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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aufrollvorrichtung für ein Fahrzeugsicherheitsrückhaltesystem
und insbesondere ein Verriegelungssystem für eine solche Aufrollvorrichtung.
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Eine
Aufrollvorrichtung umfaßt
typischerweise eine drehbare Spule, auf die Sicherheitsgurtband gewickelt
wird, einen Aufprallsensor und einen Verriegelungsmechanismus, der
als Reaktion auf den Aufprallsensor aktiviert wird, um die Spule
gegen eine Drehung und folglich gegen ein Ausgeben von Gurtband
zu verriegeln. Der Aufprallsensor bewirkt üblicherweise, daß eine Sperrklinke
in Eingriff mit einem gezahnten Sperrklinkenrad schwenkt, das an der
Spule befestigt ist, um sie gegen eine Drehung zu verriegeln. Dadurch
wird der Fahrzeuginsasse sicher gegen eine übermäßige Vorwärtsbewegung zurückgehalten.
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Die
Sperrklinke kommt idealerweise schnell in Eingriff und hat eine
hohe Tragfähigkeit,
um den hohen örtlich
begrenzten Beanspruchungen zu widerstehen, die typischerweise um
das gezahnte Sperrklinkenrad und die Spitze der Sperrklinke auftreten.
Die Anpassung an die Beanspruchungen kann durch die Verwendung von
Stahlbauteilen, insbesondere für
das Sperrklinkenrad und die Sperrklinke, vollzogen werden. Diese
sind stark und allgemein nicht anfällig für Verwindung, aber dies vergrößert die Kosten
und das Gewicht der Aufrollvorrichtung bedeutend, und es ist zusätzliche
Montagezeit erforderlich. Aluminium oder Zinkbauteile werden auf
Grund des Gewichts- und Kostenvorteils bevorzugt.
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Alternativ
dazu kann zusätzliche
Verriegelungsstärke
durch das Verwenden von mehr als einem Zahn an der Sperrklinke eingeführt werden.
Es können
ebenfalls zwei Sperrklinken an entgegengesetzten Enden eines Riegels
befestigt sein, um so die Aufrollspule an beiden Enden zu verriegeln.
Ein Nachteil des Verwendens von mehr als einem Zahn an der Sperrklinke
liegt darin, zu sichern, daß die Zähne an der
Sperrklinke vollständig
mit den Zähnen an
dem Sperrklinkenrad ineinandergreifen. Es ist zum Beispiel aus
US 5593105 bekannt, daß drei Zähne an einer
Sperrklinke verwendet werden, und daß die Zähne die gleiche Teilung haben
wie die Zähne an
dem Sperrklinkenrad. Jedoch erfordert dies einen komplexen Schwenkmechanismus
für die
Sperrklinke, unter Verwendung eines Nockens und eines Nockenstößels, um
die Sperrklinke zu führen,
und ist teuer in der Fertigung. Es ist aus
EP789384 bekannt, daß an einer
Sperrklinke zwei Zähne
verwendet werden, die eine geringfügig andere Teilung haben als die
Zähne des
Sperrklinkenrades, so daß anfangs nur
ein Zahn das Sperrklinkenrad in Eingriff nimmt und unter einer höheren Belastung
durch plastische Verformung beide Zähne das Sperrklinkenrad in
Eingriff nehmen und die Belastung tragen. Die Erfinder der vorliegenden
Anmeldung haben herausgefunden, daß es bei diesen beiden Anordnungen
eine Neigung gibt, daß unter
besonders hohen Belastungen auf Grund der Verwindung von Bauteilen
unter Belastung einer oder mehrere der Zähne ausgerückt oder teilweise eingerückt werden,
nachdem das Verriegeln erfolgt ist. Es ist offensichtlich, daß dies in
einer Aufprallsituation dann besonders gefährlich ist, falls alle Zähne ausgerückt werden.
Auch, falls nur ein oder zwei Zähne
ausgerückt
werden, wird dann die Zahl der die Belastung tragenden Zähne verringert,
und die Beanspruchungen in den Verriegelungsbauteilen werden verhältnismäßig gesteigert, was
zu einem vorzeitigen Ausfall von Teilen führen kann.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung eine Aufrollvorrichtung für ein Fahrzeuginsassen-Sicherheitsrückhaltesystem
bereit, die folgendes umfaßt:
eine drehbare Spule mit auf derselben aufgewickeltem Sicherheitsgurtband,
ein erstes und ein zweites Sperrklinkenrad, wobei an jedem Ende
der Spule eines befestigt ist, wobei jedes Sperrklinkenrad mehrere
mit Zwischenraum um seinen Umfang angeordnete Zähne hat, und eine erste Sperrklinke
für einen
Eingriff mit dem ersten Sperrklinkenrad und eine zweite Sperrklinke
für einen
Eingriff mit dem zweiten Sperrklinkenrad, wobei die Sperrklinken
mehrere Zähne
haben, wobei die Zähne eine
Teilung haben, kleiner als die Teilung der Zähne an den Sperrklinkenrädern, wobei
die erste Sperrklinke einen zusätzlichen
Führungszahn
hat, der als Sensorzahn dient, und die Sperrklinken an jedem Ende
eines schwenkbar angebrachten Riegels angeordnet sind, der schwenkt,
um auf das Aktivieren eines Aufprallsensors zuerst den zusätzlichen
Führungszahn
in Eingriff mit dem ersten Sperrklinkenrad zu bringen, um die Drehung
der Spule anzuhalten, und anschließend schrittweise den Eingriff
der anderen Zähne
unter höheren
Kräften
durchzuführen.
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Die
Sperrklinken können
zwei, drei, vier oder mehr Zähne
haben, aber nach einer bevorzugten Ausführungsform hat die erste Sperrklinke
vier Zähne.
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Vorzugsweise
hat der Drehpunkt jeder Sperrklinke ein federndes oder elastisch
verformbares Lager, das dazu dient, zu ermöglichen, daß die Sperrklinken im Verhältnis zu
dem Rahmen verschoben werden. Die Drehachse der Spule ist gleichfalls unter
Belastung elastisch verformbar, so daß die Spule zu dem Rahmen hin
verschoben werden kann.
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe umgesetzt
werden kann, wird nun, als Beispiel, Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Fahrzeugsicherheitsrückhalte-Aufrollvorrichtung nach
der vorliegenden Erfindung von der einen Seite ist,
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2 eine
perspektivische Ansicht der Aufrollvorrichtung von 1 von
der anderen Seite ist,
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3 bis 6 Querschnittsansichten
der Aufrollvorrichtung von 1 und 2 sind,
die das Verriegeln der Aufrollvorrichtung nach der Erfindung unter
Aufprallbedingungen illustrieren.
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Gleiche
Teile werden in allen Abbildungen durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet.
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Die
Aufrollvorrichtung umfaßt
einen allgemein U-förmigen
Rahmen 1, der ein Rückenstück 2 und
zwei Seitenstücke 3 hat.
Ein Loch 4 ist aus jedem Seitenstück geschnitten, um eine Spule 5 aufzunehmen,
die zum Drehen um ihre Längsachse 11 angebracht
ist. Die Spule dreht sich in einem federnden, elastisch verformbaren
Lager um diese Achse, was unter hoher Belastung eine kleine Verschiebung
der Spule in den Rahmen ermöglicht.
An jedem Ende der Spule 5 ist ein Sperrklinkenrad 6 so
befestigt, daß es sich
mit der Spule dreht. Die Sperrklinkenräder 6 drehen sich
allgemein in der Ebene der Rahmenseitenstücke 3 innerhalb der
Löcher 4.
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Jedes
Rahmenseitenstück 3 hat
einen zusätzlichen
Ausschnitt 7 unterhalb des Lochs 4, um eine Sperrklinke 8 aufzunehmen,
die mit dem jeweiligen Sperrklinkenrad 6 zusammenwirkt.
Die Sperrklinken 8 sind an entgegengesetzten Enden so an
einem Riegel 9 befestigt, daß sie mit demselben um eine
Achse 10 schwenken, allgemein aufwärts zu den Sperrklinkenrädern 6 (i.
Orig. hier: 8. Anm. d. Ü.) hin.
Der Drehpunkt des Riegels 9 wird in einem federnden, elastisch
verformbaren Lager getragen, was unter Bedingungen hoher Belastung
eine sehr geringfügige
Bewegung der Schwenkachse 10 in den Rahmen 1 ermöglicht.
Die Sperrklinken 8 haben jeweils Sperrzähne 14, mit einer
Teilung, die geringfügig
kleiner ist als die Teilung der Zähne an den jeweiligen Sperrklinkenrädern 6.
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Das
Rückenstück 2 des
Aufrollvorrichtungsrahmens 1 hat ein Montageloch 12 zum
Befestigen der Aufrollvorrichtung an einem Fahrzeug, zum Beispiel
an einer tragenden Säule,
mit Hilfe eines Montagebolzens (nicht gezeigt). Bei Anwendung ist
Sicherheitsgurtband auf die Spule 5 gewickelt, aber dies
wird nicht gezeigt, um die arbeitenden Teile deutlicher freizulegen.
Die Aufrollvorrichtung ist ebenfalls mit einem Aufprallsensor versehen,
der Fachleuten als ein Fahrzeugsensor bekannt ist, der plötzliche
Veränderungen
der Fahrzeuggeschwindigkeit, zum Beispiel eine plötzliche
Verzögerung,
die eine Aufprallsituation anzeigt, erfaßt. Dieser Fahrzeugsensor aktiviert
das Verriegeln der Spule durch Bewegen einer der Sperrklinken 8,
um den Riegel 9 zu schwenken. Dies kann zum Beispiel durch
Bewegen des Zapfens 13 an einer der Sperrklinken 8 in
einer Richtung allgemein nach oben erfolgen.
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Selbstverständlich sind
für einen
Fachmann auf dem Gebiet viele Variationen vorstellbar. Zum Beispiel
müssen
die Sperrklinken 8 nicht in der Ebene der Seiten 2 des
Rahmens 1 angeordnet sein, sie könnten sich innerhalb oder außerhalb
des Rahmens befinden.
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Es
wird nun, unter besonderer Bezugnahme auf 3 bis 6,
der Betrieb der Aufrollvorrichtung der Erfindung beschrieben.
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3 zeigt
die normalen Positionen der Bauteile der Aufrollvorrichtung während normaler
Betriebsbedingungen. Das Sperrklinkenrad 6 und folglich
die Spule 5 können
sich auf Grund eines Spielraums zwischen den Zähnen an dem Sperrklinkenrad 6 und
den Zähnen
an der Sperrklinke 8 frei um die Achse 11 drehen.
Das Sicherheitsgurtband wird ausgegeben und aufgewickelt, wie für die Bequemlichkeit
des Fahrzeuginsassen erforderlich.
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Wenn
durch einen Fahrzeugsensor (nicht gezeigt) ein Aufprall erfaßt wird,
wird die Sperrklinke 8, wie in 4 gezeigt,
allgemein nach oben geschwenkt, und der führende Sensorzahn 15 greift zwischen
benachbarte Zähne
an dem Sperrklinkenrad 6 ein. Dies hält die Spule 5 beim
Drehen an und hält
das Ausgeben von Sicherheitsgurtband an.
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Wenn
die Aufrollvorrichtung die während
eines Aufpralls erzeugten hohen Kräfte aufnimmt, bewirkt die Wechselwirkung
der Sperrklinke 8 mit der Spule 5, daß sich in
der jeweiligen Richtung der Pfeile 16 und 17,
wie in 5 angezeigt, Reaktionskräfte aufbauen. Folglich wird
die Spule 5 in der Richtung des Pfeils 16 in den
Rahmen gedrückt,
und der Riegel 9 wird, in der Richtung des Pfeils 17,
in sein Drehgelenk in dem Rahmen 1 gezwungen. Diese entgegengesetzten
Kräfte
an dem Rahmen 1 neigen dazu, den Rahmen 1, wenigstens
im Bereich der Seitenstücke 3,
zu verformen. Diese Verformung wird in 6 durch
die Verschiebung des Innenumfangs des Rahmenlochs 4 von
der unterbrochenen Linie 18 zu der durchgezogenen Linie
angezeigt. Die Verformung ist sehr klein. Sie könnte typischerweise in der
Größenordnung
von ein oder zwei Millimeter liegen, obwohl der tatsächliche
Wert von vielen Faktoren, wie beispielsweise dem Material und dem
Aufbau des Rahmens 1, der Spule 5, der Sperrklinkenräder 6 und
der Sperrklinken 8, sowie von der Schwere des Aufpralls, abhängen wird.
Jedoch ist die Verformung ausreichend, um einen Spielraum bereitzustellen,
damit der zweite und der dritte Sperrzahn an der Sperrklinke in Eingriff
mit nachfolgenden Zähnen
an den jeweiligen Sperrklinkenrädern 6 schwenken,
so daß die
Aufrollvorrichtung, wie in 6 gezeigt,
ihren vollständig verriegelten
Zustand erreicht.
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Es
wird zu sehen sein, daß die
Konfiguration der Zähne
an der Sperrklinke 8 und an dem Sperrklinkenrad 6 selbst
unter Belastung derart ist, daß sie einen
Freiraum vor wenigstens dem dritten und vorzugsweise ebenfalls dem
zweiten Zahn an der Sperrklinke ermöglicht, um so eine weitere
Verformung zu ermöglichen,
falls die Aufprallkräfte
weiter zunehmen, doch noch ausreichend Spielraum zu lassen, damit
sich die Zähne
in einen Eingriffbewegen.
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Folglich
wird die Aufprallbelastung an jedem beliebigen Bauteil verringert,
und es können
weniger teure Materialien für
Bauteile verwendet werden, was folglich die Herstellungsmontagezeit
und die Bauteilkosten verringert, während es einen zuverlässigeren und
potentiell stärkeren
Verriegelungsmechanismus gewährleistet,
als er zuvor bekannt war.