DE10216862B4

DE10216862B4 - Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt

Info

Publication number: DE10216862B4
Application number: DE10216862A
Authority: DE
Inventors: Martin Specht
Original assignee: Joyson Safety Systems Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: US20030192977A1; FR2838395B1; FR2838395A1; US6695243B2; DE10216862A1

Abstract

Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt enthaltend
– eine Gurtspule (1) für das Sicherheitsgurtband;
– eine Blockiereinrichtung (2) zur Blockierung der Drehung eines blockierbaren Teils (3) der Gurtspule;
– einen Gurtbandträger (4) an der Gurtspule (1);
– einen Rotor (5), der mit dem Gurtbandträger (4) in Drehantriebsverbindung steht und von einem in einem Außenläufer (8) angeordneten Innenläufer (11) gebildet ist; wobei
– zwischen Zähnen (9) des Außenläufers (8) und Zähnen (10) des Innenläufers (11) wenigstens zwei mit einem fließfähigen Medium gefüllte Räume (6) gebildet sind, deren Gesamtheit eine in sich nach außen dicht abgeschlossene Einheit bilden, und
– beim Drehen des Rotors (5) die Räume (6) sich um die Gurtspulenachse (7) mit sich ändernden Volumina mitdrehen und das fließfähige Medium jeweils von einem Raum (6) mit sich verringerndem Volumen in einen Raum (6) mit sich vergrößerndem Volumen fließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt.

Ein aus DE 100 34 393 A1 bekannter Gurtaufroller besitzt eine Gurtspule für das Sicherheitsgurtband sowie eine Blockiereinrichtung zur Blockierung der Drehung eines blockierbaren Teils der Gurtspule. Ferner besitzt der bekannte Gurtaufroller einen Lastbegrenzer, welcher bei aktivierter Blockiereinrichtung und bei in Bandabzugsrichtung gegenüber dem blockierten Teil der Gurtspule gedrehten Gurtbandträger Energie verbraucht. Der Lastbegrenzer wir von einem Viskosenfließfelgenmedium gebildet, das in einem Arbeitsraum im Innern der Gurtspule angeordnet ist. Als Verdrängereinrichtung wird ein Kolben durch das Fließfelgemedium bewegt, wobei für den Kolbenantrieb die Drehbewegung der Gurtwelle ausgenutzt wird. Der Kolben weist Überstrombohrungen auf, durch die das Fließfelgemedium bei der Kolbenbewegung von einem Raum auf der einen Seite des Kolbens zu einem Raum auf der anderen Seite des Kolbens strömt. Die Viskosität des Fließfelgenmediums und der Strömungsquerschnitt der Überströmkanäle können geändert werden.

Aus DE 199 63 580 C2 ist ein Lastbegrenzer bekannt, der einen mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Zylinder aufweist, in welchem translatorisch ein Kolben mit einer einen veränderbaren Strömungsquerschnitt als Strömungsweg aufweisenden Öffnung bewegt wird.

Aus GB 23 14 755 A ist ein Hydraulikmotor bekannt, welcher einen gezahnten Außenläufer und gezahnten Innenläufer der drehfest mit der Gurtspule verbunden ist, aufweist. Zum Übertragen einer Gurtstrafferbewegung auf die Gurtspule wird Hydraulikflüssigkeit durch den Hydraulikmotor bewegt und die Hydraulikflüssigkeit in einem Reservoir aufgefangen. In der umgekehrten Drehrichtung wird die Hydraulikflüssigkeit zur Erzielung einer Kraftbegrenzerwirkung von dem durch die Gurtspule angetriebenen Hydraulikmotor aus dem Reservoir entfernt und durch ein Reduktionsventil, welches die Kraftbegrenzerwirkung verursacht, transportiert.

Aus DE 199 59 956 ist es bekannt, das Drehmoment eines Elektroantriebs, insbesondere Elektromotors auf die Gurtspule über eine Kupplung zu übertragen. Ferner ist es bekannt, die Gurtspule mit Hilfe einer Triebfeder in Gurtbandaufwickelrichtung vorzuspannen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Drehmomentübertragung vom Gurtbandträger auf den Lastbegrenzer und/oder eine Drehmomentübertragung von außen auf den Gurtbandträger mit einfachen konstruktiven Mitteln erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Rotor kann in Zusammenwirkung mit dem fließfähigen Medium einen Lastbegrenzer bilden. Die Lastbegrenzerwirkung wird dadurch erreicht, dass beim Antrieb des Rotors durch den in Bandabzugsrichtung gedrehten Gurtbandträger die mit dem Medium gefüllten Räume sich mitdrehen und das fließfähige Medium jeweils von einem Raum mit sich verringerndem Volumen in einen Raum mit sich vergrößerndem Volumen fließt. Hierdurch wird Energie verbraucht, welche sich am Körper eines angegurteten Fahrzeuginsassen lastbegrenzend auswirkt.

Die Viskosität des fließfähigen Mediums kann jedoch auch so eingestellt werden, dass ein von außen auf den Rotor wirkendes Drehmoment, das beispielsweise von einem Strafferantrieb, von einem elektrischen Antrieb, insbesondere elektromotorischen Antrieb und der gleichen erzeugt werden kann, vom Rotor über das Medium dessen Fließfähigkeit weitgehend aufgrund des eingestellten Viskosität beseitigt ist, auf den Gurtbandträger übertragen wird. Ferner kann durch das von außen eingeleitete Drehmoment auch die Lastbegrenzerwirkung beeinflusst werden.

Um eine gemeinsame Drehung von Gurtbandträger und Rotor, sowohl bei der Lastbegrenzerfunktion als auch bei der Drehmomentübertragung (Kupplungsfunktion) zu erreichen, ist der Rotor als gezahnter Innenläufer ausgebil det, wobei die Zähne des Innenläufers in den gezahnten Außenläufer eingreifen. Der Außenläufer ist in Drehantriebsverbindung mit dem Gurtbandträger und kann mit diesem vorzugsweise starr verbunden sein.

Der Gurtaufroller gemäß der Erfindung kann so ausgebildet sein, dass durch die ineinander liegende Anordnung von Gurtbandträger, Rotor und das die gebildeten Räume ausfüllende Medium eine Lastbegrenzerfunktion hat oder diese Anordnung eine Kupplungsfunktion hat oder beide Funktionen aufweist. Das die Räume anfüllende, insbesondere fließfähige Medium ist vorzugsweise als Fluid mit einstellbarer Viskosität ausgebildet. Hierzu eignet sich insbesondere ein elektro- und/oder magnetorheologisches Fluid.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Gurtaufrollers, wobei die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauteile dargestellt sind;
2 einen Querschnitt durch das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsstellung;
3 den Querschnitt des Ausführungsbeispiels in einer zweiten Betriebsstellung;
4 den Querschnitt des Ausführungsbeispiels in einer dritten Betriebsstellung; und
5 einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Der dargestellte Gurtaufroller besitzt eine Gurtspule 1, welche in einem Rahmen 12 drehbar gelagert ist. Die Gurtspule 1 weist einen im wesentlichen trommelförmig ausgebildeten Gurtbandträger 4 auf, auf welchen ein Sicherheitsgurtband 13 auf- und abgewickelt werden kann. Mit Hilfe einer Blockiereinrichtung 2, welche beispielsweise als am Rahmen 12 beweglich gelagerte Klinkeneinrichtung ausgebildet sein kann, lässt sich die Gurtspule 1 gegen Drehung blockieren. Hierzu greift die Blockiereinrichtung 2 in einen blockierbaren Teil der Gurtspule 1 ein. Dieser blockierbare Teil kann als ein- oder beidseitig an der Gurtspule 1 angeordnete Zahnscheibe ausgebildet sein. Im normalen Betriebszustand ist die wenigstens eine Zahnscheibe (blockierbarer Teil 3) drehfest mit dem Gurtbandträger 4, beispielsweise über nicht näher dargestellte Scherstifte oder durch Reibschluss mit dem Gurtbandträger 4 der Gurtspule 1 verbunden. Durch Endscheiben 14 wird der Innenraum des Gurtbandträgers 4 flüssigkeitsdicht verschlossen. Im Innern des Gurtbandträgers 4 befindet sich ein Rotor 5. Dieser enthält eine exzentrisch zur Gurtspulenachse 7 gelagerte Achse 15, an welcher ein gezahnter Innenläufer 11 exzentrisch zur Gurtspulenachse 7 drehbar gelagert ist. Die exzentrische Achse 15 ist um die Gurtspulenachse 7 im Innern der Gurtspule 1 beispielsweise an den Endscheiben 14 oder mit den blockierbaren Teilen 3 fest verbundenen Achsstummeln 16 um die Gurtspulenachse 7 drehbar gelagert.
Mit Zähnen 10 des Innenläufers 11 können Zähne 9 eines Außenläufers 8 in Drehantriebsverbindung kommen. Der Außenläufer 8 steht in Drehantriebsverbindung mit dem Gurtbandträger 4. Vorzugsweise ist der gezahnte Außenläufer 8 drehstarr mit dem Gurtbandträger 4 verbunden oder aus einem Stück gebildet.
Zwischen den Zähnen 9 und 10, welche sich über die gesamte Länge des Innenraumes zwischen den beiden Endscheiben 14 der Gurtspule 1 erstrecken, werden Räume 6 gebildet, die mit einem Fluid bzw. fließfähigem Medium gefüllt sind. Das fließfähige Medium besteht vorzugsweise aus einem Fluid, dessen Viskosität einstellbar ist.
Mit der dargestellten Anordnung können zwei Funktionen ausgeführt werden, nämlich die Funktion eines Lastbegrenzers und die Funktion einer Kupplung, mit welcher ein von außen einwirkendes Drehmoment über den Rotor 5 und das in den Räumen 6 angeordnete Medium auf den Gurtspulenträger übertragen wird.
Im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs drehen sich beim Auf- und Abwickeln des Gurtbandes 13 die blockierbaren Teile (Zahnscheiben) 3 der Gurtspule 1 mit. Auch die im Innenraum der Gurtspule 1 angeordneten Bauteile drehen sich um die Gurtspulenachse 7 mit.
Bei einer überhöhten Beschleunigung, welche auf die Sensoreinrichtung des Gurtaufrollers einwirkt, beispielsweise bei einem Unfall, greift die Blockiereinrichtung 2 in die blockierbaren Teile 3 der Gurtspule 1 ein. Dieser Eingriff kann so geschehen, dass eine von einem Strafferantrieb erzeugte Antriebsbewegung auf die Gurtspule 1 übertragen werden kann. Ferner kann dieser Eingriff dann erfolgen, wenn durch den in 1 nicht näher dargestellten Strafferantrieb das Gurtband 13 durch Aufwickeln auf den Gurtbandträger 4 aufgewickelt worden ist.
Bei der Vorverlagerung des angegurteten Fahrzeuginsassen kommt bei Überschreitung einer Kraftschwelle die Lastbegrenzerfunktion, welche in die Gurtspule 1 integriert ist, zur Wirkung. Hierzu wird der Kraftschluss zwischen dem blockierbaren Teil 3 der Gurtspule 1 und dem Gurtbandträger 4, welcher, wie schon erläutert, durch Scherstifte oder durch Reibschluss und dergleichen im normalen Fahrbetrieb hergestellt ist, unterbrochen. Beim Abziehen der Gurtbandes 3 (Bandabzugsrichtung 17) wird der Gurtbandträger 4 gedreht. Diese Drehbewegung wird auf den Außenläufer 8 übertragen und der mit seinen Zähnen 10 in die Zähne 9 des Außenläufers 8 angreifende Innenläufer 11 wird mitgedreht. Wie aus den 2 bis 4 zu ersehen ist, besitzt der Innenläufer 11 eine geringere Anzahl an Zähnen als der Außenläufer 8. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Innenläufer 11 vier Zähne und der Außenläufer 8 fünf Zähne. Der Innenläufer 11 besitzt somit eine um das 5/4-fache höhere Drehzahl als der Außenläufer 8. Aufgrund dieser unterschiedlichen Drehzahlen ändern sich die Volumina der zwischen den Zähnen 9 und 10 gebildeten Räume 6 und zwar vorlaufend in Drehrichtung wie aus den 2 bis 4 zu ersehen ist. Die Drehrichtung in Bandabzugsrichtung 17 ist durch einen Pfeil 18 (im Uhrzeigersinn) in den 2 bis 4 dargestellt. Diese Drehbewegung kann unbegrenzt erfolgen, jedoch kann vorteilhafterweise auch ein Anschlag zur Begrenzung der Drehbewegung und damit der Bandabzugslänge erreicht werden.
Bei der Relativdrehung des Innenläufers 11 gegenüber dem Außenläufer 8 wird aus den Räumen 6, in denen sich das Volumen verringert und somit das in diesen Räumen befindliche fließfähige Medium verdichtet wird, das fließfähige Medium in den jeweils benachbarten Raum mit sich vergrößerndem Volumen transportiert. Dies kann dadurch geschehen, dass das fließfähige Medium zwischen dem jeweiligen Spalt der sich zwischen den Zähnen 9 und 10 des Außenläufers und Innenläufers bildet, hindurchgedrückt wird oder dass zusätzliche Kanäle in den Zähnen 9 und/oder 10 des Außenläufers 8 und des Innenläufers 11 vorgesehen sind, die strichliert in den 2 bis 4 dargestellt sind. Diese Überströmkanäle in den Zähnen 9 und 10 können auch diagonal insbesondere im Innenläufer 11 verlaufen.
Beim Transport des fließfähigen Mediums von einer Kammer in die andere Kammer wird Energie verbraucht, welche eine Verringerung und/oder Begrenzung der vom Sicherheitsgurtband auf den angegurteten Fahrzeuginsassen ausgeübten Kraft bewirkt.
Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann von außen ein Drehmoment auf den Rotor 5, insbesondere die Achse 15 aufgebracht werden. Zur Erzeugung dieses Drehmoments kann ein elektrischer Antrieb 19, insbesondere Elektromotor dienen. Über ein Getriebe 21 wird das Drehmoment auf eine sich durch den Achsstummel 16 erstreckende Antriebswelle 20 übertragen, die vorzugsweise starr mit der Achse 15 verbunden ist. Die Antriebswelle 20 erstreckt sich koaxial zur Gurtspulenachse 7. In der 5 ist ein einseitig einleitbares Drehmoment dargestellt. Das Drehmoment kann jedoch auch auf beiden Seiten in den Rotor 5, insbesondere die Achse 15 eingeleitet werden. Dieses Drehmoment kann zum Straffen des Gurtbandes 13 dienen, wobei die Drehrichtung, welche auf den Gurtbandträger 5 übertragen wird, in Bandaufwickelrichtung (entgegengesetzt zur Bandabzugsrichtung 17) gerichtet ist. Hierzu wird die Viskosität des in den Räumen 6 befindlichen fließfähigen Mediums so eingestellt, dass das Drehmoment vom Rotor, über das in den Räu men 6 befindliche Medium auf den Außenläufer 8 übertragen wird. Hierzu kann die Viskosität des Mediums so eingestellt werden, dass eine quasi starre Verbindung aufgrund der stark verringerten Fließfähigkeit des Mediums zwischen dem Rotor 5 und dem Gurtbandträger 4 hergestellt wird.
Es ist jedoch auch möglich, mit Hilfe des von außen auf den Rotor aufgebrachten Drehmoments die Lastbegrenzerwirkung, welche oben erläutert wurde, einzustellen. Gleichzeitig kann hierzu die Viskosität des in den Räumen 6 befindlichen Mediums so eingestellt werden, dass eine je nach Drehrichtung additive oder subtraktive, gedämpfte Wirkung des von außen einwirkenden Drehmoments auf den Gurtbandträger 4 erreicht wird.
Das in den Räumen 6 befindliche Medium ist hierzu vorzugsweise als elektro- und/oder magnetorheologisches Fluid ausgebildet. Durch ein außen erzeugtes elektrisches Feld oder magnetisches Feld, welches beispielsweise mit Hilfe eines am Rahmen 12 vorgesehenen Elektromagneten, der nicht näher dargestellt ist, erzeugt wird, kann vorzugsweise über den Innenläufer 11 und den Außenläufer 8, welche entsprechende Pole bilden, dieses elektrische Feld und/oder Magnetfeld auf das in den Räumen 6 befindliche elektro- und/oder magnetorheologische Fluid zur Einwirkung gebracht werden.
Anstelle des elektrischen Antriebs kann zum Straffen auch ein pyrotechnischer oder mechanischer Strafferantrieb zum Antreiben der Antriebswelle 20 verwendet werden.
Der elektrische Antrieb 19 kann sowohl zum Vorstraffen als auch zur Leistungsstraffung bei entsprechender Einstellung der Viskosität des in den Räumen 6 befindlichen Mediums verwendet werden.

1: Gurtspule
2: Blockiereinrichtung
3: blockierbarer Teil der Gurtspule
4: Gurtbandträger
5: Rotor
6: mit einem Fluid gefüllter Raum
7: Gurtspulenachse
8: Außenläufer
9: Läuferzähne
10: Läuferzähne
11: Innenläufer
12: Rahmen
13: Sicherheitsgurtband
14: Endscheiben
15: exzentrische Achse
16: Achsstummel
17: Bandabzugsrichtung
18: Drehrichtungspfeil
19: Elektroantrieb
20: Antriebswelle
21: Getriebe

Claims

Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt enthaltend – eine Gurtspule (1) für das Sicherheitsgurtband; – eine Blockiereinrichtung (2) zur Blockierung der Drehung eines blockierbaren Teils (3) der Gurtspule; – einen Gurtbandträger (4) an der Gurtspule (1); – einen Rotor (5), der mit dem Gurtbandträger (4) in Drehantriebsverbindung steht und von einem in einem Außenläufer (8) angeordneten Innenläufer (11) gebildet ist; wobei – zwischen Zähnen (9) des Außenläufers (8) und Zähnen (10) des Innenläufers (11) wenigstens zwei mit einem fließfähigen Medium gefüllte Räume (6) gebildet sind, deren Gesamtheit eine in sich nach außen dicht abgeschlossene Einheit bilden, und – beim Drehen des Rotors (5) die Räume (6) sich um die Gurtspulenachse (7) mit sich ändernden Volumina mitdrehen und das fließfähige Medium jeweils von einem Raum (6) mit sich verringerndem Volumen in einen Raum (6) mit sich vergrößerndem Volumen fließt.
Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenläufer (8) drehfest mit dem Gurtbandträger (4) verbunden ist.
Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) exzentrisch zur Gurtspulenachse (7) gelagert ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige Medium als Fluid mit einstellbarer Viskosität ausgebildet ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige Medium als elektro- und/oder magnetorheologisches Fluid ausgebildet ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) mit einem von außen angreifenden Drehmoment beaufschlagbar ist, das über das Medium, dessen Viskosität so eingestellt ist, dass ein Fließen zwischen den Räumen (6) nicht stattfindet oder das Medium eine verringerte Fließfähigkeit aufweist, auf den Gurtbandträger (4) übertragbar ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das von außen angreifende Drehmoment von einem Elektroantrieb, insbesondere Elektromotor erzeugt wird.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von außen angreifende Drehmoment von einer Triebfeder des Gurtaufrollers gebildet wird.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Blockierung der Drehung des blockierbaren Teils (3) der Gurtspule (1) und bei in Bandabzugsrichtung gedrehtem Gurtbandträger (4) durch den Rotor (5) und das zwischen den Räumen (6) fließende Medium ein Energie verbrauchender Lastbegrenzer gebildet ist.
Gurtaufroller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtbandträger (4) gegenüber dem Rotor (5) eine unterschiedliche Drehzahl aufweist.
Gurtaufroller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eine höhere Drehzahl aufweist als der Gurtbandträger.