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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für Sicherheitsgurte in Kraftfahrzeugen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
solcher Gurtaufroller mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch
1 ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 84 02 960 bekannt.
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Weitere
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 10 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.