DE3740039A1 - Klemmvorrichtung fuer einen sicherheitsgurt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Klemmvorrichtungen, in baulicher Kombination mit einem selbstsperrenden Sicherheitsgurtaufroller als "Aufrollklemmer" bekannt, befinden sich seit Mitte 1986 in Serienproduktion. Sie kommen deshalb zum Einsatz, weil sie im Sperrfall bis zur max. Belastung nur einen Gurtbandauszug von etwa 30 mm zulassen im Gegensatz zu den herkömmlichen Aufrollern, die incl. des Filmspuleneffektes einen Gurtbandauszug von bis zu 100 mm ermöglichen.

Mit der DE-OS 35 43 959, der DE-OS 34 40 698 und der DE-OS 33 30 938 sind typische Gattungen der Aufrollklemmer bekannt geworden. Ihre Leistungsdaten (schonende Gurtbandklemmung, kurze Gurtbandauszüge) differieren stark. Bei den meisten Klemmern müssen bei der Aktivierung der Klemmelemente relativ große Massen bewegt werden, was bei den kurzen Aktivierungszeiten zu erheblichen inneren Belastungen führt, u. U. zu Klemmeinsatzverzögerungen.

Bezüglich der Kosten sind alle bisherigen Klemmer nach den Vorstellungen der Automobilindustrie zu teuer, da sie die bisherigen Aufroller ersetzen und möglichst keine Mehrkosten erzeugen sollen.

Auch hinsichtlich des Bauvolumens zeigen die bisherigen Klemmer Nachteile. Die größeren Abmessungen in der Baulänge sind an sich nicht störend für denEinbau in die B-Säule des Kfz, wohl aber die Baubreite. Wird die Baubreite des Aufrollers (ca. 65 mm) bei größerer Bauhöhe beibehalten, entstehen in vielen Fällen Probleme, insbesondere bei 4 Türen, wo durch die Anordnung der Scharniere die Platzverhältnisse in der B-Säule beengt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Klemmvorrichtung für das Gurtband eines Sicherheitsgurtes zu schaffen, die

• a) eine geringe Baubreite aufweist,
• b) die Kraft aus der Lastaufnahme großflächig verteilt,
• c) eine geringe Massenbewegung bei der Aktivierung der Klemmelemente aufweist und
• d) kostengünstig und leichtgewichtig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den Einsatz von Lamellen als Klemmelemente gelöst, wie sie im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 beschrieben sind.

Für die lastaufnehmende Klemmung weicher und flexibler Textilbänder ist ein derartiges Klemmprinzip bislang nicht bekannt geworden. Ein verwandtes Klemmprinzip zeigt die DE-OS 2 23 34 157 (Fig. 6) mit einem Klemmhebel. Die Klemmkante ist ballig ausgeführt, so daß sich im Klemmfall nur eine Linienberührung mit entsprechend sehr hoher spezifischer Flächenpressung ergibt. Weil sich textiles Gurtband für derart hohe Pressungen nicht eignet, wird gegen ein Stahlband geklemmt. Dies stellt keine praktikable Lösung dar.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde in der DE-OS 35 43 959 eine bewegliche Klemmbacke in einem Klemmhebel vorgeschlagen, die mit ihrer großen und anpassungsfähigen Klemmbacke akzeptable Belastungsverhältnisse für Gurtband schafft. Diese Lösung baut aber sehr groß, jedenfalls größer als die halbe Aufrollbreite und ist deshalb nicht für alle Einsatzfälle geeignet.

Außerdem konzentriert sie die gesamte Klemmkraft auf einen Punkt, nämlich auf die Schwenkachse des Klemmhebels. Diese Kraftkonzentration bedingt große Dehnungen in den belasteten Bauteilen. Ein Klemmer erfordert aber konstante geometrische Bedingungen. Deshalb muß der Klemmverband stark dimensioniert sein, was sich ungünstig auf das Gewicht und die Preisgestaltung auswirkt.

Der erfindungsgemäße Klemmer mit den Lamellen als Klemmorgane vermeidet diese Nachteile. Die Klemmfläche für das Gurtband ist über die Anzahl der Lamellen frei gestaltbar. Das Verhältnis von Klemmhebellänge zu Klemmfläche einer einzelnen Lamelle ist gleich oder besser. Trotzdem kann die Baubreite kleiner als die halbe Breite eines Aufroller gestaltet werden. Die Reaktionskräfte aus der Lastklemmung werden über die vielen Lamellen großflächig in das Klemmergehäuse eingeleitet. Daraus resultieren geringe Dehnungen, die die Konstanz der Klemmgeometrie also nicht nachteilig beeinflussen.

Aufgrund der kleinvolumigen Bauweise ist auch die Masse der Klemmorgane gering. Somit ergeben sich bei der Aktivierung der Klemmung, also dem Anheben der Lamellen keine großen Widerstände aus der Massenträgheit. Das bedeutet eine ungehinderte, schnelle Klemmeinleitung ohne Wegverlust für den Gurtbandauszug.

In den Zeichnungen ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 der Klemmer im Schnitt,

Fig. 2 der Klemmer gem. Fig. 1 in der Draufsicht als Schnitt,

Fig. 3 der Klemmer in Kombination mit einem Aufroller,

Fig. 4 der Klemmer als selbstsensorische Klemmeinheit,

Fig. 5 ein Ausschnitt der Lamellen mit den Klemmkanten,

Fig. 6 ein Ausschnitt der Lamellen mit alternativen Klemmkanten.

In der Fig. 1 ist ein Klemmer mit zwölf Lamellen 1 dargestellt. Das ergibt eine Klemmhöhe für das Gurtband 2 von ca. 25 mm. Bei einer Gurtbandbreite von 46 mm stellt sich somit eine Klemmfläche von über 10 cm² ein, was sich bezüglich Lastaufnahme und Dauerbelastung als ausreichend herausgestellt hat.

Die Lamellen 1 werden von einer Feder 3, oder noch besser von zwei Federn 3′ gem. Fig. 2, in Ruhestellung gehalten. Sie sind in einer Halteplatte 9 vormontiert, die in das Klemmgehäuse 10 eingeführt und z. B. über einen Stab 26 gesichert wird. Von unten greift ein Stößel 4 an, der im Gefahrenfall ab einer vorgegebenen Verzögerung von einem Sensor- und Steuerungsmechanismus in Richtung 5 betätigt wird.

Positioniert werden die Lamellen 1 durch Öffnungen 8 in der Halteplatte 9, in die Finger 7 der Lamellen 1 eingreifen. Um die Öffnungen 8 mit genügend Abstand zueinander herstellen zu können, sind Lamellen 1 mit drei verschiedenen Fingergestaltungen 7 vorgesehen. Die oberste Lamelle 1 hat nur einen Finger 7′′ in der Mitte, der auch in der Fig. 2 zu sehen ist. Die Lamelle 1 darunter hat zwei Finger 7 ganz außen. Die darunter angeordnete Lamelle 1 hat zwei Finger 7′ im mittleren Bereich dazwischen.

Statt der Öffnungen 8 können in der Halteplatte auch nur Durchsetzungen vorgesehen werden, in die entsprechend kürzere Finger eingreifen. Eine solche Halteplatte 9 ist steifer und beugt der Durchbiegung unter Last mehr vor.

In der Fig. 2 ist noch eine Trägerplatte 18 gezeigt, in die Warzen 27 des Klemmergehäuses 10 eingreifen. Diese Trägerplatte 18 kann Bestandteil eines Aufrollers 19 oder einer selbstsensorischen Auslösevorrichtung 22 sein, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind. Die Einbindung des Klemmergehäuses 10 auf diese Weise hilft die Dehnung klein zu halten, die im Belastungsfall auftritt, unterstützt also die Konstanthaltung der Klemmgeometrie im Lastfall. Würden sich nämlich im Lastfall die Druckwand 6 und die Rückwand 28 nennenswert voneinander entfernen, ergäbe sich für die Lamellen 1 ein unakzeptabler Anstieg des Winkels α mit ungewollten Randbedingungen für die Klemmung.

Im Ruhezustand beträgt der Winkel α etwa 60°; in der Klemmstellung etwa 65°. Er ist stark abhängig von den Reibverhältnissen zwischen den Klemmkanten 11 der Lamellen 1 zum Gurtband 2. Große Reibverhältnisse lassen große Winkel zu und unterbinden zudem den nachteiligen Schlupf.

Die Aktivierungsgeschwindigkeit des Stößels 4 ist so zu wählen, daß die vertikale Annäherung der Klemmkanten 11 der Lamellen 1 an das in Auszug befindliche Gurtband 2 etwas schneller ist als das Gurtband selbst. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim ersten Kontakt mit dem Gurtband 2 die Klemmkanten 11 mit den Zähnen 14 von dem Gurtband mitgenommen werden und somit keine weitere Relativbewegung zwischen beiden Teilen stattfindet.

Ganz schädlich ist ein zu langsames Annähern an das ausziehende Gurtband 2, weil dann eine Aufrauhung des Gurtbandes 2 entsteht. Aufgrund der sägezahnartigen Gestaltung der schrägachsigen, kegelförmigen Zähne 14 ist eine Annäherung mit einer geringen Übergeschwindigkeit nicht schädlich. Durch die schnelle Aktivierung läßt sich sogar der Gurtauszug bei der Klemmung noch vorteilhaft reduzieren.

Aus der Fig. 2 geht die schmale Bauweise eines Aufrollklemmers hervor, der nach dem erfindungsgemäßen Lamellenklemmprinzip aufgebaut ist und aus einem Aufroller 5 und der Klemmeinheit 20 besteht. Auch eine Gestaltung als selbstsensorische Klemmeinheit 20 ist möglich. Die Fig. 4 zeigt eine solche Baueinheit als Kombination der Klemmeinheit 20 und einer Auslösevorrichtung 22, die aus zwei Sensorkugeln 21 und zusätzlichen Hilfsmassen besteht. Befestigt sind beide Komponenten an der B-Säule 23.

Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Gestaltungsmöglichkeit der Klemmkanten 11 der Lamellen 1. Als erste Kontaktflächen für das Gurtband 2 sind hier Radien 13 oder Fasen 12 vorgesehen, die zur Sicherstellung eines schlupffreien Klemmeingriffes mit aufgerauhten Oberflächen versehen sein können.

Darunter angeordnet sind nach unten geneigte, schrägachsige Kegel als Zähne 14 in einer oder mehreren Reihen. Sie kommen zum Eingriff, wenn ein echter Lastfall vorliegt.

Im Gegensatz dazu zeigt die Fig. 6 Klemmkanten 11 mit einem konstanten Winkel β, bei denen im Freiraum des Winkels β mit einem icherheitsabstand 25 zum Gurtband 2 ebenfalls Klemmzähne 14 angeordnet sind. Sie sind ebenfalls sägezahnartig nach unten geneigt und kegelförmig. Die Zahnhöhe variiert nach den vorhandenen Platzverhältnissen im Ruhezustand. Sie ist unten größer als oben.

Die Auslegung des Winkels β ist so vorzunehmen, daß bei voller Last (15 kN) eine vollflächige Anlage der Klemmkanten 11 am Gurtband 2 vorliegt. Das bedeutet, daß die Klemmung mit den kleineren Zähnen beginnt.

Um den Widerstand bei der Klemmeinleitung durch das Verschieben der Lamellen zueinander gering zu halten, können hauchdünne Gleitfolien 17 zwischen den Lamellen 1 angeordnet werden.

Aufgrund der großflächigen Kraftübertragung ist eine Herstellung der Lamellen aus einem harten Kunststoff, z. B. einem Duromer möglich. Damit kann sowohl eine Kostenreduzierung als auch eine Reduzierung der Masse der Klemmelemente erreicht werden.

Das Klemmprinzip mit dem Lamellenpaket 1 ist auch in einem Umlenkklemmer einsetzbar.

Claims (11)

1. Klemmvorrichtung für einen Sicherheitsgurt, der im Gefahrenfall ab einer vorgegebenen Verzögerung eine lasttragende Gurtbandklemmung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Anzahl flacher, scheibenförmiger Lamellen (1) schräg mit einem Anstellwinkel (α) gegen das Gurtband (2) angeordnet sind, die von einer Rückstellfeder (3) in Ruhestellung gehalten werden und bei Überschreiten einer vorgegebenen Verzögerung von einem sensorbeaufschlagten Stößel (4) in Richtung (5) des ausziehenden Gurtbandes (2) klemmend eingreifen und im Lastfall gemeinsam mit der Druckwand (6) die Gurtkraft reib- und/oder formschlüssig abfangen.

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung und die Führung der Lamellen (1) über versetzt angeordnete Finger (7) der Lamellen (1) in entsprechend angeordneten Öffnungen (8) einer gesonderten Halteplatte (9) erfolgt, die innerhalb des Klemmergehäuses (10) befestigt ist.

3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkanten (11) der Lamellen (1) im oberen Bereich mit Radien (12) oder Fasen (13) versehen sind und im unteren Bereich mit kegelförmigen Zähnen (14).

4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (12) oder die Fasen (13) mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen sind.

5. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkanten (11) an den Lamellen (1) in Ruhelage mit einem Winkel (α) gegen das Gurtband (2) geneigt sind und innerhalb dieses Winkelbereiches mit konischen Zähnen (14) versehen sind, die in ihrer Zahnhöhe von unten nach oben abnehmen.

6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Gurtbandführungen (24, 24′) erreicht wird, daß in Ruhelage der Lamellen (1) das Gurtband (2) mit einem Sicherheitsabstand (25) an den Zähnen (14) vorbeigeführt wird.

7. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aktivierung der Lamellen (1) im Sperrfall durch die Wahl einer geeigneten Hebelübersetzung für den Stößel (4) die Bewegungsgeschwindigkeit der Klemmkanten (11) der Lamellen (1) etwas schneller ist als die Auszugsbewegung des Gurtbandes (2) selbst, in vertikaler Richtung des Gurtauszuges gesehen.

8. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Rückstellfeder (3′) rechts und links der Lamelle (1) über eine Druckleiste (15) gegen Nocken (16) angreift und die Lamellen (1) somit in Ruheposition halten.

9. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Lamellen (1) etwa zwei bis drei Mal so dick sind, wie das Gurtband (2).

10. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lamellen (1) dünne Gleitfolien (17) angeordnet sind.

11. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (1) als Klemmorgane in einem Umlenkklemmer eingesetzt werden, wobei als Stößel (4 b) die Umlenkrolle fungiert, die durch eine Feder in Ruhestellung und in Abstand zum Lamellenpaket gehalten wird.