DE69330257T2 - Sicherheitsgurt-Aufroller mit Gurtstraffer - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller mit einem Gurtstrammer.
• Diese Patentanmeldung ist eine Teilanmeldung von EP-A-93 309 484.4.
• Bei modernen Rückhaltesystemen von Personenfahrzeugen werden in der Regel Sicherheitsgurtbandaufroller vorgesehen, die ein Abwickeln und Weideraufwickeln von Gurtband zur Bereitstellung eines bequemen Anschnallgurts um den Fahrzeuginsassen herum gestatten. Neben einer leichten Aufwickelfeder der Uhrfederart sind derartige Aufroller normalerweise mit verzögerungssensitiven Merkmalen versehen, durch die mehr als eine vorbestimmte Gurtbeschleunigung und/oder mehr als eine vorbestimmte Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Gurtbandausziehgeschwindigkeit zu einem frühen Zeitpunkt in einem Aufprallverlauf zu einer Zwangsverriegelung des Aufrollers führt. Des weiteren ist vorgeschlagen worden, derartige Aufroller mit einer pyrotechnisehen Vorrichtung zu versehen, die gezündet wird, so daß das Gurtband in den Anfangsphasen eines Aufpralls fast sofort bis zu einer vorbestimmten Länge wieder aufgewickelt wird. Ein derartiger Vorgang ist als Gurtstrammen bekannt und soll die mögliche Vorwärtsbewegung eines Insassen während eines Aufpralls weiter vermindern, damit durch Aufschlagen auf Teile des Fahrzeuginnenraums, wie zum Beispiel das Lenkrad oder Armaturenbrett, verursachte Verletzungen vermindert werden.
• Bekannt ist eine Aufrollvorrichtung nach dem dem Oberbegriff von Anspruch 1 vorausgehenden Abschnitt. Eine solche Aufrollvorrichtung wird in DE-A-34 30 963 und auch in EP-A-093 237 beschrieben, die ein Schraubanschlußstück für ein Ende des Zylinders vorschlägt.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird außerdem eine Sicherheitsgurt-Aufrollvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitgestellt.
• Vorzugsweise ist ein Ende des Zylinders luftdicht abgeschlossen, und das andere Ende wird mit einem belüfteten Abschlußdeckel gebildet.
• Zum besseren Verständnis und zur leichten Durchführung der Erfindung wird diese im folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:
• Fig. 1 eine bruchstückartige Ansicht von Komponenten einer Sicherheitsgurt-Aufrollvorrichtung in auseinandergezogener Darstellung ist,
• Fig. 2 eine bruchstückartige Schnittansicht der Vorrichtung ist,
• Fig. 3 eine schematische, teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht eines Betätigungsgliedes, das in der Vorrichtung von Fig. 2 eingesetzt wird, ist.
• Fig. 4 eine teilweise weggeschnittene schematische Ansicht des Aufrollers und eines Kolbens mit einer pyrotechnisehen Vorrichtung.
• Der Aufroller umfaßt allgemein einen allgemein U-förmigen (nicht gezeigten) Stahlrahmen, dessen Seiten eine Gurtbandspule stützende Lager tragen. Außen an einer Seite des Rahmens ist ein Mechanismus vorgesehen, der das Auftreten einer übermäßigen Gurtbandabziehbeschleunigung oder einer übermäßigen Fahrzeugverzögerung erfaßt und dann eine Verriegelung der Spule einleitet. Ein derartiger Aufroller wird beispielsweise in der europäischen Patentschrift Nr. 0170432 beschrieben. Die andere Seite des Rahmens ist mit einer eingeschlossenen leichten Feder, wie zum Beispiel einer Uhrfeder, zum automatischen Zurückziehen und Lagern des Gurtbands des Sicherheitsgurts auf der Spule, wenn es von dem Insassen freigegeben wird, ausgestattet.
• Wie in der in Fig. 1 dargestellten auseinandergezogenen Ansicht zu sehen, handelt es sich in dem vorliegenden Beispiel bei der eingeschlossenen Feder um eine Feder 1 der Uhrfederart, die in einer Endverkleidung 2 festgehalten wird, welche mittels eines weiteren Gurtstrammergehäuses 3, das auch in der schematischen Schnittansicht in Fig. 2 gezeigt wird, an einer Seite des Aufrollers angebracht ist. In der Darstellung von Fig. 2 wird eine Spule 4 in Lagern, wie zum Beispiel 5, in den Seiten wie zum Beispiel 6, des Ü-förmigen Stahlrahmens getragen. Die Spule 4 weist ein zylindrisches Teil 10 kleineren Durchmessers auf, das auf ihrer sich in das Zwischengehäuse 3 erstreckenden Welle fest angebracht ist. Das äußere Ende 7 der Spulenwelle trägt einen Dorn 8, der mit dem inneren Ende 9 der Feder 1 verbunden ist, und das äußere Ende 9a der Feder ist mit der Verkleidung verbunden, wodurch die Feder ein Aufwickeln des Sicherheitsgurtbands in Richtung des Pfeils 10a bewirkt.
• Das Gurtstrammerzwischengehäuse 3 besteht aus geformtem Kunststoff und weist zwei an seinem Inneren angefotrnte, zerbrechbare Stifte 12 auf. Diese Stifte sollen in jeweilige Öffnungen 13 einer Kupplungstrommel 18 positioniert werden, in der sich das zylindrische Teil 10 frei drehen kann. Des weiteren sind an 3 drei zerbrechbare Stifte 14 einstückig angeformt, die jeweils gleichmäßig voneinander beabstandete Verriegelungsrollen 15 aus einem harten Material wie zum Beispiel Stahl drehbar tragen, die in einem Abstand von dem zylindrischen Teil 10 angeordnet sind und normalerweise dessen freie Drehung gestatten. Wenn der Mechanismus zusammengebaut ist, befinden sich die Rollen 15 in den inneren bogenförmigen Vertiefungen 16 der Kupplungstrommel, wobei die Außenflächen 17 dieser Vertiefungen bei Drehung der Trommel 18 in Richtung des Pfeils 22 eine radial nach innen gerichtete Antriebswirkung bereitstellen.
• Der Umfang der Kupplungstrommel 18 ist mit Flanschen 18b und einer ringförmigen Riemenscheibenfläche 18a versehen, die mehrere Windungen des unteres Endes eines Verbindungskabels 19 aufnimmt, wobei das Ende mit der Trommel 18 verankert ist. Das äußere Ende des Verbindungskabels ist mit einem Kolben 20 eines am Gehäuse 3 angebrachten pyrotechnischen Kraftgenerators 21 verbunden. Beim Zünden kann der Generator 21 dahingehend wirken, daß Kabel aus dem Gehäuse 3 ausgezogen wird und die Trommel 18 in Richtung des Pfeils 22 gedreht wird.
• Auf Fig. 3 Bezug nehmend, umfaßt der pyrotechnische Kraftgenerator 21 ein Rohr 31 mit einer dicht eingefaßten unteren Endkappe 32, die mit einem von dem Zwischengehäuseteil 3 der Betätigungsvorrichtung aufgenommenen unteren Zapfen 33 ausgeführt ist. In der Endkappe 32 ist eine Axialbohrung 34 ausgebildet, die über eine Formaussparung 35 im Innern des Rohrs 31 mündet. In der Aussparung 35 ist ein ringförmiges Einrastdichtungsformteil 36 untergebracht, durch das das Verbindungskabel 19 verläuft. Die Dichtung 36 sorgt somit für einen gasdichten Durchgang für das Kabel 19. In der nicht aktivierten Normalposition des Kolbens 30 der Betätigungsvorrichtung ruht sein inneres Ende derart auf der Dichtung, daß das innere Ende der Dichtung in engen Kontakt mit dem Kabel gedrängt wird, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 3 gezeigt wird. Der Kolben 36 ist in der Bohrung 37 des Rohrs 31 frei verschiebbar und enthält eine elektrisch zündbare pyrotechnische Vorrichtung (nicht gezeigt), die bei Zündung durch eine elektrische Schaltung über ein flexibles Kabel 38 eine schnelle Gasexpansion über die Auslässe 39 in die Kammer 40 zwischen dem Kolben und der Kappe 32 bewirkt. Die elektrischen Verbindungen 41 sind durch eine mit einem Lüftungsloch versehene Endkappe 42 mit der pyrotechnischen Vorrichtung verbunden, wie gezeigt.
• Auf Fig. 4 Bezug nehmend, ist der dort gezeigte Kraftgenerator des weiteren zur Befestigung an einem Aufrollergehäuseteil, wie zum Beispiel 3 von Fig. 1, ausgeführt. Ein zylindrischer Körper 45 weist ein mit einem Gewinde versehenes unteres Ende 46 auf, das zur Aufnahme durch einen Befestigungsbund 47 des Betätigungsgehäuses ausgeführt ist, welches eine elastische Dichtung 48 einschließt, durch die das Kabel 19 verläuft. Das obere Ende des Kabels 19 trägt eine Quetschverbindung 48, die es in einem Kolbenmantel 49 aus Preßstahl, in dessen unterem Ende Gasabführöffüungen 50 ausgebildet sind, festhält. Der Kolbenmantel 49 ist mit Gleitsitz in der Bohrung des Körpers 45 angeordnet und trägt darin eine pyrotechnische Kapsel 51 und eine elektrische Zündvorrichtung 52, die in einer oberen Endkappe 53 des Kolbens enthalten ist. Elektrische Drähte 54 erstrecken sich von der Endkappe 53 durch eine mit einem Lüftungsloch versehene obere Abdeckung 55 des zylindrischen Körpers 45 der Betätigungsvorrichtung nach außen. Die Drähte 54 sind ausreichend lang, so daß der Kolbenmantel 49 normalerweise in der Nähe des unteren Endes des zylindrischen Körpers 45 ruhen kann. Wenn die Zündvorrichtung 52 über die Drähte 54 durch einen elektrischen Strom aktiviert wird, gibt die pyrotechnische Vorrichtung schnell Gas frei, das über die Öffnungen SO zu dem Bereich unterhalb des Kolbens weitergeleitet wird, wodurch der Kolben 49 und das Kabel 19 zur Vorspannung der Aufrollspule nach oben getrieben werden, wie im folgenden beschrieben.
• Im Betrieb des Aufrollers zieht ein Fahrzeuginsasse nach dem Hinsetzen das Sicherheitsgurtband (nicht gezeigt) aus und befestigt den Gurt durch Einführen einer Verschlußzunge (nicht gezeigt) in einen Verschluß (nicht gezeigt) auf die übliche Weise in einen Betriebszustand. Dann wird der Gurt durch die Feder 1 bequem für den Insassen festgehalten. Bei Überschreiten von vorbestimmten Gurtbandbeschleunigungs- oder Fahrzeugverzögerungsgrenzwerten wird der normale verzögerungssensitive Aufrollmechanismus (nicht gezeigt) in Gang gesetzt und die Spule gegen ein Ausziehen des Sicherheitsgurtbands verriegelt. Bei Überschreiten eines Fahrzeugverzögerungsgrenzwerts, der sogar noch höher ist (und einen Aufprall anzeigt), wird die pyrotechnische Betätigungsvorrichtung über elektrische Verbindungen von einem elektromechanischen Sensor (nicht gezeigt) gezündet, und das Kabel 19 wird gespannt, so daß die Stifte 12 durch die sich ergebende Drehung der Kupplungstrommel 18 in Richtung des Pfeils 22 abgeschert werden. Nach diesem Abscheren der Stifte 12 treiben die inneren Kurvenflächen 17 der Kupplungstrommel 18 die Rollen 15 allgemein radial nach innen. Dadurch werden auch die Stifte 14 abgeschert und ermöglichen ein Einschließen der Rollen 15 in einer Verriegelungsposition zwischen den Kurvenflächen 17 und der Außenfläche des Teils 10, wodurch die Gurtbandspule vor Entwicklung eines ernsten Aufprallzustands in Richtung des Pfeils 22, d. h. in einer Richtung zum Straffen des Gurtbands um den Insassen herum, drehangetrieben wird.
• Da die Kupplungskomponenten 14 und 15 durch normalerweise festgelegte, wenn auch zerbrechbare Stifte 12 und 14 angeordnet sind, kann eine manuelle oder automatische Montage einfach sein. Des weiteren werden keine frei beweglichen Teile einem Aufrollmechanismus hinzugefügt, die in normalem Gebrauch verschoben werden und so den frei laufenden Aufroller behindern könnten. Nur im Zustand eines unmittelbar bevorstehenden Aufpralls werden die Stifte 12 und 14 abgeschert und gestatten ein Gurtstrammen. Nach einem derartigen Gurtstrammen wird dann eine infolge des Aufpralls im Sicherheitsgurt anschließend auftretende hohe Spannung durch die Verriegelungskomponenten (nicht gezeigt) des Aufrollers aufgenommen und wird nicht wieder auf die Kupplungstrommel 14 oder das Kabel 19 überragen.
• Zur Verbesserung der Kraftübertragung von dem Kraftgenerator 21 auf die Spule 4 können die Reibungskoeffizienten in der Kupplung erhöht werden. Dies kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Beispielsweise können rauhe und/oder gerändelte Flächen an den Rollen 15, dem zylindrischen Teil 10 und/oder den bogenförmigen Flächen 16 vorgesehen werden.
• Die Trommel 18 kann aus Kunststoff bestehen, da den durch das Zusammenwirken der bogenförmigen Flächen 16 und der Rollen 15 darauf ausgeübten Berstkräften durch die Druckkraft des um die Trommel 18 gewickelten Kabels 19 effektiv entgegengewirkt werden kann.

Claims (5)

1. Aufrollvorrichtung für einen Sicherheitsgurt, die folgendes aufweist: einen Rahmen, eine Gurtspule (4), die in Lagern (8) drehbar ist, erste Mittel (1), die normalerweise in dem Sinn betriebsfähig sind, die Rolle (4) in einer Gurt-Aufrollrichtung zu drehen, Verriegelungsmittel, die betriebsfähig sind, um das Abziehen des Gurtes im Fall einer Notsituation verhindern, und ein Vorspann-Betätigungsglied (21) mit Kopplungsmitteln, das im Fall eines Crashs betriebsfähig ist, um die Spule weiter in einer Aufrollrichtung zu drehen, um den Gurt vorzuspannen, wobei das Vorspann-Betätigungsglied einen pyrotechnischen Krafterzeuger (21) umfaßt, der einen Zylinder (31, 45) und einen Kolben (36, 49) hat, der frei im Zylinder (31, 45) gleiten kann, wobei der Kolben (36, 49) eine pyrotechnische Einrichtung aufnimmt, die bei der Zündung Gas in den Zylinder (31, 45) freisetzt und folglich den Kolben (36) längs des Zylinders (31, 45) in einer Gurtstraffungsrichtung antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (31, 45) ein Ende (46) hat, das Außengewinde hat und in einem Befestigungsbund (32, 47) zur Verbindung mit dem Rahmen der Aufrollvorrichtung aufgenommen werden kann, worin der Bund (47) einen Abschlußdeckel (32) hat, der Flächen hat, die an dem genannten einen Ende (46) sowohl an den nach innen als auch den nach außen zeigenden Seiten des Zylinders (31, 45) anliegen.

2. Aufrollvorrichtung für einen Sicherheitsgurt nach Anspruch 1, bei welcher der pyrotechnische Gaserzeuger (21) elektrisch gezündet werden kann.

3. Aufrollvorrichtung für einen Sicherheitsgurt nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Ende des Zylinders (31, 45) luftdicht abgeschlossen ist und das andere Ende mit einem belüfteten Abschlußdeckel (55) gebildet wird.

4. Aufrollvorrichtung für einen Sicherheitsgurt nach Anspruch 3, die elektrische Anschlüsse (54) zu der pyrotechnischen Vorrichtung (51) aufweist, die durch den belüfteten Abschlußdeckel (55) führen.

5. Aufrollvorrichtung für einen Sicherheitsgurt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Kabel (19) aufweist, das an einem Ende an den Kolben (49) gepreßt ist und am anderen Ende an den Gurtabziehmitteln befestigt ist.