DE69809766T2 - Kraftbegrenzende keile für einen gurtklemm-retraktor - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufrollvorrichtung für eine Fahrzeug- Sicherheitsrückhaltevorrichtung und insbesondere eine Aufrollvorrichtung, die gurtverriegelnde Keile umfaßt, die das Sicherheitsgurtband unter bestimmten vorher festgelegten Lastbedingungen spannen, um so den Fahrzeuginsassen sicherer zurückzuhalten. Spannkeile dieser Art sind besonders vorteilhaft, da sie eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeuginsassen unverzüglich, am Beginn eines Aufprallimpulses, anhalten. Eine Aufrollvorrichtung ohne eine Bandverriegelung ermöglicht oft eine unzulässige Bewegung des Insassen, selbst nachdem der Aufrollmechanismus blockiert hat, auf Grund des sogenannten Spulenfilmeffekts, bei dem ein Durchhang im bereits auf die Spule gewickelten Gurtband aufgewickelt wird, wenn das Gurtband auf der Spule unter Aufprall-Lastbedingungen gestrafft wird. Bei Aufprallen mit hoher Geschwindigkeit kann dies dazu führen, daß sich der Fahrzeuginsasse so weit nach vorn bewegt, daß er einen Zusammenstoß mit einem Teil des Fahrzeuginnern, mit daraus resultierenden Verletzungen des Insassen, riskiert.
• Jedoch ist in jüngster Zeit offensichtlich geworden, daß ein zu abruptes Anhalten der Bewegung des Insassen selbst, in einer Aufprallsituation bei hoher Geschwindigkeit, über das Sicherheitsgurtband selbst eine Verletzung des Fahrzeuginsassen verursachen kann. Folglich ist es erforderlich, in moderne Aufrollvorrichtungen eine gewisse lastbegrenzende Anordnung einzuführen, um so ein begrenztes und gesteuertes Abrollen von Gurtband am Beginn des Aufprallimpulses zu ermöglichen. Es sind Lastbegrenzungsmechanismen vorgeschlagen worden, zum Beispiel stauchbare Spulen, im Kraftweg zwischen der Spule und dem Aufrollerblockiermechanismus angebrachte Drehstabfedern und auf der Spulenwelle angebrachte stauchbare Muttern.
• Es ist vorgeschlagen worden, in gurtverriegelnde Aufrollvorrichtungen eine gewisse Lastbegrenzung einzuarbeiten dadurch, daß die Bandverriegelungskeile miteinander durch plastische verformbare Verbinder verbunden werden, wie in EP-A-0 556 719 beschrieben. Als Alternative dazu schlägt DE-A-195 47 476 vor, daß die Keile ein Kunststoffelement auf dem Rahmen der Aufrollvorrichtung verformen, wenn sie sich nach oben bewegen, um das Gurtband zu spannen. GB-A-2 288 527 verwendet auf den Keilen einige längere Zähne, die unter Zähnen normaler Größe angeordnet sind. Die längeren Zähne scheren bei einer bestimmten Last ab.
• EP-A-487 660 legt eine gurtverriegelnde Anordnung offen, die ein zylindrisches trommelförmiges Element umfaßt, das angeordnet ist, um sich unter bestimmten Bedingungen zu bewegen, um das Gurtband gegen ein weiteres Abrollen zu spannen, und das eine Greiffläche mit einem vorher festgelegten Reibungskoeffizienten im Verhältnis zum Sicherheitsgurtband hat, so daß das Gurtband unter besonders hohen Lasten abrollen kann.
• DE-A-196 04 483 legt eine gurtverriegelnde Anordnung offen, die zwei zylindrische trommelförmige Elemente umfaßt, die dafür geeignet sind, das Spannen des Gurtbands gegen ein weiteres Abrollen zu steuern, und die eine Greiffläche mit einem vorher festgelegten Reibungskoeffizienten im Verhältnis zum Sicherheitsgurtband haben. Eine längs der Achse eines der zylindrischen trommelförmigen Elemente angeordnete Drehstabfeder sorgt für ein Basiskraftniveau der gesteuerten Spannkraft.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte gurtverriegelnde Aufrollvorrichtung bereitzustellen.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird eine gurtverriegelnde Aufrollvorrichtung bereitgestellt, die folgendes umfaßt: eine Spule (16), auf die ein Sicherheitsgurtband (19) gewickelt wird und die unter vorher festgelegten Unfallbedingungen verriegelt werden kann, um eine Drehung der Spule (16) in einer Bandabrollrichtung zu verhindern, und eine Bandverriegelungsanordnung, die ein Keilgehäuse (400) und wenigstens eine im Gehäuse angebrachte Keilanordnung (402, 403) umfaßt, um sich, unter bestimmten Lastbedingungen, zu bewegen, um das Gurtband (19) gegen ein weiteres Abrollen zu greifen, wobei die Keilanordnung (402, 403) mit einer Greiffläche versehen ist, die einen vorher festgelegten Reibungskoeffizienten im Verhältnis zum Sicherheitsgurtband (19) hat, wobei die Keilanordnung (402, 403) ein im Keilgehäuse (400) angebrachtes zylindrisches trommelförmiges Element (401) umfaßt, das eine gekrümmte Außenfläche hat, die als eine Greiffläche für das Gurtband (19) geformt ist, und eine längs seiner Achse angeordnete Drehstabfeder (404) hat, bei der die Drehstabfeder (404) gegen Drehung an wenigstens einem Ende (405) an der Keilanordnung (402, 403) befestigt ist und an einem Punkt (408), der mit Zwischenraum zu dem einen Ende angeordnet ist, an dem zylindrischen Element (401) befestigt ist.
• Unter Unfallbedingungen schiebt sich das zylindrische Gurtverriegelungselement im verjüngten Keilgehäuse nach oben, und seine Außenfläche trifft auf das Gurtband und spannt es gegen die Innenseite des Gehäuses. Die Last auf das Gurtband bewirkt ein Drehmoment auf das zylindrische Element, das wiederum eine Verdrehungskraft auf die Drehstabfeder überträgt. Folglich wird, unter besonders hohen Lasten, ein Abrollen des Gurtbands ermöglicht, wenn sich die Drehstabfeder verdreht und folglich die augenblickliche durch den Fahrzeuginsassen gespürte Last auf eine vorher festgelegte und gesteuerte Weise begrenzt wird und das Risiko einer Verletzung des Fahrzeuginsassen durch das Sicherheitsgurtband verringert wird.
• Vorzugsweise hat das zylindrische Trommelelement um seine Außenfläche angeordnete Zähne, um so das Gurtband sicherer zu greifen. Die Drehstabfeder kann im Keilgehäuse dadurch gehalten werden, daß ein Ende oder beide Enden profiliert sind, beispielsweise die Form einer sechseckigen Mutter haben, die in ein entsprechendes sechseckiges Loch im Keilgehäuse paßt.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe umgesetzt werden kann, wird nun Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1 eine auseinandergezogene Gesamtansicht einer gurtverriegelnden Aufrollvorrichtung ist, in welche die vorliegende Erfindung eingearbeitet werden kann,
• Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Gurtverriegelung für eine Aufrollvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist, und
• Fig. 3 bis 5 eine Folge schematischer Seitenansichtszeichnungen des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Gurtverriegelung ist.
• Fig. 1 illustriert eine Aufrollspulenbaugruppe 14, die sich auf einem feststehenden Rahmen 12 verschiebt. Ein Bandklemm-Mechanismus 46 wird in Öffnungen 100 im oberen Abschnitt des Rahmens 12 aufgenommen. Die Spulenbaugruppe 14 ist durch einen Eingriff von Buckeln 108 im hinteren Abschnitt des Rahmens 12 mit komplementären Elementen 107 im hinteren Teil eines Einbauelements 22 der Spulenbaugruppe 14 im Eingriff mit dem unteren Abschnitt des Rahmens 12. Dies ermöglicht, daß sich die Spulenbaugruppe 14 auf dem Rahmen 12 verschiebt. Ein Zapfen 190 ist im Eingriff durch einen länglichen Schlitz 110 im unteren Abschnitt des Rahmens 12 und verbindet ihn über ein Loch 123 im unteren Abschnitt desselben mit dem Einbauelement 22. Dies befestigt außerdem das Einbauelement 22 in einer verschiebbaren Weise am feststehenden Rahmen 12.
• Die Spulenbaugruppe 14 wird nun detaillierter beschrieben, obwohl es sich versteht, daß dieser Teil der Aufrollvorrichtung gut bekannt ist.
• Die Spulenbaugruppe 14 umfaßt das Einbauelement 22, die Haspel oder Spule 16, eine Federschale 175 mit einer Rückspulfeder 178 in derselben, eine U-förmige Nadel 150 mit einem oberen Schenkel 154, der als Betätigungsstab arbeitet, und einem unteren (Wellen-)Schenkel 18, der als Welle für die Spule 16 arbeitet. Ein Sensormechanismus 200 schließt einen Gurtbandsensor 204 und ein an der Spule 16 befestigtes Sperrklinkenrad 208 ein und stellt Informationen bereit, um das Sperrklinkenrad und folglich die Spule in einer Unfallsituation gegen ein weiteres Drehen zu blockieren. Die Spitzen oder Enden des oberen und des unteren Schenkels der U-förmigen Nadel sind gezahnt oder gerändelt und werden eng in Öffnungen 131 und 133 innerhalb des Sensormechanismus aufgenommen.
• Das Einbauelement 22 schließt zwei Seiten 22a, 22b, einen oberen Rückabschnitt 22c und einen unteren Rückabschnitt 22d ein. Der obere Abschnitt des Rückabschnitts schließt ein gleitendes Verbindungsstück oder einen Vorsprung 107 ein, der gleitend mit dem zusammenwirkenden Teil 108 in der Mitte der Rückseite 12c des feststehenden Rahmens 12 ineinandergreift. Die Verbindung des Rahmens und des Einbauelements kann ebenfalls durch die Verwendung von vom Rahmen vorstehenden Buckeln oder Nieten erreicht werden, die in Schlitzen im Einbauelement aufgenommen werden. Jede der Seiten 22a, 22b des Einbauelements schließt eine Mittelöffnung 120 zum Aufnehmen der Haspel oder Spule 16 ein. Jede Seite 22a, 22b schließt außerdem eine kleine Öffnung 121 ein, durch die der obere Schenkel (Betätigungsstab) 154 der U-förmigen Nadel verläuft, wodurch er die zwei Seiten 22a, 22b miteinander verbindet. Das untere Ende der rechten Seite 22b des Einbauelements schließt außerdem eine weitere kleine Öffnung 123 ein, durch die ein Zapfen oder Stift 190 von der Federschale 175 verläuft.
• Der Sensormechanismus 200 ist ein Mehrzweckteil. Am unteren Ende des Mechanismus befindet sich ein mit Wänden versehenes Gehäuse 209, das einen Hohlraum 211 definiert, in dem ein Teil des Sensormechanismus untergebracht ist, der den Fahrzeugsensor 204 beherbergt. Dieser Fahrzeugsensor schließt eine schwenkbare Sperrklinke 212 und eine Trägheitsmasse 213 ein. Während eines Notfalls wird die Masse bewegt und hebt die Sperrklinke, was einen Eingriff derselben mit den Zähnen 30 (zum Erreichen eines Vorblockier-Zustands) des Sperrklinkenrads 208 bewirkt, wodurch eine weitere Drehung der Spule 16 verhindert wird.
• Die Haspel oder Spule 16 schließt einen Mittelabschnitt 17 ein, um den der Sicherheitsgurt 19 gewickelt wird. Die Achsschenkel 170 und 170a stehen von diesem Mittelteil 17 vor. Die Haspel oder Spule ist hohl, und der untere Schenkel 18 der U-förmigen Nadel verläuft durch dieselbe. Die Spule dreht sich um diesen unteren Schenkel.
• Die Federschale 175 schließt eine Rückplatte 173 und einen allgemein kreisförmigen Rand 182 ein. Die Rückspulfeder 178 wird innerhalb des durch die Rückplatte und den Rand definierten Raums aufgenommen. Das untere Ende der Platte schließt den vorstehenden Zapfen oder Stift 190 ein, der in einer allgemein bekannten Weise mit der kleinen Öffnung 123 im unteren Ende der rechten Seite 22b des Einbauelements aufgenommen wird. Das äußere Ende der Rückspulfeder 178 ist um einen in der Federschale 175 gebildeten Vorsprung 180 geschlungen. Die Federschale schließt außerdem eine Öffnung 177 ein, durch die der Federdom 170 verläuft. Die Federschale 175 schließt außerdem, auf ihrem Oberteil oder nahe demselben, eine Erweiterung 182 ein, die eine Öffnung 184 einschließt, durch die der obere Schenkel der U-förmigen Nadel verläuft. Die Federschale schließt einen hochstehenden Buckel oder Vorsprung 194b ein, um eine Vorspannfeder 195 zum Drücken oder Vorspannen der Spulenbaugruppe nach unten aufzunehmen. Ein ähnlicher Buckel oder Vorsprung 194a befindet sich für eine weitere Feder 195 auf einem Abschnitt des Sensormechanismus'.
• Der untere Schenkel 18 der U-förmigen Nadel definiert die Welle 18 und stellt Lagerflächen 152a und 152b bereit, um die sich die Spule dreht. Der obere Schenkel 154 der U-förmigen Nadel 18 verläuft sowohl durch die Öffnungen 160', 160" im Rahmen als auch durch die engen Führungsschlitze 160a in einer Feder-Innenabdeckung 162 (auf der rechten Seite der Aufrollvorrichtung) und den Schlitz 160b in einer Mechanikbuchse 164 (auf der linken Seite der Aufrollvorrichtung).
• Wie zu sehen ist, verbindet das Ende 192 des Zapfens 190 physisch das untere Ende der rechten Seite 22b des Einbauelements 22, um außerdem zu sichern, daß sich die Federschale 175, die U-förmige Nadel 150 und das Einbauelement 22 zusammen als eine Baugruppe bewegen. Die Rückspulfeder wird durch eine Außenabdeckung bedeckt, und der Sensormechanismus wird ebenfalls durch eine andere Außenabdeckung (die beide nicht gezeigt werden) bedeckt. Die linken Enden des oberen und des unteren Schenkels der U-förmigen Nadel werden innerhalb der Öffnungen 131 und 133 des Sensormechanismus' 200 aufgenommen.
• Die Federschale 175 ist darauf beschränkt, sich in Vertikalrichtung innerhalb des Führungsschlitzes 160a mit dem oberen Schenkel 154 zu verschieben. Der untere Teil der Federschale 175 verschiebt sich, auf Grund der Verwendung des Zapfens 190 und des ovalen Lochs 110, ebenfalls in Vertikalrichtung. Die Bewegung des linken Abschnitts des Spulmechanismus' wird ähnlich beschränkt, um eine Gleitbewegung in Vertikalrichtung zu erreichen, wenn der obere Schenkel 154 des U-förmigen Stifts durch die in Vertikalrichtung ausgerichtete Führungsöffnung 160b in der Mechanikbuchse aufgenommen wird, so daß sich der obere Abschnitt des Sensormechanismus' 200 in Vertikalrichtung bewegt. Der untere Abschnitt des Sensormechanismus'; und insbesondere das Gehäuse 210 (in dem sich der Fahrzeugsensor befindet), verschiebt sich gegen vertikale Führungswände des innerhalb der Mechanikbuchse gebildeten Hohlraums 211.
• Der Rahmen 12 hat zwei Seiten 12a, 12b und einen hinteren Teil 12c. Jede Seite 12a, 12b hat eine rechteckförmige Öffnung, die den Bandklemm-Mechanismus 46 aufnimmt.
• Dieser Bandklemm-Mechanismus 46 umfaßt ein Keilgehäuse 47 und zwei bewegliche Keile 49a und 49b. Die Bewegung der Keile 49a und 49b wird mit integriert geformten Stiften 53 (von denen nur einer sichtbar ist) synchronisiert, und sie werden durch Federn 55 auseinander vorgespannt. Das Keilgehäuse 47 wird durch ein Abstandsglied 47a innerhalb der Öffnung 100 gehalten, das einen Sicherheitsgurtband-Führungsschlitz 47b einschließt. Der untere Abschnitt 102 des Rahmens 12 schließt ein Einbauloch 104 und Gegendrehungsvorsprünge 106 ein, die auf dem Gebiet bekannt sind.
• Von jeder der Seiten des Rahmens 12 steht eine feststehende Platte oder Buchse vor, die als eine Erweiterung der Rahmenseiten 12a, 12b angesehen werden kann. Auf der linken Rahmenseite 12a befindet sich eine Mechanikbuchse 164. Diese Buchse 164 ist an der Rahmenseite 12a befestigt. Die Mechanikbuchse schließt einen ovalen Schlitz 160b ein, der den Schlitz 160" in der. Rahmenseite 12a überlagert. Der Buchsenmechanismus schließt außerdem eine Öffnung 174b in der Mitte desselben ein, durch die ein Achsschenkel 170a der Spule 16 verläuft. Am unteren Ende der Buchse 164 befindet sich ein offener Hohlraum 211 zum gleitenden Aufnehmen des mit Wänden versehenen Gehäuses 210 des Sensormechanismus'. Auf der rechten Rahmenseite 12b befindet sich eine Federbuchse 162, die ebenfalls als innere Federabdeckung bezeichnet wird. Diese Abdeckung schließt einen ovalen Schlitz 160a angrenzend an den ovalen Schlitz 160" der Rahmenseite 12b ein. Die Feder-Innenabdeckung oder Buchse 162 schließt einen vertikalen ovalen Schlitz 174a ein, durch den ein Achsschenkel 170 verläuft. Dieser Achsschenkel schließt einen Schlitz 171 zum Aufnehmen eines inneren Endes einer Rückspulfeder 178 ein und funktioniert als ein Federdorn. Die Buchsen 162 und 164 sind miteinander durch Querträger 165a und 165b verbunden, die in Nuten 167a und 167b sitzen.
• Der vordere Keil 49a schließt eine halbrunde offene Nut 51 ein, in welcher der obere Schenkel 154 des U-förmigen Nadelfußes 18 befestigt ist, um für einen sicheren Eingriff zwischen dem oberen Schenkel und diesem Keil zu sorgen. Der Spulenkeil 49b wird selektiv durch einen hinteren Abschnitt des Einbauelements in Eingriff genommen und angehoben, wenn derselbe sich in Vertikalrichtung bewegt.
• Während eines Notfalls blockiert der eine oder der andere der Trägheitssensoren, der Gurtband- oder der Fahrzeugsensor, wobei das Sperrklinkenrad die Spule 16 gegen ein weiteres Drehen vorblockiert. Mit der nunmehr vorblockierten Spule wird die Spulenbaugruppe in Vertikalrichtung angehoben, da auf den Sicherheitsgurt 19 Kräfte ausgeübt werden. Wenn die Spulenbaugruppe angehoben wird, hebt der obere Schenkel 154 der U-förmigen Nadel 150 den vorderen Keil 49a und leitet das Festklemmen des Sicherheitsgurts 19 ein. Die Rückseite des Einbauteils 22 kann außerdem in Kontakt mit dem hinteren Keil 49b sein und hebt diesen Keil ebenfalls an.
• Fig. 2 bis 5 illustrieren die Erfindung. In diesen Abbildungen wird ein zylindrisches Einzel- Gurtverriegelungselement 401 verwendet. Dieses wird zwischen zwei Teilen 402 und 403 einer Keilstützträgeranordnung gehalten und ist auf einer Drehstabfeder 404 angebracht, um sich um dieselbe zu drehen. Die Keilstützanordnung 402, 403 ist in einem Keilgehäuse 400 angebracht und ist angeordnet, um sich innerhalb des Keilgehäuses 400 in einer allgemein vertikalen Richtung verschieben zu können.
• Die Drehstabfeder 404 hat sechseckige Enden 405, die in sechseckige Löcher 406 in einem Teil 403 der Keilstützanordnung 402, 403 passen. Ein weiteres sechseckiges Merkmal 408 paßt in ein sechseckiges Loch 409 in der Mitte des zylindrischen Elements 401. Folglich wird die Drehstabfeder 404 an ihren Enden in der Keilstütze und in ihrer Mitte im zylindrischen Element 401 selbst gehalten.
• Fig. 3 und 5 illustrieren die Arbeitsfolge der in Fig. 2 illustrierten Vorrichtung.
• Das Gurtband 19 läuft von der Aufrollvorrichtung (nicht gezeigt) nach oben durch das Keilgehäuse 400. Unter normalen Bedingungen läuft das Gurtband 19 in einer Linie mit Zwischenraum zur zylindrischen Gurtverriegelungsanordnung 401, zwischen den zwei Teilen 402 und 403 der Keilstütze durch. Dieser Zustand wird in Fig. 3 gezeigt.
• In Fig. 4 wird die Situation gezeigt, in der die Aufrollvorrichtung als Reaktion auf ein Aufprallsignal blockiert. Wenn die Aufrollvorrichtung blockiert, schiebt ein Verbindungsglied die Keilstütze 403, 402, wie durch den Pfeil A gezeigt, in einer vertikalen Richtung. Die Außenkante des Keilstützenteils 403 gleitet auf der Innenkante des Keilgehäuses 400, und auf Grund der Verjüngung des Keilgehäuses 400 wird der Teil 403 in der Richtung des Pfeils B zum Teil 402 hin geschoben.
• Fig. 5 illustriert die Situation, wenn eine große Last in einer durch den Pfeil C angezeigten Richtung auf das Gurtband 19 gelegt wird. Dieses übt ein Drehmoment auf die Gurtverriegelung in einer Richtung des Pfeils D aus. Die Drehstabfeder 404 ist jedoch an ihren Enden 405 am Stützenteil 403 befestigt und folglich kann sie sich nicht frei mit dem Keil drehen. Statt dessen erfahrt die Drehstabfeder 404 ein Verdrehungsmoment oder Drehmoment, und eine beträchtliche Energie kann durch dieses Verdrehen absorbiert werden.

Claims (4)

1. Gurtverriegelnde Aufrollvorrichtung, die folgendes umfaßt:

eine Spule (16), auf die ein Sicherheitsgurtband (19) gewickelt wird und die unter vorher festgelegten Unfallbedingungen verriegelt werden kann, um eine Drehung der Spule (16) in einer Bandabrollrichtung zu verhindern, und

eine Bandverriegelungsanordnung, die ein Keilgehäuse (400) und wenigstens eine im Gehäuse angebrachte Keilanordnung (402, 403) umfaßt, um sich, unter bestimmten Lastbedingungen, zu bewegen, um das Gurtband (19) gegen ein weiteres Abrollen zu greifen,

wobei die Keilanordnung (402, 403) mit einer Greiffläche versehen ist die einen vorher festgelegten Reibungskoeffizienten im Verhältnis zum Sicherheitsgurtband (19) hat,

wobei die Keilanordnung (402, 403) ein im Keilgehäuse (400) angebrachtes zylindrisches trommelförmiges Element (401) umfaßt das eine gekrümmte Außenfläche hat, die als eine Greiffläche für das Gurtband (19) geformt ist, und

eine längs der Achse des zylindrischen trommelförmigen Elements (401) angeordnete Drehstabfeder (404) hat,

bei der die Drehstabfeder (404) gegen Drehung an wenigstens einem Ende (405) an der Keilanordnung (402, 403) befestigt ist und an einem Punkt (408), der mit Zwischenraum zu dem einen Ende angeordnet ist, an dem zylindrischen Element (401) befestigt ist.

2. Gurtverriegelnde Aufrollvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zylindrische Trommelelement (401) um seine Außenfläche angeordnete Zähne (407) hat, um so das Gurtband (19) sicherer zu greifen.

3. Gurtverriegelnde Aufrollvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der wenigstens ein Ende (405) der Drehstabfeder (404) profiliert ist, um einem geformten Loch in der Anordnung (403) zu entsprechen.

4. Gurtverriegelnde Aufrollvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das profilierte Ende (405) der Drehstabfeder (404) die Form einer sechseckigen Mutter hat, die in ein entsprechendes sechseckiges Loch (406) in der Keilvorrichtung (402, 403) paßt.