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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller
für Sicherheitsgurte
in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Gurtaufroller für Sicherheitsgurte in Kraftfahrzeugen
sind bekannt und werden in Kraftfahrzeugen unter anderem dazu eingesetzt,
die Länge
der jeweiligen Sicherheitsgurte an den jeweiligen Fahrzeuginsassen
anzupassen. Dies geschieht üblicherweise
durch eine federbelastete Spindel, die auf den Sicherheitsgurt einen
leichten Zug in Aufrollrichtung ausübt. Der Sicherheitsgurt liegt
aufgrund der Federbelastung der Spindel immer dicht am Körper des
jeweiligen Fahrzeuginsassen an.
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Die federbelastete Spindel muss bei
einem Unfall blockiert werden, um den gewünschten Rückhalteeffekt des Sicherheitsgurtsystems
zu gewährleisten.
Dazu sind üblicherweise
Sperrelemente vorgesehen, die beim Überschreiten einer bestimmten Spindelgeschwindigkeit
und/oder einer bestimmten Spindelwinkelbeschleunigung die in einem
fahrzeugfesten Rahmen drehbar gelagerte Spindel an einer weiteren
Umdrehung hindern. Die Spindel zum Aufrollen des Sicherheitsgurtes
ist dabei üblicherweise in
einem fahrzeugfesten Rahmen drehbar gelagert und ein Sperrelement,
mit dem die Spindel bei Überschreiten
kritischer Beschleunigungswerte am Rahmen festlegbar ist, ist vorgesehen.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen
verbesserten Gurtaufroller für
Sicherheitsgurte in Kraftfahrzeugen anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch einen Gurtaufroller für Sicherheitsgurte
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Demgemäss ist das Sperrelement in
seinem Massenschwerpunkt an der Spindel angelenkt und derart um
den Massenschwerpunkt verschwenkbar, dass es beim Auftreten einer
Winkelbeschleunigung der Spindel aufgrund seiner Massenträgheit in
Eingriff mit dem Rahmen tritt. Durch die Anlenkung des Sperrelements
in seinem Massenschwerpunkt ist dieses sowohl unempfindlich gegenüber Lageänderungen
als auch gegenüber
Zentrifugalkräften.
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Um den Normalbetrieb der Sicherheitsgurte nicht
zu stören,
ist es vorteilhaft, das Sperrelement erst ab einer vorgebbaren Winkelbeschleunigung
der Spindel mit dem Rahmen in Eingriff zu bringen. Dies kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, dass das Sperrelement mit einem Federmittel
derart vorgespannt wird, dass es bis zu einer bestimmten Winkelbeschleunigung
der Spindel in einer Ruhelage relativ zu der Spindel verharrt und
erst bei Überschreiten
dieser Winkelbeschleunigung aufgrund seiner Massenträgheit verschwenkt
wird und mit dem Rahmen in Eingriff tritt. Durch die Wahl der Federvorspannung
des Sperrelements lässt
sich die Winkelbeschleunigung, ab der das Sperrelement mit dem Rahmen
in Eingriff tritt, in einem weiten Bereich wählen.
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Durch den Einsatz unterschiedlicher
Geometrien des Sperrelements und der Anordnung des Sperrelements
an der Spindel kann erreicht werden, dass der Drehwinkel bis zum
Blockieren der Spindel und der Drehwinkel zum Entriegeln der Spindel
möglichst
klein bleibt. Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist es, das Sperrelement
in einer von der Drehachse der Spindel beabstandeten Achse an der
Spindel anzulenken. Der Gurtaufroller kann so einfach an unterschiedliche
Vorgaben im Kraftfahrzeug angepasst werden.
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Stehen Spindel und Rahmen miteinander
in Eingriff, so leitet das Sperrelement vorteilhaft ein auf die
Spindel wirkendes Drehmoment in den Rahmen ein. Das erfindungsgemäße Sperrelement
erfüllt
so eine Doppelfunktion, denn es dient auf der einen Seite zur Detektion
der jeweiligen Winkelbeschleunigung und leitet auf der anderen Seite
die jeweiligen auftretenden Drehmomente in den Rahmen ein. Das Sperrelement
hat also gleichzeitig die Aufgabe eines Sensors und, im gesperrten
Zustand, eines lasttragenden Teils.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist das Sperrelement als Sperrklinke mit mindestens
einem Eingriffsbereich ausgebildet, der mit mindestens einem Eingriffbereich
des Rahmens korrespondiert. Vorzugsweise weist die Sperrklinke dabei
eine Außenverzahnung
auf, die mit einer Innenverzahnung des Rahmen in Eingriff bringbar
ist. Über die
Eingriffsbereiche bzw. die Verzahnungen kann im Verriegelten Zustand
eine zuverlässige
Kraftübertragung
zwischen der Spindel über
das Sperrelement in den Rahmen sichergestellt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist ein Federelement zwischen Spindel und Sperrklinke
angeordnet. Es ist von Vorteil, das Federelement derart auf die
Sperrklinke wirken zu lassen, dass es diese entgegen ihrer den Eingriff
zwischen Sperrklinke und Rahmen bewirkenden Schwenkrichtung federbelastet.
Dabei ist die Federhärte
des Federelements derart zu wählen,
dass die Sperrklinke bei Überschreiten
einer festgelegten Winkelbeschleunigung der Spindel verschwenkt
und mit dem Rahmen in Eingriff tritt. Durch unterschiedliche Ausprägungen des
Federelements und dessen Härte
können
so unterschiedliche Winkelbeschleunigungen eingestellt werden, ab
denen eine Sperrwirkung auftritt. Ein Austausch des Federelements bietet
eine einfache Möglichkeit
der Einstellung der jeweilig gewünschten
Verriegelungsbedingungen.
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Die Erfindung wird im Folgenden in
einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnungen der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Gurtaufroller
für Sicherheitsgurte
in Kraftfahrzeugen in einer nicht-blockierten Position; und
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2 den
Gurtaufroller gemäß 1 in einer blockierten Position.
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1 zeigt
eine in einem kraftfahrzeugfesten Rahmen 2 drehbar auf
einer Spindelachse 1 angeordnete Spindel 10, die
zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtes dient. Die Spindel 10 ist über hier nicht
dargestellte Federelemente derart vorgespannt, dass auf einen hier
ebenfalls nicht dargestellten Gurt stets eine leichte Zugkraft in
Aufrollrichtung ausgeübt wird.
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An der Spindel 10 ist ein
Sperrelement 3 in seinem Massenschwerpunkt 32 über eine
Achse angelenkt. Das Sperrelement 3 weist an seinem einen Ende
eine Außenverzahnung 30 auf,
die mit einer Innenverzahnung 20 des fahrzeugfesten Rahmens 2 korrespondiert.
In der in 1 gezeigten
Position stehen die Außenverzahnung 30 des
Sperrelements 3 und die Innenverzahnung 20 des
kraftfahrzeugfesten Rahmens nicht miteinander in Eingriff.
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Das Sperrelement 3 ist an
seinem anderen Ende 31 über
ein Federelement 4 mit der Spindel 10 verbunden.
Das Federelement 4 spannt das Sperrelement 3 dabei
derart vor, dass die Außenverzahnung 30 des
Sperrelements 3 nicht mit der Innenverzahnung 20 des
fahrzeugfesten Rahmens 2 in Verbindung steht und sich das
Sperrelement 3 in einer Ruheposition befindet.
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Im Normalbetrieb der Spindel 10 kommt
das Sperrelement 3 mit der Innenverzahnung 20 des Rahmens 2 nicht
in Berührung.
Das Auf- und Abrollen des Sicherheitsgurtes geschieht gegen die
hier nicht dargestellte Federvorspannung der Spindel 10 mit
Winkelbeschleunigungen der Spindel 10, die unterhalb einer
kritischen Beschleuni gungsschwelle liegen. Bei einem Unfall jedoch
wirken hohe Beschleunigungen, insbesondere auch hohe Winkelbeschleunigungen
auf die Spindel 10. Aufgrund der hohen Winkelbeschleunigung
wird nun das Sperrelement 3 mit seinem die Außenverzahnung 30 aufweisenden Bereich
derart ausgelenkt, dass die Außenverzahnung 30 mit
der Innenverzahnung 20 des Rahmens in Eingriff kommt. Es
findet somit eine Verriegelung der Spindel 10 an dem Rahmen 2 statt
und die von der Spindel 10 aufgebrachten, über den
Gurt eingeleiteten Drehmomente werden über das Sperrelement 3 von
der Spindel 1
0 in den Rahmen 2 eingeleitet.
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Durch die Anlenkung des Sperrelements 3 in seinem
Massenschwerpunkt ist das Sperrelement 3 gegenüber Lageänderungen
und gegenüber nicht-beschleunigten
Drehbewegungen unempfindlich und behält seine Lage bei, da sich
die an den unterschiedlichen Enden 30, 31 des
Sperrelements 3 angreifenden Zentrifugal- und/oder Gravitationskräfte gegenseitig
aufheben. Bei Auftreten einer Winkelbeschleunigung hingegen besitzt
das Sperrelement 3 aufgrund seiner Massenträgheit ein
gewisses Beharrungsvermögen.
Da das Sperrelement 3 in seinem Massenschwerpunkt 32 um
eine Achse drehbar an der Spindel 10 angelenkt ist, resultiert
seine Massenträgheit
darin, dass bei einer beschleunigten Bewegung das Sperrelement 3 eine
im Wesentlichen lineare Bewegung in tangentialer Richtung zur Spindel 10 vollführt. Diese
lineare Bewegung stoppt, wenn der mit der Außenverzahnung versehene Bereich 30 des
Sperrelements 3 in Eingriff mit der Innenverzahnung 20 des
Rahmens 2 tritt.
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Durch den Einsatz des Federelementes 4 tritt das
Einlenken des Sperrelements 3 in den Rahmen 2 erst
ab einer über
die Federhärte
(Federkonstante) des Federelements 4 einstellbaren Winkelbeschleunigung
auf. Der Gurtaufroller kann so über
die Einstellung der Federhärte
des Federelements 4 an die jeweilige Gurtgeometrie und
an die jeweiligen Sicherheitsvorschriften oder Sicherheitsvorgaben
angepasst werden.
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In 2 ist
der Gurtaufroller der 1 in
einer Position gezeigt, in der das Sperrelement 3 mit seinem
die Außenverzahnung
tragenden Ende 30 in die Innenverzahnung 20 des
Rahmens eingelenkt ist. Das Federelement 4 ist dementsprechend
gestaucht.
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Die Erfindung beschränkt sich
nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel.
Wesentlich für
die Erfindung ist vielmehr, dass ein Gurtaufroller für Sicherheitsgurte
eine in einem fahrzeugfesten Rahmen drehbar gelagerte Spindel zum
Aufrollen des Sicherheitsgurtes und ein Sperrelement, mit dem die
Spindel an dem Rahmen festlegbar ist, aufweist. Dabei ist das Sperrelement
in seinem Massenschwerpunkt an der Spindel angelenkt und derart
um diesen verschwenkbar, dass es bei Auftreten einer Winkelbeschleunigung
der Spindel aufgrund seiner Massenträgheit in Eingriff mit dem Rahmen
tritt.