DE2432956C3

DE2432956C3 - Gurtaufwickelklemmautomat

Info

Publication number: DE2432956C3
Application number: DE2432956A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Dipl.-Ing. 1000 Berlin Adomeit
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-09
Filing date: 1974-07-09
Publication date: 1979-07-19
Also published as: SE424265B; FR2277601B1; CA1034555A; JPS5819303B2; IT1036572B; USRE30707E; SE7507682L; GB1497750A; DE2432956A1; JPS5164232A; DE2432956B2; BE831177A; FR2277601A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufwickelklemmautomat, insbesondere für Sicherheitsgurte, in Fahrzeugen mit Gurtklemmung hinter der Wickelrolle mittels Klemmhebel, wobei der Gurt zwischen zwei Umlenkstellen über oder unter dem Klemmhebel zwischen den Klemmflächen geführt ist und die Klemmflächen im Eingriff praktisch parallel liegen.

Ein solcher Klemmautomat ist aus der US-Patentschrift 38 17 474 bekannt, wonach der Funktionszustand, ob die bekannte Vorrichtung als sogenannter Automat wirkt oder nur als Retraktor, von der Lage des Gurtbandes abhängt. Im bekannten Fall ist eine gewisse Pufferwirkung verlangt, um kleinere Bewegungen des Insassen durch die Federwirkung des Sitzes puffernd aufzufangen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Klemmhebel vom Gurtband mehr oder weniger stark in die eine oder andere Richtung gekippt wird. Dies setzt aber eine gewisse Reibung vom Gurtband auf den Klemmhebel voraus. Nur wenn das Gurtband auf dem Klemmhebel durch Reibung gehalten wird, kann auch eine Führung des Kletr.mhebels durch den Gurt gewährleistet sein. Eine klar definierte Schnellsperre ist durch die bekannte Vorrichtung nicht gegeben. Hierdurch kann sich der Nachteil ergeben, daß bei Kindern mit kleinerem Brustumfang ein Blockieren ausgeschlossen ist.

Außer der komplizierten Konstruktion der bekannten Vorrichtung ergibt sich der weitere Nachteil, daß die von den internationalen Sicherheitsvorschriften geforderten Verzögerungswerte, bei welchen ein Automat blockieren muß, nicht definiert steuerbar sind.

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45 Außerdem haftet dieser und auch anderen bekannten Vorrichtungen gemeinsam der Nachteil an, daß ein unvermeidbares selbstverstärkendes Moment auftritt, das in nachteiliger Weise zu einer örtlichen Oberbelastung des Gurtgewebes, möglicherweise bis zur Selbsthemmung führt In den meisten Fallen ist ein gewisses selbsthemmendes Moment sogar erwünscht, weil es auf den ersten Blick die sichere Klemmung des Gurtbandes zu gewährleisten scheint

Hierdurch ist aber ein ständiger Abrieb bei den normalen Bewegungen des Benutzers zu befürchten, so daß die Festigkeit des Gurtgewebes leidet und im Falle der Selbsthemmung die Handhabung für den Benutzer unangenehm wird.

Die Nachteile des selbstverstärkenden Momentes ergeben sich besonders deutlich auch aus der in der deutschen Offenlegungsschrift 14 56 125 beschriebenen Vorrichtung. Die dabei wirkende Schubkraft beansprucht das Gurtgewebe durch die Relativbewegungen nicht in der normalen Richtung, sondern quer zu dieser, so daß die Schubkraft versucht das Gurtgewebe auf der hebelseitigen Klemmbacke in Richtung der Zugkraft zu ziehen. Damit aber wird das Gewebe des eingeklemmten Gurtbandes an der Klemmstelle vorbeigezogen und zerstört Die hebelseitige Klemmfläche schert im bekannten Fall den Gurt schräg auf die gehäusefeste Klemmfläche auf, wodurch in nachteiliger Weise das Gurtband in sich verschoben wird. Durch die Scherwirkung im Gurtband wird dieses regelrecht vermählen. Es ergeben sich örtliche Oberhitzungen, Abschweißungen und Gurtrisse. Der bekannte Klemmautomat kann hierdurch selbsthemmend festhängen und ist im Normalgebrauch nicht mehr zu verwenden. Ferner ist die zuletzt beschriebene bekannte Vorrichtung mit einem sehr komplizierten Hebelsystem versehen.

Der Nachteil des selbstverstärkenden Momentes ist auch bei der Vorrichtung nach der US-Patentschrift 27 05 529 gegeben, bei der eine regelrechte Keilwirkung möglich ist die zum Abscheren des Gurtes führt. Auch hier werden normale Gurtbänder mit Sicherheit vorzeitig zerstört, weil die eine Klemmfläche gegen das Gurtband reibt, und es ergibt sich bei der dort beschriebenen Konstruktion eine hohe Flächenpressung mit Scherwirkung. Um die nachteilige Selbsthemmung wieder aufzuheben, müßte man sehr aufwendige Teile vorsehen, z. B. starke Federn.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten Klemmautomaten so zu verbessern, daß eine Schnellsperre vorgesehen ist bei welcher der Gurt zuverlässig und dennoch mit schonender, kleinstmöglicher Klemmkraft geklemmt wird und nach der Klemmung bei der Entlastung wieder freigegeben wird, ohne daß bei der Klemmung durch Relativbewegungen zwischen Gurt und Klemmflächen und durch Klemmkräfte quer zur Normalkraftrichtung Gurtrisse zu befürchten sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gurt zwischen den Klemmflächen reibungsfrei geführt ist und durch den Klemmhebel hindurchgeführt ist und daß der Klemmhebel auf ein Hebelverhältnis b/a so ausgelegt ist, daß höchstens der Klemmbeiwert μκ der jeweiligen Paarung Gurt - Klemmfläche erreicht wird. Durch die Erfindung wird damit bei einer bevorzugten Ausführungsform durch eine gelenkige Lagerung des Klemmhebels eine vorteilhafte Bewegungskinematik erreicht, bei welcher nämlich die hebelseitige Klemmfläche senkrecht zur Tangente des Bcwcgungskrciscs um den erwähnten

Gelenk- oder Drehpunkt des Klemmhebels angeordnet ist Mit dem optimalen Hebelverhältnis b/a soll bei dem jeweils festen, vorgegebenen Klemmbeiwert μκ die klemmende Normalkraft möglichst klein bleiben, ohne daß das Festhalten des Gurtbandes zwischen den Klemmflächen gefährdet ist Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen wird erfindungsgemäß mit dieser Maßnahme vorgezogen, das Hebelverhältnis scheinbar ungünstiger zu gestalten, nämlich die Stelle oder Anordung der Klemmflächen vom Drehpunkt des Klemmhebels weiter fort zu verlegen. Dadurch wird die Normalkraft so klein wie möglich und nötig, und der Gurt wird hierdurch geschont Die reibungsfreie Führung des Gurtes zwischen den Klemmflächen ist neu und verbessert die Schonung des Gurtbandes im Normalbetrieb, wenn der Benutzer den Gurt anlegt abschnallt oder durch Bewegungen den Gurt herauszieht und wieder entlastet.

Zur Voraussetzung wird der Vorteil der Schonung bei zuverlässiger Klemmwirkung bei der Benutzung von Gurtautomaten auf der Hutablage hinten oder an der Seite am Fahrzeugholm, wenn kein Umlenkbeschlag benutzt wird. In diesen Fällen wirkt der Gesamtzug direkt auf den Automaten.

Das Hindurchführen des Gurtbandes durch den Klemmhebel bzw. zwischen den beiden Seitenwangen des Klemmhebels hindurch steht im Gegensatz zu der Führung der Gurtbänder bei allen bekannten Vorrichtungen. Dieses Merkmal ist erfindungsgemäß eine notwendige Voraussetzung und ermöglicht erst in überraschender Weise die Vorteile der Vermeidung der nachteiligen Schubkraft der Scherwirkung im Gurtbandgewebe und einer Selbsthemmung.

Da erfindungsgemäß die senkrecht auf die Klemmflächen wirkende Klemmkraft nur noch von der Gurtauszugskraft abhängt tritt in vorteilhafter Weise nicht mehr ein die Klemmkraft verstärkendes Moment auf. Es ist durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen in überraschender Weise erstmal gelungen, die in Richtung der Normalen auf die Klemmflächen wirkende Kraft über das Hebelverhältnis b/a im wesentlichen nur von der Gurtauszugskraft abhängt? tv erzeugen, so daß nicht mehr die Nachteile der Schubkraft Scherwirkung und Selbsthemmung zu befürchten sind.

Eine besonders raumsparende Bauweise ist erfindungsgemäß ferner dadurch möglich, daß die Klemmflächen zwischen dem Drehpunkt des Klemmhebels und dem Gurtkraftangriffspunkt am Klemmhebe¹ angeordnet sind. Wiederum ist das Gurtband keinen Beschädigungen mehr ausgesetzt, weil sich die hebelseitige Klemmfläche nicht mehr quer zur Klemmrichtung, sondern nur noch in Richtung der senkrecht zu den Klemmflächen wirkenden Kraft bewegt.

In vorteilhafter Weise ist jetzt auch eine Schnellsperre erreicht welche durch die reibungsfreie Führung und die spezielle vorteilhafte Anordnung begünstigt ist. Ferner ist auch eine zuverlässige Klemmung für Personen mit kleinem Brustumfang, insbesondere Kinder, garantiert und das selbst bei geringem Gurtbandauszug.

Es ist erfindungsgemäß ferner vorteilhaft wenn eine der beiden Klemmflächen quer zur Gurtauszugsrichtung im Klemmhebel oder Gehäuse kippbar gelagert ist. Hierdurch soll zusätzlich zur Bewegungskinematik des Klemmhebels das weitere Ziel erreicht werden, mit möglichst kleiner Normalkraft zu klemmen. Die Geienkachse oder Kippachse kann hierbei parallel zum Drehpunkt des Klemmhebels und damit im allgemeinen quer zur Gurtauszugsrichtung angeordnet sein.

Vorteilhaft ist die Erfindung ferner dadurch weiter ausgebildet daß die Klemmvorrichtung, bestehend aus dem Klemmhebel, der Rückhaltefeder und den Umlenkstellen, d. h. dem Drehpunkt des Klemmhebels und dem Gurtkraftangriffspunkt in einem separaten Gehäuse untergebracht ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Weise auch erreicht daß ein mit den vorstehend erläuterten Merkmalen ausgerüsteter Automat die gesamte Kraft aufnimmt so daß die Klinke oder das Zahnrad bei fahrzeugbeschleunigungssensiblen Wickelrollenarretierungen nicht mehr kraftbelastet ist Man kann auf diese Weise die Klinke, das Zahnrad und die anderen hiermit zusammenwirkenden Konstruktionsteile aus Material mit geringer Festigkeit preiswert und einfacher herstellen.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den 2ü Zeichnungen dargestellt Es zeigt

F i g. 1 schematisch die Anordnung des Gurtaufwikkelautomaten neben dem Sitz in Verbindung mit einem Dreipunktgurt

F i g. 2 eine Seitenschnittansicht des erfindungsgemäß aufgebauten Automaten,

Fig.3 eine teilweise abgebrochene Ansicht des oberen Teils der F i g. 2 mit den angreifenden Kräften,

F i g. 4 die Veranschaulichung eines fahrzeugsensiblen Auslösers mit Sperrklinke und mit dieser in Eingriff jo bringbarem Zahnrad und

Fig.5 die separate Anordnung der Klemmvorrichtung.

Der Klemmautomat kann an einem heute üblicherweise verwendeten Dreipunkt-Automatiksicherheits-Jj gurt eingesetzt werden, der in seiner Einbaulage in einem Kraftfahrzeug in F i g. 1 dargestellt ist Die heute üblichen Gurtaufwickelautomaten ziehen ständig das zwischen den Gurtanker- und Gurtumlenkpunkten D, A, ßund Cum den Insassen liegende Gurtband mit einer Rückzugskraft Fw auf ihre Aufwickelspule am Punkt D zurück, so daß der Schultergurt zwischen den Punkten A und B ständig am Oberkörper des Insassen anliegt, der Insasse sich jedoch gegen diese Rückzugskraft Fw nach vorn beugen und frei bewegen kann.
" Nach den bekannten Forderungen, die Automaten erfüllen müssen, soll die Rückzugskraft Fw zwischen 0,2 und 0,5 kp liegen. Weiterhin soll die Sperrung des Gurtbandes

1. eintreten, wenn eine Verzögerung des Fahrzeuges ">» von ap > 0,4 g in jeder beliebigen horizontalen

Richtung auftritt

2. wenn das Gurtband aus der Wickelrolle des Automaten mit einer Gurtbandbeschleunigung acb > 0,5 g gezogen wird.

ν· Hierbei sind:

ap = Fahrzeugverzögerung

Bgb = Gurtbandbeschleunigung

g =9,81 m/s² = Erdbeschleunigung.

in Gemäß F i g. 2 erkennt man, wie das Gurtband 1 von der federvorgespannten Wickelspule 2 an der Umlenkstelle 3 umgelenkt und über den Schwing-Klemmhebel 4 mit Drehpunkt 7 zum Gurtkraftangriffspunkt 5 geführt und von dort nach oben aus dem Automaten

κ i herausgeführt wird.

Die Umlenkstelle 3 bzw. der Gurtkraftangriffspunkt 5 kann als Rolle oder einfacher Stahlbügei ausgeführt sein. Der Klemmhebel 4 wird durch mindestens eine

Feder 6 mit einer gewissen Federkennung und Federvorspannkraft in seiner Ruhestellung gemäß F i g. I gehalten, so daß eine freie Gurtauf- und -abrollbewegung möglich ist.

Die Klemmung erfolgt durch Hochkippen des Klemmhebels 4 um seinen Drehpunkt 7 gegen die Kraft der Feder 6 und durch Einklemmen des Gurtes zwischen den Klemmflächen 8, von denen eine quer zur Gurtauszugsrichtung kippbar gelagert sein kann. Die Hebelübersetzung von Hebel a: Umlenkpunkt 7 des Klemmhebels 4 bis zum Gurtkraftangriffspunkt S mit der Gurtzugkraft Fs zu Hebel b: Drehpunkt 7 bis Klemmflächen 8 ergibt sich am Klemmflächenmittelpunkt eine über die Hebelübersetzung größere Klemmkraft F₈ (hier z.B. Hebelübersetzung b:a=\A F₈=4 F₅).

Nimmt man im ungünstigsten Fall an, daß am Gurtkraftangriffspunkt 5 keine Reibkräfte herrschen, so müßte für eine einwandfreie Klemmung die Klemm-Normalkraft Fe gegenüber Fs durch Auslegung der Hebelübersetzung so groß sein, daß sie mit Berücksichtigung des Klemmbeiwertes (Reibbeiwertes) μκ die Haltekraft (Reibkraft) Fr=F₅ erzeugen kann (siehe F i g. 3). Das bedeutet:

F₈ · μ_κ^Ρ₅

oder für obiges Beispiel bedeutet dies:

μκ muß bei vorliegender Hebelübersetzung 1 :4 größer 0,25 sein, wenn eine einwandfreie Klemmung erfolgen soll.

In F i g. 4 ist ein Beispiel für eine Wickelrollenarretierung zur Klemmung ab 0,4 g Fahrzeugverzögerung in beliebiger Richtung erläutert: Ein kleines Pendel 9 mit Gelenkpunkt 9a drückt eine Klinke 10 mit Gelenk 10a in eine axial zur Wickelrolle 2 montierte Verzahnung 11 und arretiert die Achse der Wickelrolle 2. Alle Betätigungselemente für diesen Vorgang können klein ^r> und leicht dimensioniert sein, da sie nur geringe Haltekräfte zur Überwindung der Federkräfte der Rückhaltefedern 6 des Klemmhebels 4 liefern müssen, so daß der Klemmhebel 4 in die Klemmstellung kommt. Danach steigt Fe mit steigendem Fs ständig an und

κι garantiert die Gurtklemmung, womit die Arretiervorrichtung augenblicklich kräftrefrei wird.

Gemäß F i g. 2 wird die Klemmung bei Gurtband-Beschleunigung, die größer als 0,5 g ist, erläutert: Die Rückhaltefeder 6 des Klemmhebels 4 ist mit ihrer Federkennung und -vorspannkraft dafür auszulegen, daß durch die Reibung an der Umlenkstelle 3 und dem Gurtkraftangriffspunkt 5 die Rückzugskraft Fw(F i g. 1) und die Trägheit der Wickelspule ein Kippen des Klemmhebels 4 gegen die Federkraft der Federn 6 in die Klemmstellung eintritt.

Wenn die Klemmvorrichtung 23 ohne Wickelrolle 2 in einem separaten Gehäuse 21 angeordnet ist (F i g. 5), besteht die Möglichkeit, die Klemmvorrichtung 23 an jeder beliebigen Stelle des Fahrzeug-Ä-Pfostens anzu-

2ί bringen, im günstigsten Fall in Verbindung mit dem Umlenkbeschlag .4 zu montieren. Dadurch wird die Länge des an der Dehnung beteiligten Gurtbandes so variabel, daß die maximal mögliche Vorverlagerung des Insassen beim Unfall jeweils ausgenutzt werden kann.

Alle oben beschriebenen Vorteile sind somit auch durch Nachrüsten in Verbindung mit Gurtaufrollautomaten bekannter Bauweise erzielbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gurtaufwickelklemmautomat, insbesondere für Sicherheitsgurte, in Fahrzeugen mit Gurtklemmung hinter der Wickelrolle mittels Klemmhebel, wobei der Gurt zwischen zwei Umlenkstellen über oder unter dem Klemmhebel zwischen den Klemmflächen geführt ist und die Klemmflächen im Eingriff praktisch parallel liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurt (1) zwischen den Klemmflächen (8) reibungsfrei geführt ist and durch den Klemmhebel (4) hindurchgeführt ist und daß der Klemmhebel (4) auf ein Hebelverhältnis b/a so ausgelegt ist, daß höchstens der Klemmbeiwert μ κ π der jeweiligen Paarung Gurt-Klemmflärtie erreicht wird

2. Gurtaufwickelklemmautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflächen (8) zwischen dem Drehpunkt (7) des Klemmhebels (4) und dem Gurtkraftangriffspunkt (S) am Klemmhebel (4) angeordnet sind.

3. Gurtaufwickelklemmautomat nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Klemmflächen (8) quer zur Gurtauszugsrichtung im Klemmhebel (4) oder Gehäuse (21) kippbar gelagert ist.

4. Gurtaufwickelklemmautomat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (23), bestehend aus dem Klemmhebel (4), der Rückhaltefeder (6) und den Umlenkstellen (3, 5) in einem separaten Gehäuse (21) untergebracht ist.