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Die Erfindung betrifft einen mit
einer Kraftbegrenzung versehenen Gurtaufroller, wobei der Gurtaufroller
mit einer zwischen unterschiedlichen Energieabsorptionsniveaus schaltbaren
Kraftbegrenzungsvorrichtung versehen ist und die Schalteinrichtung
in Form wenigstens einer schwenkbar gelagerten und zur Einstellung
eines ersten Energieabsorptionsniveaus mittels eines verschiebbar
angeordneten Wellenringes in einer ersten Position festzulegenden
und zur Einstellung eines zweiten Energieabsorptionsniveaus eine
durch Verschiebung des Wellenringes ermöglichte zweite Freigabeposition
im Lastfall einnehmenden Klinke ausgebildet ist, und wobei der Wellenring
zwischen seinen die erste und die zweite Position der Klinke bewirkenden
Stellungen mittels eines Antriebes verschiebbar angeordnet ist.
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Ein Gurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen
ist aus der
DE 199
27 427 A1 bekannt. Die Kraftbegrenzungsvorrichtung bei
dem bekannten Gurtaufroller besteht aus einem im Inneren der Gurtwelle angeordneten
Torsionsstab, der zwei die unterschiedlichen Energieabsorptionsniveaus
ausbildende Abschnitte aufweist. Die Ankopplung der Gurtwelle an
die unterschiedlichen Abschnitte des Torsionsstabes geschieht entweder
zur Einstellung des niedrigeren Kraftniveaus durch unmittelbaren
Formschluss oder zur Einstellung des höheren Kraftniveaus über ein
zwischengeschaltetes Drehmomentenrohr, wobei die Gurtwelle über wenigstens
eine, vorzugsweise jedoch zwei im Wellenkörper mit Selbstöffnungstendenz
gelagerte und in das Drehmomentenrohr eingreifende Klinken mit dem
Drehmomentenrohr verbunden ist. Die Klinken sind durch einen die
Gurtwelle übergreifenden
und an dieser verschiebbar angeordneten Wellenring in ihrer Eingriffsposition
mit dem Wellenrohr gehalten, so dass in dieser ersten Position der
Klinken das hohe Energieabsorptionsniveau als Normallage eingestellt
ist. Soll im Falle eines Unfalls aufgrund einer erkannten Insassenposition
auf das niedrigere Energieabsorptionsniveau umgeschaltet werden,
so wird eine pyrotechnische Treibladung als Antrieb für den Wellenring
ausgelöst,
die den Wellenring in dessen Stellung verschiebt, in welcher der
Wellenring die zweite Freigabeposition für die Klinke(n) ermöglicht.
Da die mit Selbstöffnungstendenz
gelagerten Klinken in diesem Fall außer Eingriff mit dem Drehmomentenrohr
treten, bleibt es bei der unmittelbaren Ankopplung der Gurtwelle
an dem Torsionsstab unter Ausschluss des Drehmomentenrohres, so
dass das niedrigere Energieabsorptionsniveau verwirklicht ist.
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Mit dem bekannten Gurtaufroller ist
der Nachteil verbunden, dass erst im Unfallgeschehen der pyrotechnische
Antrieb für
die Schaltung zwischen den Energieabsorptionsniveaus ausgelöst werden
kann; dies bedingt einen vergleichsweise großen Mess- und Steuerungsaufwand,
und es ist im Unfallablauf damit auch ein Zeitverlust verbunden.
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Aus der
DE 197 80 583 C1 ist ein
Gurtaufroller mit einer zwischen unterschiedlichen Energieabsorptionsniveaus
schaltbaren Kraftbegrenzungsvorrichtung bekannt, bei welchem als
Schaltelement für die
Umschaltung eine den ebenfalls mit unterschiedlichen Abschnitten
ausgebildeten Torsionsstab auf dessen Länge übergreifende Schiebehülse vorgesehen
ist, die über
einen Winkelhebel in verschiedene Kopplungspositionen verstellbar
ist. Als Antrieb für den
Winkelhebel sind Kabelzug, Elektromotor oder Magnet genannt, so
dass bereits ein mechanischer Antrieb vorgeschlagen ist, der auch
reversibel eingerichtet sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
einer durch die gattungsgemäßen Merkmale
vorgegebenen Bauart eines Gurtaufrollers mit Kraftbegrenzungseinrichtung
eine Schaltung einzurichten, die bereits vor Auftreten des Lastfalls
die passende Einstellung des Energieabsorptionsniveaus ermöglicht derart,
dass eine Anpassung des Energieabsorptionsniveaus bei jedem Gebrauch
des Sicherheitsgurtaufrollers erfolgt.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt
sich einschließlich
vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
aus dem Inhalt der Patentansprüche,
welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
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Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor,
dass der mittels des mechanisch arbeitenden Antriebes verschiebbare
Wellenring reversibel zwischen seinen die Klinkenpositionen bewirkenden Stellungen
bewegbar ist und dass die Klinke mittels eines gesonderten Halteelements
in ihrer ersten Position auch bei Verschiebung des Wellenringes
in dessen die zweite Freigabeposition der Klinke ermöglichende
Stellung derart gehalten ist, dass eine reversible Verschiebung
des Wellenringes gegeben ist, wobei unter Last die Klinke das Halteelement wegdrängt und
ihre zweite Freigabeposition einnimmt.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist vorgesehen, dass das Haltelement aus einem den Umfang der Gurtwelle
umgreifenden Haltering mit daran ausgebildeten, die Klinke bzw.
mehrere Klinken übergreifenden
und festlegenden Vorsprünge
ausgebildet ist, wobei nach einem Vorschlag der Erfindung die Vorsprünge an dem
Haltering nachgiebig ausgebildet oder alternativ mit dem Haltering über Sollbruchstellen
verbunden sein können,
so dass die Vorsprünge
unter Last ein Ausschwenken der Klinken in deren zweite Freigabeposition
ermöglichen.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist vorgesehen, dass der Haltering derart in der Kontur des Wellenumfangs
aufgenommen ist, dass der Wellenring über den Haltering hinweg verschiebbar
ist.
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Als mechanisch arbeitender Antrieb
für die Schaltbewegung
des Wellenringes kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
vorgesehen sein, dass der Wellenring an einem am Gehäuse des
Gurtaufrollers schwenkbar gelagerten Wellenringträger derart
angeordnet ist, dass der Wellenringträger sich durch seine Verschwenkung
axial verschiebt, wobei der Wellenringträger gegen das Gehäuse des
Gurtaufrollers durch eine Feder abgestützt und die Verschwenkung des
Wellenringträgers
reversibel eingerichtet ist.
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Als Antrieb für die Verschwenkung des Wellenringträgers kann
an dem Wellenringträger
ein Seilzug angeschlagen sein, wobei dieser Seilzug an unterschiedliche,
im Rahmen eines Sicherheitssystems in Fahrzeugen vorgesehene Sicherheitseinrichtungen
angeschlossen sein kann.
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So ist nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass der Seilzug mit einem Airbagschalter
verbunden ist. Dieses Ausführungsbeispiel
trägt dem
Umstand Rechnung, dass heute in Kraftfahrzeugen gesonderte Airbagschalter vorgesehen
sein können,
mittels derer in bestimmten Anwendungsfällen ein vorgesehenes Airbagsystem abgeschaltet
bzw. zugeschaltet werden kann, wobei von der Wirksamkeit eines Airbagsystems
auch die Schaltung auf das höhere
oder das niedrigere Energieabsorptionsniveau abhängig ist.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
kann vorgesehen sein, dass der Seilzug mit einem in dem zugehörigen Fahrzeugsitz
integrierten Kindersitz verbunden ist, da bei einem auf dem Kindersitz
sitzenden und mittels des Sicherheitsgurtes angeschnallten Kindes
auf das niedrigere Kraftbegrenzungsniveau umzuschalten ist, um die
Brustbelastung für
das angeschnallte Kind zu reduzieren.
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Nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Seilzug mit einer Sitzpositionserkennungseinrichtung
verbunden ist. Im Rahmen einer solchen Sitzpositionserkennungseinrichtung
kann beispielsweise die Stellung des Fahrzeugsitzes auf der Sitzschiene
des Fahrzeuges erfasst und über
einen entsprechenden Seilzug auf den Wellenringträger übertragen
werden, der die Schaltpositionen des Wellenringes herbeiführt.
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Eine weitere Ausführung des Erfindungsgedankens
kann darauf gerichtet sein, dass der Seilzug zum gegenüberliegenden
Schenkel des U-förmigen Gehäuses des
Gurtaufrollers geführt
und hier an einen an diesem Gehäuseschenkel
angebrachten, auf die Länge
des ausgezogenen Gurtbandes reagierenden Schaltmechanismus angeschlagen
ist. Mit dieser Ausführung
wird die Länge
des Gurtbandauszuges als Steuerungssignal für die Schaltung des Energieabsorptionsniveaus
benutzt, indem über
einen an sich bekannten Schaltmechanismus die Länge des ausgezogenen Gurtbandes über einen
zwischengeschalteten Seilzug auf die entsprechende Schaltbewegung
des Wellenringträgers
bzw. des Wellenringes übertragen
wird.
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Um den Einbau eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Gurtaufrollers zu ermöglichen,
ohne bereits Schaltungen des Wellenringes vorzunehmen, kann nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen sein, dass der Wellenringträger mittels eines
bei der Montage des Gurtaufrollers am Kraftfahrzeug zu entfernenden
Sicherungsstiftes an dem Gurtaufrollergehäuse undrehbar festgelegt ist,
so dass durch Entfernung des Sicherungsstiftes die Schaltvorrichtung
für das
Energieabsorptionsniveau „scharf
gestellt" wird.
Um dabei während
der Montage einen Spielraum für
die Justierung des Seilzuges zu geben, ist nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass der Seilzug an dem Wellenringträger unter
Zwischenschaltung einer Ausgleichsfeder angebracht ist, wobei diese
Ausgleichsfeder so ausgelegt ist, dass im Schaltbetrieb des Gurtaufrollers
die Kennlinie der den Wellenringträger beaufschlagenden Feder
weicher ausgelegt ist als die Kennlinie der Ausgleichsfeder, so
dass die Ausgleichsfeder bei den Schaltvorgängen nicht wirksam wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es
zeigen:
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1 einen
Gurtaufroller in einer Gesamtansicht,
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2 die
Gurtwelle mit Kraftbegrenzungseinrichtung in einer auseinandergezogenen
Darstellung,
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3 die
Schaltseite für
den Wellenring in einer Einzeldarstellung,
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4 die
Getriebeseite mit einem auf die Länge des ausgezogenen Gurtbandes
reagierenden Schaltmechanismus in einer Einzeldarstellung,
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5 eine
Montagesicherung für
die Kraftbegrenzungseinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht.
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Der in 1 dargestellte
Gurtaufroller 10 hat ein U-förmiges Gurtaufrollergehäuse 11 mit
Seitenschenkeln 12, in denen eine Gurtwelle 13 gelagert
ist. An dem Gurtaufroller 10 ist eine mit 14 bezeichnete Schaltseite
und eine mit 15 bezeichnete Getriebeseite ausgebildet, wobei die
beiden Seiten des Gurtaufrollers über einen Seilzug 16 miteinander
gekoppelt sind, dessen Funktion im einzelnen noch beschrieben wird.
Die beiden Seiten 14, 15 sind durch Gehäusekappen 17 abgedeckt.
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Soweit in 2 der innere Aufbau des Gurtaufrollers 10 dargestellt
ist, ist im Inneren der Gurtwelle 13 ein Torsionsstab 18 angeordnet,
der mit zwei Abschnitten 19 ausgebildet ist, die über entsprechende Anschlussgestaltungen 20 voneinander
getrennt sind, so dass die einzelnen Abschnitte 19 des
Torsionsstabes 18 in einer noch zu beschreibenden Weise getrennt
ansteuerbar sind. Der Torsionsstab 18 ist an seinem in
der 2 linken Ende mit
einem Profilkopf 21 verbunden, an welchem eine Zahnscheibe 22 radial
ausschwenkbar gelagert ist, und zwar mittels einer an sich bekannten
Trägheitssteuerung 23.
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Der im Inneren der Gurtwelle 13 angeordnete
Torsionsstab 18 ist von einem ebenfalls im Inneren der
Gurtwelle 13 liegenden Drehmomentenrohr 24 übergriffen,
welches an seinem vom Profilkopf 21 entfernten Ende Sperröffnungen 25 aufweist.
In der Gurtwelle 13 sind in zugeordneten, im einzelnen
nicht dargestellten Ausnehmungen an Lagerstiften 27 zwei Klinken 26 radial
ausschwenkbar gelagert, wobei die Lagerung mit einer Selbstöffnungstendenz
der Klinken 26 vorgenommen ist. Die Klinken 26 greifen
in ihrer in die Kontur der Gurtwelle eingeschwenkten ersten Position
in die Sperröffnungen 25 des
Drehmomentenrohres 24 ein und koppeln dadurch die Gurtwelle 23 an
das Drehmomentenrohr 24. Werden die Klinken 26 radial
nach außen
ausgeschwenkt, so kommen die Klinken 26 in ihrer zweiten
Position aus den Sperröffnungen 25 des
Drehmomentenrohres 24 frei und heben die Verbindung der
Gurtwelle mit dem Drehmomentenrohr 24 auf.
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Ein derartiger Aufbau eines Gurtaufrollers einschließlich der
vorstehend beschriebenen und in
2 dargestellten
Kraftbegrenzungseinrichtung ist aus der gattungsgemäßen
DE 199 27 427 A1 bekannt,
so dass zum weiteren Verständnis
der Funktion auf die Offenbarung in der vorgenannten Druckschrift
Bezug genommen wird.
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Die Klinken
26 werden in
ihrer eingeschwenkten und damit das höhere Kraftbegrenzungsniveau
bewirkenden ersten Position zunächst gehalten
durch die an einem über
den Wellenumfang geschobenen Haltering
28 ausgebildeten
Haltevorsprünge
29,
wobei über
den Haltering
28 mit Haltevorsprüngen
29 ein Wellenring
30 axial
zwischen zwei Positionen hin- und her verschiebbar ist. Die entsprechende
Funktion des Wellenringes
30 ist in der gattungsbildenden
DE 199 27 427 A1 ebenfalls beschrieben.
In der ersten Stellung übergreift
der Wellenring
30 die Klinken
26 bzw. die Haltevorsprünge
29 des
Halteringes
28 und verhindert dadurch wirksam ein radiales
Ausschwenken der Klinken
26. In der zweiten Stellung des
Wellenringes
30 nach axialer Verschiebung des Wellenringes
30 sind
die Klinken
26 zunächst
nur durch die Haltevorsprünge
29 des
Haltringes
28 in den zugeordneten Ausnehmungen gehalten,
können
aber unter Last die Haltevorsprünge
29 wegdrücken und
somit außer
Eingriff mit den Sperröffnungen
25 des
Drehmomentenrohres
24 kommen, um das niedrige Kraftbegrenzungsniveau einzustellen.
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Der Haltering 28 mit Haltevorsprüngen 29 dient
also dazu, vor einer einwirkenden Last die freie axiale Schaltbeweglichkeit
des Wellenringes 30 sicherzustellen, damit dieser bei Gebrauch
des Gurtaufrollers jeweils die zweckmäßige Stellung im Hinblick auf
die Einstellung des Kraftbegrenzungsniveaus einnehmen kann.
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Aus 3 ist
der erforderliche Antrieb für
die axiale Schaltbewegung des Wellenringes 30 ersichtlich,
und dieser Antrieb besteht aus einem in einem auf der Schaltseite 14 des
Gurtaufrollers 10 (1) angeordneten
Schaltgehäuse 14a verdrehbar
angeordneten Wellenringträger 32,
der in dem Schaltgehäuse 14a derart
angeordnet und gelagert ist, dass er bei seiner Drehbewegung auch
eine damit kombinierte axiale Hubbewegung ausführt; dies wird in an sich bekannter
Weise beispielsweise durch die Anordnung entsprechender schräger Rampen
erreicht. Im Rahmen dieser axialen Hubbewegung sorgt der Wellenringträger 32 für die axiale
Verschiebung des Wellenringes 30 zwischen den angesprochenen Schaltpositionen.
Der Wellenringträger 32 ist
gegen das Schaltgehäuse 14a über eine
sich zwischen einem am Schaltgehäuse 14a angeordneten
Gegenlager 33 einerseits und einem am Wellenringträger 32 ausgebildeten
Arm 34 andererseits jeweils abstützende Feder 35 vorgespannt,
so dass die Bewegung des Wellenringträgers 32 und damit
auch des Wellenringes 30 reversibel ist.
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An dem Wellenringträger 32 ist
ein Seilzug 16 als Antriebsorgan angeschlagen, wobei der
in 3 dargestellte Seilzug 16 entsprechend
der Darstellung in 1 zu
dem gegenüberliegenden
Seitenschenkel 12 des Gurtaufrollergehäuses 11 geführt ist.
Es ist jedoch auch möglich,
diesen Seilzug 16 unmittelbar zu einem anderen Steuermechanismus, beispielsweise
in Form eines Airbagschalters oder eines die Benutzung des Kindersitzes
anzeigenden Organs zu führen,
bzw. an einem weiteren Anschluss 44 einen weiteren zusätzlichen
Seilzug anzuschlagen.
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Wie sich aus der Zusammenschau der 3 mit der 4 ergibt, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Steuerungsgröße für die Schaltung
des Wellenringträgers 32 bzw.
des Wellenringes 30 ein Schaltmechanismus herangezogen,
mittels dessen die Länge
des von der Gurtwelle 13 abgewickelten Gurtbandes ermittelt
und als Steuerung genutzt wird. Hierzu ist auf der dem Schaltgehäuse 14a gegenüberliegenden
Getriebeseite 15 des Gurtaufrollers 10 auf dem
Ende der eine entsprechende Lagerplatte 15a durchgreifenden
Gurtwelle 13 ein außenverzahntes
Treibrad 36 angeordnet, welches mit einem auf einer Schaltwippe 37 angeordneten,
außenverzahnten
Schaltrad 38 kämmt.
In einer an sich bekannten Weise sind auf dem Treibrad 36 und
dem Schaltrad 38 jeweils Schaltnocken angeordnet, so dass
nach Erreichen einer vorgegebenen Umdrehungszahl des Treibrades 36 der
Schaltnocken des Treibrades auf den Schaltnocken des Schaltrades 38 trifft
und dadurch die Schaltwippe 37 verschwenkt. Hierbei kommt
die mit einer entsprechenden Verzahnung versehene Schaltwippe 37 in
Eingriff mit einem gegenverzahnten Zugschlitten 39, der
durch die Bewegung der Schaltwippe 37 längsverschoben wird. Da dieser
Zugschlitten 39 mit dem anderen Ende des Seilzuges 16 verbunden
ist, führt
die Längsbewegung
des Zugschlittens 39 zu einer Verschwenkung des auf der
Schaltseite 14 des Gurtaufrollers 10 angeordneten
Wellenringträgers 32 und
damit zu einer axialen Verschiebung des Wellenringes 30 zwischen dessen
beiden Schaltpositionen.
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Wie sich schließlich aus 5 ergibt, kann der Wellenringträger 32 mittels
eines Sicherungsstiftes 40 an dem Schaltgehäuse 14a festgelegt
sein, um während
der Montage des Gurtaufrollers vorzeitige Schaltbewegungen zu verhindern.
Da im Rahmen der Montage des Gurtaufrollers in Abhängigkeit
von dein Anschluss des Seilzuges 16 an ein Steuerungsorgan
Bewegungen des Seilzuges 16 nicht ausgeschlossen werden
können,
ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Seilzug 16 über
eine Ausgleichsfeder 41 mit dem Wellenringträger 32 verbunden,
so dass entsprechende Seilzugbewegungen im Rahmen der Montage zugelassen
werden. Wird der Schaltmechanismus durch Entfernen des Sicherungsstiftes 40 scharf
geschaltet, behindert die Ausgleichsfeder 41 die Umsetzung
des Seilzugbewegungen in die Drehbewegung des Wellenringträgers 32 nicht,
da die Feder 35 eine entsprechend weichere Kennlinie als
die Ausgleichsfeder 41 aufweist, so dass die Ausgleichsfeder 41 demgegenüber als „starres" Übertragungsorgan wirkt.