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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller eines Fahrzeugsicherheitsgurtsystems.
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Sicherheitsgurte werden zum Schutz der Fahrzeuginsassen seit längerer Zeit verwendet. Eine in einem Rahmen des Gurtaufrollers drehbar gelagerte Gurtspule nimmt dabei das nicht benötigte Gurtband auf. In einer Rückhaltesituation wird die Gurtspule blockiert, sodass eine Gurtbandausgabe unterbunden ist. Diese Blockierung oder Sperrung der Gurtspule wird unter anderem durch einen fahrzeugsensitiven Sensor veranlasst, der eine übermäßige Fahrzeugbeschleunigung erfasst. Derartige Sensoren besitzen meist eine Trägheitsmasse, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigung ausgelenkt wird und durch ihre Bewegung einen Sensorhebel betätigt, der wiederum letztendlich mit der Gurtspule zusammenwirkt und deren Blockierung einleitet.
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Diese Blockierung der Gurtspule ist jedoch nicht in allen Situationen, in denen starke positive oder negative Beschleunigungen auftreten, erwünscht, weshalb Mechanismen zur Deaktivierung des fahrzeugsensitiven Sensors im Stand der Technik bekannt sind. Ein solcher Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus sorgt dafür, dass der Sensor selektiv deaktiviert werden kann.
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Ein Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus kann auch eingesetzt werden, um störende Geräusche zu reduzieren, die entstehen, wenn sich die Trägheitsmasse bewegt. Insbesondere trifft dies zu, wenn der Gurtaufroller für eine Rücksitzanwendung gestaltet ist und in der Hutablage eingebaut wird, der Gurtaufroller also in der direkten Umgebung des Kopfes eines Fahrzeuginsassen auf dem Rücksitz angeordnet ist.
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Ein Gurtaufroller der eingangs genannten Art ist aus der
DE 10 2006 037 544 A1 bekannt. Bei diesem Gurtaufroller ist ein Schlepphebel über eine Reibkupplung mit der Gurtspule verbunden. Der Schlepphebel kann somit von einer Drehbewegung der Gurtspule über einen Reibschluss mitgenommen werden. Der Schlepphebel wirkt auf ein Verstellelement, mit dem ein Sensorhebel eines Sensors zur Detektion eines Fahrzeugzustands blockierbar ist. Der Sensorhebel ist insbesondere blockiert, wenn der Sicherheitsgurt nicht von einem Fahrzeug-Insassen angelegt ist und wenn der Sicherheitsgurt gerade auf die Gurtspule aufgewickelt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Gurtaufroller zu verbessern. Dabei soll der Gurtaufroller wenig störende Geräusche verursachen. Darüber hinaus soll der Gurtaufroller einfach aufgebaut und zuverlässig in seiner Funktion sein.
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Diese Aufgabe wird mit einem Gurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Gurtaufroller eines Fahrzeugsicherheitsgurtsystems umfasst eine drehbar in einem Rahmen gelagerte Gurtspule, einen Sensor, der so ausgelegt ist, dass er in Abhängigkeit einer Beschleunigung die Gurtspule blockieren kann und einen Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus, der so ausgelegt ist, dass er den Sensor deaktivieren kann, sodass der Sensor die Gurtspule nicht blockieren kann. Der Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus umfasst einen Blockierhebel, der zwischen einer deaktivierten Stellung, in der der Sensor blockiert ist, und einer freigegebenen Stellung, in der der Sensor nicht blockiert ist, bewegbar ist, sowie ein am Rahmen drehbar gelagertes Zahnrad, das mit der Gurtspule zusammenwirkt, und einen Schlepphebel, der mit dem Zahnrad zusammenwirkt. Der Schlepphebel wirkt so mit dem Blockierhebel zusammen, dass er den Blockierhebel zwischen der deaktivierten Stellung und der freigegebenen Stellung bewegen kann. Der Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus umfasst ein erstes und ein zweites Eingriffselement, wobei eines der Eingriffselemente am Schlepphebel und das andere Eingriffselement am Blockierhebel angeordnet ist und das erste und das zweite Eingriffselement ständig miteinander in Eingriff und in Anlage aneinander sind.
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Die auf den Schlepphebel und damit innerhalb des Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus wirkenden Kräfte und der Bewegungsspielraum dieser Bauteile lassen sich so mit hoher Präzision einstellen, sodass ungewünschte Bewegungen der Komponenten vermieden und störende Geräusche reduziert werden können.
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Die beiden Eingriffselemente sind bevorzugt kraftschlüssig und gegebenenfalls formschlüssig miteinander verbunden. Auf diese Weise besteht keine anfängliche Lücke zwischen den Eingriffselementen zu Beginn der Bewegung in die deaktivierte sowie in die freigegebene Stellung, was eine unmittelbarere Wirkverbindung zwischen dem Schlepphebel und dem Blockierhebel erlaubt.
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Mittels des Zahnrads lässt sich eine gewünschte Über- oder Untersetzung zwischen einer Rotation der Gurtspule und einer Bewegung des Schlepphebels einfach anpassen. Bevorzugt wirkt das Zahnrad über eine Außenverzahnung mit einem drehfest auf der Gurtspule gelagerten Ritzel zusammen.
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Der Blockierhebel wirkt vorzugsweise auf einen Sensorhebel ein, der über eine Trägheitsmasse des Sensors beweglich ist und hindert dessen Bewegung oder lässt sie zu.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Eingriffselement ein Arm und das zweite Eingriffselement eine Aufnahme, in die der Arm eingreift. Die Anlage der Eingriffselemente aneinander erfolgt vorzugsweise über Anlageflächen an den in Radialrichtung weisenden Seiten des Arms und den in Radialrichtung weisenden Innenseiten der Aufnahme.
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Der Arm ist insbesondere hakenförmig und hat einen ersten Abschnitt, der sich parallel zu der Ebene erstreckt, in der das Zahnrad liegt, und einen zweiten Abschnitt mit einem freien Ende, der sich senkrecht zur Ebene des Zahnrads erstreckt und der in Eingriff mit dem zweiten Eingriffselement ist.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Aufnahme zum Arm hin offen.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform ist die Aufnahme zum Arm hin geschlossen. Beispielsweise weist das zweite Eingriffselement eine geschlossene Öse auf, die parallel zu der durch das Zahnrad gebildeten Ebene ausgerichtet ist und in die der zweite Abschnitt des Arms des ersten Eingriffselements eingreift. In dieser Ausführungsform unterstützt die Öse zusätzlich den permanenten Eingriff der beiden Eingriffselemente.
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Das erste und das zweite Eingriffselement sollten in einem vorgegebenen Maß gegeneinander beweglich sein, insbesondere um die Stellen, an denen sie aneinander anliegen, gegeneinander verschwenkbar sein, um dem Blockierhebel den notwendigen Bewegungsspielraum zu lassen.
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Es ist möglich, das erste und das zweite Eingriffselement über eine Klemmverbindung oder eine Rastverbindung miteinander zu koppeln, um einerseits die notwendige Bewegungsfreiheit zu gewährleisten und andererseits einen sicheren Halt der Eingriffselemente aneinander zu erreichen.
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So kann beispielweise vorgesehen sein, das freie Ende des zweiten Abschnitts des oben beschriebenen hakenförmigen ersten Eingriffselements an den Wänden der Aufnahme des zweiten Eingriffselements zu verklemmen oder zu verrasten.
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Vorzugsweise ist das erste Eingriffselement am Schlepphebel und das zweite Eingriffselement am Blockierhebel angeordnet. Eine umgekehrte Anordnung ist aber auch denkbar. Die Eingriffselemente sind bevorzugt jeweils einstückig mit dem jeweiligen Bauteil ausgebildet, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das erste Eingriffselement und/oder das zweite Eingriffselement elastisch verformbar auszubilden, beispielsweise, um auf einfache Weise eine Rückstellkraft in eine Ausgangsposition zu erzeugen. Gegebenenfalls lässt sich somit die Zahl der benötigten Bauteile verringern. Außerdem kann eine durch äußere Krafteinwirkung hervorgerufene Bewegung des Blockierhebels zunächst durch eine Verformung des Eingriffselements abgefangen werden, bevor eine Bewegung des Schlepphebels hervorgerufen wird.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist vorzugsweise der Arm um ein vorgegebenes Maß elastisch verformbar ausgebildet.
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Vorzugsweise ist der Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus so ausgelegt, dass der Schlepphebel eine Bewegung des Blockierhebels bis zu einem gewissen Maß unterbinden kann, ohne selbst bewegt zu werden. Die kann etwa bei einer Stoßbelastung auf den Sensor der Fall sein. Bei einer geeigneten Wahl der Übersetzung zwischen dem Ritzel an der Gurtspule und dem Zahnrad resultiert selbst eine große Auslenkung des Blockierhebels nur in einer geringen Drehung des Zahnrads, die noch nicht zu einer Verstellung des Schlepphebels führt.
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Der Schlepphebel ist bevorzugt mit dem Zahnrad durch eine Reibkupplung verbunden. Unterhalb einer vorgegebenen Belastung dreht sich daher der Schlepphebel mit dem Zahnrad mit, während oberhalb der vorgegebenen Belastung der Schlepphebel hinter der Drehung des Zahnrads zurückbleibt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zahnrad einen ringförmigen Hohlraum auf, in dem ein Reibabschnitt des Schlepphebels angeordnet ist, wobei eine Reibverbindung zwischen einer radialen Außenseite des Reibabschnitts und einer radialen Innenwand des Hohlraums gebildet ist, die auch die Reibkupplung bildet.
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Eines der Eingriffselemente, insbesondere das erste Eingriffselement, ist vorteilhaft fest mit dem Reibabschnitt verbunden und steht in Radialrichtung vom Reibabschnitt ab.
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Der Reibabschnitt und das mit dem Schlepphebel verbundene Eingriffselement lassen sich insbesondere einstückig in einem Kunststoffspritzverfahren aus einem geeigneten Kunststoffmaterial herstellen.
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Der Reibabschnitt kann zwei Arme aufweisen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, wobei zwischen den freien Enden der Arme eine Feder angeordnet ist, die den Reibabschnitt gegen das Zahnrad vorspannt. Die Feder ist vorzugsweise eine aus Metall bestehende Spiralfeder, die die freien Enden des Reibabschnitts in Umfangsrichtung auseinanderdrückt. Über die Federkraft ist die Reibung zwischen dem Schlepphebel und dem Zahnrad einstellbar.
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Die Feder kann auch zumindest einen Teil der Rückstellkraft für den Schlepphebel liefern, insbesondere, wenn die Krafteinwirkung kleiner als die Reibungskraft ist und der Schlepphebel nicht gegenüber dem Zahnrad verdreht wird.
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Der Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus lässt sich gegebenenfalls so ausbilden, dass der Blockierhebel keine Vorzugsstellung hat. Das hat den Vorteil, dass keine Feder vorgesehen sein muss, die den Blockierhebel in dessen deaktivierte oder freigegebene Stellung vorspannt. Da so nicht zuerst eine Federkraft überwunden werden muss, kann die Bewegung des Blockierhebel in die freigegebene Stellung und somit die Freigabe des Sensors sehr schnell erfolgen. In diesem Fall ist es möglich, den gesamten Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus nur mit einer einzigen Feder, nämlich der Feder zwischen den Armen des Reibabschnitts des Schlepphebels zu versehen, was sowohl die Anzahl der Bauteile reduziert als auch den Aufwand für die Abstimmung und Justierung des gesamten Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Darstellung eines Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers gemäß einer ersten Ausführungsform;
- - 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1;
- - 3 einen Ausschnitt aus 2;
- - 4 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV aus 3;
- - 5 eine schematische Darstellung des Schlepphebels des Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus aus 1;
- - 6 eine schematische Darstellung eines Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- - 7 den Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus aus 6 in einer schematischen perspektivischen Darstellung.
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Die 1 bis 5 zeigen einen Gurtaufroller 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Gurtaufroller 10 umfasst wie herkömmlich bekannt eine nicht näher dargestellte Gurtspule 11 (angedeutet in 1), die drehbar an einem Rahmen 12 gelagert ist und auf der Gurtband eines Sicherheitsgurtsystems auf- und wieder abgewickelt werden kann.
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Die Gurtspule 11 kann blockiert werden, um einen Gurtbandabzug zu unterbinden. Diese Blockierung wird durch einen (in 1 angedeuteten) Sensor 13 eingeleitet, der herkömmlich über eine Trägheitsmasse verfügt, die bei Überschreiten einer positiven oder negativen Fahrzeugbeschleunigung ausgelenkt wird und einen (nicht dargestellten) Sensorhebel bewegt, der letztendlich mit der Gurtspule 11 interagiert.
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Der Gurtaufroller 10 verfügt über einen Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus 14, der den Sensorhebel in einer Position halten kann, in der die Gurtspule 11 nicht blockiert wird. Zu diesem Zweck verfügt der Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus 14 über einem Blockierhebel 16, der wiederum mit dem Sensorhebel zusammenwirkt (nicht dargestellt). Der Blockierhebel 16 kann eine deaktivierte Stellung einnehmen, in der er so auf den Sensorhebel einwirkt, dass der Sensor 13 blockiert ist und eine freigegebene Stellung, in der der Sensor 13 nicht blockiert ist. Der Blockierhebel 16 ist hier über eine Schwenkachse 17 am Rahmen 12 des Gurtaufrollers 10 befestigt.
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Der Blockierhebel 16 wird zwischen der deaktivierten Stellung und der freigegebenen Stellung durch einen Schlepphebel 18 verstellt, der mit der Gurtspule 11 gekoppelt ist. Diese Kopplung erfolgt über ein fest mit der Gurtspule 11 verbundenes Ritzel 20, das koaxial mit einer Achse der Gurtspule 11 angeordnet ist, sowie ein Zahnrad 22, das drehbar am Rahmen 12 des Gurtaufrollers 10 gelagert ist und mit dem Ritzel 20 in ständigem Eingriff steht.
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Das Zahnrad 22 weist einen zentralen Hohlraum 24 auf, in dem der Schlepphebel 18 angeordnet ist, wobei eine radiale Außenseite 26 des Schlepphebels 18 in ständigem Kontakt zu einer radialen Innenwand 28 des Hohlraums 24 des Zahnrads 22 ist. Über die Anlage der Außenseite 26 an der Innenwand 28 ist eine Reibkupplung 30 zwischen dem Zahnrad 22 und dem Schlepphebel 18 realisiert.
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Der Schlepphebel 18 hat hier eine zentrale Aussparung 31, über die der Schlepphebel 18 drehbar am Rahmen 12 gelagert ist. Der Rand der Aussparung 31 ist mit einem Reibabschnitt 32 verbunden, der im Wesentlichen durch zwei sich in Umfangsrichtung U erstreckende Arme 32a, 32b gebildet ist (siehe z.B. 5). Die radiale Außenseite 26 des Schlepphebels 18 ist im Wesentlichen durch die radiale Außenseite der beiden Arme 32a, 32b gebildet.
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Zwischen den freien Enden der Arme 32a, 32b ist eine Feder 34 angeordnet, die die freien Enden der Arme 32a, 32b in Umfangsrichtung U auseinanderdrückt. Die Feder 34 ist insbesondere eine Spiralfeder aus Metall. Über die Federstärke lässt sich die Reibung zwischen der Außenseite 26 des Schlepphebels 18 und der Innenwand 28 des Hohlraums 24 des Zahnrads 22 einstellen.
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Die Verbindung zwischen dem Schlepphebel 18 und dem Blockierhebel 16 erfolgt über ein erstes Eingriffselement 36 und ein zweites Eingriffselement 38, die ständig miteinander in Eingriff und in Anlage aneinander sind.
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In diesem Beispiel ist das erste Eingriffselement 36 am Schlepphebel 18 angeordnet, während das zweite Eingriffselement 38 fest mit dem Blockierhebel 16 verbunden ist.
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In der hier gezeigten Ausführungsform sind sowohl der Schlepphebel 18 (mit Ausnahme der Feder 34) als auch der Blockierhebel 16 jeweils einstückige Kunststoffteile, die beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Das erste Eingriffselement 36 ist einstückig mit dem Schlepphebel 18 verbunden, hier im Bereich des freien Endes des Arms 32a. Das zweite Eingriffselement 38 ist einstückig mit dem Blockierhebel 16 ausgebildet.
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Das erste Eingriffselement 36 ist hier als ein hakenförmiger Arm gestaltet, der einen ersten Abschnitt 40 aufweist, der sich parallel zu einer Ebene erstreckt, in der das Zahnrad 22 liegt, sowie einen zweiten Abschnitt 42, der senkrecht zu dieser Ebene steht und der mit dem ersten Abschnitt 40 fest verbunden ist. Dies ist in den 2 bis 4 zu erkennen.
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Das zweite Eingriffselement 38 ist in dieser Ausführungsform als Aufnahme gestaltet, in die der zweite Abschnitt 42 des Arms des ersten Eingriffselements 36 hineinragt.
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Die radialen Seitenflächen des zweiten Abschnitts 42 des Arms des ersten Eingriffselements 36 sowie die radialen Seitenflächen der Begrenzung der Aufnahme des zweiten Eingriffselements 38 sind ständig in Kontakt miteinander.
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Der Kontakt ist hier als Klemm- oder Rastverbindung realisiert (siehe 4), wobei ein freies Ende 44 des zweiten Abschnitts 42 des ersten Eingriffselements 36 in der Aufnahme des zweiten Eingriffselements 38 geklemmt oder verrastet ist. Dabei sind die beiden Eingriffselemente 36, 38 einerseits permanent miteinander verbunden, andererseits aber um ein gewisses Maß gegeneinander verschwenkbar (siehe auch 2 und 3).
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Außerdem ist zumindest der Arm des ersten Eingriffselements 36 in diesem Beispiel um ein gewisses Maß elastisch verformbar ausgebildet, sodass er einer Bewegung des Blockierhebels 16 in einem gewissen Rahmen nachgeben kann, ohne dass sich der Schlepphebel 18 relativ zum Zahnrad 22 bewegt.
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Der Blockierhebel 16 hat in diesem Beispiel keine Vorzugstellung. Insbesondere ist keine Feder vorgesehen, die auf den Blockierhebel 16 einwirkt und diesen in die deaktivierte oder die freigegebene Stellung vorspannt.
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Der Blockierhebel 16 wird durch die Drehung der Gurtspule 11 zwischen der deaktivierten Stellung und der freigegebenen Stellung bewegt. Dreht sich die Gurtspule 11, so wird deren Bewegung über das Ritzel 20 und das Zahnrad 22 auf den Schlepphebel 18 und damit den Blockierhebel 16 übertragen. Ist der Endpunkt der Bewegung des Blockierhebels 16 in die deaktivierte Stellung oder die freigegebene Stellung erreicht, so löst sich die Reibkupplung 30, und der Schlepphebel 18 beginnt, bezüglich des Zahnrads 22 durchzurutschen und bleibt ortsfest.
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Bei einer Drehung der Gurtspule 11 in Gegenrichtung wird der Schlepphebel 18 wieder mitgenommen und der Blockierhebel 16 in die jeweils andere Position verstellt.
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Ist der Blockierhebel 16 in der deaktivierten Stellung, so werden Kräfte, die auf den Sensor 13 wirken, über den Blockierhebel 16 und die Eingriffselemente 36, 38 in den Schlepphebel 18 eingeleitet.
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In dieser Ausführungsform sind das erste und/oder das zweite Eingriffselement 36, 38 elastisch verformbar gestaltet, sodass sie sich in einem gewissen Maß entlang der Umfangsrichtung verbiegen können. Dabei kann ein Teil der vom Blockierhebel 16 übertragenen Kräfte abgebaut werden.
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Die in den Schlepphebel 18 eingeleiteten Kräfte werden vom Arm 32a des Reibabschnitts 32 in die Feder 34 und über diese in den Arm 32b eingeleitet (Pfeile A und B in 5). Dabei wird eine Kraftkomponente erzeugt, die einer Verschiebung des Schlepphebels 18 gegenüber dem Zahnrad 22 entgegenwirkt. Dies ist in 5 mit dem Pfeil D verdeutlicht. Pfeil C bezeichnet die restliche Kraftkomponente entlang der Umfangsrichtung U.
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Die 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform des Gurtaufrollers 10. Im Unterschied zur gerade beschriebenen Ausführungsform ist lediglich die Form des zweiten Eingriffselements 38 unterschiedlich gewählt.
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In diesem Beispiel ist die Aufnahme des zweiten Eingriffselements 38 als geschlossene, parallel zur Ebene des Zahnrads 22 liegende Öse 38' ausgebildet und nicht, wie in der ersten Ausführungsform zum Zahnrad 22 hin offen. Der restliche Aufbau und die Funktion des Sensor-Deaktivierungs-Mechanismus 14 sind gleich zu denen der ersten Ausführungsform.
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In beiden Ausführungsformen wäre es auch denkbar, das erste Eingriffselement 36, also den hakenförmigen Arm, am Blockierhebel 16 und das zweite Eingriffselement 38, also die Aufnahme oder die Öse 38', am Schlepphebel 18 anzuordnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006037544 A1 [0005]
