DE3430871A1

DE3430871A1 - Mechanical belt-tightening device for safety belts

Info

Publication number: DE3430871A1
Application number: DE19843430871
Authority: DE
Inventors: Hans-Hellmut Dipl.-Ing. 2061 Sülfeld Ernst
Original assignee: Individual
Current assignee: General Engineering (netherlands) Bv Utrecht N
Priority date: 1984-08-22
Filing date: 1984-08-22
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3430871C2

Abstract

The invention relates to a mechanical belt-tightening device for safety belts, which in an accident exploits the energy of the rotating cardan shaft or a corresponding drive shaft for tightening back of the belt above a predetermined deceleration, especially in the direction of travel. A coupling disc which is mounted concentrically relative to the cardan shaft, but without coming into contact with it, is carried along with the cardan shaft by means of positive locking and winds up a traction cable. This traction cable is connected to a conventional clamping roller coupling on the rolling up device, where the winding shaft is twisted in the belt retracting direction. Use of the latter device together with anti-locking braking systems, which prevent zero rotation of the wheels (and therefore of the cardan shaft) in any panic braking before an accident, guarantees the operational reliability of the device. <IMAGE>

Description

Mechanische Gurtstrammervorrichtung für Sicherheitsgurte Mechanical belt tensioner for seat belts

Die Erfindung betrifft eine Gurtstrammervorrichtung für Sicherheitsgurte, die in der Lage ist, im Falle eines Unfalls ab einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung ein Rückstrammen des Sicherheitsgurtes zur Beseitigung der Gurtlose zu bewerkstelligen.The invention relates to a belt tensioner device for seat belts, which is able to decelerate from a predetermined vehicle speed in the event of an accident to bring about a tightening of the seat belt to remove the slack.

Gurtstrammer auf pyrotechnischer Basis sind bereits im Einsatz. Die Energie zur Rückstrammung des Gurtes ist in einem Treibmittel gespeichert.Belt tensioners based on pyrotechnics are already in use. the Energy for tightening the belt is stored in a propellant.

Zusammen mit der zugehörigen Elektronik ist dieses System relativ teuer und baut im Hinblick auf die Unterbringungsmöglichkeiten in der B-Säule sehr groß.Together with the associated electronics, this system is relative expensive and builds a lot in terms of the accommodation options in the B-pillar great.

Schon vor langer Zeit ist der Vorschlag gemacht worden, die freiwerdende Energie im Unfall aus der Karosse selbst für eine Gurtstrammung auszunutzen. Die Deformation des vorderen Stoßfängers bzw. seine Relativbewegung zur steifen Insassenzelle, sollte dafür genutzt werden. Die praktische Ausführung scheiterte an den sehr großen Übertragungswegen vom Stoßfänger bis zum Sicherheitsgurt in der B-Säule und an der Tatsache, daß auch kleine Karambolagen (Stoßfänger eingedrückt) in die Funktion des Sicherheitsgurtes eingreifen und dessen Austausch erforderlich machen.The proposal was made a long time ago, the one that will become available Utilizing energy from the body itself in the event of an accident to tighten the belt. the Deformation of the front bumper or its relative movement to the rigid occupant cell, should be used for this. The practical execution failed because of the very large ones Transmission paths from the bumper to the seat belt in the B-pillar and on the The fact that even small collisions (bumpers pushed in) in the function of the seat belt intervene and make it necessary to replace it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische und autarke Gurtstrammung (d.h. ohne gespeicherte Fremdenergie) ab einer vorgebenen Fahrzeugverzögerung (ca. 5-8 g) in Fahrtrichtung zu bewerkstelligen bei einer Energieentnahme aus den Restbewegungsabläufen im Fahrzeug selbst. Dabei sollen die Übertragungswege so kurz und direkt wie möglich sein.The invention is based on the object of an automatic and self-sufficient Belt tensioning (i.e. without stored external energy) from a specified vehicle deceleration (approx. 5-8 g) to be accomplished in the direction of travel when drawing energy from the Residual movement sequences in the vehicle itself. The transmission paths should be as short as this and be direct as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehung der Kardanwelle oder einer sonstigen Antriebswelle durch die automatische Zuschaltung einer durch Federn in ihrer Ruhestellung gehaltenen Kupplungsscheibe gegen eine Mitnehmerscheibe für die Strammung der Sicherheitsgurte genutzt wird.According to the invention, this object is achieved in that the rotation the cardan shaft or any other drive shaft through the automatic connection a clutch disc held in its rest position by springs against a Driving plate is used for tightening the seat belts.

Bei einem Fahrzeug, das mit 50km/h gegen ein festes Hindernis prallt, muß nach 25 ms der Gurtstrammvorgang abgeschlossen sein, da dann die Vorwärtsbewegung des Insassen beginnt, d.h., er verlagert sich relativ zu seiner ursprünglichen Sitzposition. Aus der Drehung der Kardanwelle muß in dieser Zeit noch ein ausreichend großer Stramerweg abgeleitet werden können. Da die Strammerkraft zur Überwindung der Massträgheiten und Reibungswiderstände in ausreichendem Maße von Anfang an zur Verfügung steht, sind 100 mm Gurtbandeinzug als ausreichend anszusehen.In the case of a vehicle that hits a solid obstacle at 50 km / h, the belt tensioning process must be completed after 25 ms, because then the forward movement of the occupant begins, i.e. he shifts relative to his original seating position. During this time, a sufficiently large stramer travel must be left from the rotation of the cardan shaft can be derived. Because the tension force to overcome the inertia and frictional resistances are sufficiently available from the start, 100 mm webbing should be seen as sufficient.

Bei dem Deformationsverhalten des Vorbaues heutiger Kraftfahrzeuge kann davon ausgegangen werden, daß nach 5ms die Einrastung der Kupplungen für die Gurtstrammung erfolgt ist. Somit stehen noch 20 ms zur Verfügung. Bei 50km/h ergeben sich bei den üblichen Parametern (Motordrehzahl, Getriebeabstufung usw) und einem Übersetzungsverhältnis von Klemmscheibe zu Kupplungsscheibe von 1:3 daraus etwa 1,5 bis 2 Umdrehungen für die Wickelwelle. Das wiederum entspricht einem Gurtrückzug von über 200 mm (Gurtwickeldurchmesser ca 45 mm).With the deformation behavior of the front end of today's motor vehicles It can be assumed that the clutches for the The belt has been tightened. This means that there are still 20 ms available. Result at 50km / h the usual parameters (engine speed, gear ratio, etc.) and a Transmission ratio of clamping disc to clutch disc of 1: 3 from this, for example 1.5 to 2 turns for the winding shaft. This in turn corresponds to a retraction of the belt of over 200 mm (belt roll diameter approx 45 mm).

Die aus den letzten Drehungen einer Kardanwelle oder einer entsprechend ausgelegten Antriebswelle im Unfall abnehmbare Energie ist also durchaus für eine ausreichend effektive Gurtstrammung zu geeignet.The one from the last rotations of a cardan shaft or a similar one designed drive shaft in an accident is therefore definitely energy that can be removed sufficiently effective belt tensioning too suitable.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawings, an embodiment of the invention is shown.

Es zeigen: Fig. 1 Kardanwelle, Kupplungsscheibe und Fixierrolle mit Druckfeder Fig. 2 Quersschnitt durch Fig. 1 mit Sicherheitsgurt-Aufroller Fig. 3 Eine Ausführungsform mit Flaschenzug Die Funktionsweise der Aktivierung im Unfall ab etwas 5g bis 8g geht aus Fig. 1 hervor. Die Massenträgheit der in Ruhestellung dargestellten Kupplunggscheibe 2 (mit den drei Fixierrollen 5) ist dann so groß, daß eine Verschiebung gegen die Kraft der Federn 4 in Fahrtrichtung 16 stattfindet.They show: Fig. 1 cardan shaft, clutch disc and fixing roller with Compression spring Fig. 2 Cross section through Fig. 1 with seat belt retractor Fig. 3 An embodiment with a pulley system The functioning of the activation in the event of an accident from about 5g to 8g can be seen in FIG. 1. The inertia of the at rest The clutch disc 2 shown (with the three fixing rollers 5) is then so large that a shift against the force of the springs 4 in the direction of travel 16 takes place.

Über die Verzahnung 17,17' findet eine formschlüssige Verbindung zwischen Kupplungsscheibe 2 und Mitnehmerscheibe 3 der Kardanwelle 1 statt. Damit kann die Energie aus den restlichen Drehungen der Kardanwelle 1 für eine Gurtstrammung genutzt werden.About the toothing 17,17 'there is a positive connection between Clutch plate 2 and drive plate 3 of the cardan shaft 1 instead. With that, the Energy from the remaining rotations of the cardan shaft 1 used to tighten the belt will.

Dies zeigt die Fig. 2. Mit der Kupplungsscheibe 2 ist das Ende eines Zugseiles 8 für je einen Aufroller 12 rechts und links befestigt. Über drei Fixierrollen 5 wird die konzentrische Lage zur Kardanwelle 1 sichergestellt.This shows the Fig. 2. With the clutch disc 2 is the end of one Pull rope 8 for one reel 12 each attached to the right and left. About three fixing rollers 5 the concentric position to the cardan shaft 1 is ensured.

Das Zugseil 8 gelangt über Führungsrollen 7' und 7 zu einer am Aufroller 12 angeflanschten Kupplung 9. Derartige Kupplungen, die im Falle der Aktivierung über Klemmrollen 18 die Wickelwelle 11 mitnehmen, sind hinlänglich bekannt. Das andere Ende des Zugseiles 8 ist auf der Klemmscheibe 10 der Kupplung 9 aufgewickelt.The pull rope 8 reaches one on the reel-up via guide rollers 7 'and 7 12 flanged coupling 9. Such couplings in the event of activation Taking along the winding shaft 11 via pinch rollers 18 are well known. That the other end of the pull rope 8 is wound onto the clamping disc 10 of the coupling 9.

Wird im Unfall die Kupplungsscheibe 2 mitgenommen, ergibt sich durch die Drehrichtung 15 im Zugseil 8 eine Bewegungsrichtung 19, so daß die Kupplungsscheibe 10 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird. Nach etwa 150 - 30° Drehwinkel ist die Wickeiwelle 11 schlupffrei gekuppelt, und das Gurtband 14 wird in Einzugsrichtung 13 gestrammt.If the clutch disc 2 is taken along in the accident, results from the direction of rotation 15 in the pull rope 8 a direction of movement 19, so that the clutch disc 10 is rotated counterclockwise. After an angle of rotation of around 150 - 30 ° the winding shaft 11 is coupled slip-free, and the belt 14 is in the feed direction 13 struck.

Ein evtl. erforderlicher Überlastschutz läßt sich auf einfache Weise dadurch realisieren, daß entweder ein Zugseil mit begrenzter Zugfestigkeit eingesetzt wird, das also bei einer vorbestimmten Belastung reißt (z. B. 2000 N) oder das eine Sollbruchstelle 20 vorgesehen wird. Diese Sollbruchstelle 20 kann gleichzeitig als Verbindungsstelle für das Zugseil 8 von der Kupplungsscheibe 2 kommend und für das Zugseil 8a vom Aufroller kommend ausgelegt sein.Any overload protection that may be required can be easily implemented realize that either a pull rope with limited tensile strength is used that tears at a predetermined load (e.g. 2000 N) or one of them Breaking point 20 is provided. This predetermined breaking point 20 can be used at the same time Connection point for the pull rope 8 coming from the clutch disc 2 and for the Pull rope 8a be designed coming from the retractor.

Dies erweist sich als leicht praktikabel sowohl bei der Erstmontage als auch bei der Reparatur nach einem Unfall.This proves to be easily practicable both during the initial assembly as well as repairs after an accident.

Auch eine Begrenzung der Stramm länge läßt sich einfach bewerkstelligen, wenn nur eine bestimmte Anzahl Seillagen auf der Klemmscheibe 10 aufgewickelt wird. (z. B. nur 2 Lagen).Limiting the string length is also easy to achieve, if only a certain number of rope layers is wound on the clamping disc 10. (e.g. only 2 layers).

Soll andererseits auch bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten eine große Strammlänge erreicht werden, läßt sich diese durch Zwischenschaltung eines Flaschenzuges 21 bewetkstelligen.On the other hand, it should also be one at low impact speeds can be achieved by inserting a Pulley block 21.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die erfindungsgemäße Gurtstrammervorrrichtung nur in Verbindung mit Antiblockier-Bremssystemen voll funktionsfähig ist, da ein Blockieren der Räder (und damit der Kardanwelle) in einer einem Unfall wahrscheinlicherweise vorausgehenden Notbremsung vermieden werden rnuß. Bereits in wenigen Jahren werden derartige ABS-Systeme zur Serienausstattung aller PKW's gehören.For the sake of completeness, it should be mentioned that the inventive Belt tensioner only fully functional in connection with anti-lock braking systems is because the wheels (and therefore the cardan shaft) lock up in an accident probably preceding emergency braking must be avoided. Already In a few years, ABS systems of this kind will become standard equipment in all cars belong.

Benennungen 1 Kardanwelle 2 Kupplungsscheibe 3 Mitnehmerscheibe 4 Feder 5 Fixierrollen 6 Fixierstangen 7 Führungsrollen 8 Zugseil 9 Kupplung 10 Klemmscheibe 11 Wickelwelle 12 Aufroller 13 Gurteinzugsrichtung 14 Sicherheitsgurt 15 Drehrichtung 16 Fahrtrichtung 17 Verzahnung 18 Klemmrolle 19 Bewegungsrichtung 20 Verbindungs- und Sollbruchstelle Designations 1 cardan shaft 2 clutch plate 3 drive plate 4 Spring 5 fixing rollers 6 fixing rods 7 guide rollers 8 pull rope 9 coupling 10 clamping disc 11 Winding shaft 12 Rewinder 13 Belt retraction direction 14 Safety belt 15 Direction of rotation 16 Direction of travel 17 Tooth 18 Pinch roller 19 Direction of movement 20 Connection and predetermined breaking point

Claims

Claims 1. Mechanical belt tensioner for seat belts, which in the event of an accident from a predetermined vehicle deceleration a back tension of the seat belt to remove the slack, characterized in that that the rotation of the cardan shaft (1) or another drive shaft when exceeded a predetermined delay due to the automatic engagement of a clutch disc (2) used against a drive plate (3) for tightening the seat belts will.

2. Mechanical belt tensioning device according to claim 1, characterized in that that the triggering of the belt tensioning from a predetermined delay via springs (4) is accomplished, which in their spring force on the masses to be moved (2.5) are designed and the clutch disc (2) in normal operation in its rest position fix.

3. Mechanical belt tensioner device according to claim 1, characterized in that that the clutch disc on fixing rollers (5) on fixing rods (6) coaxially and is mounted without contact to the cardan shaft (1).

4. Mechanical belt tensioning device according to claim 1, characterized in that that a pull rope (8) is connected at one end to the clutch disc (2) and at the other end with a coupling (9) which, when actuated, the clamping disc (10) connects to the winding shaft (11) of the winder (12).

5. Mechanical belt tensioner device according to claim 1, characterized in that that in the ratio of the winding diameter of the clamping disc (10) to the winding diameter the clutch disc (2) is given a translation.

6. Mechanical belt tensioning device according to the preceding claims, characterized in that the pull rope (8) in the sense of an overload protection a predetermined tensile strength is designed.

7. Mechanical belt tensioning device according to the preceding claims, characterized in that a connection point (20) between the pull rope (8) and the pull rope (8a) is provided, which at the same time serves as a predetermined breaking point for a limited load transfer is designed.

8. Mechanical belt tensioning device according to the preceding claims, characterized in that the pulling rope (8) via a pulley block for large tight lengths (21) is connected to the pull rope (8a) of the retractor (12).