DE60200927T2

DE60200927T2 - Gurtaufroller

Info

Publication number: DE60200927T2
Application number: DE60200927T
Authority: DE
Inventors: Hiromasa Minato-ku Tanji
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: DE60200927D1; EP1323599B1; EP1323599A1; JP2003191819A; US20030122020A1; US6910653B2; JP3810060B2

Description

Gewerbliches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sicherheitsgurtaufwickler und insbesondere auf ein Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitsgurtaufwicklers, welcher die Funktion hat, einen Sicherheitsgurt mit der Kraft eines Motors aufzuwickeln. Ein Sicherheitsgurtaufwickler gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der DE 200 13 541 U bekannt.
Verwandter Stand der Technik
Das Gesetz erfordert es, dass Fahrzeuge mit Sicherheitsgurtaufwicklern ausgerüstet sind, um die Sicherheit eines Insassen des Fahrzeugs bei einem Unfall wie einem Fahrzeugzusammenstoss sicherzustellen, und verschiedene Arten von Sicherheitsgurtaufwicklern wurden entwickelt. Ein Beispiel der einfachsten Struktur unter ihnen ist in 10 gezeigt.
Eine Federabdeckung 41 als Stützelement auf einer Seite des Sicherheitsgurtaufwicklers ist mit einem darin angeordneten Lager 41a versehen, in welches eine Welle 42a einer Spule 42 eingepasst wird, um sich zu drehen, während eine Spannkraft einer Feder in Aufwickelrichtung auf die Welle 42a wirkt. Um die Spule 42 wird ein Sicherheitsgurt gewickelt.
In der Spule 42 ist ein (nicht gezeigter) konkaver eingepasster Abschnitt ausgebildet, in welchen ein Ende einer Torsionsstange 43 eingepasst ist. Das andere Ende der Torsionsstange 43 ist in einen (nicht gezeigten) konkaven eingepassten Abschnitt, welcher in einer Verriegelungsbasis 44 ausgebildet ist, eingepasst. Ein Welle 44a der Verriegelungsbasis 44 geht durch ein Loch 45a eines Verriegelungszahnrades 45 hindurch, um in ein (nicht gezeigtes) Lager eines Halters 46 als ein weiteres Stützelement an der anderen Seite des Sicherheitsgurtaufwicklers zu passen.
Gemäß dem vorstehenden Mechanismus ist als Ergebnis die Spule 42 über ihre Drehachse durch die Federabdeckung 41 und den Halter 46 gelagert und wird mittels der Spannkraft der Feder gedreht, um den Sicherheitsgurt aufzuwickeln. Die Federabdeckung 41 und die Halterung 46 sind an beiden Seiten eines Basisrahmens 48 befestigt, so dass die Spule 42 innerhalb des Basisrahmens 48 beherbergt ist.
Unter diesen Komponenten sind die Verriegelungsbasis 44 und das Verriegelungszahnrad 45 relativ zueinander um einen vorgegebenen Winkel drehbar. Das Verriegelungszahnrad 45 ist von einer Feder 49 relativ zu der Verriegelungsbasis 44 an die Grenze der relativen Drehung in der Sichheitsgurtherausziehrichtung vorgespannt.
Wenn der Sicherheitsgurt in einem normalen Zustand herausgezogen wird, kann, da kein Widerstand gegen die Drehung des Verriegelungszahnrades 45 vorliegt, das Verriegelungszahnrad 45 die Spannkraft der Feder nicht überwinden, um sich damit zusammen mit der Verriegelungsbasis 44 zu drehen.
Selbst wenn die Spule 42 durch die Federkraft gedreht wird, um die Verriegelungsbasis 44 in die Aufwickelrichtung zu drehen, dreht sich das Verriegelungszahnrad 45 zusammen mit der Verriegelungsbasis 44, weil das Verriegelungszahnrad 45 ursprünglich zu der Grenze der Drehung relativ zu der Verriegelungsbasis 44 in diese Richtung wie oben erwähnt vorgespannt ist.
Wenn der Sicherheitsgurt aufgrund einer Kollision oder dergleichen schnell herausgezogen wird, wird ein innerhalb des Verriegelungszahnrades 45 beherbergtes Schwungrad 50 verschoben, indem die Spannkraft einer Feder 51 überwunden wird, wodurch die relative Drehung des Verriegelungszahnrades 45 relativ zu der Halterung 46 verhindert wird und die Drehung des Verriegelungszahnrades 45 angehalten wird.
Dann dreht sich die Verriegelungsbasis 44 gegen die Spannkraft der Feder 49 relativ zu dem Verriegelungszahnrad 45. Ein Mechanismus ist derart konstruiert, dass eine in der Verriegelungsbasis 44 beherbergte Sperrklinke 52 durch diese relative Drehung nach Außen herausragt, und eine Verzahnung der nach Außen herausragenden Sperrklinke 52 gelangt mit einem gezahnten Abschnitt 48a, welcher in dem Basisrahmen 48 ausgebildet ist, in Eingriff, wodurch sie auch die Drehung der Verriegelungsbasis 44 anhält. Dieser Mechanismus wird „Verriegelungsmechanismus" genannt.
Dementsprechend wird die Drehung der Torsionsstange 43 ebenso angehalten, und der Spule 42 wird es nur ermöglicht, sich um einen Winkel zu drehen, welcher einer Verdrehung der Torsionsstange 43 entspricht. Daher wird der Sicherheitsgurt danach unter einer Spannung, welche durch die Verdrehung der Torsionsstange erzeugt wird, herausgezogen. Dieser Mechanismus wird „Kraftbegrenzer" genannt.
Die obige Beschreibung erklärt den Sicherheitsgurtaufwickler nur umrisshaft. In der obigen Beschreibung weist der Sicherheitsgurtaufwickler komplexe Mechanismen zur Benutzung als ein Mechanismus zum Anhalten der Drehung des Verriegelungszahnrades 45 durch die Bewegung des Schwungrades 50 und als Mechanismus, um die Sperrklinke nach Außen herausragen zu lassen, auf. Der Sicherheitsgurtaufwickler ist jedoch in der Technik wohlbekannt und wird verbreitet benutzt, so dass eine detailliertere Beschreibung für Fachleute nicht nötig sein dürfte. Weiterhin ist sie irrelevant für den hauptsächlichen Teil der vorliegenden Erfindung, so dass eine detailliertere Beschreibung weggelassen wird.
Der in 10 gezeigte Sicherheitsgurtaufwickler ist jedoch zudem mit einem Sicherheitsgurtaufwicklungsmechanismus versehen, welcher pyrotechnischer Vorspanner genannt wird. Dies dient dazu, den Sicherheitsgurt unter einer pyrotechnischen Kraft schnell und stark aufzuwickeln, wenn eine Fahrzeugkollision tatsächlich stattfindet, wodurch der Insasse in dem Fahrzeugsitz zurückgehalten wird.
Im Folgenden wird die Struktur des pyrotechnischen Vorspanners erklärt. Der Vorspanner umfasst eine Vorspannerabdeckung 61, eine Vorspannerplatte 62 und ein Rohr 63 zwischen der Vorspannerabdeckung 61 und der Vorspannerplatte 62. An einem Ende der Rohres 63 ist ein Gasgenerator 64 angeordnet. In dem Rohr 63 sind eine Stopperfeder 65, ein Kolben 66 und eine Vielzahl von Bällen 67 angeordnet. Das Rohr 63 weist an einem Abschnitt nahe seinem anderen Ende einen ausgeschnittenen Abschnitt und einen in das andere Ende eingesetzten Führungsblock 68 auf.
Die Vorspannerabdeckung 61 ist mit zwei Stiften 69 versehen. Ein Ringzahnrad 70 ist von den Stiften 69 aufgenommen und von diesen getragen. Der vorderste Ball 67 ist zwischen äußeren Zähnen des Ringzahnrades 70 und einer nach innen weisenden Wand des Rohrs 63, wo kein Ausschnitt existiert, eingeschlossen und fixiert.
Auf der anderen Seite ist ein Ritzel 72 um das Zahnrad 71 der Spule 42 angepasst. In dem normalen Zustand sind das Ringzahnrad 70 und das Ritzel 72 nicht verzahnt. Wenn Gas aus dem Gasgenerator 64 erzeugt wird, werden die Bälle 67 durch den Druck des erzeugten Gases über den Kolben 66 gedrückt, um die Stifte 69 zu zerbrechen, wodurch das Ringzahnrad 70 frei wird und sich mit dem Ritzel 72 verzahnt. In diesem Zustand werden die äußeren Zähne 71a des Ringzahnrades 70 von den Bällen 67 gedrückt, um das Ringzahnrad 70 zu drehen. Dementsprechend dreht das Ringzahnrad 70 die Spule 42 über das Ritzel 72. Auf diese Weise wird der Sicherheitsgurt vorgespannt. Der oben beschriebene Mechanismus ist ebenso in der Technik wohlbekannt, so dass eine detailliertere Beschreibung weggelassen wird.
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Die Erfinder haben solch einen herkömmlichen Sicherheitsgurtaufwickler verbessert, um einen Sicherheitsgurtaufwickler zu erfinden, welcher eine Funktion des Aufwickelns eines Sicherheitsgurtes unter Einwirkung der Kraft eines Motors aufweist, um ein Lockersein des Sicherheitsgurtes zu beseitigen und zudem den Insassen mit einer gewissen Kraft zum Zeitpunkt der Vorhersage einer Kollision, nicht nach dem Auftreten einer Kollision, mit einer gewissen Kraft zurückzuhalten. Die Erfindung wurde als japanische Patentanmeldung Nr. 2001-12886 eingereicht (im Folgenden als „die erste frühere Erfindung" bezeichnet) und als EP-A-1 225 105 veröffentlicht.
Der Sicherheitsgurtaufwickler weist einen Mechanismus zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes durch einen Motor auf und umfasst eine Spule, um welchen der Sicherheitsgurt gewickelt ist, und einen Kraftübertragungsumschaltmechanismus (Sperrme chanismus), welcher es der Spule nur ermöglicht, sich in die Sicherheitsgurtaufwickelrichtung zu drehen, wenn er verbunden ist, und es der Spule ermöglicht, sich in beide Richtungen zu drehen, wenn er nicht verbunden ist.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der ersten früheren Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche das Schema eines Sicherheitsgurtaufwicklers als ein Ausführungsbeispiel gemäß der ersten früheren Erfindung zeigt.
Es ist zu Bemerken, dass, obwohl das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel mit einem Verriegelungsmechanismus, einem Kraftbegrenzungsmechanismus, einer (nicht gezeigten) Feder zum Drehen der Spule und dergleichen versehen ist, welche ähnlich zu den in 10 gezeigten sind, die Beschreibung über diese Komponenten weggelassen werden wird, da sie für die erste frühere Erfindung irrelevant ist.
Wie in 4 gezeigt ist in einem Sicherheitsgurtaufwickler 1 eine Spule 4 zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes 3 innerhalb eines Rahmens 2 beherbergt, ein Ende einer Torsionsstange 5 zum Tragen der Spule 4 ist in eine Halterung 6 eingebaut, und ihr anderes Ende in die Spule 4 eingebaut. Eine Spulenwelle 4a ist in ein Lager einer Spiralfedereinheit 7 eingepasst, in welcher eine (nicht gezeigte) Feder zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes beherbergt ist. Die Halterung 6 und die Spiralfedereinheit 7 werden von dem Rahmen 2 gehalten. Dementsprechend ist die Spule 4 innerhalb des Rahmens 2 in der Form beherbergt, dass sie durch die Halterung 6 und die Spiralfedereinheit 7 gehalten wird.
Ein Motor 8 ist an einer zweiten Halterung 9 befestigt, und ein mit einer Welle des Motors 8 verbundenes Motorzahnrad 10 ist mit einem Verbindungszahnrad 11 verzahnt, von welchem eine Drehung über ein Zwischenuntersetzungszahnrad 12 auf ein Untersetzungszahnrad 13 übertragen wird. Das Untersetzungszahnrad 13 weist einen gezahnten Abschnitt 13a mit großem Durchmesser zur Verzahnung mit dem Zwischenuntersetzungszahnrad 12 an seinem äußeren Rand und ein Sonnenrad 13b in seiner Mitte auf.
Ein Trägerzahnrad 14 mit einem Mittelloch (Keilloch) 14c, welches mit einer Keilwelle 4b der Spule 4 versehen ist, dreht sich zusammen mit der Spule 4. Das Trägerzahnrad 14 ist mit drei Gewindelöchern 14d versehen, in welche Gewindeenden von Untersetzungsstiften 15 geschraubt sind. Jedes von Planetenrädern 16 ist drehbar von den jeweiligen Untersetzungsstiften 15 getragen und durch eine Untersetzungsplatte 17 festgehalten.
Ein internes Zahnrad 18 weist eine ringähnliche Konfiguration wie in 5 gezeigt auf und weist Sperrzähne 18a auf dem äußeren Rand und interne Zähne 18b auf dem inneren Rand auf, welche sich mit den Planetenrädern 16 verzahnen. Das heißt, die Planetenräder 16 sind zwischen dem Sonnenrad 13b und den internen Zähnen 18b des internen Zahnrades 18 angeordnet, und die Planetenräder 16 können auf ihren eigenen Achsen sich um die Untersetzungsstifte 15 drehen, während sie in der Lage sind, um den Mittelpunkt des Trägerzahnrades 14 (den Wellenmittelpunkt der Spule 4) umzulaufen.
Bei dem Sicherheitsgurtaufwickler mit der vorstehenden Struktur sind ein Stopphebel 21, eine Hebelfeder 22 zum Halten des Stopphebels 21, welche zusammen mit einem Verbindungszahnrad 11 drehbar ist, und ein Federhalteelement 23 vorgesehen, um einen Kraftübertragungswegumschaltmechanismus zwischen der Spule 4 und dem Motor 8 zu bilden.
Dieser Mechanismus ist in 6 detailliert dargestellt. Eine Seitenfläche in der axialen Richtung des Federhalteelements 23 ist mit drei hervorstehenden Stiften 23a versehen, welche sich in axialer Richtung erstrecken. Das Federhalteelement 23 wird mit dem Verbindungszahnrad 11 zusammengesetzt, indem die hervorstehenden Stifte 23a in drei axiale Löcher 11c des Verbindungszahnrades 11 jeweils eingesetzt werden. Auf der externen Randfläche des Federhalteelements 23 sind drei Vorsprünge 23b, welche sich in radialer Richtung erstrecken, mit gleichen Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet. Während die Hebelfeder 22 ausgestaltet ist, um einen gekrümmten Abschnitt 22a von sich an dem äußeren Rand des Federhalteelements 23 anzuordnen, ist der gekrümmte Abschnitt 22a zwischen zwei Vorsprüngen 23b des Federhalteelements 23 und dem Verbindungszahnrad 11 mit einer vorgegebenen Reibung in Drehrichtung eingeschlossen. Auf diese Weise wird die Hebelfeder 22 mit dem Federhalteelement 23 zusammengesetzt.
Der Stopphebel 21 bewegt sich entlang einer in der zweiten Halterung 9 ausgebildeten Vertiefung. Gemäß der Bewegung kann der Stopphebel 21 in Kontakt mit den Sperrzähnen 18a des internen Zahnrades 18 kommen und diesen Kontakt aufheben. Der Stopphebel 21 wird durch die Hebelfeder 22, welche in eine Vertiefung 21b von diesem eingebaut ist, angetrieben, um sich wie oben erwähnt zu bewegen.
Der Mechanismus für die Kraftübertragung zwischen dem Motor 8 und der Spule 4 und der Kraftübertragungsumschaltmechanismus werden untenstehend unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt wird die Drehung des Motors 8 von dem Motorzahnrad 10 auf das Verbindungszahnrad 11 über Zähne 11a des Verbindungszahnrades 11 übertragen und wird weiter über Zähne 11b des Verbindungszahnrades 11 und die Zähne 12a des Zwischenuntersetzungszahnrades 12 auf das Zwischenuntersetzungszahnrad 12 übertragen. Dann wird die Drehung des Motors 8 weiterhin über die Zähne 12b des Zwischenuntersetzungszahnrades 12 und den gezahnten Abschnitt 13a mit großem Durchmesser des Untersetzungszahnrades 13 auf das Untersetzungszahnrad 13 übertragen. Das Untersetzungszahnrad 13 ist mit dem Sonnenrad 13b, welches integral koaxial an diesem befestigt ist, versehen. Daher wird, wenn sich der Motor 8 dreht, der Zahnradzug zusammen gedreht.
Auf der anderen Seite ist die Keilwelle 4b der in 4 gezeigten Spule in das Mittelloch (Keilloch) 14c des Trägerzahnrades 14 eingepasst. Daher wird, wenn sich die Spule 4 dreht, dass Trägerzahnrad 14 zusammen mit ihr gedreht, und die drei Planetenräder 16 werden somit um die Spulenwelle umlaufend gedreht.
Das Element zum An- und Abschalten der Verbindung zwischen dem mit dem Motor 8 verbundenen Kraftübertragungssystem und dem mit der Spule 4 verbundenen Kraftübertragungssystem ist das interne Zahnrad 18. 7 zeigt einen Zustand, in dem der Motor 8 nicht gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stopphebel 21 mittels der Spannkraft der Hebelfeder 22 in solch einer Position angeordnet, dass er nicht mit dem Sperrrad 18a des internen Zahnrades 18 in Eingriff steht. Daher ist das interne Zahnrad 18 in einem vollständig freien Zu stand und kann sich ohne jeglichen Widerstand drehen. Im Gegensatz dazu können sich das Sonnenrad 13b und das Untersetzungszahnrad 13 nicht drehen, bis ihre Kräfte den Drehwiderstand des Motors 18 überwinden.
In diesem Zustand laufen die Planetenräder 16 um, wenn sich die Spule 4 in irgendeine Richtung dreht. Weil das interne Zahnrad 18 zu diesem Zeitpunkt keinen Widerstand hat, laufen die Planetenräder 16 um das Sonnenrad 13a um, während sie sich auf ihren eigenen Wellen drehen, um das interne Zahnrad 18 zu drehen. Das heißt, das Sonnenrad 13a dreht sich nicht. Daher kann sich die Spule 4 ohne den Drehwiderstand des Motors 8 drehen. Dementsprechend kann, wenn ein Insasse den Sicherheitsgurt herauszieht, der Sicherheitsgurt ohne großen Widerstand (nur gegen die Kraft der Spiralfeder zum Aufwickeln) herausgezogen werden.
8 ist eine Darstellung, welche einen Zustand zeigt, in welchem der Motor 8 in die Sicherheitsgurtaufwickelrichtung angetrieben wird. Das heißt, wenn sich der Motor 8 in die CW-Richtung in 8 dreht, wird das Verbindungszahnrad 11 bezüglich der Geschwindigkeit untersetzt und die CCW-Richtung gedreht. Dann dreht sich, da der gekrümmte Abschnitt 22a der Hebelfeder 22 zwischen den Vorsprüngen 23b des Federhaltelements 23 und dem Verbindungszahnrad 11 mit einer vorgegebenen Reibung in Drehrichtung wie oben beschrieben gehalten wird, die Hebelfeder 22 in dieselbe Richtung gemäß der Drehung des Verbindungszahnrades 11 in die CCW-Richtung.
Daher bewegt sich der Stopphebel 41 zu dem internen Zahnrad 18 hin, um eine Eingriffsposition zu erreichen, in welcher eine Stoppklaue 21a gegen den äußeren Rand eines Sperrzahns 18a des internen Zahnrades 18 stößt und somit mit dem Sperr zahn 18a in Eingriff gelangt. Nachdem die Stoppklaue 21a gegen den äußeren Rand des Sperrzahns 18a stößt, ist die Hebelfeder 22 daran gehindert, sich in die CCW-Richtung zu drehen. Das Verbindungszahnrad 11 und die Hebelfeder 22 gleiten jedoch relativ zueinander, so dass sich das Verbindungszahnrad 11 relativ zu der Hebelfeder 22 dreht, was es dem Motor 8 ermöglicht, sich weiterzudrehen.
Gleichzeitig wird über das Zwischenuntersetzungszahnrad 12 die Drehgeschwindigkeit des Verbindungszahnrades 11 untersetzt und auf das Untersetzungszahnrad 13 übertragen, welches sich wiederum in die CCW-Richtung dreht, so dass sich das Sonnenrad 13b mit derselben Geschwindigkeit und in dieselbe Richtung wie das Untersetzungszahnrad 13 dreht. Die Drehung des Sonnenzahnrades 13b bewirkt, dass sich jedes Planetenrad 16 auf seiner Achse in die CW-Richtung dreht und dass sich das interne Zahnrad 18 in die CW-Richtung dreht. Zu diesem Zeitpunkt läuft jedes Planetenrad 16 nicht um, weil sich das interne Zahnrad 18 dreht.
Wenn sich das interne Zahnrad 18 in die CW-Richtung dreht, stehen einer der Sperrzähne 18a und die Stoppklaue 21a miteinander in Eingriff, um die Drehung des internen Zahnrades 18 anzuhalten.
Wenn das interne Zahnrad 18 aufhört, sich zu drehen, wird die Geschwindigkeit jedes Planetenrades 16 verringert und sie laufen um das Sonnenrad 13b in CCW-Richtung entlang der internen Zähne 18b des internen Zahnrades 18 um, da sich jedes Planetenrad 16 aufgrund des antreibenden Drehmoments des Motors 8 wie oben erwähnt um seine Achse dreht.
Dementsprechend dreht sich das Trägerzahnrad 14, welches die Planetenräder 16 hält, mit derselben Geschwindigkeit wie die Umlaufgeschwindigkeit jedes Planetenrades 16 in der CCW-Richtung, so dass sich die Spule 4 in der Sicherheitsgurtaufwickelrichtung dreht.
9 ist eine Darstellung, welche einen Zustand zeigt, in welchem sich der Motor 8 in die Sicherheitsgurtherausziehrichtung dreht. Wenn sich der Motor 8 in die CCW-Richtung in 9 dreht, wird die Geschwindigkeit des Verbindungszahnrades 11 untersetzt und es wird in die CW-Richtung gedreht. Dann dreht sich, da der gekrümmte Abschnitt 22a der Hebelfeder 22 zwischen den Vorsprüngen 23b des Federhalteelements 23 und dem Verbindungszahnrad 11 mit der vorgegebenen Reibung in Drehrichtung wie oben beschrieben gehalten wird, die Hebelfeder 22 auch zusammen gemäß der Drehung des Verbindungszahnrades 11 in die CW-Richtung in dieselbe Richtung. Daher bewegt sich der Stopphebel 21 in die Richtung von dem internen Zahnrad 18 weg, so dass die Stoppklaue 21a und die Sperrzähne 18a des internen Zahnrades 11 voneinander gelöst werden. Dann kann sich das interne Zahnrad 18 frei drehen.
In derselben Weise wie in 8 gezeigt werden das Untersetzungszahnrad 13 und das Sonnenrad 13a durch eine Drehung des Motors 8 angetrieben, so dass die Drehung des Sonnenrades 13a auf die Planetenräder 16 übertragen wird, um die Planetenräder 16 auf ihren Achsen zu drehen. Weil sich jedoch das interne Zahnrad 18 ohne jeglichen Drehwiderstand dreht, laufen die Planetenräder 16 nicht um, so dass die Drehung des Motors 8 nicht auf die Spule 4 übertragen wird.
Wenn die obige Beschreibung zusammengefasst wird, wird, wenn sich der Motor in der Aufwickelrichtung dreht, die Drehung des internen Zahnrades durch den Stopphebel, angetrieben durch die Drehkraft des Motors, angehalten, so dass ein Kraftübertragungsweg zwischen dem Motor und der Spule verbunden wird. In anderen Fällen steht der Stopphebel nicht mit dem internen Zahnrad in Eingriff, so dass sich das interne Zahnrad frei drehen kann, und der Kraftübertragungsweg zwischen dem Motor und der Spule wird damit gelöst bzw. geöffnet.
Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Stopphebel angetrieben wird, indem die Kraft des Motors benutzt wird, kann der Stopphebel beispielsweise elektrisch von einer Magnetspule angetrieben werden, um mit dem internen Zahnrad in Eingriff zu gelangen und sich von diesem zu lösen.
Nun wird eine Beschreibung der Arbeitsvorgänge des Sicherheitsgurtaufwicklers als Ausführungsbeispiel der ersten früheren Erfindung mit der obenstehenden Struktur gegeben. In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem normalen Zustand die Kraftübertragungsroute zwischen dem Motor und der Spule durch den Kraftübertragungswegumschaltmechanismus geöffnet. Der Sicherheitsgurt wird durch die Spiralfeder aufgewickelt. Daher kann ein Insasse den Sicherheitsgurt mit einer Kraft nur gegen die Kraft der Spiralfeder zum Aufwickeln herausziehen.
Wenn ein Signal, welches die Vorhersage einer Möglichkeit eines Unfalls wie einer Kollision anzeigt, von einer Kollisionsvorhersageeinrichtung gesendet wird, treibt eine Steuerung für einen Sicherheitsgurtaufwickler den Motor in der Sicherheitsgurtaufwickelrichtung an und schließt gleichzeitig den Kraftübertragungsweg zwischen dem Motor und der Spule mittels des Kraftübertragungswegumschaltmechanismus. Dies kann, wie in dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben, automatisch durch das Antreiben des Motors in die Sicherheitsgurtaufwickelrichtung durchgeführt werden. Dementsprechend wird die Drehkraft des Motors auf die Spule übertragen, so dass der Sicherheitsgurt durch die Drehung der Spule aufgewickelt wird. Das Aufwickeln des Sicherheitsgurtes wird zu dem Zeitpunkt der Vorhersage einer Kollision gestartet und nicht nach dem Auftreten einer tatsächlichen Kollision, wie es herkömmlich durchgeführt wird, so dass ein Insasse sicher in einem Sitz zurückgehalten werden kann.
Wenn ein Unfall wie eine Kollision nicht tatsächlich auftritt, wird der Antrieb des Motors angehalten, und der Betrieb des Kraftübertragungsumschaltmechanismus (des Sperrmechanismus) wird gleichzeitig aufgehoben, wodurch die Spule frei gedreht werden kann, was es einem Insassen ermöglicht, den Sicherheitsgurt leicht herauszuziehen.
Es sollte bemerkt werden, dass die Darstellung eines pyrotechnischen Vorspanners weggelassen ist, um zu vermeiden, dass die Darstellung komplex wird, und die Beschreibung desselbigen wird ebenso in der Beschreibung der ersten früheren Erfindung weggelassen. Der pyrotechnische Vorspanner ist jedoch auf der rechten Seite der zweite Halterung 9 in 4 angeordnet. Der pyrotechnische Vorspanner ist in diesem Fall bezüglich der Betätigung und Funktion identisch mit dem dargestellten herkömmlichen Beispiel.
Die erste frühere Erfindung ist zudem mit einem Mechanismus versehen, welcher dazu dient, es der Spule zu ermöglichen, sich in die Sicherheitsgurtaufwickelrichtung zu drehen und die Spule daran zu hindern, sich in die Herausziehrichtung zu drehen, wenn der Sicherheitsgurt durch die Drehung des Motors aufgewickelt wird. Da dieser Mechanismus irrelevant für den hauptsächlichen Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird die Beschreibung und Darstellung davon weggelassen.
Es gibt jedoch die Möglichkeit, dass das folgende Phänomen in einer Vorrichtung auftritt, welche solch einen pyrotechnischen Vorspanner entsprechend der früheren Erfindung aufweist.
Das heißt, in der herkömmlichen Technik wird, nachdem der pyrotechnische Vorspanner aufgrund einer tatsächlichen Kollision aktiviert wurde, um einen Insassen fest in einem Sitz zurückzuhalten, die pyrotechnische Kraft aufgehoben, was es dem Sicherheitsgurt ermöglicht, herausgezogen zu werden. Hierfür wird der vorher erwähnte „Kraftbegrenzungsmechanismus" betätigt, wobei der Sicherheitsgurt unter einer Spannung herausgezogen wird, welche durch die Verdrehung der Torsionsstange erzeugt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der ersten früheren Erfindung als Beispiel gibt es jedoch die Möglichkeit, dass die Drehung des internen Zahnrades 18 angehalten wird, um angehalten zu werden, selbst wenn der pyrotechnische Vorspanner betätigt wird. Dies liegt daran, dass der Sperrzahn 18a und die Stoppklinke 21a in dem in Eingriff stehenden Zustand gehalten werden können. In diesem Zustand wird, nachdem der pyrotechnische Vorspanner aufgrund einer tatsächlichen Kollision aktiviert wurde, um einen Insassen fest in einem Sitz zu halten, die pyrotechnische Kraft aufgehoben. Wenn dem Sicherheitsgurt dadurch ermöglicht wird, herausgezogen zu werden, kann der Motor eine Last gegen die Kraft des Herausziehens des Sicherheitsgurtes geben, weil der Motor immer noch mechanisch mit der Spule verbunden ist.
Um das vorstehende Phänomen zu vermeiden, reichten die Erfinder der vorliegenden Erfindung und der früheren Erfindung eine Patentanmeldung als japanische Patentanmeldung Nr. 2001-133967 (JP-A-2002 326558 als Veröffentlichungsnummer, im Folgenden als „zweite frühere Erfindung" bezeichnet) ein, bei welcher der Eingriff zwischen dem Sperrzahn 18a und der Stoppklaue 21a gelöst wird, um die mechanische Verbindung (Kupplungsmechanismus) zwischen dem Motor und der Spule zu lösen, indem der Motor in umgekehrter Richtung im Wesentlichen zur selben Zeit wie die Betätigung des pyrotechnischen Vorspanners angetrieben wird, womit der Motor daran gehindert wird, eine Last gegen die herausziehende Kraft während der Betätigung des „Kraftbegrenzungsmechanismus" zu erzeugen. Dieses Verfahren löst die mechanische Verbindung zwischen dem Motor und der Spule elektrisch.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist dieselbe als diejenige der zweiten früheren Erfindung und ist, einen Sicherheitsgurtaufwickler bereitzustellen, welcher den Betrieb des „Kraftübertragungsmechanismus" durch Lösen der mechanischen Verbindung (Kupplungsmechanismus) zwischen dem Motor und der Spule durch mechanische Mittel, nicht durch elektrische Mittel, sicherstellen kann.
Mittel zum Lösen der Probleme
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch einen Sicherheitsgurtaufwickler gemäß Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Das erste Mittel zum Lösen der oben stehend erwähnten Probleme ist ein Sicherheitsgurtaufwickler mit einem Mechanismus zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes durch einen Motor, umfassend: den Motor; eine Spule, auf welche ein Sicherheitsgurt aufgewickelt wird; einen Kraftübertragungsumschaltmechanismus, welcher es der Spule in einem verbundenen Zustand nur gestattet, sich in die Sicherheitsgurtaufwickelrichtung zu drehen, und welcher es in einem nicht verbundenen Zustand der Spule gestattet, sich in beide Richtungen zu drehen; einen Kraftbegrenzungsmechanismus, welcher es der Spule, auf welche der Sicherheitsgurt aufgewickelt wird, gestattet, sich in die Sicherheitsgurtausgaberichtung gegen eine von einer Torsionsstange erzeugte Verwindungskraft zu drehen, wenn eine Kraft, welche den Sicherheitsgurt schnell abwickelt, angewendet wird, und einen pyrotechnischen Vorspanner, welcher ein Aufwickeln des Sicherheitsgurtes zum Zeitpunkt der Detektion einer Kollision erzwingt, wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus durch die Bewegung eines mechanischen Abschnitts des pyrotechnischen Vorspanners aktiviert wird und damit die mechanische Verbindung zwischen dem Motor und der Spule getrennt bzw. in den nicht verbundenen Zustand gebracht wird.
Gemäß diesem Mittel wird der Kraftübertragungsumschaltmechanismus durch die Bewegung eines mechanischen Abschnittes des pyrotechnischen Vorspanners, welcher sich bewegt, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert wird, in den nicht verbundenen Zustand gebracht, wodurch die mechanische Verbindung des Motors und der Spule getrennt bzw. in den nicht verbundenen Zustand gebracht wird (in dieser Beschreibung bedeutet der nicht verbundene Zustand des Kraftübertragungsumschaltmechanismus, dass die mechanische Kraftübertragung zwischen dem Motor und der Spule eingestellt ist, nicht zu wirken, während der verbundene Zustand des Kraftübertragungsumschaltmechanismus bedeutet, dass die mechanische Kraftübertragung zwischen dem Motor und der Spule eingestellt ist, zu wirken). Daher kann die mechanische Verbindung zwischen dem Motor und der Spule nur durch mechanische Mittel abgeschaltet werden, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert wird, womit der Motor daran gehindert wird, eine Last zu erzeugen, wenn der „Kraftbegrenzungsmechanismus" danach betätigt wird.
Das zweite Mittel zum Lösen des Problems ist das erste Mittel und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübertragungsumschaltmechanismus ein Sperrrad aufweist, wobei der verbundene Zustand und der nicht verbundene Zustand abhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Eingriffs zwischen einem Stoppelement, welches durch die Drehkraft des Motors in die Sicherheitsgurtaufwickelrichtung angetrieben wird, und dem Sperrrad umgeschaltet wird, wobei das Stoppelement durch die Bewegung des mechanischen Abschnitts des pyrotechnischen Vorspanners, welcher sich bewegt, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert wird, aus dem Eingriff mit dem Sperrrad gelöst wird.
Gemäß diesem Mittel wird zwischen dem verbundenen Zustand und dem nicht verbundenen Zustand des Kraftübertragungsumschaltmechanismus abhängig von dem Eingriff zwischen einem Stoppelement, welches durch die Drehkraft des Motors angetrieben wird, und dem Sperrrad umgeschaltet, und das Stoppelement wird aus dem Eingriff mit dem Sperrrad durch die Bewegung des mechanischen Abschnitts des pyrotechnischen Vorspanners, welcher sich bewegt, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert wird, gelöst, wodurch die Struktur vereinfacht wird.
Das dritte Mittel zum Lösen des Problems ist das zweite Mittel und dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Steuerhebel umfasst, welcher unter dem Drehmoment des Motors drehbar ist, wobei der Steuerhebel das Stoppelement ansteu ert, um den Eingriff zwischen dem Stoppelement und dem Sperrrad zu steuern (siehe Anspruch 3).
Gemäß diesem Mittel wird, wenn sich der Motor in der Aufwickelrichtung dreht, der Steuerhebel unter dem Drehmoment des Motors gedreht, um das Stoppelement mit dem Sperrrad in Eingriff zu bringen, wodurch die Kraftübertragung zwischen dem Motor und der Spule ermöglicht wird. Wenn sich der Motor nicht dreht, ist der Steuerhebel in der anfänglichen Position, in welcher das Stoppelement und das Sperrrad nicht in Eingriff miteinander stehen, wodurch die Kraftübertragung zwischen dem Motor und der Spule in den nicht verbundenen Zustand gebracht wird und es somit der Spule gestattet wird, sich frei zu drehen. Daher kann die Kraftübertragung zwischen den Motor und der Spule durch eine einfach Struktur umgeschaltet werden.
Das vierte Mittel zum Lösen des Problems ist das erste Mittel, das zweite Mittel oder das dritte Mittel und ist dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Verringerungsmechanismus bzw. Untersetzungsmechanismus, welcher die Drehgeschwindigkeit des Motors verringert und die Drehung des Motors auf die Spule überträgt, umfasst, wobei der Verringerungsmechanismus ein Sonnenrad, auf welches die Drehung des Motors übertragen wird, ein ringförmiges internes Zahnrad, welches drehbar angeordnet ist und Sperrzähne auf seinem äußeren Rand und innere Zähne auf seinem inneren Rand aufweist, ein Planetenrad, welches sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem internen Zahnrad in Eingriff steht bzw. verzahnt ist und einen Träger, welcher das Planetenrad derart trägt, dass sich das Planetenrad auf seiner eigenen Achse drehen kann und die Drehung des Planetenrads auf die Spule überträgt, umfasst, wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus weiter hin einen Stopphebel umfasst, welcher in der Lage ist, zwischen einer Trennposition, in der Stopphebel nicht mit den Sperrzähnen in Eingriff steht, und einer Eingriffsposition, in der der Stopphebel mit den Sperrzähnen in Eingriff gebracht werden kann, zu schwenken, wobei der Stopphebel, wenn sich ein Steuerhebel nicht dreht, in die Trennposition gebracht ist, um es dem internen Zahnrad zu gestatten, sich frei zu drehen, und der Stopphebel, wenn sich der Steuerhebel dreht, in die Eingriffsposition gebracht ist, um den Stopphebel mit den Sperrzähnen in Eingriff zu bringen, womit die Drehung des internen Zahnrades verhindert wird, und wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus in den verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades verhindert ist, und der Kraftübertragungsumschaltmechanismus in den nicht verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades frei ist (siehe Anspruch 4).
Gemäß diesem Mittel ist das interne Zahnrad mit geringer Last drehbar, wenn der Stopphebel nicht mit den Sperrzähnen in Eingriff steht. Wenn der Motor sich ausgehend von diesem Zustand dreht, wird das Sonnenrad gedreht. Da das interne Zahnrad mit geringer Last drehbar ist, während das Planetenrad oder die Planetenräder der Last der Spule unterworfen sind, dreht sich jedes der Planetenräder auf seiner Achse ohne Umlauf, um das interne Zahnrad zu drehen. Die Kraft des Motors wird nicht auf die Spule übertragen.
Wenn die Spule ausgehend von diesem Zustand gedreht wird, läuft das Planetenrad um, um das interne Zahnrad zu drehen, aber nicht das Sonnenrad zu drehen, weil das Sonnenrad der Last des Motors ausgesetzt ist, währen das interne Zahnrad keiner Last ausgesetzt ist. Da die Kraftübertragung zwischen der Spule und dem Motor abgeschaltet ist, kann der Sicher heitsgurt frei ohne einen Effekt der Last des Motors aufgewickelt oder abgewickelt werden.
Wenn der Stopphebel mit den Sperrzähnen in Eingriff steht, ist die Drehung des internen Zahnrades verhindert. Wenn sich der Motor ausgehend von diesem Zustand dreht, würden das Untersetzungszahnrad und das Sonnenrad hierdurch gedreht. Da das interne Zahnrad an der Drehung gehindert ist, wird das Planetenrad durch das Sonnenrad auf seiner Achse gedreht und ist der Umlaufkraft von dem internen Zahnrad ausgesetzt, so dass es umläuft. Daher wird die mit dem Planetenrad verbundene Spule der Antriebskraft ausgesetzt und wird somit gedreht. Wenn die Spule in diesem Fall gedreht wird, läuft das Planetenrad um, so dass das Sonnenrad der Drehkraft ausgesetzt wird und der Motor somit der Drehkraft ausgesetzt wird. Dies bedeutet, dass die Kraftübertragung zwischen dem Motor und der Spule eingerichtet ist.
Das fünfte Mittel zum Lösen des Problems ist irgendeines des ersten Mittels bis vierten Mittels und ist dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Verringerungsmechanismus, welcher die Drehgeschwindigkeit des Motors verringert und die Drehung des Motors auf die Spule überträgt, umfasst, wobei der Verringerungsmechanismus ein Sonnenrad zum Übertragen der Drehung des Motors auf die Spule, ein ringförmiges internes Zahnrad, welches drehbar angeordnet ist und Sperrzähne auf seinem äußeren Rand und innere Zähne auf seinem inneren Rand aufweist, ein Planetenrad, welches sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem internen Zahnrad in Eingriff steht, und einen Träger, welcher das Planetenrad derart trägt, dass das Planetenrad sich auf seiner eigenen Achse drehen kann und zudem das Planetenrad durch die Drehung des Motors dreht bzw. einen Umlauf desselben verursacht, umfasst, und wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus weiterhin einen Stopphebel umfasst, welcher in der Lage ist, zwischen einer Trennposition, in der der Stopphebel nicht mit den Sperrzähnen in Eingriff steht, und einer Eingriffsposition, in der der Stopphebel mit den Sperrzähnen in Eingriff gebracht werden kann, zu schwenken, wobei der Stopphebel, wenn sich ein Steuerhebel nicht dreht, in die Trennposition gebracht ist, um es dem internen Zahnrad zu gestatten, sich frei zu drehen, und der Stopphebel, wenn sich der Steuerhebel dreht, in die Eingriffsposition gebracht ist, um den Stopphebel mit den Sperrzähnen in Eingriff zu bringen, womit die Drehung des internen Zahnrades verhindert wird, und wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus in den verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades verhindert ist, und der Kraftübertragungsumschaltmechanismus in den nicht verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades frei ist (siehe Anspruch 5).
Dieses Mittel unterscheidet sich von dem vierten Mittel nur darin, dass das Sonnenrad mit der Spule verbunden ist und das Planetenrad mit dem Motor verbunden ist, und ist bezüglich des Betriebs identisch zu dem vierten Mittel, um dieselbe Wirkungsweise und Effekte wie das vierte Mittel aufzuweisen.
Das sechste Mittel zum Lösen des Problems ist eines der zweiten Mittel bis fünften Mittel und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff des Stoppelements mit dem Sperrrad aufgehoben wird, indem direkt oder indirekt die Bewegung eines Rotationskörpers genutzt wird, welcher direkt oder indirekt der zum Zeitpunkt des Betriebs des pyrotechnischen Vorspanners erzeugten pyrotechnischen Kraft unterworfen ist und somit gedreht wird und welcher dann seine Drehung auf die Spule überträgt (siehe Anspruch 6).
Ein gewöhnlicher pyrotechnischer Vorspanner weist einen Rotationskörper auf, welcher direkt oder indirekt der zum Zeitpunkt des Betriebs des pyrotechnischen Vorspanners erzeugten pyrotechnischen Kraft ausgesetzt ist, somit gedreht wird und seine Drehkraft auf die Spule überträgt. Gemäß diesem Mittel wird der Eingriff des Stoppelements relativ zu dem Sperrrad aufgehoben, indem direkt oder indirekt die Bewegung dieses Rotationskörpers genutzt wird, so dass der Sicherheitsgurtaufwickler eine einfache Struktur aufweist.
Das siebte Mittel zum Lösen des Problems ist das sechste Mittel und ist dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Vorspanner ein Rohr und in dem Rohr angeordnete Kugeln aufweist und die pyrotechnische Kraft auf die Kugeln überträgt, dann die Kraft der Kugeln auf äußere Zähne eines Rades überträgt, um das Rad zu drehen, und die Drehung des Rades auf die Spule überträgt, wobei der Sicherheitsgurtaufwickler ein erstes elastisches Element, welches eine Form annimmt, welche in einem normalen Zustand durch die äußeren Zähne des Rades definiert ist und welches seine Form wegen seiner Federkraft ändert, wenn das Rad gedreht wird, und ein zweites elastisches Element, welches in einem Normalzustand eine durch das erste elastische Element definierte Form annimmt und seine Form aufgrund seiner Federkraft bzw. elastischen Kraft ändert, wenn das erste elastische Element seine Form ändert, umfasst, wobei der Eingriff des Stoppelements mit dem Sperrrad durch die Vorspannungskraft des zweiten elastischen Elements, wenn es seine Form ändert, aufgehoben wird (siehe Anspruch 7).
Die Arbeitsweise dieser Mittel wird detailliert unter Bezugnahme auf das folgende Ausführungsbeispiel beschrieben.
Kurze Erklärung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sicherheitsgurtaufwicklers, welche ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und hauptsächliche auf die vorliegende Erfindung bezogene Komponenten zeigt.
2 ist eine Darstellung, welche einen Mechanismus zum Anhalten eines internen Zahnrades in 1 detailliert zeigt.
3 ist eine Darstellung, welche die Struktur hauptsächlicher Komponenten zeigt, welche gemäß der Aktivierung des pyrotechnischen Vorspanners arbeiten.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche schemenhaft einen Sicherheitsgurtaufwickler als ein Beispiel gemäß einer ersten früheren Erfindung zeigt.
5 ist eine schematische Darstellung, welche hauptsächliche Teile eines Kraftübertragungswegmechanismus in dem in 4 gezeigten Beispiel zeigt.
6 ist eine schematische Darstellung, welche hauptsächliche Teile des Kraftübertragungswegmechanismus in dem in 4 gezeigten Beispiel zeigt.
7 ist eine Darstellung zum Erklären des Betriebs des Kraftübertragungswegumschaltmechanismus in dem in 4 gezeigten Beispiel.
8 ist eine Darstellung zum Erklären des Betriebs des Kraftübertragungswegumschaltmechanismus in dem in 4 gezeigten Beispiel.
9 ist eine Darstellung zum Erklären des Betriebs des Kraftübertragungswegumschaltmechanismus in dem in 4 gezeigten Beispiel.
10 ist eine Darstellung, welche ein Schema eines herkömmlichen Sicherheitsgurtaufwicklers zeigt.
Ausführungsbeispiele zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sicherheitsgurtaufwicklers, welche ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und welche hauptsächliche Elemente bezüglich der vorliegenden Erfindung zeigt. In den folgenden Zeichnungen sind dieselben Komponenten wie die in den vorherigen Zeichnungen gezeigten prinzipiell mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Anordnung und Struktur der Komponenten werden jedoch gegenüber den in 4 gezeigten ein wenig verändert. Ähnlich zu dem in 10 gezeigten Beispiel ist ein pyrotechnischer Vorspanner vorgesehen, aber nur eine Vorspannerabdeckung 61 und ein Rohr 63 sind dargestellt. Der pyrotechnische Vorspanner ist mit dem unter Bezugnahme auf 10 beschriebenen identisch.
Im Folgenden wird sich die Beschreibung auf die zu dem in 4 gezeigten Beispiel unterschiedlichen Punkte des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels konzentrieren. Die Aus gabe eines Motors 8 wird über zwei Zwischenuntersetzungszahnräder 12c, 12d auf ein Verbindungszahnrad 11 übertragen. Auf der Seite des Verbindungszahnrades 11, welche verborgen und in 1 nicht zu sehen ist, ist eine Hebelfeder 22 um eine Welle des Verbindungszahnrades 11 gewickelt, so dass sich die Hebelfeder 22 zusammen mit dem Verbindungszahnrad 11 drehen kann. Wenn eine Kraft, welche einen vorgegebenen Wert übersteigt und die Drehung der Hebelfeder 22 verhindert, auf die Hebelfeder 22 ausgeübt wird, überwindet die Kraft jedoch die Federkraft der Hebelfeder 22, welche sich mit dem Verbindungszahnrad 11 verbindet, wodurch die Hebelfeder 22 in Position angehalten wird, um die relative Drehung zwischen der Hebelfeder 22 und dem Verbindungszahnrad 11 zu gestatten.
Eine Kupplungssperrklinke 21, welche dem Stopphebel 21 von 4 entspricht, ist an einer zweiten Halterung 9 durch einen Kupplungssperrklinkenstift 25 angebracht. Zwischen der Kupplungssperrklinke 21 und der zweiten Halterung 9 ist eine Feder 25 angebracht, welche die Kupplungssperrklinke 21 in eine von Sperrzähnen 18a eines internen Zahnrades 18 wegweisenden Richtung vorspannt.
Wenn sich der Motor in der Sicherheitsgurtaufwickelrichtung dreht, dreht sich die Hebelfeder 22 zusammen mit dem Verbindungszahnrad 11 im Gegenuhrzeigersinn, wodurch sie die Kupplungssperrklinke 21 im Uhrzeigersinn in 1 dreht, wie später beschrieben werden wird. Dann gelangt die Kupplungssperrklinke 21 mit einem der Sperrzähne 18a des internen Zahnrades 18 in Eingriff, um die Drehung des internen Zahnrades 18 anzuhalten.
Auf diese Weise wird die Drehkraft des Motors auf eine Spule 4 übertragen, und dieser Mechanismus ist derselbe wie der un ter Bezugnahme auf 4 bis 9 beschriebene. Obwohl das in 1 dargestellt Ausführungsbeispiel mit einem Halterungslager 23 und einem Trägerlager 24 versehen ist, sind diese für die vorliegende Erfindung irrelevant. Während das Trägerzahnrad 14 in dem in 4 bis 9 gezeigten Beispiel Sperrzähne an seinem äußeren Rand aufweist, ist der Träger 14 ein einfacher Träger ohne solche Sperrzähne in diesem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel. Dies ist ebenso für die vorliegende Erfindung irrelevant.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wie oben beschrieben ist der Mechanismus zum Anhalten des internen Zahnrades 11 unterschiedlich zu dem in 4. Dieser Mechanismus wird unter Bezugnahme auf 2 detailliert beschrieben. In 2 ist die Kupplungssperrklinke 21 durch den Kupplungssperrklinkenstift 25 an der zweiten Halterung 9 angebracht und ist um den Kupplungssperrklinkenstift 25 drehbar. Die Kupplungssperrklinke 21 weist eine Öffnung 21d auf, in welche ein Spitzenende 22b der Hebelfeder 22, welche gebogen ist, eingesetzt ist. Die Kupplungssperrklinke 21 ist in die Richtung im Uhrzeigersinn von 2 durch eine Feder 26, welche teilweise zu sehen ist, vorgespannt, wodurch die Kupplungssperrklinke 21 normalerweise von den Sperrzähnen 18a des internen Zahnrades 18 beabstandet sind.
Wenn sich der Motor 5 in die Sicherheitsgurtaufwickelrichtung dreht, dreht sich das interne Zahnrad 11 im Uhrzeigersinn und die Hebelfeder 22 dreht sich ebenso im Uhrzeigersinn gemäß der Drehung des internen Zahnrades 11. Dann stößt das Spitzenende 22b der Hebelfeder 22 mit der Randkante der Öffnung 21d zusammen und dreht die Kupplungssperrklinke 21 gegen die Spannkraft der Feder 26 im Gegenuhrzeigersinn. Damit gelangt das Ende der Kupplungssperrklinke 21 mit einem der Sperrzähne 18a des internen Zahnrades 18 in Eingriff, wodurch die Drehung des internen Zahnrades 18 angehalten wird.
Wenn sich der Motor 5 in die Sicherheitsgurtabwickel- bzw. Ausgaberichtung dreht, dreht sich das interne Zahnrad 11 im Gegenuhrzeigersinn und die Hebelfeder 22 dreht sich ebenso entsprechend der Drehung des internen Zahnrades 11 im Gegenuhrzeigersinn. Dann stößt das Spitzenende 22b der Hebelfeder 22 mit der Randkante der Öffnung 21b zusammen und wirkt mit der Spannkraft der Feder 26 zusammen, um die Kupplungssperrklinke 21 im Uhrzeigersinn zu drehen. Daher wird das Ende der Kupplungssperrklinke 21 von den Sperrzähnen 18a des internen Zahnrades 18 wegbewegt, wodurch das interne Zahnrad 18 frei wird, sich zu drehen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein Stopper 28 und eine Lösfeder 29 als ein Mechanismus zum Bewegen der Kupplungssperrklinke 21 von den Sperrzähnen 18a des internen Zahnrades 18 weg, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert ist, bereitgestellt. Der Stopper 28 und die Lösfeder 29 sind zwischen der zweiten Halterung 9 und der Vorspannerabdeckung 61 wie in 1 gezeigt angeordnet.
Im Folgenden werden Vorgänge, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert ist, unter Bezugnahme auf 1 bis 3 erläutert. 3 zeigt die Struktur hauptsächlicher Komponenten, welche gemäß der Aktivierung des pyrotechnischen Vorspanners arbeiten bzw. wirken. In 3 sind Teile, welche für die Erklärung irrelevant sind, weggelassen. Zusätzlich konzentriert sich die Darstellung von 3 auf die Teile zwischen der zweiten Halterung 9 und dem Vorspanner 61, welche in 1 gezeigt sind, so dass diese Teile durch durchgezogene Linien gezeigt sind, Teile hinter (auf der rechten Seite) der Vorspannerabdeckung 61 wie in 1 gesehen sind durch gestrichelte Linien gezeigt, und Teile vor (auf der linken Seite) der zweiten Halterung 9 wie in 1 gesehen sind durch Zweipunktkettenlinien gezeigt.
In 3 ist der Stopper 28 als ein Federelement um einen konvexen Abschnitt 32 gewickelt und somit an der Vorspannerabdeckung 61 befestigt. Der Stopper 28 weist eine Endabschnitt 28a auf, welcher wie in 1 gezeigt gebogen ist, um durch ein bogenförmiges langgestrecktes Loch 61a, welches in der Vorspannerabdeckung 61 ausgebildet ist, hindurch zu gehen, und um gegen eine Seite eines der externen Zähne 70a eines Ringzahnrades 70 (dasselbe wie in 10 gezeigt) zu stoßen. In diesem Zustand wird der Stopper 28 gegen seine Spannkraft zusammengedrückt, weil der externe Zahn 70a des Ringzahnrades 70 den Stopper 28 daran hindert, sich frei auszudehnen.
Die Lösfeder 29 wird an ihrem Ende durch den Endabschnitt 28a gehalten. Die Lösfeder 29 ist eine Plattenfeder und durch und zwischen Konvexitäten 30, 31 der Vorspannerabdeckung 61 befestigt. Das heißt, das Spitzenende des gebogenen Endabschnitts 28a des Stoppers 28 stößt gegen den externen Zahn 70a des Ringzahnrades 70 wie oben erwähnt, während die Lösfeder 29 auf dem proximalen Abschnitt des Endabschnitts 28a des Stoppers 28 gefangen ist. Die Lösfeder 29 ist in 3 im Uhrzeigersinn vorgespannt, aber ist in einem Zustand, in dem elastisch gegen ihre Spannkraft gekrümmt ist, gehalten, weil sie an dem Endabschnitt 28a des Stoppers 28 gefangen ist.
Wie unter Bezugnahme auf 10 beschrieben wird das Ringzahnrad 70 frei und mit einem Ritzel 72 verzahnt, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert wird. Ausgehend von die sem Zustand drücken und drehen Kugeln 67 das Ringzahnrad 70, so dass das Ringzahnrad 70 die Spule 42 über das Ritzel 72 dreht.
Währenddessen wird das Ringzahnrad 70 in 3 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Dann wird der externe Zahn 70a, welcher den Endabschnitt 28a des Stoppers 28 hält, bewegt, wodurch der Endabschnitt des Stoppers 28 frei wird. Daher dehnt sich der Stopper 28 aufgrund seiner Spannkraft aus, bis der Endabschnitt 28a das andere Ende des langgestreckten Lochs 61a erreicht und somit wie mit 28' in 3 gekennzeichnet positioniert ist. Der Endabschnitt wird in eine mit 28a' in 3 gekennzeichnete Position verschoben (auch bei den Teilen zwischen der zweiten Halterung 9 und der Vorspannerabdeckung 61 werden Teile nach der Bewegung aus der anfänglichen Position durch Zweipunktkettenlinien dargestellt, wie 28' und 28a').
Dann wird die Lösfeder 29 aus der Einengung durch den Stopper 28 befreit und schwenkt somit aufgrund ihrer Spannkraft in 3 im Uhrzeigersinn. Wie in 1 gezeigt weist die Kupplungssperrklinke 21 einen Stift 21c auf, welcher durch ein Loch 9a der zweiten Halterung 9 hindurchgeht, um eine Position benachbart zu der Lösfeder 29 zu erreichen.
Wenn die Lösfeder 29 in 3 im Uhrzeigersinn schwenkt, stößt die Lösfeder 29 mit dem Stift 21c zusammen, um den Stift 21c nach unten zu drücken. Die Kraft des Herunterdrückens des Stifts 21c ist eingestellt, größer zu sein als die Kraft der Hebelfeder 22. Daher wird die Kupplungssperrklinke 21 in 3 im Uhrzeigersinn um den Kupplungssperrklinkenstift 25 gedreht, um eine mit 21' in 3 gekennzeichnete Position zu erreichen, so dass das Ende der Kupplungssperr klinke 21 von dem Sperrzahn 18a des internen Zahnrades 18 beabstandet ist und das interne Zahnrad frei wird, sich zu drehen. Zu diesem Punkt ist die Lösfeder in einer Position wie mit 29' gekennzeichnet, und der Stift der Kupplungssperrklinke ist einer Position wie mit 21c' gekennzeichnet.
Wenn das interne Zahnrad 18 frei wird, sich zu drehen, wird die mechanische Verbindung zwischen Motor 8 und der Spule 4 wie oben erwähnt aufgehoben, wodurch die Last des Motors keinen Effekt auf den „Kraftbegrenzungsmechanismus" ausübt.
Auswirkungen der Erfindung
Wie oben erwähnt kann die vorliegende Erfindung einen Sicherheitsgurtaufwickler bereitstellen, in welchem die Funktion des „Kraftbegrenzungsmechanismus" stabil durch Mechanismusmittel gezeigt werden kann, wenn ein pyrotechnischer Vorspanner aktiviert wird.

Claims

Sicherheitsgurtaufwickler mit einem Mechanismus zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes durch einen Motor, umfassend: den Motor (8), eine Spule (4), auf welche ein Sicherheitsgurt aufgewickelt wird, ein Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70), welcher es der Spule (4) in einem verbundenen Zustand nur ermöglicht, sich in die Sicherheitsaufwickelrichtung zu drehen, und welcher es in einem nicht verbundenen Zustand der Spule (4) ermöglicht, sich in beide Richtungen zu drehen, ein Kraftbegrenzungsmechanismus, welcher es der Spule (4), auf welche der Sicherheitsgurt aufgewickelt wird, gestattet, sich in die Sicherheitsgurtausgaberichtung gegen eine von einer Torsionsstange (5) erzeugte Verwindungskraft zu drehen, wenn eine Kraft, welche den Sicherheitsgurt schnell abwickelt, angewendet wird, und einen pyrotechnischen Vorspanner (61, 63, 67), welcher ein Aufwickeln des Sicherheitsgurtes zum Zeitpunkt der Detektion einer Kollision erzwingt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70) durch die Bewegung eines mechanischen Abschnittes (67) des pyrotechnischen Vorspanners (61, 63, 67) in den nicht verbundenen Zustand gebracht wird, welcher sich bewegt, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert wird und damit die mechanische Verbindung zwischen dem Motor (8) und der Spule (4) trennt.
Sicherheitsgurtaufwickler gemäß Anspruch 1, wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus ein Sperrrad (70) aufweist, wobei der verbundene Zustand und der nicht verbundene Zustand abhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Eingriffs zwischen einem Stoppelement (28), welches durch die Drehkraft des Motors (8) in die Sicherheitsaufwi ckelrichtung angetrieben wird, und dem Sperrrad (70) umgeschaltet werden, wobei das Stoppelement (28) durch die Bewegung des mechanischen Abschnitts (67) des pyrotechnischen Vorspanners (61, 63, 67), welcher sich bewegt, wenn der pyrotechnische Vorspanner aktiviert wird, aus dem Eingriff mit dem Sperrrad (70) gelöst wird.
Sicherheitsgurtaufwickler gemäß Anspruch 2, weiterhin umfassend einen Steuerhebel (22), welcher unter dem Drehmoment des Motors (8) drehbar ist, wobei der Steuerhebel (22) das Stoppelement (28) ansteuert, um den Eingriff zwischen dem Stoppelement (28) und dem Sperrrad (70) zu steuern.
Sicherheitsgurtaufwickler gemäß einem der Ansprüche 1–3, weiterhin umfassend einen Verringerungsmechanismus (13, 14, 16, 18), welcher die Drehgeschwindigkeit des Motors (8) verringert und die Drehung des Motors (8) auf die Spule (4) überträgt, wobei der Verringerungsmechanismus ein Sonnenrad (13b), auf welches die Drehung des Motors übertragen wird, ein ringförmiges inneres Zahnrad (18), welches drehbar angeordnet ist und Sperrzähne (18a) auf seinem äußeren Rand und innere Zähne (18b) auf seinem inneren Rand aufweist, ein Planetenrad (16), welches sowohl mit dem Sonnenrad (13b) und dem internen Zahnrad (18) in Eingriff steht, und einen Träger (14), welcher das Planetenrad (16) derart trägt, dass das Planetenrad auf seiner eigenen Achse drehen kann und die Drehung des Planetenrads (16) auf die Spule (4) überträgt, umfasst, wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70) weiterhin einen Stopphebel (21) umfasst, welcher in der Lage ist, sich zwischen einer Trennposition, in der der Stopphebel (21) nicht mit den Sperrzähnen (18a) in Eingriff steht, und einer Eingriffsposition, in der der Stopphebel (21) mit den Sperrzähnen (18a) in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Stopphebel (21), wenn sich ein Steuerhebel (22) nicht dreht, in die Trennposition gebracht ist, um es dem internen Zahnrad (18) zu gestatten, sich frei zu drehen, und der Stopphebel (21), wenn sich der Steuerhebel (22) dreht, in die Eingriffsposition gebracht ist, um den Stopphebel (21) mit den Sperrzähnen (18a) in Eingriff zu bringen, womit die Drehung des internen Zahnrades (18) verhindert wird, und wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70) in den verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades (18) verhindert ist, und der Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70) in den nicht verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades (18) frei ist.
Sicherheitsgurtaufwickler gemäß einem der Ansprüche 1–4, weiterhin umfassend einen Verringerungsmechanismus (13, 14, 16, 18), welcher die Drehgeschwindigkeit des Motors (8) verringert und die Drehung des Motors (8) auf die Spule (4) überträgt, wobei der Verringerungsmechanismus ein Sonnenrad (13b) zum Übertragen der Drehung des Motors (8) auf die Spule (4), ein ringförmiges internes Zahnrad (18), welches drehbar angeordnet ist und Sperrzähne (18a) auf seinem äußeren Rand und innere Zähne (18b) auf seinem inneren Rand aufweist, ein Planetenrad (16), welches sowohl mit dem Sonnenrad (13b) und dem internen Zahnrad (18) in Eingriff steht, und einen Träger (14), welcher das Planetenrad (16) derart trägt, dass das Planetenrad sich auf seiner eigenen Achse drehen kann und zudem das Planetenrad (16) durch die Drehung des Motors (8) dreht, und wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70) weiterhin einen Stopphebel (21) umfasst, welcher in der Lage ist, sich zwischen einer Trennposition, in der der Stopphebel (21) nicht mit den Sperrzähnen (18a) in Eingriff steht, und einer Eingriffsposition, in der der Stopphe bel (21) mit den Sperrzähnen (18a) in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Stopphebel (21), wenn sich ein Steuerhebel (22) nicht dreht, in die Trennposition gebracht ist, um es dem internen Zahnrad (18) zu gestatten, sich frei zu drehen, und der Stopphebel (21), wenn sich der Steuerhebel (22) dreht, in die Eingriffsposition gebracht ist, um den Stopphebel (21) mit den Sperrzähnen (18a) in Eingriff zu bringen, womit die Drehung des internen Zahnrades (18) verhindert wird, und wobei der Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70) in den verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades (18) verhindert ist, und der Kraftübertragungsumschaltmechanismus (21, 28, 70) in den nicht verbundenen Zustand gebracht ist, wenn die Drehung des internen Zahnrades (18) frei ist.
Sicherheitsgurtaufwickler gemäß Anspruch 2 und einem der Ansprüche 1–5, wobei der Eingriff des Stoppelements (28) mit dem Sperrrad (70) aufgehoben wird, indem direkt oder indirekt die Bewegung eines Rotationskörpers (42; 72) genutzt wird, welcher direkt oder indirekt der zum Zeitpunkt des Betriebs des pyrotechnischen Vorspanners (61, 63, 67) erzeugten pyrotechnischen Kraft unterworfen ist und somit gedreht wird, und welcher dann seine Drehung auf die Spule (4) überträgt.
Sicherheitsgurtaufwickler gemäß Anspruch 6, wobei der pyrotechnische Vorspanner (61, 63, 67) ein Rohr (63) und in dem Rohr (63) angeordnete Kugeln (67) aufweist und die pyrotechnische Kraft auf die Kugeln (67) überträgt, dann die Kraft der Kugeln (67) auf äußere Zähne eines Rades (72) überträgt, um das Rad zu drehen, und die Drehung des Rades (72) auf die Spule (4) überträgt, wobei der Sicherheitsgurtaufwickler ein erstes elastisches Element (26), welches eine Form annimmt, welche in einem normalen Zustand durch die äu ßeren Zähne des Rades (72) definiert ist und welches seine Form wegen seiner Federkraft ändert, wenn das Rad (72) gedreht wird, und ein zweites elastisches Element (29), welches in einem Normalzustand eine durch das erste elastische Element (26) definierte Form annimmt und seine Form aufgrund seiner Federkraft ändert, wenn das erste elastische Element (26) seine Form ändert, wobei der Eingriff des Stoppelements (28) mit dem Sperrrad (70) durch die Vorspannungskraft des zweiten elastischen Elements (29), wenn es seine Form ändert, aufgehoben wird.