-
Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit den Merkmalen des Oberbegriffes das Anspruches 1, die auf dem
Gebiet derartiger Sicherheitseinrichtungen allgemein bekannt ist.
-
Derartige
Gurtsysteme müssen
im Normalbetrieb eine problemlose Spulenrotation in beiden Richtungen
gewährleisten,
um dem Benutzer ein komfortables Gurttragen zu ermöglichen.
Es sind verschiedene Funktionsprinzipien bekannt, auf denen existierende
Gurtsysteme basieren. Die vorliegende Anmeldung betrifft Systeme
mit einer "schwimmenden" Spule (engl.: "floating spool"), d.h. mit einer
zwischen einer Blockierstellung und einer Freigabestellung bewegbaren
Spule. In der Blockierstellung ist eine Rotation der Spule in Gurtausgaberichtung
nicht möglich,
d.h. bei in Blockierstellung befindlicher Spule erfüllt das
Gurtsystem seine eigentliche Sicherheitsfunktion: Ein bei einem
Unfall in den Gurt fallender Fahrzeuginsasse wird bei blockierter, d.h.
in Abwickelrichtung gesperrter Spule durch den Gurt zurückgehalten.
In der Freigabestellung dagegen kann die Spule in beiden Richtungen
gedreht werden.
-
Gurtrückhaltesysteme,
die auf dem "floating spool"-Prinzip basieren,
sind seit längerem
bekannt. Die Halterung der schwimmenden Spule kann dabei auf unterschiedliche
Art und Weise erfolgen. Die Spule kann beispielsweise innerhalb
eines begrenzten Bereiches frei beweglich sein, in z.B. kulissenartig
ausgebildeten Zwangsführungen
entlang einer vorgegebenen Bahn geführt werden oder verschwenkbar
gelagert sein. Die Bewegung der Spule aus der Freigabestellung in
die Blockierstellung hinein erfolgt über den Gurt selbst, wohingegen
die Bewegung der Spule zurück
in die Frei gabestellung aufgrund ihres Eigengewichts oder mit Hilfe
von z.B. mit Federn arbeitenden Rückstelleinrichtungen erfolgt.
-
Bekannte
Sicherheitsgurteinrichtungen mit schwimmenden Spulen arbeiten zuverlässig und
in jeder Hinsicht zufrieden stellend und werden im Fahrzeugbau insbesondere
aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer Robustheit in großer Zahl
eingesetzt. Die an sie gestellten Anforderungen, wonach insbesondere
die Spule ab einer bestimmten Fahrzeugbeschleunigung sowie ab einer
bestimmten Gurtbeschleunigung die Blockierstellung einnehmen muss, können die "floating spool"-Systeme problemlos
erfüllen.
-
Sicherheitsgurtsysteme
werden zunehmend mit weiteren Funktionen versehen. Solche Zusatzfunktionen
sind insbesondere eine Vorspannfunktion (engl.: pretensioning) und
eine Last- oder Kraftbegrenzungsfunktion (engl.: load or force limiting).
-
Vorspanneinrichtungen
dienen dazu, innerhalb einer kurzen Zeit von z.B. etwa 10 ms im
Anschluss an den Nachweis einer Unfallsituation die Spule in Gurtaufnahmerichtung
anzutreiben, um die so genannte Gurtlose zu beseitigen, d.h. den
Gurt zu straffen, damit der Sicherheitsgurt seine Rückhaltefunktion
optimal erfüllen
kann, wenn nach erfolgter Gurtstraffung der Fahrzeuginsasse trägheitsbedingt in
den Gurt fällt.
-
Lastbegrenzungseinrichtungen,
die insbesondere in Form von mit der Spule verbundenen Torsionsstäben bekannt
sind, dienen dazu, bei eigentlich blockierter Spule dennoch eine
begrenzte Spulenrotation in Gurtaus gaberichtung zuzulassen, um die
auf den trägheitsbedingt
in den Gurt fallenden Fahrzeuginsassen wirkenden Spitzenbelastungen
zu reduzieren.
-
Aufgrund
der begrenzten Gurtausgabe erlauben die Lastbegrenzungseinrichtungen
also eine gewisse Vorwärtsbewegung
des Fahrzeuginsassen, weshalb in modernen Sicherheitsgurtsystemen
einer Kombination von Gurtvorspannung und Lastbegrenzung eine besondere
Bedeutung zukommt: Eine optimale Lastbegrenzung wird durch die Möglichkeit
zur Vorspannung des Gurtes überhaupt
erst ermöglicht.
-
Bislang
wurde davon abgesehen, nach dem "floating
spool"-Prinzip arbeitende
Gurtsysteme mit Vorspanneinrichtungen und Lastbegrenzungseinrichtungen
zu versehen, da es als praktisch nicht durchführbar gilt, eine schwimmende
Spule auf zuverlässige
und alle Sicherheitsanforderungen erfüllende Weise entsprechend zu
handhaben.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten
Art, d.h. ein auf dem "floating
spool"-Prinzip basierendes
Gurtsystem, derart weiterzubilden, dass Zusatzfunktionen, insbesondere
eine Vorspannfunktion und/oder eine Lastbegrenzungsfunktion, ohne
Beeinträchtigung
der Funktionsfähigkeit
integriert werden können.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1 und insbesondere dadurch, dass die Sicherheitseinrichtung eine
Lastbegrenzungseinrichtung aufweist, die in der Blockierstellung
eine begrenzte Rotation der Spule zulässt, wobei die Lastbegrenzungseinrichtung
zwei längs
der Spulenachse beabstandete Lastbegren zungsabschnitte umfasst, über die
ein die Gurtwicklung tragender Spulenkörper jeweils drehfest mit einem
Blockierabschnitt gekoppelt ist.
-
Erfindungsgemäß wirkt
die Lastbegrenzungseinrichtung nicht einseitig mit der Spule zusammen,
sondern der Spulenkörper
ist an mehreren axial beabstandeten Stellen jeweils über einen
Lastbegrenzungsabschnitt mit einem Blockierabschnitt gekoppelt.
Die bei einer lediglich einseitigen Belastung bestehende Gefahr
eines Verkippens der schwimmenden Spule kann durch die Erfindung
sicher vermieden werden.
-
Durch
die Erfindung ist erstmals ein nach dem "floating spool"-Prinzip arbeitendes Gurtsystem mit
einer Lastbegrenzungseinrichtung versehen, was durch die Aufteilung
der Lastbegrenzung auf mehrere Kopplungsstellen ermöglicht wird.
Darüber
hinaus führt
diese Aufteilung der Lastbegrenzung zu einer vorteilhaften Verteilung
der auf den Spulenkörper,
die Blockierabschnitte sowie die Lastbegrenzungseinrichtung selbst
einwirkenden Belastung.
-
Bei
zwei längs
der Spulenachse beabstandeten Lastbegrenzungsabschnitten ist die
Belastung an jedem Lastbegrenzungsabschnitt um 50% gegenüber einer
einseitigen Lastbegrenzung reduziert. Anschaulich gesprochen wird
durch die Erfindung die axiale Ausdehnung der Spule dazu benutzt,
nicht nur den Einsatz einer Lastbegrenzungseinrichtung an sich zu
ermöglichen,
sondern außerdem
die bei der Lastbegrenzung einwirkenden Kräfte längs der Spulenachse zu verteilen
und auf diese Weise hohe lokale mechanische Belastungen zu vermeiden.
Ein weiterer Vorteil der Kräfteaufteilung
besteht darin, dass die betreffenden Bauteile weniger robust dimensioniert
zu werden brauchen.
-
Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
-
Vorzugsweise
ist der Spulenkörper
ausschließlich über die
Lastbegrenzungsabschnitte blockierbar. Bei in der Blockierstellung
befindlicher Spule, also beim Überschreiten
einer vorgegebenen Fahrzeugbeschleunigung oder einer vorgegebenen Gurtbeschleunigung,
wird der Spulenkörper
folglich ausschließlich über die
mit den blockierten Blockierabschnitten gekoppelten Lastbegrenzungsabschnitte an
einer Rotation in Gurtausgaberichtung gehindert. Sobald in der Blockierstellung
die Zugkraft im Gurt einen bestimmten Schwellenwert übersteigt,
werden die Lastbegrenzungsabschnitte dahingehend wirksam, dass eine
Rotation der Spule relativ zu den Blockierabschnitten zugelassen
wird. Die Lastbegrenzungsabschnitte sind also derart ausgebildet,
dass sie eine Rotation des Spulenkörpers in Gurtausgaberichtung
zuverlässig
unterbinden, solange die Gurtzugkraft unterhalb des vorgegebenen
Schwellenwertes bleibt.
-
Des
Weiteren ist erfindungsgemäß bevorzugt
vorgesehen, dass der Spulenkörper
permanent mit den Lastbegrenzungsabschnitten gekoppelt ist. Ferner
ist es bevorzugt, dass die Lastbegrenzungsabschnitte jeweils permanent
mit dem Blockierabschnitt gekoppelt sind. Hierdurch sind für die Lastbegrenzungsfunktion
keine aufwendigen Einsteuermechanismen erforderlich.
-
Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Spule zumindest hinsichtlich der Lastbegrenzungsfunktion
symme trisch bezüglich
einer senkrecht zur Spulenachse verlaufenden Symmetrieebene ausgebildet.
Die Lastbegrenzungsabschnitte sind hierbei gleich weit von der Symmetrieebene
der Spule entfernt.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Lastbegrenzungsabschnitte jeweils axial
außerhalb
des Spulenkörpers
mit dem Blockierabschnitt gekoppelt sind.
-
Vorzugsweise
sind die Blockierabschnitte jeweils als Zahnrad ausgebildet, das
bevorzugt eine lediglich in Gurtausgaberichtung sperrende Außenverzahnung
aufweist.
-
In
einer besonders bevorzugten praktischen Ausgestaltung der Erfindung
umfassen die Lastbegrenzungsabschnitte jeweils wenigstens einen
Materialabschnitt, der in der Blockierstellung mittels des Spulenkörpers relativ
zum Blockierabschnitt bewegbar ist. Vorzugsweise ist der Materialabschnitt
um die Spulenachse herum bewegbar.
-
Anders
als bei bekannten, mit Torsionsstäben arbeitenden Lastbegrenzungseinrichtungen
wird hier der aufgrund der Gurtzugkraft nach einer Rotation in Gurtausgaberichtung
strebende Spulenkörper nicht
zum Tordieren eines sich in axialer Richtung erstreckenden Stabes,
sondern dazu genutzt, einen separaten Materialabschnitt relativ
zum Blockierabschnitt um die Spulenachse herum zu bewegen. Der Materialabschnitt
ist vorzugsweise streifenförmig ausgebildet.
-
Des
Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass ein dem mittels des Spulenkörpers bewegten Materialabschnitt
wenigstens eine Richtungsänderung aufzwingendes
Profil oder Labyrinth vorgesehen ist. Indem der Materialabschnitt
mittels des Spulenkörpers
durch ein Profil oder Labyrinth gezogen wird, stehen der Drehbewegung
des Spulenkörpers nicht
nur Reibungskräfte
entgegen, sondern es muss außerdem
fortlaufend Verformungsarbeit am Materialabschnitt geleistet werden.
Durch entsprechende Ausgestaltung des Profils bzw. Labyrinths sowie
des Materialabschnitts kann der Lastbegrenzungseffekt erfindungsgemäß beliebig
eingestellt werden. Insbesondere kann durch entsprechende Abstimmung
der Lastbegrenzungseinrichtung die Anzahl der vollständigen Umdrehungen
des Spulenkörpers
vorgegeben werden, die durch die erfindungsgemäße Lastbegrenzungseinrichtung
bei einem Unfall, wenn der betreffende Fahrzeuginsasse trägheitsbedingt
in den Gurt fällt,
zugelassen werden sollen.
-
Vorzugsweise
ist das Profil oder Labyrinth am Blockierabschnitt ausgebildet.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Materialabschnitt mittels
des Spulenkörpers
vom Blockierabschnitt abziehbar ist. Insbesondere kann der Materialabschnitt
gleichzeitig vom Blockierabschnitt abwickelbar und auf den Spulenkörper oder
ein drehfest mit dem Spulenkörper
gekoppeltes Spulenrad aufwickelbar sein. Auf diese Weise können bei
minimalem Platzbedarf maximale Weglängen für den Materialabschnitt realisiert
werden, wodurch selbst Lastbegrenzungsfunktionen mit bis zu zehn
oder mehr vollständigen
Rotationen des Spulenkörpers
relativ zu den Blockierabschnitten problemlos möglich sind.
-
Vorzugsweise
sind zum Abwickeln bzw. Aufwickeln des Materialabschnitts dienende
Trommelabschnitte des Blockierabschnitts und des Spulenkör pers bzw.
Spulenrades konzentrisch zueinander angeordnet. Des Weiteren wird
vorgeschlagen, dass der Blockierabschnitt und der Spulenkörper bzw.
das Spulenrad in axialer Richtung ineinander gesteckt sind.
-
Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten praktischen Ausgestaltung der Erfindung
umfasst die Lastbegrenzungseinrichtung wenigstens einen Torsionsstab,
der an axial beabstandeten Blockierstellen jeweils mit dem Blockierabschnitt
und zwischen den Blockierstellen mit dem Spulenkörper gekoppelt ist.
-
Erfindungsgemäß werden
bekannte Torsionsstab-Anordnungen dahingehend modifiziert, dass mehrere
axial beabstandete Lastbegrenzungsabschnitte vorgesehen sind. Der
Torsionsstab wird folglich an mehreren axial hintereinander angeordneten bzw.
aufeinander folgenden Bereichen tordiert, nämlich jeweils zwischen der
Kopplungsstelle zum Spulenkörper
und der Kopplungsstelle zum Blockierabschnitt.
-
Durch
das Vorsehen mehrerer Torsionsbereiche, die jeweils nur einen Teil
der insgesamt einwirkenden Belastung aufnehmen müssen, kann der Durchmesser
des Torsionsstabes gegenüber
den herkömmlichen
Anordnungen wesentlich kleiner gewählt werden, was neue Konstruktionsmöglichkeiten eröffnet und
insbesondere eine kompakte Bauweise ermöglicht.
-
Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist vorgesehen, dass der Torsionsstab sich vollständig durch
den Spulenkörper
hindurch erstreckt. Insbesondere können die Kopplungsstellen zu
den Blockierabschnitten axial außerhalb des Spulenkörpers vorgesehen
werden. Die Gesamtlänge
des Torsionsstabes kann hierdurch gegenüber her kömmlichen Anordnungen vergrößert werden,
wodurch wiederum neue Konstruktionsmöglichkeiten eröffnet werden.
-
Zur
Koppelung mit dem Spulenkörper
weist der Torsionsstab vorzugsweise ein Kopplungszahnrad auf.
-
Zusätzlich zu
der Lastbegrenzungseinrichtung kann das erfindungsgemäße Gurtsystem
eine Vorspanneinrichtung aufweisen, mit der die Spule in Aufwickelrichtung
antreibbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vorspanneinrichtung
und die Lastbegrenzungseinrichtung unabhängig voneinander mit der Spule
zusammenwirken.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
-
1a–1f verschiedene
Ansichten einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung,
und
-
2a–2e verschiedene
Ansichten einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung.
-
Die
in den 1a–1f ohne
Gehäuseabdeckung
dargestellte erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung
umfasst einen im Wesentlichen U-förmigen Rahmen 51,
an welchem eine Spule 13 für einen nicht dargestellten,
auf einen Spulenkörper 14 aufgewickelten
Sicherheitsgurt schwimmend gelagert ist. Die Spule 13 umfasst
ein die Spulenachse bildendes, durchgehendes Antriebsritzel 23,
mit dem jeweils im axialen Endbereich ein Blockierzahnrad 53 drehfest verbunden
ist.
-
Das
Blockierzahnrad 53 ist mit einer in Gurtausgaberichtung
sperrenden, sägezahnartig
ausgestalteten Außenverzahnung
versehen, die mit einer entsprechenden Gegenverzahnung 52 des
Rahmens 51 zusammenwirkt, wenn sich die Spule 13 in
einer Blockierstellung befindet. Die Gegenverzahnung 52 begrenzt
lediglich in einem oberen Umfangsbereich einen von einer Kreisform
abweichenden Durchbruch, der in dem betreffenden U-Schenkel des
Rahmens 51 für
das Blockierzahnrad 53 ausgebildet ist.
-
Eine
Vorspanneinrichtung 15 der auf diese Weise am Rahmen 51 in
dessen Durchbrüchen schwimmend
gehaltenen Spule 13 umfasst zwei separate, baugleich ausgeführte Antriebsstränge, die jeweils
einen in einem Zylinder 41 angeordneten Gasgenerator 17,
einen lediglich gestrichelt angedeuteten Kolben 20 innerhalb
des Zylinders 41 sowie eine Zahnradanordnung 28, 29 umfassen,
die an einem Schwenkhebel 55 angebracht ist, der um eine parallel
zur Spulenachse verlaufende Achse schwenkbar ist.
-
Das
Zahnrad 29 ist Bestandteil einer Seiltrommel 27,
auf die ein zum Teil gestrichelt dargestelltes Zugseil 35 aufgerollt
ist, das mit einem Ende am Kolben 20 innerhalb des Zylinders 41 befestigt
ist.
-
Nach
Zündung
des Gasgenerators 17 bewegt sich der Kolben 20 in
dem Zylinder 41 nach unten. Über das Seil 35 wird
hierdurch zunächst
der Hebel 55 nach unten und dadurch das Zahnrad 28 in Eingriff
mit dem Antriebsritzel 23 der Spule 13 gesteuert.
Die durch die Weiterbewegung des Kolbens 20 bewirkte Rotation
der Seiltrommel 29 wird über das Zahnrad 28 in
eine Rotation des Antriebsritzels 23 und damit in eine
Rotation der Spule 13 in Gurtaufnahmerichtung umgesetzt:
Der Gurt wird gestrafft.
-
Die
beiden Gasgeneratoren 17 werden gleichzeitig gezündet, so
dass aufgrund der baugleichen Ausführung der Antriebsstränge die
Spule 13 synchron an ihren beiden axialen Enden mit dem
jeweiligen Zahnrad 28 in Eingriff gebracht wird. Gleichzeitig
ist aufgrund der Beaufschlagung des Antriebsritzels 23 durch
die Schwenkhebel 55 von oben sichergestellt, dass die Spule 13 über das
die Blockierzahnräder 53 tragende
Antriebsritzel 23 nach unten und damit außer Eingriff
mit der Gegenverzahnung 52 des Rahmens 51 gebracht
wird, sollte sich die Spule 13 beim Zünden der Gasgeneratoren 17 in
ihrer Blockierstellung befinden.
-
Die
Schwenkhebel 55 sind mit einer nicht dargestellten Rückstelleinrichtung
verbunden, die gewährleistet,
dass nach erfolgter Gurtstraffung die Zahnräder 28 wieder außer Eingriff
mit dem Antriebsritzel 23 gelangen. Die Antriebsanordnung
der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung
gibt also die Spule 13 wieder frei, die somit ungestört in die
Blockierstellung gelangen kann, wenn nach erfolgter Gurtstraffung
eine Zugkraft auf den Gurt ausgeübt und
auf die Spule 13 übertragen
wird, wodurch die Spule 13 angehoben und mit ihren Blockierzahnrädern 53 in
Sperreingriff mit der Gegenverzahnung 52 des Rahmens 51 bewegt
wird.
-
Der
Gurt im Bereich der Spule 13 sowie die mittels der Vorspanneinrichtung
erzielbare Bewegung der Spule 13 von der Blockier- in die
Freigabestellung verlaufen zumindest mit einer wesentlichen Komponente
parallel zueinander, so dass über
den Gurt einerseits und über
die Vorspanneinrichtung andererseits zwei einander entgegengesetzt
gerichtete Momente auf die Spule 13 ausgeübt werden
können, um
zu gewährleisten,
dass einerseits sich die Spule 13 während der Gurtstraffung in
der Freigabestellung befindet und gegebenenfalls in die Freigabestellung bewegt
werden kann, und dass andererseits die Spule 13 mittels
des Gurtes in die Blockierstellung bewegt werden kann.
-
Anschaulich
ausgedrückt
ist die Vorspanneinrichtung derart ausgebildet und angeordnet, dass sie
und der Gurt gewissermaßen
gegeneinander wirken und die aufgrund ihrer schwimmenden Lagerung translatorisch
bewegbare Spule 13 in entgegengesetzte Richtungen bewegen
können.
-
Von
einer der Spule 13 zugeordneten erfindungsgemäßen Lastbegrenzungseinrichtung
sind in 1a lediglich zwei längs der
Spulenachse beabstandete Lastbegrenzungsabschnitte 81 dargestellt, die
nachstehend näher
beschrieben werden.
-
Wie
die 1b und 1c zeigen,
umfassen die erfindungsgemäßen Lastbegrenzungsabschnitte 81 jeweils
das Blockierzahnrad 53 sowie ein drehfest auf dem durchgehenden
Antriebsritzel 23 sitzendes und damit über das Antriebsritzel 23 drehfest
mit dem Spulenkörper 14 gekoppeltes
Spulenrad 57. Das Blockierzahnrad 53 und das Spulenrad 57 sind
zu einem kompakten Lastbegrenzungspaket in axialer Richtung ineinander
gesteckt. Anders als die Spulenräder 57 weisen
die Blockierzahnräder 53 keine
mit dem Antriebsritzel 23 zusammenwirkende Innenverzahnung
auf, sind also für
sich genommen auf dem Antriebsritzel 23 frei drehbar angeordnet.
-
Die
mit der Blockierverzahnung versehenen Blockierzahnräder 53 sind
folglich mit dem durchgehenden Antriebsritzel 23 nicht
direkt, sondern jeweils über
das drehfest mit dem Antriebsritzel 23 gekoppelte Spulenrad 57 verbunden.
-
Die
Verbindung zwischen Blockierzahnrad 53 und Spulenrad 57 erfolgt über einen
in 1e und 1f dargestellten
Materialstreifen 83, der im Ausgangszustand auf einen Trommelabschnitt 85 des Blockierzahnrades 53 gewickelt
und an einem freien Ende fest mit dem Spulenrad 57 verbunden
ist. Die Verbindung mit dem Spulenrad 57 erfolgt über einen axial
vorstehenden Mitnehmerstift 89 des Spulenrades 57,
der in eine am freien Ende des Materialstreifens 83 ausgebildete
Schlaufe 95 eingreift.
-
Der
Materialstreifen 83 ist durch ein am Blockierzahnrad 53 ausgebildetes
Labyrinth 59 geführt, das
grundsätzlich
beliebig ausgestaltet sein kann.
-
Wenn
bei mit dem Rahmen 51 in Sperreingriff stehenden Blockierzahnrädern 53 im
Sicherheitsgurt eine Zugkraft wirksam ist, welche den Spulenkörper 14 und
damit die über
das Antriebsritzel 23 drehfest mit dem Spulenkörper 14 gekoppelten
Spulenräder 57 in
Gurtausgaberichtung zu drehen sucht, wird in beiden Lastbegrenzungsabschnitten 81 jeweils
der Materialstreifen 83 durch das Labyrinth 59 gezogen.
Hierdurch stehen einer Rotation der Spulenräder 57 und damit des
Spulenkörpers 14 nicht nur
zwischen dem Materialstreifen 83 und dem Blockierzahnrad 53,
insbesondere den das Labyrinth 59 bildenden Bereichen,
wirksame Reibungskräfte
entgegen, sondern es muss außerdem
fortlaufend Verformungsarbeit am Materialstreifen 83 geleistet
werden, da das Labyrinth 59 dem bewegten Materialstreifen 83 mehrere
Richtungsänderungen
aufzwingt und diesen somit permanent verbiegen muss.
-
Wie
insbesondere aus 1f hervorgeht, wird bei wirksamer
Lastbegrenzungsfunktion der Biegestreifen 83 vom Trommelabschnitt 85 des
Blockierzahnrades 53 abgewickelt und gleichzeitig auf den Trommelabschnitt 87 des
Spulenzahnrades 57 aufgewickelt. Da das Spulenrad 57 und
das Blockierzahnrad 53 zur Bildung des kompakten Lastbegrenzungspaketes
ineinander gesteckt sind, sind die beiden Trommelabschnitte 85, 87 konzentrisch
zueinander angeordnet, wobei der Trommelabschnitt 85 des Blockierzahnrades 53 den
einen kleineren Durchmesser aufweisenden Trommelabschnitt 87 des
Spulenrades 57 umgibt.
-
Diese
erfindungsgemäße Lastbegrenzungseinrichtung
bietet vielfältige
Möglichkeiten,
den Lastbegrenzungseffekt gezielt auf die jeweiligen Anforderungen
abzustimmen.
-
Dem
Labyrinth oder Profil 59, durch welches der Biegestreifen 83 unter
Leistung von Verformungsarbeit hindurch gezogen wird, kann grundsätzlich jede
beliebige Form verliehen werden. Ferner kann der Lastbegrenzungseffekt
durch Verändern der
Abmessungen des Biegestreifens 83, insbesondere der Streifenbreite
und der Streifendicke, und durch die Wahl unterschiedlicher Streifenmaterialien eingestellt
werden. Die zwischen Blockierzahnrad 53 und Materialstreifen 83 wirksamen
Reibungskräfte können insbesondere
durch Verändern
der Oberflächenbeschaffenheit
des Materialstreifens 83 und/oder der das Labyrinth 59 bildenden
Bereiche des Blockierzahnrades 53 beeinflusst werden. So können beispielsweise
spezielle Oberflächenbeschichtungen
vorgesehen werden.
-
Die
am Biegestreifen 83 zu leistende Verformungsarbeit kann
durch gezielte Materialschwächungen
z.B. in Form gestanzter Löcher
oder anderer Materialwegnahmen vorgegeben werden. Des Weiteren ist
es möglich,
gleichzeitig mehrere übereinander
liegende Materialstreifen 83 durch ein Profil oder Labyrinth 59 hindurch
zu ziehen, so dass durch Verändern
der Anzahl von Materialstreifen 83 der Lastbegrenzungseffekt
ebenfalls eingestellt werden kann.
-
Alle
vorstehend genannten Einstellmöglichkeiten
können
zudem miteinander kombiniert werden.
-
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung
gemäß 2a–2e ist
für die
Vorspanneinrichtung 15 keine Seilzuganordnung vorgesehen.
Vielmehr wirken als Zahnstangen ausgebildete Kolben 19 jeweils direkt
mit einem Antriebsritzel 23 der Spule 13 zusammen.
Da außerdem
bei diesem Ausführungsbeispiel
erfindungsgemäß eine andere,
nämlich
einen Torsionsstab 61 umfassende Lastbegrenzungseinrichtung
zum Einsatz kommt, unterscheidet sich auch der Spulenaufbau von
demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Hierauf wird nachstehend näher eingegangen.
-
Die
als Kolben dienenden, einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden
Zahnstangen 19 (2a und 2b)
sind jeweils in einem Zylinderabschnitt 43 mit entsprechend
geformtem Innenquerschnitt angeordnet. Die beiden Zylinderabschnitte 43 sind
Bestandteile eines geschlossenen, im Wesentlichen U-förmigen Zylindersystems 41,
in welchem außerdem
ein als gemeinsame Antriebsquelle dienender Gasgenerator 17 angeordnet
ist. Das Kolben-/Zylinder-System ist außerhalb eines nicht dargestellten Gehäuses angeordnet.
-
Nach
Zündung
des Gasgenerators 17 werden die beiden Zahnstangen 19 aufgrund
des symmetrischen Aufbaus der Antriebsanordnung in gleicher Weise
beaufschlagt und nach unten bewegt. Hierdurch gelangen die Zahnstangen 19 in
Eingriff mit den über
Verbindungszahnkränze 63 drehfest
mit einem Spulenkörper 14 gekoppelten
Antriebsritzeln 23. Gegebenenfalls wird hierdurch zunächst die
Spule 13 als Ganzes nach unten und damit außer Eingriff mit
der Gegenverzahnung 52 des Rahmens 51, d.h. aus
der Blockierstellung in die Freigabestellung bewegt, bevor der Spulenkörper 14 in
Gurtaufnahmerichtung gedreht wird. Dabei wird der Torsionsstab 61 über das
Kopplungszahnrad 65 vom Spulenkörper 14 mitgenommen,
da sich die drehfest mit dem Torsionsstab 61 verbundenen
Blockierzahnräder 53 außer Eingriff
mit der Gegenverzahnung 52 des Rahmens 51 befinden.
-
Eine
nicht dargestellte Rückstellvorrichtung sorgt
dafür,
dass nach erfolgter Gurtstraffung die Zahnstangen 19 wieder
außer
Eingriff mit den Antriebsritzeln 23 der Spule 13 gelangen,
so dass die Vorspanneinrichtung die übrige Funktionalität der Sicherheitseinrichtung
nicht beeinträchtigt.
-
Wie 2c zeigt,
ist der Torsionsstab 61 mit einem mittig angeordneten Kopplungszahnrad 65 versehen, über welches
der eine entsprechende Gegenverzahnung 93 (2d)
aufweisende Spulenkörper 14 permanent
drehfest mit dem Torsionsstab 61 gekoppelt ist. 2d zeigt
außerdem
die jeweils am axialen Endbereich des Spulenkörpers 14 ausgebildeten
Verzahnungen 91 für
die Verbindungszahnkränze 63, über welche
der Spu lenkörper 14 drehfest mit
den Antriebsritzeln 23 der Vorspanneinrichtung 15 gekoppelt
ist.
-
Der
Torsionsstab 61 wiederum ist über die an den axialen Endbereichen
sitzenden Ritzel 54 permanent drehfest mit den Blockierzahnrädern 53 gekoppelt.
Es besteht folglich eine permanente Verbindung zwischen Spulenkörper 14 und
Blockierzahnrädern 53 über zwei
axial beabstandete, vom Torsionsstab 61 gebildete Lastbegrenzungsabschnitte 81 (2c).
Diese Torsionsbereiche 81 des Torsionsstabes 61 unterbinden
bei in der Blockierstellung befindlicher Spule 13, d.h.
bei in Sperreingriff mit den Gegenverzahnungen 52 des Rahmens 51 befindlichen
Blockierzahnrädern 53,
eine Rotation des Spulenkörpers 14 in
Gurtausgaberichtung, solange eine durch die Auslegung des Torsionsstabes 61 vorgegebene
Gurtzugkraft nicht überschritten
wird.
-
Sobald
in einer Unfallsituation die durch den trägheitsbedingt in den Gurt fallenden
Fahrzeuginsassen hervorgerufene Gurtzugkraft den vorgegebenen Wert übersteigt,
kann sich der Spulenkörper 14 durch
Tordieren der Torsionsbereiche 81 des Torsionsstabes 61 in
Gurtausgaberichtung drehen.
-
2e zeigt
lediglich zur Veranschaulichung in einer nicht in allen Details,
jedoch hinsichtlich des Grundprinzip der in den 2a–2d dargestellten
Ausführungsform
entsprechenden Darstellung die Anordnung des Spulenkörpers 14 auf
dem Torsionsstab 61. Der Spulenkörper 14 ist ausschließlich mit
dem Torsionsstab 61 verbunden, und zwar über seine
Innenverzahnung 93 mit dem Kopplungszahnrad 65 des
Torsionsstabes 61. Der Torsionsstab 61 wiederum
ist axial außerhalb
des Spulenkörpers 14 über die
Ritzel 54 mit den Blockierzahnrädern 53 verbunden.
Es besteht folglich eine Verbindung zwischen dem Spulenkörper 14 und
den Blockierzahnrädern 53 über die
beiden Torsionsbereiche 81 des Torsionsstabes 61.
Diese Verbindung ist bis zum Erreichen einer bestimmten Gurtzugkraft
drehfest und führt
bei Überschreiten
dieser Gurtzugkraft zu einer synchronen Torsion der beiden Lastbegrenzungsabschnitte 81 zwischen
dem Kopplungszahnrad 65 und den Ritzeln 54 des
Torsionsstabes 61.
-
Aus 2e geht
besonders gut der symmetrische Aufbau der erfindungsgemäßen Lastbegrenzungseinrichtung
hervor, die gegenüber
herkömmlichen
Anordnungen zu einer Halbierung der von den beiden Torsionsbereichen 81 jeweils
aufzunehmenden Belastung führt,
wodurch der Torsionsstab 61 schlanker als in herkömmlichen
Anordnungen ausgebildet sein kann.
-
In
beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung
wirken die erfindungsgemäße Lastbegrenzungseinrichtung
und die Vorspanneinrichtung 15 unabhängig voneinander mit dem Spulenkörper 14 zusammen.
Eine durch die Vorspanneinrichtung 15 jeweils erzeugte
Rotation des Spulenkörpers 14 in
Gurtaufnahmerichtung bedeutet zwar aufgrund der permanenten Koppelung über die
Lastbegrenzungsabschnitte 81 eine Rotation auch der Blockierzahnräder 53.
Die Vorspanneinrichtung 15 ist jedoch derart ausgebildet,
dass die Vorspannfunktion nur bei in der Freigabestellung befindlicher
Spule 13 möglich
ist, indem die Blockierzahnräder 53 zu
Beginn des Vorspannvorgangs außer
Eingriff mit dem Rahmen 51 gesteuert werden. Da die während des
Vorspannvorgangs auftretenden Gurtzugkräfte wesentlich kleiner sind
als die das Wirksamwerden der Lastbegrenzungsfunktion auslösenden Kräfte, stellen
die Lastbe grenzungsabschnitte 81 für die Vorspannfunktion eine "harte", drehfeste Koppelung
zwischen Spulenkörper 14 und
Blockierzahnrädern 53 dar.
Die Vorspanneinrichtung 15 ist außerdem derart ausgebildet,
dass sie sich nach erfolgter Vorspannung außer Eingriff mit dem jeweiligen
Antriebsritzel 23 befindet oder außer Eingriff gesteuert wird,
so dass die Lastbegrenzungsfunktion durch die Vorspanneinrichtung 15 unbeeinträchtigt ist.
-
- 11
- Sicherheitsgurt
- 13
- Spule
- 14
- Spulenkörper
- 15
- Vorspanneinrichtung
- 17
- Antriebsquelle,
Gasgenerator
- 19
- Zahnstange
bzw. Kolben für
direkten Spulenantrieb
- 20
- Kolben
- 23
- Antriebsritzel
- 27
- Seiltrommel
für radiales
bzw. tangentiales Einsteuern
- 28
- Zahnrad
- 29
- Zahnrad
der Seiltrommel
- 35
- Seil
- 41
- Zylinder
- 43
- Zylinderabschnitt
- 51
- Rahmen
- 52
- Gegenverzahnung
- 53
- Blockierabschnitt,
Blockierzahnrad
- 54
- Ritzel
für Blockierzahnrad
- 55
- Schwenkhebel
- 57
- Spulenrad
- 59
- Labyrinth
- 61
- Torsionsstab
- 63
- Verbindungszahnkranz
- 65
- Kopplungszahnrad
- 81
- Lastbegrenzungsabschnitt
- 83
- Materialabschnitt,
Biegestreifen
- 85
- Trommelabschnitt
des Blockierzahnrades
- 87
- Trommelabschnitt
des Spulenrades
- 89
- Mitnehmer
- 91
- Verzahnung
- 93
- Verzahnung
- 95
- Schlaufe