DE10321217A1

DE10321217A1 - Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt

Info

Publication number: DE10321217A1
Application number: DE10321217A
Authority: DE
Inventors: Michael Lueders
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2003-12-04
Also published as: DE20207786U1

Abstract

Ein Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt mit einem Rahmen (10), einer Gurtspule (14), die drehbar in dem Rahmen (10) gelagert ist, und einem Elektromotor (28), der die Gurtspule (14) antreiben kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremse (30, 32) vorgesehen ist, die durch eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule und einer Betätigungsscheibe (44) aktiviert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen, einer Gurtspule, die drehbar in dem Rahmen gelagert ist, und einem Elektromotor, der die Gurtspule antreiben kann.
Der Elektromotor ersetzt die Aufwickelfeder, welche die Gurtspule mit einem annähernd konstanten Drehmoment derart beaufschlagt, daß das Gurtband auf die Gurtspule aufgewickelt wird. Bei geeigneter Ansteuerung des Elektromotors sorgt dieser dafür, daß das Gurtband zuverlässig aufgewickelt wird, wenn dies erwünscht ist. Gleichzeitig sorgt der Elektromotor dafür, daß das Gurtband gegen eine geringe Widerstandskraft von der Gurtspule abgezogen werden kann, wenn dies erwünscht wird.
Bei modernen Gurtaufrollern sind üblicherweise Kraftbegrenzer vorgesehen, mittels denen die maximal wirkende Gurtbandkraft begrenzt werden kann. Die Kraftbegrenzer ermöglichen, daß bei an sich blockierter Gurtspule Gurtband vom Gurtaufroller abgezogen werden kann. Zu diesem Zweck sind üblicherweise deformierbare Elemente wie beispielsweise ein Torsionsstab oder ein Metallband vorgesehen. Der mit einem solchen Kraftbegrenzer erzielbare Verlauf von Gurtbandabzugskraft über der Länge des abgezogenen Gurtbandes kann allerdings nur in gewissen Grenzen eingestellt werden. Insbesondere ist es sehr schwierig, einen degressiven Verlauf der Gurtbandkraft darzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Kennlinie der Gurtbandkraft bei aktivierter Kraftbegrenzung frei eingestellt werden kann.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine Bremse vorgesehen, die durch eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule und einer Betätigungsscheibe aktiviert werden kann. Die Bremse kann in der gewünschten Weise aktiv angesteuert werden, beispielsweise von einem separaten Elektromotor, oder dem Elektromotor, der zum Antrieb der Gurtspule vorgesehen ist; während einer Bremsphase wird dieser Elektromotor ja nicht zum Antrieb der Gurtspule benötigt.
Wenn der Gurtaufroller nur einen einzigen Elektromotor aufweist, der sowohl zum Antrieb der Gurtspule als auch zur Aktivierung der Bremse verwendet wird, ist vorzugsweise eine Kupplung vorgesehen, die den Elektromotor entweder mit der Gurtspule oder der Betätigungsscheibe koppelt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist zu diesem Zweck vorgesehen, daß der Elektromotor eine hohle Abtriebswelle aufweist und die Kupplung einen Kupplungsstift, der drehfest, aber axial verschiebbar in der Abtriebswelle angeordnet ist, so daß er entweder in eine Gurtspulen-Antriebswelle oder eine Betätigungsscheiben-Antriebswelle eingreifen kann. Der Kupplungsstift wird dabei von einem Aktuator verstellt, der am Rahmen des Gurtaufrollers angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau.
Zur Verbindung der Antriebswellen mit der Gurtspule bzw. der Betätigungsscheibe kann ein Riementrieb vorgesehen sein. Dieser kombiniert die Vorteile eines geringen Betriebsgeräuschs, einer geringen Reibung und eines hohen übertragbaren Drehmoments.
Um eine geringe Reibung zu erhalten, ist die Betätigungsscheibe auf einer Achse drehbar im Rahmen gelagert und an diesem mittels eines Axiallagers abgestützt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Betätigungsscheibe mit einer Andruckscheibe zusammenwirkt, die drehfest angebracht ist und eine konische Andruckfläche aufweist, die wiederum mit einer konischen Bremsfläche zusammenwirkt, die an der Gurtspule ausgebildet ist. Die Verwendung von konischen Andruckflächen und konischen Bremsflächen ermöglicht es, die Bremskraft durch die Keilwirkung zwischen der Andruckfläche und der Bremsfläche zu erhöhen. Eine Erhöhung der Bremswirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß die Gurtspule auf ihrer von der Betätigungsscheibe abgewandten Seite mit einer zweiten Bremsfläche versehen ist, die mit einer Andruckfläche zusammenwirkt, die drehfest angebracht ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Betätigungsscheibe und die Andruckscheibe jeweils eine Axialnockenfläche aufweisen, so daß die Andruckscheibe bei einer Verdrehung der Betätigungsscheibe axial verstellt wird. Auf diese Weise kann in konstruktiv einfacher Weise und mit geringem Platzbedarf die Axialkraft erzeugt werden, die zur Betätigung der Bremse notwendig ist.
Vorzugsweise ist eine Rückstellfeder vorgesehen, die zwischen der Gurtspule und einer der Andruckflächen angeordnet ist. Die Rückstellfeder gewährleistet, daß sich die Gurtspule und die an ihr angebrachte Bremsfläche von der zugehörigen Andruckfläche löst, wenn die Bremse nicht betätigt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in einem ersten Betriebszustand;
Fig. 2 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 1 den Gurtaufroller in einem zweiten Betriebszustand; und
Fig. 3 in einem Flußdiagramm die verschiedenen Schritte im Betrieb des Gurtaufrollers.
In Fig. 1 ist ein Gurtaufroller zu sehen, der einen Rahmen 10 aufweist, der in einem Fahrzeug angebracht werden kann. Im Rahmen ist eine feste Achse 12 angebracht, auf der drehbar und axial verschiebbar eine Gurtspule 14 gelagert ist. Auf der Gurtspule 14 kann ein Gurtband 16 eines Fahrzeug-Sicherheitsgurtes aufgewickelt werden.
Die Gurtspule 14 ist auf ihre bezüglich Fig. 1 linken Seite mit einer Riemenscheibe 18 versehen, die über einen Antriebsriemen 20 mit einer Antriebswelle 22 verbunden ist. Die Antriebswelle 22 ist auf einem Zapfen 23 drehbar im Rahmen 10 gelagert und ist auf ihrem bezüglich Fig. 1 rechten Ende mit einem Innenprofil versehen, das die Übertragung eines Drehmoments ermöglicht, beispielsweise ein Polygonprofil, eine Keilwellenprofil oder ähnliches. In das Innenprofil greift ein Kupplungsstift 24 ein, der mit einem komplementären Außenprofil versehen ist. Der Kupplungsstift 24 ist axial verschiebbar in einer Abtriebswelle 26 eines Elektromotors 28 angeordnet. Das Innenprofil der Abtriebswelle 26 des Elektromotors 28 entspricht dem Innenprofil der Antriebswelle 22. Wenn sich der Kupplungsstift 24 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet, in der er sowohl in die Abtriebswelle 26 als auch die Antriebswelle 22 eingreift, ist der Elektromotor 28 über den Antriebsriemen 20 und die Riemenscheibe 18 mit der Gurtspule 14 gekoppelt, so daß er diese in Drehung versetzen kann.
Die Gurtspule ist an ihren axialen Enden jeweils mit einer konischen Bremsfläche 30 versehen, die an einem drehfest mit der Gurtspule 14 ausgebildeten Flansch angeordnet ist. Mit jeder Bremsfläche 30 kann jeweils ein Bremsbelag 32 zusammenwirken, der jeweils auf einer konischen Andruckfläche 34 angeordnet ist. Die bezüglich Fig. 1 linke Andruckfläche 34 ist Teil einer Haltescheibe 36, die fest am Rahmen 10 bzw. auf der Achse 12 angebracht ist. Zwischen der Haltescheibe 36 und der Gurtspule 14 ist eine Rückstellfeder 37 vorgesehen, die im Ausgangszustand einen Abstand zwischen den Bremsbelägen 32 und den Bremsflächen 30 gewährleistet. Die bezüglich Fig. 1 rechte Andruckfläche 34 ist Teil einer Andruckscheibe 38, die drehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Achse 12 angebracht ist. Hierfür ist beispielsweise ein Keilwellenprofil geeignet.
Die Andruckscheibe 38 ist auf ihrer von der Gurtspule 14 abgewandten Seite mit einer Axialnockenfläche 40 versehen, die an einer komplementären Axialnockenfläche 42 anliegt, die an einer Betätigungsscheibe 44 ausgebildet ist. Die Betätigungsscheibe 44 ist frei drehbar auf der Achse 12 angeordnet und auf ihrer von der Gurtspule 14 abgewandten Seite durch ein Axiallager 46 am Rahmen 10 abgestützt.
Die Betätigungsscheibe 44 ist über einen Antriebsriemen 48 mit einer Betätigungswelle 50 gekoppelt, die drehbar im Rahmen 10 gelagert ist. Hierfür ist ein Zapfen 52 vorgesehen, der in das Innere der Betätigungswelle 50 eingreift.
In gleicher Weise wie die Antriebswelle 22 ist auch die Betätigungswelle 50 mit einem Innenprofil versehen, das zur Übertragung eines Drehmoments geeignet ist. Dieses Innenprofil ist auf der bezüglich Fig. 1 linken Seite der Betätigungswelle 50 vorgesehen und kann den Kupplungsstift 26 aufnehmen.
Der Kupplungsstift 24 kann von einem Aktuator 54 in axialer Richtung verstellt werden. Der Aktuator 54 wird von einer Steuereinheit 56 angesteuert, die auch den Elektromotor 28 ansteuert. Die Steuereinheit 56 steuert den Gurtaufroller in Abhängigkeit von verschiedenen Signalen, insbesondere einem Blockiersignal BS, einem Crashsignal CS und einem Schloßsignal SS.
Anhand von Fig. 3 wird nun der Normalbetrieb des Gurtaufrollers erläutert. Solange die Steuereinheit 56 kein Schloßsignal empfängt, wird die Gurtspule 14 vom Elektromotor 28 in einer solchen Stellung gehalten, daß das Gurtband 16 auf ihr aufgewickelt ist. Wenn die Steuereinheit 56 das Schloßsignal SS empfängt, jedoch kein Blockiersignal BS vorliegt, wird die Gurtspule 14 in an sich bekannter Weise vom Elektromotor 28 angetrieben, so daß das Gurtband von der Gurtspule abgezogen und auf diese aufgewickelt werden kann. Hierfür kann ein Gurtband-Sensor verwendet werden, der die jeweils wirkende Gurtbandkraft mißt und es der Steuereinheit 56 ermöglicht, den Elektromotor 28 in der gewünschten Weise anzusteuern, so daß das Gurtband mit einer entsprechend niedrigen Kraft abgezogen werden kann und im angelegten Zustand auch nur mit einer geringen Kraft am Oberkörper des Fahrzeuginsassen gehalten wird.
Sobald ein Blockiersignal BS vorliegt, wird der Aktuator 54 angesteuert, der den Kupplungsstift 24 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung verschiebt. In dieser Stellung ist der Elektromotor 28 über seine Abtriebswelle 26 mit der Betätigungswelle 50 verbunden. Dadurch kann der Elektromotor 28 die Betätigungsscheibe 44 in einer solchen Richtung relativ zur Andruckscheibe 38 verdrehen, daß diese hin zur Gurtspule 14 und damit gegen die Bremsfläche 30 gedrückt wird. Dadurch wird auch die Gurtspule 14 bezüglich Fig. 2 nach links auf der Welle 12 verschoben, so daß auch die links angeordnete Bremse anspricht. Die Bremswirkung ist so hoch, daß die Gurtspule 14 vollständig blockiert wird. In diesem Zustand kann kein Gurtband 16 von der Gurtspule 14 abgezogen werden.
Sobald die Steuereinheit 56 ein Crashsignal CS empfängt, steuert sie den Elektromotor 28 so an, daß die Bremse der Gurtspule 14 geringfügig gelöst wird. Dies ermöglicht es, das Gurtband 16 unter einer hohen Kraft von der Gurtspule 14 abzuziehen. Diese Kraft und damit die Kennlinie der Kraftbegrenzungsfunktion kann durch eine geeignete Ansteuerung der Bremse in beliebiger Weise eingestellt werden, beispielsweise linear, progressiv oder degressiv oder auch in einem ersten Abschnitt linear und dann degressiv abfallend.

Claims

1. Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen (10), einer Gurtspule (14), die drehbar in dem Rahmen (10) gelagert ist, und einem Elektromotor (28), der die Gurtspule (14) antreiben kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremse (30, 32) vorgesehen ist, die durch eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule und einer Betätigungsscheibe (44) aktiviert werden kann.

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein separater Elektromotor vorgesehen ist, der mit der Betätigungsscheibe (44) gekoppelt ist.

3. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Betätigungsscheibe (44) der Elektromotor (28) gekoppelt ist, der zum Antrieb der Gurtspule (14) vorgesehen ist.

4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung (22, 24, 50) vorgesehen ist, die den Elektromotor (28) entweder mit der Gurtspule (14) oder der Betätigungsscheibe (44) koppelt.

5. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (28) eine hohle Abtriebswelle (26) aufweist und die Kupplung einen Kupplungsstift (26) aufweist, der drehfest, aber axial verschiebbar in der Abtriebswelle (26) angeordnet ist, so daß er entweder in eine Gurtspulen- Antriebswelle (22) oder eine Betätigungsscheiben-Antriebswelle (50) eingreift.

6. Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktuator (54) vorgesehen ist, der den Kupplungsstift (24) in der Abtriebswelle (26) verstellen kann.

7. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Riementrieb die Antriebswellen (22, 50) mit der Gurtspule (14) bzw. der Betätigungsscheibe (44) verbindet.

8. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsscheibe (44) mittels eines Axiallagers (46) am Rahmen (10) abgestützt ist.

9. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsscheibe (44) mit einer Andruckscheibe (38) zusammenwirkt, die eine konische Andruckfläche (34) aufweist, die wiederum mit einer konischen Bremsfläche (30) zusammenwirkt, die an der Gurtspule (14) ausgebildet ist.

10. Gurtaufroller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtspule (10) auf ihrer von der Betätigungsscheibe (44) abgewandten Seite mit einer zweiten Bremsfläche (30) versehen ist, die mit einer Andruckfläche (34) zusammenwirkt, die am Rahmen (10) angebracht ist.

11. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfläche (34) mit einem Bremsbelag (32) versehen ist.

12. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (37) vorgesehen ist, die zwischen der Gurtspule (14) und einer der Andruckflächen (34) angeordnet ist.

13. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsscheibe (44) und die Andruckscheibe (38) jeweils eine Axialnockenfläche (40, 42) aufweisen.