DE2435993A1

DE2435993A1 - Aufwickelvorrichtung fuer sicherheitsgurte

Info

Publication number: DE2435993A1
Application number: DE2435993A
Authority: DE
Inventors: Peter Gruener; Hubert Dr Ing Kopp
Original assignee: Hugo Kern & Liebers & Co Plati
Current assignee: Hugo Kern & Liebers & Co Plati
Priority date: 1974-07-26
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1976-02-05
Also published as: FR2279426A1; JPS5137415A; FR2279426B1; SE7508129L; GB1495183A; DE2435993B2; IT1039278B; BE831735A

Description

Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte

Die Erfindung betrifft eine Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte.

Sicherheitsgurte haben die Aufgabe, den Fahrer oder Mitfahrer bei starken Verzögerungen, wie sie insbesondere bei Zusaramenstössen auftreten, gegen die Wirkung der Trägheitskraft an den Sitz zu fesseln.

Andererseits soll der Sicherheitsgurt vor allem dem Fahrer genügend Bewegungsfreiheit geben, so dass dieser bequem die Armaturen, die Bremse oder dergleichen erreichen kann.

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Postscheckkonto: Karlsruhe 76979 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villingen 146332

Zur Lösung dieser Aufgabe wurden schon verschiedene Aufwickelvorrichtungen für Sicherheitsgurte vorgeschlagen, welche den Gurt bei relativ langsamen Zugbewegungen freigeben, ihn jedoch bei rasch erfolgender Belastung blockieren Solche Aufwickelvorrichtungen sind z.B. aus der Dt-AS 1 174 oder der CH-PS 446 ^O "bekannt.

Grundsätzlich weisen diese Vorrichtungen stets eine in einem Gehäuse oder dergleichen Halterung drehbar gelagerte Guritronunel, auf welcher der Sicherheitsgurt aufgewickelt ist oder aufgewickelt werden kann, eine durch das Abwickeln des Gurtes spannbare Rückzugsfeder, welche auf die Gurttrommel wirkt, sowie eine vorzugsweise selbsttätige Sperrvorrichtung zur Blockierung der Gurttrommel auf.

Die Sperrvorrichtung, die zwar für automatisch-arbeitende Aufwickelvorrichtungen notwendig ist, ist nicht Gegenstand dieser Anmeldung.

Vielmehr betrifft diese Erfindung die dem Aufwickeln des ausgezogenen Gurtes dienende Triebfeder. Alle bisher bekannt gewordenen Aufwickelvorrichtungen sind mit Triebfedern (einachsiges System) ausgestattet, deren Enden - vorzugsweise das innere Ende mit der verlängerten Gurttrommelachse - das äussere Ende mit den fest eingebauten Gehäuse - welches die Feder aufnimmt - verbunden ist. Die Feder gemäss der Erfindung muss so dimensioniert und angeordnet sein, dass ihre Kraft, gerade noch ausreicht, um das Gurtschloss bzw., falls ohne Schloss gearbeitet wird, nur den Gurt beim Ablegen des Gurtes in seine Ausgangsposition zu bri;.£on. Bei Anlegen des Gurtes wird dieser vom Benutzer von der xx-omel abgezogen, bis das Gutschloss eingerastet werden kann. Hierbei wird über die Gurttrommel die Rückzugsfeder gespannt. Die positive Federcharakteristik

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hat nackteiligerweise zur Folge, dass die Federkraft und damit der auf die angeschnallte Person wirkende Druck "bei ausgezogenem Gurt am stärksten sirL. Da der Sicherheitsgurt über die Brust geführt ist, kann diese Eigenschaft insbesondere bei weiblichen Personen zur Beeinträchtigung des Wohlbefindens, ja sogar zu gesundheitlichen Schaden führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei welcher der Gurtdruck auf ein Minimum reduziert ist, ohne dass hierdurch die Funktionssicherheit verschlechtert wird.

Gemäss vorliegender Erfindung wird diese Aufgabe durch folgende Massnahmen gelöst:

a) Die Gurttrommel ist mit einer Arbeitsrolle verbunden, welcher eine achsparallele Vorratsrolle zugeordncb ist, wobei die als Rollfeder ausgebildete Rückzugsfeder S-förmig zwischen Arbeitsrolle und Vorratsrolle angeordnet und mit diesen verbunden ist. Die Gurttrommel wird also von einem sog. B-Antrieb betätigt, wie dieser z.B aus der US-Patentschrift 2 063 799 oder auch aus Lueger-Lexikon der Technik, rororo-Technik-Eexikon Band 25, Seite 295» rechte Spalte, Ziffer2, Ausgabe 1972, bekannt ist,

b) Die Feder ist hierbei derart dimensioniert, dass sie in Abhängigkeit von der Auszugslänge des Gurtes eine abnehmende Rückzugskraft erzeugt, welche die durch Abwickeln des Gurtes von der Gurttrommel bedingte Änderung des wirksamen Trommeldurchmessers kompensiert, so dans die am Gurt wirkende Rückzugskraft unabhängig von der Auszugslänge des Gurtes ist.

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Während es bekannt ist, B-Antriebe so auszulegen, dass sie eine Kennlinie mil: geringstem Anstieg besitzen, wird mit der Erfindung vorgeschlagenen, diesem Antrieb eine negative Charakteristik zu geben. Der negative. Gradient muss unter Berücksichtigung des Trommeldurchmessers sowi^ der Gurtstärke und Gurtlänge gewählt werden.

Zur Erzielung des negativen Gradienten wird nach einem weiteren

sich

Merkmal eine Rollfeder vorgeschlagen, bei welcher der Rolldurchmesser bzw. Krümmungsradius der einzelnen Rollfedersegraente von einem Federende zum anderen vorzugsweise variabel bzw. stetig verändert. Je nach Dimensionierung der Ge samt anordnung kann eine Veränderung des Rolldurchmessers bis zu 60 % zweckmäsäg sein, wie das im einzelnen in der US-Patent schrift 2 647 74-3 erläutert ist.

Als Material für diese Rollfeder eignet sich vor allem texturgewalzter Federbandstahl mit einer Zugfestigkeit von ό „-g = 230-260 kp/mm und mit einer Bruchdehnung' von <S₅ = 4%.

Die Materialwahl ist für die erfindungsgemässe Konstruktion insofern von grosser Wichtigkeit, als nach in- und ausländischen Vorschriften Aufwickelvorrichtungen dieser Art mehr als 50.000 Mindestlastwechsel bei Durchführung von Stichproben bzw. Testdauerprüfungen ohne Beschädigungen aushalten müssen. Das Gurtsystem wird dabei vor der Test- bzw. Dauerprüfung einer Natriumchloridlösung gemäss der Sprühnebelprüfung ASTM-B-117-64- bzw. nach DIN" 50 021 bzw. 50 907 und einem Staubtest ausgesetzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemasson Aufwickelvorrichtung ist eine Gurttrommel vorgesehen, deren Aussendurchmesser im bewickelten Zustand 65 mm, im unbewickelten Zustand, also bei abgezogenem Gurt, 30 mm beträgt, wobei ein Gurt

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mit einer Stärke von 1 ,2 mm vorgesehen ist. Da sich, beim Abwickeln des Gurtes von der Trommel der wirksame Hebelarn in Abhängigkeit von der Auszugslänge des Gurtes vermindert, muss im gleichen Masse die von der Rückzugsfeder erzeugte, entgegenwirkende Kraft abnehmen, wenn, wie gefordert, am Gurtende unabhängig von der Auszugslänge eine konstante bzw. fallende Kraft wirksam werden soll. Bei der oben genannten Dimensionierung von Gurttrommel und Gurt und bei Verwendung einer Rollfeder aus Federbandstahl mit den im Anspruch 3 gekennzeichneten Material-' eigenschaften, muss diese eine Breite von 15 bis 20 mm, eine Dicke von 0,1 bis 0,15 um, eine Länge von 2,5 bis 4- ni sowie einen sich variabel von 40 bis 50 mm auf 20 bis 25 mm verändernden RoIItdurchmesser besitzen, wobei der Durchmesser der Arbeitsrolle zwischen 50 bis ^r/0 mm und derjoni^n der Vorratsrollo κν/Ιuchen 30 und 50 ™ sowie der Achsabstand zwischen Arbeits- und Vorratsrolle zwischen 40 und 60 mm liegen kann. Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführung_sbeispieles erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen :

Fig. 1 eine Aufsicht der erfindungsgemässen Aufwickelvorrichtung, Fig. 2 die Seitenansicht der Anordnung gem. Fig. 1,

Fig. 3 cLie Kennlinie der verwendeten Rollfeder, d.h. die Abhängigkeit des Federmomentes von der Federumdrehung,

Fig. 4· ein Diagramm zur Veranschaulichung der am Sicherheitsgurt der erfindungsgemässen Anordnung wirkenden Kraft in Abhängigkeit von der auf die Gurttrommel aufgewickelten Gurtbandlänge und

Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der am Gurt wirkenden Kraft einer herkömmlichen Anordnung in Abhängigkeit von der auf die Gurttrommel aufgewickelten Gurtbandlänge.

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Die erf indungsgomässe Auf wickel vorrichtung v/eist einen als B-Antrieb ausgelegten Federmotor mit der Arbeitsrolle 1, der Vorratsrolle 2 sowie der Rollfeder 3 auf, deren eines Ende 3a am Umfang der Arbeitsrolle 1 und deren anderes Ende 3d am Umfang der Vorratsrolle 2 festgelegt sind. Die Achsen 1a und 2a der Arbeitsrolle bzw. Vorratsrolle sind parallel zueinander und senkrecht zu einer Platine 4- des nicht dargestellten Gehäuses angeordnet. Die über die Platine 4 hinaus verlängerte Achse. 1a trägt die Gurttrommel 5> auf welche der teilweise dargestellte Sicherheitsgurt 6 aufwickelbar ist. Die Anordnung ist im ausgezogenen Zustand des Gurtes 6 dargestellt, bei welchem die Rollfeder 3 fast in ihrer gesamten Länge auf die Arbeitsrolle 1 aufgewickelt ist. Gestrichelt ist in Fig. 1 die Position des Gurtes 6' im aufgewickelten Zustand dargestellt. lii diesem Zustand ist die Rollfeder 3 zum überwiegenden Teil auf die Vorratsrolle 2 gewickelt. Wie zu erkennen ist, ändert sich der wirksame Durchmesser der bewickelten Gurttrommel zwischen D^, .= 65 mm und D^y- 20 mm. Die hierdurch bedingte Änderung des Hebelarmes hätte bei Verwendung einachsiger Triebfedern als Rückzugsfeder zar Folge, dass die am Gurt wirksam werdende Zugkraft bei ausgesogenem Gurt am grössten wäre. Ausserdem würde diese Zugkraft noch dadurch erhöht, dass eine einachsige Triebfeder im gespannten Zustand eine grossere Kraft bzw. ein grösseres Moment erzeugt.

Bei der erf indungsgemäss vorgeschlagenen Verwendung des B-Antriebes, bei welchem die etwa S-förmig um Vorratsrolle und Arbeitsrolle gewickelte Rollfeder beim Ausziehen des Gurtes von der Arbeitsrolle abgewickelt und im entgegengesetzten Sinn auf die Vorratsrolle wieder aufgewickelt wird, ermöglicht die Rollfeder dank ihrer Kennlinie mit negativem Gradienten eine Kompensation der Drehmomentenzunahme.

Die Kennlinie der verwendeten Rollfeder ist schematisch im Diagramm gem. Fig. 3 dargestellt, welches die Abhängigkeit des

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Federmomentes von der Federumdrehungszahl, d.h. der Anzahl der Federwicklungen auf der Arbeitsrolle 1, veranschaulicht. Wie deutlich zu erkennen ist, erzeugt die Feder in Ausgangsposition, also dann, wenn der Gurt 6 eingezogen ist, das grösste Moment, und in der Endposition, \renn also der Gurt ausgezogen ist, das kleinste Moment.

Diese Federkennlinie führt zu der in Fig. 4- dargestellten Abhängigkeit der Gurtkraft von der Gurtbandlänge bei erfindungsgemässer Verwendung eines B-Antriebes für die Abwickelvorrichtung. Bei dieser Darstellung entspricht dem Abseissenv/ert 0 der Sicherheitsgurt in seiner Arbeitsposition. Beim Einzug des Gurtes wirkt auf diesen eine nahezu konstante Rückzügekraft von etwa 100 bis 200 p. Diese Mindest kr aft ist not v/endig, um den Gurt mit metallischem Schloss in das Gurtgehäuse einzuziehen. Eine Verminderung dieser Rückzugskraft ist möglich, wenn ein Gurt ohne metallisches Verschlussteil vorgesehen ist.

Der Abscissenwert 2.100 wird erreicht, wenn sich der Gurt in seiner Ruhelage befindet, also ganz in das Gehäuse eingezogen ist. Um ihn aus der Ruhelage wieder in die Arbeitslage zu bringen, is;. eine nur geringfügig kontinuierlich zunehmende Kraft zwischen 700 ρ und 1.100 ρ erforderlich. Der Arbeitsbereich,des Gurtbandes liegt etwa zwischen den Abscissenwert en 0 und 500. Je nach Belastungsrichtung wirkt auf angeschnallte Personen folglich eine nahezu konstante Zugkraft von JOO ρ bzw. 1.000 p.

Völlig andere ungünstigere Belastungsverhältnisse sind bei Verwendung einer Aufwickelvorrichtung mit der herkömmlichen einachsigen Triebfeder gegeben, wie das Diagramm gem. Fig. 5 veranschaulicht. Bei Federauszug ist im Arbeitsbereich von 0 bis 5OO eine sich in Abhängigkeit von der Gurtbandlänge stark ändernde Kraft zwischen 2.300 und I.3OO ρ wirksam. Auch bei Federeinzug

— ο —

ändert sich. die. Kraft 500 und 300 p. Eine Verminderung der Kraft ist in diesem Bereich bei herkömmlichen Triebfedern nicht möglich, da andernfalls die Einzugskraft nahe der Ruheposition nicht mehr zum Vollständigen Einzug¹ des Gurtes ausreichte.

Die für das Aus führungsb ei spiel entscheidenden Abmessungen sind in Fig. 1 eingetragen. Besonders wichtig sind folgende Bemessungsregeln :

1. Rollfedermaterial : textur-gewalzter Federbandstahl mit Zugfestigkeit G^₂= 23 ²
Bruchdehnung 6_S =

festigkeit G^₂= 230 - 260 kp/mm²

2. Abmessungen der Rollfeder :
Breite : b_R =20
Dicke : d_ß = 0,13 ™
Länge : 1 = 3.200 mm

Rolldurchmesser an dem mit der Arbeitsrolle verbundenen Ende _Dra . 25 mm
Rolldurchmesser an dem mit der Vorratsrolle verbundenen Ende

. ^DRE^{= 5}° ^

Der Rolldurchmesser ändert sich von D_RA auf

3- Abstand zwischen den Achsmittelpunkten der Vorratsrolle und der Arbeitsrolle a = 53

Bei dieser Materialwahl und Rollfederdimensionierung und -anordnung ergibt sich eine Betriebsbiegespannung im Arbeits

bereich von 105 bis 160 kp/mm .

- 9 -b 0 9 8 8 6 / 0 7 0 6

Claims

7435993 Pat ent'a.vnsprüche

1. Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte, bestehend aus eijier in einem Gehäuse drehbar gelagerten Gurttrommel, auf welche der Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, einer durch Abwickeln des Gurtes spannbaren Rückzugsfeder, deren eines Ende mit der Gurttrommel verbunden ist, sowie cine^v vorzugsweise selbsttätigen Sperrvorrichtung zur Blockierung der Gurttrommel bei rasch erfolgender Belastung des Gurtes, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurttrommel- (5) mit einer Arbeitsrolle (1) verbunden ist, welcher eine achsparallele Vorratsrolle (2) zugeordnet ist, dass die als Rollfeder ausgebildete Rückzugsfeder (3) in bei B-Antrieben bekannte Weise S-förmig zwischen Arbeits- (1) und Vorratsrolle (2) angeordnet und mit diesen jeweils verbunden ist sowie derart dimensioniert ist, dass sie in Abhängigkeit von der Auszugslänge des Gurtes (6) eine abnehmende Rückzugskraft erzeugt, welche die durch Abwickeln des Gurtes (6) von der Gurttrommel bedingte Änderung des wirksamen Trommeldurchmessers kompensiert, so dass die am Gurt wirkende Rückzugskraft unabhängig von der Auszugslänge des Gurtes ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rolldurchmesser der Rollfedersegmente von einem Federende (3a) zum anderen Federende (3b) stetig "bzw. variabel zu- bzw. abnimmt.

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3- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollfeder (3) aus textur-gewalztem Federbandstahl mit einer Zugfestigkeit von dg = 2JO - 260 kp/mm und einer Bruchdehnung von «5, ^ 4- $>. besteht.

4·. Vorrichtung nach Anspruch 3-, bei welcher die Gurttroinmel im bewickelten Zustand einen Aussendurchmesser von 65 mm, im unbewickelten Zustand von 20 mm und der Gurt eine Starke von 1,2 mm besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollfeder (3) eine Breite von 15 bis 20 mm, eine Dicke von 0,1 bis 0,15 mm, eine Länge von 2,5 bis 4- .m sowie einen sich stetig von 20 bis 25 mm an dem mit der Arbeitsrolle (1) verbundenen Ende (3a) auf 40 bis 50 mm an dem mit der Vorratsrolle (2) verbundenen Ende (3b) zunehmenden Rolldurchmesser besitzt, wobei der Durchmesser der Arbeitsrolle zwischen 50 bis 70 mm und derjenige der Vorratsrolle zwischen 30 und 50 mm sowie der Achsabstand zwischen Arbeits-und Vorratsrolle zwischen 4-0 und 60 mm liegen.

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