DE9114506U1 - Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsgurt - Google Patents

Description

Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsqurt

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Rückhalteeinrichtungen in Fahrzeugen mit Sicherheitsgurten weisen in zunehmendem Maße Gurtstraffer auf, um bei einem Unfall einen Sekundäraufprall eines Fahrzeuginsassen - beispielsweise auf das Lenkrad - zu verhindern. Durch den Gurtstraffer wird der Körper des Fahrzeuginsassen im Kollisionsfall besser im Fahrzeugsitz zurückgehalten.

In der Japanischen Offenlegungsschrift 119454/1989 ist beispielsweise ein Gurtstraffer gezeigt und beschrieben, bei dem der Gurt durch Drehen einer Riemenscheibe aufgewickelt und gestrafft wird, die nach Auslösung des Gurtstraffers mit einer Gurtaufrollwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers durch eine Kupplung verbunden ist. Die Riemenscheibe wird durch ein Seil gedreht, das mit einem Antrieb gekoppelt und auf die Riemenscheibe gewickelt ist. Die Kupplung weist ein Paar Zahnräder auf, von denen eines fest mit der Aufrollwelle und das andere fest mit der Riemenscheibe verbunden ist. Die Riemenscheibe ist an einer beweglichen Halterung gelagert, die normalerweise durch einen Scherstift in einer Stellung gehalten ist, in der die Zahnräder nicht ineinandergreifen, so daß der Gurtaufroller, von einem zur Auslösung des Gurt-

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straffers führenden Notfall abgesehen, ohne dessen Einwirken normal funktioniert. Wird der Gurtstraffer ausgelöst, werden die Zahnräder nach Abscheren des Scherstifts und nach einer Verschiebung der Riemenscheibenhalterung miteinander in Eingriff gebracht.

Bei dieser bekannten Vorrichtung muß die Drehung des Zahnrades der Riemenscheibe so lange angehalten werden, bis beide Zahnräder sich in korrektem Eingriff befinden. Hierzu wird ein in zwei Stufen arbeitender Scherstift mit genau festgelegter Abscherkraft benötigt. Da außerdem blitzartig (im Bereich von Millisekunden) eine sehr große Kraft auf die Riemenscheibe ausgeübt wird, kann eine kleine Änderung im Abscherwiderstand einen großen Einfluß auf die Funktion des Systems haben. Nachteilig ist zudem, daß eine stabile Halterung vorhanden sein muß, die den ausgeübten Kräften standhält und daß beim Abscheren des Scherstifts ein Energieverlust eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtstraffer mit grundsätzlich ähnlichem Funktionsablauf zu schaffen, bei dem die obengenannten Probleme nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Gurtstraffer gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dabei sind die im wesentlichen gleich ausgerichteten, ziehenden und gezogenen Abschnitte des Seils ausreichend steif, um die Riemenscheibe in einer Stellung zu halten, in der die Riemenscheibenverzahnung bei Auftreten von Kräften, die während normalen Gebrauchs des Fahrzeuges beispielsweise durch Stöße und Vibrationen auf sie ausgeübt werden, nicht in die Gurtspulenwellenverzahnung eingreift. Die relativ kleinen Kräfte, die zum Halten der Riemenscheibe in Ruhestellung nötig sind, werden durch Reibschluß zwischen dem gezogenen Abschnitt und Bremsflächen des Gurtaufrollers erhalten.

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Wenn der Antrieb des Gurtstraffers bei einer Kollision des Fahrzeugs oder in einem anderen Notfall durch einen Trägheitssensor ausgelöst wird, verschiebt der ziehende Abschnitt des Seils die Riemenscheibe in Richtung auf einen Eingriff der Riemenscheibenverzahnung mit der Gurtspulenwellenverzahnung, während der Reibschluß zwischen dem gezogenen Abschnitt und den Bremsflächen des Gurtaufrollers genügend groß ist, um die Verschiebung stattfinden zu lassen, indem eine gleich große, im wesentlichen gleich wirkende und gleichgerichtete Kraft zu der durch den Antrieb auf den ziehenden Abschnitt ausgeübten Kraft erzeugt wird. Nach dem Eingreifen der Riemenscheibenverzahnung in die Gurtspulenwellenverzahnung überwindet die auf das Seil ausgeübte Zugkraft den Reibschluß und führt zu einer Drehung der Riemenscheibe, die ihrerseits eine Drehung der Gurtspulenwelle in Gurtaufwickelrichtung bewirkt. Infolgedessen wird ein Teil des Sicherheitsgurtes auf die Gurtspule gewickelt und der Sicherheitsgurt wird fest gegen den Fahrzeuginsassen gezogen.

Aus der vorstehenden Erläuterung wird klar, daß das Seil sowohl zum Abstützen der Riemenscheibe und der Riemenscheibenverzahnung in einer Ruhestellung als auch zum Führen der Riemenscheibe in Richtung auf einen Eingriff der Riemenscheibenverzahnung mit der Gurtspulenwellenverzahnung dient, wenn der Gurtstraffer ausgelöst wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung eines Gurtstraffers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gurtstraffers aus Fig. 1, wobei eine Abdeckung und eine Aufwickelfeder des Gurtaufrollers entfernt sind,

Fig. 3 die Teilansicht eines Querschnitts durch die Gurtspulenwellenachse in teilweise auseinandergezogener Darstellung,

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Fig. 4 den vergrößerten Teilschnitt IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 den vergrößerten Teilschnitt V-V in Fig. 2, Fig. 6 eine Seitenansicht des Gurtstraffers im Betrieb, wobei wiederum die Abdeckung und Aufwickelfeder des Gurtaufrollers entfernt sind, und

Fig. 7 eine Teilansicht der Riemenscheibe und des Zugseils aus Fig. 5 mit abgewandelter Anordnung des Zugseils.

Gemäß Fig. 1 ist ein in eine Riemenscheibe eingreifender Abschnitt 22 eines Seils 2 aus Drahtlitze auf eine kreisringförmige Riemenscheibe 1 gewickelt. Ein ziehender Abschnitt des Seils 2 führt von dem in die Riemenscheibe eingreifenden Abschnitt 22 in einer Zugrichtung L zu einem Antrieb 3, der von herkömmlicher, für diesen Einsatzzweck geeigneter Art sein kann. In einer zentralen Ausnehmung der Riemenscheibe 1 ist eine Innenverzahnung la ausgebildet, die mit einer Außenverzahnung 42a auf einem Zahnrad 42 in Eingriff bringbar ist, das drehfest an einem Ende einer Gurtaufroller-Spulenwelle angebracht ist. Wenn der Antrieb 3 ausgelöst wird, verleiht der ziehende Abschnitt 21 des Seils 2 der Gurtspulenwelle 41 eine Drehung in einer Richtung, in der ein Teil eines Sicherheitsgurtes 5 auf die Gurtspulenwelle aufgewickelt und der Gurt dadurch fest gegen einen Fahrzeuginsassen gezogen wird.

Das Seil 2 hat einen gezogenen Abschnitt 23, der sich von dem Ende des in die Riemenscheibe 1 eingreifenden Abschnitts 22, das dem ziehenden Abschnitt 21 gegenüberliegt, in einer Richtung T erstreckt, die im wesentlichen mit der Zugrichtung L des ziehenden Abschnitts 21 übereinstimmt. Ein Teil des gezogenen Abschnitts 23 stent reibschlüssig mit Bremsflächen eines zum Gurtaufroller 4 gehörenden feststehenden Bauteils in Eingriff. Der Gurtaufroller 4 kann von bekannter Bauart sein, beispielsweise von derjenigen, die im Notfall die Gurtspulenwelle verriegelt.

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Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausfuhrungsform ist ein Bremsblock 6, der reibschlüssig mit dem gezogenen Abschnitt 23 des Seils 2 zusammenwirkt, an einer Seitenwand eines U-förmigen Aufrollerrahmens 43 befestigt. Der Bremsblock weist eine Ausnehmung 61 von im wesentlichen elliptischer Gestalt und einen Kanal 62 auf, der im wesentlichen längs des Umfangs des Bremsblocks außerhalb der Ausnehmung 61 angeordnet ist. Ein Abschnitt 62a des Kanals 62 im Bremsblock 6 weist einen kleineren Krümmungsradius auf als andere Abschnitte des Kanals und bildet Bremsflächen, die reibschlüssig mit einem Teil 23a des gezogenen Abschnitts 23 zusammenwirken.

Das Zahnrad 42 ist auf der Gurtspulenwelle 41 durch Aufnahme eines rechteckigen Endabschnitts 41a der Welle in einer entsprechend geformten öffnung 4 2c des Zahnrads befestigt (siehe Fig. 3) und hat einen rechteckigen Vorsprung 42b, der ein Ende einer Spiralfeder aufnimmt, die zu einer Aufwickelfederanordnung 8 des Gurtaufrollers gehört.

Die Riemenscheibe 1 hat radiale Flansche Id und If, die in Radialrichtung breit genug sind, um das Seil 2 über ungefähr die Hälfte des Umfangs der Riemenscheibe übereinanderliegend aufwickeln zu können. In der Riemenscheibe 1 ist ein Axialflansch Ib (siehe Fig. 3) angeordnet dessen Länge mit dem Durchmesser des Seils 2 übereinstimmt. Axial durch die Riemenscheibe erstreckt sich eine gekrümmte öffnung Ic, die einen Teil eines Scherstifts 9 aufnimmt, der an einem Ende am Bremsblock befestigt ist. Das andere Ende des Scherstifts ist in einer öffnung einer Abdeckung 7 der Aufwickelfederanordnung 8 aufgenommen. Der Scherstift 9 unterstützt das Seil 2 beim Festhalten der Riemenscheibe 1 in einer Ruhestellung und kann weggelassen werden.

In Fig. 4 und 5 ist der Teil des Seils 2 dargestellt, mit dem es an der Riemenscheibe 1 befestigt ist. Der auf die Riemen-

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scheibe 1 gewickelte Teil des Seils 2 ist mit der Riemenscheibe verbunden, indem ein Teil des inneren, radialen
Flansches Id der Riemenscheibe 1 in radialer Richtung eingeschnitten und umgebogen wird, so daß das Seil 2 darin
eingeklemmt ist. Durch dieses Umbiegen wird das Seil 2 aus
der Kehle zwischen den inneren und äußeren radial verlaufenden Flanschen Ie und Id durch einen Abschnitt, in dem der radial verlaufende Flansch Id fehlt, zu dem axialen Flansch Ib verlagert. Sodann wird es entlang dem gezogenen Abschnitt 23 von der Riemenscheibe 1 weg in den Kanal 62 geleitet. Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, ist das Seil 2 dann zunächst durch
einen Bremsabschnitt 62a des Kanals 62 geführt, verläuft anschließend weiter im Kanal 62 und endet nahe einem Ende dieses Kanals, nachdem es vorher noch einen Befestigungsabschnitt 62b passiert hat.

Auf der anderen Seite des gezogenen Abschnitts 23 setzt sich das Seil 2 fort, indem es entlang des in die Riemenscheibe 1 eingreifenden Abschnitts 22 eine volle Umdrehung in der Riemenscheibenkehle If macht, auf die eine weitere halbe Umdrehung längs des äußeren Umfangs der Riemenscheibe folgt. Sodann kreuzt es den Kanal 62 und wird mit dem ziehenden Abschnitt 21 aus dem Bremsblock 6 herausgeführt. Das Ende des
ziehenden Abschnitts ist an einem nicht gezeigten Kolben des Antriebs 3 befestigt.

Der gezogene Abschnitt und der ziehende Abschnitt sind bezüglich einer Mittelachse der dazwischenliegenden Riemenscheibe 1 symmetrisch angeordnet und diese ist aufgrund der Steifheit des Seils in stabiler Lage gehalten. Die Linien T und L der
gezogenen und ziehenden Abschnitte des Seils 2 sind im wesentlichen gleichgerichtet. Daher wirkt, sobald eine Zugkraft auf den ziehenden Abschnitt 21 des Seils 2 ausgeübt wird,
eine Kraft in gleicher Richtung entlang einer Axialmittellinie auf die Riemenscheibe 1. In der gezeigten Ausführungsform sind die zwei Axiallinien T und L parallel und genau
gleichgerichtet und die genannte, auf die Riemenscheibe wir-

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kende Kraft wird wegen des Flaschenzugeffekts der Riemenscheibenanordnung verstärkt. Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck "in derselben Richtung" bedeutet, daß die Richtung nicht entgegengesetzt ist und daß der zwischen den zwei Axiallinien eingeschlossene Winkel theoretisch zwischen 180° und 0° liegen kann. Aus praktischen Gründen ist es jedoch wünschenswert, daß der Winkel nahe 0° beträgt.

Der Bremsblock 6 ist durch die Abdeckung 7 abgedeckt, an der in der gezeigten Ausführungsform die Aufwickelfederanordnung 8 des Aufrollers 4 angebracht ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Gurtstraffer ist die Riemenscheibe 1 durch das Seil 2 konzentrisch zum Zahnrad 42 in einer Ruhestellung gehalten. Da die Außenverzahnung 42a des Zahnrades 4 2 und die Innenverzahnung la der Riemenscheibe 1 nicht miteinander in Eingriff stehen, kann der Aufroller 4 normal funktionieren.

Tritt beispielsweise bei einer Kollision eines Fahrzeugs eine hohe Beschleunigung auf und wird durch einen Sensor erfaßt, wird der Antrieb 3 in Gang gesetzt. Das Seil 2 wird in Richtung des Pfeils C in den Antrieb 3 hineingezogen, und auf die Riemenscheibe 1 wirkt eine durch das Seil übertragene Kraft, die bestrebt ist, sie gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, wie dies mit dem Pfeil A in Fig. 2 angedeutet ist. Die Reibung zwischen dem Bremsblock 6 und dem Seil 2 führt zu einer Bremskraft, die dem auf das Seil 2 wirkenden Zug entgegenwirkt, so daß eine durch einen Pfeil B angedeutete Kraft in Zugrichtung zusätzlich zur obengenannten Kraft auf die Riemenscheibe 1 ausgeübt wird, woraufhin die Mittelachse der Riemenscheibe 1 ihre zur Mittelachse des Zahnrads 42 konzentrische Stellung verläßt und in Fig. 2 nach oben verschoben wird. Somit greifen die Außenverzahnung 42a des Zahnrades 42 und die Innenverzahnung la der Riemenscheibe 1

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auf einer bezüglich der Axialmittellinie der Zugrichtung gegenüberliegenden Seite ineinander ein (in Fig. 6 unten).

Nachdem die Außenverzahnung 42a und die Innenverzahnung la miteinander in Eingriff stehen, kann die Riemenscheibe 1 nicht weiter translatorisch bewegt werden. Die Zugkraft des Antriebs 3 hält daher den Eingriff der Innen- und Außenverzahnung aufrecht und bewirkt eine Drehung der Riemenscheibe 1.

In Fig. 6 ist die Arbeitsweise des Gurtstraffers gezeigt. Nach dessen Betätigung wird ständig eine konstante Bremskraft, die vom Gleiten des Seils 2 aus Drahtlitze herrührt, auf den gezogenen Abschnitt des Seils 2 ausgeübt, da dieses aufgrund seiner ihm innewohnenden Starrheit das Bestreben hat, innerhalb des Abschnitts 62a des Kanals 62, d.h. des Bremsabschnitts des Bremsblocks 6, beim Herausziehen gerade zu bleiben. Dadurch sind während der Drehung der Riemenscheibe 1 Vibrationen minimiert und das Seil 2 dient als Führung für die Riemenscheibe.

Bei dieser Ausführungsform ist das Seil 2 auf der Riemenscheibe 1 übereinanderliegend aufgewickelt, so daß ein ausreichender Hub bereitgestellt ist, um die erwünschte Straffung des Sicherheitsgurtes 5 zu erreichen, ohne die Axialabmessung der Riemenscheibe zu vergrößern. Verglichen mit der herkömmlichen Anordnung fehlt auch eine separate Führung. Die Zahl der beweglichen Teile ist somit auf ein Minimum begrenzt, was einen zuverlässigeren Funktionsablauf zur Folge hat.

Die Anordnung kann entsprechend den jeweiligen Einsatzbedingungen abgewandelt werden und die Materialwahl kann eine andere sein. So brauchen beispielsweise der ziehende Abschnitt und der gezogene Abschnitt nicht Teile ein und desselben Seils zu sein, sondern können verschiedenen Seilen

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angehören. In diesem Fall ist, wie in Fig. 7 dargestellt, ein Befestigungsabschnitt 22a eines Seils 2a gebildet, in dem ein Ende eines ziehenden Abschnitts 21a und ein Anfang eines gezogenen Abschnitts 23a parallel gelegt und durch Umbiegen eines Randabschnitts festgeklemmt werden.

Der beschriebene Gurtstraffer weist also den Funktionsablauf der herkömmlichen Anordnung auf, wobei durch das beschriebene Zusammenwirken des Seils 2mit der Riemenscheibe 1 dieses zugleich zur Abstützung und Führung der Riemenscheibe dient. Ein Energieverlust während des Betriebs ist verhindert und die Zuverlässigkeit durch Reduzierung der Anzahl an beweglichen Teilen erhöht.

Claims (1)

1. S c hu tzanspruch

   Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsgurt, der einen Gurtaufroller (4) aufweist, von dem bzw. auf den ein Gurt (5) ab- bzw. durch Drehen einer Gurtspulenwelle (41) aufwickelbar ist, mit einer Riemenscheibe (1) mit einer Verzahnung (la), die normalerweise in einer Stellung festgehalten ist, in der die Riemenscheibenverzahnung (la) nicht in eine Verzahnung (42a) auf der Gurtspulenwelle (41) eingreift, und einem Seil (2) mit einem in die Riemenscheibe (1) eingreifenden Abschnitt (22), der auf diese gewickelt ist, und einem ziehenden Abschnitt (21), der in einer Zugrichtung (L) von der Riemenscheibe zu einem Antrieb (3) führt, der das Seil anziehen und die Riemenscheibe zum Eingreifen der Riemenscheibenverzahnung (la) in die Verzahnung (42a) der Gurtspulenwelle (41) verschieben und die Riemenscheibe drehen kann, so daß die Gurtspulenwelle (41) über die Verzahnungen gedreht wird und den Sicherheitsgurt strafft, indem er auf die Gurtspulenwelle gewickelt wird,

   dadurch gekennzeichnet , daß das Seil (2) einen gezogenen Abschnitt (23a) hat, der vom ziehenden Abschnitt (21) gegenüberliegenden Ende des in die Riemenscheibe (1) eingreifenden Abschnitts (22) in einer Richtung (T) wegführt, die im wesentlichen mit der Zugrichtung (L) überein-

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   stimmt, und daß ein Teil des gezogenen Abschnitts (23a) reibschlüssig mit festen Bremsflächen (62) des Gurtaufrollers (4) in Eingriff steht, wobei die Riemenscheibe (1) von den ziehenden und gezogenen Abschnitten (21, 23a) des Seils (2) in einer Stellung festgehalten ist, in der die Verzahnungen (la, 42a) nicht in Eingriff stehen.