DE3838175C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit Zugentlastung für Sicherheitsgurt-Rückhaltesysteme in Fahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Erhöhung der Gurtanlegequote wird angestrebt, den durch den angelegten Gurt auf den Fahrzeuginsassen ausgeübten Druck möglichst gering zu halten. Dies wird im Prinzip durch eine relativ schwach dimensionierte Aufrollfeder erreicht. Die Aufrollfeder muß jedoch ausreichend stark dimensioniert sein, um das Gurtband bei abgelegtem Gurt vollständig und zuverlässig aufzurollen, wodurch die Möglichkeiten einer Verminderung der Gurtspannung im angelegten Gurt beschränkt werden.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Kraft der Aufroll­ feder durch verschiedene Maßnahmen zu vermindern, nachdem der Sicherheitsgurt angelegt wurde. Beispielsweise kommt in Betracht, der Aufrollfeder eine Hilfsfeder entgegenwirken zu lassen, nachdem anhand von bestimmten Kriterien festgestellt wurde, daß der Gurt angelegt ist. Weiterhin kommt in Be­ tracht, ein kraftuntersetzendes Getriebe selektiv zwischen Aufrollfeder und Gurtspule einzuschalten. Die hierfür benö­ tigten Mechanismen sind aber komplex und aufwendig.

Aus der US-PS 47 11 408 ist ein Gurtaufroller mit Zugentla­ stung bekannt, bei dem zwischen Aufrollfeder und Gurtspule ein drehbar gelagertes Klinkenrad, das an ein Ende der Auf­ rollfeder triebschlüssig angeschlossen ist, und eine schwä­ cher als die Aufrollfeder dimensionierte, spiralförmige Hilfsfeder angeordnet sind. Die Hilfsfeder ist ihrerseits zwischen dem Klinkenrad und der Gurtspule wirksam. Das Klin­ kenrad wirkt mit einer Klinke zusammen, die in Abhängigkeit von einem Steuerkriterium die Drehbewegung des Klinkenrades sperrt oder freigibt. Dem Klinkenrad ist eine Bremseinrich­ tung zugeordnet, die seine Drehung relativ zum Gehäuse hemmt.

Die Bremseinrichtung ist durch eine teilkreisförmig gebogene Blattfeder gebildet, die bei schneller Drehung des Klinken­ rades aufgeweitet wird und an ihrem Außenumfang in Reibungs­ eingriff mit der Innenfläche eines gehäusefesten Ringes ge­ langt. Die Aufrollfeder und die Hilfsfeder liegen funktionell in Reihe zwischen dem Gehäuse des Gurtaufrollers und der Gurtspule, solange der Sicherheitsgurt nicht angelegt ist. Das Anlegen des Sicherheitsgurtes kann beispielsweise durch einen Schalter im Gurtschloß, der durch die Steckzunge betä­ tigt wird, festgestellt werden. Da die Aufrollfeder stärker dimensioniert ist als die Hilfsfeder, wird letztere durch die Aufrollfeder vollständig gespannt, so daß sie "auf Block" gezogen ist und die durch die Aufrollfeder erzeugte Kraft unvermindert an der Gurtspule angreift. Sobald aber der Si­ cherheitsgurt angelegt ist, wird das Klinkenrad drehfest ge­ halten, beispielsweise mittels eines Elektromagneten, der die Klinke in die Verzahnung des Klinkenrades einsteuert, so daß nur die schwächer dimensionierte Hilfsfeder zwischen dem Gehäuse und der Gurtspule wirksam ist und die Gurtspannung somit vermindert wird, um den Anlegekomfort zu erhöhen.

Wird nun der Sicherheitsgurt wieder abgelegt, so gibt die Klinke das Klinkenrad frei, woraufhin die Aufrollfeder mit unverminderter Kraft zwischen Gehäuse und Gurtspule wirksam wird, so daß die Hilfsfeder gespannt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufrol­ ler der beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß die Funktion der Bremseinrichtung mit besonders einfachen Mitteln gesteuert werden kann und die Umsteuerung zwischen verminderter und unverminderter Gurtspannung sanft und stoß­ frei erfolgt.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Gurtaufroller er­ findungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Gurtaufroller wird ein sanfter, stoßfreier und geräuscharmer Übergang zwischen verminderter und unverminderter Gurtspannung erreicht, indem die Brems­ einrichtung aktiviert wird, bis die Hilfsfeder vollständig gespannt ist. Die Bremseinrichtung hemmt die unter der Kraft der Aufrollfeder erfolgende Drehbewegung des Klinkenrades so lange, bis die Hilfsfeder vollständig gespannt ist, also "auf Block" gezogen ist. Es wird also vermieden, daß unter der Wirkung der von der Aufrollfeder ausgehenden Kraft das Klinkenrad stark beschleunigt wird und anschließend, wenn die Hilfsfeder gespannt ist, die Drehung des Klinkenrades abrupt abgebremst wird, wenn die Windungen der Hilfsfeder eng aufeinanderliegen, was zu einem Stoß und erheblicher Ge­ räuschentwicklung führen würde.

Der erfindungsgemäße Gurtaufroller zeichnet sich dadurch aus, daß er die beschriebene Zugentlastung mit einfachsten Mit­ teln verwirklicht, die überdies sehr zuverlässig arbeiten und verschleißarm sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Gurtaufrollers spricht die Bremseinrichtung auf den Außendurchmesser der Hilfsfeder an, indem die Hilfsfeder mit ihrem Außenumfang einen Mechanismus betätigt, der die Funk­ tion der Bremseinrichtung bestimmt. Es ist an sich bereits aus der DE-OS 26 48 010 bekannt, über den Außendurchmesser einer Hilfsfeder eine Steuerfunktion auszulösen, die jedoch in der Aktivierung einer Sperrklinke besteht. Vorzugsweise weist bei dem erfindungsgemäßen Gurtaufroller der die Funk­ tion der Bremseinrichtung bestimmende Mechanismus wenigstens ein an dem Klinkenrad gelagertes Bremsteil auf, an dem der Außenumfang der Hilfsfeder zumindest in deren nicht voll­ ständig gespanntem Zustand anliegt und welches durch die Kraft der Hilfsfeder in eine Aktivierungsstellung bewegbar ist, in welcher dieses Bremsteil einen Reibungsschluß mit einem gehäusefesten Teil herbeiführt. Der Außendurchmesser der Hilfsfeder ist ein einfaches Kriterium, um festzustel­ len, ob die Hilfsfeder gespannt ist oder entspannt ist. Be­ sonders zweckmäßig ist es, wenn das Bremsteil bei völlig ge­ spannter Hilfsfeder, wenn also ihre Windungen eng aufein­ anderliegen, vom Außenumfang der Hilfsfeder gelöst ist und selbsttätig in eine inaktivierte Stellung zurückkehrt, in der es keinen Reibungsschluß mit dem gehäusefesten Teil her­ beiführt, so daß die Bremseinrichtung unwirksam ist. Obwohl also der erfindungsgemäße Gurtaufroller neben der Umschal­ tung zwischen unverminderter und verminderter Gurtspannung eine zusätzliche Funktion aufweist, nämlich die selektive Aktivierung einer Bremseinrichtung, die den Übergang zwi­ schen verminderter und unverminderter Gurtspannung sanft, stoßfrei und geräuscharm ablaufen läßt, werden kaum zusätz­ liche Bauteile für die Steuerung dieser Funktion benötigt.

Um die Bremseinrichtung aktiviert zu halten, bis die Hilfs­ feder vollständig oder nahezu vollständig gespannt ist, wird die Hilfsfeder im Bereich ihrer äußersten Windung oder Win­ dungen verstärkt, so daß die innerhalb dieses Bereiches ge­ legenen Windungen zusammengezogen werden, bevor sich der Außenumfang der Hilfsfeder von dem Bremselement löst. Die Be­ einflussung der Federfunktion durch eine lokale Verstärkung ist an sich bereits aus den DE-OSen 27 37 272 und 29 23 691 bekannt.

In der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der beschriebenen Ausführungsform des Gurtaufrollers, und

Fig. 2 eine Schnittansicht dieses Gurtaufrollers entlang Linie II-II in Fig. 1.

In einem Gehäuse 10 des Gurtaufrollers ist eine Gurtspule 12 drehbar gelagert. Die Gurtspule 12 ist über einen in einer Zwischenkammer 14 aufgenommenen Sperr-Mechanismus 16, der zum Ver­ ständnis der Erfindung nicht beiträgt und daher nicht be­ schrieben wird, drehfest mit einer Mitnehmerhülse 18 verbun­ den, die am Gehäuse drehbar gelagert ist. Diese Mitnehmer­ hülse 18 ist formschlüssig mit einem drehfest an die Gurt­ spule 12 angeschlossenen Teil 20 gekoppelt. Am Außenumfang der Mitnehmerhülse 18 greift das innere Ende einer spiral­ förmigen Hilfsfeder 22 an, deren Windungen die Mitnehmerhül­ se 18 koaxial umgeben. Das äußere Ende dieser Hilfsfeder 22 ist an ein Klinkenrad 24 angeschlossen, das mittels einer Nabe 26 drehbar auf einem angeformten Zapfen 28 einer Gehäu­ sekappe 30 gelagert ist. Das Klinkenrad 24 weist an seinem Außenumfang gleichmäßig verteilte Klinkenzähne 32 auf. Diese Klinkenzähne 32 wirken mit einer am Gehäuse schwenkbar gela­ gerten Klinke 34 zusammen, die durch einen Elektromagnet 36 betätigt wird. Der Elektromagnet 36 wird seinerseits durch einen Schalter gesteuert, der im (nicht gezeigten) Gurtschloß so angeordnet ist, daß er durch Einstecken der Steckzunge in das Gurtschloß betätigt wird.

Am Außenumfang der Nabe 26 des Klinkenrades 24 greift das innere Ende einer spiralförmigen Aufrollfeder 38 an. Das äußere Ende dieser Aufrollfeder 38 ist an der Gehäusekappe 30 festgelegt. Die Aufrollfeder 38 und die Hilfsfeder 22 sind somit über das Klinkenrad 24 funktionell in Reihe zwischen Gehäusekappe 30 und Gurtspule 12 geschaltet, solange das Klinkenrad 24 frei drehbar ist. Die Aufrollfeder 38 ist aber erheblich stärker dimensioniert als die Hilfsfeder 22, so daß sie diese spannt, bis ihre Windungen eng aufeinanderlie­ gen. In diesem Zustand ist dann die unverminderte Kraft der Aufrollfeder 38 zwischen dem Gehäuse 10 und der Gurtspule 12 wirksam.

Wenn durch Betätigung des Schalters im Gurtschloß der Elek­ tromagnet 36 angesteuert wird, verschwenkt dessen Anker die Klinke 34 mit ihrem Klinkenzahn in die Bahn der Klinkenzähne 32 des Klinkenrades 24, so daß dessen Drehung gesperrt wird. Da nunmehr das Klinkenrad 24 am Gehäuse festgehalten wird, ist zwischen Gehäuse und Gurtspule 12 nur noch die Kraft der Hilfsfeder 22 wirksam, also eine gegenüber der Kraft der Aufrollfeder 38 erheblich verminderte Kraft, so daß die Span­ nung im Gurtband entsprechend vermindert wird.

Beim Ablegen des Sicherheitsgurtes wird die Klinke 34 durch den Elektromagnet 36 freigegeben und unter der Wirkung einer Rückstellfeder aus der Bahn der Klinkenzähne 32 bewegt, so daß das Klinkenrad 24 nunmehr wieder frei drehbar ist. Die Aufrollfeder 38 ist nun bestrebt, das Klinkenrad 24 in Dre­ hung zu versetzen und dabei die Hilfsfeder 22 zu spannen, bis ihre Windungen eng aufeinanderliegen. Sobald dieser Zu­ stand erreicht ist, wird zwischen Gurtspule und Gehäuse wie­ der die unverminderte Kraft der Aufrollfeder 38 wirksam.

Damit nun dieser Übergang zwischen verminderter und unver­ minderter Gurtspannung sanft, stoßfrei und geräuscharm er­ folgt, ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, die dafür sorgt, daß die Drehung des Klinkenrades 24 gehemmt wird, bis die Hilfsfeder 22 vollständig gespannt ist. Eine übermäßig hohe Beschleunigung dieses Klinkenrades 24 mit entsprechend abrup­ ter Abbremsung bei vollständig gespannter Hilfsfeder 22 wird so vermieden.

Diese Bremseinrichtung besteht bei der beschriebenen Ausfüh­ rungsform aus einer Anzahl von Bremselementen 40, die über die der Gurtspule 12 zugewandte Seitenfläche des Klinkenra­ des 24 regelmäßig verteilt und an diesem Klinkenrad 24 gela­ gert sind. In Fig. 2 ist eines dieser Bremselemente 40 gezeigt. Dieses Bremselement 40 bildet einen zweiarmigen Hebel, der mittels eines an dem Klinkenrad 24 gehaltenen Drahtringes 42 schwenkbar am Klinkenrad 24 gelagert ist. Der erste, annähernd axiale Arm des Bremselementes 40 liegt am Außenumfang der Hilfsfeder 22 an, solange diese nicht ge­ spannt ist. Der zweite, annähernd radiale Arm des Brems­ elementes 40 bildet eine der Gurtspule 12 zugewandte An­ griffsfläche, die triebschlüssig mit einer Reibscheibe 44 zusammenwirkt, welche drehbar auf der Mitnehmerhülse 18 ge­ lagert ist. Diese Reibscheibe 44 besitzt auf ihrer von dem Bremselement 40 abgewandten Seite eine Reibfläche, die mit einer gegenüberliegenden Reibfläche 46 einer Gehäuse-Wand 48 in Reibeingriff steht. Durch den vom Außenumfang der Hilfsfeder 22 ausgeübten Druck wird das Bremselement 40 mit seinem radialen Arm annähernd in Axialrichtung gegen die Reibscheibe 44 verschwenkt, wobei die Reibflächen zwischen Reibscheibe und Gehäuse-Wand 48 aneinandergedrückt werden. Fig. 2 zeigt also den aktivierten Zustand der Bremseinrich­ tung.

Dieser aktivierte Zustand der Bremseinrichtung bleibt erhal­ ten, bis die Hilfsfeder 22 nahezu vollstän­ dig gespannt ist. Zu diesem Zweck ist die Hilfsfeder 22 im Bereich ihres Außenumfanges bzw. ihrer äußeren Windung oder Windungen verstärkt. Dies läßt sich auf einfache Weise durch Einlegen einer Blattfeder in diesem Bereich zwischen zwei Windungen der Hilfsfeder 22 erreichen. Die Bremseinrichtung bleibt also so lange aktiviert, bis der Übergang zwischen verminderter und unverminderter Gurtspannung vollzogen ist, so daß ein sanfter, stoßfreier und geräuscharmer Übergang gewährleistet ist.

Bei einer weiteren, nicht näher beschriebenen Ausführungs­ form werden die Eingriffselemente durch den Druck der Hilfs­ feder 22 in deren entspanntem Zustand unmittelbar radial auswärtsgedrückt, so daß sie beispielsweise mit ihrem Außen­ umfang an einer gehäusefesten Reibfläche in Eingriff gelan­ gen, die das Klinkenrad 24 umgibt.

Claims (12)

1. Gurtaufroller mit Zugentlastung für Sicherheitsgurt- Rückhaltesysteme in Fahrzeugen, mit einer zwischen einem gehäusefesten Teil und der das Gurtband aufnehmenden Gurt­ spule wirksamen Aufrollfeder, mit einem zwischen Aufrollfe­ der und Gurtspule drehbar gelagerten Klinkenrad, an das ein Ende der Aufrollfeder triebschlüssig angeschlossen ist, und mit einer schwächer als die Aufrollfeder dimensionierten, spiralförmigen Hilfsfeder, wobei die Hilfsfeder ihrerseits zwischen dem Klinkenrad und der Gurtspule wirksam ist und das Klinkenrad mit einer Klinke zusammenwirkt, die in Abhän­ gigkeit von einem Steuerkriterium die Drehbewegung des Klin­ kenrades sperrt oder freigibt, und wobei dem Klinkenrad eine Bremseinrichtung zugeordnet ist, die seine Drehung relativ zum Gehäuse hemmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion der Bremseinrichtung (40, 44, 46) durch die Hilfsfeder (22) so gesteuert wird, daß die Bremseinrichtung (40, 44, 46) dann aktiviert ist, wenn die Hilfsfeder (22) entspannt ist, und inaktiv ist, wenn die Hilfsfeder (22) gespannt ist.

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (40, 44, 46) auf den Außendurchmes­ ser der Hilfsfeder (22) anspricht.

3. Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfeder (22) mit ihrem Außenumfang ein Bremsele­ ment (40) betätigt, das die Funktion der Bremseinrichtung bestimmt.

4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Klinkenrad (24) gelagerte Bremselement (40) an dem Außenumfang der Hilfsfeder (22) in deren nicht voll­ ständig gespanntem Zustand anliegt und durch die Kraft der Hilfsfeder (22) in eine Bremsstellung bewegbar ist, in wel­ cher dieses Bremselement (40) einen Reibungsschluß mit einem gehäusefesten Teil (Wand 48) herbeiführt.

5. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremselement (40) bei völlig gespannter Hilfsfeder (22) vom Außenumfang der Hilfsfeder (22) gelöst ist und selbsttätig in eine inaktivierte Stellung bewegt wird, in der es keinen Reibungsschluß mit dem gehäusefesten Teil (Wand 48) herbeiführt.

6. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremselement (40) durch den vom Außenumfang der Hilfsfeder (22) ausgeübten Druck in Axial­ richtung in die Bremsstellung gedrückt wird.

7. Gurtaufroller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremselement (40) als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, der an dem Klinkenrad (24) schwenkbar gelagert ist und mit seinem ersten, etwa axialen Arm am Außenumfang der Hilfs­ feder (22) anliegt sowie an seinem zweiten, etwa radialen Arm eine Angriffsfläche aufweist, die durch Verschwenkung des Bremselementes (40) unter der Wirkung des vom Umfang der Hilfsfeder (22) ausgeübten Druckes in Axialrichtung auf eine gehäusefeste Reibfläche (46) zu verlagert wird.

8. Gurtaufroller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Angriffsfläche des zweiten Armes des Brems­ elementes (40) und der gehäusefesten Reibfläche (46) eine frei drehbar gelagerte Reibscheibe (44) angeordnet ist, die auf ihrer der Angriffsfläche zugewandten Seite triebschlüs­ sig mit der Angriffsfläche zusammenwirkt sowie auf ihrer der Reibfläche (46) zugewandten Seite eine mit dieser zusammen­ wirkende Reibfläche aufweist.

9. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremselement (40) durch den vom Außenumfang der Hilfsfeder (22) ausgeübten Druck in Radialrichtung auswärts in die Aktivierungsstellung gedrückt wird, in der es einen Reibungsschluß zwischen dem Klinkenrad (24) und einer gehäu­ sefesten, das Klinkenrad (24) umgebenden Reibfläche her­ stellt.

10. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bremselemente (40), die über die Kreisfläche einer Seite des Klinkenrades (24) verteilt sind, auf einem an diesem Klinkenrad (24) gehaltenen Drahtring (42) gelagert sind.

11. Gurtaufroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfeder (22) im Bereich ihrer äußeren Lage oder Lagen verstärkt ist, so daß die ein­ wärts von diesem Bereich gelegenen Windungen beim Spannen der Hilfsfeder (22) zusanmengezogen werden, bevor sich der Außenumfang der Hilfsfeder von dem Bremselement (40) löst.

12. Gurtaufroller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der Hilfsfeder (22) im Bereich ihrer äußeren Lage oder Lagen durch eine eingelegte Blattfeder be­ wirkt ist.