DE4138299C2 - Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsgurt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Rückhalteeinrichtung in Fahrzeugen mit Sicherheitsgurten weisen in zunehmendem Maße Gurtstraffer auf, um bei einem Unfall einen Sekundäraufprall eines Fahrzeuginsassen - beispielsweise auf das Lenkrad - zu verhindern. Durch den Gurtstraffer wird der Körper des Fahrzeuginsassen im Kollisionsfall besser im Fahrzeugsitz zurückgehalten.

In der DE 35 28 162 A1 ist beispielsweise ein Gurtstraffer gezeigt und beschrieben, bei dem der Sicherheitsgurt durch Drehen einer Seilscheibe aufgewickelt und gestrafft wird, die nach Auslösen des Gurtstraffers mit einer Gurtaufrollwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers durch eine Kupplung verbunden ist. Die Seilscheibe wird durch ein Seil gedreht, das mit einem Antrieb gekoppelt und auf die Seilscheibe gewickelt ist. Die Kupplung weist ein Paar Zahnräder auf, von denen eines fest mit der Aufrollwelle und das andere fest mit der Seilscheibe verbunden ist. Die Seilscheibe ist in einer Führung des Gehäuses gehalten und durch einen Scherstift in einer Stellung fixiert, in der die Zahnräder nicht ineinandergreifen, so daß der Gurtaufroller normal funktioniert. Wird der Gurtstraffer ausgelöst, werden die Zahnräder nach Abscheren des Scherstifts und nach einer Verschiebung der Seilscheibe miteinander in Eingriff gebracht.

Aus der US 49 32 603 ist ein Gurtstraffer für Fahrzeugsicherheitsgurte bekannt, bei dem ein außenverzahntes Innenrad ebenfalls drehfest mit der Gurtspulenwelle verbunden und konzentrisch von einem innenverzahnten Außenrad umgeben ist, das sich im Normalfall nicht in Eingriff mit dem Innenrand befindet. Das Außenrad ist wiederum als Seilscheibe ausgebildet und besteht aus vier gleich großen Kreisringsegmenten, die durch Druckfedern miteinander verbunden und auf Abstand gehalten sind. Auf das Außenrad sind mehrere Windungen eines Seils gewickelt, dessen eines Endes mit einem Antrieb verbunden ist und dessen anderes Ende frei in einer Führung des Gurtstraffergehäuses angeordnet ist. Im Betriebsfall, d. h. wenn vom Antrieb über das Seil eine Zugkraft auf die Seilscheibe ausgeübt wird, bremst eine an einem Umlenkpunkt der Seilführung befestigte Klemmfeder ein zu schnelles Herausziehen des freien Seilendes und sorgt damit für eine Gegenkraft, die bewirkt, daß sich die Kreisringsegmente gegen die Kräfte der Druckfedern aufeinander zu bewegen und in Eingriff mit dem Innenrad geraten.

Aus der DE-PS 10 59 717, die eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen betrifft ist eine innenverzahnte Seilscheibe bekannt, die im Normalfall von einer Feder in einer Stellung gehalten ist, in der ihre Innenverzahnung nicht in Eingriff mit der Außenverzahnung einer Welle der Brennkraftmaschine steht. Beim Anlaßvorgang wird über ein an der Seilscheibe befestigtes und auf sie gewickeltes Seil eine Zugkraft übertragen, die gegen die Kraft der Feder zu einer Verlagerung der Seilscheibe in Radialrichtung und damit zu einem Eingriff ihrer Innenverzahnung mit der Außenverzahnung der Brennkraftmaschinenwelle führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Gurtstraffer mit einem Funktionsablauf bereitzustellen, der grundsätzlich dem Funktionsablauf der beiden erstgenannten Vorrichtungen ähnlich ist, bei dem jedoch die sich durch die Scherstifte ergebenden Probleme nicht mehr auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Gurtstraffer gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dabei sind die im wesentlichen gleich ausgerichteten, ziehenden und gezogenen Abschnitte des Seils ausreichend steif, um die Seilscheibe in einer Stellung zu halten, in der die Seilscheibenverzahnung 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 Seilscheibe 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 Trägheitssensor ausgelöst wird, verschiebt der ziehende Abschnitt des Seils die Seilscheibe in Richtung auf einen Eingriff der Seilscheibenverzahnung mit der Gurtspulenwellenverzahnung, 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 Seilscheibenverzahnung in die Gurtspulenwellenverzahnung überwindet die auf das Seil ausgeübte Zugkraft den Reibschluß und führt zu einer Drehung der Seilscheibe, 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 Seilscheibe und der Seilscheibenverzahnung in einer Ruhestellung als auch zum Führen der Seilscheibe in Richtung auf einen Eingriff der Seilscheibenverzahnung mit der Gurtspulenwellenverzahnung dient, wenn der Gurtstraffer ausgelöst wird.

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

Fig. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung eines Gurtstraffers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gurtstraffers aus Fig. 1, wobei eine Abdeckung und eine Aufwickelfeder des Gurtaufrollers 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, wobei wiederum die Abdeckung und Aufwickelfeder des Gurtaufrollers entfernt sind, und

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

Gemäß Fig. 1 ist ein in eine kreisringförmige Seilscheibe 1 eingreifender Abschnitt 22 eines Drahtseils 2 auf die Seilscheibe 1 gewickelt. Ein ziehender Abschnitt 21 des Seils 2 führt von dem in die Seilscheibe 1 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 Seilscheibe 1 ist eine Innenverzahnung 1a ausgebildet, die mit einer Außenverzahnung 42a auf einem Zahnrad 42 in Eingriff bringbar ist, das drehfest an einem Ende einer Gurtspulenwelle 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 Sicherheitsgurtes 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 Seilscheibe 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 gezogenen 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 Gurtspulenwelle verriegelt.

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

Das Zahnrad 42 ist auf der Gurtspulenwelle 41 durch Aufnahme eines rechteckigen Endabschnitts 41a der Welle in einer entsprechend geformten Öffnung 42c des Zahnrads befestigt (siehe Fig. 3) und hat einen rechteckigen Vorsprung 42b, der ein Ende einer Spiralfeder aufnimmt, die zu einer Aufwickelfederanordnung 8 des Gurtaufrollers 4 gehört.

Die Seilscheibe 1 hat radiale Flansche 1e und 1d, die in Radialrichtung breit genug sind, um das Seil 2 über ungefähr die Hälfte des Umfangs der Seilscheibe 1 übereinanderliegend aufwickeln zu können. In der Seilscheibe 1 ist ein Axialflansch 1b (siehe Fig. 3) angeordnet dessen Länge mit dem Durchmesser des Seils 2 übereinstimmt. Axial durch die Seilscheibe 1 erstreckt sich ein gekrümmtes Langloch 1c, das einen Teil eines Scherstifts 9 aufnimmt, der an einem Ende am Bremsblock 6 befestigt ist. Das andere Ende des Scherstifts ist in einer Öffnung einer Abdeckung 7 der Aufwickelfederanordnung 8 aufgenommen. Der Scherstift 9 unterstützt das Seil 2 beim Festhalten der Seilscheibe 1 in einer Ruhestellung und kann auch weggelassen werden.

In Fig. 4 und 5 ist der Teil des Seils 2 dargestellt, mit dem es an der Seilscheibe 1 befestigt ist. Der auf die Seilscheibe 1 gewickelte Teil des Seils 2 ist mit der Seilscheibe 1 verbunden, indem ein Teil des inneren, radialen Flansches 1d der Seilscheibe 1 in radialer Richtung eingeschnitten 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 verlaufenden Flanschen 1e und 1d durch einen Abschnitt, in dem der radial verlaufende Flansch 1d fehlt, zu dem axialen Flansch 1b verlagert. Sodann wird es entlang dem gezogenen Abschnitt 23 von der Seilscheibe 1 weg in den Kanal 62 geleitet. Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, ist das Seil 2 dann zunächst durch einen Brems-Abschnitt 62a des Kanals 62 geführt, verläuft anschließend weiter im Kanal 62 und endet nahe einem Ende dieses Kanals, nachdem es vorher noch einen Befestigungsabschnitt 62b passiert hat.

Auf der anderen Seite des gezogenen Abschnitts 23 setzt sich das Seil 2 fort, indem es entlang des in die Seilscheibe 1 eingreifenden Abschnitts 22 eine volle Umdrehung in der Seilscheibenkehle 1f macht, auf die eine weitere halbe Umdrehung längs des äußeren Umfangs der Seilscheibe 1 folgt. Sodann kreuzt es den Kanal 62 und wird mit dem ziehenden Abschnitt 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 bezüglich einer Mittelachse der dazwischenliegenden Seilscheibe 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 wesentlichen gleichgerichtet. Daher wirkt, sobald eine Zugkraft auf den ziehenden Abschnitt 21 des Seils 2 ausgeübt wird, eine Kraft in gleicher Richtung entlang einer Axialmittellinie auf die Seilscheibe 1. In der gezeigten Ausführungsform sind die zwei Axiallinien T und L parallel und genau gleichgerichtet und die genannte, auf die Seilscheibe wirkende Kraft wird wegen des Flaschenzugeffekts der Seilscheibenanordnung verstärkt. Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck "in derselben Richtung" bedeutet, daß die Richtung nicht entgegengesetzt ist und daß der zwischen den zwei Seilabschnitten eingeschlossene Winkel theoretisch weniger als 180° beträgt. Aus praktischen Gründen ist es jedoch 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 Seilscheibe 1 durch das Seil 2 konzentrisch zum Zahnrad 42 in einer Ruhestellung gehalten. Da die Außenverzahnung 42a des Zahnrades 42 und die Innenverzahnung 1a der Seilscheibe 1 nicht miteinander in Eingriff stehen, kann der Aufroller 4 normal funktionieren.

Tritt beispielsweise bei einer Kollision des Fahrzeugs eine hohe Beschleunigung auf und wird durch einen Sensor erfaßt, wird der Antrieb 3 in Gang gesetzt. Das Seil 2 wird in Richtung des Pfeils C in den Antrieb 3 hineingezogen, und auf die Seilscheibe 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 entgegenwirkt, so daß eine durch einen Pfeil B angedeutete Kraft in Zugrichtung zusätzlich zur obengenannten Kraft auf die Seilscheibe 1 ausgeübt wird, woraufhin die Mittelachse der Seilscheibe 1 ihre zur Mittelachse des Zahnrads 42 konzentrische Stellung verläßt und in Fig. 2 nach oben verschoben wird. Somit greifen die Außenverzahnung 42a des Zahnrades 42 und die Innenverzahnung 1a der Seilscheibe 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 Seilscheibe 1 nicht weiter translatorisch bewegt werden. Die Zugkraft des Antriebs 3 hält daher den Eingriff der Innen- und Außenverzahnung aufrecht und bewirkt eine Drehung der Seilscheibe 1.

In Fig. 6 ist die Arbeitsweise des Gurtstraffers gezeigt. Nach dessen Betätigung wird ständig eine konstante Bremskraft, die vom Gleiten des Drahtseils 2 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 Seilscheibe 1 Vibrationen minimiert und das Seil 2 dient als Führung für die Seilscheibe.

Bei dieser Ausführungsform ist das Seil 2 auf der Seilscheibe 1 übereinanderliegend aufgewickelt, so daß ein ausreichender Hub bereitgestellt ist, um die erwünschte Straffung des Sicherheitsgurtes 5 zu erreichen, ohne die Axialabmessung der Seilscheibe zu vergrößern.

Die Anordnung kann entsprechend den jeweiligen Einsatzbedinggungen abgewandelt werden und die Materialwahl kann eine andere sein. So brauchen beispielsweise der ziehende Abschnitt und der gezogene Abschnitt nicht Teile ein und desselben 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 des 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 Seilscheibe 1 dieses zugleich zur Abstützung und Führung der Seilscheibe 1 dient, so daß die Zuverlässigkeit durch Reduzierung der Anzahl an beweglichen Teilen erhöht ist.

Claims (1)

1. Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsgurt, der einen Gurtaufroller (4) aufweist, von dem bzw. auf den ein Sicherheitsgurt (5) ab- bzw. durch Drehen einer Gurtspulenwelle (41) aufwickelbar ist, mit einer Seilscheibe (1) mit einer Verzahnung (1a), die normalerweise in einer Stellung festgehalten ist, in der die Seilscheibenverzahnung (1a) nicht in eine Verzahnung (42a) auf der Gurtspulenwelle (41) eingreift, und einem Seil (2) mit einem in die Seilscheibe (1) eingreifenden Abschnitt (22), der auf diese gewickelt ist, und einem ziehenden Abschnitt (21), der in einer Zugrichtung (L) von der Seilscheibe (1) zu einem Antrieb (3) führt, der das Seil (2) anziehen und die Seilscheibe (1) zum Eingreifen der Seilscheibenverzahnung (1a) in die Verzahnung (42a) der Gurtspulenwelle (41) verschieben und die Seilscheibe (1) drehen kann, so daß die Gurtspulenwelle (41) über die Verzahnungen gedreht wird und den Sicherheitsgurt (5) strafft, indem er auf die Gurtspulenwelle (41) gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (2) einen gezogenen Abschnitt (23a) aufweist, der von dem dem ziehenden Abschnitt (21) gegenüberliegenden Ende des in die Seilscheibe (1) eingreifenden Abschnitts (22) in einer Richtung (T) wegführt, die im wesentlichen mit der Zugrichtung (L) übereinstimmt, und daß ein Teil des gezogenen Abschnitts (23a) reibschlüssig mit gehäusefesten Bremsflächen (Kanal 62) des Gurtaufrollers (4) in Eingriff steht, wobei die Seilscheibe (1) vor dem Straffen von den ziehenden und gezogenen Abschnitten (21, 23a) des Seils (2) in einer Stellung gehalten ist, in der die Verzahnungen (1a, 42a) nicht in Eingriff stehen.