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Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsgurtsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 35 36 528 A1 ist eine Sicherheitsgurtanordnung für Fahrzeuge bekannt, welche eine Gurtaufwickelvorrichtung mit einer Wickelwelle zum selbsttätigen Aufwickeln von Gurtband aufweist. Um Schäden im Fahrzeuginnenraum durch eine auf dem Gurtband gehaltene Schlosseinstecklasche zu vermeiden, soll eine eine Überschreitung einer vorgegebenen Gurtbandaufwickelgeschwindigkeit verhindernde Bremsvorrichtung in Form einer auf einer Wickelwelle gehaltenen, durch Zentrifugalkraft betätigten Bremse vorgesehen sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sicherheitsgurtsystem anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Sicherheitsgurtsystem umfasst ein Gurtband, eine Gurtbandaufwickelvorrichtung zum selbsttätigen Aufwickeln des Gurtbandes auf die und zum Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung, sowie eine Bremsvorrichtung zur Beeinflussung einer Aufwickelgeschwindigkeit des Gurtbandes auf die Gurtbandaufwickelvorrichtung. Die Bremsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie bei der Beeinflussung der Aufwickelgeschwindigkeit unmittelbar auf das Gurtband einwirkt. Die Aufwickelgeschwindigkeit beschreibt die Geschwindigkeit, mit welcher das Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung aufgewickelt wird.
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Insbesondere ist das Sicherheitsgurtsystem dazu geeignet, einen Insassen eines Fahrzeuges derart zu sichern, dass der Insasse im Falle eines Unfalles vom Gurtband zurückgehalten wird, wie dies beispielsweise bei einem üblichen Dreipunktgurt der Fall ist. Für ein solches Sicherheitsgurtsystem hat sich die Gurtbandaufwickelvorrichtung durchgesetzt, welche etwa mittels Federkraft oder mittels der Kraft eines Elektromotors das Gurtband selbsttätig aufwickeln kann, so dass bei Nichtgebrauch des Sicherheitsgurtsystems das Gurtband in eine Ablageposition gezogen wird. Bei Gebrauch des Sicherheitsgurtsystems, also wenn der Insasse sich zum Sichern angurtet, zieht der Insasse am Gurtband, wodurch das Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung abgewickelt wird. In einer zum Sichern des Insassen geeigneten Gebrauchsposition des Sicherheitsgurtsystems verläuft das Gurtband über den Insassen. Dabei wird das Gurtband in dieser Position mittels einer mit dem Gurtband verbundenen Steckzunge gehalten, welche in einem am Fahrzeug befestigten Gurtschloss lösbar verbunden ist. Zudem ist das Gurtband üblicherweise mit seinem einen Ende etwa durch einen Endbeschlag mittelbar oder unmittelbar mit dem Fahrzeug verbunden. Das andere Ende des Gurtbandes ist bei einem gebräuchlichen Sicherheitsgurtsystem auf der Gurtbandaufwickelvorrichtung aufgerollt, welche ihrerseits mittelbar oder unmittelbar mit dem Fahrzeug verbunden ist. Das Gurtband ist demnach in einer gebräuchlichen Ausführung zumindest über die drei Anbindungsstellen Endbeschlag, Gurtschloss und Gurtbandaufwickelvorrichtung mit dem Fahrzeug verbunden.
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Üblicherweise weist das Sicherheitsgurtsystem mit der beschriebenen Gurtbandaufwickelvorrichtung zudem eine Sperrvorrichtung auf, welche das Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung sperren kann. Die Sperrvorrichtung ist derart ausgelegt, dass sie etwa bei Überschreiten einer vordefinierten Auszugsgeschwindigkeit des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung oder bei Überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigungsgrenze, etwa des Fahrzeugs oder einer Komponente der Gurtbandaufwickelvorrichtung, ein Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung sperrt. Somit wird etwa bei einem Unfall oder bei einer Notbremsung vermieden, dass der Insasse infolge seiner Massenträgheit Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung abwickelt und somit nicht wie vorgesehen von dem Gurtband zurückgehalten wird. Durch das Sperren des Abwickelns des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung kann das Gurtband dagegen wie vorgesehen den Insassen zurückhalten.
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Beim selbsttätigen Aufwickeln des Gurtbandes, etwa wenn der Insasse sich abschnallt und das Gurtband durch das selbsttätige Aufwickeln in seine Ablageposition gebracht wird, kann eine zu schlagartige Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit am Ende des Aufwickelvorgangs, also wenn das Gurtband seine Ablageposition erreicht hat und nicht weiter aufgewickelt werden kann, zu einer unerwünschten Aktivierung der Sperrvorrichtung führen. Hierdurch kann das zum erneuten Angurten des Insassen notwendige Abwickeln des Gurtbandes gestört sein.
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Ein möglicher Ablauf, welcher zur unbeabsichtigten Aktivierung der Sperrvorrichtung führen kann, ist im Folgenden beispielhaft beschrieben. Das selbsttätige Aufwickeln des Gurtbandes erfolgt mit einer hohen Aufwickelgeschwindigkeit. Wenn das Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung am Ende des Aufwickelvorgangs nicht weiter aufgewickelt werden kann, das Gurtband sich also in seiner Ablageposition befindet, stoppt der Aufwickelvorgang schlagartig. Diese schlagartige Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit hat eine hohe Beschleunigung innerhalb der Gurtbandaufwickelvorrichtung zur Folge, wodurch die Sperrvorrichtung aktiviert wird. Elastizitäten, etwa im Gurtband, führen dazu, dass die Gurtbandaufwickelvorrichtung nach einer Bewegungsumkehr des Gurtbandes wieder etwas Gurtband abwickelt, bis die Sperrvorrichtung wirkt und ein weiteres Abwickeln verhindert. Dennoch kann das Gurtband in seiner Ablageposition derart gestrafft sein, dass die Sperrvorrichtung durch den Zug des gestrafften Gurtbandes aktiviert bleibt. Dies kann etwa bei einer Sperrvorrichtung vorkommen, bei welcher bei der Aktivierung eine Sperrklinke in einen Hinterschnitt einer Sperrverzahnung kommt, was auch als „backlocking” bezeichnet wird. Die Sperrvorrichtung kann dann erst wieder dadurch entsperrt werden, dass der Insasse durch kräftiges Ziehen am Gurtband etwas Gurtband vom Gurtbandwickel der Gurtbandaufwickelvorrichtung herauszieht, so dass danach etwas Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung wieder aufgewickelt wird, wodurch die Sperrvorrichtung gelöst wird, also etwa die Sperrklinke aus dem Hinterschnitt kommt. Bei gelöster Sperrvorrichtung kann das Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung abgewickelt werden.
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Um eine unerwünschte Aktivierung der Sperrvorrichtung am Ende des selbsttätigen Aufwickelvorganges des Gurtbandes zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass die Bremsvorrichtung bei der Beeinflussung der Aufwickelgeschwindigkeit die Aufwickelgeschwindigkeit reduziert oder dass die Bremsvorrichtung bei der Beeinflussung der Aufwickelgeschwindigkeit eine schlagartige Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit abdämpft.
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In einer erweiterten Ausführung kann eine erste Bremsvorrichtung die Aufwickelgeschwindigkeit reduzieren und eine zweite Bremsvorrichtung die schlagartige Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit abdämpfen. Sowohl die Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit als auch das Abdämpfen der schlagartigen Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit führen dazu, dass die Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit am Ende des Aufwickelvorgangs, also wenn das Gurtband vollständig aufgewickelt ist und sich in seiner Ablageposition befindet, weniger schlagartig, also mit einer geringeren Beschleunigung, erfolgt, so dass eine unbeabsichtigte Aktivierung der Sperrvorrichtung vermieden wird. Das Abdämpfen verlängert die Zeitdauer der Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Bremsvorrichtung derart ausgestaltet, dass sie ausschließlich oder verstärkt die Aufwickelgeschwindigkeit beeinflusst. Demgegenüber beeinflusst die derart ausgestaltete Bremsvorrichtung eine Abwickelgeschwindigkeit des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung nicht oder höchstens reduziert. Die Abwickelgeschwindigkeit beschreibt die Geschwindigkeit, mit welcher das Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung abgewickelt wird. Die derart ausgestaltete Bremsvorrichtung beeinflusst die Aufwickelgeschwindigkeit also stärker als die Abwickelgeschwindigkeit. Beispielsweise bremst eine solche Bremsvorrichtung das Gurtband beim Aufwickeln auf die Gurtbandaufwickelvorrichtung stärker als die Bremsvorrichtung dies beim Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung tut. In einer Ausbildung beeinflusst die Bremsvorrichtung ausschließlich die Aufwickelgeschwindigkeit und nicht die Abwickelgeschwindigkeit.
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In einer Ausführungsform umfasst das Sicherheitsgurtsystem weiterhin einen Gurtbandumlenker zur Beeinflussung eines Verlaufs des Gurtbandes, wobei die Bremsvorrichtung am Gurtbandumlenker angeordnet ist. Ein üblicher Gurtbandumlenker befindet sich im Fahrzeug im Bereich einer Dachsäule, um das von der Gurtbandaufwickelvorrichtung kommende Gurtband in Richtung des Schulterbereichs des Insassen umzulenken. Die Bremsvorrichtung kann direkt mit dem Gurtbandumlenker verbunden oder in der Umgebung des Gurtbandumlenkers angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform umfasst die Bremsvorrichtung eine Reibfläche, welche derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass sie oberhalb eines Schwellenwerts der Aufwickelgeschwindigkeit Kontakt und unterhalb des Schwellenwerts keinen Kontakt zum Gurtband hat.
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So ist die Reibfläche in einer Ausführung in der Weise angeordnet, dass die Reibfläche im Bereich der Umlenkung des Gurtbandes von dem Gurtband in ruhendem Zustand beabstandet ist. Die Reibfläche ist weiterhin in der Weise angeordnet, dass das Gurtband bei einer Aufwickelgeschwindigkeit, welche oberhalb des Schwellenwertes liegt, infolge der Massenträgheit des Gurtbandes in der Weise in Richtung Reibfläche ausgelenkt wird, dass das Gurtband Kontakt mit der Reibfläche hat und die Reibfläche somit das Gurtband abbremst. Die Reibfläche kann als separates Bauteil ausgebildet sein. Alternativ kann die Reibfläche einstückig mit dem Gurtbandumlenker verbunden sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung bremst die Reibfläche bei Kontakt mit dem Gurtband das Gurtband in der einen Bewegungsrichtung entlang seiner Längserstreckung stärker als in der entgegengesetzten anderen Bewegungsrichtung. Insbesondere bremst die Reibfläche bei Kontakt mit dem Gurtband das Gurtband beim Aufwickeln auf die Gurtbandaufwickelvorrichtung stärker als beim Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtbandaufwickelvorrichtung.
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Diese richtungsabhängige Bremswirkung der Reibfläche kann etwa durch eine geometrische Anordnung der Reibfläche ausgeführt werden, durch welche das Gurtband beim Aufwickeln stärker an der Reibfläche reibt als beim Abwickeln. Alternativ oder ergänzend kann die Oberfläche der Reibfläche derart ausgestaltet sein, dass sie das Gurtband bei Kontakt in der einen Richtung stärker bremst als in der anderen, beispielsweise mittels einer Oberfläche, welche etwa eine widerhakenartige Struktur aufweist.
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In einer speziellen Ausführungsform wird die Reibfläche von einem im Bereich des Gurtbandumlenkers angebrachten Kunststoffeinsatz gebildet. Dies erlaubt eine einfache Gestaltung der Reibfläche bei geringem Aufwand.
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In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform wird die Bremsvorrichtung durch eine kraftbeaufschlagte Gurtbandführung gebildet, welche bei der Beeinflussung der Aufwickelgeschwindigkeit von dem Gurtband ausgelenkt wird. Durch die kraftbeaufschlagte Gurtbandführung wird durch ein Umlenken des Gurtbandes eine zusätzliche Länge an Gurtband von der Gurtbandaufwickelvorrichtung abgerollt. Diese zusätzliche Länge an Gurtband stellt einen Gurtbandpuffer dar. Durch diesen Puffer kann, wie oben beschrieben, eine schlagartige Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit am Ende des selbsttätigen Aufwickelvorganges abgedämpft werden, indem bei Straffung des Gurtbandes am Ende des Aufwickelvorganges die kraftbeaufschlagte Gurtbandführung derart ausgelenkt wird, dass der Gurtbandpuffer zumindest teilweise aufgewickelt wird. Somit wird, wie oben beschrieben, die Zeitdauer zur Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit am Ende des Aufwickelvorganges verlängert, wodurch die schlagartige Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit abgedämpft wird. Wenn die Spannung oder Straffung des Gurtbandes nachlässt, etwa bei erneut vom Insassen angelegtem Gurtband, bewirkt die kraftbeaufschlagte Gurtbandführung erneut einen Gurtbandpuffer.
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In einer Weiterbildung ist die Gurtbandführung federbeaufschlagt, wodurch eine einfache Ausführung ermöglicht wird. Alternativ kann die Gurtbandführung durch ein elektromagnetisches Stellelement kraftbeaufschlagt werden, was eine steuer- oder regelbare Kraftbeaufschlagung der Gurtbandführung ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung wird in exemplarischer Weise mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 eine seitliche Schnittdarstellung eines Sicherheitsgurtsystems,
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2a einen Gurtbandumlenker in frontaler Draufsicht,
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2b den Gurtbandumlenker in Schnittdarstellung.
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In 1 ist ein Sicherheitsgurtsystem dargestellt, umfassend ein Gurtband 1, eine Gurtbandaufwickelvorrichtung 2 zum selbsttätigen Aufwickeln des Gurtbandes 1 auf die und zum Abwickeln des Gurtbandes 1 von der Gurtbandaufwickelvorrichtung 2. Das Sicherheitsgurtsystem umfasst weiterhin eine erste Bremsvorrichtung und eine zweite Bremsvorrichtung zur Beeinflussung einer Aufwickelgeschwindigkeit des Gurtbandes auf die Gurtbandaufwickelvorrichtung 2. Das Sicherheitsgurtsystem umfasst weiterhin einen Gurtbandumlenker 3 zur Beeinflussung eines Verlaufs des Gurtbandes 1, wobei der Gurtbandumlenker 3 ein Metallteil 3.1 und eine beschichtete Umlenkfläche 3.2 aufweist. Der Gurtbandumlenker 3 ist ebenso wie die Gurtbandaufwickelvorrichtung 2 an einem hier nicht dargestellten Fahrzeug angebracht. Das von der Gurtbandaufwickelvorrichtung 2 kommende Gurtband 1 wird durch die beschichtete Umlenkfläche 3.2 des Gurtbandumlenkers 3 besonders reibungsarm zu einem nicht dargestellten Schulterbereich eines Insassen umgelenkt, welcher sich mittels des Sicherheitsgurtsystems angurtet.
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Der Gurtbandumlenker 3 ist in 2a in Draufsicht und in 2b in seitlicher Schnittdarstellung gezeigt. Das Metallteil 3.1 bildet die Grundform des Gurtbandumlenkers 3, auf welcher die beschichtete Umlenkfläche 3.2 zur reibungsarmen Umlenkung des Gurtbandes 1 aufgebracht ist.
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Die erste Bremsvorrichtung umfasst eine Reibfläche 3.4, welche derart am Gurtbandumlenker 3 angeordnet ist, dass die Reibfläche 3.4 bei ruhendem Gurtband 1 keinen Kontakt zum Gurtband 1 hat. Das ruhende Gurtband 1 ist als durchgezogene Linie dargestellt. Die Reibfläche 3.4 ist weiterhin derart am Gurtbandumlenker 3 angeordnet, dass sie Kontakt mit einem bewegten Gurtband 1' hat, wenn das Gurtband 1' mit einer so hohen Aufwickelgeschwindigkeit aufgewickelt wird, dass das Gurtband 1' infolge seiner Massenträgheit von der beschichteten Umlenkfläche 3.2 abhebt und gegen die Reibfläche 3.4 gedrückt wird. Hierdurch wirkt die Reibfläche 3.4 direkt auf das Gurtband 1' ein, wodurch das Gurtband 1' abgebremst wird, d. h. die Aufwickelgeschwindigkeit wird reduziert. Das derart bewegte Gurtband 1' ist als gestrichelte Linie dargestellt, wobei der Verlauf des Gurtbandes nur prinzipiell das Abheben veranschaulichen soll.
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In der Schnittdarstellung der Reibfläche 3.4 in 1 und 2b ist zu erkennen, dass die Reibfläche 3.4 bei Kontakt mit dem Gurtband 1' in der Aufwickelrichtung das Gurtband 1' stärker bremsen kann als in der entgegengesetzten Abwickelrichtung.
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Die Reibfläche 3.4 wird von einem im Bereich des Gurtbandumlenkers 3 angebrachten Kunststoffeinsatz 3.3 gebildet.
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Die zweite Bremsvorrichtung weist eine Gurtbandführung 4 auf, welche mittels einer Feder 4.1 kraftbeaufschlagt ist. In einem Gleichgewichtszustand, welcher etwa bei einem vom Insassen angelegten Gurtband ohne äußere Krafteinflüsse gegeben ist, wird die Gurtbandführung 4 von der Feder 4.1 in einer Position gehalten, welche durch Umlenkung des Gurtbandes 1 ein Gurtbandreservoir vorhält. Wenn der Insasse sich abgurtet und das Gurtband 1 durch selbsttätiges Aufwickeln mittels der Gurtbandaufwickelvorrichtung 2 in seine Ablageposition gebracht wird, spannt sich das Gurtband 1 am Ende des Aufwickelvorgangs, da es an seinem der Gurtbandaufwickelvorrichtung 2 entgegengesetzten anderen Ende mittels eines hier nicht dargestellten Endbeschlags am Fahrzeug befestigt ist, die Gurtbandaufwickelvorrichtung 2 aber noch versucht, weiteres Gurtband 1 aufzuwickeln. Dies würde ohne eine Bremsvorrichtung zu einer schlagartigen Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit führen. Die federbeaufschlagte Gurtbandführung 4 wird durch ein derart gespanntes Gurtband 1 aus ihrer ursprünglichen Gleichgewichtsposition ausgelenkt, womit zusätzliches Gurtband aus dem Gurtbandreservoir freigegeben wird. Hierdurch wird die schlagartige Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit abgedämpft, also die Zeitdauer der Reduzierung der Aufwickelgeschwindigkeit am Ende des Aufwickelvorganges verlängert.
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In anderen Worten kann die Erfindung wie folgt beschrieben werden:
Heutige Fahrzeuge sind mit sehr reibungsarmen, speziell beschichteten Gurtumlenkern ausgestattet. Dadurch erreicht der Sicherheitsgurt beim selbsttätigen Zurückrollen in eine Ablageposition eine sehr hohe Geschwindigkeit. Wenn er dann vollständig aufgerollt ist, stoppt er schlagartig. Die dann auftretende hohe Beschleunigung führt dazu, dass die gurtbandsensitive Gurtbandsperrung aktiviert wird. Anschließend dreht sich der Gurt wieder wenige Grad zurück in die Ausrollrichtung. Wenn dann die Sperrklinke in den Hinterschnitt der Sperrverzahnung kommt, ist der Gurt gesperrt (Backlocking), was unpraktisch ist. Der Gurt kann wieder entsperrt werden, wenn der Insasse am Gurtband so weit zieht, bis anschließend wieder etwas Gurtband eingezogen werden kann. Dadurch kommt die Sperrklinke aus dem Hinterschnitt und der Gurt ist wieder frei.
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Allgemein wird empfohlen die Aufzugsfeder so schwach wie möglich auszulegen. Dies hat den Nachteil, dass der Gurt bei höherem Fahrzeugalter nicht mehr vollständig aufrollt.
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Es werden alternativ oder ergänzend die beiden folgenden Lösungen vorgeschlagen:
- 1. Im Gurtverlauf, zum Beispiel zwischen Gurtaufroller und einem Gurtaustritt, wird eine Reibstelle eingebracht, die nur bei hoher Gurtgeschwindigkeit aktiv wird. Bei hohen Gurtgeschwindigkeiten ändern die Fliehkräfte am Gurtumlenker den Gurtverlauf. Der Gurt läuft in einem größeren Radius über den Gurtumlenker. Wenn jetzt am Gurtumlenker ein Körper angebracht wird, der in dieser Situation Reibung erzeugt, wird der Gurt gebremst. Beim Anschnallen ist die Gurtgeschwindigkeit relativ niedrig und der Insasse spürt davon nichts. Beim schnellen Aufrollen wird der Gurt gebremst und die anschließende Verzögerung nach vollständigem Aufrollen ist geringer.
- 2. Den Abbremsvorgang des Gurtes dämpfen. Dadurch wird der Bremsweg größer und die Beschleunigung reduziert. Dies kann durch gefederte Gurtbandführungen oder ähnliches erreicht werden.
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Der Gurt ist in seiner Ablageposition bei Nichtgebrauch nicht mehr so häufig gesperrt und die Insassen können zum Gebrauch des Gurtes somit leichter anschnallen. Dies ist eine sehr kostengünstige oder sogar kostenneutrale Verhinderung von backlocking.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Gurtband
- 2
- Gurtbandaufwickelvorrichtung
- 3
- Gurtbandumlenker
- 3.1
- Metallteil
- 3.2
- beschichtete Umlenkfläche
- 3.3
- Kunststoffeinsatz
- 3.4
- Reibfläche
- 4
- Gurtbandführung
- 4.1
- Feder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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