DE3418378A1

DE3418378A1 - Gurtaufroller fuer fahrzeugsicherheitsgurte

Info

Publication number: DE3418378A1
Application number: DE19843418378
Authority: DE
Inventors: Wilfried Ing.(grad.) 8064 Altomünster Burghardt; Hans Helmut Dipl.-Ing. Ernst (FH), 2061 Sülfeld; Josef Dipl-Ing. Mayer (FH), 8061 Weichs
Original assignee: Britax Kolb GmbH and Co
Current assignee: Britax Kolb GmbH and Co
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1986-02-13
Also published as: DE3418378C2

Description

Gurtaufroller für Fahrzeugsicherheitsgurte
Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für Fahrzeugsicherheitsgurte nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Gurtaufroller mit einer im Gehäuse radial verstellbar gelagerten Welle gehören zum Stand der Technik. So zeigen beispielsweise die US-PS 3 074 761 und 3 138 405 Gurtaufroller, bei denen die Welle durch die Abziehbewegung des Gurtes aus ihrer Ruhelage in eine Blockierlage gegen die Wirkung einer Federkraft in einem Langloch bzw. um einen Schwenkarm radial in ihre Blockierlage mit einem gehäusefesten Blockierkörper (Zahnsegment bzw. Zahn) bringbar ist. Der Nachteil dieser Einrichtungen liegt darin, daß keinerlei Synchronisierung zwischen den Zähnen der Wickelspule und den Zähnen des Blockierkörpers beim Eingriff, d.h. bei der Herstellung des Blockierzustandes stattfindet, was zu einem unerwünschten Verschleiß der Zahnspitzen oder gar zu einem Sicherheitsrisiko ohne die gewünschte Blokkierung führen kann.
Eine gewisse Verbesserung der beschriebenen Konstruktionen bringt der Gurtaufroller gemäß DE-OS 26 46 238, bei welchem die Blockierwelle nicht etwa mittels eines Langloches oder eines Schwenkarmes starr geführt ist, sondern in einem verbreiterten Langloch schwimmend geführt ist, wobei das Zahnrad der Wickelrolle im Blockierungsfall leichter seinen korrekten Eingriff mit der Gehäuseverzahnung finden kann. Im übrigen weist diese Vorrichtung zusätzlich eine bekannte Sensoreinheit mit einer Sensorklinke auf, die nach Überschreiten eines eingestellten Beschleunigungswertes in das Zahnrad der Wickelrolle einrastet und die Wickelrolle entgegen der Federkraft in die Gehäuseverzahnung zur Blockierung überführt. Während man für diese fahrzeugsensitive Blockierung eine durch die Klinke der Sensoreinheit ausgelöste Synchronisierung der Sperrzahnräder mit dem gehäusefesten Blockierkörper annehmen kann, fehlt diese Synchronisierung bei der gurtbandsensitiven Auslösung der Blockierung, da hierbei lediglich das Gewicht des Spulenkörpers die Trägheitsmas- se bildet, welche unter Überwindung der Federkraft bei einem plötzlichen Gurtauszug unsynchronisiert in die Blockierstellung gelangt.
Nach der ECE R 16 müssen bekanntlich zwei voneinander unabhängige Sensierungssysteme für die Blockierung einer Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung vorgesehen sein. Während man bei axial sperrenden Sicherheitsgurtaufrollvorrichtungen voneinander unabhängige fahrzeugsensitive und gurtbandsensitive Sensiereinrichtungen geschaffen hat, die unabhängig voneinander im Crash-Fall die Blockierung der Gurtaufrollvorrichtung gewährleisten, ist eine derartige Konstruktion für radial sperrende Sicherheitsgurtaufrollvorrichtungen noch nicht realisiert worden.
Als Beispiel für eine Sicherheitsgurtbandaufrollvorrichtung mit wahlweise CS- oder WS-sensierter Axialsperre sei auf die DE-PS 29 17 523 verwiesen. Bei dieser Vorrichtung sind fahrzeugsensitive und gurtbandsensitive Einrichtungen vorgesehen, die unabhängig voneinander eine radiale Vorsperrung erreichen, über welche dann eine synchronisierte axiale Sperre bewerkstelligt wird. Die Übertragung dieses fahrzeugsensitiv und gurtbandsensitiv unabhängigen Sensierungsmechanismus für eine synchron mit der Sperrung erfolgende Blockierung des Sperrmechanismus auf radial sperrende Sicherheitsgurtbandaufrollvorrichtungen erschien zunächst ohne die Zwischenschaltung von kraftübertragenden Gliedern auf die Sperrzähne der Wickelwelle nicht möglich, da man befürchtete, daß bei einem direkten Eingriff der Sperrklinken der fahrzeugsensitiven und gurtbandsensitiven Sensoren in die Verzahnung der Gurtaufwickelwellen wegen der dabei auftretenden plötzlichen hohen Kräfte auch nur für eine Sperrung irreversible Schäden an den entsprechenden Klinken auftreten.
Demnach stellt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung so, einen Gurtaufroller für Fahrzeugsicherheitsgurte nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so auszubilden, daß die von den fahrzeugsensitiven und gurtbandsensitiven Einrichtungen ausgelösten Sperrungen (Vorblockierungen zur synchronen Überführung in die Hauptblockierung) ohne Einschaltung von Zwischengliedern direkt und so auf die radial sperrende Welle übertragen werden, daß diese unter Ausnutzung der von den Sperreinrichtungen ausgelösten radialen Verstellbewegung synchron in ihre Blockierlage im Gehäuse verstellt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 durch die im Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.
Durch die geschickte Kombination zwischen der im Gehäuse verschiebbar gelagerten Steuer scheibe und dem seinerseits in dieser Steuerscheibe gelagerten Steuerrad, welches mit der drehbaren Welle der Wickelrolle drehfest gekuppelt ist, erreicht man, daß beispielsweise beim Einklinken der fahrzeugsensitiven Klinke in das Steuerrad, dieses Steuerrad nicht abrupt abgebremst wird, sondern unter Mitnahme der Steuer scheibe die Wellenverzahnung weich gegen eine Federkraft synchronisiert in die gehäusefeste Verzahnung übergibt. Das gleiche gilt auch für die gurtbandsensierte Sperrung. Auch dabei greift die mit der Steuerscheibe mitbewegte Klinke, welche die gurtbandsensierte Sperrung einleitet, weich in die Zahnung des mit der Steuerscheibe mitbewegten Steuerrades ein und leitet die radiale Hubbewegung der Welle in die Blockierstellung unmittelbar, d.h. ohne die Einschaltung weiterer Bauteile ein, wobei die wellenseitige Verzahnung weich und synchron in die gehäuseseitige Verzahnung eingreift.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Zeichnung dient zur Veranschaulichung der Erfindung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Gurtaufrollers nach der Erfindung; Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht des Gurtaufrollers nach Fig. 1 in seiner Ruhestellung; Fig. 3 eine ähnlich schematisierte Ansicht des Gurtaufrollers wie Fig. 2, jedoch in der fahrzeugsensierten Sperrstellung; Fig. 4 die gleiche Ansicht wie Fig. 3, jedoch in der Blockierstellung; Fig. 5 die perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Gurtaufrollers in der Ruhestellung; Fig. 6 die gleiche Ansicht wie Fig. 5, jedoch in der fahrzeugsensierten Sperrstellung; Fig. 7 die gleiche Ansicht wie Fig. 6, jedoch in der Blockierstellung; Fig. 8 die besondere Ausbildung der Zahnung sowohl auf der Seite der Welle als auch gehäuseseitig in Ruhestellung; Fig. 9 die gleiche Ausbildung gemäß Fig. 5 in Blockierstellung; Fig. 10 eine Einzelheit der gehäuseseitigen Verzahnung gemäß der Fig. 8 und 9 mit einem Ein- satz; Fig. 11 eine Draufsicht auf die gurtbandsensitive Sperreinrichtung; Fig. 12 ein Teilschnitt durch die Steuerseite zur Erläuterung der Wirkungsweise der gurtbandsensitiven Sperreinrichtung;; Fig. 13 eine Draufsicht auf die Steuerseite des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers zur Veranschaulichung von Einzelheiten bei der fahrzeugsensitiven Sperre in Ruhestellung; Fig. 14 eine Draufsicht auf die Steuerseite des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers zur Veranschaulichung von Einzelheiten bei der fahrzeugsensitiven Sperre in Sperrstellung.
Wie man aus Fig. 1 erkennt, besteht der erfindungsgemäße Gurtaufroller aus dem das Gehäuse bildenden Rahmen 1 mit den rechtwinklig abgebogenen Rahmenschenkeln 2 und 3, deren Stabilität durch einen Abstandshalter 4 erhöht wird, der in die entsprechenden Ausparungen 5, 6 an den Rahmenschenkeln 2, 3 eingesetzt ist. Das Loch 7 dient zur Befestigung des Gurtaufrollers an der Karosserie des Fahrzeuges. Die Rahmenschenkel 2, 3 werden seitlich von den Gehäusedeckeln 8,9 abgedeckt. Der Gehäusedeckel 8 deckt die Mechanikgrundplatte 10 und die auf der Mechanikgrundplatte angeordenten weiteren Steuerteile der Mechanikseite M ab; der Gehäusedeckel 9 umschliesst die Federgrundplatte 11 sowie die weiteren Bauteile auf der Federseite F. Dabei handelt es sich um die Triebfeder 12, den Federkern 13 und das Lager 14 für die Welle, welches in dem Langloch 15 in der Federgrundplatte 11 angeordnet ist und unter der Wirkung der Feder 16 steht, welche das Lager 14 in der Ruhestellung des Gurtaufrollers stets in der Außereingriffsstellung der Zahnkränze 17 und 18 der Welle 19 hält. Die Welle 19 ist in ihrem zylindrischen Teil mit einem Spulenkörper 20 umgeben, auf welchen das Gurtband, das in Fig. 1 nicht dargestellt ist, aufgewickelt ist. Die Zapfen 21, 22 der Welle 19 greifen federseitig in das Lager 14 für die Welle und mechanikseitig in das Lager 23, welches in der Steuerscheibe 24 integriert ist. Die Welle 19 wird auch mechanikseitig mittels der Feder 25 im Langloch 26 der Mechanikgrundplatte 10 stets in die Ruhestellung am in Fig. 1 unteren Ende des Langlochs 26 gedrückt.
In dieser Stellung stehen die Zahnkränze 17, 18 der Welle 19 außer Eingriff mit den gehäuseseitigen Zahnsegmenten 27 und 28 im oberen Bereich der Öff- nungen 29, 30 in den Rahmenschenkeln 2, 3 in deren Ebene im montierten Zustand die Zahnkränze 17, 18 der Welle 19 liegen.
Die Mechanikgrundplatte 10 weist eine Lagerstelle 31 auf, in welche der Lagerzapfen 32 auf der Steuerscheibe (24) eingreift und der als Drehpunkt für die Steuerscheibe 24 dient. An der Mechanikgrundplatte 10 ist ein Gehäuse 33 zur Aufnahme der in Fig. 1 nicht dargestellten fahrzeugsensitiven Einrichtung vorgesehen, deren Impulshebel 46 auf die Steuerklinke 34 einwirkt, die ihrerseits verschwenkbar an der Steuerscheibe 24 gelagert ist.
In der auseinandergezogenen Darstellung gemäß Fig. 1 folgt der Steuer scheibe 24 im Mechanikabschnitt M als nächstes Bauteil die Trägheitsscheibe 35, die in an sich bekannter Weise aus einem Material mit hohem spezifischen Gewicht, z.B. Zinkguß, besteht und die mit ihrer zentralen Bohrung 36 auf dem zylindrischen Achsstummel 37 des Steuerrades 38 geführt ist. Das Steuerrad 38 weist eine Außenverzahnung 39 auf, die mit der Steuerklinke 34 in der weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 13 und 14 beschriebenen Weise zusammenwirkt. In der Trägheitsscheibe 35 ist die gurtbandsensitive Klinke 40 so gelagert, daß sie im Zusammenwirken mit einem zweiten Lager in Form eines Stiftes 41 auf der Steuerscheibe bei einem Voreilen des Steuerrades 38 infolge der trägen Masse der Trägheitsscheibe 35 nach außen verschwenkt wird und dabei in Eingriff mit der Innenverzahnung 42 in der Steuerscheibe 24 gelangt.
In Fig. 2 erkennt man besonders gut den Zusammenbau der Steuerteile, wobei die Darstellung auf die Abbildung des in Fig. 1 linken Rahmenschenkels 2 und des darin geführten linken Zahnkranzes 17 der Welle beschränkt ist. Dabei ist der Gurtaufroller in Ruhestellung gezeigt. Der Impulshebel 46 der fahrzeugsensitiven Einrichtung 44 liegt an der Unterseite der Steuerklinke 34, an die ihrerseits nicht in die Außenverzahnung 39 des Steuerrades 38 eingreift. Die Welle 19 ist in Fig. 2 nicht sichtbar. Man erkennt jedoch den linken Zahnkranz 17 der Wellenverzahnung, der sich in der Ruhestellung außer Eingriff mit der gehäuseseitigen Verzahnung 27 im in Fig. 1 linken Rahmenschenkel 2 befindet. Die Mechanikgrundplatte 10, in der sich der Lagerzapfen 32 als Drehpunkt für die Steuerscheibe 24 befindet, ist gestrichelt dargestellt. Die gesamte Steuerscheibe 24 mit dem darin geführten Steuerrad 38 und der zwischen Steuerscheibe 24 und Steuerrad 38 angeordneten Trägheitsscheibe 35 wird nach erfolger Sperrung zwischen Steuerscheibe 24 und Steuerrad 38, die wahlweise durch die fahrzeugsensitive Steuerklinke 34 oder aber durch die gurtbandsensitive Klinke 40 ausgelöst werden kann, um den Lagerzapfen 32 im Langloch 26 in der Mechanikgrundplatte 10 aus der in Fig. 2 dargestellten Ruhelage in die Blockierlage angehoben, wobei der Zapfen 21 der Welle 19 im Langloch 26 in Fig. 2 nach links oben bewegt wird und der Zahnkranz 17 in Eingriff mit der gehäuseseitigen Verzahnung 27 gelangt.
Die zwischen der Trägheitsscheibe 35 und dem Steuerrad 38 in einer entsprechenden Aussparung eingespannte Druckfeder 43 sorgt dafür, daß in der Ruhe- lage gemäß Fig. 2 die gurtbandsensitive Klinke 40 außer Eingriff mit der Innenverzahnung 42 der Steuerscheibe 24 bleibt. Erst wenn infolge des über ein gewisses Maß hinausgehenden Gurtbandabzuges die Trägheitsscheibe 35 in ihrer Bewegung hinter der Bewegung des Steuerrades 38 zurückbleibt, wird unter Überwindung der Kraft der Druckfeder 43 eine Relativbewegung zwischen Trägheitsscheibe 35 und Steuerrad 38 erreicht, durch welche die Klinke durch den gegenseitigen Versatz zwischen dem Stift 41 auf der Trägheitsscheibe 35 und dem Lager zapfen 47 auf dem Steuerrad 38 nach außen in die Innenverzahnung 42 der Steuerscheibe 24 verschwenkt. Dadurch erhält man eine von der fahrzeugsensitiven Einrichtung unabhängige Sperrung des Gurtaufrollers, durch welche die Welle 19 in einer genau definierten Lage des Zahnkranzes 17 gegenüber dem gehäuseseitigen Zahnsegment 27 in die Blockierstellung angehoben wird.
Die besondere Wirkung der von der fahrzeugsensitiven Einrichtung 44 beaufschlagten Steuerklinke 34 und der von der Trägheitsscheibe 35 beaufschlagten gurtbandsensitiven Klinke 40 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 11, 12, 13 und 14 später noch genauer beschrieben.
Zunächst soll die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers anhand der in den Figuren 3 und 4 gezeigten schematischen Darstellungen näher erläutert werden.
Fig. 3 zeigt die Steuerklinke 34 der fahrzeugsensitiven Einrichtung 44, die in den Fig. 3 und 4 zur Vereinfachung weggelassen wurde in Eingriff mit der Außenverzahnung 39 des Steuerrades 38. Um den Lagerzapfen 48 auf der Steuerklinke 34, die auf der Steuerscheibe 24 mitbewegbar gelagert ist, im Sperreingriff mit der Außenverzahnung 39 zu entlasten, ist ein Anschlag 49 an der Steuerscheibe 24 vorgesehen, welcher die Steuerklinke 34 an ihrer Rückseite in der in Fig. 3 dargestellten Weise unterstützt. Das Steuerrad 38 ist fest mit der Welle 19 verbunden, so daß ein Gurtabzug von der Welle 19 eine Bewegung des Steuerrades 38 im Uhrzeigersinn in den Figuren 3 und 4 bewirkt. Diese Bewegung wird dann über die Steuerklinke 34 und den Anschlag 49 auf die Steuerscheibe 24 übertragen und die Steuer scheibe verschwenkt die Welle aus der in Fig. 3 gezeigten Sperrstellung in die in Fig. 4 gezeigte Blockierlage, wobei der Zahnkranz 17 mit der gehäuseseitigen Verzahnung 27 am Rahmenschenkel 2 synchron, d.h. Zahnspitze in Zahngrund im Blockierbereich in Eingriff gelangt.
Beim Übergang der fahrzeugsensitiv ausgelösten Sperrstellung gemäß Fig. 3 in die Blockierstellung gemäß Fig. 4 wird die Steuerscheibe 24 um den Lagerzapfen 32 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei der Zapfen 19 der Welle in dem Langloch 26 der Mechanikgrundplatte 10 aus seiner in Fig. 3 gezeigten unteren Stellung in die in Fig. 4 gezeigte obere Stellung verschwenkt wird.
In den Figuren 5, 6 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers dargestellt, bei welchem die fahrzeugsensitive und die gurtbandsensitive Einrichtung zur Erzeugung der Sperrung, d.h. der Vorblockierung des Gurtaufrollers in gleicher Weise ausgeführt sind, wie bei dem im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die Überführung von der Sperrstellung in die Blockierstellung erfolgt hier jedoch nicht durch die radiale Verschwenkbewegung der Steuerscheibe 24 um den Zapfen 32 in die Blockierlage, sondern durch die Verschwenkung des Zahnkranzes 17 um eine besondere gehäusefest gelagerte Klinke 50, welche jeweils bei Erreichung der fahrzeugsensierten oder gurtbandsensierten Sperrstellung in Eingriff mit einem Zahn des Zahnkranzes 17 der Welle 19 gelangt, worauf die Welle dann um die als Drehpunkt dienende Spitze 51 der Klinke 50 im Langloch 26 der Mechanikgrundplatte 10 aus der in Fig. 6 gezeigten fahrzeugsensierten Sperrstellung in die in Fig. 7 gezeigte Blockierstellung angehoben wird, wobei der Zapfen 21 der Welle 19 in seine Endlage am in Fig. 7 oberen Ende des Langloches 26 wandert.
Im folgenden soll näher auf die Wirkungsweise des in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiels eingegangen werden: Fig.5 zeigt den Gurtaufroller in seiner Ruhestellung, Fig. 6 in der von der fahrzeugsensitiven Einrichtung 44 eingeleiteten Sperrstellung und Fig. 7 in seiner Blockierstellung.
In ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 bewirkt die von der in diesen Figuren nicht gezeigten fahrzeugsensitiven Einrichtung 44 über den Impulshebel 46 und die Steuerklinke 34 bewirkte Sperrung des Steuerrades 38 eine Verschwenkung der mit dem Steuerrad fest gekuppelten Welle 19 im Uhrzeigersinn in den Figuren. Dabei wird die Steuerscheibe 24 mitbewegt und hebt die Blockierklinke 50 über den seitlich an dieser Klinke angesetzten Führungsstift 52 aus der in Fig. 5 gezeigten Lage in die in Fig. 6 gezeigte Lage an, wobei die Blockierklinke 50 in Anlage an die Zahnflanke des benachbarten Zahns des Zahnkranzes 17 gelangt und bei weiterer Verdrehung im Uhrzeigersinn mit ihrer Spitze 51 bis in den Zahngrund gelangt, worauf bei fortdauerndem Gurtbandzug die Welle in ihre Blockierlage angehoben wird für die notwendige Bewegungsfreiheit des FÜhrungsstiftes 52 sorgt das in der Steuerscheibe 24 vorgesehene Langloch 53. Sobald die Spitze 51 der Blockierklinke im Zahngrund des Zahnkranzes 17 der Wellenverzahnung angelangt ist, ist eine weitere Verdrehung der Welle 19 um deren Zapfen 21, 22 unmöglich.
Unter der Annahme eines gleichbleibenden Zuges am in den Zeichnungen nicht dargestellten Gurtband im Uhrzeigersinn verschwenkt die Welle 19 um die Spitze 51 der Blockierklinke 50, wobei sich die Zapfen 21, 22 längs der Längsschlitze 15, 26 gegen die Wirkung der Federn 16, 25 solange bewegen, bis die Zähne der Zahnkränze 17, 18 (18 ist in der Darstellung gemäß den Figuren 5 bis 7 nicht sichtbar) in Eingriff mit den gehäuseseitigen Verzahnungen, d.h. den Zahnsegmenten 27, 28 der Blockiervorrichtung gelangen, bis die in Fig. 7 gezeigte volle Blockierstellung erreicht ist. In dieser Blockierstellung bleibt der Gurtaufroller solange, bis der Zug im Gurtband nachläßt und zwar auch dann, wenn die Kugel 45 wieder in die Mitte des Gehäuses der fahrzeugsensitiven Einrichtung 44 zurückgekehrt ist. Dabei wird der Lager- zapfen 48 von der durch die Steuerklinke 34 übertragenen Last während des Blockiervorganges mittels des Anschlages 49 entlastet, der an der Steuerscheibe 24 direkt hinter dem Kopf der Steuerklinke 34 angeformt ist. Dadurch gelangt der rückwärtige Teil der Steuerklinke 34 in der Sperrstellung gemäß Fig. 6 in ähnlicher Weise wie bei dem erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel in der Sperrstellung gemäß Fig. 3 an dem Anschlag 49 zur Anlage und entlastet den Lagerzapfen 48 in der beschriebenen Weise.
Die Figuren 8 und 9 dienen zur Erläuterung der zweckmäßigen Ausbildung der Zähne der Zahnkränze 17, 18 einerseits und der gehäuseseitigen Zahnsegmente 27, 28 andererseits; hier gezeigt anhand der jeweils in Fig. 1 linksseitigen Kombination von Zahnkranz 17 und gehäuseseitigem Zahnsegment 27. Diese Kombination ist in Fig. 8 in der Ruhestellung und in Fig.
9 in der Blockierstellung dargestellt. Mit der Formgebung der Zähne sowohl seitens des Zahnkranzes 17 als auch auf der Gehäuseseite beim Zahnsegment 27 erreicht man einen sicheren und glatten Eingriff.
Dies wird mit folgender Anordnung erreicht: Obwohl die radial innenliegenden Spitzen der Zähne des gehäuseseitigen Zahnsegments 27 auf einem Radius R1 liegen, dessen Mittelpunkt auf der Achse 60 der Spule 19 liegt, wenn diese sich in ihrer Ruhestellung gemäß Fig. 8 befindet, liegen die radial außenliegenden Zahnfüsse zwischen diesen Zähnen auf einem Kreis mit dem Radius R2, der gleich dem maximalen Radius R3 des Zahnkranzes 17 ist. Der Mittelpunkt 61 fällt mit der Achse der Spule 19 zusammen, wenn diese sich in ihre in Fig. 9 dargestellte Blockierstellung bewegt hat.
Die in den Blockiereingriff gelangenden Zahnflanken 62 der Zähne des gehäuseseitigen Zahnsegments 27, die sich auf der in den Figuren 8 und 9 linken Seite der Ebene B-B befinden, sind alle um den Winkel a gegenüber den Radien durch den Mittelpunkt 61 und die zugehörigen Zahnfußpunkte zwischen den Zähnen versetzt. Auf der in den Figuren 8 und 9 rechten Seite der Ebene B-B liegen die blockierenden Zahnflanken 63, 64 und 65 alle parallel zur Ebene B-B, wie dies durch die Linien B3, B4 und B5 veranschaulicht ist. Daraus folgt, daß die blockierenden Zahnflanken 62 sämtlich parallel zu den entsprechenden Blockierflächen der Zahnflanken 66 auf der Seite des Zahnkranzes 17 zu liegen kommen. Da der Winkel c zwischen der Ebene B-B und dem Radius vom Mittelpunkt 61 zu dem der Zahn flanke 63 benachbarten Zahnfuß gleich dem Winkel a ist, folgt, daß die Zahnflanke 63 auch parallel zu der entsprechenden Zahnflanke 66 des Zahnkranzes 17 und zwar sowohl in der Ruhestellung gemäß Fig. 8 als auch in der Blockierstellung gemäß Fig. 9 verläuft. Daraus folgt, daß bei der Verschwenkung der Welle 19 in ihre Blockierstellung sämtliche Zahnflanken 62 und 63 in vollen Eingriff mit den Zahnflanken 66 auf der Seite des Zahnkranzes 17 in seiner Blockierstellung 17' gelangen.
Gleichzeitig werden die Zahnflanken 64 und 65 unmittelbar von den Spitzen 67 der zugehörigen Zähne des Zahnkranzes 17 beim Übergang in die Blockierstellung beaufschlagt, wobei die Zahnspitzen 67 an den Zahnflanken 64 und 65 entlanggleiten, wenn die Welle 19 in ihre in Fig. 9 gezeigte volle Blockierstellung angehoben wird. Die gleiche Verzahnung auf der Seite des Zahnkranzes 18 auf der in Fig. 1 rechten Seite der Welle 19 sowie seitens des gehäuseseitigen zugehörigen Zahnsegments 28 sorgen für den Eingriff des Zahnkranzes 18 in das gehäuseseitige Zahnsegment 28, wenn die Spule 19 in die Blockierstellung gemäß Fig.
9 gelangt. Demzufolge wird die auf jeden einzelnen Zahn beim Blockiervorgang übertragene Last möglichst klein gehalten, mit dem Ergebnis, daß beide Zahnkränze 17 und 18 und auch die Rahmenschenkel 2, 3 in zufriedenstellenderweise aus einem weicheren Material, beispielsweise ALuminium, gefertigt werden können, was bei vorbekannten Gurtaufrollern mit radialer Blockierung nicht möglich war.
Die vorteilhafte BLockierwirkung, die mit der im Zusammenhang mit den Figuren 8 und 9 beschriebenen besonderen Verzahnung seitens der Zahnkränze 17, 18 und der gehäuseseitigen Zahnsegmente 27, 28 erreicht wird, kann noch dadurch verbessert werden, daß an geeigneter Stelle, beispielsweise im Bereich der in der Ebene B-B gelegenen Zahnflanke 62 am gehäuseseitigen Segment 27 und auch 28 ein elastischer Einsatz 57 so eingesetzt wird, daß die Zahnflanke 66 des in die entsprechende Aussparung eingreifenden Zahnes des Zahnkranzes 17 auf der Vorderseite 57 des Einsatzes 56 zur Anlage gelangt, so daß man einen gedämpften Blockiereingriff erhält. Eine solche Ausführung ist in Fig. 10 gezeigt.
Die gurtbandsensitive Sperreinrichtung besteht, wie man besonders gut aus den Figuren 11 und 12 erkennt, aus der Trägheitsscheibe 35, die auf dem zylindrischen Achsstummel 37 des Steuerrades 38 drehbeweglich befestigt ist sowie aus der Klinke 40, die zwei Bohrungen aufweist, in welche sich ein erster Lagerzapfen in Form des Stiftes 41 auf der Trägheitsscheibe 35 sowie ein zweiter auf dem Steuerrad 38 angeformter Lagerzapfen 47 erstrecken. Durch die Relativbewegung zwischen Trägheitsscheibe 35 und Steuerrad 38 ergibt sich eine Verschwenkung der Klinke 40 nach in Fig. 11 außen in die Innenverzahnung 42 der Steuerscheibe 24 hinein, wenn bei einem raschen Gurtabzug das Steuerrad 38 in Fig. 11 im Uhrzeigersinn über einen gewissen Beschleunigungswert hinaus von der Welle 19 abgezogen wird und dabei den zweiten Lagerzapfen 47 für die Klinke 40 mitnimmt und so die Klinke in die Innenverzahnung 42 hinverschwenkt wird. Hat die Klinke 40 ihre Sperrstellung, die in den Figuren 2 und 11 nicht eingezeichnet ist, erreicht, so wird der Stift 41 auf der Trägheitsscheibe 35 durch die Anlage der Rückseite der Klinke 40 an den Anschlag 55, der auf dem Steuerrad 38 angeformt ist, in gleicher Weise entlastet wie das Lager 48 der fahrzeugsensitiven Steuerklinke 34 durch die Anlage am Anschlag 49.
Ist so der von der gurtbandsensitiven Einrichtung erzeugte Sperrzustand erreicht, so bewegt sich die gesperrte Kombination aus Steuerscheibe 24, Trägheitsscheibe 35 und Steuerrad 38 zusammen mit der Welle 19 gegen die Wirkung der Federn 16 und 25 in die gezeigte Blockierlage, die für das erste beschriebene Ausführungsbeispiel mit Lagerzapfen 32 in Fig. 4 und für das zweite beschriebene Ausführungsbeispiel mit Blockierklinke 50 in Fig. 7 dargestellt ist.
Wie man aus Fig. 11 erkennt, greift der Stift 41 in ein Langloch der gurtbandsensitiven Klinke 40 ein und verschwenkt so letztere nach außen, wenn die Trägheitsscheibe 35 mit ihrer Bewegung hinter der Bewegung des Steuerrades 38 nachhinkt, wenn der Gurt von der Welle 19 abgezogen wird. Falls dieser Abzug einen mittels der Feder 43 einstellbaren Beschleunigungsgrenzwert übersteigt, besitzt die Trägheitsscheibe 35 genügend Beharrungsvermögen, um die Wirkung der Feder 43 zu überwinden. Dabei wird die Klinke 40 nach außen bewegt und gelangt in der obenbeschriebenen Weise in Eingriff mit den Zähnen der Innenverzahnung 42 der Steuerscheibe 24. Weiterer Zug am Gurt bewirkt dann eine Verschwenkung der Steuerscheibe 24 und das volle Blockieren der Welle 19 in der beschriebenen Weise.
Die Figuren 13 und 14 dienen zur Erläuterung von Einzelheiten der Konstruktion der fahrzeugsensitiven Steuerklinke 24. Fig. 13 zeigt die fahrzeugsensitive Einrichtung 44 mit der Kugel 45 und dem Impulshebel 46, auf welcher die Steuerklinke 34 aufliegt in Ruhestellung, während Fig. 14 die Eingriffsstellung der Steuerklinke 34 in die Außenverzahnung 39 des Steuerrades 38 veranschaulicht.
Der zuverlässige Betrieb des Gurtaufrollers ist abhängig von der genauen Dimensionierung der die Sperrung auslösenden Klinken. Wegen der Materialeigenschaften der für die Klinkenkonstruktion verwendeten Kunststoffe muß besonderes Augenmerk darauf gelegt werden, daß auch bei höheren Temperaturen und einer dadurch möglichen Deformation der Bauteile besonders unter Druck der Gurtaufroller noch zuverlässig ar- beitet. Die vom Schlepphebel 59 auf das rückwärtige Ende der Klinke 34 übertragene Kraft, die durch den Pfeil 79 angedeutet ist, ist stets gleich groß. Infolge der bereits erwähnten Temperatureinwirkungen kann sich das Kunststoffmaterial, aus dem der Impulshebel 46 gefertigt ist, jedoch so stark deformieren, daß der Fuß 72 der Steuerklinke 34 zur Auflage auf dem Anschlag 74 kommt, wobei die Spitze der Steuerklinke dann ihre in Fig. 13 gestrichelt eingezeichnete Position 71' einnimmt. In dieser Position liegt die Spitze 71' gegenüber der Spitze 71 um den gleichen Abstand a nach unten versetzt, um den sich der Fuß 72 der Steuerklinke normalerweise über dem Anschlag 74 befindet. Der Abstand zwischen den Zahnspitzen des Steuerrades 38 und der Spitze 71 der Steuerklinke 34, der normalerweise b beträgt, vergrößert sich also auf das Maß b+a=c. Der Abstand c ist jedoch in jedem Falle ausreichend, um die fahrzeugsensitive Sperrung sicher zu ermöglichen. Der von dem Schlepphebelende 69 über die Steuerklinke 34 auf den Impulshebel 46 ausgeübte Druck stellt sicher, daß die Kugel 45 ruhig gestellt ist, so daß ein unerwünschtes Ratteln', der Kugel im Käfig der fahrzeugsensitiven Einrichtung 44 beim normalen Betrieb vermieden ist.
Auf die Entlastung des Stiftes 41 bzw. des Lagerzapfens 48 der gurtbandsensitiven Klinke 40 bzw.
auch der fahrzeugsensitiven Steuerklinke 34 durch Anordnung entsprechender Anschläge 55 bzw. 49 wurde bereits hingewiesen. Um eine übermäßige Abnutzung der Klinkenspitze 71 zu vermeiden, ist außerdem der Anschlag 49 für die Steuerklinke 34 so angeordnet, daß die empfindliche Spitze 71 der Steuerklinke 34 nicht bis in den Grund 75 der Zahnung 39 des Steuerrades 38 eindringen kann, sondern stets um den Abstand d in der Eingriffsstellung der Klinke 34 gemäß Fig. 14 vom Grund 75 der Zahnung 39 entfernt bleibt.
Um sicherzustellen, daß ein Spitzeneingriff zwischen der Spitze 71 der Steuerklinke 34 und der benachbarten Zahnspitze der Verzahnung 39 des Steuerrades 38 auch zu einem Eingriff der Steuerklinke in die zugehörige Flanke 76 des Steuerrades führt, soll der Winkel zwischen der Achse des Lagerzapfens 48 für die Steuerklinke der Klinkenspitze 71 in der in Fig.
14 gezeigten Eingriffsstellung mindestens 25° betragen. Dieser Winkel ist in Fig. 14 mit 78 bezeichnet.
Der gewünschte Eingriff der Klinke 34 in die Zahnflanke 76 des benachbarten Zahns des Steuerrades 38 kann noch weiter dadurch verbessert werden, daß man die Flächen der miteinander in Eingriff gelangenden Klinkenbzw. Zahnflanken mindestens um 150 gegenüber den Radien versetzt, so daß die Spitzen der Zähne des Steuerrades 38 einen gewissen Vorsprung bzw.
Überhang gegenüber dem Zahnfuß aufweisen, der vom Grund 75 der Zahnung 39 gebildet ist.
In der Ruhestellung gemäß Fig. 13 versucht das untere Ende 69 des Schlepphebels 59 unter der Wirkung der den Gurt auf dem Körper des Benutzers haltenden Feder 12 das Steuerrad 38 in der in Fig. 13 gezeigten Darstellung entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen und damit den Gurt aufzuwickeln. Das Ende 69 drückt dabei gegen das rückwärtige Ende 73 der Klinke 34 und hält so den Fuß 72 der Steuerklinke 34 in Anlage auf der Spitze des Impulshebels 46, wobei die Steuerklinke sich in einem kleinen Abstand a von diesem Anschlag 34 entfernt, in Ruhestellung befindet. Dabei beträgt der Abstand von der Spitze 71 der Steuerklinke 34 von den Spitzen der Außenverzahnung 39 des Steuerrades 38, b. In dieser Stellung ruht die Kugel 45 der fahrzeugsensitiven Einrichtung 44 am Boden ihres Tellers. Der Anschlag 77 auf der Steuerscheibe 24 verhindert eine Mitverdrehung des Schlepphebels 59 in der Gurtabzugsrichtung 80, sobald das Ende 69 des Schlepphebels außer Eingriff mit dem rückwärtigen Ende 73 der Steuerklinge 34 gelangt ist.
Wird nun infolge einer Fahrzeugverzögerung oder Fahrzeugbeschleunigung die Kugel aus ihrer in Fig.
13 gezeigten Ruhestellung in die in Fig. 14 gezeigte Sperrstellung gebracht, so wird der Impulshebel 46 um das Lager 70 in die in Fig. 14 gezeigte Stellung verschwenkt, die Spitze 71 der Steuerklinke 34 gelangt in Eingriff mit der Flanke 76 des benachbarten Zahnes der Außenverzahnung 39 des Steuerrades 38 und bewegt sich an dieser Zahnflanke entlang, bis die in Fig. 14 gezeigte Sperrstellung erreicht ist.
Der bei diesem Eingriff auftretende Impuls wird über den Anschlag 49 auf der Steuerscheibe 24 auf die gesamte Steuereinheit übertragen und führt zu einem Verschwenken der Steuerscheibe um den Lagerzapfen 32 in die volle Blockierstellung. In gewisser Weise führt dieses Ausweichen der gesamten Steuereinheit nach Erzielung der Sperrung durch die Steuerklinke 34 oder die Klinke 40 zu dem angestrebten Abbau der im Sperrfall auftretenden Kräfte.

Claims

Gurtaufroller für Fahrzeugsicherheitsgurte Patentansprüche 1. Gurtaufroller für Fahrzeugsicherheitsgurte mit einer auf einer drehbaren Welle gelagerten Wikkelrolle zum Aufund Abwickeln des gegen eine Federkraft ausziehbaren Gurtes, dessen Abziehbewegung mittels einer Blockiervorrichtung bei einer ein vorbestimmtes Maß überschreitenden Beschleunigung des Gurtabzuges oder der Fahrzeugverzögerung gegen weiteren Abzug blockierbar ist, wobei das Blockieren über eine Verzahnung an der im Gehäuse radial verstellbar gelagerten Welle dadurch erfolgt, daß die Welle entgegen einer Federkraft einer Feder in die Blockierlage verstellt wird, wobei die Wellenverzahnung mit einer gehäusefesten Verzahnung in Eingriff gelangt und das weitere Abwickeln des Gurtes verhindert, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß je eine von der Beschleunigung des Fahrzeuges und vom Gurtabzug abhängige Einrichtung vorgesehen sind, von denen jede über eine eigene mit einer Steuer scheibe mitbewegte unabhängige Klinke die radial verschiebbar gelagerte Steuerscheibe (74) mit einem auf der drehbaren Welle befestigten Steuerrad (72) verbindet, wodurch die Welle mittels der Steuerscheibe (74) in die Blockierlage gelangt.
2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerscheibe (24) um einen Drehpunkt (31, 32) verschwenkbar an einem der beiden Schenkel (2) des Rahmengehäuses (1,2,3) bzw. auf einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Mechanikgrundplatte (10) aus der Ruhestellung in die Blockierstellung mittels Eingriff der mit der Welle (19) fest verbundenen Zahnkränze (17, 18) mit der gehäuseseitigen Verzahnung, nämlich den Zahnsegmenten (27, 28) gelangt.
3. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die radiale Schwenkbewegung der Steuerscheibe (24) um den Zapfen (21) der Welle (19) als Drehpunkt erfolgt und daß eine Blokkierklinke (50) in der Mechanikgrundplatte (10) um einen Zapfen (58) gelagert und mit der Steuerscheibe (24) mittels eines seitlich auf der Blockierklinke (50) angeordneten Führungsstiftes (52) gekuppelt ist, der in ein Langloch (53) in der Steuerscheibe (24) eingreift, so daß eine Schwenkbewegung der Steuerscheibe (24) die Blockierklinke (50) in Eingriff mit einem der Zähne des Zahnkranzes (17) der Welle (19) bringt.
4. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die vom Gurtabzug abhängige Einrichtung eine Trägheitsscheibe (35) enthält, die zwischen der Steuerscheibe (24) und dem Steuerrad (38) um einen zylindrischen Achsstummel (37) des Steuerrades (38) verdrehbar angeordnet ist sowie mindestens eine Klinke (40), die auf einem Lagerzapfen (47) des Steuerrades (38) sitzt und mittels eines Stiftes (41) der Trägheitsscheibe (35) in die Sperrstellung mit der Innenverzahnung (42) der Steuerscheibe (24) verschwenkbar ist, wodurch die Drehbewegung der Welle (19) angehalten und bei fortdauerndem Gurtzug in eine Schwenkbewegung der Welle (19) um die Blockierklinke (50) bzw. den Lagerzapfen (32) in die Blockierstellung verwandelt wird.
5. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß auf dem Steuerrad (38) ein Anschlag (55) zur Entlastung des Stiftes (41) in der Sperrstellung vorgesehen ist.
6. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der Steuerscheibe (24) eine vom Impulshebel (46) der fahrzeugsensitiven Einrichtung (44) angesteuerte Steuerklinke (34) vorgesehen ist, die um einen Lagerzapfen (48) auf der Steuerscheibe (24) verschwenkbar und im Fall der ein vorbestimmtes Maß überschreitenden Fahrzeugverzögerung in die Außenverzahnung (39) des Steuerrades (38) eingreift.
7. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Klinke (34) in der Sperrstellung an einem auf der Steuerscheibe (24) angeordneten Anschlag (49) zur Entlastung des Lagerzapfens (48) anliegt.
8. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Schlepphebel (59) auf dem Steuerrad (24) befestigt ist, dessen freies Ende (69) gegen das rückwärtige Ende (73) der Steuerklinke (34) in der Ruhestellung anliegt, um die Spitze (71) der Steuerklinke (34) außer Eingriff mit der Außenverzahnung (39) des Steuerrades (38) und in Anlage am Impulshebel (46) der fahrzeugsensitiven Einrichtung (44) zu halten und daß die Steuerscheibe (24) einen Anschlag (77) enthält, der die Bewegung des Schlepphebels (59) in Abzugsrichtung (80) des Gurtes nach Entfernung vom rückwärtigen Ende (73) der Steuerklinke (34) begrenzt.
9. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Anschlag (74) auf der Steuerscheibe (24) zur Begrenzung der Außereingriffsbewegung der Steuerklinke (34) mit der Zahnung (39) des Steuerrades (38) und zur Sicherstellung des Eingriffs dieser Klinke (34) in die Zahnung (39)vorgesehen ist, der dem Fuß (72) der Klinke (34) als Auflage dient, wenn der Impulshebel (46) der fahrzeugsensitiven Einrichtung (44) infolge einer übermäßigen thermischen und/oder Druckbelastung unter die normale Ruhestellung absinkt.
10. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Welle (19) in ihre Blockierstellung unter einer Schräglage zur Senkrechten entlang einer Achse (B-B) zur Gurtabzugsrichtung (80) angehoben wird, wobei die Rich- tung (B-B) durch die Erstreckung der Langlöcher (15,26) für die Zapfen (21, 22) der Welle (19) festgelegt ist und daß die Zahnflanken (63, 64, 65) der in Bewegungsrichtung der Welle (19) beim Gurtabzug hinter der durch die Blockierrichtung (B-B) laufenden Ebene liegenden Zähne des gehäuseseitigen Zahnsegments (27, 28) in Parallelebenen (B3, B4, B5) zu der genannten Ebene (B-B) angeordnet sind.
11. Gurtaufroller nach Anspruch 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zahnflanken (62) der in Bewegungsrichtung der Welle (19) beim Gurtabzug vor der durch die Blockierrichtung (B-B) laufenden Ebene liegenden Zähne des gehäuseseitigen Zahnsegments (27, 28) in Ebenen liegen, die jeweils um einen Winkel a gegenüber den durch den Mittelpunkt (61) der Zahnspitzen des gehäuseseitigen Zahnsegments (27) gehenden Radialebenen abgeflacht sind.
12. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Winkel der Schräglage zur Senkrechten der Achse (B-B) etwa 30O beträgt.
13. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß nach der Einsteuerung der fahrzeugsensitiven Steuerklinke (34) oder der gurtbandsensitiven Klinke (40) eine unmittelbare Schwenkbewegung der Steuerscheibe (24) zur Einsteuerung der Welle (19) in ihre Blockierstellung eingeleitet wird.