DE2429368A1

DE2429368A1 - Verriegelungsvorrichtung fuer einen fahrzeug-sicherheitsgurt

Info

Publication number: DE2429368A1
Application number: DE2429368A
Authority: DE
Inventors: Takezo Verstorben Takada
Original assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Current assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Priority date: 1973-06-21
Filing date: 1974-06-19
Publication date: 1975-01-23
Also published as: CA1004651A; JPS5016224A; US3991953A; AU7027674A; DE2429368C2; JPS5420733B2

Description

E I S E N F D H R & SP EISER ^

Dipl.-Ing DIETER K. SPEISER BREMEN Dr RER NAT HORST ZINNGREBE

UNS. ZEICHEN: T 41

ANMELDER/INH: TAKATA KOJYO CO. LTD.

Aktenzeichen: N eu anm eldü η g

datum: 18. Juni 19 74.

TAKATA.KOJYO CO. LTD., No. 10 Mori Building, 28 Sakuragawa-cho, Nishikubo, Shiba, Minato-ku, TOKYO (Japan)

Verriegelungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einer mit einem Sicherheitsgurt verbundenen und in entgegengesetzten Gurteinhol— und Gurtauszieh-Richtungen drehbaren Spule, die durch eine Feder in die Gurteinhol-Drehrichtung vorgespannt ist. Insbesondere handelt es sich um eine durch Trägheit auslösbare automatische Verriegelungsvorrichtung.

Solche Verriegelungsvorrichtungen verhindern den Gurtauszug in Notsituationen wie bei einer Kollision, einem Überschlag oder einem plötzlichen Halt. Bekannte Vorrichtungen verriegeln den Gurt in Ausziehrichtung in Abhängigkeit von durch Rotation erzeugten Trägheitskräften, die der Sicherheitsgurt erzeugt, wenn er plötzlich in einem Notfall abgespult wird, als Ergebnis einer plötzlichen

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KG/ei .

Vorwärtsbewegung des den Gurt benutzenden Fahrzeuginsassen. Wenn der Beschleunigungssensor an der Spule für eine ziemlich kleine Beschleunigung ausgelegt ist, beispielsweise auf 0,3g, dann wird der Sensor bereits bei solchen Beschleunigungen" ausgelöst, die entstehen können, wenn der Benutzer den Gurt beim Anlegen schnell herauszieht. Wenn der Trägheitsauslöser schon bei dieser Gelegenheit den Sicherheitsgurt verriegelt·, kann diese gelegentlich die Ursache dafür sein, daß der Benutzer ganz auf das Anlegen des Sicherheitsgurtes verzichtet. In einer die positive oder negative Fahrzeugbeschleunigung bei einer Kollision oder anderen Notfällen überwachenden Sicherheitsgurt—Verriegelungsvorrichtung, wo der Sensor im Rückholer selbst installiert ist und die einen weiten Ansprechbereich von beispielsweise 0,3g bis 1,0g haben muß, ist der Rückholer übermäßig groß und beansprucht zuviel Platz im Fahrzeug. Wird eine Sensoreinheit dieses Typs separat vom Rückholer installiert, dann müssen elektrische Verbindungen in das Fahrzeug eingebaut werden, so daß es bei bestimmten Fahrzeugarten unmöglich ist, sie mit einer derartigen bekannten Verriegelungsvorrichtung auszustatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend aufgeführten Nachteile eine automatische Verriegelungsvorrichtung zu schaffen, die in einem weiten Bereich von beispielsweise 0,3g bis 1,0g nur auf echte Notsituationen anspricht.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen dargelegte erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung mit einer größeren Sensor-Kapazität gelöst, bei der eine Pendeleinheit zum Verriegeln des Sicherheitsgurtes ausgenutzt wird und eine Beschleunigung von beispielsweise oberhalb 0,7g durch eine Trägheitseinheit erfaßt und entsprechend zum

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Verriegeln des Gurtes ausgenutzt wird. Diese· Lösung hat den Vorteil, daß ein Fahrzeuginsasse'den Sicherheitsgurt beliebig schnell herausziehen kann, ohne auch bei sehr hoher Ausziehgeschwindigkeit ein unerwünschtes Ansprechen der Verriegelungsyorrichtung befürchten zu müssen. Andererseits wird jedoch im Falle eines plötzlichen Haltes oder einem Überschlag des Fahrzeuges, wo nur geringe Beschleunigungskräfte erzeugt werden, der Sicherheitsgurt durch Ansprechen der Pendel -Abtasteinheit verriegelt.· Wird bei einer Kollision eine sehr große Gurtbeschleunigung erzeugt, dann wird die Trägheitseinheit durch die plötzliche Körperbewegung des Fahrzeuginsassen aufgrund eines plötzlichen Gurtauszuges ausgelöst, so daß der Gurt automatisch verriegelt wird. Obwohl die erfindungsgemäße Sicherheitsgurt-Verriegelungsvorrichtung mit zwei Sensor-Einheiten ausgestattet ist, nämlich der Pendel-Sensoreinheit und der Trägheits-Sensoreinheit, werden fast sämtliche Bauteile gleichzeitig für beide Sensoreinheiten und/oder andere Baugruppen der Vorrichtung ausgenutzt, so daß die Herstellkosten trotz der gegebenen Vorteile eines Doppel-Sicherheitssystems niedrig gehalten werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Rückhalte- bzw. Verriegelungsvorrichtung konventionell in jedem Fahrzeugtyp eingebaut werden kann, da elektrische Bauteile oder Verdrahtungen nicht benötigt werden.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Flg. 1 eine Explosionsdarstellung des nachfolgend " beschriebenen Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen Gurtspulen-Verriegelungsvorrichtung;

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Fig. 2 eine Seitenansicht der betriebsfertigen

Vorrichtung von Fig. 1 im entriegelten Zustand;

Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, jedoch im verriegelten Zustand, ausgelöst durch einen Fahrzeug-Beschleunigungssensor; und

Fig. 4 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, im verriegelten Zustand, ausgelöst durch einen Spulen-Beschleunigungssensor.

Etwa in der Mitte der perspektivischen Explosionsdarstellung von Fig. 1 befindet sich ein U-förmiger Rahmen 1 mit zwei durch eine Basis verbundenen parallelen Seitenplatten, die je eine Bohrung zur drehbaren Aufnahme einer Welle 2 besitzen. Auf diese Welle 2 ist koaxial der Kern einer Aufwickelspule 4 aufgeschoben, die zum Aufwickeln eines Gurtes 6 dient, dessen Ende mit der Spule 4 verbunden ist. Eine Spiralfeder 3 ist mit ihrem einen Ende im Rahmen 1 und mit ihrem anderen Ende in der Welle 2 eingehängt und spannt die Welle 2 in der Weise vor, daß der mit der Spule 4 verbundene Gurt 6 stets in Aufwickel- bzw. Einziehrichtung vorgespannt ist. Ferner sind beiderseits der Aufwickelspule 4 zwei koaxiale Sperrzahnräder 5 und 5' durch Preßsitz befestigt, mi't deren Zähnen .entsprechende Ansätze einer Sperrklinke 7 in Eingriff gebracht werden können, welche schwenkbar zwischen den beiden Seitenplatten des Rahmens 1 gelagert ist. Ein Ansatz an einem Ende der Sperrklinke 7 paßt in eine rechteckige Öffnung eines Hebels 8, der mit der Klinke verstiftet ist und durch eine kleine Feder 9 stets so vorgespannt ist, daß sich die Sperrklinke 7 normalerweise nicht im Eingriff mit den Sperrzahnrädern 5, 5' befindet. Sperrzahnräder 5, 5¹, Aufwickelspule 4 und, Sperrklinke 7 bilden zusammen eine Verriegelungseinheit.

Ein innenverzahntes Sperrzahnrad 10 ist auf einem dem

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Rahmen 1 benachbarten Stufenendabschnitt drehbar gelagert und durch eine Splintscheibe oder dergleichen gegen axiale Verschiebung gesichert. Ein Stift des Hebels 8 greift in einen radial verlaufenden Schlitz des Sperrzahnrades 10 ein, so daß eine Drehbewegung des innenverzahnten Sperrzahnrades 10 auf der Welle 2 direkt auf die Sperrklinke übertragen wird. Eine" außen mit einer Kontur versehene Nockenscheibe 11 ist auf der Welle 2 befestigt und in einer Ausnehmung des Sperrzahnrades 10, welche außen durch die Sperrzähne begrenzt ist, untergebracht.

An einem fest mit einer Buchse 16 verbundenen Trägheitsräd 12 ist mittels eines Stiftes 15 schwenkbar eine Klinke 13 gelagert und durch eine Feder 14 vorgespannt, die zwischen dem Ende der Klinke und einem weiteren Stift 15' eingespannt ist. Diese Klinke 13 befindet sich im Zwischenraum zwischen der Nockenscheibe 15 und dem Sperrzahnrad 10,.kann in die Zähne des Sperrzahnrades 10'eingreif en, ist aber normalerweise durch die Spannung der Feder 14 außer Eingriff. Sperrzahnrad 10, Nockenscheibe 11, Klinke 13 und Trägheitsrad 12 bilden zusammen.eine Trägheitseinheit der Vorrichtung.

Auf der abgestuften Buchse 16 sind nebeneinander ein außen verzahntes-Sperrzahnrad 17, ein« spinnenföreige Feder 18 und das bereits erwähnte Trägheitsrad 12 befestigt. Andererseits ist die abgestuft« Buchse 16 zusammen mit dam Sperrzahnrad 17, 4«r spinnenfUrmigen Feder 18 und dem Trägheitsrad 12 auf dem abgestuften Teil der Welle 2 in der Nachbarschaft der Nockenscheibe 11 auf der Welle 2 gelagert und gegen axiale Verschiebung auf dieser Welle durch eine Splintscheibe oder dergleichen gesichert. Das Trägheitsrad 12 und dad außen verzahnte Sperrzahnrad 17 sind gegenüber der abgestuften" Buchse 16

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mit einer bestimmten Reibungskraft verschiebbar, nämlich durch den Einfluß der spinneniörmigen Feder 18, die sich zwischen beiden Elementen befindet und mit der Buchse verbunden ist. Die abgestufte Buchse 16 bildet zusammen mit dem Trägheitsrad 12 eine Schiebeeinheit, und die spinnenförmige Feder 18 und das außenverzahnte Sperrzahnrad 17 sind der abgestuften Buchse zugeordnet.

Der Spiralfeder 3 gegenüberliegend und nahe unterhalb der Trägheitseinheit ist ein Pendelträger 19 mit einer Schraube an der Außenoberfläche einer Seitenplatte des Rahmens 1 befestigt. Eine integral in den Pendelträger 19 eingeformte Lagerstelle 20 dient als Stützpunkt für ein Pendel 21, der einen oberen Kopf mit einem auf der Lagerstelle 20 aufliegenden kreisförmigen Rand und einen vom Kopf ausgehenden Schaft besitzt, an dessen unterem Ende ein Pendelgewicht befestigt ist. Die Masse dieses Pendelgewichtes ist so bemessen, daß bei Auftreten einer Beschleunigung in dem oben erwähnten Bereich der Schaft des Pendels 21 ausgelenkt wird. Eine Sensorklinke 22 ist mittels einer nicht dargestellten langen Schraube am Rahmen 1 befestigt und befindet sich in einer Position direkt oberhalb des Pendelträgers 19. Eine kleine Feder 23 wirkt auf die Sensorklinke 22 ein und spannt diese so vor, daß «in sphärischer Vorsprung an der Unterseite der Sensorklinke in eine diesem Vorsprung angepaßte Ausnehmung auf der Oberseite des Pendels 21 gedrückt wird. Die Sensorklinke 22 besitzt ferner auf ihrer Oberseite einen dreieckigen prismatischen Vorsprung in einer unterhalb des Sperrzahnrades 17 befindlichen Position, so daß dieser Vorsprung in dieses Sperrzahnrad 17 eingreift, sobald die Sensorklinke 22 durch eine Ausschwingbewegung des Pendels 2 verschwenkt wird. Das Pendel 21, die Sensorklinke 22 und der Pendelträger 19 bilden gemeinsam eine -

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Sensoreinheit, welche auf Kippen, positive und negative Beschleunigungen des Fahrzeuges anspricht. Die zuvor besprochenen Trägheits-Gleit- und Sensoreinheiten sind untergebracht in einem geeigneten Deckel 24, der mittels nicht dargestellter Schrauben am Rahmen 1 .befestigt ist.

Für den Gebrauch wird der Rahmen 1 so in ein Fahrzeug eingebaut, daß das Pendel 21 gemäß Fig. 2 unter normalen Park— und Betriebsbedingungen des Fahrzeugs vertikal nach unten hangt, und die Sensorklinke 22 befindet sich unter diesen Bedingungen nicht im Eingriff mit dem außenverzahnten Sperrzahnrad 17. Die Masse des Trägheitsrades 12 und andere Parameter sind so gewählt, daß die Klinke 13 unter dem Einfluß der Feder 14 zurückgezogen bleibt, bis die Beschleunigung einen Wert von beispielsweise 0,7g übersteigt. Auch wenn ein Fahrzeuginsasse seinen Gurt 6 beim Anlegen besonders hastig herausziehen sollte, wird der vorgenannte Beschleunigungswert nicht erreicht, und die Welle· 2 zusammen mit ihren rotierenden Elementen kann verdreht werden. Die Klinke 13 greift nicht in das Sperrzahnrad 10 ein,, und somit kann die Sperrklinke 7 nicht in die Sperrzahnräder ,5, 5· eingreifen, und der Gurt 6 wird nicht gesperrt,. Sollte bei einem plötzlichen Halt oder einem Kippen des Fahrzeuges (Fig. 3) eine Beschleunigung in der Größenordnung von 0,3 g bis 0,7 g erzeugt werden, dann wird das Pendel 21 zwangsläufig aus seiner vertikalen Ruhelage ausgelenkt, und zwangsläufig verdreht sich dabei die Sensorklinke 22 und greift gegen die Wirkung der Feder 23 in die Zähne des Sperrzahnrades 17 ein. Die gleiche/Beschleunigung wird auch auf den Benutzer des Gurtes übertragen und dadurch der Gurt 6. in Ausziehrichtung gespannt, s.o daß die Welle 2 mit der darauf befestigten Nockenscheibe 11 trotz des durch die Trägheitseinheit geleisteten Widerstandes zur Rotation ge-

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zwungen wird. Wenn sich die Nockenscheibe 11 relativ zum Trägheitsrad 12 verdreht, welches im wesentlichen stationär verbleibt, dann wird die Klinke 13 aufgrund ihres Eingriffes auf den Auslöseteil der Nockenscheibe 11 nach außen geschwenkt und erfaßt dabei einen Zahn des Sperrzahnrades 10, welches auf diese Weise verdreht wird und über den Hebel 8 die Sperrklinke 7 verschwenkt. Jetzt greifen die Vorsprünge der Sperrklinke 7 in die ihnen zugeordneten Sperrzahnräder 5 und 5· ein, so daß jetzt die Aufwickelspule 4 mit dem Gurt 6 gegen weiteres Herausziehen gesperrt wird. Wird eine höhere Beschleunigung von beispielsweise 0,7g plötzlich erzeugt, wie dies bei einer Fahrzeugkollision der Fall ist, und wird .dann die Wirkung der Pendeleinheit aufgehoben, dann wird der Gurt 6 so abrupt und schnell herausgezogen, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Trägheitsrades 12 kleiner wird als die der Welle 2. Die Klinke 13 wird dementsprechend durch die Nockenscheibe 11 verdreht und greift in das Sperrzahnrad 10 ein, so daß der Gurt 6 jetzt durch die Einwirkung des innenverzahnten Sperrzahnrades 10, des Hebels 8, der Sperrklinke 7*sowie der Sperrzahnräder 5 und 5¹ verriegelt wird.

Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung ist so konstruiert, daß der Gurt nicht verriegelt wird, wenn der Benutzer beim Anlegen des Gurtes diesen hastig herauszieht. Andererseits wird der Gurt aber positiv und zuverlässig verriegelt, wenn,eine Notsituation auftritt und das doppelt ausgelegte Sicherheitssystem einerseits den auf das Fahrzeug übertragenen Schock und andererseits den Notfall-AbIauf des Gurtes feststellt. Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung ist zuverlässig im Betrieb und stellt einen positiven Beitrag für die Verwendung von Sicherheitsgurten dar, weil sie einen rein mechanischen Aufbau besitzt.

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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel.

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Claims

Ansprüche

1. Verriegelungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einer mit einem Sicherheitsgurt verbundenen und in entgegengesetzten Gurteinhol- und Gurtauszieh— Richtungen drehbaren Spule^ die durch eine Feder in die Gurteinhol-Drehrichtung vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Sensoreinrichtung (10, 11, 12, 13) in Abhängigkeit von einer Rotation der Spule (4) in Gurtausziehrichtung bei Überschreitung eines ersten vorbestimmten Wertes einer Winkelbeschleunigung ausgelöst wird; daß eine zweite Sensoreinrichtung (19, 21, 22) bei Überschreitung eines vorbestimmten zweiten Wertes einer linearen Beschleunigung des sich bewegenden Fahrzeugs anspricht ; und daß eine auf die Auslösung mindestens einer dieser Sensoreinrichtungen ansprechende Einrichtung (5, 7) die Spule (4) gegen Rotation in der Gurtausziehrichtung verriegelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wert zu' einer den zweiten Wert übersteigenden linearen Beschleunigung gehört.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Verriegelungseinrichtung ein mit der Spule (4) mitdrehbares erstes Sperrzahnrad (5) und eine erste Klinke (7) gehört, die in Abhängigkeit von der Betätigung mindestens einer der Sensoreinrichtungen mit diesem Sperrzahnrad in Eingriff bringbar und durch eine Feder (9) in eine Außer-Eingriff-Stellung vorgespannt ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer gemeinsam mit dem ersten Sperrzahnrad (5) drehbaren Welle (2) ein zweites Sperrzahnrad (10) und ein Trägheitsrad (12) drehbar gelagert und eine Nockenscheibe (11) mit drehbar befestigt ist; daß z,u einer zweiten Klinke (13), die am Trägheitsrad exzentrisch und schwenkbar gelagert ist, ein an der Nockenscheibe angreifendes Abtastelement gehört, durch welches ein anderer Abschnitt dieser Klinke aus- und einfahrbar und dabei in und außer Eirioriff mit dem zweiten Sperrzahnrad bringbar ist, so daß ein Nacheilen in der Rotation des Trägheitsrades relativ zur Nockenscheibe das Ausfahren der klinke und die Vorwärtsrotation des zweiten Sperrzahnrades und einer dieses mit der ersten Klinke (7) koppelnden Einrichtung (8) bewirkt, so daß durch eine Vorwärtsbewegung des zweiten Sperrzahnrades (10) das Vorschieben der ersten Klinke (7)' ausgelöst wird.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 Ms

4, dadurch gekennzeichnet, daß zur zweiten Sensoreinrichtung ein zwischen aus— und eingeschwungenen Stellungen auslenfcbares Pendel (21), ein gemeinsam mit dem Trägheitsrad (12) drehbares drittes Sperrzahnrad Cl7) und eine dritte Klinke (21) gehören, die in Abhängigkeit von einem Ausschwenken des Pendels in Eingriff mit dem dritten Sperrzahnrad gedrückt wird, um dadurch die Rotation des Trägheitsrädes aufzuhalten.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) mit der Spule (4) Verbundenj in einem am Fahrzeug befestigbaren U—förmi— gen Rahmen (1) gelagert'und durch eine Spiralfeder (3) in Spülenaufwickelrichtung vorgespannt ist; daß an der Spule (4) zwei zu der Verriegelungseinrichtung gehörige erste

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Sperrzahnräder (5, 5¹) angebracht sind, die sich innerhalb des Rahmens (1) befinden; daß mittels einer operativ dem Trägheitsrad (12) zugeordneten Buchse (16) eine Gleiteinheit drehbar auf der Welle (2) gelagert ist_f zu der eine spinnenförmige Feder (18) und das dritte Sperrzahnrad (17) gehören; und daß die zweite Sensoreinrichtung mittels eines Pendelträgers (19) außerhalb des Rahmens (1) sowie unterhalb der ersten, mittels Trägheit reagierenden, Sensoreinrichtung angebracht ist und aus dem Pendel (21) und einem Pendelfühler (22)besteht.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurt (6) verriegelt wird, wenn er, wie im Falle einer Kollision, mit extrem hoher Geschwindigkeit herausgespult wird, und wenn das Pendel (21) bei einer Beschleunigung innerhalb eines vorbestimmten niedrigeren Bereiches ausgelenkt wird, wie sie bei einem plötzlichen Halt auftritt; und daß der Gurt unverriegelt bleibt, wenn ein Benutzer ihn beim Anlegen mit einer relativ hohen Geschwindigkeit herausspult.

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