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Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller mit einem Trägheitssensor mit einem verschwenkbaren Sensorgehäuse mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Trägheitssensoren werden in Sicherheitsgurtaufrollern z.B. zur Ansteuerung einer Blockiereinrichtung bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung verwendet. Der Trägheitssensor selbst weist dazu eine in einem Sensorgehäuse gelagerte Trägheitsmasse auf, welche bei einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung, welche durch die Lagerung der Trägheitsmasse und die Masse der Trägheitsmasse bestimmt ist, in dem Sensorgehäuse ausgelenkt wird. Die Trägheitsmasse hebt beim Auslenken einen Blockierhebel an, welcher zur Ansteuerung der Blockiereinrichtung in eine drehbar an der Gurtwelle des Sicherheitsgurtaufrollers gelagerte außenverzahnte Steuerscheibe einsteuert und die Steuerscheibe gegenüber der Gurtwelle anhält. Die vorbestimmte Fahrzeugverzögerung oder auch Ansprechschwelle des Trägheitssensors, bei der der Sicherheitsgurtaufroller blockieren muss, ist ein wesentliches sicherheitsrelevantes Funktionskriterium des Sicherheitsgurtaufrollers und ist daher gesetzlich vorgeschrieben. Damit der Sicherheitsgurtaufroller den gesetzlichen Anforderungen entspricht, darf die Ansprechschwelle in keinem Fall so weit verändert werden, dass der Sicherheitsgurtaufroller erst oberhalb der vorbestimmten Fahrzeugverzögerung in Gurtauszugsrichtung blockiert.
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Grundsätzlich werden Sicherheitsgurtaufroller mit Trägheitssensoren mit verschwenkbaren Sensorgehäusen immer dann verwendet, wenn der Sicherheitsgurtaufroller in einer neigungsverstellbaren Struktur eines Kraftfahrzeuges, wie z.B. einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes, angeordnet werden soll oder allgemein in verschiedenen Winkelausrichtungen seine Funktion erfüllen soll. Durch das verschwenkbare Sensorgehäuse kann der Trägheitssensor gegenüber dem Sicherheitsgurtaufroller in verschiedene Winkelstellungen verschwenken, so dass er unabhängig von der Neigung des Sicherheitsgurtaufrollers eine definierte Winkelausrichtung zu dem Fahrzeug bzw. zu der Richtung der Schwerkraft aufweist.
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Ein Problem solcher Trägheitssensoren mit verschwenkbaren Sensorgehäusen ist es dabei, dass das Sensorgehäuse selbst, z.B. bei einem starken Abbremsen des Kraftfahrzeuges, gegenüber dem Sicherheitsgurtaufroller verschwenken kann, wodurch sich in diesem Fall die Ansprechschwelle des Trägheitssensors verändern kann, da die Trägheitsmasse die Schwenkbewegung des Sensorgehäuses mit ausführt und dadurch erst verzögert ausgelenkt wird.
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Damit die Ansprechschwelle durch die vorgenannte Problematik nicht ungewollt verändert wird, ist es z.B. aus der
DE 10 2005 029 487 B4 bekannt, das Sensorgehäuse während der Gurtauszugsbewegung mittels eines Blockierelements festzulegen. Das Blockierelement ist schwenkbar an dem Gehäuse des Sicherheitsgurtaufrollers gelagert und greift in der das Sensorgehäuse blockierenden Stellung in eine Außenverzahnung des Sensorgehäuses ein. Die Bewegung des Blockierhebels wird in dieser Lösung durch einen reibschlüssig an die Gurtwelle angekoppelten Steuerhebel gesteuert, der in eine Steuerkontur des Blockierhebels eingreift und den Blockierhebel während der Gurteinzugsbewegung aus der Verzahnung des Sensorgehäuses aussteuert. Außerdem ist das Blockierelement mittels einer sich an dem Gehäuse des Sicherheitsgurtaufrollers abstützenden Feder in Richtung der Eingriffsstellung in die Verzahnung des Sensorgehäuses federbelastet, so dass das Blockierelement nach der Beendigung der Gurteinzugsbewegung selbsttätig wieder in die Verzahnung des Sensorgehäuses einsteuert und das Sensorgehäuse festlegt. Die Rückbewegung des Blockierelementes wird in diesem Fall insbesondere dadurch ermöglicht, da der Steuerhebel mittels einer Reibkupplung an die Gurtwelle angekoppelt ist, welche einen in Bezug zu dem Haftreibungskoeffizienten höheren Gleitreibungskoeffizienten aufweist.
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Insgesamt bedarf es zur Auslegung dieses Systems einer Feinabstimmung der Federbelastung des Blockierelements und der Ankopplung des Steuerhebels an die Gurtwelle und außerdem einer sehr genauen Führung des Steuerhebels in der Steuerkontur des Blockierelements.
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Ferner ist aus der
DE 201 14 710 U1 ein Sicherheitsgurtaufroller mit einem neigungsverstellbaren, fahrzeugsensitiven Trägheitssensor bekannt. Der neigungsverstellbare Trägheitssensor wird bei dieser Lösung mittels einer Reibfeder festgelegt, welche mit einem Ende in eine Ausnehmung einer Reibscheibe eingreift.
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Aus der
DE 101 43 677 A1 ist ein Gurtaufroller bekannt, welcher ebenfalls einen neigungsverstellbaren, fahrzeugsensitiven Trägheitssensor aufweist. Der Trägheitssensor ist hier mit einem Gehäuse versehen, welches eine Verzahnung aufweist, in die eine Pendelmasse mit zwei Zähnen wechselweise in Eingriff gelangt. Durch die Pendelbewegung der Pendelmasse wird hier eine Schwenkbewegung des Trägheitssensors zur Ausrichtung ermöglicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Sicherheitsgurtaufroller mit einer konstruktiv einfach auszulegenden und funktionssicheren Festlegung des Sensorgehäuses bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sicherheitsgurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung eine in Längsrichtung variierende Breite aufweist, und die Ausnehmung durch die Drehung der Gurtwelle antreibbar ist, und dass das Blockierelement mit einem Vorsprung in die Ausnehmung eingreift und während der Drehung der Gurtwelle eine Relativdrehbewegung in Längsrichtung der Ausnehmung ausführt.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Bewegung des Blockierelementes neben der reibschlüssigen Ankopplung an die Gurtwelle zusätzlich über eine Zwangsführung gesteuert, wobei durch die Zwangsführung in Form der länglichen Ausnehmung mit der variierenden Breite nicht die Bewegung selbst gesteuert wird, sondern lediglich die durch die reibschlüssige Ankopplung des Blockierelementes an die Gurtwelle erzwungene Bewegung entweder blockiert oder ermöglicht wird. Da die Zwangsführung durch die Drehung der Gurtwelle angetrieben wird, ändert sich die relative Lage des Vorsprungs zu der Zwangsführung, so dass der Vorsprung und damit das Blockierelement bei bestimmten Gurtauszugslängen in Abhängigkeit von der Breite der Ausnehmung an der Stelle, an der sich der Vorsprung jeweils befindet, entweder bewegt werden kann oder in eine der Stellungen verdrängt wird. Damit hängt die Stellung des Blockierelementes nicht nur davon ab, ob der Gurt gerade ausgezogen oder eingezogen wird, sondern auch davon, ob die Zwangsführung durch die Bemessung der Breite an der jeweiligen Stelle die Bewegung ermöglicht oder verhindert. Sofern die Breite der Ausnehmung eben keine Bewegung des Vorsprunges quer zu der Ausnehmung ermöglicht, kann der Vorsprung und damit auch das Blockierelement sogar zu einer durch den Verlauf der Ausnehmung definierten Bewegung gezwungen werden. Aufgrund des Antriebs der Zwangsführung wird es dabei ermöglicht, die Bewegung des zwar geringfügig bewegbaren aber in Bezug zu der Drehbewegung der Gurtwelle als feststehend anzusehenden Vorsprungs zu steuern.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung eine Engstelle aufweist, welche den Vorsprung bei fast aufgerolltem Sicherheitsgurt passiert, wobei das Blockierelement durch den in der Engstelle befindlichen Vorsprung in die zweite Stellung verdrängt wird. Das Blockierelement wird dadurch beim Anlegen des Gurtes bei einer sehr kurzen Gurtauszugslänge zumindest kurzzeitig in die zweite Stellung verdrängt, in der das verschwenkbare Sensorgehäuse nicht festgelegt ist. Das Sensorgehäuse kann sich dadurch vor dem Festlegen bei der nachfolgenden Gurtauszugsbewegung kurzzeitig ausrichten und befindet sich dadurch anschließend in einer für die Funktion richtigen Ausrichtung.
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Weiter wird in diesem Fall vorgeschlagen, dass die Ausnehmung durch die Engstelle in einen ersten Abschnitt größerer Breite und einen zweiten Abschnitt geringerer Breite unterteilt ist, und dass der erste Abschnitt derart bemessen ist, dass der Vorsprung in dem ersten Abschnitt eine die Bewegung des Blockierelementes zwischen den Stellungen I und II ermöglichende Querbewegung ausführen kann, und dass der zweite Abschnitt derart bemessen ist, dass der Vorsprung keine Querbewegung ausführen kann und dadurch in eine Stellung gezwungen ist, in der das Blockierelement entweder in die erste oder in die zweite Stellung I oder II verdrängt wird. Der erste Abschnitt entspricht dem Abschnitt, in dem der Vorsprung während des normalen Tragens des Sicherheitsgurtes bewegt wird, während der zweite Abschnitt dem Abschnitt entspricht, in dem der Vorsprung beim Ablegen ab einer sehr kurzen Gurtauszugslänge in die Parkposition bewegt wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Trägheitssensor einen von einer Trägheitsmasse zur Ansteuerung der Blockiereinrichtung auslenkbaren Blockierhebel umfasst, und dass zur Festlegung des Blockierhebels eine von der Gurtwelle angetriebene Steuerscheibe mit einer an dem Blockierhebel bei vorbestimmten Gurtauszugslängen zur Anlage gelangenden Steuerkontur vorgesehen ist, und dass die Ausnehmung in der Steuerscheibe angeordnet ist. Durch die Festlegung des Blockierhebels mittels der Steuerscheibe kann der fahrzeugsensitive Sensor bei Gurteinlauf ab einer vorbestimmten Gurtauszugslänge deaktiviert werden, so dass der Trägheitssensor unabhängig von der Stellung des Sensorgehäuses und den wirkenden Beschleunigungen die Blockiereinrichtung nicht ansteuert. Der Trägheitssensor ist dadurch praktisch ausgeschaltet. Da die Abschaltung des Trägheitssensors mittels einer von der Gurtwelle angetriebenen Steuerscheibe in Abhängigkeit von der Gurtauszugslänge erfolgt, kann in diesem Fall die von der Gurtwelle angetriebene Steuerscheibe durch eine darin angeordnete Ausnehmung gleichzeitig auch zu der oben beschriebenen Zwangsführung des Vorsprunges genutzt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuerkontur einen Nocken aufweist, welcher den Blockierhebel durch eine Anlage bei vorbestimmten Gurtauszugslängen festlegt, und dass der Nocken derart positioniert ist, dass die Gurtauszugslänge, bei der der Blockierhebel festgelegt ist, gleich der Gurtauszugslänge ist, bei der das Blockierelement durch den in der Engstelle befindlichen Vorsprung in die zweite Stellung verdrängt wird. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der Trägheitssensor durch eine Festlegung des Blockierhebels und durch eine gleichzeitige Freigabe des verschwenkbaren Sensorgehäuses bei einer definierten Gurtauszugslänge gleichzeitig deaktiviert, so dass sich das verschwenkbare Sensorgehäuse bei dieser Gurtauszugslänge ausrichten kann, ohne dass dabei die Blockiereinrichtung durch eine Auslenkung des Blockierhebels des Trägheitssensors angesteuert werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- 1 - 4: Sicherheitsgurtaufroller mit einem verschwenkbaren Sensorgehäuse und einem Blockierelement bei verschiedenen Gurtauszuglängen während der Gurtaus- und -einzugsbewegung;
- 5, 6: schematische Darstellung der Blockierzustände des verschwenkbaren Sensorgehäuses und des Trägheitssensors zwischen der Parkposition P und dem vollständigen Gurtauszug Z.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Sicherheitsgurtaufroller 1 zum Aufwickeln eines nicht dargestellten Sicherheitsgurtes in Seitenansicht zu erkennen. Der Sicherheitsgurtaufroller 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Gurtwelle 3 drehbar gelagert ist, auf der der Sicherheitsgurt aufwickelbar ist. An dem Gehäuse 2 ist ein Trägheitssensor 4 vorgesehen, welcher eine in einem verschwenkbaren Sensorgehäuse 5 gelagerte Trägheitsmasse 6 umfasst. Die Trägheitsmasse 6 liegt an einem schwenkbar an dem Trägheitssensor 4 gelagerten Blockierhebel 16 an, der bei einem Überschreiten vorbestimmter Verzögerungswerte durch die dadurch ausgelenkte Trägheitsmasse 6 verschwenkt wird und zur Ansteuerung einer nicht dargestellten Blockiereinrichtung in eine ebenfalls nicht darstellte außenverzahnte Steuerscheibe einsteuert.
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Das Sensorgehäuse 5 ist schwenkbar an dem Gehäuse 2 gelagert und kann sich dadurch schwerkraftbetätigt bei einer Veränderung des Neigungswinkels des Gehäuses 2 ausrichten, wie dies z.B. bei sitzintegrierten Sicherheitsgurtaufrollern erforderlich ist. Das verschwenkbare Sensorgehäuse 5 ist ferner mit einer äußeren Verzahnung 7 versehen, durch die das Sensorgehäuse 5, wie anschließend noch beschrieben wird, festgelegt werden kann.
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Zur Festlegung des Blockierhebels 16 des Trägheitssensors 4 ist eine Steuerscheibe 9 mit einer äußeren Steuerkontur 11 in Form eines Nockens vorgesehen, welche über ein Getriebe 8 mit der Gurtwelle 3 gekoppelt ist. Die Steuerscheibe 9 führt dadurch eine zu der Drehbewegung der Gurtwelle 3 untersetzte Drehbewegung aus, während der sie mit dem Nocken an dem Blockierhebel 16 zur Anlage gelangt und dadurch die Auslenkung des Blockierhebels 16 in einem durch die Bemessung des Nockens vorbestimmten Bereich der Gurtauszugslänge verhindert. Der Trägheitssensor 4 kann praktisch ausgeschaltet werden.
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Ferner ist ein über eine Ringfeder 15 reibschlüssig an die Gurtwelle 3 angekoppeltes Blockierelement 10 vorgesehen, welches einen Radialarm 13 mit einer Verzahnung 18 aufweist. Durch die reibschlüssige Ankopplung des Blockierelementes 10 wird dieses in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Gurtwelle 3 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn mitgenommen und steuert dabei in einer ersten Stellung I mit der Verzahnung 18 in die Verzahnung 7 des Sensorgehäuses 5 ein, wodurch das Sensorgehäuse 5 wiederum festgelegt wird. Bei einer Drehung der Gurtwelle 3 im Uhrzeigersinn, also beim Gurteinzug, wird das Blockierelement 10 im Uhrzeigersinn in eine zweite Stellung II bewegt, in der die Verzahnungen 18 und 7 nicht ineinandergreifen und dadurch das Sensorgehäuse 5 freigeben. Die erste Stellung I des Blockierelementes 10 ist in der 1 und die zweite Stellung II in der 2 zu erkennen.
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Insoweit entspricht der Sicherheitsgurtaufroller 1 dem Stand der Technik.
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An der Steuerscheibe 9 ist zusätzlich eine Zwangsführung in Form einer bogenförmigen Ausnehmung 12 mit einer entlang ihrer Längsrichtung variierenden Breite vorgesehen, in der ein an dem Blockierelement 10 angeordneter Vorsprung 14 in Form eines Zapfens geführt ist. Da die Steuerscheibe 9 von der Gurtwelle 3 über das Getriebe 8 angetrieben wird, wird auch die Ausnehmung 12 gegenüber dem Vorsprung 14 bewegt. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da der Vorsprung, abgesehen von seiner Schwenkbeweglichkeit, in Bezug zu der Drehung der Gurtwelle 3 als feststehend anzusehen ist. Die Breite der Ausnehmung 12 ist entlang ihres Verlaufs in Längsrichtung derart bemessen, dass die oben beschriebene Bewegung des Blockierelementes 10 in Abhängigkeit von der relativen Anordnung des Vorsprunges 14 in der Ausnehmung 12 entweder zugelassen oder eingeschränkt wird.
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Die Ausnehmung 12 kann grundsätzlich in einen ersten Abschnitt 12a und einen zweiten Abschnitt 12b unterteilt werden, die durch eine Engstelle 17 voneinander getrennt sind, wie in der 2 zu erkennen ist. Der erste Abschnitt 12a weist die zwei- bis dreifache Breite des Vorsprunges 14 auf, während die Engstelle 17 und der zweite Abschnitt 12b jeweils nur eine geringfügig größere Breite als der Vorsprung 14 aufweisen.
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In der 1 ist eine Stellung der Steuerscheibe 9 nach einem geringfügigen Auszug des Sicherheitsgurtes aus einer Parkposition P zu erkennen, in der sich der Vorsprung 14 in dem zweiten Abschnitt 12b kurz vor der Engstelle 17 befindet. Der Vorsprung 14 wird aufgrund der geringen Breite der Ausnehmung 12 in dem zweiten Abschnitt 12b in eine Position gezwungen, in der das Blockierelement 10 mit der an dem Ende des Radialarms 13 befindlichen Verzahnung 18 in die Verzahnung 7 des Sensorgehäuses eingreift und dadurch das Sensorgehäuse 5 festlegt. Gleichzeitig liegt die Steuerscheibe 9 mit dem Nocken an dem Blockierhebel 16 des Trägheitssensors 4 an und blockiert dadurch den Blockierhebel 16. Der Trägheitssensor 4 ist dadurch praktisch ausgeschaltet. Bei einem weiteren Auszug des Sicherheitsgurtes dreht die Steuerscheibe 9 im Uhrzeigersinn weiter und erreicht dabei die in der 2 gezeigte Stellung, in der sich der Vorsprung 14 gerade in der Engstelle 17 befindet. Aufgrund der Formgebung der Ausnehmung 12 im Bereich der Engstelle 17 wird der Vorsprung 14 dabei nach außen verdrängt, so dass das Blockierelement 10 mit der Verzahnung 18 aus der Verzahnung 7 des Sensorgehäuses 5 ausschwenkt und das Sensorgehäuse 5 freigibt. Die Engstelle 17 ist dabei derart positioniert, dass die Gurtauszugslänge, bei der sich der Vorsprung 14 in der Engstelle 17 befindet, identisch zu der Gurtauszugslänge ist, bei der der Blockierhebel 16 gerade durch den vorbeibewegten Nocken wieder freigegeben wird.
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Bei einer weiteren Drehung der Gurtwelle 5 in Auszugsrichtung wird die Steuerscheibe 9 weiter im Uhrzeigersinn verdreht, so dass der Vorsprung 14 in den ersten Abschnitt 12a der Ausnehmung 12 mit der größeren Breite eintritt, und der Blockierhebel 16 durch den nun nicht mehr anliegenden Nocken der Steuerkontur 11 frei beweglich ist. Aufgrund der größeren Breite des ersten Abschnittes 12a kann der Vorsprung 14 eine Bewegung quer zu der Ausnehmung 12 ausführen, wie in den 3 und 4 zu erkennen ist.
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Das Blockierelement 10 wird in dieser Stellung des Vorsprunges 14 aufgrund der reibschlüssigen Ankopplung an die Gurtwelle 3 in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Gurtwelle 3 in Gurteinzugsrichtung P1 oder in Gurtauszugsrichtung P2 mitgenommen und greift dadurch mit der Verzahnung 18 in die Verzahnung 7 ein (siehe 3) oder gibt das Sensorgehäuse 5 alternativ frei (siehe 4).
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In den 5 und 6 sind die Schaltzustände schematisch zwischen der Parkposition P und der vollständig ausgezogenen Gurtauszugslänge Z zu erkennen.
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Die Darstellung in der 5 entspricht dem oben beschriebenen Schaltablauf. Der Trägheitssensor (CS-Sensor) 4 ist zwischen der Parkposition P bis zu dem Schaltpunkt SP durch die Festlegung des Blockierhebels 16 abgeschaltet (CS OFF), während das Sensorgehäuse 5 gleichzeitig durch das mit der Verzahnung 18 in die Verzahnung 7 eingreifende Blockierelement 10 festgelegt ist (SAMS OFF). Der Vorsprung 14 wird in diesem Bereich in dem zweiten Abschnitt 12b bewegt.
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Von dem Schaltpunkt SP bis zum vollständigen Auszug Z des Sicherheitsgurtes ist der Trägheitssensor 4 bestimmungsgemäß durch die Freigabe des Blockierhebels 16 funktionsbereit (CS ON) und das Blockierelement 10 soweit beweglich, dass es je nach der Drehrichtung der Gurtwelle 3 das Sensorgehäuse 5 festlegt oder freigibt (SAMS ON). Der Bereich zwischen dem Schaltpunkt SP und dem vollständigem Auszug Z entspricht dem Bereich, in dem die Ausnehmung 12 mit dem Abschnitt 12a an dem Vorsprung 14 vorbeigeführt wird.
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In der 6 ist ein weiterentwickelter Schaltmechanismus zu erkennen, bei dem das Blockierelement 10 in dem Abschnitt 12b nur kurzzeitig in dem Unterabschnitt 12bb mit der Verzahnung 18 in die Verzahnung 7 des Sensorgehäuses 5 gezwungen wird (SAMS OFF). Während der weiteren Gurteinzugsbewegung wird der eingreifende Vorsprung 14 in dem Unterabschnitt 12ba nach außen verdrängt und das Blockierelement 10 mit der Verzahnung 18 aus der Verzahnung 7 ausgesteuert (SAMS ON). Die Bewegung des Blockierelementes 10 wird in dem zweiten Abschnitt 12b allein durch die Formgebung der Unterabschnitte 12ba und 12bb gesteuert und ist insbesondere unabhängig von der Drehrichtung P1 oder P2 der Gurtwelle 3.
