DE2737272A1

DE2737272A1 - Spring for vehicle safety belt reel - has variable characteristics spring in housing with eccentric winding shaft

Info

Publication number: DE2737272A1
Application number: DE19772737272
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Bufler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-08-18
Filing date: 1977-08-18
Publication date: 1979-03-01

Abstract

The spring is used to provide restoring torque in an automatic winding reel for a vehicle safety belt. When the belt is extended a low restoring force is exerted and vice versa. A winding spring (2) is held by one end (4) on inner wall of a freely rotating spring housing (5). The other end (3) is held on an eccentric winding shaft. The radius of curvature of the winding spring in the relieved condition is equal or greater than the radius of curvature of the inner wall of the spring housing.

Description

Federanordnung zur Abgabe eines Rtlckstellmomen- Spring arrangement for delivering a return torque

tes mit tiber den Verstellweg fallender Kennlinie Die Erfindung bezieht sich auf eine Federanordnung zur Abgabe eines Rückstellmomentes mit über den Verstellweg fallender Kennlinie, insbesondere zur Beaufschlagung einer ein Ende eines Sicherheitsgurtes selbsttätig aufwickelnden Gurtaufwickelvorrichtung von Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen. tes with characteristic curve falling over the adjustment path. The invention relates on a spring arrangement for delivering a restoring torque over the adjustment path falling characteristic, in particular to act on one end of a seat belt Self-winding belt winding devices for vehicles, in particular Passenger vehicles.

Übliche Federanordnungen weisen im allgemeinen eine ansteigende Kennlinie auf, d.h. die Feder- oder Rückstellkraft bzw. das von ihnen erzeugte Rückstellmoment nimmt mit größer werdendem Verstell-oder Federweg proportional oder sogar überproportional zu. Dies ist mitunter nicht erwünscht.Usual spring arrangements generally have a rising characteristic on, i.e. the spring or restoring force or the restoring torque generated by them increases proportionally or even disproportionately with increasing adjustment or spring travel to. Sometimes this is not desirable.

So ergibt sich beispielsweise bei den bekannten federbelasteten Aufwickelvorrichtungen für die in Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, zur Rückhaltung der Fahrzeuginsassen eingebauten Sicherheitsgurte infolge der ansteigenden Kennlinie der unmittelbar an der Aufwickeltrommel des Sicherheitsgurtes angreifenden, als Spiralfeder ausgebildeten Aufwickelfeder der Nachteil, daß mit der Vergrößerung der ausgezogenen Gurtbandlänge die am Sicherheitsgurt wirksam werdende Rückholkraft zunimmt. Die Gurtkraft nimmt hier sogar progressiv zu, da mit fortschreitender Abwicklung des Gurtbandes der Durchmesser des Gurtwickels auf der Aufwickeltrommel abnimmt, so daß selbst bei einem von der Aufwickelfeder erzeugten konstanten Rückstellmoment die Gurtkraft entsprechend der Abnahme des Wickelradius zunehmen würde. Die Folge dieser überproportionalen Zunahme der Gurtkraft ist, daß sich im angelegten Zustand des Gurtes, wenn das Gurtband nahezu vollständig von der Aufwickeltrommel abgezogen ist, eine sehr große Gurtkraft einstellt, die sich als unangenehmer Druck am Körper des Fahrzeuginsassen bemerkbar macht. Durch diesen von dem Sicherheitsgurt ausgeübten Druck werden aber viele Fahrzeuginsassen von der Benutzung eines solchen, anerkanntermaßen vorteilhaften Sicherheitsgurtes abgehalten.This results, for example, in the known spring-loaded winding devices for those in vehicles, especially passenger vehicles, to hold back the Vehicle occupants built-in seat belts as a result of the rising characteristic curve directly attacking the seat belt take-up drum, as Coil spring formed winding spring the disadvantage that with the Enlargement of the extended belt strap length that becomes effective on the seat belt Return force increases. The belt force even increases progressively here as it progresses Unwinding the belt strap the diameter of the belt roll on the winding drum decreases, so that even with a constant restoring torque generated by the winding spring the belt force would increase according to the decrease in the winding radius. The consequence this disproportionate increase in belt force is that when the belt is put on of the belt when the webbing is almost completely removed from the take-up drum is, a very high belt force sets, which results in uncomfortable pressure on the body of the vehicle occupant makes noticeable. By this exercised by the seat belt However, it is recognized that many vehicle occupants are under pressure from the use of such a device advantageous seat belt held.

Würde man nun, um diesem Nachteil zu begegnen, die Aufwickelfeder schwächer ausbilden, so könnte zwar der Druck am Körper des Fahrzeuginsassen im angelegten Zustand des Gurtes verringert werden; es tritt dann jedoch ein anderer Nachteil auf, der sich ebenfalls negativ auf die Gurtanlegewilligkeit der Fahrzeuginsassen auswirkt. Da nämlich eine schwächere Feder auch eine geringere Rückholkraft erzeugt, die mit fortschreitender Gurtaufwicklung auf der Wickeltrommel wegen des größer werdenden Gurtwickels noch weiter abnimmt, ergibt sich besonders gegen Ende des Aufwickelvorganges häufig eine so geringe Gurtrückholkraft, daß diese nicht mehr dazu ausreicht, das Gurtband vollständig und problemlos auf die Aufwickeltrommel aufzuwickeln. Das nicht aufgewickelte Gurtband hängt dann störend und unschön im Fahrzeug herum und erfordert zur vollständigen Aufwicklung auf der Aufwickelvorrichtung ein besonderes Tätigwerden des Fahrzeuginsassen, das ja gerade durch die selbsttätige Gurtaufwickelvorrichtung vermieden werden sollte.Would one now use the winding spring in order to counter this disadvantage train weaker, so the pressure on the body of the vehicle occupant in the applied state of the belt can be reduced; but then someone else occurs Disadvantage, which also has a negative effect on the vehicle occupants' willingness to use seatbelts affects. Since a weaker spring also generates a lower return force, with the progressive belt winding on the winding drum because of the larger developing belt reel decreases even further, especially towards the end of the The winding process often has such a low belt return force that it is no longer it is sufficient to put the belt on the take-up drum completely and without any problems to wind up. The unwound belt strap then hangs in it in a disturbing and unattractive way Vehicle around and requires to be fully rewound on the rewinder a special activity of the vehicle occupant, which is precisely because of the automatic Belt retractor should be avoided.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist daher darin zu sehen, eine neuartige Federanordnung zu schaffen, die zur Vermeidung der vorbeschriebenen Schwierigkeiten eine möglichst fallende Kennlinie aufweist, bei der also das Rückstellmoment mit größer werdendem Verstellweg abnimmt. Insbesondere wird eine für eine selbsttätige Sicherheitsgurtaufwickelvorrichtung einsetzbare Federanordnung angestrebt, bei der bei ausgezogenem Gurtband eine möglichst geringe und bei aufgewickeltem Gurtband eine möglichst große Rtickholkraft vorhanden ist, um so den Komfort und damit die Anlegehäufigkeit der Sicherheitsgurte von Kraftfahrzeugen zu erhöhen.The object on which the invention is based is therefore to be seen in to create a novel spring arrangement to avoid the above Difficulties having a characteristic curve that is as falling as possible, i.e. in which the restoring torque decreases with increasing adjustment. In particular, one is used for an automatic Seat belt retractor insertable spring arrangement aimed at with the belt strap pulled out the lowest possible and with the belt strap wound up the greatest possible return force is available, so as to improve comfort and thus the To increase the frequency of wearing the seat belts of motor vehicles.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß eine Wickelfeder vorgesehen ist, die mit einem Ende an der Innenwand eines frei drehbar gelagerten, zylindrischen Federhauses und mit dem anderen Ende auf einer exzentrisch zum Federhaus gelagerten, das Rückstellmoment abgebenden Wickelwelle gehalten ist und die unter Arbeitsaufnahme von ihrem im Federhaus dicht aufgewickelten Zustand auf die Wickelwelle umspulbar bzw. unter Arbeitsabgabe zurückspulbar ist. Dabei soll der Krümmungsradius der durch ein Federband oder durch eine Draht feder gebildeten Aufwikkelfeder im entspannten Zustand gleich oder größer als der Krümmungsradius der Innenwand des Federhauses sein. Beim Umspulen der Wickelfeder von dem Federhaus auf die Wickelwelle ergibt sich dann eine elastische Verformung der Wickelfeder durch Krümmung im Bereich zwischen dem Abheben von dem in dem Federhaus anliegenden Federwickel und dem Anlegen an dem auf der Wickelwelle aufliegenden Federwickel. Diese elastische Verformung ist ein Maß für das beim Rückspulen abgegebene Drehmoment, wobei der Verlauf dieses Drehmomentes mit fortschreitender Aufwicklung der Wickelfeder auf der Wickelwelle kleiner wird, da die Zunahme des Federwickels auf der Wickelwelle relativ größer ist als die Zunahme des im Durchmesser wesentlich größeren Federwickels im Federhaus.This object is achieved according to the invention in that a clock spring is provided, one end of which is free on the inner wall of one rotatably mounted, cylindrical barrel and with the other end on one eccentric to the barrel mounted winding shaft that emits the restoring torque is held and the work started from her tightly wound in the barrel State can be rewound on the winding shaft or rewound with work output. The radius of curvature of the spring by a spring band or a wire formed winding spring in the relaxed state is equal to or greater than the radius of curvature be the inner wall of the barrel. When rewinding the clock spring from the barrel An elastic deformation of the winding spring then results on the winding shaft by curvature in the area between the lift-off from the one in the barrel Spring coil and the application to the spring coil resting on the winding shaft. This elastic deformation is a measure of the torque released during rewinding, the course of this torque as the winding spring progresses on the winding shaft becomes smaller as the increase in the spring winding on the winding shaft is relatively larger than the increase in the diameter of the spring coil, which is much larger in the barrel.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei zeigt die Zeichnung in schematischer Darstellungsweise in Fig. 1 die erfindungsgemäße Federanordnung im Ausgangszustand, bei dem die Wickelfeder in dichten Windungen an der Innenwand des Federhauses anliegt und Fig. 2 die Federanordnung im voll aufgezogenen Zustand, bei dem die Wickelfeder in einem dichten Wickel auf der Wickelwelle aufliegt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which is explained in more detail below. The drawing in a schematic representation in Fig. 1, the spring arrangement according to the invention in the initial state, in which the clock spring in tight turns on the inner wall of the barrel and Fig. 2 shows the spring arrangement in the fully opened state, in which the clock spring rests in a tight coil on the winding shaft.

In der Zeichnung ist mit 1 die das Rückstellmoment abgebende Wikkeilwelle bezeichnet, an der ein Ende 3 einer in Form eines Federbandes oder einer Drahtfeder ausgebildeten Wickelfeder 2 gehalten ist, deren anderes Ende 4 am Innenrand eines Federhauses 5 gehalten ist, das gegenüber der Wickelwelle 1 exzentrisch und frei drehbar gelagert ist. Während im Ausgangszustand gemä3 Figur 1 die Wickelfeder 2 nahezu vollständig in Form eines dichten Federwikkels 6 am Innenrand des zylindrischen Federhauses 5 anliegt, ist die Wickelfeder 2 bei dem in der Figur 2 gezeigten, vollständig aufgezogenen Zustand auf die Wickelwelle 1 umgespult, so daß sich jetst dort ein dichter Federwickel 7 ergibt. Bei Freigabe der Wikkelwelle 1 wUrde sich die Wickelfeder 3 unter Arbeitsabgabe bis zu dem in der Figur 1 gezeigten Ausgangszustand zurUckspulen.In the drawing, 1 is the wedge shaft that emits the restoring torque denotes, at which one end 3 is in the form of a spring band or a wire spring formed coil spring 2 is held, the other end 4 on the inner edge of a Spring barrel 5 is held, which is eccentric and free with respect to the winding shaft 1 is rotatably mounted. While in the initial state according to FIG almost completely in the form of a dense spring coil 6 on the inner edge of the cylindrical Spring barrel 5 is applied, the clock spring 2 in the case of the one shown in FIG. 2 is complete wound state rewound on the winding shaft 1, so that there is now a dense spring coil 7 results. When the winding shaft 1 is released, the clock spring would be 3 rewind to the initial state shown in FIG.

Da das an der Wickelwelle dabei abgegebene Drehmoment von der zu tiberwindendenelastischen Verformung der Wickelfeder zwischen ihren Anlagepunitenan dem Federwickel auf der Wickelwelle 1 bzw.Since the torque delivered at the winding shaft depends on the elastic Deformation of the coil spring between its contact points on the spring coil on the Winding shaft 1 resp.

in dem Federhaus 5 abhängt, diese Verformung aber mit zunehmender lufwicklungder Wickelfeder 2 auf der Wickelwelle 1 entsprechend der Verringerung der in der Zeichnung mit CLund ß bezeichneten Vinkel abni t, ergibt sich insgesamt gesehen eine fallende Kennlinie der erfindungsgenäßen Federanordnung. Dies bedeutet, daß bei Beginn des Aufzugivorganges der Federanordnung (Figur 1) das Rückstelldrehmoment groß, dagegen bei Ende dieses Vorganges (Figur 2) klein ist.in the barrel 5 depends, but this deformation with increasing Winding of the winding spring 2 on the winding shaft 1 according to the reduction the Vinkel abni t marked in the drawing with CL and ß, results as a whole seen a falling characteristic of the spring arrangement according to the invention. This means, that at the beginning of the winding process of the spring arrangement (Figure 1) the Reset torque large, but small at the end of this process (Figure 2).

Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federanordnung ergibt sich bei selbsttätigen Sicherheitsgurtaufwickelvorrichtungen, indem die Wickelwelle 1 mit der das Sicherheitsgurtband aufwickelnden Wickeltrommel der Gurtaufwickelvorrichtung verbunden wird und zwar in der Weise, daß beim Abziehen des Gurtbandes von der Gurtwickeltrommel die Wickelfeder 2 auf die Wickelfeder 1 aufgewickelt wird. Die Wickelrichtung des Gurtbandes auf der Wickeltrommel ist also entgegengesetzt zur Wickelrichtung der Wickelfeder 2 auf der Wickelwelle 1, so daß sich bei abgelegtem Sicherheitsgurt, d.h. bei vollständig auf der Wickeltrommel aufgewickeltem Gurt der in der Figur 1 gezeigte Zustand der Federanordnung und bei angelegtem, d.h. vollständig von der Wickeltrommel abgezogenem Sicherheitsgurt der in der Figur 2 gezeigte Zustand der Federanordnung ergibt. Dadurch, daß die erfindungsgemäße Federanordnung ein Drehmoment mit über den Verstellweg fallender Kennlinie erzeugt, ergibt sich für den Verlauf der in dem Sicherheitsgurt wirksam werdenden Gurtkraft eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Federanordnungen. Auch hier wird jedoch der positive Einfluß der fallenden Drehmomentkennlinie auf den Verlauf der in dem Sicherheitsgurt ausgeübten Gurtkraft durch die mit zunehmender Abwicklung des Gurtbandes von der Wickeltrommel sich ergebende Verringerung des wirksamen Wickelradius abgeschwächt.A preferred application example of the spring arrangement according to the invention results in automatic seat belt retractors by the winding shaft 1 with the seat belt winding drum of the belt winding device is connected in such a way that when pulling the webbing from the belt winding drum the clock spring 2 is wound onto the clock spring 1. The winding direction of the The belt on the winding drum is opposite to the winding direction of the Clock spring 2 on the winding shaft 1, so that when the seat belt is removed, i.e. with the belt completely wound on the winding drum, the one in the figure 1 shown state of the spring arrangement and when applied, i.e. completely from the With the seat belt removed from the winding drum, the state shown in FIG Spring arrangement results. Because the spring arrangement according to the invention generates a torque generated with a characteristic curve falling over the adjustment path, results for the course the belt force that becomes effective in the seat belt is a substantial improvement compared to conventional spring arrangements. Here too, however, the positive influence becomes the falling torque characteristic on the course of the exerted in the seat belt Belt force due to the increasing unwinding of the belt from the winding drum resulting reduction in the effective winding radius weakened.

Insgesamt gesehen läßt sich aber sagen, daß es mit der erfindungsgemäßen Federanordnung'anders als bei herkömmlichen Federanordnungen, möglich ist, die Gurtkraft so zu bemessen, daß sie im angelegten Zustand des Gurtes gering und damit auch ihr am Körper des Fahrzeuginsassen wirksamer Anlagedruck gering ist, während sie gegen Ende des Aufwickelvorganges noch genügend groß ist, um eine sichere und vollständige Aufwicklung des Gurtbandes auf der Wickeltrommel zu gewährleisten.Overall, however, it can be said that it is with the invention The belt force, which is different from conventional spring arrangements, is possible to be dimensioned in such a way that they are low when the belt is put on and thus also you on the body of the vehicle occupant effective contact pressure is low, while against The end of the winding process is still large enough for a safe and complete Ensure that the webbing is wound onto the winding drum.

Durch Veränderung des Querschnittes und damit des Trägheitsmomentes der Wickelfeder über ihre Länge kann das sich einstellende REckstelldrehmoment in vorteilhafter Weise beeinflußt werden, so daß mit einfachen Mitteln eine den jeweiligen Bedingungen und Anforderungen anpaßbare Kennlinie der Federanordnung eingestellt werden kann. Gemäß einer weiteren Ausbildungsmöglichkeit kann das Federhaus 5 auch abweichend von der in der Zeichnung gezeigten Ausführung, wo es ortsfest gelagert ist, nachgiebig, beispielsweise in einer Schlitzführung oder an einem Schwenkhebel, gelagert sein und durch Gewichts- oder Federkraft zur Anlage seines Innenmantels bzw. des dort dicht anliegenden Federwickels 6 an der Wickelwelle 1 bzw. dem dort dicht aufliegenden Federwickel 7 beaufschlagt sein. Dadurch ist die Exzentrizität e, die im übrigen zur Drehmomentabstützung und zur Ermöglichung des Umspulens der Wickelfeder von dem Federhaus auf die Wickelwelle unbedingt erforderlich ist, nicht konstant sondern veränderlich und der in der Zeichnung mit ß bezeichnete Winkel des von dem Federwickel 6 abgehobenen Federstückes ist ständig 0.By changing the cross-section and thus the moment of inertia the winding spring over its length can adjust the reset torque in be influenced in an advantageous manner, so that with simple means one of the respective Conditions and requirements adjustable characteristic curve of the spring arrangement set can be. According to a further training option, the barrel 5 can also different from the version shown in the drawing, where it is stored in a stationary manner is flexible, for example in a slot guide or on a pivot lever, be stored and by weight or spring force to the plant of its inner jacket or the spring coil 6 lying tightly there on the winding shaft 1 or the one there be applied tightly fitting spring coil 7. This is the eccentricity e, the rest of the torque support and to enable the rewinding of the The clock spring from the barrel to the winding shaft is not absolutely necessary constant but variable and the angle designated by ß in the drawing of the spring piece lifted off the spring coil 6 is always 0.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

CLAIMS Spring arrangement to deliver a restoring torque with over the adjustment path falling characteristic, in particular to act on one end a seat belt, which automatically winds up the belt winding device of vehicles, in particular passenger vehicles, characterized in that a clock spring (2) is provided with one end (4) on the inner wall of a freely rotatably mounted, cylindrical barrel (5) and the other end (3) on an eccentric The winding shaft (1) which is mounted to the barrel and which emits the restoring torque is held and the work is starting from its tightly wound state in the barrel can be rewound on the winding shaft or rewound under irbeitsabgabe.

2. Spring arrangement according to claim 1, characterized in that the Clock spring (2) is formed by a spring band.

3. Spring arrangement according to claim 1, characterized in that the Clock spring is formed by a wire spring.

4. Spring arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the radius of curvature of the clock spring (2) in the relaxed state is equal to or greater than is the radius of curvature of the inner wall of the barrel.

5. Spring arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the clock spring (2) has a variable cross-section over its length.

6. Spring arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the barrel is so resilient that it is through with its inner wall Weight or spring force is pressed against the winding shaft.