DE102019115440A1

DE102019115440A1 - System und Verfahren zum Bestimmen einer Sitzgurtbandausgabe

Info

Publication number: DE102019115440A1
Application number: DE102019115440.5A
Authority: DE
Inventors: Scott D. Thomas; Matthew L. Nassoiy; Jason L. Hepner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: CN110979251A; US10994696B2; CN110979251B; US20200101934A1; DE102019115440B4

Abstract

Ein Sitzgurtaufroller beinhaltet einen Aufrollerrahmen, eine Spule, die für eine gemeinsame Drehung mit einer Spulenwelle fixiert ist, ein um die Spule gewickeltes Sitzgurtband, einen Untersetzungsmechanismus und einen mit dem Untersetzmechanismus gekoppelten Sensor zum Erfassen der Bewegung der Spule.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Sitzgurtaufrollsysteme und Verfahren zum Erfassen der Sitzgurtbandausgabe aus einem Sitzgurtaufroller.
Sitzgurtsysteme zum Zurückhalten von Insassen in einem Kraftfahrzeug verwenden im Allgemeinen Sitzgurtaufroller. Die Sitzgurtaufrollerhaben eine Spule, um die ein Sitzgurtband gewickelt ist. Das Sitzgurtband kann von der Spule durch einen Fahrzeuginsassen abgewickelt und um den Fahrzeuginsassen herum festgemacht werden, indem ein Riegel, der mit dem Sitzgurtband gekoppelt ist, in ein Sitzgurtschloss eingebracht wird. Bei Nichtgebrauch fährt der Sitzgurtaufroller mit Hilfe einer Feder das Gurtband in den Aufroller und auf die Spule zurück.
Während die heutigen Sicherheitsgurtsysteme ihren Zweck erfüllen, besteht daher Bedarf an einem neuen und verbesserten System und Verfahren zur Sicherung der Fahrzeuginsassen mit einem Sitzgurt. Das neue und verbesserte Verfahren sollte in der Lage sein, eine Ausgabe des Sitzgurtes zu bestimmen.
BESCHREIBUNG
Gemäß mehreren Aspekten beinhaltet ein Sitzgurtaufroller einen Aufrollerrahmen, eine Spule, die für eine gemeinsame Drehung mit einer Spulenwelle fixiert ist, ein Sitzgurtband, das um die Spule gewickelt ist, einen mit der Spulenwelle gekoppelten Untersetzungsmechanismus zum Empfangen einer ersten Bewegungsrate der Spule und zum Umwandeln der ersten Bewegungsrate der Spule in eine zweite Bewegungsrate des Untersetzungsmechanismus und einen Sensor in Kommunikation mit dem Untersetzungsmechanismus zum Erfassen der Bewegung der Spule. Die Spulenwelle ist im Aufrollerrahmen drehbar gelagert. Die erste Bewegungsrate ist größer als die zweite Bewegungsrate.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Spulen-Stirnrad zur gemeinsamen Drehung mit der Spule angebracht und mit dem Untersetzungsmechanismus gekoppelt.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Untersetzungsmechanismus weiterhin ein erstes Stirnrad in Verbindung mit dem Spulen-Stirnrad.
Gemäß mehreren Aspekten beinhaltet der Untersetzungsmechanismus ferner ein zweites Stirnrad in Verbindungmit dem ersten Stirnrad des Untersetzungsmechanismus.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Sensor ein Potentiometer mit einer Potentiometerwelle, die für eine gemeinsame Drehung mit dem Untersetzungsmechanismus fixiert ist, wodurch die Drehung des Untersetzungsmechanismus einen Antwortlevel im Potentiometer ändert.
Gemäß mehreren Aspekten ist der Untersetzungsmechanismus ein Hohlrad mit einer Vielzahl von Innenverzahnungen in Verbindungmit dem Spulen-Stirnrad.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Spulenrolle an der Spulenwelle und in Verbindungmit dem Untersetzungsmechanismus angebracht.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Untersetzungsmechanismus ferner eine erste Riemenscheibe, die über einen Riemen mit der Spulenrolle verbunden ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Untersetzungsmechanismus ferner eine zweite Riemenscheibe, die mit der ersten Riemenscheibe über einen Riemen verbunden ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Untersetzungsmechanismus ferner ein erstes Stirnrad in Verbindung mit dem Spulen-Stirnrad und einen Zahnriemen in Verbindung mit dem ersten Stirnrad und ein zweites Stirnrad, das drehbar am Aufrollerrahmen befestigt ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Untersetzungsmechanismus ferner ein erstes Stirnrad in Verbindung mit dem Spulen-Stirnrad und eine Zahnstange in Verbindung mit dem zweiten Stirnrad, wobei die Zahnstange gleitend mit mindestens einer Schiene in Eingriff steht, die am Aufrollerrahmen montiert ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Untersetzungsmechanismus weiterhin ein an der Spulenwelle befestigtes Schneckenrad und ein Stirnrad in Verbindung mit dem Schneckenrad.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Untersetzungsmechanismus ferner ein Schneckenrad, das an der Spulenwelle befestigt ist, und eine Gewindemutter, die mit dem Schneckenrad in Verbindung steht, und wobei die Gewindemutter mindestens einen Flügel aufweist und wobei der mindestens eine Flügel mit einer Führungsschiene in Eingriff steht, die am Aufrollerrahmen montiert ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Erfassen der Ausgabe des Sitzgurtbandes aus einem Sitzgurtaufroller: Bereitstellen eines Aufrollerrahmens, Bereitstellen einer Spule, die für eine gemeinsame Drehung mit einer Spulenwelle fixiert ist, Umwickeln eines Sitzgurtbandes um die Spule, Koppeln eines Untersetzungsmechanismus mit der Spule und Erfassen der Bewegung der Spule unter Verwendung eines mit dem Untersetzungsmechanismus gekoppelten Sensors. Die Bewegungsrate der Spule ist höher als die Bewegungsrate des Untersetzungsmechanismus. Die Spulenwelle ist im Aufrollerrahmen drehbar gelagert.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Anbringen eines Spulen-Stirnrades an der Spulenwelle und das Koppeln des ersten Stirnrades mit dem Untersetzungsmechanismus.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Kopplung eines Untersetzungsmechanismus das Ineinandergreifen eines ersten Stirnrades mit dem Spulen-Stirnrad.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Kopplung des Untersetzungsmechanismus das Ineinandergreifen eines zweiten Stirnrades mit dem ersten Stirnrad des Untersetzungsmechanismus.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Erfassen der Bewegung der Spule ferner das Koppeln eines Potentiometers mit einer Potentiometerwelle, die am zweiten Stirnrad des Untersetzungsmechanismus befestigt ist, wodurch das Drehen des zweiten Stirnrades einen Antwortlevel im Potentiometer ändert.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Sitzgurtaufroller: einen Aufrollerrahmen, eine Spule, die für eine gemeinsame Drehung mit einer Spulenwelle fixiert ist, ein Sitzgurtband, das um die Spule gewickelt ist, ein Spulenrad, das für eine gemeinsame Drehung mit der Spulenwelle fixiert ist, einen Untersetzungsmechanismus mit einem ersten Stirnrad, das in Eingriff mit dem Spulenrad steht, und einem zweiten Stirnrad, das in Eingriff mit dem ersten Stirnrad steht, und einen Sensor, der mit dem zweiten Stirnrad gekoppelt ist, um die Drehung der Spule zu erfassen. Die Spulenwelle ist im Aufrollerrahmen drehbar gelagert. Die Drehrate des ersten Stirnrades ist höher als die Drehrate des zweiten Stirnrades.
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der hierin enthaltenen Beschreibung. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die konkreten Beispiele lediglich zur Veranschaulichung dienen sollen und nicht dazu dienen sollen, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

Die 1a und 1b sind Perspektiv- und Explosionsansichten eines Sitzgurtaufrollers gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
2a und 2b sind Perspektiv- und Explosionsansichten eines Sitzgurtaufrollers mit alternativen Untersetzungsmechanismen gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers mit einem alternativen Untersetzungsmechanismus gemäß einer exemplarischen Ausführungsform,
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers mit einem alternativen Untersetzungsmechanismus gemäß einer exemplarischen Ausführungsform,
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers mit einem alternativen Untersetzungsmechanismus gemäß einer exemplarischen Ausführungsform,
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers mit einem alternativen Untersetzungsmechanismus gemäß einer exemplarischen Ausführungsform, und
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers mit einem alternativen Untersetzungsmechanismus gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
Unter Bezugnahme auf die 1a und 1b werden Perspektiv- und Explosionsansichten eines Sitzgurtaufrollers 10 gemäß einem Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Sitzgurtaufroller 10 ist für die Befestigung an einem Personenkraftwagen konfiguriert. Als Sicherheitsrückhalteeinrichtung wird der Sitzgurtaufroller 10 von einem Fahrzeuginsassen oder einer Vorrichtung wie einem Rollstuhl verwendet, um die Bewegung des Insassen während der Fahrzeugverzögerung einzuschränken. Der Sitzgurtaufroller 10 hat einen Aufrollerrahmen 12. Der Aufrollerrahmen 12 wird an einem Strukturbauteil eines Fahrzeugs oder am Insassensitz des Fahrzeugs mit einem Bolzen befestigt, der in ein Gewindeloch oder eine Mutter eingeschraubt ist, die mit der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen verschweißt ist, oder mit einem anderen mechanischen Mittel. Der Insassensitz des Fahrzeugs (falls vorhanden) ist wiederum an einem Bauteil des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Fahrzeugrahmen oder einer Karosserie, befestigt.
Darüber hinaus beinhaltet der Aufroller 10 eine Spule 14, die für eine gemeinsame Drehung mit einer Spulenwelle 16 befestigt ist. Die Spule 14 kann eine andere Geometrie aufweisen als in den Figuren dargestellt, da die Spule 14 für diese Darstellungen vereinfacht wurde. Herkömmliche Spulen enthalten beispielsweise eine Sitzgurtbandbesfestigung und einige Verriegelungszähne, die mit anderen Sitzgurtaufrollerbauteilen zusammenwirken, um die Drehung der Spule zu blockieren. Die Spulenwelle 16 kann ein separates Element sein, das an der Spule 14 befestigt ist, oder mit der Spule 14 als ein Element integral ausgebildet sein. Der Aufrollerrahmen 12 ist so konfiguriert, dass er die Spulenwelle 16 drehbar trägt und somit die Spule 14 im Aufrollerrahmen 12 frei rotieren kann. Ein Sitzgurtband 18 ist an der Spule 14 befestigt und wird im eingefahrenen Zustand um die Spule 14 gewickelt. Das Sitzgurtband 18 kann von einem Fahrzeuginsassen aus dem Sitzgurtaufroller 10 herausgezogen werden, indem er an dem Band zieht und das Band 18 von der Spule 14 abwickelt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Spulen-Stirnrad 20 vorgesehen und für eine gemeinsame Drehung mit der Spulenwelle 16 fixiert. Das Spulen-Stirnrad 20 ist an einem Ende der Spulenwelle 16 mit mechanischen Mitteln befestigt. So kann beispielsweise das Spulen-Stirnrad 20 ein Stirnrad mit einer zentralen Öffnung sein, die so geformt ist, dass sie mit einer entgegengesetzten Form zusammenwirkt, die am Ende der Spulenwelle 16 ausgebildet ist, so dass das Stirnrad mit dem Ende der Spulenwelle 16 verbunden ist. Alternativ kann das Spulen-Stirnrad 20 mit der Spulenwelle 16 integriert sein. Das Spulen-Stirnrad 20 ist ein herkömmliches Stirnrad mit einem Durchmesser d1 und einer Vielzahl von Zähnen 22, die konfiguriert sind, um mit einer Vielzahl von Zähnen auf einem anderen Stirnrad oder Zahnradelement ineinander zu greifen, wie im Folgenden näher beschrieben wird. Ein Stirnrad kann bei der sofortigen Offenbarung gerade oder gekrümmte Zähne aufweisen, um mit dem Profil für das zugehörige Zahnrad oder Zahnradelement in Eingriff zu kommen.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1a und 1b wird ein Untersetzungsmechanismus 24 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Untersetzungsmechanismus 24 beinhaltet ein Eingangselement oder Stirnrad 26 und ein Ausgangselement oder Stirnrad 28. Eine Öffnung oder Montagebohrung (nicht dargestellt) im Rahmen 12 arbeitet mit einer integral ausgebildeten oder separat angebrachten Welle im Stirnrad 26 zusammen, um das Stirnrad 26 zur freien Drehung am Rahmen 12 drehbar zu fixieren. Das Stirnrad 26 weist einen ersten Zahnradabschnitt mit einem Durchmesser d2 auf, der eine erste Vielzahl von Zähnen 30 aufweist, die mit der Vielzahl von Zähnen 22 am Stirnrad 20 in Eingriff stehen. Das Stirnrad 26 beinhaltet ferner einen zweiten Zahnradabschnitt mit einem Durchmesser d3, der eine zweite Vielzahl von Zähnen 32 aufweist, die mit der Vielzahl von Zähnen 34 am Stirnrad 28 in Eingriff stehen. Das Stirnrad 28 hat einen Durchmesser d4. Ein Drehgelenk oder eine Welle ist vorgesehen und am Aufrollerrahmen 12 oder an einem am Aufrollerrahmen 12 befestigten Teil montiert, um ein Element oder Zahnrad des Untersetzungsmechanismus 24 drehbar zu halten.
Die Aufroller 10 beinhaltet weiterhin einen Sensor 40 zum Erfassen der Drehung der Spule 14. Der Sensor 40 hat eine Sensorwelle 42, die mit dem Stirnrad 28 gekoppelt ist, so dass die Drehung des Stirnrades 28 die Sensorwelle 42 dreht. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Sensor 40 ein Potentiometersensor, der eine Antwort ausgibt, in diesem Fall einen Widerstandswert für jeden Grad der Drehung der Sensorwelle 42. So ist beispielsweise das von Vishay hergestellte oder angebotene Potentiometer mit der Modellnummer 140 ein geeigneter Potentiometersensor 40 für den Einsatz im Aufroller 10 der vorliegenden Erfindung. Je nach Art des verwendeten Sensors, wie z. B. Spannung, können andere ausgegebene Antworten als der Widerstand vorgesehen werden. Diese Offenbarung sieht alle Arten von ausgegebenen Antworten vor. Darüber hinaus kann der Sensor 40 auf beiden Seiten des Stirnrades 28 montiert sein.
Der Sensor 40 ist auf einer Sensorbefestigungsklammer 44 montiert. Die Sensorbefestigungsklammer 44 wird mit Befestigungselementen 46 befestigt oder anderweitig mechanisch am Rahmen 12 des Aufrollers 10 befestigt und kann Teil einer äußeren Abdeckung oder einer separaten Struktur sein. In der Sensorbefestigungsklammer 44 ist eine Öffnung oder Durchgangsbohrung (nicht dargestellt) zur Aufnahme der Sensorwelle 42 vorgesehen. Die Sensorwelle 42 sitzt frei drehbar in einer Buchse oder einer Montagenabe 48, die am Rahmen 12 befestigt ist. Ein Sensorverbinder 50 hat elektrische Kontakte 52 zur Ausgabe des aktuellen Widerstandswertes oder eines anderen Ausgangs des Potentiometers. Ein Fahrzeugverbinder 54 passt mit dem Sensorverbinder 50 zusammen, um den elektrischen Ausgang des Sensors 40 auf einen Fahrzeugkabelbaum 56 zu übertragen. Der Fahrzeugkabelbaum überträgt den Widerstandswert oder einen anderen Ausgang des Sensors 40 an ein Elektronikmodul zur Verarbeitung und Verwendung des Widerstandswertes in einem Steuerungsalgorithmus. Der Steuerungsalgorithmus ist konfiguriert, um zumindest den Grad oder das Ausmaß der vollzogenen Drehung des Stirnrades 20 basierend auf dem Widerstandswert des Potentiometers oder des Sensors 40 zu bestimmen. Der Durchmesser d1 des Stirnrades 20 ist kleiner als der Durchmesser d2 des Stirnrades 26, so dass eine Untersetzung zwischen Stirnrad 20 und Stirnrad 26 erfolgt. Mit anderen Worten, die Drehrate und Drehwinkeländerung des Stirnrades 26 ist kleiner als die Drehrate und Drehwinkeländerung des Stirnrades 20. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung des Stirnrades 20, um das Stirnrad 26 eine volle Umdrehung zu drehen. Außerdem ist der Durchmesser d3 des Stirnrades 26 kleiner als der Durchmesser d4 des Stirnrades 28, so dass eine Untersetzung zwischen Stirnrad 26 und Stirnrad 28 erfolgt. Daraus folgt, dass die Drehrate und die Drehwinkeländerung des Stirnrades 28 kleiner ist als die Drehrate und die Drehwinkeländerung des Stirnrades 26. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung des Stirnrades 26, bis das Stirnrad 28 eine volle Umdrehung dreht. So beinhaltet der Untersetzungsmechanismus 24 ein Eingangselement, das mit der Spule 14 über die Spulenwelle 16 gekoppelt ist, die in dieser Ausführungsform ein Stirnrad 20 ist. Der Untersetzungsmechanismus 24 ist letztlich mit dem Sensor 40 gekoppelt. Stirnrad 26 und Stirnrad 28 sind Zwischenglieder, die die relativ höhere Bewegungsrate der Spule 14 in eine geringere Bewegungsrate der Sensorwelle 42 umwandeln. Das Stirnrad 28 ist auch ein Kommunikationselement, das die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 40 übermittelt.
Der Untersetzungsmechanismus 24 ist konfiguriert, um mit herkömmlichen Aufrollermechanismen wie einem automatischen Verriegelungsaufrollmechanismus oder einem Sitzgurt-Einschließerfassungsmechanismus zu interagieren. Ein Zahnrad 57 könnte Teil des automatischen Verriegelungsaufrollmechanismus oder des Sitzgurt-Einschließerfassungsmechanismus sein, ebenso könnte eine Aufnahme (nicht dargestellt) für einen Stift 59 oder ein Stift (nicht dargestellt) für einen Schlitz oder ein Loch 61 mit dem Stirnrad 28 oder jedem anderen Teil der Untersetzungsmechanismen der hierin beschriebenen Ausführungsformen ankoppeln.
Unter Bezugnahme nun auf 2a wird eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers 100 mit einem alternativen Untersetzungsmechanismus 110 gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Sitzgurtaufroller 100 weist die gleichen Komponenten auf wie der vorstehend beschriebene Sitzgurtaufroller 10, mit Ausnahme des alternativen Untersetzungsmechanismus 110, wie nachstehend beschrieben. In der hiesigen Ausführungsform beinhaltet der Untersetzungsmechanismus 110 ein Hohlrad 112 mit Innenverzahnungen 114. Die Innenverzahnung 114 greift mit der Vielzahl der Zähne 22 auf dem Stirnrad 20 ein. Das Stirnrad 20 hat einen Durchmesser d1 und das Hohlrad 112 einen inneren Hohlraddurchmesser d_i. Der Durchmesser d1 des Stirnrades 20 ist kleiner als der Durchmesser d_i des Hohlrades 112, so dass eine Untersetzung zwischen Stirnrad 20 und Hohlrad 112 erfolgt. Mit anderen Worten, die Drehrate und Drehwinkeländerung des Hohlrades 112 ist kleiner als die Drehrate und Drehwinkeländerung des Stirnrades 20. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung des Stirnrades 20, bis das Hohlrad 112 eine volle Umdrehung dreht. Der gleiche Sensor 40 oder das gleiche Potentiometer mit einer Welle, die für die gemeinsame Drehung mit dem Hohlrad 112 fixiert ist, kann in der hiesigen Ausführungsform verwendet werden, um eine Reaktion auszugeben, die mit der Anzahl der Umdrehungen des Stirnrades 20 und damit der Spule 14 korreliert sein kann. Zusätzlich kann das Potentiometer 40 auf beiden Seiten des Hohlrades 112 angeordnet sein. Alternativ kann ein optischer Sensor oder Magnetfeldsensor 120, der sich am Rahmen 12 außerhalb des Hohlrades 112 befindet, verwendet werden, um die Drehung des Hohlrades 112 und damit die Drehung der Spule 14 zu verfolgen. So beinhaltet der alternative Untersetzungsmechanismus 110 ein Eingangselement, das mit der Spule 14 über die Spulenwelle 16 gekoppelt ist, das in dieser Ausführungsform das Stirnrad 20 ist. Der alternative Untersetzungsmechanismus 110 ist letztlich mit dem Sensor 40 gekoppelt. Das Hohlrad 112 ist ein Zwischenglied, das die Bewegungsrate von einer relativ hohen Bewegungsrate der Spule auf eine geringere Bewegungsrate der Sensorwelle 42 reduziert. Das Stirnrad 28 ist auch ein Kommunikationselement, das die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 40 übermittelt.
Die vorliegende Offenbarung, wie in 2b dargestellt, sieht noch einen weiteren alternativen Untersetzungsmechanismus 130 vor, der anstelle des Untersetzungsmechanismus 110 verwendet werden kann. Der Untersetzungsmechanismus 130 beinhaltet ein Hohlrad 132 mit Innenradverzahnungen 134. Die Innenradverzahnung 134 greift mit der Vielzahl der Zähne auf einem Zwischen-Stirnrad 136 ineinander. Zwischen-Stirnrad 136 -Zähne greifen mit der Vielzahl der Zahnradzähne 22 auf dem Stirnrad 20 ein, das wiederum an der Spule (nicht dargestellt) befestigt ist. Zwischen-Stirnrad 136 und Hohlrad 132 bilden einen Zahnradzug, der eine beliebige Untersetzung ermöglicht. Der alternative Untersetzungsmechanismus 130 beginnt also mit einem Eingangselement, das über die Spulenwelle 16 mit der Spule 14 gekoppelt ist und in dieser Ausführungsform ein Stirnrad 20 ist. Der alternative Untersetzungsmechanismus 130 ist letztendlich mit dem Sensor 40 gekoppelt. Das Zwischen-Stirnrad 136 ist ein Zwischenglied, das die relativ höhere Bewegungsrate der Spule 14 in eine geringere Bewegungsrate des Hohlrades 132 umwandelt. Das Hohlrad 132 ist auch ein Kommunikationselement, das die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 40 übermittelt.
Unter Bezugnahme nun auf 3 wird eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers 200 mit einem alternativen Untersetzmechanismus 210 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Sitzgurtaufroller 200 weist die gleichen Komponenten auf wie der vorstehend beschriebene Sitzgurtaufroller 10, mit der Ausnahme, dass das Stirnrad 20 durch eine Spulenrolle 212 und der Untersetzmechanismus 24 durch einen alternativen Untersetzmechanismus 210 ersetzt ist, wie nachstehend beschrieben. Die Spulenrolle 212 hat einen Durchmesser d_p und ist für eine gemeinsame Drehung mit der Spule 14 fixiert. In der hiesigen Ausführungsform beinhaltet der Untersetzungsmechanismus 210 eine erste Riemenscheibe 214 und eine zweite Riemenscheibe 216. Die erste Riemenscheibe 214 weist einen ersten Riemenscheibenabschnitt 220 mit einem Durchmesser d_f und einen zweiten Riemenscheibenabschnitt 222 mit einem Durchmesser d_s auf. Die zweite Riemenscheibe 216 hat einen Durchmesser d_o . Ein erster Antriebsriemen 224 ist um die Spulenrolle 212 und den ersten Riemenscheibenabschnitt 220 der ersten Riemenscheibe 214 gewickelt. Ein zweiter Antriebsriemen 226 ist um den zweiten Riemenscheibenabschnitt 222 der ersten Riemenscheibe 214 und der zweiten Riemenscheibe 216 gewickelt. Die zweite Riemenscheibe 216 ist mit der Sensorwelle 42 des Sensors 40 gekoppelt. Darüber hinaus kann der Sensor 40 auf beiden Seiten der zweiten Riemenscheibe 216 montiert sein. Der Durchmesser d_p der Spulenrolle 212 ist kleiner als der Durchmesser d_f des ersten Riemenscheibenabschnitts 220 der ersten Riemenscheibe 214, so dass eine Untersetzung zwischen der Spulenrolle 212 und der ersten Riemenscheibe 214 erfolgt. Mit anderen Worten, die Drehrate und Drehwinkeländerung der ersten Riemenscheibe 214 ist kleiner als die Drehrate und Drehwinkeländerung der Spulenrolle 212. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung der Spulenrolle 212, bis die erste Riemenscheibe 214 eine volle Umdrehung dreht. Eine zusätzliche Untersetzung ist möglich durch die Kopplung der zweiten Riemenscheibe 216 mit einem zweiten Riemenscheibenabschnitt 222 der ersten Riemenscheibe 214 über den zweiten Antriebsriemen 226. Die zweite Untersetzung kann durch Auswählen einer zweiten Riemenscheibe 216 erreicht werden, die einen Durchmesser d_o aufweist, der größer ist als der Durchmesser d_f des ersten Abschnitts 220 der ersten Riemenscheibe 214. So beinhaltet der alternative Untersetzungsmechanismus 210 ein Eingangselement, das mit der Spule 14 über die Spulenwelle 16 gekoppelt ist, das in dieser Ausführungsform die Spulenrolle 212 ist. Der alternative Untersetzungsmechanismus 210 ist letztendlich mit dem Sensor 40 gekoppelt.
Zwischenelemente mit der ersten Riemenscheibe 214 und der zweiten Riemenscheibe 216 sowie dem ersten Antriebsriemen 224 und dem zweiten Antriebsriemen 226 reduzieren die Bewegungsrate von einer relativ hohen Bewegungsrate der Spule auf eine geringere Bewegungsrate der Sensorwelle 42. Die zweite Riemenscheibe 216 ist auch ein Kommunikationselement, das die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 40 übermittelt.
Unter Bezugnahme nun auf 4 wird eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers 400 mit einem alternativen Untersetzmechanismus 410 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Sitzgurtaufroller 400 weist die gleichen Komponenten auf wie der vorstehend beschriebene Sitzgurtaufroller 10, mit der Ausnahme, dass der Untersetzungsmechanismus 24 durch einen alternativen Untersetzungsmechanismus 410 ersetzt ist, wie nachstehend beschrieben. In der hiesigen Ausführungsform beinhaltet der Untersetzungsmechanismus 410 ein erstes Stirnrad 412, ein zweites Stirnrad 414 und eine Zahnkette oder einen Riemen 416. Das erste Stirnrad 412 weist eine Vielzahl von Zahnradzähnen 418 auf, die mit der Vielzahl von Zahnradzähnen 22 am Stirnrad 20 und mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 420 am Riemen 416 ineinandergreifen. Das zweite Stirnrad 414 weist eine Vielzahl von Zahnradzähnen 422 auf, die mit der Vielzahl von Zahnradzähnen 420 am Riemen 416 ineinandergreifen. Das Stirnrad 20 hat einen Durchmesser d_l, das erste Stirnrad 412 hat einen Zahnraddurchmesser d₂ und das zweite Stirnrad 414 hat einen Durchmesser d₃ . Der Durchmesser d₁ des Stirnrades 20 ist kleiner als der Durchmesser d₂ des ersten Stirnrades 412, so dass eine Untersetzung zwischen dem Stirnrad 20 und dem ersten Stirnrad 412 erfolgt. Mit anderen Worten, die Drehrate und Drehwinkeländerung des ersten Stirnrades 412 ist kleiner als die Drehrate und Drehwinkeländerung des Stirnrades 20. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung des Stirnrades 20, bis das erste Stirnrad 412 eine volle Umdrehung dreht. Ein Sensor 460, wie beispielsweise ein optischer Sensor oder Magnetfeldsensor, der sich am Rahmen 12 befindet, erfasst ein am Riemen 416 montiertes erfasstes Element 462. Die Anzahl der Umdrehungen des Stirnrades 20 und damit der Spule 14 kann aus dem Abstand bestimmt werden, den das erfasste Element 462 zum Sensor 460 hin oder von ihm weg bewegt wurde. So beinhaltet der alternative Untersetzungsmechanismus 410 ein Eingangselement, das mit der Spule 14 über die Spulenwelle 16 gekoppelt ist, das in dieser Ausführungsform das Stirnrad 20 ist. Der alternative Untersetzungsmechanismus 410 ist letztlich mit dem erfassten Element 462 gekoppelt, das mit dem Sensor 460 zusammenwirkt. Das erste Stirnrad 412 ist ein Zwischenglied, das die Bewegungsrate von einer relativ hohen Bewegungsrate des Stirnrades 20 auf eine geringere Bewegungsrate des erfassten Elements 462 durch das zweite Stirnrad 412 und den Riemen 416 reduziert. Das erste Stirnrad 412, der Riemen 416 und das zweite Stirnrad 414 fungieren als Kommunikationselemente, die die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 460 übermitteln.
Unter Bezugnahme nun auf 5 wird eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers 500 mit einem alternativen Untersetzmechanismus 510 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Sitzgurtaufroller 500 weist die gleichen Komponenten auf wie der vorstehend beschriebene Sitzgurtaufroller 10, mit der Ausnahme, dass der Untersetzungsmechanismus 24 durch den alternativen Untersetzungsmechanismus 510 ersetzt ist, wie nachstehend beschrieben. In der hiesigen Ausführungsform beinhaltet der Untersetzungsmechanismus 510 ein erstes Stirnrad 512, eine Zahnstange 514 und obere und untere Schienen 516 und 518. Das erste Stirnrad 512 weist eine Vielzahl von Zahnradzähnen 520 auf, die mit der Vielzahl von Zahnradzähnen 22 am Stirnrad 20 ineinandergreifen. Die oberen und unteren Schienen 516 und 518 sind fest mit dem Rahmen 12 des Aufrollers 500 verbunden. Die Zahnstange 514 ist gleitend zwischen der oberen und unteren Schiene 516 und 518 eingerastet. Das Stirnrad 20 hat einen Durchmesser d₁ und das erste Stirnrad 512 einen Raddurchmesser d₂ . Der Durchmesser d₁ des Stirnrades 20 ist kleiner als der Durchmesser d₂ des ersten Stirnrades 512, so dass eine Untersetzung zwischen dem Stirnrad 20 und dem ersten Stirnrad 512 erfolgt. Mit anderen Worten, die Drehzahl und die Drehwinkeländerung des ersten Stirnrades 512 ist kleiner als die Drehzahl und die Drehwinkeländerung des Stirnrades 20. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung des Stirnrades 20, bis das erste Stirnrad 512 eine volle Umdrehung dreht. Ein optischer Sensor oder Magnetfeldsensor 560, der sich am Rahmen 12 befindet und ein an der Stange 514 montiertes erfasstes Element 562 erfasst. Die Anzahl der Umdrehungen des Stirnrades 20 und damit der Spule 14 kann aus dem Abstand bestimmt werden, den das erfasste Element 562 zum Sensor 560 zurückgelegt hat. So beinhaltet der alternative Untersetzungsmechanismus 510 ein Eingangselement, das mit der Spule 14 über die Spulenwelle 16 gekoppelt ist, das in dieser Ausführungsform das Stirnrad 20 ist. Der alternative Untersetzungsmechanismus 510 ist letztlich mit dem erfassten Element 562 gekoppelt, das mit dem Sensor 560 zusammenwirkt. Das erste Stirnrad 512 ist ein Zwischenglied, das die Bewegungsrate von einer relativ hohen Bewegungsrate des Stirnrades 20 auf eine geringere Bewegungsrate des erfassten Elements 562 durch die Zahnstange 514 reduziert. Die Zahnstange 514, das erfasste Element 562 und das erste Stirnrad 512 wirken als Kommunikationselemente, die die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 560 übermitteln.
Unter Bezugnahme nun auf 6 wird eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers 600 mit einem alternativen Untersetzmechanismus 610 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Sitzgurtaufroller 600 weist die gleichen Komponenten auf wie der vorstehend beschriebene Sitzgurtaufroller 10, mit der Ausnahme, dass das Stirnrad 20 durch ein Schneckenrad 612 und der Untersetzmechanismus 24 durch einen alternativen Untersetzmechanismus 610 ersetzt ist, wie nachstehend beschrieben. In der hiesigen Ausführungsform beinhaltet der Untersetzungsmechanismus 610 ein erstes Stirnrad 614. Das erste Stirnrad 614 weist eine Vielzahl von Zahnradzähnen 620 auf, die mit der Vielzahl von Zahnradzähnen 622 auf dem Schneckenrad 612 ineinandergreifen. Die Zahnneigung am Schneckenrad 612 und der Durchmesser des Stirnrades 614 bestimmen eine Untersetzung zwischen dem Schneckenrad und dem Stirnrad 614. Mit anderen Worten, die Drehrate und Drehwinkeländerung des Stirnrades 614 ist kleiner als die Drehrate und Drehwinkeländerung des Schneckenrades 612. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung des Schneckenrades 612, um das Stirnrad 614 eine volle Umdrehung zu drehen. Der gleiche Sensor 40 oder das gleiche Potentiometer mit einer Welle, die für die gemeinsame Drehung mit dem Stirnrad 614 befestigt ist, kann in der hiesigen Ausführungsform verwendet werden, um einen Antwortlevel auszugeben, der mit der Anzahl der Umdrehungen des Schneckenrades 612 und damit der Spule 14 korreliert werden kann. So beinhaltet der alternative Untersetzungsmechanismus 610 ein Eingangselement, das mit der Spule 14 über die Spulenwelle 16 gekoppelt ist, das in dieser Ausführungsform das Schneckenrad 612 ist. Der alternative Untersetzungsmechanismus 610 ist letztlich mit dem Sensor 40 gekoppelt. Das Stirnrad 614 ist ein Zwischenglied, das die Bewegungsrate in diesem Fall von einer relativ hohen Bewegungsrate des Stirnrades 614 auf eine geringere Bewegungsrate des Schneckenrades 612 reduziert. Das Stirnrad 614 ist auch ein Kommunikationselement, das die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 40 übermittelt. Darüber hinaus kann der Sensor 40 auf beiden Seiten des Stirnrades 614 montiert sein.
Unter Bezugnahme nun auf 7 wird eine perspektivische Ansicht eines Sitzgurtaufrollers 700 mit einem alternativen Untersetzmechanismus 710 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Sitzgurtaufroller 700 weist die gleichen Komponenten auf wie der vorstehend beschriebene Sitzgurtaufroller 10, mit der Ausnahme, dass das Stirnrad 20 durch ein Schneckenrad 712 und der Untersetzmechanismus 24 durch einen alternativen Untersetzmechanismus 710 ersetzt ist, wie nachstehend beschrieben. In der hiesigen Ausführungsform beinhaltet der Untersetzmechanismus 710 eine Gewindemutter 714 und eine Führungshalterung 716. Die Führungshalterung 716 ist fest mit dem Rahmen 12 des Aufrollers 700 verbunden und kann Teil einer Abdeckung sein oder auch nicht. Die Gewindemutter 714 weist ein Verdrehsicherungselement auf, das aus einem Paar Flügelelementen 718, 720 besteht, die jeweils gleitend in einen ersten und zweiten Schlitz 722 und 724 der Führungshalterung 716 eingreifen oder eingefangen sind. Die Zahnneigung auf dem Schneckenrad 712 und der Gewindemutter 714 bestimmen den Abstand, den die Gewindemutter beim Drehen der Spule 14 auf oder ab dem Schneckenrad 712 zurücklegt. Folglich dauert es mehr als eine Umdrehung der Spule 14, bis die Gewindemutter 714 zum Ende der Halterung bewegt wird. Ein Sensor 730, wie beispielsweise ein optischer Sensor oder Magnetfeldsensor, der sich am Rahmen 12 befindet, erfasst das erfasste Element 732, das am Flügelglied 720 montiert ist. Die Anzahl der Umdrehungen des Schneckenrades 712 und damit der Spule 14 kann aus der Entfernung bestimmt werden, die das Ziel 732 zum oder weg vom Sensor 730 zurückgelegt hat. So beinhaltet der alternative Untersetzungsmechanismus 710 ein Eingangselement, das mit der Spule 14 über die Spulenwelle 16 gekoppelt ist, das in dieser Ausführungsform das Schneckenrad 712 ist. Der alternative Untersetzungsmechanismus 710 ist letztlich mit dem erfassten Element 732 gekoppelt, das mit dem Sensor 730 zusammenwirkt. Die Gewindemutter 714 einschließlich des Flügelelements 720 ist ein Zwischenglied, das die Bewegungsrate von einer relativ hohen Bewegungsrate des Schneckenrades 712 auf eine geringere Bewegungsrate des erfassten Elements 732 reduziert. Die Gewindemutter 714, das Flügelelement 720 und das erfasste Element 732 fungieren als Kommunikationselemente, die die reduzierte Bewegungsrate an den Sensor 730 übermitteln.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Erfassen der Ausgabe des Sitzgurtbandes aus einem Sitzgurtaufroller vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet: Bereitstellen eines Aufrollerrahmens, Bereitstellen einer Spule, die für eine gemeinsame Drehung mit einer Spulenwelle fixiert ist, Umwickeln eines Sitzgurtbandes um die Spule, Koppeln eines Untersetzmechanismus mit der Spulenwelle und Erfassen der Bewegung der Spule unter Verwendung eines mit dem Untersetzmechanismus gekoppelten Sensors. Die Spulenwelle ist im Aufrollerrahmen drehbar gelagert. Eine Bewegungsrate der Spulenwelle ist höher als eine Bewegungsrate des Untersetzmechanismus.
Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung bietet mehrere Vorteile. Da die Bewegungsrate des Untersetzungsmechanismus geringer ist als die Bewegungsrate der Spulenwelle, können verschiedene Sensortypen verwendet werden, um die Bewegung oder Drehung der Spule zu erfassen, einschließlich solcher, die weniger als eine volle Umdrehung messen. Zum Beispiel Sensoren zum Erfassen einer linearen Bewegung des Ausgangselements, wie optische Sensoren, induktiv, einschließlich: linear-variable-Differenztransformatoren, lineare variable Reluktanzwandler und lineare variable Induktivitätswandler, magnetische oder Wirbelstromwandler, Laufzeit-Sensoren: Laser, Ultraschall, magnetorestriktiver linearer Wegsensor, kapazitiv, Pulskodierungssensoren und kontaktbasierte Sensoren, wie resistive Sensoren (String-Potentiometer). Sensoren zum Erfassen der Drehbewegung des Ausgangselements können beispielsweise magnetorestriktive, magnetische Sensoren sein, einschließlich: variable Reluktanz, Eddy Current Killed Oscillator, Wiegand-Sensor und Halleffekt-Sensor sowie inkrementelle Drehwertgeber (optisch), Absolutwertgeber, induktive Drehsensoren und optische Reflexionssensoren.
Das Verfahren beinhaltet ferner in einem Aspekt der Offenbarung das Befestigen eines Spulen-Stirnrades an der Spulenwelle und das Koppeln des Spulen-Stirnrades mit einem ersten Stirnrad des Untersetzungsmechanismus. Das erste Stirnrad des Untersetzungsmechanismus greift in ein zweites Stirnrad des Untersetzungsmechanismus ein. Das Verfahren beinhaltet ferner das Koppeln eines Potentiometers mit einer Potentiometerwelle, die am zweiten Stirnrad des Untersetzungsmechanismus befestigt ist. Die Drehung des zweiten Stirnrades ändert einen zugehörigen Widerstandswert oder eine Spannung im Potentiometer. Der Widerstand oder das Spannungslevel im Potentiometer ist mit der Ausgabe des Sitzgurtbandes korreliert. Somit kann auf eine Nachschlagetabelle, die Werte für den Widerstand oder die Spannung und die zugehörige Sitzgurtausgabe speichert, von einem Steuerungsalgorithmus zugegriffen werden, um die Sitzgurtausgabe zu bestimmen. Ein Korrekturfaktor zur Berücksichtigung des Einflusses der Gurtandmenge (Durchmesser des Gurtbandes und zugehöriger Umfang) auf die Sitzgurtaufrollspule kann vom Steuerungsalgorithmus ebenfalls verwendet werden.
Die vorliegende Offenbarung sieht mehrere Variationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform vor, z.B. können zusätzliche Stirnräder in den Untersetzungsmechanismus integriert werden, um einen Zahnradzug mit mehr als zwei Zahnrädern zu bilden. Darüber hinaus können die Stirnräder in den vorstehend beschriebenen Zahnradzügen eine Zahnraduntersetzung bewirken und andere Zahnradanordnungen können den gegenteiligen Effekt bewirken. Darüber hinaus könnte der vorstehend beschriebene Zahnraduntersetzungsmechanismus Teil einer automatischen Verriegelungseinziehvorrichtung mit Mechanisierung oder eines Mechanismus zum Verhindern des Einklemmens von Personen im Sitzgurtband sein. Aus der vorliegenden Offenbarung ist sei verstanden, dass Zahnräder miteinander in Verbindung stehen können, indem sie direkt ineinandergreifen oder durch Zwischenräder, die direkt ineinandergreifen. Darüber hinaus wird überall dort, wo in der vorliegenden Offenbarung „Bewegungsrate“ verwendet wird, erwogen, dass dies mit „Ausmaß der Bewegung“ ersetzt werden kann.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich exemplarischer Natur und Abweichungen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sollen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegen. Solche Abweichungen sind nicht als Abweichung von Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims

Sitzgurtaufroller, wobei der Aufroller umfasst: einen Aufrollerrahmen; eine Spule, die für eine gemeinsame Drehung mit einer Spulenwelle fixiert ist, wobei die Spulenwelle im Aufrollerrahmen drehbar gelagert ist; ein Sitzgurtband, das um die Spule gewickelt ist; einen mit der Spulenwelle gekoppelten Untersetzungsmechanismus zum Aufnehmen einer ersten Bewegungsrate der Spule und Umwandeln der ersten Bewegungsrate der Spule in eine zweite Bewegungsrate des Untersetzmechanismus, wobei die erste Bewegungsrate größer ist als die zweite Bewegungsrate; und einen Sensor in Verbindung mit dem Untersetzungsmechanismus zum Erfassen der Bewegung der Spule.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Eingangselement-Zahnrad, das zur gemeinsamen Drehung mit der Spule befestigt und mit dem Untersetzungsmechanismus gekoppelt ist.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 2, wobei der Untersetzungsmechanismus ferner ein erstes Stirnrad in Verbindung mit dem Eingangselement-Zahnrad umfasst.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 3, wobei der Untersetzungsmechanismus ferner ein zweites Stirnrad in Verbindung mit dem ersten Stirnrad des Untersetzungsmechanismus umfasst.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Potentiometer ist, das eine Potentiometerwelle aufweist, die für eine gemeinsame Drehung mit dem Untersetzungsmechanismus festgelegt ist, wodurch die Drehung des Untersetzungsmechanismus ein Antwortlevel im Potentiometer ändert.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 1, wobei der Untersetzmechanismus ein erfasstes Element aufweist und der Sensor die Nähe des erfassten Elements zum Sensor misst.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 1, wobei der Untersetzungsmechanismus ein Hohlrad mit einer Vielzahl von Innenverzahnungen in Verbindung mit dem Eingangselement-Zahnrad beinhaltet.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Eingangselementrolle, die an der Spulenwelle befestigt ist und mit dem Untersetzmechanismus in Verbindung steht.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 8, wobei der Untersetzungsmechanismus ferner eine Riemenscheibe umfasst, die mit der Eingangselementrolle durch einen Riemen verbunden ist.
Sitzgurtaufroller nach Anspruch 2, wobei der Untersetzungsmechanismus ferner ein erstes Stirnrad in Verbindung mit dem Eingangselement-Zahnrad und einen Zahnriemen, der sich mit dem ersten Stirnrad dreht, und ein zweites Stirnrad umfasst, wobei das erste und zweite Stirnrad drehbar am Aufrollerrahmen befestigt sind.