DE2339878B2 - Automatische Sperrvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine automatische Sperrvorrichtung für einen in einem Fahrzeug angeordneten Sicherheitsgurt, mit einer in einem Gehäuse drehbar angeordneten Gurtaufwickelwelle, einem auf die Welle wirkenden Sperrmechanismus, einem in allen Richtungen schwenkbar gelagerten Pendel und einem Sperrglied, das beim Auslenken des Pendels betätigt und in Eingriff mit dem Sperrmechanismus gebracht wird, wobei das Pendel einen oberhalb seines Schwerpunktes ausgebildeten Lagerteil hat. mit dem es in einer Ausnehmung des Gehäuses aufgehängt ist, und wobei das mit dem Sperrmechanismus mittels eines Armes zusammenarbeitendes Sperrglied in dem Gehäuse um eine zur Schwenkpunktlinie des Pendels quer verlaufende und seitlich neben dieser versetzten Achse schwenkbar ist.

Die Erfindung geht von einer automatischen Sperrvorrichtung auf (US-PS 32 26 053), bei der die Auslö- ^(l5 sung der Sperre durch ein Pendel erfolgt, das pfannenartig in einer Ausnehmung aufgehängt und schwenkbar ist. Auf der flachen Oberseite des Lagerkopfes des Pendels ruht ein drehbarer Hebel. Wird das Pendel ausgelenkt so schwenkt es den Hebel, det die Auslösung der Sperrvorrichtung bewirkt Infolge der pfannenartigen Lagerung des Pendels sowie des sich auf seiner flachen Oberseite abstützenden Hebels sind die auftretenden Reibungskräfte verhältnismäßig groß. Ferner ändert sich die wirksame Länge des Hebels abhängig davon, in welcher Richtung das Pendel ausgelenkt wird. Somit ist bei der bekannten Vorrichtung der Zeitpunkt des Ansprechens nicht genau definierbar.

Ferner ist es bekannt (FR-PS 2096 108), einen die Auslösung der Sperre bewirkenden Stift durch ein Kippglied zu betätigen, das in der Ruhelage mit einer ringförmigen Auflagekante auf einer waagrechten Platte aufliegt und das in allen Richtungen um die Auflagekante als Kippkante kippen kann, wobei durch Schrägflächen auf der oberen Stirnseite des Kippgliedes der Betätigungsstift hochgeschoben wird. Das Kippglied ist nicht als Pendel anzusehen, da es durch die Schwerkraft nicht in die Ruhelage zurückgebracht werden kann. Ferner ist die Reibung zur Betätigung des Stiftes verhältnismäßig groß.

Bei einer anderen bekannten Sperrvorrichtung (US-PS 26 50655) bewegt ein Trägerkörper beim Schwenken um seine Abstützkante einen Zapfen, der Sperrklinken auslöst worauf durch Federbetätigung die Speere des Gurtaufrollers einrastet. Abgesehen von der aufwendigen Bauweise handelt es sich dort nicht um ein hängend gelagertes Pendel, und sind erhebliche Reibungswiderstände zu überwinden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Reibungswiderstände beim Betätigen des Sperrgliedes zu verringern und ein schnelles und genaues Ansprechen des Sperrgliedes beim Auslenken des Pendels zu erzielen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei der automatischen Sperrvorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß der Lagerteil des Pendels als Scheibe ausgebildet ist die oberhalb der Ausnehmung auf einer Auflagekante abgestützt ist und beim Auslenken des Pendels als Kippkante dient, und daß die Unterseite des Sperrgliedes eine sich zentral an der Scheibe abstützende Spitze aufweist.

Diese Sperrvorrichtung besitzt den Vorteil, daß sie unwirksam ist, solange sich die Geschwindigkeitsveränderung des Fahrzeugs unter einer vorbestimmten verhältnismäßig niedrigen £-Zahl, beispielsweise 0,3 g, halten. Bei Überschreiten dieses Wertes wird dagegen die Sperre augenblicklich betätigt. Dabei ist das Pendel in jeder Richtung gleich wirksam. Eine Gleitreibung zwischen dem Sperrglied und dem Pendel ist fast völlig vermieden, da beim Auslenken des Pendels das Hochheben der Spitze des Sp'irrgliedes erfolgt, ohne daß die Spitze gegenüber dem Pendel in nennenswertem Maße verschoben wird. Damit wird die zum Schwenken des Sperrgliedes erforderliche Kraft auf ein Minimum verringert und spricht das Sperrglied schneller und genauer in dem Augenblick an, in dem die Sperrvorrichtung verriegelt werden soll. Ferner ist die Sperrvorrichtung einfach ausgebildet und kann mit Ausnahme des Pendels beispielsweise aus Kunststoff hergestellt werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. I einen Längsschnitt längs der Linie l-l dei F i g. 2 durch eine automatische Sperrvorrichtung,

F i g. 2 eine Stirnansicht der Sperrvorrichtung.

F i g. 3 eine perspektivische Explosionszeichnung des Pendels, des Sperrgliedes und des Tragkörpers.

F ä g. 3A die Untersicht des Mittelteils des Sperrgliedes,

F ig.4 bis 6 die in der Fig. 3 wiedergegebenen Teile in Seitenansicht und drei verschiedenen Lagen zueinander,

F i g. 7 und 8 dieselben Teile in Vorderansicht und in zwei weiteren Lagen zueinander.

Bei der dargestellten Ausführungsform bezeichnet 10 ein U-förmiges Gehäuse für eine automatische Sperrvorrichtung für einen Sicherheitsgurt 12. Dieser Gurt besteht aus einem Band, das mittels einer Spiralfeder 14 auf eine Welle 16 aufrollbar ist Die Enden der Welle sind in Lagerbuchsen 18 gelagert diese ihrerseits drehbar in Aussparungen des Gehäuses 10 angeordnet sind. In einem Abstand von und parallel zu der Welle 16 tragen die Buchsen 18 eine Stange 20. an der das innere Ende des Gurtes 12 befestigt ist Ferner ist die Feder 14 rtiit ihrem inneren Ende an dieser Stange befestigt

Auf dem der Feder 14 gegenüberliegenden Endabschnitt der Welle 16 ist außerhalb des Gehäuses 10 ein kreisrunder, scheibenförmiger Rotor 22 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat dieser Rotor 22 eine Ausnehmung 24, in der ein klauenförmiger Sperrkörper 26 untergebracht ist. Der Sperrkörper 26 arbeitet mit Sperrzähnen 28 eines den Rotor umgebenden, mit dem Gehäuse fest verbundenen Sperrzahnkranzes 30 zusammen. Auf dem Rotor 22 ist eine auf Trägheit ansprechende Scheibe 32 frei drehbar. Sie ist auf ihrer nach außen gekehrten Seite über den Umkreis mit radial verlaufenden Sperrzähnen 34 verschen. In einer Rinne 36, die sich in dem Rotor 22 über einen Teil einer Kreislinie erstreckt, ist eine Schraubenfeder 38 untergebracht wobei sich ein Zapfen 40 von der Scheibe 32 in die Nut 36 zum Anschlag mit dem einen Ende der Feder 38 erstreckt Ein oberer Teil der Scheibe 32 ist in der F i g. 2 weggeschnitten gedacht, um die Teile 38 und 40 sichtbar zu machen.

Der bisher beschriebene Sperrmechanismus ist aus der DT-OS 21 49 961 bekannt. Der Rotor 22 und die auf Trägheit ansprechende Scheibe 32 wirken mit den Teilen 38, 40 so zusammen, daß bei absichtlichem Herausziehen des Gurtes mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit der Rotor 22 die Scheibe 32 über die Teile 38,40 mitnimmt ohne daß etwas geschieht, während bei Überschreiten einer Geschwindigkeit von z. B. 0.6 bis 1 g die Scheibe 32 unter Zusan nendrüeken der Feder 40 zurückbleibt Die hierdurch geschaffene Winkelverschiebung hat zur Folge, daß der Sperrkörper 26 in die Lücke zwischen zwei Sperrzähnen 28 eintritt, wodurch der Gurt gegen weiteres Herausziehen versperrt wird. Wenn dagegen das Fahrzeug einer Geschwindigkeitsveränderung, wie einer Verzögerung. über eine bestimmte g-Zahl hinaus unterworfen wird, gelangt in weiter unten näher zu beschreibenden Art ein Arm in Eingriff mit einem Sperrzahn 34 auf der Scheibe 32, so daß diese gebremst wird und eine Winkelverschiebung zwischen ihr und dem Rotor 22 eintritt, was zur Folge hat daß der Sperrkörper in Eingriff mit einem Sperrzahn 28 in dem in dem Fahrzeug fest verankerten Gehäuse 10 auswärts geführt wird. Dadurch wird ein Herausziehen des Gurtes 12 verhindert und ein Vorwärtsschleudern der durch den Gurt gesi- 6; cherten Person im Fahrzeug unmöglich gemacht. Diese Sperre bei einer Geschwindigkeitsveränderung des Fahrzeugs wird bei wesentlich niedrigerer Herausziehungsgeschwindigkeit des Gurtes wirksam, als wenn dieser Gurt unabhängig von einer Geschwindigkeitsveränderung des Fahrzeugs absichtlich herausgezogen wird. Für eine nähere Beschreibung der Wirkungsweise der automatischen Sperrvorrichtung dieser Bauart wird auf die oben schon genannte DT-OS 21 49961 hingewiesen.

Die automatische Sperrvorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem Pendel und einem Sperrglied 44, die beide in einem mit dem ortsfesten Gehäuse 10 fest verbundenen Tragstück 46 gelagert sind. Das Tragstück 46 ist aus zwei Platten 48 zusammengesetzt die miteinander durch eine Brücke SO verbunden und mittels Schrauben 52 fest mit dem Gehäuse verbunden sind.

Das Pendel 42 umfaßt einen Zapfen 54. der oben die Form einer kreisrunden Scheibe 56 mit einer ringförmig abgebogenen Kante 58 hat Die Brücke 50 im Tragstück 46 hat eine zentrale Ausnehmung 59. die auf der oberen Seite eine kreisrunde, ringförmige Auflagekante 60 hat Der Zapfen 54 ist durch die Ausnehmung 59 hindurchgeführt und unter dieser mit einem Gewicht 62 aus Metall, wie Blei, fest verbunden. Im übrigen ist das Pendel ebenso wie das Sperrglied 44 und das Tragstück 46 vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Die Scheibe 56 übergreift mit ihrer nach unten abgebogenen Kante 58 die Auflagekante 60, an der das Pendel somit abgestützt ist das in seiner Ruhe- oder neutralen Lage gemäß der F i g. 4 mit dem Umfang der Scheibe gleichmäßig aufliegt. Durch diese Aufhängung ist das Pendel 42 aus seiner Ruhelage in alle Richtungen ausschwenkbar, so daß es auf Geschwindigkeitsveränderungen des Fahrzeugs in der Form von Verzögerung oder Beschleunigung anspricht, ganz gleich aus welcher Richtung diese Änderungskräfte angreifen. Der Mittelpunkt des Pendels 42 und der Mittelpunkt der ringförmigen Auflagekante liegen auf einer Lotrechten so, daß das Pendel nicht auslenken kann, bevor eine Geschwindigkeitsveränderung einen solchen Wert erreicht hat, daß die Trägheitskraft das Moment zu überwinden vermag, dessen Hebelarm von dem radialen Abstand der Auflagekante 58 von der Mittelpunktslinie gebildet wird. Dies bedeutet daß die automatische Sperrvorrichtung weder bei normalen Geschwindigkeitsveränderungen bei Anfahren, Abbremsen od. dgl. noch auf normal vorkommende Neigungswinkel der Fahrbahn anspricht

Das Sperrglied 44 hat ein plattenförmiges oder flaches Mittelteil 64. das auf der Unterseite eine ringförmige Aussparung haben kann. Ferner hat das Mittelteil 64 eine zentrale, kegelförmige Spitze 70. die sich auf den Mittelteil der Scheibe 56 abstützt, sich also in bzw. nahe der lotrechten Schwerpunktlinie des Pendels befindet. Das Mittelteil 64 hat zwei Lagerzapfen 72, die in je eine zugeordnete Lagerbuchse ^T4 in dem Tragstück 46 eintreten. Die Buchsen haben schräg abwärts gerichtete Schlitze 75, durch welche sich die Lagerzapfen 72 unter Ausnutzung der Nachgiebigkeit des Kunststoffwerkstoffs der Buchsen eindrücken lassen. Die gemeinsame Lagerachse der Zapfen 72 verläuft rechtwinklig oder nahe/u rechtwinklig zur Schwerpunktlinie des Pendels 42 in dessen Ruhelage. Die Lagerachse der Buchsen 74 liegt in einem Abstand von der Spitze 70, und dieser Abstand ist größer als der Halbmesser der kreisförmigen Kippkante des Pendels 42. Unterhalb des Mittelteils 64 erstrecken sich zwei Gewichtsarme 76, zweckmäßig aus Kunststoff, beidseitig des Pendels 42 und auf einer Seite jenseits der Brücke 50 des Trag-

Stückes. Damit ist die Gewichtsverteilung in dem Sperrglied 44 so beschaffen, daß es bestrebt ist, in allen Lagen entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um die Zapfen 72 gemäß den F i g. 4 bis 6 zu schwingen, so daß sich also die Spitze 70 stets gegen die Scheibe 56 des Pendels abstützt. Ein Arm 78 erstreckt sich aufwärts von der Mitte des Mittelteils 64 und ist an seinem freien Ende mit einem angeformten klauenförmigen Teil 80 versehen. Die Klaue 80 ist radial mittig vor den Sperrzähnen 34 der auf Trägheit ansprechenden Scheibe 32 angeordnet und hat dieselbe Aufgabe wie der klauenförmige Sperrkörper 28 gemäß der bereits genannten DT-OS 21 49 961.

Die beschriebene Vorrichtung wird in folgender Weise wirksam: Wenn das Fahrzeug still steht oder unter normalen Bedingungen vorwärts fährt, nimmt das Pendel 42 seine Ruhelage gemäß der F i g. 4 ein. Die Scheibe 56 des Pendels liegt am ganzen Umfang auf der Auflagekante 60 des, Tragstücks 46 auf. Das Sperrglied 44 stützt sich mit seiner Spitze 70 auf der Scheibe ab. Wenn das Fahrzeug normalen Geschwindigkeitsveränderungen ausgesetzt wird, wie bei normaler Beschleunigung oder bei Abbremsen, kann das Pendel 42 nicht auslenken, weil das durch die Telleraufhängung erzeugte Moment nicht überwunden wird. Erst wenn der für die Geschwindigkeitsveränderung im voraus bestimmte Grenzwert wie 03 g, von dem Fahrzeug überschritten wird, lenkt das Pendel aus der Ruhelage aus und schwenkt um die als Kippkante dienende Auflagekante 60, so daß der Mittelteil der Scheibe 56 ange- hoben und dadurch das Sperrglied 44 mitgenommen wird, worauf der Arm 78 mit einem der Zähne 34 auf der Scheibe 32 in Eingriff kommt Der aus Kunststoff hergestellte Arm 78 ist hierbei seitlich federnd, so daß er so lange ausweichen kann, bis seine Klaue 80 den nächsten Sperrzahn erreicht hat Nunmehr wird die Scheibe 32 gebremst und dann kann der Sperrkörper 26 zum Eingriff mit einem Sperrzahn 28 geführt werden, wonach der Gurt 12 festgehalten ist. Es leuchtet ein, daß das Moment das die auf das Pendel einwirkende Trägheitskraft überwinden muß, damit das Pendel eine Schräglage einnimmt, auch das Gegenmoment des Sperrglieds 44, das sich auf die Mitte der Scheibe abstützt einschließt Dieses Moment ist jedoch wesentlich kleiner als das Pendelmoment weil das Sperrglied ganz aus leichtem Werkstoff ausgeführt ist.

Eine Auslösung der automatischen Sperrvorrichtung erfolgt sobald die im voraus bestimmte, relativ niedrige g-Zahl für die Geschwindigkeitsverä.iderung in einer beliebigen Richtung erreicht ist d. h. gleichgültig, aus welcher Richtung her die auf das Fahrzeug einwirkende Geschwindigkeitsänderung wirksam wird. Dies wird durch die F i g. 5 bis 8 veranschaulicht. In der F i g. 5 ist

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angenommen, daß das Fahrzeug eine Geschwindigkeitsherabsetzung in dessen Fahrtrichtung 82 über den im voraus bestimmten Mindestwert hinaus erfährt. Das Pendel 42 schwingt in der Fahrtrichtung über die linke Kante der Auflagekante 60, wobei sich der Mittelpunkt der Scheibe 56 hebt und die Spitze 70 des Sperrglieds 44 mitnimmt, derart, daß das Sperrglied im Uhrzeigersinn schwingt und die Klaue 80 des Arms 78 mit einem Sperrzahn 34 in Eingriff kommt. Bei einer Geschwindigkeitsveränderung über die im voraus bestimmte g-Zahl in der Richtung 84 gemäß der F i g. 6, z. B. wenn auf ein Kraftfahrzeug von hinten aufgefahren wird, kippt das Pendel mit seiner Scheibe 56 über die rechte Kante der Auflagekante 60, wodurch der Mittelpunkt der Scheibe hochgehoben und die Spitze 70 des Sperrglieds mitgenommen wird, so daß das Sperrglied dieselbe Schwenkbewegung wie im vorigen Fall ausführt, d. h. der Arm 78 des Jochs mit der Scheibe 32 in Eingriff gelangt. Die F i g. 7 und 8 veranschaulichen den Verlauf bei Geschwindigkeitsveränderungen in seitlicher Richtung, z. B. wenn ein Kraftfahrzeug seitlich angefahren und gemäß den Pfeilen 86 bzw. 88 geschleudert wird. Auch in diesem Fall schwingt das Pendel um einen Punkt auf der ringförmigen Auflagekante 60. wobei sein Momentarm zu dem Mittelpunkt der Scheibe jedesmal gleich groß ist. Dieser Mittelpunkt wird bei ein und derselben Grammzahl um einen in der Praxis gleichbleibenden Weg angehoben und die Betätigung des Sperrglieds erfolgt stets in derselben Richtung und mit demselben Moment In allen Fällen erfolgt keine Sperrung, so lange die Geschwindigkeitsveränderung unter der vorgesehenen Grammzahl bleibt: sobald diese Zahl jedoch erreicht oder überschritten wird, tritt eine augenblickliche Auslösung der automatischen Sperrvorrichtung ein. so daß der Gurt nur um ein ganz kurzes Stück herausgezogen wird, bevor die Person festgespannt sitzt Die Lagerung des Pendels stellt auch sicher, daß das Pendel unbetätigt bleibt, wenn sich das Fahrzeug z. B. dadurch schräg stellt daß die Fahrbahn einen Winkel zur Waagerechten bildet der das Nor malmaß nicht überschreitet

Der Arm 78 ist mehrfach länger als der Abstand vor der Spitze 70 von der Lagerachse der Lagerrapfen 72 und deswegen ist die Strecke, die der Mittelpunkt dei Scheibe benötigt, damit die Klaue 80 zum Eingriff mil einem Sperrzahn 34 kommen soll, unbedeutend. Wie aus der oben mehrfach angezogenen DT-OS hervor geht wird der Arm 78 nur sehr geringen Beanspru chungen ausgesetzt weil er lediglich den Sperrmeeha nismus in die Sperrlage umstellt und somit überhaup nicht die bei Auslösen des Sperrmechanismus auf der Gurt 12 wirkenden Kräfte aufzunehmen braucht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Automatische Sperrvorrichtung für einen in einem Fahrzeug angeordneten Sicherheitsgurt, mit einer in einem Gehäuse drehbar angeordneten Gurtaufwickelwelle, einem auf die Welle wirkenden Sperrmechanismus, einem in allen Richtungen schwenkbar gelagerten Pendel und einem Sperrglied, das beim Auslenken des Pendels betätigt und in Eingriff mit dem Sperrmechanismus gebracht wird, wobei das Pendel oberhalb seines Schwerpunkts ein Lagerteil hat. mit dem es in einer Ausnehmung des Gehäuses aufgehängt ist. und wobei das mit dem Sperrmechanismus mittels ?ines Armes zusammenarbeitende Sperrglied in dem Gehäuse um eine zur Schwerpunktlinie des Pendels quer verlaufende und seitlich neben dieser versetzten Achse schwenkbar ist dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerteil des Pendels (42) als Scheibe <56) ausgebildet ist. die oberhalb der Ausnehmung (59) auf einer Auflagekante (60) abgestützt ist und beim Auslenken des Pendels als Kippkante dient, und daß die Unterseite des Sperrgliedes (44) eine sich zentral an der Scheibe abstützende Spitze (70) aufweist.

2. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß der Momentenarm des Sperrgliedes (44) von seinem Stützpunkt auf der Scheibe (56) zu seiner querverlaufenden Lagerachse (72) wesentlich größer ist als der Momentenarm des Pendels von der Kippkante (60) zur Schwerpunktlinie.

3. Sperrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Sperrmechanismus zusammenarbeitende Arm (78) des Sperrgliedes (44) mehrfach langer ist als der genannte Momentenarm des Sperrgliedes.

4. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (44) beidseitig von der Spitze (70) angebrachte Lagerzapfen (72) sowie zwei Gewichtsarme (76) aufweist, die sich beiderseits des Pendels (42) abwärts erstrecken, während der Arm (78) sich zentral aufwärts von der Scheibe (56) erstreckt.