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reagiert auf die Beschleunigun des berausgezogenen Gurtbandes.
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Bei einigen Gurtaufrellern dieser Art ist eine als Scheibe ausgebildete
träge Masse vorgesehen, welche beim Speri'engriff die Aufwickelwelle zum Anhalten
bringt.
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Statt einer solchen Auslösevorrichtung oder zusätzlich zu dieser kann
auch ein System vorgesehen sein, daß auf die I3eschleunigung des Fahrzeugs anspricht,
z.B. ein Pendel, eine auf einer Schräge gelagerte Kugel oder dergleichen.
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Beide Arten von Auslöseeinrichangen und Veiriegelungen befinden sich
normalerweise im nicht verriegelten Zustand, während sich die Aufwickelwelle mit
mehr oder weniger großer Winkelgeschwindigkeit dreht. Tritt nun das Unfallmoment
ein, so muß die Klinke zwischen die Zähne eines sich drehenden Rades fallen.
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Es ist bekannt, daß nur der volle Eingriff zwischen Klinke und Zahn
eine wirklich zuverlässige Verriegelung des Gurtbandaufwickelautomaten gewährleistet.
Wenn der Riegel oder die Klinke nur teilweise im Eingriff mit einem oder mehreren
Zähnen gelangt, kann es passieren, daß die Spitze der Klinke z.B. auf die Spitze
des Zahnes auftrifft und abspringt, ein Vorgang, der sich u.U. über mehrere Zähne
während der Drehung des Sperrzahnrades um einen gewissen Winkel wiederholt. VerständlLcherweise
geht hierbei eine wertvolle Gurtbandlänge verloren, die sonst für das Zurückhalten
des zu schützenden Insassen eingesetzt werden könnte.
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VERRIEGELUNGSANOPDNUNG AN EINEM GURTAUFROLLER Die Erfindung betrifft
eine Verriegelungsanordnung an einer Aufwickelvorrichtung für längliche Materialien,
z.B. Seile oder Bänder, vorzugsweise bei Sicherheiksgurten in Kraftfahrzeugen, mit
einem mit der Sickelwelle fest vel-bundenen Zahn ad un<J mit einem Verriegelungsteil.
Die Gurtaufroller bei Sicherbeitsgurten sind derzeit in verschiedenen Ausführungsformen
im Handel. So ist z.B. der sogenannte Automat oder Gurtaufwickelautomat bekannt,
in weichem eine Rückholfeder und ein Verriegelungsteil angeordnet sind, so daß das
Gurtband im angelegten Zustand stets dicht an der Brust und/oder am Becken des angeschnallten
Tnsassen vorbeiläuft, so dafür in vorteilhafter Weise jegliche Gurtlose beseitigt
ist, und dennoch kann sich der Insasse frei unter Verlängerung des Gurtbandes bewegen,
z.B. sich nach vorn zum Handschuhfach beugen usw., ohne daß nach dem Zurücklehnen
lose herumhängendes Band verbleibt. Die Aufrollfeder zieht das bei der langsamen
Bewegung des Insassen herausgezogene Gurtband wieder zurück in das Gehäuse des Automaten.
Im Augenblick eines Unfalles blockieren diese Automaten, indem mindestens eine Klinke
oder ein Riegel in ein mit der Wickelwelle mitdrehendes Zahnrad einklinkt und somit
ein weiteres Herausziehen des Gurtbandes verhindert. Das Einklinken kann entweder
dadurch ausgelöst werden, daß ein seharfel- Ruck im Gurtband durch plötzliches Herausziehen
auftritt, d.h. diese Auslöseeinrichtung
Bei einem mangelhaften Eingriff
der Klinke iii die Zähne des Sperr-Rades kann es aber auch passieren, daß ein oder
mehrere Zähne abgescher werden. Audi in diesem Falle ist des Insasse erheblich gefihrlet,
selbst wein der dritte oder fünfte Zahn dann achließlich in der gewünschten Weise
greift. In jedem Falle ist zu bemerken, daß diese nachteilige Zeitverzögerung umso
größer wird bzw. die Möglichkeit einer zuverlässigen Verrieselung oder Verklinkung
umso kleiner wird, je schneller sich die Aufwickelwelle dreht.
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Der Erfindung liegt dahe<' die Aufgabe zugrunde, eine Verriegelungsanordnung
an einer Aufwickelvorrichlungb insbesondere einer Gurtbandaufwickelvorrichtung für
Sicherheitsgurte in Kraftfahrzeugen'dei eingangs genannten Art so zu verbessern,
daß die Gefahr des Überspringens der Klinke oder des Riegels von einem Zahn des
Sperr-Rades zum nächsten oder auch das Abreißen von Zahnspitzen veihindert ist,
so daß die sogenannten Gurtaufwikkelautomaten noch zuverlässiger und sicherer werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Verriegelungsteil
als selbsthemmende Schnecke ausgebildet ist und das Zahnradein mit der Schnecke
gepaartes Schneckenrad ist, daß die Lücke zwischen den Zähnen im Schneckenrad breiter
als die Breite des Schneckenzahnrades ist und daß die Schnecke von einer drehfest
mit der Wickelwelle verbundenen Synchronisiereinrichtung nachgiebig, elastisch angetrieben
ist. Erstmals wird es mit Hilfe dieser Merkmale möglich, das Verriegelungsteil
auch
während der langsamen bewegungen, wenn das Gurtband langsam aus dem Automaten berausgezogen
und darin wieder hineingerollt wird, in einer solchen Lage zu dem mit den Wickelwelle
fest verbundenen Zahnrad stellt, , daß maß von einem ständigen bingriff sprechen
könnte, obwohl eine Berührung zwis chen Venriegcfhungsteil und Zahnrad nicht gegeben
ist. Obwohl der Insasse sich bei langsamem Herausziehen und Wiederaufwickeln des
Gurtbandes in angeschnaAltem Zustand vollständig frei bewegen kann, ist doch ein
vollstlndiger Sperreingriff im Unfallmoment jederzeit ohene Überspringen eines oder
mehrerer Zähne des mit des Wickelwelle verbundenen Zahnrades möglich.
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Dieser Gedanke wird dadurch verwirklicht, daß der Erfinden die bekannte
Tatsache ausnutzt, daß die Kombination von Schnecke und Sclrneckejirad in einer
Richtung selbsthemmend ist Nach der / er-Finderischen Lehre ist nun vorgesehen,
diese Selbsthemmung als Verriegelung auszunutzen, d.li danii eine Verriegelung des
Zahnrades vorzusehen, wenn ein bestimmter Sonderzustand zwischen Verriegelungsteil
und Zahnrad, d.h. zwischen Schneckenrad und Schnecke, aufgehoben ist. Die Aufwickelfeder
treibt die Schnecke an, von welcher das Schneckenrad jederzeit bewegbar ist. D.h.
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das Gurtband kann jederzeit strammgezogen werden. Dies ist in jedem
Falle im Sinne der Erfindung und ist auch bei vielen bekannten Gurtaufwickelautomaten
vorgesehen. In der anderen Richtung besteht aber normalerweise die Selbsthemmung,
was bedeuten würde, daß ohne den oben erwähnten Sonderzustand Gurtband sich weder
schnell noch langsam aus dem Automaten Jierauszieiien
lassen wiirde,
weil in dieser Richtung das Schneckenrad die Schnecke nicht antreiben kann und somit
blockiert ist.
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Der erwähnte Sondeszustand wird nun durch die zweite erwähnte Maßnahme
gemäß der Erfindung erreicht, daß nämlich zwischen den Zähnen des Schneckenrades
einerseits und der Schnecke andererseits eine Lücke vorgesehen ist, mit anderen
Worten, daß die Lücke zwischen den Zähnen im Schneckenrad breiter als die Breite
des Schneckenzahnes ist. Wenn man nun mit einer besondereii Einrichtung dafür sorgt,
daß die Seite des Schneckenzahnes außer Berühiung mit den Zähnen im Scllneckenrad
gehalten wird, selbstverständlich auch wahrend der Bewegung beider Räder, dann wire
die Selbsthemmung aufgehoben.
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Die besondere Einrichtung zur Erreichung dieses Sonderzustandes is
nun eine Synchronisiereinrichtung, die drehfest mit der Wikkelwelle verbunden ist,
aber nachgiebig und elastisch die Schnecke antreibt. Die Wirkune dieser Maßnahme
besteht darin, daß bei langsamem herausziehen des Gurtbandes unddamit Drehung des
Schneckenrades mit einer einen bestimmten Wert nicht überschreitenden Winkelgeschwindigkeit
eine synchrone Antriebsbewegung auch für die Schnecke vorgesehen ist, so daß tatsächlich
der Sonderzustand auch während langsamer Drehbewegungen erreicht bleibt, wonach
nämlich die Zähne der Schnecke ohne Berührung in den Lücken zwischen den Zähnen
des Schneckenrades laufen. Damit ist die Selbsthemmung aufgehoben, und der Benutzer
des Automaten kann das Guitband langsam herausziehen und selbstverständlich sehnell
oder langsam wieder in den Automaten zurückziehen lassen.
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Als Synchronisiereinrichtung könnte man eine Biegewelle oder ein Getriebe
verwenden, aber auch jede andere Einrichtung wäre geeignet, die kleine Baumaße gestaute
untl eine zuverlässige Synchronisierung garantiert.
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Beim schnellen Herausziehen des Gurtbandes, wenn das Schnockenrad
sich also mit einer größeren, den vorgenannten bestimmten Wert überschreitenden
Geschwindigkeit dreht, insbesondere bei der Beschleunigung, geht die Synchronisierwirkung
kunzzeitig vertoren, die Zähne der Schnecke gelangen sofort in Eingriff mit denen
des Schneckenrades, die Selbsthemmung tritt ein, und die Wickelwelle wird gegen
ein weiteres Herausziehen blokkiert. Nach dem still stand ist dci synchronisierte
Zustand erreicht, die Blockierung und Selbsthemmung hört auf, aund die verriegelungsanordnung
gemäß der Erfindung ist für die nächste Verriegelungstätigkeit bereit.
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Der große Vorteil dieser neuen verriegelungsanerdnung besteht also
darin, daß das Verriegelungsteil sich stets in der Verriegelungslage befindet, weil
eben der Zahn der Schnecke sich in den Zähnen des Schneckenrades bewegt. Ein Überspringen
eines oder mehrerer Zähne bei plötzlichem Auftreten eines Unfalles ist unmöglich.
Dennoch kann sich der angeschnallte Insasse normal und freibewegen und dabei Gurtband
aus dem Aufroller herausziehen oder nach dem Zurücklellnen die Möglichkeit geben,
das Gurtband sofort wieder aufzurollen.
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Bei vortoilhafter weiterer Ausgestatung der erfindung ist die Synchronisiereinrichtung
ein Getriebe, das ein elastisch nachgibebiges Kraftübestragungsteil aufweist. Bevorzugt
ist es hierbei, wenn das olastische, nachgiebige Kraftübertragungsteil aus Kautschuk,
Polyurethan oder einem ähnlichen Stoff bestheht. In jedem Fa11 is 1 dann in der
vorstehelld beschriebenen Weise dafür gesorgt, daß die Synchronisation zwischen
dem Schneckenrad und der Schnecke bei rascher Beschleunigung der sickelwelle verlogengeht,
sa daß ein solbsthemmender kontakt zwischen Schnecke und Schneckenrad aund damit
einer' VerriegeLullg entsteht.
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Bei einer anderen Ausführungsform mit einem auf der Wickelwelle fest
verbundenen passiven verriegelungsrad, das mit einem aktiven Vorriegelungsteil gepaart
ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe
das passive Vei'riegelungsra<I un<l das aktive Verriege Lungstel wendeltreppenförmig
dicht hintoreinander angeordnete lemniskatenförmige Flügel in einer Rootsgebläse-ähnlichen
Anordnung aufweist, durch eine elastisch nachgebende Synchronisiereinrichtung miteinander
verbunden sind und jeweils zwei Flügel eines paares einander berührungslos gegenüberstehen.
Die lemniskatenförmigen Flügel eines Rootsgebläses sind bekannt.
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Unter Ausnutzung dieser bekannten Konstruktion ist nun erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die gleichen Wirkungen, wie oben in Verbindung mit der Kombination
von Schnecke und Schneckenrad beschrieben, und auch hier plötzliche Verriegelungen
zuverlässig möglich sind,
weil sich das Verriegelungsteil immer
in del Verriegelungslage befindet, und trotzdem der angeschnallte Insasse sich frei
bewegen kann, wenn er nur dafür sorgt, daß das Gurtband langsam genug aus dem Aufroller
herausgezogen wird. Der bo sondere Vorteil der Ausführungsform mit den lemniskatenförmigen
Flügeln bestehl darin, daß mali platzsparender mit paralleler Wellen arbeiten kann
und auch keine Kinkelübersetzngen mehr notwendig sind. Die Verriegelungsanordnung
kann damit eine noch kompaktere Bauweise bekommen.
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Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung fernet, wenn die Synchronisiereinrichtung
durch einen auf Beschleunigung ansprechenden, freibeweglichen Trägheitskörper verriegelbar
ist. Es ist dann eine Anordnung geschaffen, die ohne weiteres sowohl auf die Winkelbeschleunigung
der Aufwickelwelle als auel aut' die Beschleunigung des Fahrzeuges reagiert, d.h.
in beiden Fällen ist eine Blockierung wegen der Aufhebung der Synchronisation garantic
t.
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Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß auch, wenn die Welle des aktiven
Verriegelungsteils axial verschieblich ist. Der Blokkierzustand kann dann in einfacher
Reise auch dadurch erreicht werden, daß man die eine Welle gegenüber der anderen
z.B. um nur wenige Millimetei verschiebt und diese Verschiebung ist z.B. mit einem
Trägheitsschwungrad mit schrägei Rampe als Nockensteuerung möglich.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht auf den Gurtaufroller
ohne Gehäuse, mit Schneckenrad, Schnecke und Synchronisiereinrichtung, Fig. 2 eine
abgebrochene Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1, um insbesondeie den
berührungslosen Eingriff eines Zahnes der Schnecke in der Zahnlücke im Schneckenrad
zu zeigen, Fig. 3 in perspektivischer und schematischer Darstelung die Anordiiung
der anderen Ausführungsform der Erfindung mit den lemniskatenförmigen Flügeln und
Fig. 4 die Ansicht entlang einer der beiden Drehachsen der lemniskatenförmigen Flügel,
wobei die einzelnen Flügel drehversetzt zueinander angeordnet sind.
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Figur 1 zeigt eine Aufwickelwelle 1, auf der allerdings zur Vereinfachung
kein Gurtband angebracht ist. Ein Teil des Gehäuses ist durch die rückwärtige Wand
2 dargestellt, die unten in bekannter Weise über die Öffnung 3 am Fahrzeugboden,
am Türholm oder an anderen Stellen befestigbar ist. Die zwei besonderen Ausführungsformen
der Erfindung werden hier anhand
der vorzugsweisen Verwendung bei
Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen beschrienen, wobei sich versteht, d'tß die
Erfindung allgemein auf diese Ausführungsformen nicht beschränkt ist. Das Shcneckenzahnrad
4 ist fest mit dc?' Wickelwelle 1 verbunden und stellt auch iibelw ein lediglich
schematisch teilweise angedeutetes Kraftüt,e rtragungs tcil 5 mit der Synchronisiereinrichtung
6 in Verbindung. Abtriebsseitig weist die Synchronisiereinrichtung 6 a.B. ein Had
7 auf, das als Zahnrad o(]er Riemenscheibe ausgebildet sein kann und in Antriebseingriff
mit einer Schnecke 8 steht. Aus Der T)arstellung der Fig. 2 erkennt man die Zähne
9 des Schneckeiirades 1 uncl die berührungslos in den Ljjcken dazwischen befindlichen
Zähne (hier ein Zahn) 10 der Schnecke 8.
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Wenn die Schnecke im Antriebseingriff mit der' in Fig. 1 rechts gezeigten
Rückholfeder 11 stellt, erlaubt die Drehung der Schnecke 8 einen Drehautrieb des
Schneckenrades 4 und damit der Aufwickelwelle 1. Wenn dagegen dadurch Drehung deJ
Wickelwelle 1 die Kraftrichtung umgekehrt wird, d.h. die Antriebskraft von dem Schneckenrad
4 in die Schnecke 8 laufen will, tritt die Selbsthemmung ein: die Schnecke 8 kann
sich nicht drehen.
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Der eingangs erwähnte Sonderzustand ist in Fig. 2 gezeigt.
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Die Lücke oder der Spalt zwischen zwei Zähnen 9 des Schneckenrades
4 ist erfindungsgemäß breiter geformt als die Breite des in Fig. 2 von der Seite
gezeigten Zahnes 10 der Schnecke 8.
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Setzt man nun voraus, daß eine synchrone Kopplungsverbindung des Schneckenrades
4 mit der Schnecke X über das Teil 5, dieSynchronisiereinrichtung 6, <Iie Riemenscljeihe
7 und den Riemen 12 vorgeschen ist, so kann dcr in Fig. 2 gezeigte Sonderzustand
des berührungslosen Eingriffes der Zähne gehalten werden. Worin man jetzt die Wickelwelle
1 dreht, zur Aufrechterhalltung des Synchronisationszustandes mit keliner Winkelge
schwindigkeit oder geringer beschleunigung dreht, dann dreht sich hiermit auch die
Schnecke 8. Die Selbsthemmung ist nicht gegeben, den Antrieb erfolgt praktischüber
die Synchronisiereinrichtung, und dem 5 teiii, auch nichts im Wege, weil die dazu
übertragenen Kräfte sehr gering sind.
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Es sei nun angenemmen, daß in dei Synchronisiereinrichtung zwei miteinander
kämmende Zahnräder vorgesehen sind, von t'elcheii das eine aus Kautschuk, Urethan
oder einem ähnlichen Stoff besteht oder unter Federspannung auf seiner Welle gelagert
ist. Wenn dann ein Ruck im Gurtband untl damit eine Beschleunigung der Wikkeilwelle
1 erfolgt, welche die bestimmte zulässige Höhe des oben erwähnten Wertes überschreitet,
verzögert sich das genannte zweite Zahnrad, d.h. es läuft nicht mehr synchron mit
dein ersten mit. Selbstverständlich können auch andere nachgiebige Kraftübertragungsteile
vorgesehen sein, wenn sie nur dafür sorgen, daß bei rascher Beschleunigung der Wickelwelle
die Synchronisation kurzzeitig vertorengeht, so daß die Selbsthemmung eintritt und
de Sonderzustand gemäß Fig. 2 zwischen dem Zahn 10 in der Lücke zwischen den Zähnen
9 aufgehoben ist. Ohne die geringste
Gefahr des Überspringens von
Zähnen wie beim Stand der Technik ertelgt jetzt mit garantierten Sicherhelt im Unfallmoment
die Verriegelung.
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Die gleiche zeitliche Verzögerung der Abtriebsseite der Synclironisiereinrichtung
im Vergleich zur Abtriebsseite, d.h. die Aufhebung der Synchronisierung und damit
Einschaltung der Selbsthemmung erfolgt auch, wenn man in der Synchrornsiereinrichtung
eine trägheitsbetätigte Bremse einbaut, z.B. ein Pendel.
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In Fig. 3 ist schematisch eine weitere praktische und zweckmässige
Ausführungsform der Verriegelungsanordnung gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Mit 13 ist allgemein rein schematisch die Aufwickelwelle mit Gehäue, Aufwickelfeder
und dergleichen dargestelt. Man sieht Die / Achse 1}l, welche identisch mit der
der Wickelwelle 1 ist. Längs dieser Achse sind nun als aktives Verriegelungstell
wendeltreppenförmig dieht hintereinander angeordnete lemniskatenförmige Flügel 15,
15', 15" angeordnet, ähnlich wie bei einem Rootsgebläse. Über die elastisch nachgebende
Synchronisiereinrichtung 6 ist die Achse 14 mit einer zweiten parallel dazu angeordneten
Achse 16 verbunden, wobei die elastische Nachgiebigkeit der Synchronisiereinrichtung
dafür sorgen soll, daß durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses oder eine
Änderung des Phasenwinkels verschiedenor Drehteile zueinander kurzzeitig die Synchronisierung
aufgehoben werden kann, so daß die glatte Bewegung der lemnis-, katenförmigen Flügel
15 an den auf der' zweiten Achse 16 angeordneten
lemmiskatenförmigen
Flügeln 17, 17' und 17" vorbei aufgehoben ist und die Blockierung erfolgt. In dem
in Fig.
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3 geziegten sogenannten sonderzustand stehen sich jeweils zwei Flügel
15, 17 eines Paares einander berührungslos gegenüber so daß bei Aufrechterhaltung
dleses Sonderzustandes beide Achsen 14 und 16 und die darauf befindlichen Teile
ohne Blockiereingriff in Drehbewegng gehalten werden können/ Ist aber der Phasenwinkel
der einen Achse 16 bzw. der daran befestigten Teile zu der anderen Achse 14 bzw.
den daran befestigten Teilen im Winkel verschoben, so kann die Bewegung wie beim
Rootsgebläse nicht mehr erfolgen, die Flügel stehen einanden nicht mehr berührungslos
gegenüber, vielmehr tritt Verriege ung c in.
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Eine Darstellung der wendeltroppenförmig hintereinander angeordnoten
lemniskatenförmigen Flügel 15, 15' und 15" geht besonders deutlich aus Fig. 4 hervor.
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Im übrigen ist die Funktion del Verriegleungsanordnung beim Gui-taufroller
sehr ähnlich der zuvor beschriebenen, so daß eine Wiederholung hier nidt erforderlich
erscheint. Aus der schematisch gezeigten Ausführungsform nach Fig. 3 sicht man aber
den Vorteil dci' kompakten Baumöglichkeit, weil zwei zueinanderparallele Achsen
14 und 16 vorgesehen sind und keine Winkelübersetzung zur Kraftübertragung mehr
erforderlich ist.
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Infolge der Parallelanordnung der Achsen 111 und 16 läßt sich
auch
bei Einrichten einer Nockensteuerung die eine Achse gegenüber der anderen verschieben
und man erkennt sofort, daß dann ebenfalls der Blockierzustand erreicht ist.