DE4436810A1 - Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Durch einen derartigen Gurtaufroller wird bei einem Un­ fall die Gurtspule gegen weitere Drehung am Rahmen durch die Blockiereinrichtung blockiert. Dadurch wird ein wei­ terer Gurtbandauszug aus dem Gurtaufroller verhindert. Bei einem Unfall können sehr hohe Kräfte am Körper des Fahrzeuginsassen wirksam werden, die vom Körper in den gegen weiteren Bandauszug blockierten Sicherheitsgurt eingeleitet werden. Hieraus ergibt sich ein erhöhtes Ver­ letzungsrisiko an den Körperstellen, an denen das Gurt­ band des Sicherheitsgurtes anliegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Verlet­ zungsrisiko des vom Sicherheitsgurt im Fahrzeugsitz zu­ rückgehaltenen Fahrzeuginsassen durch das am Körper an­ liegende Sicherheitsgurtband verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß ein Teil der vom Körper über den Sicherheitsgurt über die Gurtspule, die Blockierein­ richtung und den Rahmen in den Fahrzeugaufbau eingeleite­ ten Energie während eines Unfallgeschehens im Gurtaufrol­ ler verbraucht wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Belastung der Körperstellen, an denen das Sicher­ heitsgurtband anliegt, verringert wird. Der im Gurtauf­ roller, insbesondere in der Gurtspule, vorgesehene Ener­ gieabsorber wirkt somit als Lastbegrenzer, da die Bela­ stung des vom Sicherheitsgurt im Fahrzeugsitz zurückge­ haltenen Fahrzeuginsassen verringert wird.

Der Energieabsorber wird zwischen einem Wellenteil der Gurtspule, auf welches vom Gurtband ausgehende Kräfte wirken, und einem Eingriffsbereich der Gurtspule, z. B. Blockierzähnen oder in gleicher Weise wirkenden Blockier­ einrichtung, oberhalb einer bestimmten Schwelle der Fahr­ zeuggeschwindigkeitsänderung, z. B. während eines Unfall­ geschehens, eingeschaltet. Der Energieabsorber ist in der Weise ausgebildet, daß eine Energie vernichtende Relativ­ bewegung zwischen Wellenteil und Eingriffsbereich der Gurtspule zugelassen wird. Auf diese Weise wird eine be­ stimmte, vom Gurtband auf das Wellenteil übertragene Energie vernichtet.

Der Gurtaufroller kann in der Weise ausgebildet sein, daß unterhalb der bestimmten Schwelle der Fahrzeuggeschwin­ digkeitsänderung ein direkter Kraftschluß zwischen dem Wellenteil der Gurtspule und dem Eingriffsbereich der Gurtspule, mit welchem die Blockiereinrichtung in Ein­ griff kommen kann, den Energieabsorber überbrückt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei geringen Fahr­ zeuggeschwindigkeitsänderungen, bei denen die Blockierein­ richtung mit dem Eingriffsbereich der Gurtspule in Ein­ griff gebracht wird, ein Blockieren der Gurtspule in sol­ chen Fahrsituationen erreicht wird, in denen die auf den Körper des Fahrzeuginsassen einwirkenden Belastungen un­ terhalb der angesprochenen Schwelle liegen und dem Fahr­ zeuginsassen auch bei diesen Fahrsituationen, z. B. extre­ men Kurvenfahrten, ein Sicherheitsgefühl vermittelt wird.

Oberhalb der bestimmten Schwelle der Fahrzeuggeschwindig­ keitsänderung, insbesondere bei einem Unfallgeschehen, wird der Energieabsorber zwischen das Wellenteil und den Eingriffsbereich der Gurtspule geschaltet, so daß der Energieabsorber als Lastbegrenzer für den Fahrzeuginsas­ sen wirksam wird.

Der Energieabsorber ist in der Weise ausgebildet, daß eine Relativbewegung zwischen dem Wellenteil, welches beispielsweise das Teil ist, auf welches der Sicherheits­ gurt auf die Gurtspule aufgewickelt ist, und dem Ein­ griffsbereich, mit welchem die Blockiereinrichtung an der Gurtspule in Eingriff kommen kann, unter Verbrauch von Energie bewegbar ist. Bei dieser Bewegung handelt es sich bevorzugt um eine Drehung des Wellenteils gegenüber dem am Rahmen blockierten Eingriffsteil der Spule. Diese Be­ wegung kann eine zugeschaltete Bremse in Form von zwi­ schen dem Wellenteil und dem Eingriffsteil wirksam wer­ denden Brems- bzw. Reibbelägen sein.

Dabei ist eine Seite des Energieabsorbers mit dem Wellen­ teil, auf welches eine vom Gurtband ausgehende Kraft ein­ wirkt, verbunden und die andere Seite des Energieabsor­ bers mit dem Eingriffsbereich der Gurtspule, an welchem die Blockiereinrichtung angreift.

Die Energie verbrauchende Relativbewegung zwischen dem Wellenteil und dem Eingriffsbereich kann in bevorzugter Weise um die Spulenachse erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Energieabsorber als Torsionsele­ ment, beispielsweise in Stabform, ausgebildet.

Um den Energieabsorber zwischen das Wellenteil und den Eingriffsbereich der Spule zu schalten, kann ein bewegli­ ches Kraftschlußelement vorgesehen sein. Dieses bewegli­ che Kraftschlußelement kann in der Weise ausgebildet sein, daß es sowohl den Kraftschluß zwischen dem Wellen­ teil und dem Eingriffsbereich der Gurtspule bei Normalbe­ trieb, d. h. unterhalb der bestimmten Schwelle der Fahr­ zeuggeschwindigkeitsänderung herstellt. Das Kraftschluß­ element kann in der Weise beweglich sein, daß es oberhalb der Schwelle der Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung den Energieabsorber zwischen das Wellenteil und den Ein­ griffsbereich der Gurtspule schaltet. Dabei kann das Kraftschlußelement in der Weise beweglich sein, daß es die eine Seite des Energieabsorbers mit dem Wellenteil oder dem Eingriffsbereich der Gurtspule verbindet, wäh­ rend die andere Seite des Energieabsorbers mit dem Ein­ griffsbereich oder dem Wellenteil drehfest verbunden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Energieab­ sorber mit dem Wellenteil an seiner einen Seite drehfest verbunden und kann durch das bewegliche Kraftschlußele­ ment oberhalb der bestimmten Schwelle der Fahrzeugge­ schwindigkeitsänderung an seiner anderen Seite mit dem Eingriffsbereich der Gurtspule verbunden werden.

In bevorzugter Weise erfolgt die Bewegung des Kraft­ schlußelements durch eine zündbare Treibgasleitung. Diese Treibgasleitung wird oberhalb der bestimmten Schwelle der Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung gezündet. Die Zündung kann erfolgen, wenn eine weitere Rückhaltekomponente des Fahrzeugrückhaltesystems, beispielsweise ein Airbag und/oder Gurtstraffer betätigt worden ist. Dabei können Zündsignale, welche zur Betätigung der weiteren Rückhal­ tekomponenten, insbesondere des Airbags, dienen, zur Zün­ dung der Treibgasladung für das Kraftschlußelement einge­ setzt werden.

Durch die Erfindung wird hierdurch ferner gewährleistet, daß in Verbindung mit einer weiteren Rückhaltekomponente, z. B. des Airbags, die Vorverlagerung, welche durch den Energieabsorber zugelassen wird, zu keinem Verletzungs­ risiko am vorverlagerten Körperteil, z. B. am Kopf, führt, weil der aufgeblasene Airbag einen Aufprallschutz bietet.

Auf diese Weise wird nicht nur das Verletzungsrisiko im Bereich der Körperteile, an denen das Sicherheitsgurtband anliegt, verhindert, sondern es kann bei Einsatz zusätz­ licher Rückhaltekomponenten, wie z. B. eines Airbags, ein relativ langer Gurtbandauszug, d. h. eine relativ hohe Energieabsorption in der Gurtspule erreicht werden.

Auch bei Verwendung eines Gurtstraffers zum Strammen des Sicherheitsgurtes wird durch den Energieverbrauch in der Gurtspule die Belastung an den Körperstellen, an denen das gestrammte Gurtband anliegt, begrenzt bzw. verrin­ gert.

In der Figur wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfin­ dung noch näher erläutert.

Die Figur zeigt in teilweise schnittbildlicher Darstel­ lung einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs. Eine Gurtspule 1 ist drehbar in einem Rahmen 8 gelagert. Die Gurtspule 1 ist um eine Spulenach­ se 7 zum Aufwickeln und Abwickeln eines nicht näher dar­ gestellten Sicherheitsgurtes drehbar. Der Sicherheitsgurt ist mit einem Wellenteil 2 in bekannter Weise fest ver­ bunden. Im Falle eines zu raschen Gurtbandauszugs und einer zu hohen Drehgeschwindigkeitsänderung der Gurtspule oder bei einer überhöhten Fahrzeuggeschwindigkeitsände­ rung kann eine Blockiereinrichtung 3 mit einem Eingriffs­ bereich 4 der Gurtspule 1 in Eingriff kommen. Der Ein­ griffsbereich 4 der Gurtspule kann als umlaufender Zahn­ kranz in bekannter Weise ausgebildet werden. Die Blockiereinrichtung 3 kann in bekannter Weise als Blockier­ klinke ausgebildet sein, die sich am Rahmen 8 abstützt und zwischen zwei Zähnen des Eingriffsbereichs 4 in sperrenden Eingriff kommen. Hierdurch wird die Gurt­ spule 1 gegen weitere Drehung gesichert. Insoweit stimmt der Betrieb des dargestellten Gurtaufrollers mit Gurtauf­ rollern bekannter Ausführungsformen überein.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Gurt­ spule ferner ein Energieabsorber 5 in Form eines Tor­ sionsstabes vorgesehen. Der Energieabsorber erstreckt sich koaxial zur Spulenachse 7 in axialer Richtung. An der einen Seite ist der Energieabsorber beispielsweise über einen Vierkant 10 drehfest mit dem Wellenteil 2, auf welches das Sicherheitsgurtband aufwickelbar ist, verbun­ den. An der anderen Seite bzw. am anderen Ende des als Torsionsstab ausgebildeten Energieabsorbers 5 ist ein Kraftschlußelement 6 in Form einer in axialer Richtung beweglichen Hülse bzw. Muffe vorgesehen.

Bei Normalbetrieb, d. h. unterhalb einer bestimmten Schwelle der Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung bzw. Dreh­ geschwindigkeitsänderung der Gurtspule 1 wird durch das Kraftschlußelement 6 zwischen dem Eingriffsbereich 4 und dem Wellenteil 2 ein Form- und Kraftschluß hergestellt. Hierzu greift das Kraftschlußelement 6 an einem verbrei­ terten Teil (Sockel 19), beispielsweise über Kerbverzah­ nungen 11 in entsprechend geformte Verzahnungen an der Innenseite des Wellenteils 2 ein. Ferner greifen auf der Außenseite des hülsenförmigen Kraftschlußelementes 6 vor­ gesehene Kerbverzahnungen 12 in entsprechend geformte innen liegende Verzahnungen eines Rades 13, welches den Eingriffsbereich 4, insbesondere in Form von Außenverzah­ nungen an seinem Umfang trägt, ein. Durch diesen Kraft­ schluß, der durch das Kraftschlußelement 6 zwischen dem Wellenteil 2 und dem Eingriffsbereich 4 hergestellt wird, wird der Energieabsorber im Normalbetrieb des Gurtaufrol­ lers überbrückt.

Eine Triebfeder 14 greift über ein auf dem Kraftschluß­ element 6 sitzendes Federherz 15 an der Gurtspule 1 an und überträgt auf die Gurtspule 1 eine Rückholkraft zum Aufwickeln des Gurtbandes.

Die Drehlagerung der Gurtspule wird durch einen Vorsprung am Rad 13, der in einem mit dem Rahmen 8 verbundenen Stützrahmen 15 gelagert ist, drehbar an der Federseite am Rahmen 8 gelagert. An der anderen Spulenseite (Mechanik­ seite) kann die Drehlagerung der Gurtspule in bekannter Weise, beispielsweise über eine am Rahmen 8 abgestützte Kappe 16 erfolgen.

Der Rahmen 8 kann kraft- und formschlüssig mit dem Fahr­ zeugaufbau, beispielsweise im Bereich der B-Säule oder an einer anderen geeigneten Stelle mittels einer durch eine Befestigungsöffnung 17 hindurchgesteckten Schraubverbin­ dung verbunden werden.

Für die axiale Verschiebung des Kraftschlußelementes 6 im Falle der Überschreitung der bestimmten Geschwindigkeits­ änderungsschwelle, beispielsweise in einem Unfallgesche­ hen, dient eine Treibgasleitung 9, die über elektrische Zuleitungen 18 elektrisch zündbar ist. Im Falle der Zün­ dung der Treibladung 9 wird ein Treibgas erzeugt, durch welches das hülsenförmige Kraftschlußelement 6 in der Figur nach rechts in axialer Richtung bewegt wird. Dabei kommt der verbreiterte Teil (Sockel 19) und die daran vorgesehenen Kerbverzahnungen 11 außer Eingriff mit dem Wellenteil 2 und bewegen sich vollständig in eine ring­ förmige Ausnehmung 20 im Rad 13 hinein. Das Kraftschluß­ element ist damit vom Wellenteil 1 entkoppelt, verbleibt jedoch mit seinen Kerbverzahnungen 12 in Kraftschluß mit dem Rad 13, welches den Eingriffsbereich 4 für die Blockier­ einrichtung 3 an seinem Außenumfang trägt. Ferner ist ein Kraftschluß vorhanden zwischen der Innenseite des hülsenförmigen Kraftschlußelementes 6 und der einen Seite des Energieabsorbers 5. Dieser Kraftschluß kann durch die Verschiebung erst hergestellt werden. Er kann jedoch auch während des Normalbetriebes vorhanden sein und bei der axialen Verschiebung des Kraftschlußelementes 6 beibehal­ ten werden. Während der axialen Verschiebung kann sich das Kraftschlußelement 6 auch noch innerhalb des Feder­ herzens 21 in axialer Richtung verschieben. In einer Ab­ deckung 22 für die Federkassette ist eine entsprechende Ausnehmung 23 vorgesehen, um die axiale Verschiebung des Kraftschlußelements 6 zuzulassen.

Die kraftschlüssige Drehverbindung zwischen dem hülsen­ förmigen Kraftschlußelement 6 und dem Energieabsorber 5 kann ebenfalls durch Kerbverzahnungen erfolgen, die eine Drehverbindung herstellen, jedoch die axiale Verschiebung des hülsenförmigen Kraftschlußelementes 6 erlauben.

Wenn sich, wie oben beschrieben, der Sockel 19 nach der Verschiebung des Kraftschlußelementes 6 nach rechts in der Figur in der Ausnehmung 20 des Rades 13 befindet, ist der Energieabsorber 5 aktiviert. Wenn über das Gurtband auf das Wellenteil 2 eine Kraft einwirkt, verdreht sich das Wellenteil 2 gegenüber dem blockierten Rad 13, wobei durch Torsion des Energieabsorbers 5 Energie absorbiert wird. Bei der Relativdrehung des Wellenteiles 2 gegenüber dem blockierten Rad 13 ist die eine Seite des Energieab­ sorbers 5 beim dargestellten Ausführungsbeispiel über den Vierkant 10 drehfest mit dem Wellenteil 2 verbunden. Die andere Seite des Energieabsorbers 5 ist über das nach rechts verschobene Kraftschlußelement 6 drehfest mit dem blockierten Rad 13 verbunden. Hierdurch wird eine Lastbe­ grenzung für den Körper des Fahrzeuginsassen, welcher sich gegen das mit dem Wellenteil 2 verbundene Gurtband bewegt, erreicht.

Die Zündung der Treibladung 9 kann gleichzeitig mit der Betätigung eines Airbags 24, welcher dem gleichen Sitz zugeordnet ist wie der Gurtaufroller, erfolgen. In Ver­ bindung mit einem derartigen Airbag kann ein relativ gro­ ßer Auszugsweg (bis zu 80 mm) des mit dem Wellenteil 2 verbundenen Gurtbandes und aufgrund der im Energieabsor­ ber 5 dabei absorbierten relativ hohen Energie eine nied­ rige Belastung des Körpers des Fahrzeuginsassen erreicht werden. Durch das Zusammenwirken des dargestellten Gurt­ aufrollers mit dem betätigten, d. h. aufgeblasenen Airbag 24 wird das Verletzungsrisiko auf ein Minimum herabgemin­ dert. In der Figur ist der Airbag mit 24 schematisch be­ zeichnet. Ferner ist schematisch dargestellt, daß durch ein Zündsignal 25 sowohl der Airbag als auch die Treibla­ dung 9 gezündet werden.

Claims (14)

1. Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt eines Kraft­ fahrzeugs mit einer Gurtspule für den Sicherheits­ gurt, einem mit dem Kraftfahrzeugaufbau kraftschlüs­ sig verbindbaren Rahmen, an welchem die Gurtspule drehbar gelagert ist, und einer Blockiereinrichtung, die bei überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung durch Eingriff zwischen dem Rahmen und der Gurtspule wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Wellenteil (2) der Gurtspule (1), auf welches vom Gurtband ausgehende Kräfte wirken, und einem Eingriffsbereich (4) der Gurtspule (1), an welchem die Blockiereinrichtung (3) in Eingriff kom­ men kann, ein Energieabsorber (5), der einen be­ stimmten Gurtbandauszug mit gleichzeitiger Absorp­ tion von vom Gurtband übertragener Energie zuläßt, vorgesehen ist.

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß unterhalb einer bestimmten Schwelle der Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung durch direkten Kraftschluß zwischen dem Wellenteil (2) und dem Ein­ griffsbereich (4) der Gurtspule (1) der Energieab­ sorber (5) überbrückt ist und oberhalb der bestimm­ ten Schwelle zwischen das Wellenteil (2) und den Eingriffsbereich (4) schaltbar ist.

3. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein bewegliches Kraftschlußelement (6) den direkten Kraftschluß zwischen dem Wellenteil (2) und dem Eingriffsbereich (4) an der Gurtspule (1) herstellt.

4. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß durch ein bewegliches Kraftschlußelement (6) der Energieabsorber (5) zwi­ schen das Wellenteil (2) und den Eingriffsbereich (4) der Gurtspule (1) schaltbar ist.

5. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß sowohl für den direkten Kraftschluß zwischen dem Wellenteil (2) und dem Ein­ griffsbereich (4) an der Gurtspule als auch für das Zuschalten des Energieabsorbers (5) zwischen das Wellenteil (2) und den Eingriffsbereich (4) dasselbe Kraftschlußelement (6) vorgesehen ist.

6. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der zwischen das Wellen­ teil (2) und den Eingriffsbereich (4) der Gurtwelle (1) geschaltete Energieabsorber (5) bei einer Dre­ hung des Wellenteils (2) gegenüber dem am Rahmen (8) blockierten Eingriffsbereich (4) vom Gurtband auf das Wellenteil (2) übertragene Energie absorbiert.

7. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber an seiner einen Seite mit dem Wellenteil (2) drehfest verbunden ist und mit seiner anderen Seite durch das bewegliche Kraftschlußelement (6) mit dem Eingriffs­ bereich (4) der Gurtspule (1) kraftschlüssig ver­ bindbar ist.

8. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber (5) koaxial zur Spulenachse (7) angeordnet ist und daß das Kraftschlußelement (6) in axialer Richtung ver­ schiebbar ist.

9. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber (5) als Torsionselement ausgebildet ist.

10. Gurtaufroller nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftschlußelement (6) als Hülse, welche das eine Ende des als Torsionsstab ausgebildeten Energieabsorbers (5) umfaßt, ausgebil­ det ist.

11. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftschlußelement (6) durch eine zündbare Treibladung (9) zum Schalten des Energieabsorbers (5) zwischen das Wellenteil (2) und den Eingriffsbereich (4) der Gurtspule (1) be­ wegbar ist.

12. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibgasladung (9) infolge der Betätigung wenigstens einer weiteren Rückhalteeinrichtung des Kraftfahrzeugrückhaltesy­ stems zündbar ist.

13. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Rückhalte­ einrichtung ein demselben Fahrzeugsitz wie der Gurt­ aufroller zugeordneter Airbag ist.

14. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Rückhalte­ einrichtung ein den Sicherheitsgurt strammender Gurtstraffer ist.