DE2365551C3 - Automatischer Gurtaufroller für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Gurtaufroller für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer drehfederbeaufschlagten, in einem Gehäuse gelagerten GurtaufroUwelle, mit der ein Käfig drehfest verbunden ist, der radiale Ausnehmungen aufweist, in denen Fliehgewichte entgegen Federwirkung verschiebbar sind und der den Käfig umgebende Teil einer Gehäuseverlängerung eine Innenverzahnung für den Eingriff der Fliehgewichte aufweist

Ein solcher, auf eine bestimmte Geschwindigkeit des Gurtbandauszuges ansprechender Gurtaufroller ist durch die AT-PS 2 69 665 und die CH-PS 4 78 006 bekanntgeworden. Der Gurtaufroller in der letztgenannten Patentschrift ist darüber hinaus mit einer Anordnung versehen, die den Gurtbandauszug, bei einer bestimmten Beschleunigung bzw. Verzögerung sowie bei plötzlicher Änderung der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges sperrt

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art auf einfachere Weise als bisher zu erreichen, daß dieser neben dem Ansprechen auf Gurtbandauszug auch auf die Fahrzeugbeschleunigung anspricht Neben dem einfachen Aufbau soll die Gurtsperrvorrichtung auch sicher in ihrer Wirkung sein und einen geringen Platzbedarf aufweisen.

Erfindungsgemäß ist in einer zentralen Axialbohrung des Käfigs eine Zahnwelle drehbar gelagert deren Zähne mit den Fliehgewichten in Eingriff stehen, und in der Gehäuseverlängerung ist eine durch die Massenträgheit eines Gewichtes betätigbare Sperrklinke für den Eingriff in die Zahnwelle gelagert

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn bei gesperrter Zahnwelle deren Zähne als Nocken für die Fliehgewichte des sich zunächst noch weiterdrehenden Käfigs dienen und dabei auf die Fliehgewichte eine radiale nach außen wirkende, die Fliehkraft unterstützende Kraft ausüben, bis die Fliehgewichte voll ausgefahren sind.

Bei einem Gurtaufroller mit einer mit dem Käfig verbundenen Zahnwalze, über die das mit Aussparungen versehene Gurtband vor dem Aufwickeln auf die GurtaufroUwelle läuft, weist zweckmäßig die Zahnwelle vier jeweils um 90° zueinander versetzte Zähne mit in Drehrichtung des Käfigs sanft und gleichmäßig, in entgegengesetzter Richtung dagegen steil ansteigenden Zahnflanken auf, und Sperrklinke, Zahnwelle, Fliehgewichte, Zähne im Gehäuse und Bolzen auf der Zahnwelle sind so angeordnet daß bei der Blockierung die Fliehgewichte voll ausgefahren sind und daß die größtmögliche Zahl der Bolzen auf der Zahnwalze mit dem Gurtband in Eingriff steht.

Die bei einem Frontalaufprall des Fahrzeuges durch das Gurtsystem auf den Körper des Fahrzeuginsassen ausgeübten Kräfte sind sehr stark. Um diese auf ein für den menschlichen Körper ertragbares Maß zu begrenzen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Gurtsperrvorrichtung in an sich bekannter Weise mit einem Gurtkraftbegrenzer gekoppelt

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung einen Fahrzeugsitz mit Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem und Gurtaufroller nach der Erfindung,

F i g. 2 den Gurtaufroller mit Gurt nach F i g. 1 in Hauptansicht (Einbaulage), wobei die Gurtsperrvorrichtung außer Betrieb ist,

F i g. 3 den Gurtaufroller (ohne Gehäusedeckel) in Ansicht eines Pfeiles A in F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 2 (Gehäuse weggelassen),

F i g. 5 einen Teil der aus F i g. 2 und 3 ersichtlichen Gurtsperrvorrichtung in Draufsicht,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in F i g. 2 (Gurtsperrvorrichtung außer Betrieb),

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie VH-VII in F i g. 2 (Gurtsperrvorrichtung in Betrieb),

F i g. 8 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers im Schnitt längs der Linie XII-XII in Fig.9 und

Fig.9 den Gurtaufroller nach Fig.8 in Ansicht eines Pfeiles B in Fig.8 (ohne Gehäusedeckel).

Nach F i g. 1 bezeichnet 10 den Fahrersitz eines Personenkraftfahrzeuges, 11 einen Beckengurt, der links am Sitz 10 befestigt ist (Festpunkt 12) und 13 einen Schultergurt, der zusammen mit dem Beckengurt 11 ein Dreipünkt-Sicherheitsgurtsystem bildet Beckengurt 11 und Schultergurt 13 bestehen aus einem zusammenhängenden Gurtband, das an einer öse 14 mit Schloßzunge 15 umgelenkt wird. Die Schloßzunge 15 ist mit einem Gurtschloß 16 verrastet, das am Ende eines gemeinsamen Gurtteils 17 mit Festpunkt 18 seitlich des Sitzes 10 angeordnet ist Das zusammenhängende, Becken- und Schultergurt bildende Gurtband 11, 13 erfährt eine weitere Umlenkung an einer öse 19, die an der linken Seitenwand (nicht dargestellt) des Fahrzeuges befestigt ist (Festpunkt 20). Von der Umlenköse 19 ausgehend wird das Gurtband 11,13 senkrecht nach unten geführt und mündet schließlich in einen seitlich des Sitzes 10 am Fahrzeugboden verankerten automatischen Gurtaufroller 21 bzw. 21a ein. Der zur Aufwicklung im Gurtaufroller 21,21a bestimmte Teil des Gurtbandes 11, 13 ist — wie schon aus F i g. 1 ersichtlich — mit jeweils aus drei nebeneinander liegenden Löchern bestehenden Lochreihen 22 versehen, die mit einer innerhalb des Gurtauf rollers 21,21 a liegenden, aus F i g. 2 bis 7 bzw. 12,13 im einzelnen erkennbaren und im folgenden näher erläuterten Gurtsperrvorrichtung kooperieren.

Nach F i g. 2 bis 7 besteht der Gurtaufroller 21 aus einem Gehäuse 23, das einen Zapfen 24 und eine Bohrung 25 zur Befestigung des Gurtaufrollers 21 am Fahrzeugkröper aufweist Im Gehäuse 23 ist eine geschlitzte Aufrollwelle 26 für das Gurtband 11, 13 gelagert, an deren einem Ende eine Spiralfeder 27 angreift Wie insbesondere aus F i g. 4 ersichtlich, ist das freie Ende des Gurtbandes U, 13 durch den mit 28 bezeichneten Schlittt der Aufrollwelle 26 geführt und mit der darüberliegenden Lage 29 des aufgewickelten Gurtbandes vernäht Durch die im Gehäuse 23 geschützt hinter einem eingepreßten Deckel 30 gelagerte vorgespannte Spiralfeder 27 wird im Normalbetrieb dafür gesorgt, daß überschüssige Teile des Gurtbandes 11,13 auf die Aufrollwelle 26 aufgevickelt werden und das übrige Gurtband 11,13 mit einer weder zu starken noch zu schwachen Spannung am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt

Wie insbesondere aus Fig.2 hervorgeht, ist im Gehäuse 23 weiterhin eine mit Bolzen 31 bestückte Zahnwlaze 32 gelagert, deren Breite der Breite des Gurtbandes U, 13 entspricht Auf der Zahnwalze 32, deren Durchmesser etwa dem Radius der auf der Aufrollwelle 26 aufgewickelten Gurtbandrolle (F i g. 4) entspricht, sind im gleichmäßigen Winkelabstand von 90° vier jeweils aus drei Bolzen 31 bestehende Bolzenreihen befestigt. Wie Fig.4 zeigt, ist die Zahnwalze 32 gegenüber der Aufrollwelle 26 so aneeordnet. daß das Gurtband 11, 13, bevor es auf die letztere aufläuft zunächst über die Zahnwalze 32 laufen muß, wobei deren Bolzen 31 in die entsprechenden Löcher 22 des Gurtbandes eingreifen und so eine formschlüssige Verbindung zwischen Zahnwlaze 32 und Gurtband 11,13 herstellen. Das Gurtband bildet dabei eine Scnlaufe 33, durch die ein maximaler Umschlingungswinkel der Zahnwalze 32 — nach der Darstellung von Fig.4 können maximal drei Bolzenreihen 31 gleichzeitig in entsprechende Lochreihen 22 des

ίο Gurtbandes eingreifen — gewährleistet ist Selbstverständlich kann der Zahnwalzendurchmesser auch größer gewählt werden, wobei es bei gleichbleibendem Lochreihenabstand auf dem Gurtband 11, 13 möglich sein wird, entsprechend mehr als vier Bolzenreihen auf der Zahnwalze 32 anzuordnen. Eine größere Zahnwalze 32 würde aber ein entsprechend größeres AufroUergehäuse 23 erforderlich machen, so daß die in Fig.4 'angedeuteten Größenverhältnisse in bezug auf die Raumverhältnisse im Gehäuse 23, die Intensität des Formschlusses Zahnwalze/Gurtband sowie auf die Belastbarkeit des Gurtbandes, aus der sich die geringstmöglichen Lochreihenabstände ergeben, ein Optimum darstellen dürften.

Wie F i g. 2 ferner erkennen läßt ist die Zahnwalze 32 durch ihre zentrale Lagerwelle 34 mit einem Käfig 35 drehfest verbunden, der von einer Verlängerung 36 des Gehäuses 23 umschlossen wird. In dem Käfig 35 sind vier Fliehgewichte 37 in Ausnehmungen gegen den Widerstand von Druckfedern 39 radial nach außen verschiebbar angeordnet (siehe insbesondere F i g. 6). In die den Käfig 35 umschließende Gehäuseverlängerung 36 sind vier Zähne 40 im gleichmäßigen Winkelabstand von 90° zueinander eingearbeitet deren eine Flanke 41 jeweils steil ansteigt, während die andere Zahnflanke 42 einen sanften, gleichmäßigen Anstieg nimmt. In dem Käfig 35 ist ferner eine Zahnwelle 43 gelagert. Sie wird in Ruhestellung mit Hilfe eines Hakens 44, der fest mit ihr verbunden ist in der gezeigten Stellung (F i g. 3) gehalten. Dabei zieht eine Zugfeder 45 den Haken 44 gegen einen Anschlag 46, der in dem Käfig 35 festsitzt. Das andere Ende der Zugfeder 45 ist mittels eines Stiftes 47 an dem Käfig 35 festgemacht. Eine Sperrklinke 48 ist derart gestaltet, daß sie mit ihrem leichteren Ende 49 ein mittels einer Kugel 50 im Gehäuseteil 36 aufgehängtes

4" Gewicht 51 unterfaßt und mit dem schwereren zahnförmigen Ende 52 in die Verzahnung 53 der Zahnwelle 43 eingreifen kann (F i g. 7). Sie kann dabei um einen im Gehäuseteil 36 gelagerten Bolzen 54 schwenken. Das Gehäuseteil 36 wird nach außen durch einen eingepreßten Deckel 55 abgeschlossen (F i g. 2).

Wird der Gurt 11, 13 nun langsam aus- oder eingerollt, wie es bei normalem Fahrbetrieb der Fall ist, und wird das Fahrzeug nicht stoßartig beschleunigt oder verzögert, so ist nur die Spiralfeder 27 in Aktion, die dafür sorgt, daß der Gurt immer mit etwas Spannung am Körper des Fahrgastes anliegt. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, dreht sich dabei beim Ausziehen des Gurtes (Pfeilrichtung Q die Aufrollwelle 26 in Pfeilrichtung F, beim Einrollen in Pfeilrichtung B. Die

mi Zahnwalze 32 mit ihrem Käfig 35 dreht sich entsprechend mit.

Ein Ausziehen des Gurtes 11, 13 bei stoßartiger Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges (Unfaiisituation) wird folgendermaßen sicher verhin-

.- i dert: Da das Gewicht 51 freibeweglich aufgehängt ist, will es bei einer stoßartigen Änderung des Fahrzeugbewegungszustandes seinen Bewegungszustand beibehalten, d.h. es schwenkt entgegen der Stoßrichtung aus.

Dabei drückt es die Sperrklinke 48 an ihrem leichteren Ende 49, das wegen geringeren Gewichts gegenüber dem anderen Sperrklinkenarm 52 an dem Gewicht 51 anliegt, nach unten (Fig. 7). Damit greift das klauenförmige Ende 52 in die Zahnwelle 43 ein und verhindert ihr Weiterdrthep. Der Käfig 35 dreht sich jedoch zunächst noch weiter: deshalb gleiten die Fliehgewichte 37 an den abgerundeten und als Antriebsnocken wirkenden, mit 56 bezifferten Zahnflanken der Zahnwelle 43 entlang und werden somit entgegen der Kraft der Schraubenfedern 39 zwangsweise aus dem Käfig 35 herausgeschoben, bis sie voll ausgefahren sind und an den steilen Zahnflanken 41 der Gehäuseverzahnung 40 anliegen. Erst jetzt ist der Käfig 35 gegenüber dem Aufrollergehäuse 23, 36 blockiert. Die Schraubenfeder 45 ist jetzt gespannt. Damit ist von dem Gehäuseteil 36 über die Zähne 40, die Fliehgewichte 37, den Käfig 35, die Welle 34 und die Bolzen 31 eine formschlüssige Sperrverbindung mit dem Gurt 11,13 hergestellt.

Beim Nachlassen der Gurtkraft wird der Gurt 11, 13 ein kurzes Stück aufgerollt und der Käfig 35 dreht sich ein wenig in Pfeilrichtung D. Damit entspannt sich die Schraubenfeder 45 leicht, und die Sperrklinke 48 kann jetzt die Zahnwelle 43 freigeben, da das Gewicht 51 wieder in seiner Normallage (F i g. 3) ist. Die Zahnwelle 43 dreht sich nun mit Hilfe der Kraft der Schraubenfeder 45 entgegen dem Käfig 35, bis der Haken 44 den Anschlag 46 erreicht hat. Die Schraubenfedern 39 können nun die Fliehgewichte 37 wieder in ihre Ausgangslage (F i g. 3 und 6) zurückdrücken.

Die Zahnformen der Zahnwelle 43 und ihre Stellung zu den Zähnen 40 sind so aufeinander abgestimmt, daß ein Ausfahren der Fliehgewichte 37 erst kurz hinter den Zähnen 40 beginnen kann (Fig.3). Dadurch wird ein Blockieren bei noch nicht ganz ausgefahrenen Fliehgewichten 37 verhindert. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist außerdem von der Möglichkeit Gebrauch gemacht worden, die Bolzen 31 der Zahnwalze 32 derart in eine Stellung zu den Fliehgewichten 37 zu bringen, daß bei eingetretener Blockierung die größtmögliche Anzahl mit dem Gurt ί ί, 13 in Eingriff steht.

Als zusätzliche Sicherung hat die vorgeschlagene Automatik noch eine rein gurtabhängige Blockierung: Bei ruckartigem Ausrollen des Gurtes in Unfallsituationen werden durch die schnelle Drehung des Käfigs 35 die Fliehgewichte 37 durch die Fliehkraft ausgefahren. Ein Antrieb der Fliehgewichte 37 durch die als Nocken wirkenden Zahnflanken 56 der Zahnwelle 43 ist in diesem Fall entbehrlich.

Aus Fig.8 und 9 sind nun Maßnahmen erkennbar, durch welche die Gurtkarft auf ein zulässiges Maximum begrenzt und dadurch Überlastungen des Gurtbandes bzw. Verletzungen des Fahrzeuginsassen wegen zu hoher Gurtkräfte vermieden werden können. Der Übersichtlichkeit halber sind die Teile in F i g. 8 und 9, die denen nach F i g. 1 bis 7 entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen — gegebenenfalls (d h. bei geringfügigen Abweichungen) ergänzt durch den Index »a« — versehen. Eine nochmalige Beschreibung dieser Teile ist somit ebenfalls entbehrlich.

Ein wesentlicher Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 2 bis 7 besteht darin, daß das die Zähne 40 für den Eingriff der Fliehgewichte 37 enthaltende Gehäuseteil — hier mit 61 bezeichnet — nicht fest mit dem übrigen Aufrollergehäuse 23a verbunden, sondern als sogenanntes Blockierrad ausgebildet ist, welches sich nach Überwindung eines Widerslandes gegenüber dem Gehäuse 23a drehen läßt. Das Blockierrad 61 weist zu diesem Zweck an seinem

κι Umfang eine umlaufende Nut 62 auf, in der ein Ring 63 aus einem fließfähigen Kunststoff derart befestigt ist, daß er die äußere Abgrenzung eines ringförmigen Hohlraumes 64 bildet. Das Gehäuse 23a weist eine Nase 65 auf. die radial in den Kunststoffring 63 hineinragt.

Eine weitere Abweichung gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 2 bis 7 ist darin zu sehen, daß der Käfig 35a nicht unmittelbar mit der Welle 34a der Zahnwalze 32 verbunden ist, sondern über ein Zahnräderpaar 66, 67 mit dieser in Drehverbindung steht. Dies ermöglicht die aus Fig.6 ersichtliche koaxiale Anordnung des Blockierrades 61, des Käfigs 35a und der Zahnwelle 43 zu der Aufrollerwelle 26a.

Das kleinere Getrieberad 66 ist unmittelbar an der Zahnwalzenwelle 34a befestigt, wohingegen das größere Zahnrad 67 fest mit dem Käfig 35a verbunden ist. Die Lagerung von Käfig 35a und Zahnrad 67 erfolgt einerseits durch einen Bund 68 im Gehäuse 23a, andererseits mittels eines Zapfens 69, der innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Aufrollerwelle 26a an-

jo geordnet ist. Für eine axiale Fixierung der Zahnwalzenwelle 34a mit Zahnrad 66 sorgt ein zapfenartiger Fortsatz 70, der an dem in Fig.8 mit 71 bezifferten Gehäusedeckel angegossen ist. Das Gewicht 51 hängt mit seiner Kugel 50 in F i g. 8 an einem Zapfen 72 des Gehäusedeckels 71.

Der beschriebene Gurtkraftbegrenzer arbeitet nun folgendermaßen: Rasten aufgrund einer Ursache, wie sie oben anläßlich der Ausführungsform nach F i g. 2 bis 7 erwähnt wurde, die Fliehgewichte 37 in die

jo Verzahnung 40 des Blockierrades 61 ein, so wird dieses durch Getriebe 66,67 und Käfig 35a in Drehung gesetzt. Dabei wird der Kunststoffring 63 durch die Gehäusenase 65 abgeschert und in den ringförmigen Hohlraum 64 verdrängt Gurt 11,13 und Zahnwalze 32 stehen also bei Wirksamwerden der Gurtsperrvorrichtung nicht abrupt still, sondern geben noch ein gewisses Stück nach, wobei während dieses Vorganges durch Blockierrad 61, Kunststoffring 63 und Gehäusenase 65 kinetische Gurtenergie in Formänderungsarbeit (Kunststoffring

63) umgewandelt wird. Die Zähigkeit des Kunststoffringes 63 ist so festgelegt, daß bei seinem Abscheren und Umformen eine bestimmte Gurtkraft nicht überschritten wird Die Verformungscharakteristik des Kunststoffringes 63 läßt sich durch Ausstattung desselben mit Hohlräumen beliebig variieren.

Nachdem das Blockierrad 61 eine volle Umdrehung ausgeführt hat, kommt es mit einer Nase 73 (F i g. 9) an der Gehäusenase 65 zur Anlage. Dadurch kommen die Bewegungen von Zahnwalze 32 und Gurt 11, 13 zum

ho Stillstand Der Gurt 11, 13 ist jetzt endgültig gegen Herausziehen aus dem Gurtaufroller 21 a gesperrt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Automatischer Gurtaufroller für Sicherheilsgurte in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer drehfederbeaufschlagten, in einem Gehäuse gelagerten Gurtaufrollwelle, mit der ein Käfig drehfest verbunden ist, der radiale Ausnehmungen aufweist, in denen Fliehgewichte entgegen Federwirkung verschiebbar sind und der den Käfig umgebende Teil einer Gehäuseverlängerung eine Innenverzahnung für den Eingriff der Fliehgewichte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zentralen Axialbohrung des Käfigs (35) eine Zahnwelle (43) drehbar gelagert ist, deren Zähne (53) mit den Fliehgewichten (37) in Eingriff stehen und daß in der Gehäuseveriängerang

(36) eine durch die Massenträgheit eines Gewichtes (51) betätigbare Sperrklinke (48) für den Eingriff in die Zahnwelle (43) gelagert ist

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (48) als Doppelhebel ausgebildet ist, dessen einer Hebelarm (49) mit dem in der Gehäuseverlängerung (36) kugelgelenkig (50) aufgehängten Gewicht (51) In Eingriff steht und dessen anderer Hebelarm am Ende eine Klaue (52, 52a) für den Eingriff in die Zahnwelle (43) aufweist

3. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gesperrter Zahnwelle (43) deren Zähne (53) als Nocken für die Fliehgewichte

(37) des sich zunächst noch weiterdrehenden Käfigs (35) dienen und dabei auf die Fliehgewichte eine radiale nach außen wirkende, die Fliehkraft unterstützende Kraft ausüben, bis die Fliehgewichte voll ausgefahren sind.

4. Gurtaufroller nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalbetrieb die Zahnwelle (43) durch Federkraft (45) gegenüber dem Käfig (35) in einer durch einen Anschlag (46) definierten Stellung gehalten wird, bei der die Fliehgewichte (37) an den steilen Zahnflanken der Zahnwelle (43) anliegen (F i g. 3).

5. Gurtaufroller nach Anspruch 1 bis 4 mit einer mit dem Käfig verbundenen Zahnwalze, über die das mit Aussparungen versehene Gurtband vor dein Aufwickeln auf die Gurtaufrollwelle läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnwelle (43) vier jeweils um 90° zueinander versetzte Zähne (53) mit in Drehrichtung des Käfigs (35) sanft und gleichmäßig, in entgegengesetzter Richtung dagegen steil ansteigenden Zahnflanken aufweist und daß Sperrklinke (48), Zahnwelle (43), Fliehgewichte (37), Zähne (4βι) im Gehäuse (36) und Bolzen (31) auf der Zahnwalze (32) so angeordnet sind, daß bei der Blockierung die Fliehgewichte voll ausgefahren sind und daß die größtmögliche Zahl der Bolzen auf der Zahnwalze mit dem Gurtband (11,13) im Eingriff steht.

6. Gurtaufroller nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Zähnen (40) μ versehene Gehäuseverlängerung (36) in an sich bekannter Weise mit einem Gurtkraftbegrenzer gekoppelt ist.