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Beschreibung Selbstsperrender Sicherheitsgurtaufroller Die Erfindung
betrifft einen selbstsperrenden Gurtaufroller für Sicherheitsgurte, insbesondere
in Kraftfahrzeugen, mit einer gurtbandsensitiven und einer fahrzeugsensitiven Blockierung
der Gurtaufrollwelle, wobei ein exzentrisch zur Wellenachse gelagertes Sperrglied
von einer zentrisch auf der Aufrollwelle gelagerten und über eine Stift-Schlitz-Verbindung
an das Sperrglied gekuppelten Steuerscheibe radial nach außen bis zum Eingriff mit
einer gehäusefesten Verzahnung gesteuert wird und wobei die massenträge Steuerscheibe
für die gurtbandsensitive Blockierung federnd an der Aufrollwelle abgestützt ist
und für die fahrzeugsensitive Blockierung über eine Außenverzahnung mit einem Sensor
zusammenwirkt.
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Ein selbstsperrender Gurtaufroller für Kraftfahrzeug-Sicherheitsgurte
dieser Gattung ist durch das
DE-GM 74 25 531 bekannt, der mit einem
gurtbandsensitiven und einem fahrzeugsensitiven Ansprech-und Blockierungssystem
versehen ist. Bei dem dort angewendeten radialen Sperrprinzip ist auf einem mit
der Aufrollwelle für den Sicherheitsgurt fest verbundenen Exzenter ein radial auslenkbares
Sperrglied gelagert, welches an seinem äußeren Umfang nach außen gerichtete Sperrzähne
trägt und von einem gehäusefesten innenverzahnten Druckring umgeben ist, in welchem
es in der Ruhelage zusammen mit der Welle umläuft.
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Axial neben dem Sperrglied ist auf der Aufrollwelle zentral eine gegenüber
der Welle leicht verdrehbare Steuerscheibe gelagert, die mittels einer Stift-Schlitz-Verbindung
begrenzt beweglich an das Sperrglied gekuppelt und an der Aufrollwelle mittels einer
sogenannten g-Wert-Feder abgestützt ist, die die Steuerscheibe in einer Drehrichtung
gegenüber der Welle vorspannt, die der Aufwickelrichtung des Gurtbandes entspricht.
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Zur Bewirkung einer gurtbandsensitiven Blockierung des Gurtaufrollers,
bei der das Sperrglied lediglich durch einen schnellen Auszug des Gurtbandes, wie
er im Falle eines Unfalls durch die Vorwärtsverlagerung des Insassen gegeben ist,
in seine Blockierstellung gebracht werden soll, bleibt die Steuerscheibe aufgrund
ihrer Trägheitsmasse bei beschleunigter Drehbewegung der Gurtaufrollwelle gegenüber
der Welle zurück,
und zwar dann, wenn die Masseträgheit größer ist
als die Federkraft der g-Wert-Feder, welche die Steuerscheibe in ihrer Drehbewegung
an diejenige der Welle koppelt. Durch die Relativbewegung zwischen Welle und Steuerscheibe
im Falle eines Zurückbleibens der massenträgen Steuerscheibe wird das Sperrglied
über die Stift-Schlitz-Verbindung nach außen bis zum Eingriff in die gehäusefeste
Verzahnung gelenkt.
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Die fahrzeugsensitive Blockierung des Gurtaufrollers wird dadurch
erreicht, daß die Steuerscheibe auf ihrem äußeren Umfang mit einer Verzahnung versehen
ist, in die ein durch ein Pendelelement beweglicher Hebel eingreift. Das Pendelelement,
vorzugsweise als eine in einer Kugelkalotte unterhalb des Hebels frei rollbare Massekugel
ausgebildet, spricht auf Beschleunigungen und Verzögerungen des Fahrzeuges an und
betätigt den Hebel, der bei Eingriff in die Außenverzahnung der Steuerscheibe diese
festhält.
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Bei gleichzeitigem Zug am Gurtband und dadurch bewirkter Drehung der
Aufrollwelle kommt es wiederum zu der Relativbewegung zwischen Welle und Steuerscheibe,
die eine Auslenkung des Sperrgliedes in die gehäusefeste Verzahnung zur Folge hat.
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Ein Problem bei dem vorbeschriebenen Blockiersystem besteht in folgendem:
Da das Steuersystem und die Sperrscheibe mit der Gurtaufwickelwelle umlaufen und
die Ansprechempfindlichkeit des Steuersystems unabhängig von der jeweiligen Lage
der Gurtaufwickelwelle ist, besteht
die Möglichkeit, daß nach dem
Ansprechen des Steuersystems und anschließender Aussteuerung der Sperrscheibe ein
oder mehrere Sperrzähne der Sperrscheibe mit ihren Spitzen auf Zahnspitzen der zugeordneten
gehäusefesten Verzahnung treffen.
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Eine solche Fehlverriegelung kann zu bleibenden Schäden des Sicherheitsgurtaufrollers
führen, die diesen unbrauchbar machen.
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Bei der fahrzeugsensitiven Blockierung durch Eingriff des sensorgesteuerten
Hebels in die Außenverzahnung der Steuerscheibe ist eine Zahn-auF-Zahn-Blockierung
von Sperrglied und gehäusefester Verzahnung dadurch ausgeschlossen, daß die Teilung
der Außenverzahnung der Steuerscheibe der Teilung der gehäusefesten Verzahnung entspricht.
Da durch die definierte Eingriffsstellung des Hebels an einem bestimmten Zahn der
Steuerscheihe der Beginn der Relativbewegung zwischen Steuerscheibe und Welle und
damit der Beginn der Aus lenkung des Sperrgliedes im einzelnen festgelegt ist, ist
sichergestellt, daß die Auslenkung des Sperrgliedes in einer festliegenden, für
den Eingriff des Sperrgliedes in die gehäusefeste Verzahnung günstigen Winkelanordnung
erfolgt, die eine Zahn-auf-Zahn-Blockierung von Sperrglied und gehäusefester Innenverzahnung
des Gurtaufrollers vermeidet.
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Bei den bekannten Gurtaufrollern ist trotzdem noch der Nachteil vorhanden,
daß bei der gurtbandsensitiven Blockierung eine Zahn-auf-Zahn-Blockierung des Sperrgliedes
und der gehäusefesten Verzahnung nicht mit der erforderlichen Sicherheit auszuschließen
ist.
Dies hat seinen Grund darin, daß der Zeitpunkt, zu welchem die Steuerscheibe aufgrund
ihrer Masseträgheit gegenüber der Drehbewegung der Welle zurückbleibt und so die
radiale Auslenkung des Sperrgliedes einleitet, nicht vorbestimmt werden kann. Aus
diesem Grund erfolgt der Eingriff des Sperrgliedes in die gehäusefeste Verzahnung
ungesteuert, und dabei kann eine Zahn-auf-Zahn-Blockierung erfolgen. Damit ist jedoch
keine sichere und den angeschnallten Insassen in jedem Fall festhaltende Verriegelung
gewährleistet, wobei darüber hinaus die Zahnspitzen einem erheblichen Verschleiß
unterliegen, der die Lebensdauer des Gurtaufrollers insgesamt beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen automatischen
Gurtaufroller der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß eine Zahn-auf-Zahn-Blockierung
von Sperrglied und gehäusefester Verzahnung vermieden wird, wobei eine von der jeweiligen
Stellung der Gurtaufroliwelle bzw. der Steuerscheibe unabhängige, gleichmäßige Ansprechempfindlichkeit
beibehalten werden soll.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sowie vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen derselben ergeben sich aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche
dieser Beschreibung vorangestellt sind.
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Indem nach der Erfindung nun die Drehverzögerung der Steuerscheibe
in eine Sperrbewegung des
Sensors für das fahrzeugsensitive Blockiersystem
übertragen und somit nur noch das fahrzeugsensitive System zur Einleitung der Auslenkbewegung
für das Sperrglied in die gehäusefeste Verzahnung verwendet wird, lassen sich in
vorteilhafter Weise die beim fahrzeugsensitiven Blockiersystem gegebenen geometrischen
Möglichkeiten einer Vermeidung der Zahn-auf-Zahn-Blockierung von Sperrglied und
gehäusefester Verzahnung auch für das gurtbandsensitive Blockiersystem nutzen.
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Eine ungesteuerte Aus lenkung des Sperrgliedes lediglich aufgrund
einer zu einem nicht vorhersehbaren Zeitpunkt entstehenden Drehverzögerung der Steuerscheibe
ist bei der Erfindung vermieden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel geschieht die Übersetzung
der Drehverzögerung der Steuerscheibe in die Sperrbewegung des fahrzeugsensitiven
Systems dadurch, daß die Trägheitsmasse von der Steuerscheibe getrennt und gegenüber
der in ihrer Lage verbleibenden Steuerscheibe axial beweglich ist und sich im Blockierfall
in die Ebene eines mit dem Sensorhebel verbundenen Sucherzahns verschiebt, welcher
dann den Eingriff des Sensorhebels in die Außenverzahnung der Steuerscheibe bewirkt,
der letztlich dann die radiale Aus lenkung des Sperrgliedes und anschließende Blockierung
des Gurtaufrollers bewirkt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben,
welches nachstehend beschrieben wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht
der Sperrmechanik des Gurtaufrollers bei abgenommener Steuer- und Trägheitsscheibe,
Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 mit Steuermechanismus für die gurtband- und fahrzeugsensitive
Blockierung, Fig. 3 den Steuermechanismus in einer auseinandergezogenen schaubildlichen
Darstellung, Fig. 4 eine Vorderansicht der Systemseite des Gurtaufrollers, teilweise
geschnitten.
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Der selbstsperrende Gurtaufroller, der in seiner Gesamtheit etwa dem
in dem DE-GM 74 25 531 im einzelnen erläuterten Gurtaufroller entsprechen kann,
weist ein U-förmiges Gehäuse 1 auf, in dessen U-Schenkeln eine Aufrollwelle für
das Gurtband gelagert ist, die mit einem konzentrischen Wellenfortsatz 2 sowie einem
starr mit der Welle verbundenen Exzenterzapfen 3 mit Anschlagzapfen 32 die Gehäusewand
1 durchgreift. Ein innenverzahnter Druckring 4 ist durch Befestigungsmittel 5 konzentrisch
zu der Aufrollwelle mit der Gehäusewand 1 verbunden.
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Auf dem Exzenterzapfen 3 ist ein Sperrglied 6 gelagert, welches in
der Zeichnung der besseren Übersicht halber durch Punktierung hervorgehoben ist.
Mit durchgezogenen Linien ist es in seiner sperrfreien Ruhestellung gezeichnet,
in welcher Sperrzähne 7 des Sperrgliedes 6 einen radialen Abstand von den Sperrzähnen
8 des innenverzahnten Druckringes 4 aufweisen. Bei 9 trägt das Sperrglied
6
einen Steuerzapfen, der im Rahmen einer Stift-Schlitz-Verbindung mit der entsprechenden
Gestaltung einer Steuerscheibe 13 zusammenwirkt.
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Mit strichpunktierten Linien ist das Sperrglied 6 in der von seiner
Ruhestellung nächsten erreichbaren Sperrstellung gezeichnet. Der Übergang des Sperrgliedes
6 in die Sperrstellung setzt eine Drehung der Aufrollwelle in Pfeilrichtung entsprechend
einer Zugbewegung am Gurtband in Richtung des Pfeiles 10 und eine Führung des ZapEens
9 etwa in Pfeilrichtung 11 voraus, wobei die Spitze des ersten der Sperrgliedzähne
7 eine Bewegung etwa im Sinne des Pfeils 12 vollzieht. Das Sperrglied wird durch
das Wellenlager 33, welches mittels der Schraube 34 am Wellenfortsatz 2 befestigt
ist, seitlich geführt.
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Der Steuerung des Sperrglieds dient eine Steuermechanik, die zunächst
aus einer auf den Wellenlager 33 gelagerten Steuerscheibe 13 besteht, die eine Außenverzahnung
14 aufweist. Mit einem Steuerschlitz 15 ist die Steuerscheibe an den Zapfen 9 des
Sperrgliedes 6 gekoppelt. Die Steuerscheibe 13 ist napfartig ausgebildet, wobei
das Innere des Napfes der Gehäusewand 1 des Gurtaufrollers abgewandt ist. Die napfförmige
Steuerscheibe 13 weist in ihrem Inneren einen inneren Lagerkranz 16, der das Wellenlager
33 umgibt, und einen davon beabstandeten äußeren vorstehenden Lagerkranz 17 auf,
wobei zwischen den beiden Lagerkränzen 16, 17 eine starke Drehfeder 18 zur Verspannung
von Gurtaufrollwelle über das Wellenlager 33 und Steuerscheibe 13 angeordnet und
jeweils an diesen beiden Bauteilen eingehängt ist.
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Der äußere Lagerkranz 17 der Steuerscheibe 13 weist
zwei
radial sich gegenüberliegende Lücken 19 auf, wobei die Übergänge vom Steuerscheibentiefsten
zum vorstehenden Lagerkranz in der der durch die Abwicklung des Gurtbandes verursachten
Drehrichtung der Aufrollwelle entgegengesetzten Richtung schraubenartig schräg ansteigend
gestaltet und als Anlaufschrägen 20 ausgebildet sind.
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Im Inneren der napfartig gestalteten Steuerscheibe 13 ist eine Trägheitsscheibe
21 eingepaßt, die mit einer Ausnehmung 22 den äußeren Lagerkranz 17 der Steuerscheibe
13 lagernd übergreift und im Bereich der Lücken 19 im Lagerkranz 17 der Steuerscheibe
13 zwei radial nach innen tretende Vorsprünge 23 aufweist, die in die Lücken 19
eingreifen. Die Vorsprünge 23 sind in Umfangsrichtung der Trägheitsscheibe 21 an
ihrer der Steuerscheibe 13 zugewandten Seite schräg ausgebildet, und zwar derart,
daß ihr Steigwinkel demjenigen der Anlaufschrägen 20 der Steuerscheibe 13 entspricht.
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An ihrem äußeren Umfang trägt die Trägheitsscheibe 21 axial abstehende
Stifte 24.
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Steuerscheibe 13 und Trägheitsscheibe 21 sind schließlich durch eine
Schraubenfeder 25 gegeneinander verspannt, die mit ihrem einen Ende an einem Zapfen
26 der Trägheitsscheibe 21 und mit ihrem anderen Ende an einem Zapfen 27 der Steuerscheibe
13 eingehängt ist, wobei der Zapfen 27 der Steuerscheibe 13 die Trägheitsscheibe
21 in einer in Umfangsrichtung langgezogenen Ausnehmung 28 durchgreift.
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An der Gehäusewand 1 ist ein Kugelsensor 29 eingehängt, der mit einem
Sperrhebel 30 mit der Außenverzahnung 14 der Steuerscheibe 13 zusammenwirkt. Mit
dem Steuerhebel 30 gekoppelt ist ein Sucherzahn 31, der auf der dem Gurtaufroller
abgewandten Seite des Sperrhebels 30 angeordnet ist und in seiner Länge den Sperrhebel
30 überragt.
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Der Sperrmechanismus gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
funktioniert folgendermaßen: Solange die Zugbewegung des Gurtes 10 gleichmäßig erfolgt
und einen bestimmten Beschleunigungswert nicht überschreitet, dreht sich die Steuerscheibe
13 mit darin gelagerter Trägheitsscheibe 21 aufgrund der Wirkung der Drehfeder 18,
deren Drehmoment über der g-Wert-Ansprechschwelle liegt, mit der Aufrollwelle mit.
Gleiches gilt auch für die Trägheitsscheibe 21, die an die Bewegung der Steuerscheibe
13 über die Schraubenfeder 25 gekoppelt ist.
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Sobald der Gurtauszug einen vorbestimmten Beschleunigungswert überschreitet,
folgt zwar die Steuerscheibe 13 der entsprechend schnellen Drehbewegung der Aufrollwelle,
jedoch bleibt nun die Trägheitsscheibe 21 aufgrund ihrer eigenen Massenträgheit
gegenüber der Bewegung der Steuerscheibe 13 zurück. Die Ansprechschwelle ist festgelegt
durch die Federkraft der Schraubenfeder 25, die somit die Funktion der g-Wert-Feder
übernimmt, da ein Verharren der Trägheitsscheibe 21 gegenüber der Drehbewegung der
Steuerscheibe 13
erst dann zuni Tragen kommt, wenn die eingestellte
Federkraft der Schraubenfeder 25 überschritten wird.
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Infolge der durch den beschleunigten Gurtauszug, wie er im Falle eines
Unfalls durch die Vorwärtsverlagerung des Insassen gegeben ist, bewirkten Relativbewegung
zwischen Steuerscheibe 13 und Trc!g1eitsscheibe 21 laufen die schräg ausgebildeten
Vorsprünge 23 der Trägheitsscheibe 21 auf den Anlaufschrägen 20 der Steuerscheibe
13 auf, wo(lurch die Trägheitsscheibe 21 axial nach außen verlagert wird. Diese
axiale Verlagerung hat zur Folge, daß die axial angeordneten Umfangsstifte 24 der
Trägheitsscheibe 21 nun den Sucherzahn 31 des Sensors 29 erfassen und diesen anheben.
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Durch dieses Anhehen des Sucherzahnes 31 wird auch der mit dem Sucherzahn
31 gekoppelte Sperrhebel 30 angehoben, so daß dieser nun in die Außenverzallnuny
14 der Steuerscheibe 13 eingreift und diese in ihrer Bewegung festhält. Um die bei
schnellem Gurtzug auftretenden Massenkräfte von Steuerscheibe 13 und Trägheitsscheibe
21 abzufangen, sind sowohl Sucherzahn 31 wie auch Sperrhebel 30 federnd (z. B. durch
entsprechende ll-förmige Gestaltung) ausgebildet, wozu die Teile vorzugsweise aus
Kunststoff hergestellt sind. Aus dem gleichen Grunde sind auch die StiLtc 24 der
Trägheitsscheibe 21, die mit dem Sucherzahn 31 zusammenwirken, federnd ausgebildet,
d. h. diese können ebenfalls vorzugsweise aus kunststoff hergestellt oder aber auch
als urnlaufender Kranz aus Borsten oder einem borstenähnlichen Material ausgebildet
sein.
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Die aufgrund des Eingriffs des Sperrhebels 30 in die Außenverzahnung
14 der Steuerscheibe 13 und des damit verbundenen Stillstandes der Steuerscheibe
13 auftretende Relativbewegung zwischen Steuerscheibe 13 und Gurtaufrollwelle entgegen
der Wirkung der Drehfeder 18 führt in der schon beschriebenen Weise über die Kopplung
der Steuerscheibe 13 durch eine Stift-Schlitz-Verbindung an das Sperrglied 6 zur
radialen Auslenkung des Sperrgliedes bis zum Eingreifen seiner Sperrzähne 7 in die
entsprechende Sperrzahnanordnung 8 am gehäusefesten Druckring 4, wonach der Gurtaufroller
den weiteren Auszug des Gurtbandes blockiert und die angeschnallte Person festhält.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung
und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können
sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Zusammenfa suncg