DE10321729B4

DE10321729B4 - Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt

Info

Publication number: DE10321729B4
Application number: DE10321729.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Röhrle; Wolfgang Holbein
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: US20050139712A1; US6926221B2; DE10321729A1; DE20208319U1; US20030222452A1

Abstract

Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen (10), einer Gurtspule (12), die drehbar in dem Rahmen gelagert ist, und mindestens einem Wickel-Energiewandler (42), wobei der Wickel-Energiewandler (42) mehrere Metallbänder (46) aufweist, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse (C) der Gurtspule (12) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen, einer Gurtspule, die drehbar in dem Rahmen gelagert ist, und einem Wickel-Energiewandler mit mindestens einem Metallband.
Ein solcher Gurtaufroller ist aus der DE 1 913 448 A bekannt. Der Wickel-Energiewandler besteht aus einem Metallband, das in einer Trommel in einer ersten Richtung entlang deren Innenwand aufgenommen ist. Ein Ende des Metallbandes ist mit der Trommel verbunden, mit der auch die Gurtspule verbunden ist. Das andere Ende ist mit einer Welle verbunden, die ein Blockierrad aufweist. In das Blockierrad kann eine Blockierklinke eingreifen, die von einem fahrzeugsensitiven Sensor angesteuert wird. Im Ausgangszustand kann sich das Blockierrad frei drehen, so daß sich die Einheit von Welle, Metallband, Trommel und Gurtspule frei drehen kann. Sobald die Blockierklinke in das Blockierrad eingreift, ist die Welle festgelegt. Wenn in diesem Zustand besonders hohe Kräfte im Sicherheitsgurt wirken, wirkt zwischen der Trommel und der Welle ein so hohes Drehmoment, daß das in der Trommel aufgenommene Metallband auf die Welle in eine Richtung aufgewickelt wird, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der das Metallband ursprünglich in der Trommel aufgenommen war. Dabei wird das Metallband zweifach umgebogen, nämlich zuerst um etwa 180°, so daß das Metallband in entgegengesetzter Richtung verläuft, und dann wieder etwas zurückgebogen, damit sich das Metallband an die Krümmung der Welle anschmiegt. Dieser Biegewiderstand wirkt als Widerstandsdrehmoment zwischen der Trommel und der Welle, das in bekannter Weise eine Begrenzung der maximal im Sicherheitsgurt wirkenden Kraft darstellt.
Aus der DE 298 16 280 U1 ist ein Gurtaufroller bekannt, bei dem zusätzlich zu einem Torsionsstab ein Wickel-Energiewandler vorgesehen ist, der ein Stahlband aufweist, daß zur Energiewandlung durch eine ringförmige Schikane gezogen und dabei verformt wird.
Der Nachteil dieser bekannten Konstruktion besteht darin, daß sich eine asymmetrische Kraftverteilung im Wickel-Energiewandler ergibt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich gleichmäßigere Kraftverhältnisse ergeben.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Wickel-Energiewandler mehrere Metallbänder aufweist, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse der Gurtspule angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich eine symmetrische Lastverteilung, die zu einer besonders geringen Belastung der Welle, an der die Metallbänder angreifen, sowie der Lagerung der Gurtspule führen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn drei Metallbänder verwendet werden, die um einen Winkel von jeweils 120° versetzt an der Welle angreifen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Wickel-Energiewandler vorgesehen, der schaltbar ist. Auf diese Weise ergibt sich eine schaltbare Kennlinie für die Kraftbegrenzung. Beispielsweise können zu Beginn beide Energiewandler parallel geschaltet sein, so daß in einer ersten Phase eine besonders hohe Gurtbandkraft erforderlich ist, damit es zu einer Relativdrehung zwischen der Trommel und der Welle des Energiewandlers kommt. Nach der ersten Phase kann der zweite Energiewandler abgeschaltet werden, beispielsweise zeitgesteuert oder drehwinkelgesteuert, so daß dann eine niedrigere Gurtbandkraft erforderlich ist, um eine Relativdrehung zwischen der Trommel und der Welle zu erhalten.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der zweite Wickel-Energiewandler einen Außenring aufweist und daß eine Halteklinke vorgesehen ist, mittels der der Haltering am Rahmen abgestützt werden kann. Auf diese Weise kann der zweite Wickel-Energiewandler in mechanisch einfacher, zuverlässiger Weise abgeschaltet werden. Zur Betätigung der Halteklinke kann ein pyrotechnischer Aktuator vorgesehen sein.
Die Kennlinie der Energiewandler kann auch dadurch variiert werden, daß sich die Dicke der Metallbänder oder die Breite der Metallbänder entlang ihrer Länge ändert.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an der Gurtspule eine Blockierklinke angebracht ist, die in eine Blockierverzahnung eines Blockierringes eingesteuert werden kann, und daß der Blockierring verdrehbar in einem Gehäuse aufgenommen ist, an dem eine Blattfeder angebracht ist, die in eine Tasche am Außenumfang des Blockierringes eingreift. Die Blattfedern wirken als Rücklaufsperre, die verhindert, daß sich nach einem Kraftbegrenzungsvorgang der Blockierring zusammen mit der Gurtspule unter der Federwirkung der Metallbänder zurückdreht. Würde eine solche Rückdrehung zugelassen, entstünde bei einem Sekundärcrash eine unerwünschte, große Gurtlose; eine Rückhaltewirkung würde erst dann wieder gewährleistet, wenn die Metallbänder durch eine Relativdrehung zwischen der Welle und der Trommel wieder vorgespannt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
1 in einem Querschnitt einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller;
2 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt von 1;
3 einen Schnitt entlang der Ebene III-III von 2;
4 einen Schnitt entlang der Ebene IV-IV von 2;
5 einen Schnitt entlang der Ebene V-V von 2;
6 in einer perspektivischen Explosionsansicht einige Bauteile des Gurtaufrollers der 1 bis 5; und
7 in einer perspektivischen Explosionsansicht die restlichen Bauteile des Gurtaufrollers gemäß den 1 bis 5.
Der Gurtaufroller weist einen Rahmen 10 auf, in welchem eine Gurtspule 12 drehbar gelagert ist. Die Gurtspule kann einen nicht dargestellten Sicherheitsgurt aufnehmen. Am bezüglich 1 linken Ende der Gurtspule ist eine Aufwickelfeder 14 vorgesehen, welche die Gurtspule so beaufschlagt, daß sie den Sicherheitsgurt aufwickelt.
Im Inneren der Gurtspule 12 ist eine torsionssteife Welle 16 angeordnet, die am bezüglich 1 linken Ende drehfest mit der Gurtspule 12 verbunden ist. An dem bezüglich 1 rechten Ende der Gurtspule ist die Welle 16 mit einem ersten Lagerbund 18 und einem zweiten Lagerbund 20 versehen, so daß die Gurtspule an diesem Ende unterstützt ist.
Die Welle 16 kann auch einstückig mit der Gurtspule ausgeführt sein.
An ihrem von der Gurtspule 12 abgewandten Ende ist die Welle 16 drehfest mit einer Blockierscheibe 22 versehen, an der eine Blockierklinke 24 gelagert ist. Die Blockierklinke 24 kann von einem herkömmlichen Blockiermechanismus, von dem hier lediglich eine von einer Abdeckung 27 abgedeckte Steuerscheibe 26 zu sehen ist, aus ihrer in 3 gezeigten Ruhestellung radial nach außen in eine Blockierverzahnung 28 eingesteuert werden, die am Innenumfang eines Blockierringes 30 ausgebildet ist. Der Blockierring 30 ist von einem Haltering 32 umgeben, der an einem Gehäuse 34 angebracht ist. Das Gehäuse 34 ist wiederum fest am Rahmen 10 des Gurtaufrollers angebracht. Im Haltering 32 sind zwei Blattfedern 36 (siehe insbesondere 3) angebracht, die etwa tangential zum Blockierring 30 verlaufen und dort jeweils in eine Tasche 38 eingreifen. Die Blattfedern 36 sind einander diametral gegenüberliegend angeordnet und wirken zusammen mit den Taschen 38 als Rücklaufsperre, die eine Verdrehung des Blockierringes 30 in der Gurtband-Aufwickelrichtung verhindern.
Einstückig mit dem Haltering 30 ist eine Nabe 40 ausgebildet, die sich an den Blockierring 30 auf dessen der Gurtspule 12 zugewandten Seite anschließt. Auf der Nabe sind zwei Wickel-Energiewandler 42, 44 angeordnet.
Der erste Wickel-Energiewandler 42 (siehe insbesondere 5) weist drei Metallbänder 46 auf, die in einem trommelförmigen Aufnahmeraum 48 im Inneren des Gehäuses 34 angeordnet sind. Jedes Metallband erstreckt sich bezüglich 5 von seinem außenliegenden Ende, das durch einen Paßstift 50 am Gehäuse 34 befestigt ist, im Uhrzeigersinn entlang der zylindrischen Wandung des Aufnahmeraums 48. Jedes Metallband 46 wird dabei über knapp vier Umdrehungen um die Nabe 40 herumgeführt und dann entgegen der Wickelrichtung mit dieser verbunden. Hierfür wird ein Klemmsegment 52 verwendet, das mit der Nabe 40 verschraubt ist. In dem sich entlang der Wandung des Aufnahmeraums 48 erstreckenden Paket von Metallbändern folgen also die drei verschiedenen Bänder jeweils abwechselnd.
Der zweite Wickel-Energiewandler 44 ist in 4 gezeigt. Er entspricht in seinem Aufbau im wesentlichen dem ersten Wickel-Energiewandler 42 mit dem Unterschied, daß der Aufnahmeraum 48 im Inneren eines Außenrings 54 ausgebildet ist, der drehbar im Gehäuse 34 gelagert ist. Auf der Außenseite des Außenrings 54 ist eine Halteausnehmung 56 ausgebildet, in die ein Ende einer Halteklinke 58 eingreifen kann, die am Gehäuse gelagert ist. Das andere Ende der Halteklinke 58 liegt an einem Kolben 60 an, der Teil eines pyrotechnischen Aktuators 62 ist und von einer gaserzeugenden pyrotechnischen Ladung 64 mit Druckgas beaufschlagt werden kann. Im Ausgangszustand, also bei nicht betätigtem Aktuator, befindet sich die Halteklinke 58 in ihrer in 4 mit durchgehenden Linien gezeichneten Stellung, in der sie in die Halteausnehmung 56 eingreift und den Außenring 54 drehfest bezüglich des Gehäuses 34 hält.
Im Ausgangszustand des Gurtaufrollers, also wenn sich die Blockierklinke 24 in ihrer in 3 gezeigten Stellung befindet, kann sich die Gurtspule 12 frei unter der Wirkung der Aufwickelfeder 14 drehen. Sobald der Blockiermechanismus anspricht, wird die Blockierklinke 24 radial nach außen in die Blockierverzahnung 28 eingesteuert. Die Gurtspule 12 ist dadurch grundsätzlich drehfest blockiert, da ein vom Sicherheitsgurt auf sie ausgeübtes Drehmoment über die Welle 16, die Blockierscheibe 22, die Blockierklinke 24, den Blockierring 30, die Nabe 40 und die Metallbänder 46 des ersten Wickel-Energiewandlers 42 am Gehäuse 34 und dadurch am Rahmen 10 abgestützt ist. Auch der zweite Wickel-Energiewandler 44 dient zur Abstützung eines solchen Drehmoments, da im Ausgangszustand die Halteklinke 58 in die Halteausnehmung 56 im Außenring 54 eingreift, so daß auch dieser letztendlich drehfest bezüglich des Rahmens 10 gehalten ist.
Sobald die im Sicherheitsgurt wirkenden Kräfte eine vorbestimmte Schwelle überschreiten, ist das in der Welle 16 wirkende Drehmoment größer als das Widerstandsdrehmoment, das von den Wickel-Energiewandlern 42, 44 bereitgestellt wird. Dann dreht sich der Blockierring 30 bezüglich 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei die Blattfedern 36 eine Rückdrehung verhindern. Weiterhin verdreht sich die Nabe 40 in der Richtung des Pfeils P der 4 und 5. Dabei werden die Metallbänder 46 vom außenliegenden Stapel abgewickelt und auf die Nabe 40 in entgegengesetzter Richtung aufgewickelt. Das dabei erzeugte Widerstands-Drehmoment wird maßgeblich bestimmt vom Biegewiderstand der Metallbänder 46, die an der jeweiligen Biegestelle zweifach umgebogen werden. Zunächst werden sie stärker einwärts gebogen als es ihrer bisherigen Krümmung entspricht, und anschließend werden sie in die entgegengesetzte Richtung zurückgebogen, wenn sich das entsprechende Metallband an die Krümmung der Nabe 40 anschmiegt.
Solange sich die Halteklinke 58 in ihrer in 4 gezeigten Stellung befindet, sind die beiden Wickel-Energiewandler 42, 44 parallel geschaltet, und das von ihnen bereitgestellte Widerstands-Drehmoment addiert sich. Wenn es wünschenswert ist, die im Gurtband wirkende Kraft zu verringern, kann der zweite Wickel-Energiewandler abgeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird die gaserzeugende pyrotechnische Ladung 64 des Aktuators 62 gezündet, woraufhin der Kolben 60 die Halteklinke 58 in die in 4 angedeutete Stellung verschwenkt. In dieser Stellung kann sich der Außenring 54 frei drehen, so daß der zweite Wickel-Energiewandler 44 kein Widerstandsdrehmoment mehr bereitstellt. Somit ist im Sicherheitsgurt eine geringere Zugkraft erforderlich, damit Gurtband von der Gurtspule abgezogen werden kann.

Claims

Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen (10), einer Gurtspule (12), die drehbar in dem Rahmen gelagert ist, und mindestens einem Wickel-Energiewandler (42), wobei der Wickel-Energiewandler (42) mehrere Metallbänder (46) aufweist, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse (C) der Gurtspule (12) angeordnet sind.
Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Wickel-Energiewandler (44) vorgesehen ist, der schaltbar ist.
Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wickel-Energiewandler (44) einen Außenring (54) aufweist und daß eine Halteklinke (58) vorgesehen ist, mittels der der Außenring (54) am Rahmen (10) abgestützt werden kann.
Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein pyrotechnischer Aktuator (62) vorgesehen ist, der die Halteklinke (58) verstellen kann.
Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel-Energiewandler (42, 44) drei Metallbänder (46) aufweist.
Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dicke der Metallbänder (46) entlang ihrer Länge ändert.
Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite der Metallbänder (46) entlang ihrer Länge ändert.
Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gurtspule (12) eine Blockierklinke (24) angebracht ist, die in eine Blockierverzahnung (28) eines Blockierringes (30) eingesteuert werden kann, und daß der Blockierring (30) verdrehbar in einem Haltering (32) aufgenommen ist, an dem eine Blattfeder (36) angebracht ist, die in eine Tasche (38) am Außenumfang des Blockierringes (30) eingreift.