DE4138299A1 - Gurtstraffer fuer einen fahrzeugsicherheitsgurt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Rückhalteeinrichtungen in Fahrzeugen mit Sicherheitsgurten weisen in zunehmendem Maße Gurtstraffer auf, um bei einem Unfall einen Sekundäraufprall eines Fahrzeuginsassen - bei­ spielsweise auf das Lenkrad - zu verhindern. Durch den Gurt­ straffer wird der Körper des Fahrzeuginsassen im Kollisions­ fall besser im Fahrzeugsitz zurückgehalten.

In der Japanischen Offenlegungsschrift 1 19 454/1989 ist bei­ spielsweise ein Gurtstraffer gezeigt und beschrieben, bei dem der Gurt durch Drehen einer Riemenscheibe aufgewickelt und gestrafft wird, die nach Auslösung des Gurtstraffers mit einer Gurtaufrollwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers durch eine Kupplung verbunden ist. Die Riemenscheibe wird durch ein Seil gedreht, das mit einem Antrieb gekoppelt und auf die Riemenscheibe gewickelt ist. Die Kupplung weist ein Paar Zahnräder auf, von denen eines fest mit der Aufrollwelle und das andere fest mit der Riemenscheibe verbunden ist. Die Rie­ menscheibe ist an einer beweglichen Halterung gelagert, die normalerweise durch einen Scherstift in einer Stellung ge­ halten ist, in der die Zahnräder nicht ineinandergreifen, so daß der Gurtaufroller, von einem zur Auslösung des Gurt­ straffers führenden Notfall abgesehen, ohne dessen Einwirken normal funktioniert. Wird der Gurtstraffer ausgelöst, werden die Zahnräder nach Abscheren des Scherstifts und nach einer Verschiebung der Riemenscheibenhalterung miteinander in Ein­ griff gebracht.

Bei dieser bekannten Vorrichtung muß die Drehung des Zahn­ rades der Riemenscheibe so lange angehalten werden, bis beide Zahnräder sich in korrektem Eingriff befinden. Hierzu wird ein in zwei Stufen arbeitender Scherstift mit genau festge­ legter Abscherkraft benötigt. Da außerdem blitzartig (im Bereich von Millisekunden) eine sehr große Kraft auf die Rie­ menscheibe ausgeübt wird, kann eine kleine Änderung im Ab­ scherwiderstand einen großen Einfluß auf die Funktion des Systems haben. Nachteilig ist zudem, daß eine stabile Hal­ terung vorhanden sein muß, die den ausgeübten Kräften stand­ hält und daß beim Abscheren des Scherstifts ein Energiever­ lust eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtstraffer mit grundsätzlich ähnlichem Funktionsablauf zu schaffen, bei dem die obengenannten Probleme nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Gurtstraffer ge­ löst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dabei sind die im wesentlichen gleich ausgerichteten, ziehenden und ge­ zogenen Abschnitte des Seils ausreichend steif, um die Rie­ menscheibe in einer Stellung zu halten, in der die Riemen­ scheibenverzahnung bei Auftreten von Kräften, die während normalen Gebrauchs des Fahrzeuges beispielsweise durch Stöße und Vibrationen auf sie ausgeübt werden, nicht in die Gurt­ spulenwellenverzahnung eingreift. Die relativ kleinen Kräfte, die zum Halten der Riemenscheibe in Ruhestellung nötig sind, werden durch Reibschluß zwischen dem gezogenen Abschnitt und Bremsflächen des Gurtaufrollers erhalten.

Wenn der Antrieb des Gurtstraffers bei einer Kollision des Fahrzeugs oder in einem anderen Notfall durch einen Träg­ heitssensor ausgelöst wird, verschiebt der ziehende Abschnitt des Seils die Riemenscheibe in Richtung auf einen Eingriff der Riemenscheibenverzahnung mit der Gurtspulenwellenverzah­ nung, während der Reibschluß zwischen dem gezogenen Abschnitt und den Bremsflächen des Gurtaufrollers genügend groß ist, um die Verschiebung stattfinden zu lassen, indem eine gleich große, im wesentlichen gleich wirkende und gleichgerichtete Kraft zu der durch den Antrieb auf den ziehenden Abschnitt ausgeübten Kraft erzeugt wird. Nach dem Eingreifen der Rie­ menscheibenverzahnung in die Gurtspulenwellenverzahnung über­ windet die auf das Seil ausgeübte Zugkraft den Reibschluß und führt zu einer Drehung der Riemenscheibe, die ihrerseits eine Drehung der Gurtspulenwelle in Gurtaufwickelrichtung bewirkt. Infolgedessen wird ein Teil des Sicherheitsgurtes auf die Gurtspule gewickelt und der Sicherheitsgurt wird fest gegen den Fahrzeuginsassen gezogen.

Aus der vorstehenden Erläuterung wird klar, daß das Seil sowohl zum Abstützen der Riemenscheibe und der Riemenschei­ benverzahnung in einer Ruhestellung als auch zum Führen der Riemenscheibe in Richtung auf einen Eingriff der Riemenschei­ benverzahnung mit der Gurtspulenwellenverzahnung dient, wenn der Gurtstraffer ausgelöst wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung eines Gurtstraffers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gurtstraffers aus Fig. 1, wo­ bei eine Abdeckung und eine Aufwickelfeder des Gurt­ aufrollers entfernt sind,

Fig. 3 die Teilansicht eines Querschnitts durch die Gurt­ spulenwellenachse in teilweise auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 4 den vergrößerten Teilschnitt IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 den vergrößerten Teilschnitt V-V in Fig. 2,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Gurtstraffers im Betrieb, wo­ bei wiederum die Abdeckung und Aufwickelfeder des Gurtaufrollers entfernt sind, und

Fig. 7 eine Teilansicht der Riemenscheibe und des Zugseils aus Fig. 5 mit abgewandelter Anordnung des Zugseils.

Gemäß Fig. 1 ist ein in eine Riemenscheibe eingreifender Ab­ schnitt 22 eines Seils 2 aus Drahtlitze auf eine kreisring­ förmige Riemenscheibe 1 gewickelt. Ein ziehender Abschnitt 21 des Seils 2 führt von dem in die Riemenscheibe eingreifenden Abschnitt 22 in einer Zugrichtung L zu einem Antrieb 3, der von herkömmlicher, für diesen Einsatzzweck geeigneter Art sein kann. In einer zentralen Ausnehmung der Riemenscheibe 1 ist eine Innenverzahnung 1a ausgebildet, die mit einer Außen­ verzahnung 42a auf einem Zahnrad 42 in Eingriff bringbar ist, das drehfest an einem Ende einer Gurtaufroller-Spulenwelle 41 angebracht ist. Wenn der Antrieb 3 ausgelöst wird, verleiht der ziehende Abschnitt 21 des Seils 2 der Gurtspulenwelle 41 eine Drehung in einer Richtung, in der ein Teil eines Sicher­ heitsgurtes 5 auf die Gurtspulenwelle aufgewickelt und der Gurt dadurch fest gegen einen Fahrzeuginsassen gezogen wird.

Das Seil 2 hat einen gezogenen Abschnitt 23, der sich von dem Ende des in die Riemenscheibe 1 eingreifenden Abschnitts 22, das dem ziehenden Abschnitt 21 gegenüberliegt, in einer Richtung T erstreckt, die im wesentlichen mit der Zugrichtung L des ziehenden Abschnitts 21 übereinstimmt. Ein Teil des ge­ zogenen Abschnitts 23 steht reibschlüssig mit Bremsflächen eines zum Gurtaufroller 4 gehörenden feststehenden Bauteils in Eingriff. Der Gurtaufroller 4 kann von bekannter Bauart sein, beispielsweise von derjenigen, die im Notfall die Gurt­ spulenwelle verriegelt.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist ein Bremsblock 6, der reibschlüssig mit dem gezogenen Abschnitt 23 des Seils 2 zusammenwirkt, an einer Seitenwand eines U-förmigen Aufrollerrahmens 43 befestigt. Der Bremsblock weist eine Ausnehmung 61 von im wesentlichen elliptischer Gestalt und einen Kanal 62 auf, der im wesentlichen längs des Umfangs des Bremsblocks außerhalb der Ausnehmung 61 angeord­ net ist. Ein Abschnitt 62a des Kanals 62 im Bremsblock 6 weist einen kleineren Krümmungsradius auf als andere Ab­ schnitte des Kanals und bildet Bremsflächen, die reibschlüs­ sig mit einem Teil 23a des gezogenen Abschnitts 23 zusammen­ wirken.

Das Zahnrad 42 ist auf der Gurtspulenwelle 41 durch Aufnahme eines rechteckigen Endabschnitts 41a der Welle in einer ent­ sprechend geformten Öffnung 42c des Zahnrads befestigt (siehe Fig. 3) und hat einen rechteckigen Vorsprung 42b, der ein Ende einer Spiralfeder aufnimmt, die zu einer Aufwickelfeder­ anordnung 8 des Gurtaufrollers gehört.

Die Riemenscheibe 1 hat radiale Flansche 1d und 1f, die in Radialrichtung breit genug sind, um das Seil 2 über ungefähr die Hälfte des Umfangs der Riemenscheibe übereinanderliegend aufwickeln zu können. In der Riemenscheibe 1 ist ein Axial­ flansch 1b (siehe Fig. 3) angeordnet, dessen Länge mit dem Durchmesser des Seils 2 übereinstimmt. Axial durch die Rie­ menscheibe erstreckt sich eine gekrümmte Öffnung 1c, die ei­ nen Teil eines Scherstifts 9 aufnimmt, der an einem Ende am Bremsblock befestigt ist. Das andere Ende des Scherstifts ist in einer Öffnung einer Abdeckung 7 der Aufwickelfederanord­ nung 8 aufgenommen. Der Scherstift 9 unterstützt das Seil 2 beim Festhalten der Riemenscheibe 1 in einer Ruhestellung und kann weggelassen werden.

In Fig. 4 und 5 ist der Teil des Seils 2 dargestellt, mit dem es an der Riemenscheibe 1 befestigt ist. Der auf die Riemen­ scheibe 1 gewickelte Teil des Seils 2 ist mit der Riemen­ scheibe verbunden, indem ein Teil des inneren, radialen Flansches 1d der Riemenscheibe 1 in radialer Richtung ein­ geschnitten und umgebogen wird, so daß das Seil 2 darin eingeklemmt ist. Durch dieses Umbiegen wird das Seil 2 aus der Kehle zwischen den inneren und äußeren radial verlaufen­ den Flanschen 1e und 1d durch einen Abschnitt, in dem der ra­ dial verlaufende Flansch 1d fehlt, zu dem axialen Flansch 1b verlagert. Sodann wird es entlang dem gezogenen Abschnitt 23 von der Riemenscheibe 1 weg in den Kanal 62 geleitet. Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, ist das Seil 2 dann zunächst durch einen Bremsabschnitt 62a des Kanals 62 geführt, verläuft an­ schließend weiter im Kanal 62 und endet nahe einem Ende die­ ses Kanals, nachdem es vorher noch einen Befestigungsab­ schnitt 62b passiert hat.

Auf der anderen Seite des gezogenen Abschnitts 23 setzt sich das Seil 2 fort, indem es entlang des in die Riemenscheibe 1 eingreifenden Abschnitts 22 eine volle Umdrehung in der Rie­ menscheibenkehle 1f macht, auf die eine weitere halbe Umdre­ hung längs des äußeren Umfangs der Riemenscheibe folgt. So­ dann kreuzt es den Kanal 62 und wird mit dem ziehenden Ab­ schnitt 21 aus dem Bremsblock 6 herausgeführt. Das Ende des ziehenden Abschnitts ist an einem nicht gezeigten Kolben des Antriebs 3 befestigt.

Der gezogene Abschnitt und der ziehende Abschnitt sind bezüg­ lich einer Mittelachse der dazwischenliegenden Riemenscheibe 1 symmetrisch angeordnet und diese ist aufgrund der Steifheit des Seils in stabiler Lage gehalten. Die Linien T und L der gezogenen und ziehenden Abschnitte des Seils 2 sind im we­ sentlichen gleichgerichtet. Daher wirkt, sobald eine Zugkraft auf den ziehenden Abschnitt 21 des Seils 2 ausgeübt wird, eine Kraft in gleicher Richtung entlang einer Axialmittel­ linie auf die Riemenscheibe 1. In der gezeigten Ausführungs­ form sind die zwei Axiallinien T und L parallel und genau gleichgerichtet und die genannte, auf die Riemenscheibe wir­ kende Kraft wird wegen des Flaschenzugeffekts der Riemen­ scheibenanordnung verstärkt. Der in der Beschreibung ver­ wendete Ausdruck "in derselben Richtung" bedeutet, daß die Richtung nicht entgegengesetzt ist und daß der zwischen den zwei Axiallinien eingeschlossene Winkel theoretisch zwischen 180° und 0° liegen kann. Aus praktischen Gründen ist es je­ doch wünschenswert, daß der Winkel nahe 0° beträgt.

Der Bremsblock 6 ist durch die Abdeckung 7 abgedeckt, an der in der gezeigten Ausführungsform die Aufwickelfederanordnung 8 des Aufrollers 4 angebracht ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Gurtstraffer ist die Riemenschei­ be 1 durch das Seil 2 konzentrisch zum Zahnrad 42 in einer Ruhestellung gehalten. Da die Außenverzahnung 42a des Zahnra­ des 42 und die Innenverzahnung 1a der Riemenscheibe 1 nicht miteinander in Eingriff stehen, kann der Aufroller 4 normal funktionieren.

Tritt beispielsweise bei einer Kollision eines Fahrzeugs eine hohe Beschleunigung auf und wird durch einen Sensor erfaßt, wird der Antrieb 3 in Gang gesetzt. Das Seil 2 wird in Rich­ tung des Pfeils C in den Antrieb 3 hineingezogen, und auf die Riemenscheibe 1 wirkt eine durch das Seil übertragene Kraft, die bestrebt ist, sie gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, wie dies mit dem Pfeil A in Fig. 2 angedeutet ist. Die Reibung zwischen dem Bremsblock 6 und dem Seil 2 führt zu einer Bremskraft, die dem auf das Seil 2 wirkenden Zug entgegen­ wirkt, so daß eine durch einen Pfeil B angedeutete Kraft in Zugrichtung zusätzlich zur obengenannten Kraft auf die Rie­ menscheibe 1 ausgeübt wird, woraufhin die Mittelachse der Riemenscheibe 1 ihre zur Mittelachse des Zahnrads 42 kon­ zentrische Stellung verläßt und in Fig. 2 nach oben ver­ schoben wird. Somit greifen die Außenverzahnung 42a des Zahnrades 42 und die Innenverzahnung 1a der Riemenscheibe 1 auf einer bezüglich der Axialmittellinie der Zugrichtung gegenüberliegenden Seite ineinander ein (in Fig. 6 unten).

Nachdem die Außenverzahnung 42a und die Innenverzahnung 1a miteinander in Eingriff stehen, kann die Riemenscheibe 1 nicht weiter translatorisch bewegt werden. Die Zugkraft des Antriebs 3 hält daher den Eingriff der Innen- und Außen­ verzahnung aufrecht und bewirkt eine Drehung der Riemen­ scheibe 1.

In Fig. 6 ist die Arbeitsweise des Gurtstraffers gezeigt. Nach dessen Betätigung wird ständig eine konstante Brems­ kraft, die vom Gleiten des Seils 2 aus Drahtlitze herrührt, auf den gezogenen Abschnitt des Seils 2 ausgeübt, da dieses aufgrund seiner ihm innewohnenden Starrheit das Bestreben hat, innerhalb des Abschnitts 62a des Kanals 62, d. h. des Bremsabschnitts des Bremsblocks 6, beim Herausziehen gerade zu bleiben. Dadurch sind während der Drehung der Riemenschei­ be 1 Vibrationen minimiert und das Seil 2 dient als Führung für die Riemenscheibe.

Bei dieser Ausführungsform ist das Seil 2 auf der Riemen­ scheibe 1 übereinanderliegend aufgewickelt, so daß ein aus­ reichender Hub bereitgestellt ist, um die erwünschte Straf­ fung des Sicherheitsgurtes 5 zu erreichen, ohne die Axial­ abmessung der Riemenscheibe zu vergrößern. Verglichen mit der herkömmlichen Anordnung fehlt auch eine separate Führung. Die Zahl der beweglichen Teile ist somit auf ein Minimum be­ grenzt, was einen zuverlässigeren Funktionsablauf zur Folge hat.

Die Anordnung kann entsprechend den jeweiligen Einsatzbedin­ gungen abgewandelt werden und die Materialwahl kann eine andere sein. So brauchen beispielsweise der ziehende Ab­ schnitt und der gezogene Abschnitt nicht Teile ein und des­ selben Seils zu sein, sondern können verschiedenen Seilen angehören. In diesem Fall ist, wie in Fig. 7 dargestellt, ein Befestigungsabschnitt 22a eines Seils 2a gebildet, in dem ein Ende eines ziehenden Abschnitts 21a und ein Anfang eines gezogenen Abschnitts 23a parallel gelegt und durch Umbiegen eines Randabschnitts festgeklemmt werden.

Der beschriebene Gurtstraffer weist also den Funktionsablauf der herkömmlichen Anordnung auf, wobei durch das beschriebene Zusammenwirken des Seils 2 mit der Riemenscheibe 1 dieses zu­ gleich zur Abstützung und Führung der Riemenscheibe dient. Ein Energieverlust während des Betriebs ist verhindert und die Zuverlässigkeit durch Reduzierung der Anzahl an beweg­ lichen Teilen erhöht.

Claims (1)

1. Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsgurt, der einen Gurtaufroller (4) aufweist, von dem bzw. auf den ein Gurt (5) ab- bzw. durch Drehen einer Gurtspulenwelle (41) aufwickelbar ist, mit einer Riemenscheibe (1) mit einer Verzahnung (1a), die normalerweise in einer Stellung festgehalten ist, in der die Riemenscheibenverzahnung (1a) nicht in eine Verzahnung (42a) auf der Gurtspulenwelle (41) eingreift, und einem Seil (2) mit einem in die Riemenscheibe (1) eingreifenden Ab­ schnitt (22), der auf diese gewickelt ist, und einem zie­ henden Abschnitt (21), der in einer Zugrichtung (L) von der Riemenscheibe zu einem Antrieb (3) führt, der das Seil an­ ziehen und die Riemenscheibe zum Eingreifen der Riemenschei­ benverzahnung (1a) in die Verzahnung (42a) der Gurtspulen­ welle (41) verschieben und die Riemenscheibe drehen kann, so daß die Gurtspulenwelle (41) über die Verzahnungen gedreht wird und den Sicherheitsgurt strafft, indem er auf die Gurt­ spulenwelle gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (2) einen gezogenen Abschnitt (23a) hat, der vom ziehenden Ab­ schnitt (21) gegenüberliegenden Ende des in die Riemenscheibe (1) eingreifenden Abschnitts (22) in einer Richtung (T) weg­ führt, die im wesentlichen mit der Zugrichtung (L) überein­ stimmt, und daß ein Teil des gezogenen Abschnitts (23a) reib­ schlüssig mit festen Bremsflächen (62) des Gurtaufrollers (4) in Eingriff steht, wobei die Riemenscheibe (1) von den zie­ henden und gezogenen Abschnitten (21, 23a) des Seils (2) in einer Stellung festgehalten ist, in der die Verzahnungen (1a, 42a) nicht in Eingriff stehen.