EP0447762B1

EP0447762B1 - Gurtschloss für ein Sicherheitsgurtsystem, das mit einer Rückstrammeinrichtung versehen ist

Info

Publication number: EP0447762B1
Application number: EP91101123A
Authority: EP
Inventors: Artur Föhl
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: ES2029220T3; DE59102209D1; JPH0624484B2; US5097571A; DE4009272A1; EP0447762A1; JPH04221503A; ES2029220T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gurtschloß für ein Sicherheitsgurtsystem, das mit einer Rückstrammeinrichtung versehen ist, die zwischen dem Gurtschloß und einer Verankerungsstelle am Fahrzeugaufbau oder an einem Fahrzeugsitz wirksam wird.
Gurtschlösser für Sicherheitsgurtsysteme sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. Bewährt hat sich eine Bauform, bei der in dem Gehäuse des Gurtschlosses eine Führungsbahn für die Steckzunge gebildet ist und ein am Gehäuse quer zur Führungsbahn verschiebbar geführter oder verschwenkbar gelagerter Riegel mit einer Rastöffnung der Steckzunge zusammenwirkt. Ein parallel zur Führungsbahn in dem Gehäuse verschiebbar geführtes Sperrglied hält den Riegel in seiner Verriegelungsstellung, solange eine gleichfalls parallel zur Führungsbahn in dem Gehäuse verschiebbar geführte Auslösetaste sich in ihrer Ruhestellung befindet. Die Auslösetaste ist mit dem Sperrglied gekoppelt, um dieses bei Betätigung in eine Freigabestellung zu bewegen, in welcher der Riegel aus der Rastöffnung der Steckzunge freikommt.
Die Verwendung eines solchen Gurtschlosses in Sicherheitsgurtsystemen mit einer Rückstrammeinrichtung ist unproblematisch, wenn die Rückstrammkraft beispielsweise am Gurtaufroller wirksam wird. Es wurden auch bereits Rückstrammeinrichtungen vorgeschlagen, die zwischen dem Gurtschloß und seiner Befestigungsstelle am Fahrzeugaufbau oder einem Fahrzeugsitz wirksam werden. Derartige Rückstrammeinrichtungen verkürzen den Abstand zwischen der Befestigungsstelle des Gurtschlosses und dem Schloß selbst um einige Zentimeter, beispielsweise 10 cm. Die in solchen Fällen verwendeten Rückstrammeinrichtungen sind mechanisch ausgebildet und verfügen über einen Kraftspeicher in Form einer gespannten Feder, die durch einen auf Trägheitskräfte ansprechenden Sensor freigegeben wird und im Bedarfsfalle eine Rückstrammung bewirkt.
Mechanische Rückstrammeinrichtungen benötigen zur Bereitstellung der geforderten Rückstrammkraft eine sehr stark dimensionierte Feder. Die fahrzeugsensitive Auslösung einer solchen Feder bei gut reproduzierbaren Auslöseschwellen bereitet große Schwierigkeiten.
Mit einer pyrotechnischen Rückstrammeinrichtung, die als Rückstrammantrieb einen Kolben/Zylinder-Linearantrieb mit einem den Kolben im Zylinder im Auslösefall mit Druckgas beaufschlagenden pyrotechnischen Gasgenerator aufweist, lassen sich hohe Rückstrammkräfte vergleichsweise leicht erzielen. Es wurde nun aber gefunden, daß ein Gurtschloß der eingangs beschriebenen Art bei Verwendung im Zusammenhang mit einer solchen pyrotechnischen Rückstrammeinrichtung zu einem selbsttätigen Öffnen neigt.
Aus der Druckschrift EP-A-212 507 ist bereits ein Gurtschloß für ein Sicherheitsgurtsystem bekannt, das auch die Verwendung einer Rückstrammeinrichtung zuläßt. In herkömmlicher Weise enthält das Gehäuse des Gurtschlosses eine Führungsbahn für die Steckzunge. Ein am Gehäuse gelagerter Riegel wirkt mit einer Rastöffnung der Steckzunge zusammen. Parallel zu der Führungsbahn in dem Gehäuse ist eine Auslösetaste verschiebbar, durch deren Betätigung der Riegel aus der Rastöffnung der Steckzunge gelöst wird. Die Auslösetaste weist einen gewissen Leerhub auf. Am Gehäuse des Gurtschlosses ist ferner eine Sperrklinke schwenkbar gelagert. Diese Sperrklinke wird durch eine Feder in eine Lage vorgespannt, in der sie den Betätigungshub der Auslösetaste nicht behindert.
Der Schwerpunkt der Sperrklinke ist um ein solches Maß senkrecht zu der Verlagerungsrichtung des Gurtschlosses bei der Rückstrammbewegung gegenüber der Schwenkachse der Sperrklinke versetzt, daß die Sperrklinke unter der Wirkung einer einen vorbestimmten Schwellwert überschreitenden Verzögerung des Gurtschlosses in seiner Verlagerungsrichtung unter Überwindung der Federvorspannung in eine Eingriffsstellung verlagert wird, in welcher sie die Auslösetaste am Gehäuse arretiert. Da die Sperrklinke an einen Hebel angeschlossen ist, der allgemein quer zur Bewegungsrichtung des Gurtschlosses bei der Rückstrammbewegung orientiert ist und eine erhebliche Masse aufweist, ist seine Unterbringung in vorhandenen Schloßkonstruktionen schwierig. Bei sehr hohen Gurtstrafferbeschleunigungen besteht die Gefahr einer Beschädigung durch die hohen Trägheitskräfte, die am Lager des Hebels auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gurtschloß der eingangs angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß es problemlos in Sicherheitsgurtsystemen verwendbar ist, die mit Rückstrammeinrichtungen ausgestattet sind, die relativ hohe Rückstrammbeschleunigungen erzeugen, und daß es hinsichtlich seiner Bauform, Größe und Konstruktion mit nicht speziell für diesen Verwendungszweck vorgesehenen Schloßkonstruktionen übereinstimmt.
Die Erfindung geht aus von einem Gurtschloß der in der Druckschrift EP-A-212 507 beschriebenen Art und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Sperrklinke an der Auslösetaste gelagert ist und mit einer Rastkante am Gehäuse zusammenwirkt, die bei unbetätigter Auslösetaste in Verlagerungsrichtung des Gurtschlosses im Abstand von der Klinkenspitze der Sperrklinke gelegen ist, und daß die Sperrklinke einen einarmigen Hebel bildet, der sich allgemein parallel zur Verlagerungsrichtung des Gurtschlosses erstreckt. Im normalen Gebrauch wird die Sperrklinke durch die Vorspannmittel in ihrer Ruhelage gehalten, so daß die Auslösetaste unbehindert betätigt werden kann. Bei einem Rückstrammvorgang wird das Gurtschloß mit hoher Beschleunigung zu seinem Verankerungspunkt hin verlagert. Am Ende dieses Rückstrammhubes wird die Rückstrammbewegung abrupt beendet, so daß am Gurtschloß und den darin enthaltenen Funktionsteilen hohe Verzögerungen auftreten. Die Auslösetaste ist nun bestrebt, unter der Wirkung ihrer Massenträgheit einen Auslösehub zu vollführen. Dabei führt sie zunächst einen Leerhub aus, der bei allen gängigen Schloßkonstruktionen vorgesehen ist, um einer unbeabsichtigten Öffnung des Gurtschlosses vorzubeugen. Bevor nun die Auslösetaste das Ende ihres Leerhubes erreicht hat, ist die Sperrklinke unter der Wirkung derselben Verzögerung in ihre Eingriffsstellung verschwenkt worden, so daß sie eine Weiterbewegung der Auslösetaste in Betätigungsrichtung derselben verhindert. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Sperrklinke vorhandenen Gurtschloßkonstruktionen zugeordnet werden kann, ohne die Bauform, Baugröße und Konstruktion zu verändern. Es ist daher leicht möglich, sie in vorhandene Konstruktionen nachträglich zu integrieren, um bewährte Gurtschloßkonstruktionen für die Verwendung in Rückhaltesystemen mit Rückstrammeinrichtung geeignet zu machen.
Einige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Perspektivansicht einer Rückstrammeinrichtung, die an einem Gurtschloß angreift;
Fig. 2: eine teils im Schnitt gezeigte Seitenansicht der Rückstrammeinrichtung;
Fig. 3: einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Gurtschlosses im Zustand der betätigten Auslösetaste;
Fig. 4: eine analoge Schnittansicht des Gurtschlosses im Zustand der eingeschobenen und verriegelten Steckzunge;
Fig. 5: eine Schnittansicht des Gurtschlosses entlang Linie V-V in Fig. 4;
Fig. 6: einen Querschnitt des Gurtschlosses entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;
Fig. 7: eine schematische Perspektivansicht der Funktionsteile des Gurtschlosses;
Fig. 8: eine Explosivansicht der Funktionsteile des Gurtschlosses; und
Fig. 9 und 10: vergrößerte Detailansichten zweier Ausführungsformen zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise.

Die in Fig. 1 gezeigte Rückstrammeinrichtung besteht aus einem pyrotechnischen Kolben/Zylinder-Rückstrammantrieb 10, dessen Zylinder am Fahrzeugaufbau verankert ist, einer Längsführung für das Gurtschloß 12 in Form einer mit einem Langloch 14 versehenen gestreckten Verankerungsplatte 16, einem Zugseil 18, welches den Kolben 20 mit dem Befestigungsbeschlag 22 des Gurtschlosses verbindet, und einer Umlenkrolle 24, über die das Zugseil 18 geführt ist und die auf einem Befestigungsbolzen 26 gelagert ist, mittels welchem die Verankerungsplatte 16 am Fahrzeugaufbau befestigt ist.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die Rückstrammeinrichtung im nichtaktivierten Zustand. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist eine Stirnseite des Koblens 20 durch Druckgase beaufschlagbar, die von einem pyrotechnischen Gasgenerator 28 erzeugt werden. unter der Wirkung der Druckgase wird der Kolben 20 mit extrem hoher Beschleunigung angetrieben und zieht über das Zugseil 18 und den Befestigungsbeschlag 22 das Gurtschloß 12 nach unten. Am unteren Ende des Langlochs 14 wird die Bewegung des Gurtschlosses 12 plötzlich abgebremst. Durch eine in den Kolben 20 integrierte Rücklaufsperre wird verhindert, daß nach erfolgter Rückstrammung das Gurtschloß 12 in Richtung seiner Ausgangsstellung verlagert werden kann.
Wenn das Gurtschloß 12 am Ende des Rückstrammhubes plötzlich abgebremst wird, treten an der Auslösetaste 30 und den mit ihr verbundenen Teilen hohe Trägheitskräfte auf, die in Richtung der Auslösebewegung der Auslösetaste orientiert sind.
Durch die nun unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 10 beschriebene Ausbildung des Gurtschlosses wird vermieden, daß diese Trägheitskräfte zu einem unbeabsichtigten Öffnen des Gurtschlosses führen.
Der Verankerungsbeschlag 22 ist durch eine Nietverbindung mit dem lasttragenden Teil des Schloßgehäuses 32 verbunden. Dieses Gehäuse 32 ist von einer Abdeckung in Form einer Kunststoffschale 34 umgeben. Das Schloßgehäuse 32 ist mit einem in Draufsicht U-förmigen, hochgezogenen Lagerbügel versehen, zwischen dessen beiden parallelen Schenkeln 36, 38 ein Schwenkriegel 40 mittels eines Lagerbolzens 42 gelagert ist. Die Auslösetaste 30 besitzt zwei sich in das Schloßinnere erstreckende parallele Arme 30A, 30B, die an ihrem freien Ende mit einem Führungsschlitz versehen sind, den die äußeren Enden des Lagerbolzens 42 durchgreifen. Die Auslösetaste 30 ist an den Außenseiten der Schenkel 36, 38 gleitverschiebbar geführt.
Das Schloßgehäuse 32 ist mit einer Führungsbahn 44 für eine Steckzunge 46 versehen, die eine Rastöffnung 48 aufweist. Ein Steuernocken 50 des Schwenkriegels 40 ragt in die Führungsbahn 44 hinein. Der Schwenkriegel 40 ist ferner mit einer Rastnase 52 im Bereich seines freien Endes versehen.
Zwischen den beiden Armen 30A, 30B der Auslösetaste 30 ist ein Sperrglied 54 in Form einer Stahlplatte oberhalb eines Ansatzes 56 am freien Ende des Schwenkriegels 40 befestigt. Eine Druckfeder 58 stützt sich mit ihrem einen Ende an dem Sperrglied 54 und ihrem anderen Ende an einem Hebelarm 60 des Schwenkriegels 40 ab, welcher dem Steuernocken 50 gegenüberliegt.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Stellung hintergreift der Ansatz 56 des Schwenkriegels 40 die vordere Kante des Sperrgliedes 54, so daß die Rastnase 52 aus der Führungsbahn 44 durch die Druckfeder 58 herausgeschwenkt wird. Die Auslösetaste 30 ist in ihrer betätigten Stellung gezeigt.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Zustand ist die Steckzung 46 eingeschoben und die Rastnase 52 in der Rastöffnung 48 verrastet.
Bei der in den Figuren 5 bis 9 gezeigten Ausführungsform ist an der Auslösetaste 30 eine Sperrklinke 70 schwenkbar auf einem Lagerstift 72 gelagert, dessen Achse senkrecht zur Führungsbahn 44 ausgerichtet ist. Die Sperrklinke 70 ist als einarmiger Hebel ausgebildet, an dessen einem Ende die Sperrklinke gelagert ist und dessen anderes, freies Ende die Klinkenspitze 74 bildet. Diese Klinkenspitze 74 wirkt mit einer Rastkante 76 an einer rechteckigen Öffnung 78 in dem Schenkel 38 zusammen. Die Sperrklinke 70 wird durch eine aus Federdraht gebogene Feder 80 in ihre Ruhestellung außer Eingriff mit der Rastkante 76 vorgespannt. Da die Sperrklinke 70 als schmaler, länglicher Hebel ausgebildet ist, der sich parallel zu dem Schenkel 38 und in unmittelbarer Nähe neben diesem erstreckt, kann sie leicht innerhalb der Kunststoffschale 34 untergebracht werden, ohne deren Form zu verändern, insbesondere ohne Vergrößerung ihrer Maße.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird nun die Funktionsweise des Gurtschlosses beschrieben. Fig. 9 zeigt die Orientierung des Gurtschlosses und der Sperrklinke im normalen Gebrauch: Die Längsachse des Gurtschlosses, die mit seiner Verlagerungsrichtung im Rückstrammfalle übereinstimmt, ist gegenüber der Vertikalen um einen Winkel von beispielsweise etwa 35° geneigt. Aufgrund dieser Anordnung wirkt auf die Sperrklinke 70 eine Schwerkraftkomponente ein, durch welche diese in ihre normale Ruhestellung vorgespannt wird. Diese Vorspannung in die Ruhestellung wird durch die in Fig. 9 zur Vereinfachung nicht gezeigte Feder 80 noch unterstützt. Es sind aber auch Ausführungen möglich, bei denen die Vorspannung der Sperrklinke 70 in ihre Ruhestellung entweder allein durch Schwerkraft oder allein durch Federvorspannung erreicht wird.
Wenn wie bei der Ausführungsform nach Fig. 9 keine zusätzliche Feder verwendet wird, wirkt auf die Sperrklinke 70 eine Schwerkraftkomponente G, die mit dem Hebelarm X am Schwerpunkt S der Sperrklinke angreift. Andererseits ist der Schwerpunkt S gegenüber der mit A bezeichneten Schwenkachse der Sperrklinke 70 senkrecht zur Verlagerungsrichtung des Gurtschlosses im Rückstrammfalle um ein Maß y versetzt. Durch diese Versetzung werden die am Schwerpunkt S angreifenden Massenträgheitskräfte bei abrupter Verzögerung der Sperrklinke 70 mit dem Hebelarm y wirksam, um die Sperrklinke 70 in ihre Eingriffsstellung an der Sperrkante 76 der Öffnung 78 zu verschwenken. Die Eingriffsbewegung der Sperrklinke 70 kommt aber erst zustande, nachdem die sie in ihrer Ruhestellung haltende Vorspannkraft überwunden ist. Es gilt also folgende Beziehung: $x · G < m · a · y$

worin m die auf den Schwerpunkt S bezogene Masse der Sperrklinke 70 und a ein vorbestimmter Schwellwert der Verzögerung ist, bei dessen Überschreitung die Sperrklinke 70 in ihre Eingriffsstellung verschwenkt wird.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, liegt die Klinkenspitze 74 in ihrer Ruhestellung in einem Abstand d von der Rastkante 76. Dieser Abstand d ist ausreichend groß bemessen, damit die Sperrklinke 70 mit Sicherheit in die Öffnung 78 eingetreten ist, bevor sie die Höhe der Rastkante 76 erreicht. Andererseits ist dieser Abstand d deutlich kleiner als der in Fig. 9 ebenfalls gezeigte Leerhub L der Auslösetaste 30, wodurch gewährleistet ist, daß die Auslösetaste 30 arretiert wird, bevor das Ende des Leerhubes L erreicht ist.
Bei der Bemessung des Maßes y ist unter Berücksichtigung der Masse der Sperrklinke 70 darauf zu achten, daß die die Einsteuerung der Sperrklinke in ihre Eingriffsstellung bewirkenden Kräfte ausreichend groß sind, um die Sperrklinke sehr schnell in die Öffnung 78 einzusteuern. Aus demselben Grunde wird der vorbestimmte Schwellwert für die Verzögerung a, ab welcher die Vorspannkraft überwunden wird, relativ klein gewählt. Ein Wert von etwa -5 g ist ein geeigneter Wert, um einerseits den die Einsteuerung der Sperrklinke 70 bewirkenden Kräften nur wenig entgegenzuwirken, andererseits aber einen sicheren Verbleib der Sperrklinke in ihrer Ruhestellung im normalen Betriebszustand zu gewährleisten. Nach denselben Kriterien läßt sich die Stärke der Feder 80 berechnen, wenn diese allein oder im Zusammenwirken mit der Schwerkraft die Vorspannung erzeugen soll.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 ist die Sperrklinke 70 am Gehäuse schwenkbar gelagert. Mit ihrer Klinkenspitze 74 ist sie in die Bewegungsbahn einer Rippe 30a der Auslösetaste 30 hinein bewegbar. Durch die an ihrem Schwerpunkt S mit dem Hebelarm X angreifende Schwerkraftkomponente wird die Sperrklinke 70 in ihrer normalen Ruhestellung gehalten, in welcher sie den Lösehub der Taste 30 nicht behindert. Im Rückstrammfalle greift am Ende des Rückstrammhubes aufgrund der dann auftretenden hohen Verzögerungen am Schwerpunkt S eine Trägheitskraft mit dem Hebelarm y an, der eine Verschwenkung der Sperrklinke 70 entgegen dem Uhrzeigersinn in die Eingriffsstellung derselben bewirkt. Für die Bemessung des Abstandes d sowie der Maße y und X gelten dieselben Betrachtungen wie für die Ausführungsform nach Fig. 9.

Claims

Gurtschloß für ein Sicherheitsgurtsystem, das mit einer Rückstrammeinrichtung versehen ist, die zwischen dem Gurtschloß (12) und einer Verankerungsstelle (26) am Fahrzeugaufbau oder einem Fahrzeugsitz wirksam wird, indem sie das Gurtschloß (12) zu der Verankerungsstelle (26) hin verlagert, mit folgenden Merkmalen:
- in dem Gehäuse (32) des Gurtschlosses (12) ist eine Führungsbahn (44) für die Steckzunge (46) gebildet;

- ein am Gehäuse (32) gelagerter Riegel (40) wirkt mit einer Rastöffnung (48) der Steckzunge (46) zusammen;

- eine parallel zur Führungsbahn (44) in dem Gehäuse (32) verschiebbar geführte Auslösetaste (30) ist zur Freigabe des Riegels (40) zur Lösung desselben aus der Rastöffnung (48) der Steckzunge (46) vorgesehen und mit einem Leerhub zur Sicherung gegen unbeabsichtigte Auslösung gesichert;

- die Auslösetaste (30) ist mittels einer Sperrklinke (70) am Gehäuse entgegen einer Bewegung in Betätigungsrichtung arretierbar;

- die Sperrklinke (70) ist durch Vorspannmittel (G, 80) in eine Lage vorgespannt, in der sie den Betätigungshub der Auslösetaste (30) nicht behindert;

- die Sperrklinke (70) ist schwenkbar gelagert;

- der Schwerpunkt (S) der Sperrklinke (70) ist um ein solches Maß (y) senkrecht zu der Verlagerungsrichtung des Gurtschlosses bei der Rückstrammbewegung gegenüber der Schwenkachse (A) der Sperrklinke (70) versetzt, daß die Sperrklinke unter der Wirkung einer einen vorbestimmten Schwellwert (a) überschreitenden Verzögerung des Gurtschlosses in seiner Verlagerungsrichtung unter Überwindung der Vorspannmittel (G, 80) in ihre Eingriffsstellung verlagert wird, in der sie die Auslösetaste (30) am Gehäuse arretiert;
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (70) an der Auslösetaste (30) gelagert ist und mit einer Rastkante (76) am Gehäuse zusammenwirkt, die bei unbetätigter Auslösetaste (30) in Verlagerungsrichtung des Gurtschlosses im Abstand von der Klinkenspitze (74) der Sperrklinke (70) gelegen ist und daß die Sperrklinke (70) einen einarmigen Hebel bildet, der sich allgemein parallel zur Verlagerungsrichtung des Gurtschlosses (12) erstreckt.
Gurtschloß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (G) zumindest teilweise durch die an der Sperrklinke wirksame Schwerkraft gebildet sind.
Gurtschloß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel zumindest teilweise durch eine Feder (80) gebildet sind.
Gurtschloß nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Schwellwert (a) der Verzögerung und der Leerhub (L) der Auslösetaste (30) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Sperrklinke (70) unter der Wirkung der am Ende des Rückstrammweges auftretenden Verzögerung in ihre Eingriffsstellung verlagert wird, bevor die Auslösetaste (30) unter der Wirkung derselben Verzögerung und aufgrund ihrer Massenträgheit das Ende ihres Leerhubes (L) erreicht hat.
Gurtschloß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Schwellwert (a) etwa -5 g beträgt.