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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen, der mit mehreren Blockierzähnen versehen ist, einer Gurtspule, die drehbar im Rahmen gelagert ist und eine Blockierverzahnung aufweist, und einem Steuermechanismus, mit dem die Gurtspule aus einer Ausgangsstellung, in der sie sich frei im Rahmen drehen kann, in eine Blockierstellung verschoben werden kann, in der ihre Blockierverzahnung in die Blockierzähne des Rahmen eingreift.
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Bei diesem Typ von Gurtaufroller wird, wenn die Gurtspule blockiert werden soll, sie so relativ zum Rahmen verlagert, dass die an ihr angebrachte Verzahnung in Eingriff mit den Blockierzähnen gelangt, die am Rahmen vorgesehen sind. Zu diesem Zweck ist ein Steuermechanismus vorgesehen, der dafür sorgt, dass die Verzahnung der Gurtspule lagerichtig in die Blockierzähne des Rahmens eingesteuert wird, sodass ein Eingriff der Verzahnung in die Blockierzähne hergestellt ist, bevor auf die Gurtspule hohe Lasten einwirken.
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Für die gurtbandsensitive Blockierung enthält der Steuermechanismus einen Steuerhebel, der üblicherweise mit einer Innenverzahnung versehen ist, in die eine Steuerklinke eingreifen kann, die an einer Stirnseite der Gurtspule angeordnet ist. Die Steuerklinke wird bei einer gurtbandsensitiven Auslösung durch die Ausnutzung von Massenträgheitskräften so aus einer Ausgangsstellung nach außen verschwenkt, dass sie in die Innenverzahnung eingreift. Dadurch ist die Gurtspule nicht mehr frei drehbar, sondern mit dem Steuerhebel gekoppelt.
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Für die fahrzeugsensitive Blockierung enthält der Steuermechanismus eine Kupplungsscheibe, die drehfest mit der Gurtspule verbunden ist. In die Kupplungsscheibe greift ein Sensorhebel ein, wenn der Sensor bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung auslöst. Dadurch kann sich die Gurtspule nicht mehr frei drehen.
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Wird in diesem Zustand eine Zugkraft vom Gurtband auf die Gurtspule ausgeübt, führt dies dazu, dass der Steuerhebel zusammen mit der Gurtspule um den Schwenkpunkt schwenkt, an dem der Steuerhebel am Rahmen angebracht ist, und die Gurtspule in die Blockierzähne am Rahmen einsteuert. Die Anordnung der Zähne der Innenverzahnung am Steuerhebel relativ zu den Blockierzähnen gewährleistet dabei, dass die Gurtspule grundsätzlich mit ihrer Verzahnung lagerichtig in die Blockierzähne geführt wird, sodass das Auftreffen der Zahnspitzen der Verzahnung der Gurtspule auf die Zahnspitzen der Blockierzähne vermieden ist.
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Um die Verschiebung der Gurtspule aus der Ausgangsstellung in die Blockierstellung zu ermöglichen, werden im Stand der Technik Lagerschlitten verwendet, in denen die Gurtspule drehbar gelagert ist und die wiederum verschiebbar in Gehäuseschalen aufgenommen sind, die seitlich auf den Rahmen aufgesetzt sind. Jeder Lagerschlitten ist dabei entlang einer geradlinigen Führungsbahn so verschiebbar, dass die Gurtspule aus der Ausgangsstellung in die Blockierstellung gelangen kann. Federelemente gewährleisten dabei, dass diese Verlagerung der Gurtspule erst dann erfolgt, wenn ausreichend hohe Zugkräfte im Gurtband wirken.
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Die bekannte Konstruktion ist dahin gehend nachteilig, dass sie viele einzelne Bauteile verwendet, die aufwendig und sehr passgenau montiert werden müssen, damit eine korrekte Funktion des Gurtaufrollers gewährleistet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art dahin gehend weiterzubilden, dass die Gurtspule mit geringerem Aufwand reibungsarm gelagert ist, während gleichzeitig die Verlagerung aus der Ausgangsstellung in die Blockierstellung möglich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein schräg angestellter Führungskanal für die Gurtspule vorgesehen, in dem die Gurtspule mit axialer Vorspannung aufgenommen ist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Gurtspule axial in dem Führungskanal einzuspannen, sodass die Gurtspule sich in der Ausgangsstellung reibungsarm drehen kann. Der Führungskanal ermöglicht es jedoch der Gurtspule, sich aus der Ausgangsstellung in die Blockierstellung zu verlagern, wenn entsprechende Kräfte auf die Gurtspule einwirken. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, dass keinerlei separate Bauteile notwendig sind, um die Gurtspule zu lagern.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Boden des Führungskanals mit der Längsachse der Gurtspule einen Winkel einschließt, der im Bereich von 50° bis 80° liegt, besonders bevorzugt in der Größenordnung von 60°. Ein derart schräg angestellter Führungskanal für die Gurtspule wirkt nach Art einer Rampe, auf der die Gurtspule aus der Ausgangsstellung in die Blockierstellung verschoben wird. Gedanklich wandert die Gurtspule auf der Rampe „nach oben”, wenn sie in ihre Blockierstellung verschoben wird. Die Neigung der Rampe ist dabei so groß, dass sie wieder zurück in die Ausgangsstellung geschoben wird, wenn die Zugkräfte im Gurtband nachlassen.
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Vorzugsweise ist die Längsachse des Führungskanals so ausgerichtet, dass die Gurtspule bei der Bewegung aus ihrer Ausgangsstellung in die Blockierstellung in die Blockierzähne am Rahmen geleitet wird. Der Führungskanal unterstützt auf diese Weise das lagegenaue Eingreifen der Blockierverzahnung der Gurtspule in die Blockierzähne am Rahmen.
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Vorzugsweise hat der Führungskanal eine Länge in der Größenordnung von 3 mm. Es hat sich herausgestellt, dass bereits ein derart kurzer Weg von der Ausgangsstellung in die Blockierstellung ausreicht, um im Normalbetrieb, also wenn die Gurtspule sich in der Ausgangsstellung befindet, diese zuverlässig gelagert zu halten, ohne dass es zu einem unbeabsichtigten Eingriff der Blockierverzahnung in die Blockierzähne kommt.
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Vorzugsweise ist die Gurtspule mit einem Führungsstift versehen, der in den Führungskanal eingreift. Ein solcher Führungsstift kann insbesondere einstückig mit der Gurtspule ausgebildet sein, was die Anzahl der Einzelteile verringert.
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Vorzugsweise läuft der Führungsstift konisch zu. Auf diese Weise ist ein Spitzenlager gebildet, welches die Gurtspule reibungsarm hält.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Führungskanal in einer Gehäuseschale vorgesehen, die auf der Außenseite des Rahmens befestigt ist. Diese Ausführungsform erfordert keinerlei separate Bauteile für die Lagerung der Gurtspule, da die Gehäuseschalen sowieso zur Kapselung der Mechanik des Gurtaufrollers vorgesehen sind. Aufgrund ihrer notwendigen Abmessungen weist eine solche Gehäuseschale auch von sich aus die nötige Elastizität auf, um bei der Verlagerung der Gurtspule aus der Ausgangsstellung in die Blockierstellung elastisch nach außen aufgeweitet werden zu können.
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Vorzugsweise ist der Führungskanal auf beiden Seiten des Rahmens vorgesehen. Dies gewährleistet, dass die Gurtspule auf beiden Seiten in derselben Weise geführt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in einer Explosionsansicht;
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2 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in einer Seitenansicht, wobei einige Bauteile weggelassen sind und der Steuerhebel abgeschnitten gezeigt ist;
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3 den Gurtaufroller von 2, wobei einige Bauteile geschnitten dargestellt sind und eine Gehäuseschale abgeschnitten gezeigt ist;
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4 schematisch einen Schnitt entlang der Ebene IV-IV von 3; und
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5 schematisch einen Schnitt entlang der Ebene V-V von 3.
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In den 1 und 2 ist ein Gurtaufroller 10 gezeigt, der einen Rahmen 12 und eine Gurtspule 14 enthält. Der Rahmen 12 weist ein Rückenteil 15 und zwei Seitenteile 16 auf, wobei jedes der beiden Seitenteile 16 mit einer Öffnung 18 versehen ist, innerhalb derer ein Flansch 20 aufgenommen ist, der jeweils an einem axialen Ende der Gurtspule vorgesehen ist. Der Rand jeder Öffnung 18 ist mit mehreren Blockierzähnen 22 versehen, deren Geometrie und Teilung abgestimmt ist auf eine Blockierverzahnung 24, die an jedem Flansch der Gurtspule 14 ausgebildet ist.
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An einem der beiden Flansche 20 der Gurtspule 14 ist, in axialer Richtung betrachtet, unmittelbar neben der Blockierverzahnung 24 eine Steuerverzahnung 26 ausgebildet, die hinsichtlich ihrer Teilung und ihrer Anordnung in Umfangsrichtung betrachtet mit der Blockierverzahnung 24 übereinstimmt. Der Unterschied zwischen der Blockierverzahnung 24 und der Steuerverzahnung 26 besteht insbesondere darin, dass die Zähne der Steuerverzahnung nicht so hoch und außerdem spitzer ausgeführt sind als die Zähne der Blockierverzahnung 24 (siehe insbesondere die Seitenansicht von 2).
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An einem der beiden Seitenteile 16 des Rahmens 12 des Gurtaufrollers 10 ist ein Steuerhebel 28 angeordnet, der nach Art einer Kappe die Steuerverzahnung 26 umgibt und mit einem Schwenkzapfen 30 schwenkbar am entsprechenden Seitenteil 16 des Rahmens 12 begrenzt schwenkbar angebracht ist. Der Steuerhebel 28 ist auf seiner Innenseite mit einer Innenverzahnung versehen, die für eine an sich bekannte gurtbandsensitive Blockierung der Gurtspule vorgesehen ist. Die Innenverzahnung und eine an der Gurtspule angeordnete Steuerklinke, die aufgrund der Massenträgheit in die Innenverzahnung gurtbandsensitiv eingesteuert werden kann, sind hier nicht dargestellt.
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Für die fahrzeugsensitive Sperrung ist am Steuerhebel 28 ein Zwischenhebel 32 schwenkbar gelagert. Dieser kann aus der in den 1 und 2 gezeigten Ausgangsstellung, in der er nicht in die Steuerverzahnung 26 eingreift, so verschwenkt werden, dass seine Spitze in die Steuerverzahnung 26 eingreift. Zum Verschwenken des Zwischenhebels 32 ist ein Sensor 34 vorgesehen, der von seiner grundsätzlichen Bauart her bekannt ist und fahrzeugsensitiv anspricht. Der Sensor 34 ist dabei so angeordnet, dass ein von einer Sensorkugel 36 betätigbarer Sensorhebel 38 den Zwischenhebel 32 aus der Ausgangsstellung in die Steuerverzahnung 26 einsteuern kann.
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Solange sich der Zwischenhebel 32 in der in den 1 und 2 gezeigten Stellung befindet, kann sich die Gurtspule frei innerhalb der Öffnungen 18 der Seitenteile 16 des Rahmens 12 drehen (unter der Annahme, dass auch keine gurtbandsensitive Blockierung ausgelöst wurde). Dabei wird die Gurtspule von zwei Gehäuseschalen 40 geführt. Dies wird später näher erläutert. Wenn der fahrzeugsensitive Sensor 34 auslöst, wird der Zwischenhebel 32 vom Sensorhebel 38 so verstellt, dass die Spitze des Zwischenhebels 32 in die Steuerverzahnung 26 eingreift (siehe insbesondere 3). Bei gurtbandsensitiver Sperrung schwenkt die nicht dargestellte Steuerklinke an der Gurtspule in die Innenverzahnung des Steuerhebels. Wenn in diesem Zustand ein Zug auf das Gurtband ausgeübt wird, wird die Gurtspule in der Richtung des Pfeils P von 4 gedreht. Bei fahrzeugsensitiver Sperrung verhindert der Zwischenhebel ein Weiterdrehen der Gurtspule. Bei gurtbandsensitiver Sperrung verhindert die in die Innenverzahnung des Steuerhebels einschwenkende Sperrklinke ein Weiterdrehen der Gurtspule. Zug am Gurtband führt dann dazu, dass die Gurtspule 14 zusammen mit dem Steuerhebel 28 in der Richtung des Pfeils P um den Schwenkzapfen 30 geschwenkt wird. Dadurch gelangt die Blockierverzahnung 24 in Eingriff mit den Blockierzähnen 22 des Rahmens (siehe 4). Dadurch ist die Gurtspule 14 zuverlässig relativ zum Rahmen 12 blockiert. Die Anordnung des Zwischenhebels 32 am Steuerhebel 28 gewährleistet dabei, dass die Zähne der Blockierverzahnung 24 lagerichtig in die Blockierzähne 22 am Rahmen 12 eingesteuert werden.
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Die Gurtspule 14 ist relativ zum Rahmen 12 mittels einer sogenannten Spitzenlagerung gelagert, die als wesentliche Bestandteile einen Führungsstift 50 an jedem axialen Ende der Gurtspule 14 sowie einen Führungskanal 52 aufweisen, in denen jeweils einer der Führungsstifte 50 aufgenommen ist und der in der Gehäuseschale 40 ausgebildet ist. Der Führungsstift 50 kann einstückig mit der Gurtspule ausgeführt sein oder aber ein separates Bauteil sein, das an der Gurtspule befestigt ist. Die Mittelachse der Führungsstifte 50 fällt dabei mit der Mittelachse und Drehachse der Gurtspule 14 zusammen. An den von den Gurtspule 14 abgewandten Enden ist jeder Führungsstift konisch oder ballig ausgeführt.
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Die beiden Führungskanäle 52 sind in den Gehäuseschalen vorgesehen, die auf die Seitenteile 16 des Rahmens 12 aufgesetzt sind. Jeder Führungskanal ist langgestreckt, wobei die Längsachse jedes Führungskanals 52 mit der Richtung zusammenfällt, in der die Gurtspule aus ihrer Ausgangsstellung in die Blockierstellung verstellt wird. Wie insbesondere in 4 zu sehen ist, ist der Boden jedes Führungskanals 52 schräg zur Längs- und Drehachse L der Gurtspule 14 ausgerichtet, und zwar vorzugsweise in einem Winkel α von etwa 60°. In der Ausgangsstellung liegt jeder Führungsstift 50 an der „tiefsten” Stelle des Führungskanals 52 (siehe die in 3 eingezeichnete Position A), wo die Gurtspule 14 aufgrund der realisierten Spitzenlagerung reibungsarm gehalten ist. Wenn der Sperrmechanismus die Gurtspule blockiert und diese unter der Wirkung einer Zugkraft im Gurtband in ihre Blockierstellung verlagert wird, wandert der Führungsstift 50 auf dem Boden des Führungskanals 52 „nach oben”, drückt also den Mittelabschnitt der beiden Gehäuseschalen 40 in der Richtung des Pfeils P von 4 nach außen. Wenn sich die Gurtspule 14 in der Blockierstellung befindet, befindet sich der Führungsstift 50 in der Position, die in 3 mit BP bezeichnet und in 4 gestrichelt dargestellt ist.
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Aufgrund der elastischen Vorspannung, die in den beiden Gehäuseschalen aufgebaut wird, wenn sich die Gurtspule 14 in die Blockierstellung verlagert, und aufgrund der schrägen Ausrichtung des Bodens der beiden Führungskanäle 52 wird die Gurtspule 14 automatisch zurück in ihre Ausgangsstellung beaufschlagt. In diese gelangt sie, wenn die Zugkraft im Gurtband nachlässt.
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Die Höhe der Rückstellkraft in die Ausgangsstellung hängt ab vom gewählten Winkel α sowie von der elastischen Vorspannkraft, die von den Gehäuseschalen bereitgestellt wird. In Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen kann somit die Rückstellkraft einfach auf die gewünschten Werte eingestellt werden. Auch die Spitzenlagerung der Gurtspule 14 in den Gehäuseschalen kann mit geringem Aufwand an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Zum einen kann die Reibpaarung an die Anforderungen angepasst werden, und zum anderen kann insbesondere durch die Gestaltung der Verjüngung an den Außenseiten der Führungsstifte 50 die Reibung und die Lebensdauer der Lagerung eingestellt werden.
