DE60213478T2

DE60213478T2 - Sicherheitsgurtaufroller

Info

Publication number: DE60213478T2
Application number: DE60213478T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Suita-shi INAGAWA; Shizuna Settsu-shi HAYASHI; Fumihiko Takarazuka-shi SHINODA
Original assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Current assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2022-03-23
Also published as: KR100852291B1; DE60213478D1; US7232089B2; WO2003080404A1; EP1488968A1; EP1488968B1; EP1488968A4; KR20040102022A; US20060011764A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller mit einem Energie absorbierenden Mechanismus, der die Ausgabe des Gurtes in einer frühen Phase eines Fahrzeugnotfalls, wie beispielsweise eines Zusammenstoßes oder eines Aufpralls, verhindern kann, um die Vorwärtsbewegung eines Insassen aufzuhalten und dadurch wirksam die auf den Insassen einwirkende Energie zu absorbieren.
Technischer Hintergrund
Im Allgemeinen ist ein Sicherheitsgurtsystem für einen Sitz eines Fahrzeuges oder Ähnliches so aufgebaut, dass der Gurt in einen Aufroller gewickelt ist, der eine Notsperreinrichtung aufweist. Im Fall eines Zusammenstoßes oder Ähnlichem arbeitet die Notsperreinrichtung so, dass sie die Drehung einer Aufwickeltrommel anhält, um die der Gurt gewickelt ist. Das verhindert, dass der Gurt ausgegeben wird, um dadurch einen Insassen festzuhalten und zu schützen.
Es ist auch ein Sicherheitsgurtaufroller vorgeschlagen worden, der einen Energie absorbierenden Mechanismus aufweist, der dann, wenn die Last, die am Gurt liegt, einen vorgegebenen bestimmten Wert überschreitet, bewirkt, dass eine bestimmte Menge des Gurtes unter einer bestimmten Last unter Ausnutzung der Verwindungsverformung eines Torsionsstabes ausgegeben wird, um dadurch eine Stoßenergie zu absorbieren, die am Insassen auftritt.
Ein Sicherheitsgurtaufroller dieser Art ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 10-310027 (1998) beschrieben und umfasst eine im Wesentliche rohrförmige Aufwickeltrommel, auf die der Gurt gewickelt ist, eine Notsperreinrichtung, die einen Sperrträger mit einem Aufrollerträger koppelt, um die Drehung in der Richtung, in der der Gurt ausgegeben wird, im Fahrzeugnotfall anzuhalten, und eine Energie absorbierende Einrichtung, die die Ausgabe des Gurtes nach der Arbeit der Notsperreinrichtung zulässt, wenn eine bestimmte Last am Gurt liegt.
Wenn eine Spannung, die gleich oder größer als die bestimmte Last ist, am Gurt in einem Fahrzeugnotfall liegt, führt die Ausgabe des Gurtes dazu, dass sich die Aufwickeltrommel in die Richtung bewegt, in die der Gurt in Kontakt mit dem inneren Umfangsteil des Aufrollerträgers ausgegeben wird. Wenn die Aufwickeltrommel durch die Ausgabe des Gurtes gedreht wird, die eine Folge der anschließenden Drehverformung des Torsionsstabes ist, schneidet eine Schleifeinrichtung, die am inneren Umfangsteil des Aufrollerträgers vorgesehen ist, in die äußere Umfangsfläche der Aufwickeltrommel ein, um Energie zu absorbieren. Die Drehverformung des Torsionsstabes absorbiert zusätzlich gleichfalls Energie.
Der Sicherheitsgurtaufroller, der in der oben erwähnten Druckschrift zum technischen Hintergrund beschrieben wird, ist jedoch so aufgebaut, dass das Einschneiden durch die Schleifeinrichtung erfolgt, nachdem ein freier Endabschnitt der Aufwickeltrommel, die an einem Ende auslegerartig durch den Aufrollerträger gehalten ist, zu dem oben erwähnten inneren Umfangsteil bei einem Fahrzeugnotfall bewegt ist. Ein derartiger Aufbau führt dazu, dass der Beginn der Energieabsorption durch das Schleifen um das Zeitintervall verzögert ist, das für die Bewegung erforderlich ist, bis die Aufwickeltrommel in Kontakt mit dem inneren Umfangsteil kommt, was die Energieabsorption unmittelbar nach dem Beginn der Ausgabe des Gurtes herabsetzt. Das erhöht die Größe der Vorwärtsbewegung eines Insassen, so dass die Gefahr besteht, dass ein sekundärer Aufprall oder Zusammenstoß am Lenkrad oder dem Armaturenbrett erfolgt, und die Gefahr beinhaltet, dass die Aufprallkraft am Insassen auf einen aufgeblasenen Airbag zunimmt.
Aufgrund des Auslegeraufbaus hat weiterhin die Aufwickeltrommel eine derartige Haltekonstruktion, dass ihr Drehmittelpunkt am freien Ende bewegbar ist. Die Aufwickeltrommel kann daher von dem oben erwähnten inneren Umfangsteil durch die Kontaktkraft zum inneren Umfangsteil des Aufrollerträgers entfernt werden oder tief mit der Schleifeinrichtung in Eingriff kommen. Unter normalen Bedingungen besteht darüber hinaus die Gefahr, dass sich die Aufwickeltrommel ungewollt bewegt und dadurch die zu schleifende Oberfläche aufraut. In diesen Fällen besteht das Problem, dass das Schleifen durch die Schleifeinrichtung nicht gleichmäßig erfolgt, so dass eine stabile Energieabsorption nicht erzielt wird.
Beschreibung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Sicherheitsgurtaufroller zu schaffen, der wirksam und stabil Energie unmittelbar nach Ausgabe des Gurtes absorbieren kann.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst ein Sicherheitsgurtaufroller mit einer Aufwickeltrommel, um die ein Gurt gewickelt ist, welche Aufwickeltrommel in eine Richtung drehbeaufschlagt ist, in der der Gurt aufgewickelt ist, einem Torsionsstab, der in die Aufwickeltrommel gepasst ist und ein erstes Ende aufweist, das mit einem ersten Ende der Aufwickeltrommel relativ dazu nicht drehbar verbunden ist, einem Klinkenrad, das mit dem zweiten Ende des Torsionsstabes relativ dazu nicht drehbar verbunden ist, einem Notsperrelement, das in einem Fahrzeugnotfall so arbeiten kann, dass es mit dem Klinkenrad verriegelt wird, um die Drehung des Klinkenrades anzuhalten und dadurch die Drehung der Aufwickeltrommel in eine Richtung anzuhalten, in der der Gurt ausgegeben wird, wobei der Torsionsstab drehverformt wird, wenn der Gurt weiter ausgegeben wird, nachdem das Notsperr element verriegelt ist, ein zylindrisches Sonnenelement, das an einem zweiten Ende der Aufwickeltrommel vorgesehen ist und sich in einem Stück mit der Aufwickeltrommel dreht, ein Innenverzahnungselement, das in der Nähe des zweiten Endes des Torsionsstabes relativ zum Torsionsstab nicht drehbar vorgesehen ist und eine innere Umfangsfläche hat, die der äußeren Umfangsfläche des Sonnenelementes gegenüberliegt und davon beabstandet ist, wobei die äußere Umfangsfläche des Sonnenelementes oder die innere Umfangsfläche des Innenverzahnungselementes eine Zahnfläche ist, während das jeweils andere Element durch ein verformbares Element gebildet ist, und wenigstens ein Planetenrad, das relativ zum Torsionsstab nicht drehbar eingerichtet ist, welches Planetenrad mit der Zahnfläche kämmend montiert ist und in Eingriff mit dem verformbaren Element der Zahnfläche gegenübersteht, wobei das Planetenrad um das verformbare Element umläuft, während es in die Oberfläche des verformbaren Elementes eingreift, um das verformbare Element plastisch zu verformen, wenn der Gurt ausgegeben wird, damit das Sonnenelement und das Innenverzahnungselement sich relativ zueinander drehen, nachdem das Notsperrelement verriegelt ist.
Wenn gemäß dieses Aspektes eine Spannung, die gleich einer oder größer als eine vorbestimmte Last ist, auf den Gurt wirkt, können die Drehverformung des Torsionsstabes und die plastische Verformung des verformbaren Elementes im montierten Zustand gleichzeitig beginnen. Der Gurt wird unter einer größeren Last sofort nach Beginn der Gurtausgabe ausgegeben. Das Anlegen einer hohen Last unmittelbar nach der Ausgabe des Gurtes führt daher zu einer wirksamen Energieabsorption, um die Ausgabe des Gurtes zu begrenzen, wodurch die Vorwärtsbewegung des Insassen verringert wird. Das ist insofern vorteilhaft, als verhindert wird, dass der Insasse auf ein Lenkrad oder das Armaturenbrett aufprallt und dass die Aufprallkraft des Insassen auf einen Airbag wirksam verringert wird.
Es gibt weiterhin keine Bewegung der Achse der Aufwickeltrommel, so dass die kämmende Ineingriffnahme zwischen dem Planetenrad und dem Innenverzahnungselement und dem Sonnenelement im Verlauf der plastischen Verformung nicht gelöst wird. Das ist vorteilhaft insofern, als die Last stabil anliegt, bis die plastische Verformung des verformbaren Elementes abgeschlossen ist.
Die am Gurt liegende Last ist weiterhin dadurch steuerbar, dass das Übersetzungsverhältnis des Planetenrades und Ähnlichem und das Material des verformbaren Elementes und Ähnlichem geändert wird. Das ist insofern vorteilhaft, als das Maß an Energieabsorption problemlos in Abhängigkeit von der Art eines Fahrzeuges und Ähnlichem eingestellt werden kann.
Bei einem anderen Aspekt des Sicherheitsgurtaufrollers gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Eingreiftiefe des Planetenrades in das verformbare Element kleiner als die Breite des Spaltes zwischen der Oberfläche des verformbaren Elementes und der Zahnwurzel des Planetenrades.
Dieser Aspekt ist insofern vorteilhaft, als der Spalt zwischen dem Planetenrad und der Oberfläche des verformbaren Elementes eine wirksame Zuflucht für versetzte Wandbereiche bietet, die während der plastischen Verformung gebildet werden, so dass erreicht wird, dass eine stabile plastische Verformung auftritt, wenn das Planetenrad allmählich in die Oberfläche des verformbaren Elementes eingreift.
Bei noch einem anderen Aspekt des Sicherheitsgurtaufrollers gemäß der vorliegenden Erfindung ist das verformbare Element so ausgebildet, dass der Bereich der plastischen Verformung allmählich in einer Richtung der Bewegung des Planetenrades von einer Position aus, in der das Planetenrad am verformbaren Element montiert ist, abnimmt.
Dieser Aspekt bietet den Vorteil einer gleichmäßigen Abnahme der Energie, die auf den Insassen wirkt, da die Last am Gurt in einer frühen Phase des Beginns der Gurtausgabe am höchsten ist und die Last am Gurt allmählich mit Ausgabe des Gurtes abnimmt.
Bei einem weiteren Aspekt des Sicherheitsgurtaufrollers gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verformungselement mit einem vorstehenden Positionierungsstift versehen und ist das Sonnenelement oder das Innenverzahnungselement, das die Zahnfläche aufweist, mit einem Eingriffsloch versehen, wobei der Positionierungsstift in das Eingriffsloch in der Montageposition eingreift.
Gemäß dieses Aspektes ist die Montage erleichtert und können das Sonnenrad, das Planetenrad und das Innenverzahnungselement als eine Baueinheit gehandhabt werden. Darüber hinaus addieren sich die Lasten der Positionierungsstifte, die zu Beginn der plastischen Verformung des verformbaren Elementes abgeschert werden, zur anfänglichen Energieabsorption. Das ist insofern vorteilhaft, als ein wirksamer Beitrag zum Anlegen der hohen Last in einer frühen Phase der Gurtausgabe geleistet wird.
Bei noch einem weiteren Aspekt des Sicherheitsgurtaufrollers gemäß der vorliegenden Erfindung ist jeder Zahn des Planetenrades trapezförmig mit einer allmählich von der Wurzel jedes Zahnes zu seinem Scheitel abnehmenden Breite ausgebildet.
Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass für eine gleichmäßige plastische Verformung durch das Eingreifen in die Oberfläche des verformbaren Elementes gesorgt wird, und dass eine regelmäßigere Zuflucht für die Wandteile verfügbar ist, die durch die plastische Verformung versetzt werden.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Einzelnen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einer Vorderansicht ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigte eine Seitenansicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
3 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
4 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
5 zeigt eine Erläuterungsansicht im vergrößerten Maßstab der Hauptbauteile.
6 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung von Arbeitsabläufen.
7 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung von Arbeitsabläufen.
8 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung von Arbeitsabläufen.
9 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung von Arbeitsabläufen.
10 zeigt eine Vorderansicht eines Planetenrades.
11 zeigt eine Erläuterungsansicht in vergrößertem Maßstab der Hauptteile eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
12 zeigt eine Erläuterungsansicht in vergrößertem Maßstab der Hauptteile eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Wie es in den 1 bis 5 dargestellt ist, umfasst ein Sicherheitsgurtaufroller 1 eine Aufwickeltrommel 2 aus einem Aluminiummaterial, auf die ein Gurt 6 zu wickeln ist. Die Aufwickeltrommel 2 weist Flanschteile 2a auf, die an den gegenüberliegenden axialen Enden vorgesehen sind und so ausgebildet sind, dass sie radial überstehen. Ein Kopplungselement 3 aus einem Stahlmaterial mit einem Schaftteil 3a in Form eines Prismas auf einer Seite und einem keilförmigen Aussparungsteil 3b auf der anderen Seite ist in einen Kopplungslochteil 2b gepresst und darin relativ dazu nicht drehbar befestigt, wobei der Kopplungslochteil 2b in einem der Flanschteile 2a ausgebildet ist.
Ein Torsionsstab 4 ist in die Aufwickeltrommel 2 gepasst. Ein Keilteil 4a, der an einem Ende des Torsionsstabs 4 vorgesehen ist, ist mit dem oben erwähnten keilförmigen Aussparungsteil 3b verkeilt. Der Torsionsstab 4 und die Aufwickeltrommel 2 sind an jeweiligen einen Enden relativ zueinander nicht drehbar miteinander verbunden. Ein Klinkenrad 5 aus einem Stahlmaterial ist auf das andere Ende des Torsionsstabes 4 gepresst und daran befestigt. Das Klinkenrad 5 und das andere Ende des Torsionsstabes 4 sind relativ zueinander nicht drehbar gekoppelt.
Ein rohrförmiger Keilschaftteil 2c ist konzentrisch und in einem Stück mit der Außenfläche des Flanschteiles 2a am anderen Ende der Aufwickeltrommel 2 ausgebildet. Ein Keillochteil 7c, der in einem verformbaren Element 7 aus einem Aluminiummaterial ausgebildet ist, das als zylindrisches Sonnenelement oder zentrales Element arbeitet, ist mit dem oben erwähnten Keilschaftteil 2c verkeilt. Es ist eine Innenverzahnung 8 vorgesehen, die als Innenverzahnungselement arbeitet, das einen innere Umfangsfläche hat, die der äußeren Umfangsfläche des verformbaren Elementes 7 gegenüberliegt und davon beabstandet ist. Die Innenverzahnung 8 besteht aus einem Stahlmaterial und umfasst eine Halteseitenwand 8b, die einen Keillochteil 8a an ihrer einen Seite enthält. Der Keillochteil 8a der Halteseitenwand 8b ist mit dem Keilteil 5b verkeilt, der in einem Schaftteil 5a des oben erwähnten Klinkenrades 5 ausgebildet ist. Der Torsionsstab 4 und die Innenverzahnung 8 sind miteinander relativ zueinander nicht drehbar gekoppelt.
Zwei in Umfangsrichtung beabstandete vorstehende Positionierungsstifte 10 sind in einem Stück mit der Oberfläche des verformbaren Elementes 7 ausgebildet, die der Halteseitenwand 8b gegenüberliegt. Eingriffslöcher 11 sind an entsprechenden Stellen der Halteseitenwand 8b ausgebildet, so dass die jeweiligen Positionierungsstifte 10 lösbar in die Eingriffslöcher 11 in der Montageposition eingreifen.
Zwei Planetenräder 13 aus einem Stahlmaterial sind zwischen der äußeren Umfangsfläche des verformbaren Elementes 7 und der Zahnfläche oder inneren Umfangsfläche der Innenverzahnung 8 montiert. Die Planetenräder 13 kämmen mit der Zahnfläche der Innenverzahnung 8 und stehen in kämmender Ineingriffnahme mit zwei Zahnteilen 7a jeweils, die an diametral beabstandeten Positionen der äußeren Umfangsfläche des verformbaren Elementes 7 ausgebildet sind. Zahnlose Teile 7b auf der äußeren Umfangsfläche des verformbaren Elementes 7, die auf gegenüberliegenden Seiten jedes der Zahnteile 7a vorgesehen sind, und die Zähne 13a der Planetenräder 13 sind so ausgebildet, dass sie nicht miteinander kämmen. Wenn die Planetenräder 13 montiert sind, sind die Planetenräder 13 relativ zum Torsionsstab 4 nicht drehbar montiert.
Die Aufwickeltrommel 2, auf die die Planetenräder 13 montiert sind, der Torsionsstab 4 und Ähnliches sind drehbar durch ein Gehäuseelement 15 mit im Wesentlichen U-Form gehalten, das eine Rückplatte 15a zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie und zwei Seitenplatten 15b aufweist, die von den gegenüberliegenden Seitenkanten der Rückplatte 15a ausgehen und einander gegenüberliegen.
Wie es in 1 dargestellt ist, ist an dem einen Ende der Aufwickeltrommel 2 der Schaftteil 3a des Kopplungselementes 3 in einen Aufwickelschaft 17 relativ dazu nicht drehbar gepasst, welcher Aufwickelschaft 17 drehbar von einer der Seitenplatten 15b gehalten ist. Am anderen Ende der Aufwickeltrommel 2 ist der Schaftteil 5a des Klinken rades 5 drehbar durch die andere Seitenplatte 15b gehalten. Gleichzeitig ist das andere Ende der Aufwickeltrommel 2 gleichfalls auf einem Halteschaftteil 5c des Klinkenrades 5 gelagert.
Eine Spiralfeder 18 ist auf dem Aufwickelschaft 17 angebracht, der durch die eine Seitenplatte 15b gehalten ist, um normalerweise den Aufwickelschaft 17 in eine Richtung drehbar zu beaufschlagen, in der der Gurt 6 aufgewickelt wird. Die andere Seitenplatte 15b ist mit einer Notsperreinrichtung (nicht dargestellt) versehen, die eine Klinke 19 aufweist, die als Notsperrelement dient und in einem Fahrzeugnotfall, wie beispielsweise einem Zusammenstoß oder Aufprall, lösbar mit dem Klinkenrad 5 verriegelt wird, das sich an der Außenfläche der Seitenfläche 15b befindet, um die Drehung des Klinkenrades 5 anzuhalten.
Die Notsperreinrichtung, die auf die Erfassung einer Beschleunigung an der Fahrzeugkarosserie und eine nicht normale Neigung im Fall eines Aufpralls oder Ähnlichem aktiviert wird, kann herkömmlich bekannte Konstruktionen in passender Weise verwenden, die in der japanischen Gebrauchsmusterschrift 5-78658 (1993), der japanischen Gebrauchsmusterschrift 6-27384 (1994), der japanischen Offenlegungsschrift 10-138869 (1998) und Ähnlichen beschrieben sind.
Wenn die Notsperreinrichtung im Fall eines Fahrzeugnotfalls, wie beispielsweise eines Zusammenstoßes oder Aufpralls betätigt wird, um die Klinke 19 am Klinkenrad 5 zu verriegeln, wird die Drehung des Klinkenrades 5 angehalten. Dadurch wird die Drehung der Aufwickeltrommel 2 angehalten, so dass die Drehung in eine Richtung angehalten wird, in der der Gurt 6, der auf die Aufwickeltrommel 2 gewickelt ist, ausgegeben wird.
Wenn eine Spannung gleich einer oder größer als eine vorbestimmte Last auf den Gurt 6 nach Betätigung dieser Notsperreinrichtung wirkt, dreht sich das eine Ende des Torsionsstabes 4 in einem Stück mit der Aufwickeltrommel 2, mit der er relativ dazu nicht drehbar gekoppelt ist, wohingegen das andere Ende des Torsionsstabes 4 durch die Notsperreinrichtung an einer Drehung in der Richtung gehindert ist, in der der Gurt 6 ausgegeben wird. Es tritt daher eine Drehverformung im Torsionsstab 4 auf, wenn sich die Aufwickeltrommel 2 dreht. Der Gurt 6 wird somit ausgegeben, während der Torsionsstab 4 drehverformt wird, so dass Last absorbiert wird.
Zum selben Zeitpunkt, an dem diese Aufwickeltrommel 2 sich zu drehen beginnt, d. h., die Drehverformung im Torsionsstab 4 auftritt, werden andererseits die Positionierstifte 10 abgeschert, wodurch das verformbare Element 7, das am anderen Ende der Aufwickeltrommel 2 ausgebildet ist, sich in einem Stück mit der Aufwickeltrommel 2 dreht und sich relativ zur Innenverzahnung 8 dreht, die durch die Notsperreinrichtung nicht drehbar gemacht ist.
Die Drehung des verformbaren Elementes 7 und der Innenverzahnung 8 relativ zueinander bewirkt, dass jedes Planetenrad 13 mit der Zahnfläche der Innenverzahnung 8 kämmt, so dass es vom Zahnteil 7a des verformbaren Elementes 7 in Eingriff damit zu einer Position eines zahnlosen Teils 7b auf der äußeren Umfangsfläche rollt. Die Planetenräder 13 greifen allmählich in das verformbare Element 7 ein, um das verformbare Element 7 plastisch zu verformen.
Wie es in 5 dargestellt ist, ist bei diesem Arbeitsvorgang die Eingriffstiefe L des Planetenrades 13 in das verformbare Element 7 kleiner als die Breite S des Spaltes zwischen der Oberfläche des zahnfreien Teils 7b des verformbaren Elementes 7 und der Wurzel der Zähne 13a des Planetenrades 13. Wenn daher das Planetenrad 13 allmählich in den zahnfreien Teil 7b des verformbaren Elementes 7 eingreift, kann der Zwischenraum in ausreichendem Maße einen versetzten Wandteil aufnehmen, der während der plastischen Verformung gebildet wird, um eine gleichmäßige plastische Verformung des verformbaren Elementes 7 durch das Eingreifen zu ermöglichen.
Das verformbare Element 7 ist weiterhin in einem Stück mit der Aufwickeltrommel 2 ausgebildet und die gegenüberliegenden Enden der Aufwickeltrommel 2 sind normalerweise von den jeweiligen Seitenplatten 15b über den Schaftteil 3a und das Klinkenrad 5 gehalten. Das verhindert, dass der Drehmittelpunkt der Aufwickeltrommel 2, d. h., das verformbare Element 7 während der Ausgabe des Gurtes 6 fehlausgerichtet wird, so dass die Energieabsorption durch die plastische Verformung des Verformungselementes 7 in einer frühen Phase der Ausgabe des Gurtes 6 beginnen kann.
Wenn der Gurt 6 aus der in 6 dargestellten Anfangsposition ausgegeben wird, drehen sich das verformbare Element 7 und die Innenverzahnung 8 relativ zueinander, während sich die Aufwickeltrommel 2 dreht. Wie es in den 7 und 8 dargestellt ist, rollt dann jedes Planetenrad 13 um den Außenumfang des verformbaren Elementes 7, während es mit der Zahnfläche der Innenverzahnung 8 kämmt und greift jedes Planetenrad 13 allmählich in den zahnfreien Teil 7b des verformbaren Elementes 7 ein, um das verformbare Element 7 plastisch zu verformen. Da der Torsionsstab 4 gleichzeitig drehverformt wird, wird nur der Torsionsstab 4 drehverformt, nachdem jedes Planetenrad 13 mit dem Einschneiden von Zähnen auf dem verformbaren Element 7 durch plastische Verformung aufgehört hat, wie es in 9 dargestellt ist.
Wenn in der oben beschriebenen Weise eine Spannung gleich einer oder größer als eine vorbestimmte Last am Gurt 6 liegt, können die Drehverformung des Torsionsstabes 4 und die plastische Verformung des verformbaren Elementes 7 im montierten Zustand gleichzeitig beginnen und wird der Gurt 6 unter einer höheren Last unmittelbar nach dem Beginn der Ausgabe des Gurtes 6 ausgegeben. Das Anlegen einer höheren Last unmittelbar nach Ausgabe des Gurtes 6 führt daher zu einer wirksamen Energieabsorption, um die Ausgabe des Gurtes 6 zu be grenzen und dadurch die Vorwärtsbewegung eines Insassen zu verringern. Das verringert wirksam die Aufprallkraft eines Insassen auf einen Airbag.
Es gibt weiterhin keine Bewegung der Achse der Aufwickeltrommel 2 und die kämmende Ineingriffnahme zwischen den Planetenrädern 13 und der Innenverzahnung 8 und dem verformbaren Element 7 wird im Lauf der plastischen Verformung nicht aufgehoben. Die Last liegt daher weiter stabil an, bis die plastische Verformung des verformbaren Elementes 7 abgeschlossen ist.
Die Last, die am Gurt 6 liegt, ist jedoch dadurch steuerbar, dass das Übersetzungsverhältnis der Planetenräder 13 und Ähnlichem und das Material des verformbaren Elementes 7 und Ähnlichem geändert werden. Die Stärke der Energieabsorption kann somit problemlos in Abhängigkeit von der Art des Fahrzeuges und Ähnlichem geändert werden.
Der Spalt zwischen den Planetenrädern 13 und den zahnfreien Teilen 7b liefert eine wirksame Zuflucht für die versetzten Wandteile, die während der plastischen Verformung gebildet werden, so dass eine stabile plastische Verformung auftritt, wenn die Planetenräder 13 allmählich in die zahnfreien Teile 7b auf der Oberfläche des verformbaren Elementes 7 eingreifen.
Wie es in 10 dargestellt ist, ist weiterhin jeder Zahn 13a der Planetenräder 13 trapezförmig mit allmählich von der Wurzel jedes Zahnes 13a zu seiner Oberseite abnehmender Breite ausgebildet. Verglichen mit sogenannten rechtwinkligen Zähnen mit konstanter Breite in Richtung auf die Oberseite haben die Zähne 13a Vorteile insofern, als die plastische Verformung durch Eingreifen in die zahnfreien Teile 7b des verformbaren Elementes 7 gleichmäßiger ist und sich eine gleichmäßigere Zuflucht für die Wandteile ergibt, die durch plastische Verformung versetzt wurden.
Die Montage durch Ineingriffnahme der Eingriffslöcher 11 der Innenverzahnung 8 mit den Positionierungsstiften 10 des verformbaren Elementes 7 ergibt eine problemlose Ausrichtung und es ist möglich, das verformbare Element 7, die Planetenräder 13 und die Innenverzahnung 8 als eine Baueinheit zu handhaben. Das erleichtert den Montagevorgang.
Die Lasten der Positionierungsstifte 10, die zu Beginn der plastischen Verformung des verformbaren Elementes 7 abgeschert werden, addieren sich für die anfängliche Energieabsorption und tragen somit wirksam zum Anlegen einer hohen Last in der frühen Phase der Ausgabe des Gurtes 6 bei.
11 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem der zahnfreie Teil 7b des verformbaren Elementes 7 so gestaltet ist, dass er allmählich in seiner Tiefe in einer Richtung der Relativbewegung des Planetenrades 13 von der Montageposition des Planetenrades 13 aus zunimmt.
Das liefert nicht nur Effekte, die ähnlich denen des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels sind, sondern bietet auch den Vorteil, dass es möglich ist, die auf einen Insassen wirkende Energie gleichmäßig herabzusetzen, da die Last am Gurt 6 in der frühen Phase zu Beginn der Ausgabe des Gurtes 6 am höchsten ist und die Last am Gurt 6 allmählich abnimmt, während der Gurt 6 ausgegeben wird.
Obwohl der zahnfreie Teil 7b so dargestellt ist, dass er in seiner Tiefe in der Richtung der Relativbewegung des Planetenrades 13 von der Montageposition des Planetenrades 13 aus allmählich zunimmt, können ähnliche Effekte durch eine Ausgestaltung erzielt werden, bei der die radiale Länge des zahnfreien Teils 7b des verformbaren Elementes 7 allmählich in Richtung der Relativbewegung des Planetenrades 13 aus der Montageposition des Planetenrades 13 aus abnimmt. Es ergeben sich daher ähnliche Effekte dadurch, dass das verformbare Element 7 so ausgebildet wird, dass der Bereich der plastischen Verformung des zahnfreien Teils 7b allmählich in Richtung der Bewegung des Planetenrades 13 aus der Montageposition des Planetenrades 13 abnimmt.
12 zeigt ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das einen Aufbau mit einem einzigen Planetenrad 13 hat. Auch das erzeugt Effekte, die ähnlich denen des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels sind.
Die Anzahl der Planetenräder 13 ist daher nicht auf eines oder zwei begrenzt, sondern kann in passender Weise nach Maßgabe der Stärke der anfänglichen Energieabsorption festgelegt werden.
Das verformbare Element 7 kann weiterhin in einem Stück mit der Aufwickeltrommel 2 ausgebildet sein.
Obwohl der Aufbau bei jedem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ein verformbares Element 7, wie beispielsweise das Sonnenelement, verwendet, können andere Konstruktionen verwandt werden, bei denen ein Sonnenrad, das mit dem Planetenrad oder den Planetenrädern 13 kämmt, als Sonnenelement dient und das verformbare Element als Innenverzahnungselement dient.

Claims

Sicherheitsgurtaufroller mit einer Aufwickeltrommel (2), um die ein Gurt (6) gewickelt ist, welche Aufwickeltrommel (2) in eine Richtung drehbeaufschlagt ist, in der der Gurt (6) aufgewickelt wird, einem Torsionsstab (4), der in die Aufwickeltrommel (2) gepasst ist und ein erstes Ende aufweist, das mit einem ersten Ende der Aufwickeltrommel (2) relativ dazu nicht drehbar verbunden ist, einem Klinkenrad (5), das mit einem zweiten Ende des Torsionsstabes (4) relativ dazu nicht drehbar verbunden ist, einem Notsperrelement (19), das in einem Fahrzeugnotfall so arbeiten kann, dass es mit dem Klinkenrad (5) verriegelt wird, um die Drehung des Klinkenrades (5) anzuhalten und dadurch die Drehung der Aufwickeltrommel (2) in eine Richtung anzuhalten, in der der Gurt (6) ausgegeben wird, wobei der Torsionsstab (4) drehverformt wird, wenn der Gurt (6) weiter ausgegeben wird, nachdem das Notsperrelement (19) verriegelt ist, welcher Sicherheitsgurtaufroller ein zylindrisches Sonnenelement, das an einem zweiten Ende der Aufwickeltrommel (2) vorgesehen ist und sich in einem Stück mit der Aufwickeltrommel (2) dreht, ein Innenverzahnungselement (8), das in der Nähe des zweiten Endes des Torsionsstabes (4) relativ zum Torsionsstab (4) nicht drehbar vorgesehen ist und eine innere Umfangsfläche hat, die der äußeren Umfangsfläche des Sonnenelementes gegenüberliegt und davon beabstandet ist, wobei die äußere Umfangsfläche des Sonnenelementes oder die innere Umfangsfläche des Innenverzahnungselementes (8) eine Zahnfläche ist, während das jeweils andere Element durch ein verformbares Element (7) gebildet ist, und wenigstens einem Planetenrad (13) aufweist, das relativ zum Torsionsstab (4) nicht drehbar eingerichtet ist, welches Planetenrad (13) mit der Zahn fläche kämmend montiert ist und in Eingriff mit dem verformbaren Element (7) der Zahnfläche gegenüber steht, wobei das Planetenrad (13) um das verformbare Element (7) umläuft, während es in die Oberfläche des verformbaren Elementes (7) eingreift, um das verformbare Element (7) plastisch zu verformen, wenn der Gurt (6) ausgegeben wird, damit das Sonnenelement und das Innenverzahnungselement (8) sich relativ zueinander drehen, nachdem das Notsperrelement (19) verriegelt ist.
Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, bei dem die Eingreiftiefe (L) des Planetenrades (13) in das verformbare Element (7) kleiner als die Breite (S) eines Spaltes zwischen der Oberfläche des verformbaren Elementes (7) und der Zahnwurzel (13a) des Planetenrades (13) ist.
Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, bei dem das verformbare Element (7) so ausgebildet ist, dass der Bereich der plastischen Verformung in der Bewegungsrichtung des Planetenrades (13) von einer Position aus, in der das Planetenrad (13) am verformbaren Element (7) montiert ist, allmählich abnimmt.
Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 2, bei dem das verformbare Element (7) so ausgebildet ist, dass der Bereich der plastischen Verformung in der Bewegungsrichtung des Planetenrades (13) von einer Position aus, in der das Planetenrad (13) am verformbaren Element (7) montiert ist, allmählich abnimmt.
Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, bei dem das verformbare Element (7) mit einem vorstehenden Positionierungsstift (10) versehen ist und das Sonnenelement oder das Innenverzahnungselement (8), das die Zahnfläche aufweist, mit einem Eingriffsloch (11) versehen ist, in welches Eingriffsloch (11) der Positionierungsstift (10) in der Montageposition eingreift.
Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 2, bei dem das verformbare Element (7) mit einem vorstehenden Positionierungsstift (10) versehen ist und das Sonnenelement oder das Innenverzahnungselement (8), das die Zahnfläche aufweist, mit einem Eingriffsloch (11) versehen ist, in welches Eingriffsloch (11) der Positionierungsstift (10) in der Montageposition eingreift.
Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 3, bei dem das verformbare Element (7) mit einem vorstehenden Positionierungsstift (10) versehen ist und das Sonnenelement oder das Innenverzahnungselement (8), das die Zahnfläche aufweist, mit einem Eingriffsloch (11) versehen ist, in welches Eingriffsloch (11) der Positionierungsstift (10) in der Montageposition eingreift.
Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 4, bei dem das verformbare Element (7) mit einem vorstehenden Positionierungsstift (10) versehen ist und das Sonnenelement oder das Innenverzahnungselement (8), das die Zahnfläche aufweist, mit einem Eingriffsloch (11) versehen ist, in welches Eingriffsloch (11) der Positionierungsstift (10) in der Montageposition eingreift.
Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1, 3, 5 und 7, bei dem jeder Zahn (13a) des Planetenrades (13) trapezförmig mit einer allmählich von der Wurzel jedes Zahnes (13a) zu seinem Scheitel abnehmenden Breite ausgebildet ist.
Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 2, 4, 6 und 8, bei dem jeder Zahn (13a) des Planetenrades (13) trapezförmig mit einer von der Wurzel jedes Zahnes (13a) zum Scheitel allmählich abnehmenden Breite ausgebildet ist.