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Die Erfindung betrifft einen Gurtschlossbringer für ein Fahrzeugsicherheitsgurtsystem.
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Durch sogenannte Gurtschlossbringer wird in Personenkraftfahrzeugen der Anschnallvorgang unterstützt, indem das Gurtschloss einen definierten Weg von einer Normalposition in eine Anreichposition verfahren wird, in der das Gurtschloss für den Fahrzeuginsassen besser erreichbar ist. Nach Einstecken der Steckzunge in das Gurtschloss wird das Gurtschloss dann wieder aus der Anreichposition in die Normalposition zurückverfahren.
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Ein solches System soll möglichst platzsparend ausgelegt und günstig herstellbar sein. Gleichzeitig muss aber sichergestellt sein, dass auch bei der Einwirkung von hohen Kräften auf das Gurtschloss, etwa bei einem Unfall, dieses nicht aus seiner Normalposition herausgezogen werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtschlossbringer zu schaffen, der diese Punkte erfüllt.
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Erfindungsgemäß wird das bei einem Gurtschlossbringer für ein Fahrzeugsicherheitsgurtsystem erreicht, der einen Spindelantrieb und ein an einer Spindel des Spindelantriebs befestigtes Gurtschloss aufweist, das über eine auf der Spindel sitzende Spindelmutter höhenverfahrbar ist. Es ist ein Sicherungsmechanismus mit wenigstens einem Verriegelungselement vorgesehen, wobei der Sicherheitsmechanismus so ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraftschwelle einen Kraftschluss und/oder einen Formschluss mit der Spindel eingeht und eine in Ausfahrrichtung der Spindel auf das Gurtschloss wirkende Kraft unter Umgehung des Spindelantriebs in einen fahrzeugfesten Befestigungspunkt einleitet. Diese Gestaltung eröffnet die Möglichkeit, den Spindelantrieb und insbesondere die Spindelmutter nicht auf die höchsten bei einem Unfall wirkenden Kräfte auslegen zu müssen, wodurch diese Bauteile kleiner, leichter und kostengünstiger gestaltet werden können. Lediglich der Sicherungsmechanismus und das Verriegelungselement müssen zur Aufnahme der hohen Kräfte ausgelegt sein, diese sind aber nicht zwangsläufig Teil der Verfahrmechanik.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sicherungsmechanismus eine bewegliche mechanische Brücke darstellt, die zwei Positionen einnehmen kann. In einer ersten Position geht der Sicherungsmechanismus keinen Kraft- und/oder Formschluss mit der Spindel ein. In der zweiten Position jedoch ist ein solcher Kraft- und/oder Formschluss mit der Spindel vorhanden. Darüber hinaus ist der Sicherungsmechanismus stets fest an einem fahrzeugseitigen Befestigungspunkt angelenkt, sodass bei ausgelenkter Brücke die direkte mechanische Koppelung von Spindel zu Befestigungspunkt vorhanden ist.
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Der Sicherungsmechanismus weist vorzugsweise wenigstens ein Auslenkteil auf, das so ausgebildet ist, dass es bei Überschreiten der Kraftschwelle seine Position verändert, wodurch das Verriegelungselement eine Eingriffsstellung einnimmt, in der es in Kontakt mit der Spindel kommt. Das Verriegelungselement kann ein vom Auslenkteil separates Bauteil sein, die beiden Bauteile können aber auch fest miteinander verbunden sein.
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Die Positionsveränderung des Auslenkteils bei Krafteinwirkung kann beispielsweise durch Verschieben, Verschwenken oder Verformen des Auslenkteils erfolgen. Diese Positionsveränderung, die das Auslenkteil zum Bewegen des Verriegelungselements ausführt, entspricht einer kurzen Auszugsstrecke der Spindel in ihrer Ausfahrrichtung in Richtung der Anreichposition. Diese Strecke beträgt bevorzugt nur wenige Millimeter.
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Das Auslenkteil wird beispielsweise durch die Spindelmutter bei Überschreiten der vorbestimmten Kraft ausgelenkt. Das Auslenkteil kann eine Lagerung der Spindelmutter sein. Die Lagerung ist ein Bauteil, mit dem die Spindelmutter stets in Kontakt ist und auf das eine direkte Kraftübertragung durch die Spindelmutter bei einer Zugkraft auf die Spindel einfach möglich ist. Die Lagerung der Spindelmutter kann auch gleichzeitig die Lagerung des Spindelantriebs bilden.
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Bei Überschreiten der vorbestimmten Kraftschwelle durch Krafteinwirkung auf die Spindelmutter kann sich das Auslenkteil durch die von der Spindelmutter auf das Auslenkteil übertragene Kraft verformen oder verschwenken und dadurch das Verriegelungselement in die Eingriffsstellung auslenken.
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Das Verriegelungselement sollte dabei so ausgelegt sein, dass es auch oberhalb der Kraftschwelle bei den gewöhnlich bei einem Unfall, vorteilhaft auch einem schweren Unfall, auftretenden Kräften formstabil ist.
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Es können zwei Verriegelungselemente vorgesehen sein, die vorzugsweise einander gegenüberliegen und die Spindel zwischen sich haben.
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Die vorbestimmte Kraftschwelle liegt vorzugsweise bei etwa 7 bis 9 kN. Bei Kräften in dieser Größenordnung gibt dann vorteilhaft das Auslenkteil, also beispielsweise die Lagerung der Spindelmutter nach. Bevorzugt sind die Spindelmutter selbst sowie die Verbindung der Spindelmutter mit dem Spindelgewinde auf Kräfte von 10 bis 15 kN ausgelegt, um einen Sicherheitsspielraum zu bilden. Eine Bruchlast des Verriegelungselements liegt dagegen vorzugsweise bei mehr als 25 kN, um auch bei schweren Unfällen ein sicheres Zurückhalten des Fahrzeuginsassen gewährleisten zu können.
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Kräfte oberhalb der vorbestimmten Kraftschwelle können direkt von dem Verriegelungselement in eine fahrzeugfeste Befestigung des Gurtschlossbringers eingeleitet werden und so den Spindelantrieb mit Spindel und Spindelmutter praktisch vollständig umgehen.
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Es ist möglich, das Verriegelungselement schwenkbar am Auslenkteil und/oder schwenkbar an einer Gehäuseschale zu befestigen. Beispielsweise kann das Verriegelungselement mit der Gehäuseschale vernietet sein.
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Eine Schwenkbewegung des Verriegelungselements, um dieses in die Eingriffsstellung zu bringen, ist vorteilhaft, da eine Positionsänderung des Auslenkteils leicht in eine derartige Schwenkbewegung umgesetzt werden kann, ohne dass das Auslenkteil große Wegstrecken zurücklegen muss.
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Das Verriegelungselement ist vorzugsweise zwischen dem Schlosskopf und der Spindelmutter an die Spindel ankoppelbar. Auf diese Weise können Zugkräfte vom Gurtschloss über die stabile Spindel direkt auf das Verriegelungselement und auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden.
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Die Spindelmutter weist vorzugsweise einen Anschlag auf, der in Anlage mit dem Auslenkteil kommt. Eine auf das Gurtschloss wirkende Zugkraft wird somit direkt über die Spindelmutter auf das Auslenkteil übertragen, das seine Position ändert, wenn die Zugkraft die vorbestimmte Kraftschwelle überschreitet.
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Der Anschlag kann beispielsweise als umlaufende Schulter an der Spindelmutter ausgebildet sein.
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Wird das Verriegelungselement verschwenkt, kann ein Anlenkpunkt zur Verschwenkung auch als Anlenkpunkt des Auslenkteils verwendet werden. Dabei ist es möglich, dass sich das Auslenkteil sowohl verformt als auch verschwenkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verriegelungselement eine Öse auf, durch die die Spindel hindurch verläuft, wobei in der Eingriffsstellung ein Innenrand der Öse in Eingriff mit dem Außenumfang der Spindel kommt. Auf diese Weise entsteht sowohl ein Kraftschluss als auch ein Formschluss, da sich der Innenrand der Öse um ein gewisses Maß in die Spindel eingraben kann. So entsteht eine sichere kraftübertragende Verbindung zwischen Spindel und Verriegelungselement.
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Ein einfaches Verschwenken des Verriegelungselements um z. B. etwa 5° bis 30° genügt, um die Öse so schräg zu stellen, dass sie in Kontakt mit der Spindel kommt. Das Verlagern des Verriegelungselements in seiner Eingriffsstellung lässt sich damit durch eine nur kleine Positionsänderung des Auslenkteils bewirken.
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Vorteilhaft verläuft der Kraftfluss von der Spindel über das Verriegelungselement und wenigstens eine Gehäuseschale zu einem Befestigungspunkt der Gehäuseschale am Fahrzeug. Die Gehäuseschale kann eine Außenhülle des Gurtschlossbringers sein und auch dessen fahrzeugfeste Befestigung bilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lagerung, die Spindelmutter, die Spindel sowie der gesamte Spindelantrieb von zwei Gehäuseschalen umschlossen.
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Da die Spindelmutter keine hohen Kräfte aufnehmen muss, ist es möglich, sie aus Kunststoff zu fertigen, was das Gewicht des Gurtschlossbringers reduziert.
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Die Spindelmutter kann beispielsweise über ein Zahnrad, ein Schneckenrad oder ein Kegelrad auf bekannte Weise angetrieben werden.
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Der Antrieb der Spindelmutter kann direkt über einen Elektromotor erfolgen, es ist aber vorteilhaft, mit der Spindelmutter eine flexible Welle und diese mit dem Elektromotor oder einem anderen geeigneten Antrieb zu verbinden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gurtschlossbringers in seiner Normalstellung;
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2 den Gurtschlossbringer aus 1 in seiner Anreichstellung;
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3 eine schematische Schnittansicht des Gurtschlossbringers aus 1 in der Normalstellung;
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4 eine schematische Schnittansicht des Gurtschlossbringers aus 1 in der Anreichstellung;
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5 eine schematische Frontansicht des Gurtschlossbringers aus 1 in der Normalstellung;
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6 eine schematische Frontansicht des Gurtschlossbringers aus 1 in der Anreichstellung;
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7 eine schematische Seitenansicht des Gurtschlossbringers aus 1 in der Normalstellung;
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8 eine schematische Seitenansicht des Gurtschlossbringers aus 1 in der Anreichstellung;
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9 eine schematische Schnittansicht des Gurtschlossbringers aus 1 bei Einwirken einer Kraft oberhalb der vorbestimmten Kraftschwelle;
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10 eine schematische perspektivische Ansicht des Gurtschlossbringers aus 9;
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11 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kegelradantriebs für den Spindelantrieb eines erfindungsgemäßen Gurtschlossbringers;
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12 eine schematische Schnittansicht der Baugruppe in 11;
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13 eine schematische perspektivische Ansicht eines Schneckenradantriebs für einen Spindelantrieb eines erfindungsgemäßen Gurtschlossbringers; und
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14 eine schematische Schnittansicht der Baugruppe aus 13.
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1 zeigt einen Gurtschlossbringer 10, der ein Gurtschloss 12 aufweist, dessen unteres Ende fest an einer Spindel 14 befestigt ist. Die Spindel 14 ist Teil eines weiter unten beschriebenen Spindelantriebs, der in dem hier gezeigten Beispiel über eine flexible Welle 16, die mit einem Elektromotor 18 gekoppelt ist, angetrieben wird.
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Über den Spindelantrieb kann die Spindel 14 in der Höhe verfahren werden (siehe Pfeil R), sodass das Gurtschloss 12 eine Normalposition einnehmen kann, in der die Spindel 14 am weitesten eingefahren ist, und eine Anreichposition, in der die Spindel 14 am weitesten ausgefahren ist (siehe beispielsweise 1 und 2). Das Gurtschloss 12 wird nur bei mit dem An- bzw. Abschnallen verbundenen Fahrsituationen in die Anreichposition verfahren, damit ein Fahrzeuginsasse das Gurtschloss 12 leichter erreichen kann. In allen anderen Fahrsituationen befindet sich das Gurtschloss 12 in der Normalposition (1).
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Das Gurtschloss 12 ist so mit der Spindel 14 verbunden, dass auch hohe, etwa bei einem Unfall auftretende Kräfte vom Gurtschloss 12 auf die Spindel 14 übertragen werden können. Das Gurtschloss 12 kann starr oder gegenüber der Spindel 14 schwenkbar an dieser befestigt sein.
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Der Gurtschlossbringer 10 weist zwei Gehäuseschalen 20, 22 auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und die Spindel 14 sowie den Spindelantrieb umschließen. Die beiden Gehäuseschalen 20, 22 sind jeweils aus einem Blechstück gebogen. An einem unteren Ende laufen die beiden Gehäuseschalen 20, 22 zusammen und bilden einen mit einer Öse versehenen Befestigungsabschnitt 24 zur fahrzeugfesten Befestigung des gesamten Gurtschlossbringers 10.
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In Richtung des Gurtschlosses 12 weiten sich die beiden Gehäuseschalen 20, 22 in Querrichtung auf, um Raum für den Spindelantrieb, der zwischen ihnen angeordnet ist, zu schaffen.
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3 zeigt den Gurtschlossbringer 10 mit dem Gurtschloss 12 in der Normalstellung, während 4 den Gurtschlossbringer 10 mit dem (hier nicht gezeigten) Gurtschloss 12 in der Anreichstellung zeigt.
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Der in den 3 und 4 näher dargestellte Spindelantrieb weist eine Spindelmutter 26 auf, die auf die Spindel 14 aufgeschraubt ist. Die Spindel 14 besitzt über ihre gesamte höhenverfahrbare Länge ein (nicht gezeigtes) entsprechendes Gewinde.
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Parallel zur Spindelmutter 26 ist ein mit einer (nicht dargestellten) Außenverzahnung der Spindelmutter 26 in Eingriff befindliches Antriebszahnrad 28 angeordnet, das ebenfalls zwischen den Gehäuseschalen 20, 22 liegt. Das Antriebszahnrad 28 ist mit der flexiblen Welle 16 verbunden und wird über diese in Drehung versetzt. Die Drehung des Antriebszahnrads 28 wird auf die Spindelmutter 26 übertragen, woraufhin die Spindel 14 in Längsrichtung durch die Spindelmutter 26 bewegt wird, sodass sich ihre ausgefahrene Länge und damit die Position des Gurtschlosses 12 verändern lässt.
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Um ein Mitdrehen der Spindel 14 zu verhindern, ist eine Verdrehsicherung 30 am unteren Ende der Spindel 14 angebracht, die in einer in den Gehäuseschalen 20, 22 ausgebildeten Führung 32 angeordnet ist. Dies ist in 4 dargestellt.
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Die Spindelmutter 26 ist in einer Lagerung 34 ortsfest, aber drehbar gelagert, wobei die Lagerung 34 in einen (bezüglich der Figuren) oberen und einen unteren Lagerblock 36, 38 unterteilt ist. Der untere Lagerblock 38 ist fest zwischen den Gehäuseschalen 20, 22 fixiert. Die beiden oberen Lagerblöcke 36 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Spindel 14 angeordnet und liegen auf dem unteren Lagerblock 38 auf.
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Jeder der beiden oberen Lagerblöcke 36 weist eine Öffnung 40 auf, durch die ein Befestigungsstift 42 hindurchgeht, mit dem die beiden Gehäuseschalen 20, 22 aneinander vernietet sind.
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Die Befestigungsstifte 42 verbinden außerdem jeweils ein Verriegelungselement 44 mit den Gehäuseschalen 20, 22, indem der Befestigungsstift 42 durch mit den Öffnungen 40 fluchtenden Öffnungen im Verriegelungselement 44 hindurchgreift.
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Die beiden Verriegelungselemente 44 sind am gurtschlossseitigen Ende der Gehäuseschalen 20, 22 angeordnet und liegen somit zwischen dem Gurtschloss 12 und der Spindelmutter 26.
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Beide Verriegelungselemente 44 sind hier einstückig aus einem Blech gebogen und weisen neben zwei Befestigungslaschen 46, die die Öffnungen aufweisen, durch die die Befestigungsstifte 42 hindurch ragen, eine Lasche mit einer Öse 48 auf, durch die die Spindel 14 hindurch verläuft. Die Verriegelungselemente 44 sind spiegelbildlich ausgebildet und über den oberen Lagerblöcken 36 angeordnet.
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Im normalen Fahrzeugbetrieb liegen die Verriegelungselemente 44 und die Ösen 48 in der in den 1 bis 8 gezeigten Stellung, in der sich die Öse 48 senkrecht zur Spindel 14 erstreckt und die Spindel 14 sich bei der Höhenverstellung durch die Ösen 48 bewegt, ohne deren Innenrand zu berühren. Die gesamte Lagerung 34, also sowohl der untere Lagerblock 38 als auch die oberen Lagerblöcke 36 bleiben dabei ständig in derselben Form und Position. Dies gilt auch im normalen Fahrbetrieb, wenn auf das Gurtschloss 12 wirkende nicht allzu hohe Zugkräfte F in Richtung R der Anreichposition versuchen, die Spindel 14 nach oben aus den Gehäuseschalen 20, 22 herauszuziehen. Derartige Zugkräfte, die auf das Gurtschloss 12 wirken, werden über die Spindelmutter 26 auf die Lagerung 34 und über diese in die Gehäuseschalen 20, 22 und in das Fahrzeug übertragen.
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Die Verbindung der Spindelmutter 26 mit dem Gewinde der Spindel 14 ist so ausgelegt, dass sie im normalen Fahrzeugbetrieb auftretenden Kräften, was etwa Kräften mit einer Obergrenze von 7 bis 9 kN entspricht, ohne Weiteres standhalten kann.
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Wirkt eine höhere Zugkraft F, etwa bei einem Unfall, bei dem über den Fahrzeuginsassen Kraft auf das Gurtband und damit das Gurtschloss 12 ausgeübt wird, werden die Spindel 14 und damit die Spindelmutter 26 in Anreichrichtung R (in den Figuren) nach oben gezogen. Die Spindelmutter 26 hat einen Anschlag 50 in Form einer umlaufenden, radialen Schulter, die einer Anschlagfläche 51 an der Unterseite der oberen Lagerblöcke 36 gegenüberliegt (siehe 4 bzw. 9).
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Im normalen Betrieb kommt der Anschlag 50 nicht in Kontakt mit der Anschlagfläche 51. Erst bei Überschreiten der vorbestimmten Kraftschwelle von ca. 7 bis 9 kN wird der Anschlag 50 an der Spindelmutter 26 in Kontakt mit der Anschlagfläche 51 der oberen Lagerblöcke 36 gezogen, sodass auch diese in Richtung der Zugkraft F belastet werden.
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Jedem der Verriegelungselemente 44 ist ein Auslenkteil 52 zugeordnet, das im gezeigten Beispiel jeweils identisch einem der beiden oberen Lagerblöcken 36 ist (siehe 9). Bei Einwirken einer Kraft oberhalb der vorbestimmten Kraftschwelle beginnt sich das Auslenkteil 52 zu verformen, zu verschwenken und/oder in Richtung der Zugkraft F zu bewegen. Dabei drückt das jeweilige Auslenkteil 52 gegen das darüber liegende Verriegelungselement 44 und übt eine (in den Figuren) nach oben gerichtete Kraft auf dieses aus.
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Da die Verriegelungselemente 44 über die Befestigungsstifte 42 schwenkbar an den Gehäuseschalen 20, 22 angelenkt sind, führt eine Bewegung der beiden Auslenkteile 52 zu einer Verschwenkung der beiden Verriegelungselemente 44. Dies hat zur Folge, dass sich die Laschen der Verriegelungselemente 44 mit den Ösen 48 bezogen auf den Querschnitt der Spindel 14 schräg stellen. Dadurch kommt ein Innenrand 54 der Öse 48 abschnittsweise in Kontakt mit der Umfangsfläche der Spindel 14.
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Diese Situation ist in den 9 und 10 dargestellt.
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Form und Material der Verriegelungselemente 44, insbesondere des Rands der Ösen 48 sind so gewählt, dass der Innenrand 54 der Öse 48 in den Außenumfang der Spindel 14 einschneidet und sich ein Stück in das Material der Spindel 14 eingräbt oder zumindest zwischen zwei Windungen des Gewindes verkeilt.
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Bei einer Erhöhung der Auszugskraft F verstärkt sich das Einschneiden der Kante 54 der Öse 48 in die Spindel 14, sodass ein immer besserer Kraft- und Formschluss zwischen dem Verriegelungselement 44 und der Spindel 14 entsteht.
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Ab dem Kontakt des Verriegelungselements 44 mit der Spindel 14 erfolgt der Kraftfluss nicht mehr über die Spindel 14, die Spindelmutter 26, die Lagerung 34 und die Gehäuseschalen 20, 22, sondern über die Spindel 14, die Verriegelungselemente 44, die Befestigungsstifte 42 und die Gehäuseschalen 20, 22 über den Befestigungsabschnitt 24 direkt in ein fahrzeugfestes Bauteil. Lediglich diese Bauteile müssen zur Aufnahme der hohen, bei einem Unfall wirkenden Kräfte im Bereich von bis zu ca. 25 kN ausgelegt sein.
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Daher ist im vorliegenden Beispiel die Spindelmutter 26 aus Kunststoff gefertigt. Sie wird nie über ihre Bruchlast von ca. 10 bis 15 kN hinaus belastet, da bereits bei geringeren Kräften der Kraftfluss über die Verriegelungselemente 44 geleitet wird.
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Daher kann der gesamte Spindelantrieb auch kleiner dimensioniert werden, denn als Last tragende Bauteile müssen lediglich die Gehäuseschalen 20, 22, die Verriegelungselemente 44 und die Spindel 14 ausgebildet sein. Dies erlaubt eine sehr schlanke Bauweise des gesamten Gurtschlossbringers 10, weshalb dieser beispielsweise auch zur Verwendung an den Vordersitzen gut geeignet ist.
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Die Verriegelungselemente 44 sowie die beiden Gehäuseschalen 20, 22 bestehen hier aus einem Stahlblech.
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In den 11 und 12 ist eine Antriebsvariante gezeigt, bei der die Spindelmutter 26 nicht über ein paralleles Zahnrad, sondern über ein Kegelrad 60 angetrieben wird. In diesem Fall ist ein Elektromotor 18 direkt am Gurtschlossbringer 10 vorgesehen, das Kegelrad könnte aber auch wie im vorherigen Beispiel beschrieben über eine flexible Welle mit dem Elektromotor 18 verbunden sein.
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In den 13 und 14 ist ein Antrieb der Spindelmutter 26 über einen Schneckenantrieb dargestellt, bei dem eine Schnecke 70, die mit einem Elektromotor 18 verbunden ist, ein Schneckenrad 72 antreibt, das wiederum in Eingriff mit einer Außenverzahnung an der Spindelmutter 26 steht und diese in Drehung versetzen kann.
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Die Schnecke 70 könnte auch direkt die Spindelmutter 26 antreiben, deren Außenverzahnung ist dann entsprechend in Form eines Schneckenrads gestaltet.
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Auch hier kann der Elektromotor 18 direkt am Gurtschlossbringer angeordnet sein oder über eine flexible Welle mit der Schnecke 70 verbunden sein.
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In diesen Beispielen sind die Verriegelungselemente 44 nicht dargestellt, der in den 11 und 12 bzw. den 13 und 14 gezeigte Antrieb kann jedoch selbstverständlich anstelle des in den 1 bis 10 dargestellten Spindelantriebs eingesetzt werden.
