DE19907962A1

DE19907962A1 - Sicherheitsgurtvorrichtung mit Gurtstraffer

Info

Publication number: DE19907962A1
Application number: DE19907962A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Klingauf; Joachim Nuesseler; Christian Vogel
Original assignee: Takata Europe Vehicle Safety Technology GmbH; Takata Europe GmbH
Current assignee: Takata AG
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: GB2347122B; DE19907962B4; GB0002298D0; GB2347122A; US6405959B1; JP4070383B2; JP2000247208A

Abstract

Die Erfindung betrifft Sicherheitsgurtvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Sicherheitsgurt (11), der einerseits über ein Gurtschloß (12) mit dem Fahrzeugchassis (13) und andererseits mit einem am Fahrzeugchassis (13) angebrachten Gurtaufroller (14) verbunden ist, welcher eine um eine Querachse (16) drehbare Gurtrolle (15) aufweist, auf die der Gurt (11) mehr oder weniger weit aufgewickelt ist, welche von einem Federmechanismus (17) in Gurtaufwickelrichtung beaufschlagt und an einen Gurtstraffer (18) sowie einer Abwickel-Sperrvorrichtung (19) angeschlossen ist, die beim Versuch eines schnellen Gurtauszugs und/oder bei unfallbedingten Beschleunigungen den weiteren Gurtauszug spätestens nach einer begrenzten Weiterdrehung der Gurtrolle (15) sperrt, wobei zwischen dem Gurtstraffer (18) und der Gurtrolle (15) eine aus einem Eingangsteil (22), einem Ausgangsteil (24) sowie dazwischen wirksamen Koppelgliedern (25) bestehende Kupplng (20) geschaltet ist, welche normalerweise geöffnet ist und bei Beginn der Drehung des Gurtstraffers (18) nach einer Auslösung schließt, damit die Gurtrolle (15) vom Gurtstraffer (18) schlagartig in Aufwickelrichtung angetrieben werden kann. Die Erfindung besteht darin, daß die Kupplung (20) dann, wenn das auf die Gurtrolle (15) in Abwickelrichtung wirkende Drehmoment das vom Gurtstraffer (18) ausgeübte Drehmoment übersteigt, selbsttätig ausrückbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsgurtvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Sicherheitsgurt und einem Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei dem Sicherheitsgurt kann es sich um einen Zwei-Punkt- oder Drei-Punkt-Sicherheitsgurt handeln, wo bei ein Gurtteil vom Chassis über das Schloß zu einem Gurtaufroller ge führt ist und außerdem von dem lösbaren Schloßteil ein Verbindungsele ment zum Chassis des Fahrzeugs verläuft.

Der Gurtaufroller hat den Zweck, mittels eines Federmechanismus eine Kraft in Aufwickelrichtung auf die Gurtrolle auszuüben, damit der Sicher heitsgurt im abgelegten Zustand weitgehend eingerollt wird und im ange legten Zustand nicht zu locker am Insassen anliegt. Die Abwickel- Sperrvorrichtung hat den Zweck, den weiteren Gurtauszug beim Versuch eines schnellen Ausziehens oder bei unfallbedingten Beschleunigungen spätestens nach einer geringen Weiterdrehung der Gurtrolle zu unterbin den. Der Gurtstraffer ist am Gurtaufroller vorgesehen, um bei unfallbe dingten Beschleunigungen des Fahrzeugs die Gurtrolle um so viel Umdre hungen in Aufwickelrichtung schlagartig zu verdrehen, daß der zunächst locker am Fahrzeuginsassen anliegende Sicherheitsgurt so gestrafft wird, daß der Insasse nicht in den locker angelegten Gurt hineinfällt und sich dabei verletzt.

Für die Zwecke der Erfindung besonders geeignete Gurtstraffer sind aus der EP 581 288 B1 und der US-PS 5 553 803 bekannt.

Während der Gurtstraffer normalerweise durch eine Kupplung von der Gurtrolle getrennt ist, wird er im Falle einer Auslösung schlagartig mit der Gurtrolle gekoppelt, um die Gurtstraffung veranlassen zu können. Ein Problem besteht darin, daß nach erfolgter Gurtstraffung der Gurt unge hindert vom verbrauchten Gurtstraffer ausgezogen werden könne soll, damit der Fahrer sich nach dem Unfall vom Gurt leichter befreien kann, und daß für den Fall, daß die Gurtrolle bei Gurtauszug sich relativ zur ge sperrten Abwickel-Sperrvorrichtung noch ein Stück verdrehen kann, eben diese die Nach-vorn-Bewegung des Insassen dämpfende begrenzte Dreh bewegung der Gurtrolle möglich ist.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Sicherheitsgurtvorrichtung mit Gurtstraffer der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der der bei spielsweise pyrotechnisch ausgelöste und betriebene Gurtstraffer nach einer Auslösung und der anschließenden Straffung des Gurtes keinen nachteiligen Einfluß mehr auf die erwünschten Bewegungen der Gurtrolle ausübt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 vorgesehen.

Der Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß die während der Gurtstraffung in Aufwickelrichtung drehfest mit der Gurtstrafferwelle ge kuppelte Gurtrolle nach Beendigung der Gurtstraffung vom Gurtstraffer entkuppelt wird, wenn die Auszugskraft am Gurt die Strafferkraft über steigt, so daß eine nach einem Unfall erwünschte, definierte Auszieh- Drehbewegung der Gurtrolle nicht vom noch arbeitenden oder schon ver brauchten Gurtstraffer behindert wird.

Vorteilhafterweise ist nach Anspruch 2 oder 3 vorgesehen, daß eine Dreh richtungsumkehr von Gurtrolle und/oder Abtrieb des Gurtstraffers die Kupplung ausrückt.

Der Kupplungsantrieb bewirkt nach Anspruch 4, daß die Schließung bzw. Einrückung der Kupplung durch die Drehung des Gurtstraffers unmittel bar nach einer Auslösung erfolgt.

Das Einsteuerglied nach Anspruch 5, 6 oder 7 gewährleistet eine beson ders betriebssichere, einwandfreie Kupplungsbetätigung.

Eine vorteilhafte und besonders platzsparend unterzubringende Ausfüh rungsform ist durch Anspruch 8 gekennzeichnet. Sowohl die Scheibe als auch die Koppelglieder und der Kupplungsring können sehr flach und damit in axialer Richtung mit wenig Platz benötigend ausgebildet sein.

Anspruch 9 kennzeichnet eine besonders einfache und baulich vorteilhafte Maßnahme zum Ein- und Aussteuern der Koppelglieder.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform entnimmt man Anspruch 10. Das Ratschenrad sorgt dafür, daß die Ein- bzw. Aussteueranschläge sich während einer Auslösung mit der Kupplung drehen, jedoch am Beginn und Ende einer Auslösung festgehalten werden, so daß sie in Verbindung mit dem Verdrehen der Scheibe in der einen oder anderen Richtung die Ein- bzw. Aussteuerung der Koppelglieder sicher vornehmen können.

Anspruch 11 zeigt eine baulich günstige und sehr betriebssichere Maß nahme auf, um einerseits eine Verdrehung des Ratschenzahnrades in Aufwickelrichtung gegen einen begrenzten Widerstand zu ermöglichen und ein Rückdrehen des Ratschenzahnrades gänzlich zu unterbinden.

Vorteilhafte Ausführungen des Ratschenrades entnimmt man den An sprüchen 12 und 13. Besonders wichtig sind die im Rahmen des Dreh spiels wirksamen Drehfederelemente.

Die Koppelglieder sind zweckmäßig gemäß Anspruch 14 ausgebildet.

Eine besonders günstige Aufteilung der verschiedenen Bauelemente auf die beiden Stirnseiten ist durch Anspruch 15 gekennzeichnet.

Baulich platzsparend kann die Kupplung nach Anspruch 16 unterge bracht werden. Der das Ausgangsglied der Kupplung darstellende Kupp lungsring ist dabei zweckmäßig nach Anspruch 17 in die Gurtrolle inte griert.

Die Ausnehmung wird nach Anspruch 18 zweckmäßig durch den Kupp lungsantrieb abgedeckt, welcher bevorzugt durch das Ratschenrad und die an ihm angeordneten Bauelemente gebildet wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach den Ansprüchen 19, 20, 21 oder 22 zwischen der Abwickel-Sperrvorrichtung und der Gurtrolle ein insbe sondere durch einen Torsionsstab ermöglichtes begrenztes Drehspiel vor liegt, welches es ermöglicht, daß die Gurtrolle im Falle einer unfallbe dingten Zugkraft am Sicherheitsgurt noch einige Umdrehungen, insbe sondere drei bis vier Umdrehungen machen kann, damit das Nach-vorn- Fallen des Insassen bevorzugt in einen aufgeblähten Airbag entsprechend gedämpft wird. Der Torsionsstab verformt sich also beim Verdrehen unter unfallbedingten Kräften plastisch, d. h. bleibend.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung be schrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische vertikale Schnittansicht des Gurtaufrollers einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtvorrichtung, wobei der Sicherheitsgurt, das Schloß und das Zugglied nur sche matisch strichpunktiert angedeutet sind,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht der wesentlichen Bau elemente eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers,

Fig. 3 eine axiale Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung und des axial dahinter ange ordneten Kupplungsantriebs,

Fig. 4 eine verkleinerte Ansicht des Gegenstandes der Fig. 3 ohne Innenzahnkranz und Kupplungsring, wobei die Koppelglieder wie in Fig. 3 in Ausrückposition beaufschlagt sind,

Fig. 5 eine Ansicht wie Fig. 4, wobei jedoch die Außenzähne des Ratschenrades in der durch den Innenzahnkranz des Gehäu ses radial nach innen gedrückten Position wiedergegeben sind und die Koppelglieder in die Einrückposition der Kupplung gedrückt sind,

Fig. 6 eine Ansicht der Gegenstände der Fig. 4, 5 von der entge gengesetzte Seite, wobei die Außenzähne sich in einer Zwi schenposition zwischen den Stellungen nach Fig. 4 und 5 befinden und

Fig. 7 eine Draufsicht des Gegenstandes der Fig. 6.

Nach Fig. 1 ist ein Dreipunkt-Sicherheitsgurt 11 einerseits teilweise auf eine Gurtrolle 15 eines am Fahrzeugchassis 13 befestigten Gurtaufrollers 14 aufgerollt und andererseits über ein nur gestrichelt angedeutetes Gurt schloß 12 zum Fahrzeugchassis 13 geführt. Das lösbare Gurtschloßteil 12' ist über ein Zugglied 11' ebenfalls mit dem Fahrzeugchassis verbunden.

Die Gurtrolle 15 ist um eine Querachse 16 drehbar am fahrzeugfesten Ge häuse 40 gelagert. Sie weist einen links offenen und rechts durch eine Stirnwand 38 abgeschlossenen Hohlraum 36 auf, in den sich von einem Sperrzahnrad 41 einer an der linken Stirnseite der Gurtrolle 15 vorgese henen Abwickel-Sperrvorrichtung 19 ein Torsionsstab 37 bis zur nahe der rechten Stirnseite gelegenen Stirnwand 38 erstreckt, wo das betreffende Ende des Torsionsstabes 26 drehfest mit der einen integrierenden Be standteil der Gurtrolle 15 bildenden Stirnwand 38 verbunden ist. Das Sperrzahnrad 41 arbeitet mit einer oder mehreren Sperrklinken 42 zu sammen, welche durch geeignete Steuermittel 43 entweder beim Versuch eines schnellen Auszuges des Gurtes 11 oder bei unfallbedingten Be schleunigungen des Fahrzeuges in solchen Eingriff mit dem Sperrzahnrad 41 gebracht wird bzw. werden, daß eine sonst mögliche Verdrehung des Sperrzahnrads 41 in Gurtauszugsrichtung unterbunden wird.

Neben dem Sperrzahnrad 41 befindet sich ein Federmechanismus 17, der einerseits am Gehäuse 40 und andererseits am Sperrzahnrad 41 in der Weise angeordnet ist, daß auf den Torsionsstab 37 und damit auf die Gurtrolle 15 ein Drehmoment in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes 11 ausgeübt wird.

Auf der vom Federmechanismus 17 und der Abwickel-Sperrvorrichtung 19 abgewandten Stirnseite der Gurtrolle 15 ist am Gehäuse 40 ein Gurt straffer 18 vorgesehen, der bei unfallbedingten Beschleunigungen bevor zugt pyrotechnisch ausgelöst und betrieben wird und auf seine beispiels weise als Polygonhülse ausgebildete Ausgangswelle 21 ein in Aufwickel richtung des Sicherheitsgurtes 11 wirkendes Drehmoment ausübt.

Die Welle 21 ist mit einer zur Gurtrolle 15 hin offenen koaxialen Bohrung von etwa dreieckigem Querschnitt versehen, in welche von der Seite der Gurtrolle 15 her ein Achsstummel 44 komplementären Querschnitts (Fig. 1, 6, 7) einer Kupplung 20 drehfest eingreift. Nach Fig. 1 ist auch der Achsstummel 44 hohl ausgebildet und in Richtung der Gurtrolle 15 offen. In diesen kreisrunden Hohlraum greift das Wellenende 45 der Gurtrolle 15 drehbar ein und erstreckt sich mit einem Endzapfen 45' klei neren Durchmessers in eine dort vorgesehene Lagerbuchse 53.

Nach den Fig. 1, 6 und 7 sitzt auf dem Achsstummel 44 auf der von der Kupplung 20 abgewandten Seite ein Ratschenrad 28 mit deutlich grö ßerem Durchmesser als die Kupplung 20. Das Ratschenrad 28 mit den an ihm angeordneten Bauelementen stellt einen Kupplungsantrieb 34 dar.

Nach Fig. 1 und 3 bis 7 besteht die Kupplung 20 aus einer am gurtrol lenseitigen Ende des Achsstummels 44 befestigten kreisrunden Scheibe 22, die über ihren Umfang verteilt drei Ausnehmungen 23 mit einem teil kreisförmigen radial inneren Ende aufweist, in denen als Klauen ausgebil dete Kuppelglieder 25 der insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen Formge bung so angeordnet sind, daß sie begrenzt um eine parallel zur Gurtrol lenachse 16 verlaufende Achse 32 verschwenken können. Hierzu sind die Koppelglieder 25 radial innen analog zu den Ausnehmungen 23 teilkreis förmig ausgebildet.

Radial außen sind die Koppelglieder 25 mit einer Klemmzahnung 33 ver sehen, die mit der Innenwand eines umgebenden kreiszylindrischen Kupplungsringes 24 zusammenarbeiten, welcher gemäß Fig. 1 von der dem Gurtstraffer 18 zugewandten Stirnseite der Gurtrolle 15 axial vor steht und mit dieser einstückig ist. Auch das Ratschenrad 28 ist gemäß den Fig. 1 und 7 im wesentlichen als flache kreisartige Scheibe ausge bildet, die an der von der Gurtrolle 15 abgewandten Seite der Scheibe 22 der Kupplung 20 anliegt.

Von der der Gurtrolle 15 zugewandten Oberfläche des Ratschenrades 28 springen in Richtung der Gurtrolle drei Anschlagtragelemente 46 vor (Fig. 3 bis 5), die im wesentlichen teilkreisförmig ausgebildet sind und sich jeweils über einen solchen Winkel relativ zur Achse 16 erstrecken, daß zwischen jeweils zwei Anschlagtragelementen 46 eine Lücke 47 ver bleibt, in die mit Umfangsspiel jeweils eines der Koppelglieder 25 eingreift. Die beiden Enden jedes Anschlagtragelementes 46 bilden Einsteuer- bzw. Aussteuer-Anschläge 26, 27, die wahlweise mit den radial äußeren Berei chen der Koppelglieder 25 in Eingriff kommen können. Während die An schlagtragelemente 46 außen teilkreisförmig und konzentrisch zur Quer achse 16 ausgebildet sind, weisen sie innen einen Rücksprung 54 auf, der sich auf der Seite der Aussteueranschläge 27 befindet. Hierdurch wird ei ne platzsparende Unterbringung der Koppelglieder 25 in der Scheibe 22 ermöglicht.

Auf seinem Außenumfang weist das Ratschenrad 28 um jeweils eine par allel zur Achse 26 verlaufende Achse federnd verschwenkbare Außenzähne 29 auf, die in Vertiefungen 48 zwischen den Innenzähnen 31 eines Innen zahnkranzes 30 federnd eingreifen, welcher am Gehäuse 40 ausgebildet ist. Die Zahl der Innenzähne 31 ist doppelt so groß wie die der Außenzäh ne 29, so daß nur in jede zweite Zahnvertiefung 48 des Innenzahnkranzes 30 ein Außenzahn 29 des Ratschenrades 28 eingreift.

Von wesentlicher Bedeutung ist, wie das Ratschenrad 28 radial innen von den Außenzähnen 29 ausgebildet und auf dem Achsstummel 44 gelagert ist. Nach Fig. 6 besteht das Ratschenrad 28 aus einem im wesentlichen kreisscheibenförmigen Einsteuerglied 28', einem drehfest auf dem Achs stummel 44 sitzenden Innenteil 28", das faktisch den Abtrieb des Gurt straffers 18 darstellt, und sich zwischen diesen beiden Teilen 28', 28" er streckenden Federelementen 28''', von denen über den Umfang verteilt drei Stück vorgesehen sind.

Ausgehend vom Innenteil 28" verlaufen die mit den Teilen 28', 28" ein stückigen Federelemente 28''' zunächst im wesentlichen radial nach au ßen in eine entsprechende Ausnehmung 49 des Außenteils 28', biegen dann in Straffungsrichtung um etwas weniger als 180° nach innen um und gehen schließlich über einen Schrägsteg 39 und einen weiteren Krümmungsbereich 55 in einen radial vom Außenteil 28' nach innen in die Ausnehmung 49 vorstehenden Steg 50 über.

Die Federkonstante der Federelemente 28''' ist im Vergleich zur Federkon stante der Außenzähne 29 so gewählt, daß sich beim Drehen des Achs stummels 44 in Richtung des Pfeiles 51 in Fig. 6 zunächst nur der In nenteils 28" des Ratschenrades 28 unter teilweise ziehharmonikaartiger Zusammendrückung der Federelemente 28''' verdreht, während das Ein steuerglied 28' durch Massenträgheit und die in die Zahnvertiefungen 48 (Fig. 3) eingreifenden Außenzähne 29 gegen eine Verdrehung festgehal ten wird. Nachdem die Federelemente 28''' so weit verformt sind, daß ein vorbestimmtes Drehmoment auf das Einsteuerglied 28' ausgeübt wird, ra sten die Außenzähne 29 aus den Rastvertiefungen 48 aus und jeweils in die nächste Zahnvertiefung ein.

Zu betonen ist, daß sich die Anschlagtragelemente 46 am Einsteuerglied 28' des Ratschenrades befinden, sodaß sich während der ersten Phase der Drehbewegung des Achsstummels 44 bis zum teilweisen Zusammen drücken der Federelemente 28''' zwar die Scheibe 22 der Kupplung 20 in Richtung des Pfeiles 51 in Fig. 3 verdreht, das Einsteuerglied 28' des Ratschenrades 28 aber zunächst noch stehen bleibt. Während dieser Be wegungsphase nähern sich die Außenbereiche der Koppelglieder 25 den Einsteueranschlägen 26 und stoßen schließlich an diese an (Fig. 5). Bei weiterer Relativverdrehung zwischen der Scheibe 22 und dem Außenteil 28' schwenken die Koppelglieder 25 um ihre Achsen 32 in Richtung auf die Innenwand des Kupplungsringes 24 zu, bis die Klemmzahnungen 33 mit dem Kupplungsring 24 in festem Eingriff stehen. Bei weiterer Verdre hung des Achsstummels 44 nehmen nunmehr die Koppelglieder 25 den Kupplungsring 24 und damit auch die Gurtrolle 15 zu einer Drehbewe gung in Richtung des Pfeiles 51 mit.

Nachdem bei teilweise zusammengedrückten Federelementen 28''' auch das Einsteuerglied 28' die Drehbewegung des Achsstummels 44 mitmacht, drehen sich jetzt die Kupplungsscheibe 22 und das Ratschenrad 28 bei mit dem Kupplungsring 24 in Eingriff befindlichen Koppelglieder 25 ge meinsam so lange, bis eine vorbestimmte Gurtkraft erreicht ist oder die pyrotechnische Ladung des Gurtstraffers 18 verbraucht ist.

Die Kupplung 20 bleibt also so lange eingerückt, bis das durch die z. B. von einem in den Gurt fallenden Insassen erzeugte Gurtzugkraft auf die Gurtrolle 15 ausgeübte Drehmoment das gegenläufige Drehmoment des Gurtstraffers 18 übersteigt. Jetzt nimmt der Kupplungsring 24 unter Ver windung des Torsionsstabes 37 über die Koppelglieder 25 die Scheibe 22 in Gurtauszugsrichtung mit, wodurch bei stehenbleibendem Ratschenrad 28 die Koppelglieder 25 sich von den Einsteueranschlägen 26 lösen und mit den Aussteueranschlägen 27 in Eingriff gelangen, was das Ausrücken der Kupplung 20 zur Folge hat. Der Gurt kann nunmehr unter den brem senden Einfluß der Abwickel-Sperrvorrichtung 19 und des Torsionsstabes 37 noch ein begrenztes Stück ausgezogen werden.

Sofern während des Arbeitens des Gurtstraffers 18 keine Gurtzugkraft auf den Gurt ausgeübt wird, nimmt das Drehmoment auf den Achsstummel 44 ab und verschwindet schließlich ganz. Daraufhin können die zunächst noch zusammengedrückten Federelemente 28''' sich entspannen und bei durch Einrasten der Außenzähne 29 in die Zahnvertiefungen 48 (Fig. 3) gegen Drehung entgegen dem Pfeil 51 festgehaltenem Einsteuerglied 28' das Innenteil 28" in Fig. 6 entgegen dem Sinn des Pfeiles 51 um ein sol ches Stück verdrehen, daß die Koppelglieder 25 sich von den Einsteuer anschlägen 26 lösen und nunmehr mit den umfangsmäßig gegenüberlie genden Aussteueranschlägen 27 in Kontakt kommen (Fig. 3, 4), wodurch die Koppelglieder 25 um ihre Achsen 32 so verschwenkt werden (in Fig. 3 im Uhrzeigersinn), daß die Klemmzahnungen 33 außer Eingriff mit der Innenwand des Kupplungsringes 24 kommen. Nunmehr kann sich die Gurtrolle 15 ungehindert durch den ausgelaufenden Gurtstraffer 18 so verdrehen, wie das der Federmechanismus 14 (Fig. 1), die Abwickel- Sperrvorrichtung 19, der Torsionsstab 37 und die auf den Sicherheitsgurt 11 ausgeübten Zugkräfte erlauben.

Die Kupplung 20 ist in einer Stirnausnehmung 35 der Gurtrolle 15 unter gebracht und nach Fig. 3 gemäß den Fig. 1, 2 und 7 durch eine Ab deckplatte 52 auf der der Gurtrolle 15 zugewandten Seite abgedeckt.

Die Funktion der beschriebenen Sicherheitsgurtvorrichtung ist wie folgt:
Solange der Gurtstraffer 18 nicht ausgelöst ist, befinden sich die Koppel glieder 25 in der ausgerückten Position nach den Fig. 3 und 4. Die Gurtrolle 15 kann sich jetzt je nach dem Einfluß des Federmechanismus 17, der Abwickel-Sperrvorrichtung 19 und der auf den Sicherheitsgurt 11 ausgeübten Zugkräfte ungehindert verdrehen oder festgehalten werden.

Löst jetzt der Gurtstraffer 18 bei einem Unfall aus, so werden zunächst nur das Innenteil 28" (Fig. 6) des Ratschenrades 28 und die Scheibe 22 der Kupplung 20 (Fig. 3) in Richtung des Pfeiles 51 verdreht, während das Einsteuerglied 28' noch stillsteht, wobei die Koppelglieder 25 an den Einsteueranschlägen 36 zur Anlage kommen und aus der ausgerückten Position nach den Fig. 3 und 4 in die eingerückte Position nach Fig. 5 gelangen und mit ihrer Klemmzahnung 33 kraftübertragend an der In nenwand des Kupplungsringes 24 angreifen. Die Kupplung 20 ist nun mehr durch den Kupplungsantrieb 34 eingerückt.

Bei weiterer Verdrehung des Gurtstraffers 18 nehmen die Koppelglieder 25 den Kupplungsring 24 und damit die Gurtrolle 15 in Aufwickelrichtung mit. Sobald die Federelemente 28'''. (Fig. 6) soweit zusammengedrückt sind, daß sie ein ausreichendes Drehmoment auf das Einsteuerglied 28' übertragen können, wird das Einsteuerglied 28' des Ratschenrades 28 zu einer Drehbewegung mitgenommen, wobei die Außenzähne 29 sukzessive in die aufeinanderfolgenden Zahnvertiefungen 48 des Innenzahnkranzes 80 einschnappen.

Während der unfallbedingten Gurtstraffung fällt im allgemeinen der vom Gurt gehaltene Insasse in den Gurt und übt eine entsprechend zuneh mende Zugkraft auf diesen aus, welche ein entsprechendes Drehmoment in Abwickelrichtung an der Gurtrolle 15 zur Folge hat. Sobald dieses Drehmoment das vom Gurtstraffer 18 erzeugte Gegendrehmoment über steigt, dreht sich der Kupplungsring 24 zunächst synchron mit den Kop pelgliedern 25, der Scheibe 20 und dem Innenteil 28" ein Stück in Abwic kelrichtung, wobei sich die Federelemente 28''' zunehmend entspannen und das Einsteuerglied 28' stehenbleibt, bis die Koppelglieder 25 an den Aussteueranschlägen 27 zur Anlage kommen und anschließend vom Kupplungsring 24 gelöst werden.

Da bei einem Unfall auch die Abwickel-Sperrvorrichtung 19 in die Sperr stellung gelangt, ist die Drehrichtungsumkehr der Gurtrolle 15 nur mög lich, weil zwischen ihr und der Abwickel-Sperrvorrichtung 19 der ein defi niertes relatives Drehspiel ermöglichende Torsionsstab 37 zugeordnet ist.

Nunmehr ist die Kupplung 20 ausgerückt, und der in den Gurt gefallene Insasse wird unter weiterer Verwindung des Torsionsstabes 37 sanft ab gefangen. Normalerweise fällt der Insasse dabei gleichzeitig in einen all gemein vorhandenen, aufgeblähten Airbag.

Sollte aus irgendeinem Grund bis zur Erschöpfung der pyrotechnischen Ladung des Gurtstraffers 18 noch keine merkliche Zugkraft am Gurt ent standen sein, entspannen sich die Federelemente 28''' in die aus Fig. 6 ersichtliche Position, sobald das vorn Gurtstraffer 18 ausgeübte Drehmo ment geringer ist als das von den Federelementen 28''' erfolgte Rückstell moment. Hierbei verdreht sich das Innenteil 28" und damit der Achs stummel 44 entgegen dem Pfeil 51. Auch in diesem Fall bewegen sich die Koppelglieder 25 aus der Einrückposition nach Fig. 5 in die ausgerückte Stellung nach den Fig. 3, 4, so daß nunmehr die Gurtrolle 15 den die Drehbewegung gegebenenfalls behindernden Einflüssen des ausgelaufe nen Gurtstraffers 18 entzogen ist.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch Lösung der Kupplung 20 während der Straffung durch den Gurt straffer 18 der Gurtkraftverlauf nach einem zunächst relativ gleichmäßigen Anstieg annähernd konstant ist und keinen überhöhten Spitzenwert auf weist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Kupplung auch unter Last problemlos öffnet. Das Ratschenrad erfüllt dabei eine Mehrfachfunk tion.

Der Ausrückung der Kupplung 20 ist zwischen der Abwickel- Sperrvorrichtung 19 und der Gurtrolle 15 ein Drehspiel von ca. 15° vorzu sehen, d. h., daß die Gurtrolle 15 sich unter dem Einfluß einer bestimmten Gurtzugkraft relativ zur sperrenden Abwickel-Sperrvorrichtung 19 um diesen Winkel in Abwickelrichtung verdrehen kann.

Bezugszahlenliste

11

Sicherheitsgurt

11

' Zugglied

12

Gurtschloß

13

Chassis

14

Gurtaufroller

15

Gurtrolle

16

Querachse

17

Federmechanismus

18

Gurtstraffer

19

Abwickel-Sperrvorrichtung

20

Kupplung

21

Welle

22

Scheibe

23

Ausnehmung

24

Kupplungsring

25

Koppelglied (Klaue)

26

Einsteueranschlag

27

Aussteueranschlag

28

Ratschenrad

28

' Einsteuerglied (Ringscheibe)

28

" Innenteil (Abtrieb)

28

''' Federelement

29

Außenzahn

30

Innenzahnkranz

31

Innenzahn

32

Achse

33

Klemmzahnung

34

Kupplungsantrieb

35

Ausnehmung

36

Hohlraum

37

Torsionsstab

38

Stirnwand

39

Schrägsteg

40

Gehäuse

41

Sperrzahnrad

42

Sperrklinke

43

Steuermittel

44

Achsstummel

45

Wellenende

45

' Endzapfen

46

Anschlagtragelement

47

Lücke

48

Zahnvertiefung

49

Ausnehmung

50

Steg

51

Pfeil

52

Abdeckplatte

53

Lagerbuchse

54

Rücksprung

55

Krümmungsbereich

Claims

1. Sicherheitsgurtvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit ei nem Sicherheitsgurt (11), der einerseits über ein Gurtschloß (12) mit dem Fahrzeugchassis (13) und andererseits mit einem am Fahr zeugchassis (13) angebrachten Gurtaufroller (14) verbunden ist, welcher eine um eine Querachse (16) drehbare Gurtrolle (15) auf weist, auf die der Gurt (11) mehr oder weniger weit aufgewickelt ist, welche von einem Federmechanismus (17) in Gurtaufwickelrichtung beaufschlagt und an einen Gurtstraffer (18) sowie eine Abwickel- Sperrvorrichtung (19) angeschlossen ist, die beim Versuch eines schnellen Gurtauszugs und/oder bei unfallbedingten Beschleuni gungen den weiteren Gurtauszug spätestens nach einer begrenzten Weiterdrehung der Gurtrolle (15) sperrt, wobei zwischen dem Gurt straffer (18) und der Gurtrolle (15) eine aus einem Eingangsteil (22), einem Ausgangsteil (24) sowie dazwischen wirksamen Koppelglie dern (25) bestehende Kupplung (20) geschaltet ist, welche norma lerweise geöffnet ist und bei Beginn der Drehung des Gurtstraffers (18) nach einer Auslösung schließt, damit die Gurtrolle (15) vom Gurtstraffer (18) schlagartig in Aufwickelrichtung angetrieben wer den kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) dann, wenn das auf die Gurtrolle (15) in Ab wickelrichtung wirkende Drehmoment das vom Gurtstraffer (18) ausgeübte Drehmoment übersteigt, selbsttätig ausrückbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) durch eine Drehrichtungsumkehr der zu nächst in Straffungsrichtung gedrehten Gurtrolle (15) ausrückbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) durch eine Rückdrehung des Abtriebs (28") des Gurtstraffers (18) ausrückbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) durch den Beginn der Drehung des Gurt straffers (18) in Straffungsrichtung geschlossen wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abtrieb (28") des Gurtstraffers (18) und einem Einsteuerglied (28') ein Drehspiel von solcher Größe vorhanden ist, daß durch eine Relativverdrehung dieser beiden Bauelemente (28', 28") innerhalb des Drehspiels ein Einrücken bzw. Ausrücken der Kupplung (20) erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteuerglied als den Abtrieb (28") umgebende, mit diesem koaxile Ringscheibe (28') ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteuerglied (28') relativ zum Abtrieb (28") des Gurtstraf fers (18) in Straffungsdrehrichtung derart leicht federnd vorge spannt ist, daß in Ruhestellung die Öffnung der Kupplung (20) gesi chert ist, am Beginn einer Auslösung der Abtrieb (28") des Gurt straffers (18) sich relativ zum Einsteuerglied (28') soweit verdrehen kann, daß die Kupplung (20) eingerückt wird und beim Verschwin den der Antriebskraft des Gurtstraffers (18) nach einer Auslösung und nicht vorhandener Gurtkraft der Abtrieb (28") sich relativ zum Einsteuerglied (28') um ein Stück entgegen der Straffungsrichtung verdrehen und dabei die Kupplung (20) öffnen kann.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) als Eingangsteil eine mit dem Abtrieb (28") des Gurtstraffers (18) drehfest verbundene Scheibe (22) mit radial nach außen offenen Ausnehmungen (23) zur Aufnahme von radial beweglichen Koppelgliedern (25) und als Ausgangsteil einen die Scheibe (22) umgebenden Kupplungsring (24) der Gurtrolle (15) aufweist, wobei die Koppelglieder (25) mit der Innenwand des Kupplungsringes (24) in Kupplungseingriff treten können und die Scheibe (22), der Kupplungsring (24) und die Gurtrolle (15) koaxial sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder (25) mit radial außen an ihnen angreifenden Ein- bzw. Aussteueranschlägen (26, 27) zusammenwirken, die am Einsteuerglied (28') befestigt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteuerglied (28') an einem mit der Welle (21) koaxialen Ratschenrad (28) vorgesehen ist, welches mit dem Abtrieb (28") des Gurtstraffers (18) nach Überwindung des zum Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung (20) ausreichenden Drehspiels drehfest verbunden ist und sich in Straffungsrichtung mit dem Abtrieb (28") vorzugsweise schrittweise drehen kann, entgegen der Straffungsrichtung dagegen gegen Drehung gesperrt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ratschenrad (28) auf seinem Umfang radial nach innen fe dernde Außenzähne (29) aufweist, die mit einem gehäusefesten In nenzahnkranz (30) zusammenwirken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ratschenrad (28) außer dem die Außenzähne (29) und die Ein- bzw. Aussteueranschläge (26, 27) tragenden radial äußeren Einsteuerglied (28'), ein den Abtrieb des Gurtstraffers (18) darstel lenden Innenteil (28") und zwischen dem Einsteuerglied (28') und dem Innenteil (28") angeordnete Drehfederelemente (28''') aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnkranz (30) doppelt so viele Innenzähne (31) wie das Ratschenrad (28) Außenzähne (29) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder Klauen (25) sind, die radial innen in den Aus nehmungen (23) der Scheibe (22) um parallel zur Welle (21) verlau fende Achsen (32) schwenkbar gelagert sind und radial außen Klemmzähne (33) aufweisen, welche gegenüber der zugeordneten Achse (32) in der Drehrichtung bei Gurtstraffung versetzt sind.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber einer Stirnseite der Gurtrolle (15) der Federmecha nismus (17) und die Abwickel-Sperrvorrichtung (19) sowie gegen über der anderen Stirnseite axial hintereinander die Kupplung (20), der das Einsteuerglied (28') aufweisende Kupplungsantrieb (34) und der Gurtstraffer (18) vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) innerhalb einer nach außen offenen konzen trischen Ausnehmung (35) an der zugeordneten Stirnseite der Gurtrolle (15) untergebracht ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (35) von dem mit der Gurtrolle (15) fest ver bundenen, insbesondere mit ihr einstückigen Kupplungsring (24) umgeben ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsantrieb (34) die Ausnehmung (35) auf der von der Gurtrolle (15) abgewandten Seite abdeckt und vorzugsweise radial deutlich über die Ausnehmung (35) vorsteht.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gurtrolle (15) und der Abwickel-Sperrvorrichtung (19) ein begrenztes Drehspiel vorliegt, derart, daß nach Einrücken der Abwickel-Sperrvorrichtung (19) beim Versuch eines schnellen Gurtauszuges oder bei unfallbedingten Beschleunigungen die Gur trolle (15) sich unter dem Einfluß der Gurtzugkraft noch um ein de finiertes Stück, beispielsweise einige Umdrehungen verdrehen kann.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber einer Stirnseite der Gurtrolle (15) gelegene Ab wickel-Sperrvorrichtung (19) über einen zur Gurtrolle (15) koaxia len, durch einen zu der betreffenden Stirnseite offenen Hohlraum (36) der Gurtrolle (15) geführten, das Drehspiel zwischen der Abwic kel-Sperrvorrichtung (19) und der Gurtrolle (15) gewährleistenden Torsionsstab (37) mit einer von der offenen Stirnseite abgewandten Stirnwand (38) drehfest verbunden ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (37) derart plastisch verformbar ist, daß er durch den bei einem Unfall in den Gurt (11) fallenden Insassen um ein bis fünf, insbesondere zwei bis vier Umdrehungen verwunden werden kann.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwindungsgegenkraft des Torsionsstabes (37) unmittelbar nach Überführung der Abwickel-Sperrvorrichtung (19) in die Sperr stellung zunächst ansteigt und dann während des weiteren Verlau fes der Verwindung des Torsionsstabes (37) zumindest im wesentli chen gleich bleibt.