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Die
Erfindung betrifft eine elektrisch betreibbare Gurtwickelvorrichtung
für einen
Sicherheitsgurt gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Rückhaltesysteme
an Kraftfahrzeugen sind seit langem in den verschiedensten Ausführungen bekannt.
Herkömmliche
und am weitesten verbreitete Rückhaltesysteme
umfassen dabei in der Regel Sicherheitsgurte und/oder Airbags, wobei
die Gurte als Dreipunktgurte und/oder Beckengurte (Zweipunktgurte)
sowie die Airbags beispielsweise als Front- und/oder Seitenairbags ausgebildet
sind. Leider kann insbesondere bei gewerblich genutzten Fahrzeugen
vergleichsweise oft festgestellt werden, dass deren Fahrzeuginsassen
die im Fahrzeug vorhandenen Sicherheitsgurte nur ungern anlegen.
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Airbags
haben sich insbesondere in geschlossenen Fahrgastzellen bewährt. Für offene
oder teilweise offene Fahrgastzellen, wie sie zum Beispiel an verfahrbaren
Flurfördermitteln
wie etwa Gabelstaplern Verwendung finden, scheinen jedoch Airbags
weniger geeignet, da hier die erforderlichen Abstützungen
für beispielsweise
Seitenairbags, wie Türen
o. ä. fehlen
oder nur mit erheblichem Aufwand realisierbar sind.
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Des
Weiteren ist es aus der Patentliteratur bekannt, an Zweirad-Kraftfahrzeugen
ein Sicherheitsgurtsystem mit seitlich des Fahrzeuginsassen angeordneten
Schutzbügeln
im Bereich der Schultern und des Beckens zu kombinieren (
DE 196 29 878 A1 ;
DE 196 29 879 A1 ).
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Ferner
ist es aus der
GB 2
351 710 A , der
GB 2
351 711 A und der
GB
2 286 564 A bekannt, für Lastkraftwagen,
Busse u. ä.,
bei denen zufriedenstellende Airbagrückhaltungen nur mit großem Aufwand realisierbar
sind und Sicherheitsgurte noch keinen Standard darstellen bzw. wenig
Akzeptanz finden, Rückhaltesysteme
in Form von Netzen oder Vorhängen
zur Anwendung zu bringen, die ihrerseits vornehmlich im Bereich
von Fenstern und/oder Türen angeordnet
sind. Die besagten Netze oder Vorhänge werden dabei sensorgesteuert
mechanisch mittels Gurte oder auch pyrotechnisch zur Entfaltung
gebracht.
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Vor
diesem Hintergrund besteht ein Bedarf an einem Rückhaltesystem, welches im Rückhaltefall bei
angelegtem Sicherheitsgurt diesen straffen und eine zweite Rückhaltefunktion
oder ein zweites Rückhaltesystem
auslösen
oder zumindest beeinflussen kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, eine Gurtwickelvorrichtung
für ein
solches verbessertes Rückhaltesystem
mit einem Sicherheitsgurt zu schaffen, der neben einer Aktuatorik
zum Gurtaufwickeln oder Gurtstraffen eine weitere rückhalterelevante
Betätigungsaufgabe
wahrnehmen kann. Dabei sollen zur Erhöhung des Integrationsgrades
sowie zur Reduzierung der Herstellkosten eines Fahrzeuges beide
Betätigungsfunktionen
mit dem gleichen Gerät
durchführbar
sein.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Straffeinrichtung für ein Sicherheitsgurtsystem mit
einem Elektromotor gelöst,
bei der die Drehbewegung des Elektromotors auf eine Spindelwelle übertragbar
ist, mit der über
eine erste Antriebsverzahnung eine Gurtwickelwelle antreibbar ist.
Darüber
hinaus ist vorgesehen, dass die Spindelwelle über eine zweite Antriebsverzahnung
verfügt
oder mit einer solchen wirkverbunden ist, welche bei einer Drehbewegung
der Spindelwelle direkt oder indirekt auf ein weiteres Stellglied
zur Durchführung
einer Axialbewegung desselben einwirkt. Mit diesem zweiten Stellglied
kann etwa eine zweite Rückhaltevorrichtung
betätigt
oder beispielweise die Wirksamkeit eines Rückhaltesystems beeinflusst
werden.
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In
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein,
dass die Gurtwickelwelle und die Spindelwelle über eine Schneckenverzahnung
antriebswirksam verbunden sind, zu der eine auf der Spindelwelle
befestigte oder ausgebildete Antriebsschnecke sowie eine mit der
Gurtwickelwelle verbindbare Umfangsverzahnung gehört.
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Die
zweite Antriebsverzahnung auf der Spindelwelle umfasst dagegen vorzugsweise
ein koaxial zur Längsachse
der Spindelwelle ausgerichtetes Antriebsgewinde, welches in das
Gewinde einer Bewegungsmutter greift, die mit dem genannten Stellglied zur
Durchführung
der Axialbewegung zweiten Rückhaltefunktion
wirkverbunden ist.
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In
einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Straffeinrichtung ist vorgesehen,
dass das Antriebsgewinde und die Schneckenverzahnung einstückig auf
der Spindelwelle ausgebildet sind, so dass sowohl die Bewegungsmutter
als auch die mit der Gurtwickelwelle kämmende Umfangsverzahnung von
der gleichen Antriebsverzahnung antreibbar sind.
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Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, wenn antriebstechnisch zwischen der Schneckenverzahnung und
der Gurtwickelwelle eine Kupplung angeordnet ist, die derart ausgebildet
ist, dass eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Schneckenverzahnung und der Gurtwickelwelle
erst dann hergestellt wird, wenn das Stellglied für die zweite
Rückhaltefunktion beziehungsweise
für das
zweite Rückhaltesystem durch
das genannte Antriebsgewinde auf der Spindelwelle und die Bewegungsmutter
axial um einen vorbestimmten Stellweg verschoben wurde. Durch diesen
Betätigungsverzug
ist es daher möglich,
die beiden Rückhaltesysteme
zeitlich versetzt zu aktivieren.
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Eine
diesbezügliche
erfinderisch konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass die Kupplung
eine erste Kupplungsscheibe mit einem Mitnahmeelement und eine zweite
Kupplungsscheibe mit einer vorzugsweise kreisbogenförmigen Ausnehmung
aufweist, wobei das Mitnahmeelement in der Ausnehmung geführt ist.
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Bei
der Durchführung
einer Relativverdrehung der ersten Kupplungsscheibe gegen die zweite Kupplungsscheibe
führt das
Mitnahmeelement bis zum Erreichen eines Endanschlags in der Ausnehmung
der zweiten Kupplungsscheibe eine Bewegung in dieser Ausnehmung
durch, ohne dass die zweite Kupplungsscheibe sich mitdreht. Erst
beim Anschlag des Mitnahmeelements am Ende der Ausnehmung ist eine
Kraftübertra gungsfähigkeit
zwischen den beiden Kupplungsscheiben herstellgestellt.
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Zur
Einstellung des Übersetzungsverhältnisses
zwischen den beiden Antriebsverzahnungen kann vorgesehen sein, dass
die Steigung des Antriebsgewindes für die Bewegungsmutter anders, vorzugsweise
jedoch geringer als die Steigung der Antriebsschnecke.
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Ein
sehr kompakter Aufbau der Gurtstraffeinrichtung kann dadurch erreicht
werden, dass das Antriebsgewinde an dem vom Elektromotor abgewandeten
Ende der Spindelwelle und die Antriebsschnecke zwischen dem Elektromotor
und dem Antriebsgewinde angeordnet ist.
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Um
sicherzustellen, dass die Bewegungsmutter auch nach Erreichen ihrer
beiden Bewegungsendpositionen gut in das Antriebsgewinde eingreift,
ist in einer anderen Ausgestaltung der Gurtstraffeinrichtung vorgesehen,
dass axial vor und hinter dem Antriebsgewinde jeweils ein Freiraum
um die Spindelwelle herum vorgesehen ist, in denen die Bewegungsmutter
bei Erreichen ihrer vorderen oder hinteren Endstellung aufnehmbar
ist. In diesen Freiräumen
ist dann jeweils eine koaxial zur Längsachse der Spindelwelle ausgerichtete
und/oder wirkende Feder vorgesehen, mittels der die Bewegungsmutter und
das Stellglied koaxial zu der Längsachse
mit einer zum Anfang beziehungsweise Ende des Antriebsgewindes weisende
Rückstellkraft
beaufschlagbar ist.
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Um
nun einen klemmfreien Lauf der Bewegungsmutter auf dem Antriebsgewinde
gewährleisten
zu können,
kann zudem vorgesehen sein, dass die Bewegungsmutter in einem Gehäuse axial
geführt
ist, in dem auch die Spindelwelle sowie die beiden Federn gelagert
sind. Dieses Gehäuse
ist vorzugsweise an dem Kupplungsgehäuse angeordnet, so dass die
Gesamtabmessungen des Kupplungsgehäuses vergleichsweise klein
gehalten werden können.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird es als vorteilhaft angesehen,
wenn das Gehäuse
für die
Bewegungsmutter über
einen Widerlagerbereich für
das Stellglied verfügt,
mit dem die zweite Rückhaltefunktion
betätigbar
ist. An diesem Widerlagerbereich kann der ortsfeste Teil des beispielsweise
als Baudenzug ausgebildeten Stellgliedes abstützt beziehungsweise befestigt
sein.
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Zur
Verbindung der Seele des als Baudenzug ausgebildeten Stellgliedes
mit der Bewegungsmutter wird vorgeschlagen, dass diese in einer
Ausnehmung in der Bewegungsmutter lösbar befestigt, vorzugsweise
eingehängt
ist.
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Schließlich wird
zur Erzielung eines ausreichenden Freigangs des Stellgliedes für die zweite Rückhaltefunktion
beziehungsweise für
den zweiten Rückhaltemechanismus
vorgeschlagen, dass der genannte Widerlagerbereich zur Längsachse
des Gehäuses
und der Spindelwelle abgewinkelt ausgerichtet ist.
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Die
vorgeschlagene Gurtwickelvorrichtung hat im Hinblick auf den Stand
der Technik den wesentlichen Vorteil, dass zwei Betätigungsmittel
für zwei
Rückhaltevorrichtungen
beziehungsweise zwei Rückhaltefunktionen
in nur einem Gerät untergebracht
sind, die zudem von dem gleichen Antriebsaggregat antreibbar sind.
Dadurch wird bauraum- und herstellkostensparend ein Betätigungsmittel
zur Verfügung
gestellt, mit dem unterschiedliche Rückhaltesysteme oder Rückhaltefunktionen
beispielsweise zu unterschiedlichen Zeitpunkten mechanisch ausgelöst werden
können.
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Zudem
wird es als vorteilhaft angesehen, dass mit der erfindungsgemäßen Gurtstraffeinrichtung
vor dem Straffen des Sicherheitsgurtes durch die zeitlich vorgezogene
Aktivierung des zweiten Betätigungsmittels
beispielsweise über
einen Baudenzug ein Gurtverankerungspunkt oder ein Gurtumlenkpunkt
an einem Fahrzeugholm aus einer fahrkomfortablen in eine rückhalteoptimale
Position verschiebbar ist. Dabei kann ein unterer Gurtverankerungspunkt
von einer vorderen in eine hintere Verankerungsposition gezogen
werden oder ein oberer Umlenkpunkt von einer unteren Umlenkposition
in eine obere Umlenkposition gebracht werden. Denkbar ist auch,
dass ein Gurtumlenkmittel aus einer fahrkomfortablen und damit in
den Fahrgastraum hineinragenden Position beim Erkennen eines Crash-Ereignisses
in eine fahrzeugholmnahe Position zurückgezogen wird.
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Die
erfindungsgemäße Gurtstraffeinrichtung ist
mit Vorteil aber auch so einsetzbar, dass durch eines seiner Stellmittel
in einer Vorstraffphase eine vergleichsweise große Gurtlose schnell an dem
Fahrzeuginsassen beseitigt wird, während durch das zweite Stellmittel
zeitlich versetzt eine kleinere Gurtlänge mit einer gesteigerten
Rückhaltekraft
gestrafft wird.
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Darüber hinaus
ist es auch möglich,
die Gurtstraffeinrichtung anstatt mit der genannten Verzögerungskupplung
sowie der antriebstechnisch nachgeschalteten Reibkupplung mit einer
Trägheitskupplung auszustatten,
die eine mechanische Einstellung einer Kraftbegrenzerschwelle für die Rückhaltekraft
ermöglicht.
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Des
weiteren erlaubt die Trägheitskupplung den
Betrieb der Gurtstraffeinrichtung als Gurthöhenverstellsystem. Außerdem kann
das zweite Stellmittel (Antriebsgewinde/Bewegungsmutter) zur Aktivierung
oder Deaktivierung von Federn in einer Gurtwickeleinrichtung genutzt
werden, mit denen die Abroll- beziehungsweise Aufrollkraft der Gurtwickeleinrichtung
einstellbar ist.
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Schließlich kann
im Rückhaltefall
etwa ein herkömmlicher
Beckengurt gestrafft und zusätzlich oder
alternativ dazu ein aufspannbares Netz aufgespannt werden, welches
beispielsweise den Fahrer eines Gabelstaplers zusätzlich oder
allein gegen ein Herausfallen schützt.
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Von
besonderem Vorteil bei dieser Gurtaufwickelvorrichtung ist, dass
diese im Gegensatz zu pyrotechnisch betriebenen Vorrichtungen reversibel und
dadurch mehrfach nutzbar ist. Ferner zeichnet sich diese Lösung besonders
durch geringe Einzelteil- sowie Fertigungskosten aus und erscheint
auch als Nachrüstlösung geeignet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Gurtaufwickelvorrich tung
erläutert,
die in einer Zeichnung schematisch dargestellt ist.
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Wie
der Zeichnung entnehmbar ist, weist diese Straffeinrichtung 13 ein
in einem Gehäuse 14 angeordnetes
Antriebsmittel in Form eines elektromotorisch betriebenen Gurtstraffers 15 auf,
zu dem eine von einem Elektromotor 16 über ein hier nicht dargestelltes
Getriebe antreibbare Spindelwelle 17 gehört.
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Auf
dieser Spindelwelle 17 ist eine Antriebsschnecke 33 angeordnet,
deren Verzahnung mit einer Umfangsverzahnung 27 kämmt, die
an dem Außenumfang
einer Kupplungsglocke 28 ausgebildet ist. Die Kupplungsglocke 28 gehört zu einer
Verzögerungskupplung 18,
die über
eine hier nicht dargestellte Reibkupplung mit einer Gurtwickelwelle 19 zum Aufwickeln
beziehungsweise Straffen eines Sicherheitsgurtes verbindbar ist.
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Die
Verzögerungskupplung 18 umfasst
gemäß dem hier
gewählten
Ausführungsbeispiel
eine erste Kupplungsscheibe 29, die mit der genannten Kupplungsglocke 28 in
Verbindung steht beziehungsweise integraler Bestandteil diese Kupplungsglocke 28 ist.
Zudem ist auf der ersten Kupplungsscheibe 29 ein Mitnahmeelement 32 befestigt,
welches im wesentlichen achsparallel zur Drehachse der ersten Kupplungsscheibe 29 ausgerichtet
ist.
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Darüber hinaus
gehört
zu der Verzögerungskupplung 18 eine
zweite Kupplungsscheibe 30, die über die Eingangsseite der genannten
Reibkupplung mit der Gurtwickelwelle 19 dreh fest verbindbar
ist und über
eine kreisbogenförmige
Ausnehmebnung 31 verfügt.
Diese Ausnehmung 31 durchsetzt das Mitnahmeelement 32 derart,
dass dieses bei einer Axialver- drehung der beiden Kupplungsscheiben 29, 30 zueinander
mit etwas Spiel dem Kreisbogen der Ausnehmung 31 folgend
bis zu deren beiderseitigen Anschlägen bewegbar ist.
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Dabei
ist für
einen Fachmann ersichtlich, dass in Abhängigkeit von der Länge der
Ausnehmung 31, dem Übersetzungsverhältnis zwischen
Antriebsschnecke 33 und Umfangsverzahnung 27 sowie
der Drehzahl der Spindelwelle 17 der Zeitraum einstellbar
ist, der zwischen dem Drehbeginn der Spindelwelle 17 und
dem Drehbeginn der Gurtwickelwelle 19 liegt.
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Wie
die Abbildung der erfindungsgemäßen Straffeinrichtung
außerdem
zeigt, ist an dem von dem Elektromotor 16 wegweisenden
Ende der Spindelwelle 17 auf derselben ein Antriebsgewinde 20 ausgebildet,
welches in ein hier nicht dargestellte Innengewinde einer Bewegungsmutter 21 ragt.
Diese Bewegungsmutter 21 ist axial in einem Gehäuse 38 geführt, das
mit dem Kupplungsgehäuse 14 verbunden
ist und auch die Spindelwelle 17 mit ihrem von dem Elektromotor 16 wegweisenden
Ende lagert.
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Darüber hinaus
ist an der Bewegungsmutter 21 eine Aussparung 43 ausgebildet,
in die ein Endstück
des beweglichen Teils des hier als Baudenzug ausgebildeten zweiten
Stellmittels 22 lösbar
eingesteckt ist. Der ortsfeste Teil 40 des Baudenzuges
ist dagegen in einem Widerlagerbereich 39 am Bewegungsmuttergehäuse 38 befestigt,
so dass eine durch eine Betätigung
der Spindelwelle 17 ausgelöste Axialbewegung der Bewegungsmutter 21 zu
einer Axialbewegung der Seele des Baudenzuges 22 führt.
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Da
die Seele des Baudenzuges 22 mit ihrem anderen Ende beispielsweise
mit einer hier nicht dargestellten Auslösevorrichtung einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung
wirkverbunden ist, kann auf diese Weise das zweite Rückhaltemittel
unabhängig
von dem ersten Rückhaltemittel,
nämlich
des Sicherheitsgurtes, zeitverzögert
betätigt
werden.
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Es
ist aufgrund dieser Zeichnung leicht nachvollziehbar, dass bei einer
Drehbewegung der Spindelwelle 17 sowohl die Umfangsverzahnung 27 der Verzögerungskupplung 18 als
auch die Bewegungsmutter 21 in Bewegung versetzt werden.
Dabei wird die Stellbewegung des als Baudenzug ausgebildeten Stellmittels 22 unmittelbar
nach Drehbeginn der Spindelwelle 17 ausgelöst, während die
Gurtwickelwelle 19 erst dann mitgedreht wird, wenn das
Mitnahmeelement 32 seinen drehrichtungsabhängigen Anschlag
in der Ausnehmung 31 der zweiten Kupplungsscheibe 30 erreicht
hat.
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Erfindungsgemäß sind dabei
die axiale Bewegung der Bewegungsmutter 21 und die Bewegung der
Kupplungsscheiben 29, 30 der Verzögerungskupplung 18 derart
zueinander abgestimmt, dass beispielsweise zunächst ein zweites Rückhaltemittel
wie ein Netz an der Fahrerkabine eines Gabelstaplers im Sinne einer
Zugbewegung des Baudenzuges 22 aufziehbar und nachfolgend
durch die Drehbewegung der Aufwickelwelle 19 nach dem Verbinden
der beiden Kupplungsscheiben 29, 30 durch Verfahren
des Mitnahmeelements 32 innerhalb der Aus nehmung 31 ein
Gurtaufwickeln beziehungsweise Gurtstraffen realisierbar ist.
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Gemäß einer
beispielgebenden Versuchsdurchführung
wurden zehn Umdrehungen der Spindelwelle 17 benötigt, um
durch den Baudenzug 22 ein Schloss zu öffnen, mit dem ein Fahrerkabinennetz
verriegelt ist. Während
dieser Bewegung vollführte
die Umfangsverzahnung 27 eine halbe Umdrehung um 180°, so dass
eine Verzögerungskupplung 18 zur
Anwendung kam, deren Kupplungsscheiben 29, 30 im
Anschluss an eine 180°-Drehung
des Abtriebsrades 27 in Eingriff standen.
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Der
Zeichnung ist zudem entnehmbar, dass die Bewegungsmutter 21 in
ihren jeweiligen Endstellungen federbelastet ausgebildet, um bei
Erreichen einer der Endstellungen und einer Umkehr der Drehrichtung
der Spindelwelle 17 einen ordnungsgemäßen Eingriff der Bewegungsmutter 21 in
das Antriebsgewinde 20 zu gewährleisten. Dazu sind in den zwei
Freiräumen 34, 35 Schraubenfedern 36, 37 in dem
Gehäuse 38 für die Bewegungsmutter 21 derart beidseitig
des Antriebsgewindes 20 auf der Spindelwelle 17 angeordnet,
dass sich diese einerseits gehäuseseitig
abstützen
und mit ihrer anderen Seite gegen die jeweiligen Stirnflächen der
Bewegungsmutter 21 gerichtet sind.
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Durch
diesen Aufbau wird sichergestellt, dass auf die Bewegungsmutter 21 in
ihrer jeweiligen oberen oder unteren Endlage auf der Spindelwelle 17 eine
in Richtung auf die Mitte des Antriebsgewindes 20 wirkende
Rückstellkraft
wirkt. Diese koaxial zur Längsachse 41 der
Spindelwelle 17 wirkende Rückstellkraft sorgt auch dafür, dass
die Bewe gungsmutter 21 am Ende ihres Stellweges abgebremst
wird, so dass die mechanische Belastung des Stellmittels 22 sowie
die Durchführung
eines Rückstellvorgangs
erleichtert wird.
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Bei
Erreichen der Endstellungen wird die Bewegungsmutter 21 außer Eingriff
mit der Antriebsverzahnung 20 gebracht. Wird die Spindel 17 und
damit die Antriebsverzahnung 20 weiter in dieselbe Richtung
gedreht, so führt
diese Drehbewegung zu keiner weiteren Axialbewegung der Bewegungsmutter 21, da
das Gewinde in der Bewegungsmutter 21 über das Ende der Antriebsverzahnung 20 hinweg
ratscht. Bei einer Drehrichtungsumkehr der Spindelwelle 17 greift
das Gewinde der Bewegungsmutter 21 jedoch sofort wieder
in die Antriebsverzahnung 20, da die von den Federn 36, 37 erzeugte
Rückstellkraft
ein ständiges
Anliegen der Bewegungsmutter 21 an den Stirnseiten der
Antriebsverzahnung in den jeweiligen Endstellungen bewirkt.
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Zur
Durchführung
des Rückstellvorgangs
ist die Umfangsverzahnung 27 zweckmäßigerweise über eine nicht näher dargestellte
Freilaufkupplung oder die schon erwähnte Reibkupplung mit der Gurtwickelwelle 19 verbunden.
Diese Freilauf- oder Reibkupplung wird zur Durchführung des
Rückstellvorgangs
in ihre Freilaufstellung oder Offenstellung gebracht.
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- 13
- Straffeinrichtung
- 14
- Gehäuse
- 15
- Straffer
- 16
- Elektromotor
- 17
- Spindelwelle
- 18
- Kupplung;
Verzögerungskupplung
- 19
- Gurtwickelwelle
- 20
- Antriebsgewinde,
Gewinde
- 21
- Bewegungsmutter
- 22
- Stellglied,
Baudenzug
- 27
- Umfangsverzahnung
- 28
- Kupplungsglocke
- 29
- erste
Kupplungsscheibe
- 30
- zweite
Kupplungsscheibe
- 31
- Ausnehmung
- 32
- Mitnahmeelement
- 33
- Antriebsschnecke
- 34
- Freiraum
- 35
- Freiraum
- 36
- Feder
- 37
- Feder
- 38
- Gehäuse
- 39
- Widerlagerbereich
für Baudenzug
- 40
- Ortsfester
Teil des Baudenzuges
- 41
- Längsachse
der Spindelwelle
- 42
- Endstück der Seele
des Baudenzuges
- 43
- Ausnehmung
in der Bewegungsmutter