C-Säule oder an der Rückenlehne (für die Rücksitze) befestigt.
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In einer Unfallsituation, die mit einer starken Fahrzeugverzögerung verbunden ist, wird der Gurtauszug im Gurtaufroller gesperrt, sodass eine Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen begrenzt wird. Aufgrund der sogenannten Gurtlose im Sicherheitsgurtsystem wird die Vorverlagerung jedoch nicht sofort und nicht vollständig unterbunden. Außerdem sind die über den Sicherheitsgurt auf den Fahrzeuginsassen einwirkenden Kräfte relativ hoch, sodass oft sogenannte Kraftbegrenzer zum Einsatz kommen, die einen kontrollierten Auszug von Gurtband bei Überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle erlauben und so die Höhe der auf den Insassen einwirkende Kraft begrenzen.
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Es wäre vorteilhaft, die Kraftbegrenzungsfunktion in den Gurtumlenker zu integrieren, um auf diese Weise sowohl die Länge der Gurtlose zu begrenzen, die ja ein Mindestmaß für die Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen bestimmt, sowie dennoch die auf den Insassen einwirkende Kraft limitieren zu können. Gleichzeitig wird dabei durch diese Anordnung eine frühe Anbindung des Insassen erreicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches derartiges System zu schaffen.
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Hierzu ist ein Gurtumlenker vorgesehen, mit einem Halteelement, einem Umlenkelement, das über einen Kraftbegrenzer drehbar am Halteelement angebracht ist und das dazu vorgesehen ist, ein Gurtband umzulenken, und mit einem Koppelelement, das zwischen einem Ausgangszustand und einem Koppelzustand verstellbar ist, wobei das Koppelelement im Koppelzustand eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Umlenkelement und dem Gurtband herbeiführen kann. Im normalen Betriebszustand (also nicht unter Unfallbedingungen) gleitet das Gurtband über das Umlenkelement. Die Gurtbandbewegung erfolgt mit relativ geringen Reibungsverlusten, und die Kraftbegrenzung ist nicht aktiv. Dies ist der Ausgangszustand. Im Koppelzustand, der vor allem im Fall eines Unfalls bei Überschreiten einer bestimmten Fahrzeugverzögerung vorliegt, wird über das Koppelelement eine reibschlüssige Verbindung zwischen Umlenkelement und Gurtband hergestellt. Somit ist das Gurtband fest mit dem Umlenkelement verbunden und ist damit nicht mehr gegenüber dem Umlenkelement verschiebbar. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Kraftniveaus der Zugkraft am Gurtband spricht der Kraftbegrenzer an und erlaubt über eine vorbestimmte Länge eine Relativbewegung des Gurtbands gegenüber dem Gurtumlenker.
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Der Kraftbegrenzer kann beispielsweise einen Torsionsstab enthalten, der dann vorteilhaft die Achse des Umlenkelements bildet.
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Der Kraftbegrenzer kann alternativ auch ein Kraftbegrenzungsmedium enthalten, das dann vorteilhaft zwischen der Achse des Umlenkelements, die feststehend ausgebildet ist, und der Außenoberfläche des Umlenkelements angeordnet ist.
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Als Koppelelement findet beispielsweise ein Silikonband Einsatz. Das Silikonband kann so angeordnet sein, dass es zum Übergang in den Koppelzustand parallel zum Gurtband mit diesem mitbewegt wird. Es kann schmaler, aber auch in etwa gleich breit wie das Gurtband ausgebildet sein.
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Anstelle von Silikon kann natürlich auch ein anderes reißfestes, verformbares Material mit einem hohen Reibungskoeffizienten eingesetzt werden.
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Um das Umlenkelement nach einer begrenzten Zahl von Umdrehungen sicher zu blockieren, kann das Koppelelement an einem Ende mit einer Verdickung versehen sein. Diese Verdickung ist so ausgebildet, dass sie einen Durchlaufschlitz für das Gurtband, der am Gurtumlenker vorgesehen ist, nicht passieren kann.
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Der Durchlaufschlitz ist vorzugsweise dadurch definiert, dass am Halteelement ein Andruckelement vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen Andruckelement und der Außenoberfläche des Umlenkelements die Höhe des Durchlaufschlitzes bestimmt.
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Die Höhe des Durchlaufschlitzes ist vorzugsweise kleiner als die Summe der Dicke des Gurtbandes und des Koppelelements.
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Wenn das Koppelelement im Koppelzustand die reibschlüssige Verbindung zwischen Umlenkelement und Gurtband herstellt, sorgt die Klemmwirkung von Gurtband und Koppelelement im Durchlaufschlitz dafür, dass sich das Gurtband nicht mehr gegenüber der Außenoberfläche des Umlenkelements bewegen kann.
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Die Höhe der Klemmkraft lässt sich durch die Dicke des Koppelelements und die Verformbarkeit des Koppelelements beeinflussen.
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Das Koppelelement ist vorzugsweise lösbar an einem Halter angebracht, der relativ zum Halteelement verstellbar ist. Die Verstellung des Halters relativ zum Halteelement erfolgt vorteilhaft bei einer starken Fahrzeugverzögerung oder starken Krafteinwirkung auf das Gurtband in Auszugsrichtung und bewirkt vorzugsweise den Übergang vom Ausgangszustand in den Koppelzustand des Koppelelements. Bevorzugt werden dabei Halter und Halteelement näher zueinander bewegt. Auf diese Weise kann das Koppelelement dann gemeinsam mit dem Gurtband in den Durchlaufschlitz eingezogen werden.
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Die Verstellung des Halters kann beispielsweise durch einen Beschleunigungssensor ausgelöst werden, der am Gurtumlenker vorgesehen ist und der den Halter freigibt, wenn eine vorbestimmte Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs überschritten wird, sodass der Halter aus einer Ausgangsstellung in eine Koppelstellung verstellt wird.
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Dabei wird vorzugsweise der Halter von einer Feder in die Koppelstellung beaufschlagt, um eine schnelle und einfache Bewegung des Halters gegenüber dem Halteelement zu erreichen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Halteelement relativ zum Halter verschiebbar angebracht, wobei ein Befestigungselement vorgesehen ist, das das Halteelement in einer Ausgangsstellung halten kann.
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Vorzugsweise gibt das Befestigungselement das Halteelement frei, wenn vom Gurtband auf das Halteelement Kräfte ausgeübt werden, die eine vorbestimmte Schwelle überschreiten. Auf diese Weise wird eine kraftsensitive Auslösung des Systems erreicht, sodass das Koppelelement vom Ausgangszustand in den Koppelzustand überführt werden kann.
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Das Befestigungselement kann beispielsweise ein Scherstift sein, der zerstört wird, wenn auf das Gurtband eine Kraft einwirkt, die eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gurtumlenkers;
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2 bis 4 den Gurtumlenker in 1 in Schnittansichten, die verschiedene Zustände während des Blockiervorgangs zeigen;
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5 und 6 schematische perspektivische Ansichten der Vorderseite und der Rückseite eines erfindungsgemäßen Gurtumlenkers gemäß einer ersten Ausführungsform;
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7 und 8 den beschleunigungssensitiven Auslösemechanismus des Gurtumlenkers der 5 und 6;
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9 und 10 schematische perspektivische Ansichten der Vorderseite und der Rückseite eines erfindungsgemäßen Gurtumlenkers gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
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11 eine schematische perspektivische Ansicht des Gurtaufrollers in 9 beim Übergang des Koppelelements in den gekoppelten Zustand.
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In den 1 bis 4 ist ein Funktionsprinzip verdeutlicht, mit dem in einem Gurtumlenker 10 ein Kraftbegrenzer 12 zugeschaltet werden kann.
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Zwei Ausführungsformen des Gurtumlenkers sind in den 6 bis 8 und 9 bis 11 dargestellt. Die in den 1 bis 4 nicht gezeigten Bauteile werden später im Zusammenhang mit diesen Ausführungsformen näher erläutert.
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Der Gurtumlenker 10 weist ein Halteelement 14 auf und ein Umlenkelement 16 in Form einer Umlenkrolle, wobei das Umlenkelement 16 über den Kraftbegrenzer 12 mit dem Halteelement 14 gekoppelt ist.
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Das Umlenkelement 16 und das Halteelement 14 bilden im Prinzip einen bekannten Umlenkbeschlag für einen Sicherheitsgurt eines Sicherheitsgurtsystems eines Kraftfahrzeugs.
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Die radial innen liegende Achse 18 des Umlenkelements 16 ist fest mit dem Halteelement 14 verbunden und gegenüber diesem nicht drehbar.
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Der Kraftbegrenzer 12 ist im gezeigten Beispiel durch eine Schicht eines zerscherbaren Dämpfungsmediums gebildet, das koaxial mit dem Umlenkelement 16 und dessen Achse 18 radial zwischen der Achse 18 und der Außenoberfläche des Umlenkelements 16 angeordnet ist. Die Festigkeit des Materials des Kraftbegrenzers 12 ist so hoch gewählt, dass im normalen Zustand das Umlenkelement 16 fest steht, sich also nicht gegenüber dem Halteelement 14 dreht. Als Material kann ein beliebiges herkömmliches, für derartige Kraftbegrenzer bekanntes Material eingesetzt werden, etwas ein geeignetes Polymer. Geeignet sind hier beispielsweise Polysiloxane und vernetzte Silikone mit bedarfsgerechter Reißfestigkeit und Weiterreißwiderständen. Entsprechend sind die zu überwindenden Scherkräfte gemäß den für Kraftbegrenzer im Sicherheitsgurtbereich geltenden Normen zu wählen.
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Als Kraftbegrenzer könnte jedoch beispielsweise auch ein bekannter Torsionsstab in der Achse 18 des Umlenkelements 16 eingesetzt werden, ohne dass sich das beschriebene Funktionsprinzip ändern würde.
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Zwischen der radialen Außenoberfläche des Umlenkelements 16 und einem am Halteelement 14 ausgebildeten Andruckelement 20, das einstückig mit dem Halteelement 14 ausgebildet oder durch eine auf das Halteelement 14 aufgeclipste Kunststoffschale realisiert sein kann, ist ein Durchlaufschlitz 22 ausgebildet, durch den ein Gurtband 24 eines Sicherheitsgurts so verläuft, dass er über das Umlenkelement 16 gleitet. Diese Konstruktion ist von herkömmlichen Umlenkbeschlägen bekannt.
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Im normalen Betriebszustand, ohne Vorliegen einer unnormalen Fahrzeugverzögerung oder -beschleunigung, wie sie beispielsweise bei einem Unfall auftritt, kann das Gurtband 24 den Durchlaufschlitz 22 frei passieren, da die Höhe des Durchlaufschlitzes 22 über die gesamte Breite des Gurtbandes 24 größer ist als die Dicke des Gurtbandes 24.
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Das Gurtband gleitet ohne nennenswerte Reibungskräfte über das Umlenkelement 16, und der Kraftbegrenzer 12 ist nicht aktiv. Um diesen zuzuschalten, ist ein Koppelelement 26 vorgesehen, hier in Form eines Silikonbands, das hier im Wesentlichen die gleiche Breite wie das Gurtband 24 aufweist. Das Silikonband kann parallel zum Gurtband 24 zwischen diesem und dem Umlenkelement 16 in Gurtabzugsrichtung (also in den Figuren nach oben), mit dem Gurtband 24 mitgeführt werden, um von seinem Ausgangszustand in einen Koppelzustand zu gelangen. Die Oberfläche des Koppelelements 26 ist so beschaffen, dass weder das Gurtband 24 noch die Oberfläche des Umlenkelements 16 darauf gleiten kann.
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Im Ausgangszustand ist das Koppelelement 26 nicht in Kontakt mit dem Umlenkelement 16 (1 und 2).
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Sobald das Koppelelement 26 jedoch aus seinem Ausgangszustand mit dem Gurtband 24 mitgenommen und durch den Durchlaufschlitz 22 transportiert wird, entsteht eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Umlenkelement 16 und dem Gurtband 24. Dies liegt daran, dass zusammen das Koppelelement 26 und das Gurtband 24 eine größere Höhe aufweisen als die Höhe des Durchlaufschlitzes 22. Da das Silikonmaterial des Koppelelements 26 verformbar ist, kann es dennoch in den Durchlaufschlitz 22 eingezogen werden. Hierbei entsteht jedoch eine so hohe Anpresskraft, dass eine Koppelung zwischen dem Gurtband 24 und dem Umlenkelement 16 entsteht, bei der die Reibungskräfte so hoch sind, dass sich weder das Gurtband 24 noch das Koppelelement 26 gegenüber der Oberfläche des Umlenkelements 16 verschieben können.
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Sobald das Koppelelement 26 in den Durchlaufschlitz 22 und damit in seinem Koppelzustand gelangt, bewegt sich daher das Gurtband 24 nicht weiter durch den Durchlaufschlitz 22, und der Gurtbandauszug zum Fahrzeuginsassen (rechte Seite in den Figuren) stoppt.
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Wenn jedoch jetzt eine Kraft F, die vom Fahrzeuginsassen in Gurtabzugsrichtung auf das Gurtband 24 ausgeübt wird, weil dieser sich nach vorne zu verlagern bestrebt ist (siehe 3), wird ab einem bestimmten Kraftniveau das Material des Kraftbegrenzers 12 kontrolliert zerschert, sodass sich das Umlenkelement 16 gegenüber der Achse 18 drehen kann. Durch diese Drehbewegung, die in den 3 und 4 mit einem Pfeil angedeutet ist, wird das Koppelelement 26 und mit diesem zusammen das Gurtband 24 durch den Durchlaufschlitz 22 des Gurtumlenkers 10 transportiert. Hierdurch wird kontrolliert Gurtband 24 ausgegeben, wodurch die auf den Insassen wirkende Kraft auf dem vorbestimmten Kraftniveau gehalten wird.
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Im hier gezeigten Beispiel ist die Gurtbandausgabe im Kraftbegrenzungsfall auf eine vorbestimmte Länge begrenzt. Zu diesem Zweck ist am Ende des Koppelelements 26 eine Verdickung 28 vorgesehen, die so dick ist, dass sie den Durchlaufschlitz 22 nicht passieren kann. Sobald diese Verdickung 28 in den Bereich des Durchlaufschlitzes 22 gerät, wird der Gurtbandauszug vollständig blockiert, unabhängig vom Ansprechen des Kraftbegrenzers 12.
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Die 5 bis 8 zeigen einen Gurtumlenker 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. In Ergänzung zum eben beschriebenen Funktionsprinzip sind hier der Gurtumlenker 100 und der Koppelmechanismus im Detail gezeigt.
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Das Halteelement 14 ist mit einem parallel dazu angeordneten Halter 130 verbunden, der eine Halteplatte 132 und eine fest mit dieser verbundene Aufnahmerolle 134 für das Koppelelement 26 in dessen Ausgangszustand umfasst. Die Halteplatte 132 liegt an der Rückseite des Halteelements 14 an und ist im normalen Betriebszustand mit diesem fest verbunden. Diese Verbindung erfolgt hier über einen Sensorstift 136, der sich sowohl im Halteelement 14 als auch in der Halteplatte 132 erstreckt.
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Die Montage des Gurtumlenkers 100 am Fahrzeug erfolgt über eine Öffnung 140 im Halteelement 14 und eine fluchtend mit dieser Öffnung 140 angeordneten Öffnung 142 im Halter 130, die als Langloch ausgebildet ist. Eine in Längsrichtung des Langlochs angeordnete Schraubenfeder 144, die im Halter 130 aufgenommen ist, beaufschlagt den Halter 130 (in den Figuren) nach oben.
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Im normalen Betriebszustand ist die Aufnahmerolle 134 für das Koppelelement 26 beabstandet vom Umlenkelement 16 angeordnet und unterhalb von diesem platziert.
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Ein in den 7 und 8 dargestellter Beschleunigungssensor 138 sorgt dafür, dass bei Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugbeschleunigung oder -verzögerung der Sensorstift 136 aus dem Halter 130 zurückgezogen wird, sodass die Kopplung zwischen Halter 130 und Halteelement 14 in Längsrichtung aufgehoben ist. Der Beschleunigungssensor 138 ist am Halteelement 14 aufgenommen, in diesem Beispiel ist er zwischen der Befestigungsöffnung 140 und dem Andruckelement 20 angeordnet.
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Bei Ansprechen des Beschleunigungssensors 138 verschiebt sich durch die Einwirkung der Feder 144 der Halter 130 nach oben, sodass sich der Abstand zwischen der Aufnahmerolle 134 des Koppelelements 26 und dem Umlenkelement 16 verringert. Aufgrund dessen wird das Koppelelement 26 mit dem Gurtband 24 zusammen in den Durchlaufschlitz 22 eingezogen. Dies führt zur Blockierung der Gurtbandausgabe und erlaubt gegebenenfalls ein Ansprechen des Kraftbegrenzers 12 wie oben beschrieben.
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Der Beschleunigungssensor 138 funktioniert wie folgt. Eine Sensormasse 146 ist in einem Gehäuse 148 aufgenommen und kann sich in diesem (im eingebauten Zustand) in Richtung einer zu erwartenden Fahrzeugverzögerung a gegen die Kraft einer Feder 150 bewegen. Durch die Bewegung der Sensormasse 146 wird der vorher in einer Ausnehmung 152 der Sensormasse 146 zurückgehaltene, durch eine Feder 154 beaufschlagte Sensorstift 136 freigegeben. Durch die Feder 154 wird der Sensorstift 136 senkrecht zur Bewegungsrichtung der Sensormasse 146 so bewegt, dass er aus der Halteplatte 132 zurückgezogen wird. In diesem Zustand können sich die Halteplatte 132 und das Halteelement 14 senkrecht zur Zeichenebene gegeneinander bewegen.
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Im normalen Betriebszustand vor Auslösung des Beschleunigungssensors 138 ist die Sensormasse 146 durch Anlage am Sensorstift 136 und Vorspannung durch die Feder 150 klappersicher im Gehäuse 148 gehalten.
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In der in den 9 bis 11 gezeigten zweiten Ausführungsform ist eine kraftsensitive Einsteuerung des Koppelelements 26 vorgesehen. In diesem Fall sind am Gurtumlenker 200 das Halteelement 14 und der Halter 130 über ein Befestigungselement 256 miteinander verbunden und an einer Relativbewegung in Längsrichtung gehindert. Das Befestigungselement 256 ist in diesem Fall oberhalb der Öffnung 140 im Halteelement 14 vorgesehen. Es ist in Form eines Scherstifts ausgebildet, der bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraft nachgibt und somit eine Bewegung des Halteelements 14 gegenüber dem Halter 130 ermöglicht. In diesem Fall ist die Öffnung 140 im Halteelement 14 als Langloch ausgebildet, während die Öffnung 142 im Halter 130 als runde Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Wirkt eine Kraft F auf das Gurtband 24, weil der Fahrzeuginsasse bestrebt ist, sich nach vorne zu verlagern, wird aufgrund der Position des Gurtumlenkers 200 an der Fahrzeugkarosserie das Halteelement 14 nach unten (in den Figuren) zum Fahrzeuginsassen hin belastet. Nach Nachgeben des Befestigungselements 256 bewegt sich das Halteelement 14 (in den Figuren) nach unten und verringert somit die Distanz zur Aufnahmerolle 134 für das Koppelelement 26. Das Koppelelement 26 wird in den Durchlaufschlitz 22 hineingezogen und blockiert wie beschrieben den Durchlauf der Gurtbands 24 durch den Gurtumlenker 200. Dieser Zustand ist in 11 gezeigt, während die 9 und 10 das Koppelelement 26 im Ausgangszustand und den normalen Betriebszustand zeigen.
