WO2012116770A1 - Gurtaufroller für einen sicherheitsgurt - Google Patents

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WO2012116770A1
WO2012116770A1 PCT/EP2012/000296 EP2012000296W WO2012116770A1 WO 2012116770 A1 WO2012116770 A1 WO 2012116770A1 EP 2012000296 W EP2012000296 W EP 2012000296W WO 2012116770 A1 WO2012116770 A1 WO 2012116770A1
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belt
retractor according
belt retractor
frame
stop
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PCT/EP2012/000296
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English (en)
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Adrian Landbeck
Bernd Gentner
Oliver Gross
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ZF Automotive Germany GmbH
Original Assignee
TRW Automotive GmbH
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/36Belt retractors, e.g. reels self-locking in an emergency
    • B60R22/38Belt retractors, e.g. reels self-locking in an emergency responsive only to belt movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/341Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means
    • B60R22/3413Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame

Definitions

  • the invention relates to a belt retractor for a safety belt, with a frame, a belt spool, which is rotatably mounted in the frame, a locking mechanism that can respond vehicle and / or belt-sensitive, and a force limiter, which is functionally arranged between the belt spool and the locking mechanism ,
  • Belt retractors with a force limiter are well known.
  • the force limiter is used to release a certain length of webbing in case of restraint, despite being blocked on itself belt reel to prevent excessively high deceleration forces.
  • it is basically desirable to limit the belt extension to a predetermined level. If no limitation is provided, under certain circumstances so much webbing can be pulled off the belt reel that the restraining effect of the seat belt can be improved under unfavorable conditions (for example very heavy vehicle occupant, second impact after a first impact, very oblique impact).
  • the object of the invention is to develop a belt retractor of the type mentioned in that with the least possible effort a reliable limitation of Gurtbandauszugs during a force limiting operation to a predetermined level is possible.
  • a Auszugsbe dictionary is provided according to the invention in a belt retractor of the type mentioned, which is arranged functionally between the belt reel and the frame.
  • the invention is based on the idea to use a separate from the force limiter Auszugsbe dictionaryr which is effective directly between the belt reel and the frame. In this way, the high loads that occur in limiting the rotation of the belt reel at the end of a force limiting operation can be reliably intercepted.
  • the locking mechanism has a locking part which can be blocked by the locking mechanism frame-fixed and to which the force limiter is connected.
  • the locking member is rotatably held relative to the frame when the locking mechanism vehicle or gurtband sensitive responds. The necessary for a force limitation rotation of the belt reel then takes place relative to the locking part.
  • a torsion bar is used as the force limiting element. This can be arranged to save space inside the belt reel.
  • the pull-out limiter preferably includes an activation mechanism responsive to relative rotation between the lock member and the belt reel. So there is no need for an external sensor or an active actuator that activates the pull-out limiter. Instead, the pull-out limiter is controlled directly on the basis of the only relevant parameter, namely the number of rotations of the belt reel during the force limiting operation.
  • the activation mechanism has a switching element which is attached to the locking part. This makes it possible to directly use the rotation of the belt reel relative to the locking member for the activation of the extension limiter.
  • the activation mechanism may include a thread associated with the locking member and a mating thread associated with the activating member. The pitch of the thread and the counter thread are chosen so that is activated relative to the blocking part of the Auszugsbegrenzer after the desired number of revolutions of the belt reel.
  • the mating thread is attached to a threaded sleeve. This results in a very simple structure.
  • the activation mechanism includes an activation pawl, which is pivoted in a relative rotation between locking part and belt reel from a rest position to an activation position.
  • the activation pawl makes it possible, for example, to synchronize a locking disk with the belt spool during the force limiting operation so that it can be coupled to the belt spool.
  • the activation mechanism may also comprise a counting disc, a wrap spring or a spiral mechanism, all of which initiate load transfer from the belt reel to the frame after a predetermined number of revolutions of the belt reel relative to the blocking member.
  • the extraction limiter has a load pawl, which can be controlled in a frame associated with the toothing.
  • a load pawl is a very compact component, with which the forces acting on braking of the belt reel at the end of a force limiting operation can be transmitted reliably.
  • the toothing is arranged on a threaded ring, which is mounted rotatably limited to the frame. This makes it possible to constructively determine the number of revolutions of the belt reel which it can perform during a force limiting operation.
  • the toothing is provided on a ring, which is mounted limitedly limited under damping damping on the frame.
  • the damped free travel around which the ring can be turned on the frame ensures that the load pawl is substantially load-free in the toothing can be controlled. This prevents that during the control of the load pawl tooth tips of the load pawl and the toothing can impinge on each other under load and can be damaged.
  • the toothing is mounted directly on the frame, in particular carried out in the frame.
  • This embodiment is characterized by a simple structure and low costs.
  • the toothing is undercut. This supports the control of the load pawl in the teeth even under load.
  • the extraction limiter has a friction disc which can cooperate with the frame.
  • a frictional action is used to block the belt reel toward the end of the force limiting operation and to prevent further belt webbing withdrawal.
  • the friction disc is provided with at least one obliquely aligned pressure surface.
  • a thrust washer can be used, which is non-rotatably connected to the belt reel. In this way, the pressing force with which the friction disc is pressed against an associated mating surface, generated directly from the belt reel itself.
  • the belt reel is provided with a counter surface which can cooperate with the frame.
  • the frame is thus clamped between two "brake pads", namely on the one hand, the friction disc and the other of the belt reel.
  • the extraction limiter contains a stop disk which can be coupled to the belt reel.
  • This embodiment is based on the idea of providing a separate component with the stop disk, which is kept stationary in normal operation and only in a force limiting operation with the Belt spool is coupled to limit the rotation of the belt reel relative to the locking member to a desired value.
  • the stop disc has a coupling toothing, which can be brought into engagement with a complementary coupling toothing of the belt reel.
  • the coupling teeth allow it with little effort to transmit the necessary forces to limit the rotation of the belt reel.
  • the activation pawl is used to synchronize the stop disc with the belt reel.
  • the activation pawl can engage in the coupling teeth, so that it entrains the stop disk.
  • a stop is preferably provided, which can engage in a complementary stop on the frame. In this way, the forces can be transmitted directly from the belt reel on the coupling teeth in the stop disk and from there into the frame.
  • a control disk which is provided with Ausmaschineschrägen, with which the stop disk can be moved in the axial direction in a stop position.
  • the Ausberichtschrägen make it possible to move the stop disk in the axial direction at a desired time so that their stop can engage in the complementary stop on the frame.
  • a coupling mechanism which couples the control disk to the stop disk until the belt reel has made a predetermined number of revolutions relative to the locking member. By selecting the number of revolutions that the control disc can perform together with the stop disc, the amount of webbing that can be withdrawn from the belt reel during a force limiting operation is determined.
  • the coupling mechanism may in particular be a shear pin or a coupling spring, which has a predetermined torque between can transmit disc and control disk. This results in a very compact design.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a belt retractor according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the belt retractor according to the first embodiment
  • Figure 3 is a perspective view of a switching element used in the belt retractor according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a belt retractor according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows the belt retractor of Figure 4 in a schematic perspective view
  • FIG. 6 is a perspective view of the frame of a belt retractor according to a variant embodiment of the second embodiment
  • FIG. 7 is an enlarged detail view of an alternative embodiment of the activation mechanism
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of a belt retractor according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a detail of the belt retractor according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view of a belt retractor according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 1 is a perspective view of a belt reel of the belt retractor according to the fourth embodiment
  • FIG. 12 shows a side view of the belt retractor according to the fourth embodiment
  • Figure 13 is a perspective view of a stop disc used in the fourth embodiment.
  • Figure 14 is a perspective view of a control disk used in the belt retractor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 shows a perspective view of a shell with a counting disc accommodated therein, which are used in the belt retractor according to the fourth embodiment
  • FIG. 16 is a perspective view of the shell of FIG. 15 with stop disc and control disc mounted therein;
  • FIG. 17 is a perspective view of the frame of the belt retractor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a perspective view of a belt reel with an activation mechanism according to an alternative embodiment.
  • FIGS. 1 to 3 show a belt retractor according to a first embodiment.
  • the belt retractor includes a frame 10 having a back portion 12 and two side flanges 14. Between the two side flanges 14, a belt spool 16 is rotatably mounted. On the belt reel 16, a (not shown) webbing of a seat belt can be wound up. On her (relative to Figure 1) right side of the belt reel 16 is provided with a locking member 18 which is provided with a schematically indicated locking teeth 20. In the interior of the locking member 18, one end of a torsion bar 22 is rotatably received, the other end is rotatably connected to the belt reel 16.
  • a schematically illustrated blocking pawl 24 cooperate, which is part of a locking mechanism 26 schematically indicated here.
  • the locking mechanism 26 may in a conventional manner, the locking member 18 webbing-sensitive or vehicle-sensitive block, so that it does not rotate relative to the frame in the withdrawal direction of the webbing.
  • a Auszugsbe dictionary 28 is arranged, which has a mounted on the end face of the belt reel load pawl 30. This is mounted by means of a pivot bearing 32 on the end face of the belt reel that they can be pivoted under the action of a compression spring 34 from the starting position shown in Figure 2 so that a toothed portion 36 at the end facing away from the pivot bearing 32 of the load pawl 30 in a toothing 38 can be controlled.
  • the load pawl 30 is held by a switching element 40 (see in particular Figure 3), which has a protected sleeve 42.
  • a coupling toothing 44 which is rotatably connected to the locking member 18, and at the other end with a control pin 46.
  • the control pin 46 extends through a slot 48 which is circular section-shaped, from the front side of the Belt spool 16 and is applied to the load pawl 30 so that it is held in its initial position when the torsion bar 22 is in the initial state.
  • the toothing 38 is formed on the inner circumference of a threaded ring 50 which engages with its external thread in an internal thread of a counter-ring 52 which is rotatably held on the side flange 14 of the frame 10.
  • the counter-ring 52 has a stop flange 54 which, in the starting position shown in Figure 1, a few threads away from the position in which the threaded ring 50 is located.
  • the belt reel 16 can rotate freely, since the load pawl 30 is held by the control pin 46 in its initial position in which it does not engage in the toothing 38 of the threaded ring 50.
  • the locking mechanism 26 responds and the locking member 18 is held against rotation by the blocking pawl 24, the belt spool 16 is held against rotation, as long as the torque applied to them is less than the torque which can be transmitted from the torsion bar 22 without this (noticeable ) is twisted. However, if the forces acting in the webbing exert such a torque on the torsion bar 22 that it yields, the belt spool 16 begins to rotate relative to the locking part 18.
  • the load pawl 30 Since the control pin 46 fixed with coupled to the locking member 18, the load pawl 30 is rotated relative to the control pin 46 at such a relative rotation between the belt reel 16 and locking member 18; the belt spool 16 rotates in the direction of the arrow P of FIG. 2 while the control pin 46 stops. As a result, the load pawl 30 is released, so that it engages under the action of the compression spring 34 in the toothing 38. This causes the load pawl 30 entrains the threaded ring 50 so that it screws into the counter-ring 52 inwardly toward the stop flange 54. In this process, the torsion bar 22 is twisted, so that a so-called force limiting operation takes place.
  • control pin 46 Upon further rotation of the belt spool relative to the spreader, the control pin is sheared off.
  • the control pin 46 shown it can also be arranged so that it actively displaces the load pawl 30 outwards when there is a relative rotation between the blocking part 18 and the belt reel 16.
  • inertial or centrifugal forces can be used to control the load pawl.
  • the rotation of the belt reel 16 during the force limiting operation is possible as long as the threaded ring 50 can screw into the mating ring 52. Once the stop flange 54 is reached, the threaded ring 50 can not rotate further, so that due to the engaging in him load latch 30, the belt reel 16 can not rotate. Consequently, a torque acting on the belt reel 16 is introduced therefrom via the load pawl 30, the threaded ring 50 and the counter ring 52 into the side flange 14 of the frame 10, and the force limiting operation is completed.
  • the free threads available for the nut 50 from the initial condition to tight abutment against the stop flange 54, the number of revolutions of the belt spool relative to the stop member 18 that the belt spool 16 can perform during the force limiting operation can be adjusted.
  • a second embodiment will now be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the same reference numerals are used, and reference is made to the above explanations in this respect.
  • the difference between the first and second embodiments is that in the second embodiment, the number of allowable revolutions of the belt spool 16 during the force limiting operation is not adjusted by a rotation of the gearing 38 relative to the frame 10, but by a threaded mechanism inside the belt spool 16.
  • This consists of a threaded sleeve 56 which is rotatably coupled to the locking member 18, and a switching sleeve 58 which has a thread of the threaded sleeve 56 complementary mating thread and is provided with the control pin 46.
  • the control pin 46 holds the load pawl 30 in an initial position in which it does not engage in the toothing 38.
  • the toothing 38 is formed directly in the corresponding side flange 14 of the frame 10 in the second embodiment. As can be seen in Figure 5, the teeth 38 is strongly undercut.
  • the belt spool 16 rotates relative to the locking member 18, and the rotatably received in the belt reel 16 shift sleeve 58 rotates relative to the threaded sleeve 56.
  • the mating thread of the shift sleeve 58 screwed onto the thread of the threaded sleeve 56, whereby the control pin 46th is pulled inwardly in the direction of the arrow S of Figure 4.
  • the control pin 46 releases the load pawl 30, it pivots with its toothed section 36 outwards into the position shown in FIG. 5, in which it engages in the toothing 38 in the frame.
  • the belt reel 16 is held against rotation on the frame 10.
  • the number of revolutions that the belt spool 16 can perform relative to the locking member 18 until the load pawl 30 is released is determined by the length of engagement of the control pin 46 with the load pawl 30 and the pitch of the threaded engagement between the threaded sleeve 56 and the shift sleeve 58 ,
  • the belt reel 16 Due to the strongly undercut toothing 38, which acts on the load latch 30, the belt reel 16 is allowed to rotate despite a controlled load pawl 30 still by a defined angle to remain almost no load when driving to the tooth base. This reduces the loads on the teeth 38th.
  • the locking mechanism can be designed according to the highest level of force occurring. Due to the design of the extension limiter, the design of the locking mechanism is independent of whether such an extension limiter is to be integrated into the belt retractor or not.
  • Another advantage of the first and the second embodiment is that the loads which are absorbed by the belt reel when the Auszugsbeskyr has limited the relative rotation of the belt reel 16 to the locking member 18 towards the end of a force limiting operation, on the two side flanges 14 of the frame 10th be distributed to the belt retractor: On the side of the locking member 18, the torque is derived, which is transmitted from the torsion bar 22 at the end of Kraftbegrenzungsvorgangs, and on the side of the load pawl 30, the remaining torque is transmitted.
  • FIG. 6 shows a frame 10 for a belt retractor according to a variant embodiment of the second embodiment.
  • the toothing 38 is formed on a damped Leerweg ring 60, which from the initial position shown in Figure 6 with a certain damping around a free travel L can be rotated relative to the corresponding side flange 14 until it finally abuts by means of a stop 62 against a counter-stop 64 of the frame.
  • the limited rotatable toothing 38 results in that during the actual control of the toothed portion 36 of the load pawl 30 in the toothing 38 still no load can be transmitted, since the Leerweg ring 60 rotates.
  • FIG. 7 An alternative embodiment is shown schematically in Figure 7, which uses a compression spring-like wire construction 66 which engages with a turn in a retaining recess 68 of the control pin 46 and with its relative to Figure 7 left end fixed to a retaining sleeve 70 which rotatably with the Locking member 18 is connected.
  • a central turn of the wire construction 66 engages in the retaining recess 68, so that the control pin 46 is held in a starting position.
  • the basic difference between the third embodiment and the previous embodiments is that in the third embodiment, no load pawl 30 is used, but a friction disc 72, which can apply a sufficiently high friction torque, with the belt reel 16 at the end of a force limiting operation rotatably on the frame 10 is locked.
  • the friction disc 72 is provided with a friction surface 74 which can cooperate with the outside of the left side flange 14 in FIG.
  • the friction disk 72 is provided with an obliquely aligned contact surface 76 provided, which faces a counter surface 78, which is also employed obliquely.
  • the mating surface 78 is disposed on a thrust washer 80 which is rotatably connected to the belt spool 16.
  • the control pin 46 engages in the friction disk 72 so that it rotates together with the belt spool 16 and the pressure plate 80.
  • this state there is a slight play between the friction surface 74 and the outer wall of the side flange 14 of the frame 10. If, during a force limiting operation, the belt reel 16 rotates relative to the blocking part 18, the shift sleeve 58 screws onto the threaded sleeve 56 until the control pin 46 releases the friction disk 72.
  • This allows a bow spring 79, the friction plate 72 relative to the pressure plate 80 to rotate so that the pressure surface 76 runs onto the counter surface 78 and thereby the friction plate 72 is displaced in the direction of the arrow P of Figure 9 against the side flange 14.
  • the friction disc 72 is thereby frictionally engaged with the side flange 14, whereby it is further braked, which increases the pressure effect of the pressure plate 80. This results in a braking effect, by which also lies within the side flange 14 end face against the side flange 14 is pulled.
  • the side flange 14 then acts like a brake disc which is clamped between two brake linings (friction surface 74 and end face 80 of the belt reel 16). In this way, further rotation of the belt reel is prevented after the end of the force limiting operation.
  • a stop disc 84 is used instead of a load pawl, which is provided with a coupling toothing 86 and a stop 88.
  • the coupling toothing 86 can be brought into engagement with a complementary belt spool coupling toothing 90 which is embodied on the belt spool 16 so that it lies on the outside of the frame 10.
  • the stop 88 of the stop disc 84 can be brought into engagement with a frame stop 92.
  • the stop disk 84 is arranged inside a control disk 94 (see in particular FIG. 14), which is provided with a plurality of control ramps 96 on its inner circumference. These can interact with counter-bevels 97, which are arranged on the control disk 94. Furthermore, 94 more retaining lugs 98 are provided on the control disk 94.
  • the control disk 94 is provided on its outer periphery with an external thread 100, with which a counting ring 102 is engaged. This is rotatably on retaining lugs 103, but slidably received in the axial direction in a housing 104 which is fixedly mounted on the side flange 14 of the frame 10.
  • the counting ring 102 is at a distance from an end flange 106 of the control disk 94, and the stop disk 84 is held behind the retaining lugs 98 so that they on the side facing away from the end flange 106 axial side of the control disk 94th lies.
  • an activation pawl 108 is mounted, which can be pivoted from its initial position shown in Figure 12 in an outwardly pivoted activation position, in which it engages the coupling teeth 86 of the stop disk 84.
  • the activation pawl 108 is connected by a connecting member 110 with a retaining lever 1 12, which is in its initial state, so when the belt reel 16 is not rotated relative to the locking member 18, supported on its inner side. Characterized the activation pawl 108 is held against the action of the compression spring 34 pivoted radially inwardly. If there is a relative rotation between the belt reel 16 and the locking member 18, the retaining lever 1 12 is released, and the activation pawl 108 is pivoted by the compression spring 34 to the outside.
  • the stop 88 Due to the axial displacement of the stop disk 84, the stop 88 now passes into the region of a recess 116 in the side flange 14, which, viewed in the direction of rotation, lies in front of the frame stop 92. In the continued rotation of the belt reel 16 of the stop 88 of the stopper 84 is finally against the frame stop 92, whereby further rotation of the belt reel 16 is prevented.
  • the suitable arrangement of the stop disk 84 relative to the frame stop 92 and the suitable choice of the thread pitch of the external thread 100 of the control disk 94 ensures that the stop 88 of the stop disk 84 synchronized in the activation case dips into the recess 116 immediately in front of the frame stop 92.
  • the activation pawl 108 could also be activated actively or using inertial or centrifugal forces.
  • a spring element could also be used which provides sufficient frictional force between the stop disc and the control disc.
  • Another advantage is that the separation of the load mechanism from the counting mechanism, the components can be carried out inexpensively.
  • FIG. 18 shows a variant embodiment which uses a drag ring 120 instead of the counting ring 102, with which just under two revolutions of the belt reel 16 are permitted before the stop disk 84 is pushed onto the belt reel coupling toothing (not visible here).
  • the towing ring 120 has an inner stop 122 and an outer stop 124.
  • the outer stop 124 cooperates with a control disc stop 126
  • the inner stop 122 cooperates with a frame stop 128 which is rotatably held relative to the frame 10 of the belt retractor.
  • the control disc stop 126 is located at the position shown in dashed lines.
  • the control disk 94 also rotates.
  • control disk stop 126 first passes from the dashed position into the position represented by a solid line in FIG. 18, in which it bears against the outer stop 124 and continues to move in the direction of the arrow P.
  • the inner stop 122 comes into abutment against the frame stop 128, so that the drag ring 120 and thereby also the control disk 94 can no longer rotate.
  • the stop disc 84 continues to rotate with the belt spool 16
  • the pressure bevels 97 of the stop disc 84 shift relative to the control disc 94, so that the stop disc 84 is displaced in the axial direction toward the center of the belt spool 16 and engages the belt spool.
  • Coupling teeth 90 passes. This then allows engagement of provided on the stop disc 84 stop with the frame stop.
  • FIG. 19 shows a further embodiment variant which uses a different mechanism in order to achieve an axial displacement of the stop disk 84 after a predetermined number of rotations of the belt reel.
  • an intermediate ring 130 is used, which with a Counting teeth 132 is provided. This cooperates with a pinion of stepped gears 134 whose larger gear interacts with a sun gear 136.
  • the activation pawl couples the stop disc 84 and the intermediate ring 130 with the belt spool, they rotate together with the control disk 94.
  • step gears 134 cause a slight relative rotation between the control disk 94 and the intermediate ring 130 per revolution of the control disk 94 relative to the sun gear 136 until it turns into axial direction is released and is displaced by the Aus Kunststoffschrägen 96 in the axial direction.
  • the stop disk 84 engages with the frame coupling toothing 90 of the belt reel, so that the stop 88 on the stop disk 84 can finally fix the belt reel relative to the frame.

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Abstract

Ein Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt enthält einen Rahmen (10), eine Gurtspule (16), die drehbar im Rahmen (10) gelagert ist, einen Sperrmechanismus (26), der fahrzeug- und/oder gurtbandsensitiv ansprechen kann, und einen Kraftbegrenzer (22), der funktional zwischen der Gurtspule (16) und dem Sperrmechanismus (26) angeordnet ist.

Description

Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt
Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen, einer Gurtspule, die drehbar im Rahmen gelagert ist, einem Sperrmechanismus, der fahrzeug- und/oder gurtbandsensitiv ansprechen kann, und einem Kraftbegrenzer, der funktional zwischen der Gurtspule und dem Sperrmechanismus angeordnet ist.
Gurtaufroller mit einem Kraftbegrenzer sind allgemein bekannt. Der Kraftbegrenzer dient dazu, im Rückhaltefall trotz an sich blockierter Gurtspule eine bestimmte Länge an Gurtband freizugeben, um übermäßig hohe Verzögerungskräfte zu verhindern. Dabei ist es allerdings grundsätzlich wünschenswert, den Gurtbandauszug auf ein vorbestimmtes Maß zu begrenzen. Ist keine Begrenzung vorgesehen, kann unter Umständen während eines Kraftbegrenzungsvorgangs so viel Gurtband von der Gurtspule abgezogen werden, dass die Rückhaltewirkung des Sicherheitsgurtes bei ungünstigen Bedingungen (beispielsweise sehr schwerer Fahrzeuginsasse, Zweitaufprall nach einem Erstaufprall, stark schräger Aufprall) noch verbessert werden kann.
Im Stand der Technik sind verschiedene Ausgestaltungen bekannt, mit denen durch in den Kraftbegrenzer integrierte Anschläge versucht wird, die Anzahl der maximal zulässigen Drehungen der Gurtspule während eines Kraftbegrenzungsvorgangs zu limitieren. Diese Mechanismen zeichnen sich jedoch nicht immer durch die gewünschte Wirksamkeit und durch einen einfachen Aufbau aus.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass mit möglichst geringem Aufwand eine zuverlässige Begrenzung des Gurtbandauszugs während eines Kraftbegrenzungsvorgangs auf ein vorbestimmtes Maß möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art ein Auszugsbegrenzer vorgesehen, der funktional zwischen der Gurtspule und dem Rahmen angeordnet ist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, einen vom Kraftbegrenzer getrennten Auszugsbegrenzer zu verwenden, der unmittelbar zwischen der Gurtspule und dem Rahmen wirksam ist. Auf diese Weise können die hohen Lasten, die bei der Begrenzung der Drehung der Gurtspule am Ende eines Kraftbegrenzungsvorgangs auftreten, zuverlässig abgefangen werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Sperrmechanismus ein Sperrteil aufweist, das vom Sperrmechanismus rahmenfest blockiert werden kann und an dem der Kraftbegrenzer angeschlossen ist. Das Sperrteil wird drehfest relativ zum Rahmen gehalten, wenn der Sperrmechanismus fahrzeug- oder gurtband- sensitiv anspricht. Die für eine Kraftbegrenzung nötige Drehung der Gurtspule erfolgt dann relativ zum Sperrteil.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Kraftbegrenzungselement ein Torsionsstab eingesetzt wird. Dieser kann platzsparend im Inneren der Gurtspule angeordnet sein.
Der Auszugsbegrenzer enthält vorzugsweise einen Aktivierungsmechanismus, der in Abhängigkeit von einer Relativdrehung zwischen dem Sperrteil und der Gurtspule anspricht. Es ist also kein externer Sensor oder eine aktive Betätigungsvorrichtung erforderlich, die den Auszugsbegrenzer aktiviert. Stattdessen wird der Auszugsbegrenzer unmittelbar anhand des einzig relevanten Parameters angesteuert, nämlich der Anzahl der Drehungen der Gurtspule während des Kraftbegrenzungsvorgangs.
Vorzugsweise weist der Aktivierungsmechanismus ein Schaltelement auf, das am Sperrteil befestigt ist. Dies ermöglicht, unmittelbar die Drehung der Gurtspule relativ zum Sperrteil für die Aktivierung des Auszugsbegrenzers zu verwenden. Der Aktivierungsmechanismus kann ein dem Sperrteil zugeordnetes Gewinde und ein dem Aktivierungselement zugeordnetes Gegengewinde aufweisen. Die Steigung des Gewindes und des Gegengewindes sind so gewählt, dass nach der gewünschten Anzahl von Umdrehungen der Gurtspule relativ zum Sperrteil der Auszugsbegrenzer aktiviert wird.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Gegengewinde an einer Schraubhülse angebracht ist. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Aktivierungsmechanismus eine Aktivierungsklinke enthält, die bei einer Relativdrehung zwischen Sperrteil und Gurtspule aus einer Ruhestellung in eine Aktivierungsstellung verschwenkt wird. Die Aktivierungsklinke ermöglicht es, beispielsweise eine Sperrscheibe während des Kraftbegrenzungsvorgangs mit der Gurtspule zu synchronisieren, so dass diese mit der Gurtspule gekoppelt werden kann.
Der Aktivierungsmechanismus kann auch eine Zählscheibe, eine Schlingfeder oder einen Spiralmechanismus aufweisen, die alle nach einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen der Gurtspule relativ zum Sperrteil eine Lastübertragung von der Gurtspule in den Rahmen einleiten.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Auszugsbegrenzer eine Lastklinke aufweist, die in eine dem Rahmen zugeordnete Verzahnung eingesteuert werden kann. Bei einer solchen Lastklinke handelt es sich um ein sehr kompaktes Bauteil, mit dem zuverlässig die beim Abbremsen der Gurtspule am Ende eines Kraftbegrenzungsvorgangs wirkenden Kräfte übertragen werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verzahnung an einem Gewindering angeordnet ist, der begrenzt drehbar am Rahmen angebracht ist. Dies ermöglicht, konstruktiv die Anzahl von Umdrehungen der Gurtspule festzulegen, die diese während eines Kraftbegrenzungsvorgangs ausführen kann.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Verzahnung an einem Ring vorgesehen, der unter Dämpfung begrenzt drehbar am Rahmen angebracht ist. Der gedämpfte Leerweg, um den der Ring am Rahmen gedreht werden kann, gewährleistet, dass die Lastklinke im Wesentlichen lastfrei in die Verzahnung eingesteuert werden kann. Dadurch ist verhindert, dass beim Einsteuern der Lastklinke Zahnspitzen der Lastklinke und der Verzahnung unter Last aufeinander auftreffen und beschädigt werden können.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Verzahnung unmittelbar am Rahmen angebracht ist, insbesondere im Rahmen ausgeführt ist. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und geringe Kosten aus. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Verzahnung hinterschnitten ist. Dies unterstützt das Einsteuern der Lastklinke in die Verzahnung auch unter Last.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Auszugsbegrenzer eine Reibscheibe aufweist, die mit dem Rahmen zusammenwirken kann. Bei dieser Ausführungsform wird eine Reibungswirkung verwendet, um die Gurtspule gegen Ende des Kraftbegrenzungsvorgangs zu blockieren und einen weiteren Gurtbandauszug zu verhindern. Der Vorteil einer Reibscheibe besteht darin, dass beim Aktivieren keinerlei Synchronisierung zwischen sich relativ zueinander bewegenden Teilen nötig ist.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Reibscheibe mit mindestens einer schräg ausgerichteten Andruckfläche versehen ist. Auf diese Weise kann eine Selbstverstärkung der Bremswirkung erreicht sein. Insbesondere kann eine Druckscheibe verwendet werden, die drehfest mit der Gurtspule verbunden ist. Auf diese Weise wird die Andruckkraft, mit der die Reibscheibe gegen eine zugeordnete Gegenfläche gedrückt wird, unmittelbar von der Gurtspule selbst erzeugt.
Vorzugsweise ist die Gurtspule mit einer Gegenfläche versehen, die mit dem Rahmen zusammenwirken kann. Bei dieser Ausführungsform wird der Rahmen also zwischen zwei „Bremsbelägen" eingespannt, nämlich zum einen der Reibscheibe und zum anderen der Gurtspule.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Auszugsbegrenzer eine Stoppscheibe enthält, die mit der Gurtspule gekoppelt werden kann. Diese Ausgestaltung beruht auf dem Grundgedanken, mit der Stoppscheibe ein separates Bauelement vorzusehen, das im Normalbetrieb stationär gehalten wird und erst bei einem Kraftbegrenzungsvorgang mit der Gurtspule gekoppelt wird, um die Drehung der Gurtspule relativ zum Sperrteil auf einen gewünschten Wert zu begrenzen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Stoppscheibe eine Koppelverzahnung aufweist, die mit einer komplementären Koppelverzahnung der Gurtspule in Eingriff gebracht werden kann. Die Koppelverzahnungen ermöglichen es mit geringem Aufwand, die nötigen Kräfte zum Begrenzen der Drehung der Gurtspule zu übertragen.
Vorzugsweise wird die Aktivierungsklinke dazu verwendet, die Stoppscheibe mit der Gurtspule zu synchronisieren. Zu diesem Zweck kann die Aktivierungsklinke in die Koppelverzahnung eingreifen, so dass sie die Stoppscheibe mitnimmt.
An der Stoppscheibe ist vorzugsweise ein Anschlag vorgesehen, der in einen komplementären Anschlag am Rahmen eingreifen kann. Auf diese Weise können die wirkenden Kräfte unmittelbar von der Gurtspule über die Koppelverzahnungen in die Stoppscheibe und von dieser in den Rahmen übertragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Steuerscheibe vorgesehen, die mit Aussteuerschrägen versehen ist, mit denen die Stoppscheibe in axialer Richtung in eine Stoppstellung bewegt werden kann. Die Aussteuerschrägen ermöglichen es, zu einem gewünschten Zeitpunkt die Stoppscheibe so in axialer Richtung zu verschieben, dass ihr Anschlag in den komplementären Anschlag am Rahmen eingreifen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Koppelmechanismus vorgesehen, der die Steuerscheibe mit der Stoppscheibe koppelt, bis die Gurtspule eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen relativ zum Sperrteil ausgeführt hat. Durch die Auswahl der Anzahl von Umdrehungen, die die Steuerscheibe zusammen mit der Stoppscheibe ausführen kann, wird der Betrag an Gurtband bestimmt, der während eines Kraftbegrenzungsvorgangs von der Gurtspule abgezogen werden kann.
Der Koppelmechanismus kann insbesondere ein Scherstift oder eine Koppelfeder sein, der bzw. die ein vorbestimmtes Drehmoment zwischen Stopp- scheibe und Steuerscheibe übertragen kann. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
- Figur 1 in einer schematischen Schnittansicht einen Gurtaufroller gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 2 in einer schematischen perspektivischen Ansicht den Gurtaufroller gemäß der ersten Ausführungsform;
- Figur 3 in einer perspektivischen Ansicht ein Schaltelement, das beim Gurtaufroller gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
- Figur 4 in einer schematischen Schnittansicht einen Gurtaufroller gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 5 den Gurtaufroller von Figur 4 in einer schematischen perspektivischen Ansicht;
- Figur 6 in einer perspektivischen Ansicht den Rahmen eines Gurtaufrollers gemäß einer Ausführungsvariante zur zweiten Ausführungsform;
- Figur 7 eine vergrößerte Detailansicht einer alternativen Ausgestaltung des Aktivierungsmechanismus;
- Figur 8 in einer schematischen Schnittansicht einen Gurtaufroller gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 9 in einer vergrößerten Ansicht ein Detail des Gurtaufrollers gemäß der dritten Ausführungsform;
- Figur 10 in einer schematischen Schnittansicht einen Gurtaufroller gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 1 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Gurtspule des Gurtaufrollers gemäß der vierten Ausführungsform; - Figur 12 eine Seitenansicht des Gurtaufrollers gemäß der vierten Ausführungsform;
- Figur 13 in einer perspektivischen Ansicht eine Stoppscheibe, die bei der vierten Ausführungsform verwendet wird;
- Figur 14 in einer perspektivischen Ansicht eine Steuerscheibe, die beim Gurtaufroller gemäß der vierten Ausführungsform verwendet wird;
- Figur 15 in einer perspektivischen Ansicht eine Schale mit darin aufgenommener Zählscheibe, die beim Gurtaufroller gemäß der vierten Ausführungsform verwendet werden;
- Figur 16 in einer perspektivischen Ansicht die Schale von Figur 15 mit darin montierter Stoppscheibe und Steuerscheibe;
- Figur 17 in einer perspektivischen Ansicht den Rahmen des Gurtaufrollers gemäß der vierten Ausführungsform;
- Figur 18 in einer perspektivischen Ansicht eine Gurtspule mit einem Aktivierungsmechanismus gemäß einer alternativen Ausgestaltung; und
- Figur 19 in einer perspektivischen Explosionsansicht einen Aktivierungsmechanismus gemäß einer wiederum weiteren Ausführungsvariante.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein Gurtaufroller gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Der Gurtaufroller enthält einen Rahmen 10, der ein Rückenteil 12 und zwei Seitenflansche 14 aufweist. Zwischen den beiden Seitenflanschen 14 ist eine Gurtspule 16 drehbar gelagert. Auf der Gurtspule 16 kann ein (nicht dargestelltes) Gurtband eines Sicherheitsgurtes aufgewickelt werden. Auf ihrer (bezogen auf Figur 1 ) rechten Seite ist die Gurtspule 16 mit einem Sperrteil 18 versehen, das mit einer schematisch angedeuteten Sperrverzahnung 20 versehen ist. Im Inneren des Sperrteils 18 ist drehfest ein Ende eines Torsionsstabes 22 aufgenommen, dessen anderes Ende drehfest mit der Gurtspule 16 verbunden ist. Mit der Sperrverzahnung 20 kann eine schematisch dargestellte Blockierklinke 24 zusammenwirken, die Teil eines hier schematisch angedeuteten Sperrmechanismus 26 ist. Der Sperrmechanismus 26 kann in an sich bekannter Weise das Sperrteil 18 gurtbandsensitiv oder fahrzeugsensitiv blockieren, so dass es sich in der Abzugsrichtung des Gurtbandes nicht relativ zum Rahmen dreht.
Auf der vom Sperrmechanismus 26 abgewandten Seite der Gurtspule 16 ist ein Auszugsbegrenzer 28 angeordnet, der eine an der Stirnseite der Gurtspule gelagerte Lastklinke 30 aufweist. Diese ist mittels eines Schwenklagers 32 so an der Stirnseite der Gurtspule gelagert, dass sie unter der Wirkung einer Druckfeder 34 aus der in Figur 2 gezeigten Ausgangsstellung so verschwenkt werden kann, dass ein Verzahnungsabschnitt 36 am vom Schwenklager 32 abgewandten Ende der Lastklinke 30 in eine Verzahnung 38 eingesteuert werden kann. In der in Figur 2 gezeigten Ausgangsstellung wird die Lastklinke 30 von einem Schaltelement 40 (siehe insbesondere Figur 3) gehalten, das eine geschützte Hülse 42 aufweist. Diese ist an einem Ende mit einer Koppelverzahnung 44 versehen, die mit dem Sperrteil 18 drehfest verbunden ist, und am anderen Ende mit einem Steuerstift 46. Die Steuerstift 46 erstreckt sich durch ein Langloch 48, das kreis- abschnittsförmig ausgeführt ist, aus der Stirnseite der Gurtspule 16 hinaus und liegt an der Lastklinke 30 so an, dass diese in ihrer Ausgangsstellung gehalten wird, wenn der Torsionsstab 22 sich im Ausgangszustand befindet.
Die Verzahnung 38 ist am Innenumfang eines Gewinderings 50 ausgebildet, der mit seinem Außengewinde in ein Innengewinde eines Gegenrings 52 eingreift, der drehfest am Seitenflansch 14 des Rahmens 10 gehalten ist. Der Gegenring 52 weist einen Anschlagflansch 54 auf, der in der in Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung einige Gewindegänge von der Position entfernt ist, in der sich der Gewindering 50 befindet.
Im Normalbetrieb kann sich die Gurtspule 16 ungehindert drehen, da die Lastklinke 30 vom Steuerstift 46 in ihrer Ausgangsstellung gehalten wird, in der sie nicht in die Verzahnung 38 des Gewinderings 50 eingreift. Wenn der Sperrmechanismus 26 anspricht und das Sperrteil 18 von der Blockierklinke 24 drehfest gehalten wird, ist auch die Gurtspule 16 drehfest gehalten, solange das auf sie einwirkende Drehmoment geringer ist als das Drehmoment, welches vom Torsionsstab 22 übertragen werden kann, ohne dass dieser (merklich) tordiert wird. Wenn allerdings die im Gurtband wirkenden Kräfte ein solches Drehmoment auf den Torsionsstab 22 ausüben, dass dieser nachgibt, beginnt sich die Gurtspule 16 relativ zum Sperrteil 18 zu verdrehen. Da der Steuerstift 46 fest mit dem Sperrteil 18 gekoppelt ist, wird bei einer solchen Relativdrehung zwischen Gurtspule 16 und Sperrteil 18 auch die Lastklinke 30 relativ zum Steuerstift 46 verdreht; die Gurtspule 16 dreht sich in der Richtung des Pfeils P von Figur 2, während der Steuerstift 46 stehenbleibt. Dadurch wird die Lastklinke 30 freigegeben, so dass sie unter der Wirkung der Druckfeder 34 in die Verzahnung 38 eingreift. Dies bewirkt, dass die Lastklinke 30 den Gewindering 50 mitnimmt, so dass dieser sich in den Gegenring 52 nach innen hin zum Anschlagflansch 54 einschraubt. Bei diesem Vorgang wird der Torsionsstab 22 tordiert, so dass ein sogenannter Kraftbegrenzungsvorgang stattfindet.
Bei der weiteren Drehung der Gurtspule relativ zum Sperteil wird der Steuerstift abgeschert. Alternativ zur gezeigten Ausgestaltung des Steuerstifts 46 kann dieser auch so angeordnet sein, dass er die Lastklinke 30 aktiv nach außen verstellt, wenn es zu einer Relativdrehung zwischen dem Sperrteil 18 und der Gurtspule 16 kommt. Alternativ können auch Trägheits- oder Zentrifugalkräfte genutzt werden, um die Lastklinke auszusteuern.
Die Drehung der Gurtspule 16 während des Kraftbegrenzungsvorgangs ist so lange möglich, wie sich der Gewindering 50 in den Gegenring 52 einschrauben kann. Sobald der Anschlagflansch 54 erreicht ist, kann der Gewindering 50 sich nicht weiter drehen, so dass aufgrund der in ihn eingreifenden Lastklinke 30 sich auch die Gurtspule 16 nicht mehr drehen kann. Folglich wird ein auf die Gurtspule 16 einwirkendes Drehmoment von dieser über die Lastklinke 30, den Gewindering 50 und den Gegenring 52 in den Seitenflansch 14 des Rahmens 10 eingeleitet, und der Kraftbegrenzungsvorgang ist beendet.
Durch die Auslegung der freien Gewindegänge, die für den Gewindering 50 vom Ausgangszustand bis zum festen Anliegen am Anschlagflansch 54 verfügbar sind, kann die Anzahl von Umdrehungen der Gurtspule relativ zum Sperrteil 18 eingestellt werden, welche die Gurtspule 16 während des Kraftbegrenzungsvorgangs ausführen kann.
Anhand der Figuren 4 und 5 wird nun eine zweite Ausführungsform beschrieben. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform die Anzahl der zulässigen Umdrehungen der Gurtspule 16 während des Kraftbegrenzungsvorgangs nicht durch eine Verdrehung der Verzahnung 38 relativ zum Rahmen 10 eingestellt wird, sondern durch einen Gewindemechanismus im Inneren der Gurtspule 16. Dieser besteht aus einer Gewindehülse 56, die drehfest mit dem Sperrteil 18 gekoppelt ist, und einer Schalthülse 58, die ein zum Gewinde der Gewindehülse 56 komplementäres Gegengewinde aufweist und mit dem Steuerstift 46 versehen ist. In der in Figur 4 gezeigten Ausgangsstellung hält der Steuerstift 46 die Lastklinke 30 in einer Ausgangsstellung, in der sie nicht in die Verzahnung 38 eingreift. Die Verzahnung 38 ist bei der zweiten Ausführungsform unmittelbar im entsprechenden Seitenflansch 14 des Rahmens 10 ausgebildet. Wie in Figur 5 zu sehen ist, ist die Verzahnung 38 stark hinterschnitten.
Wenn sich während eines Kraftbegrenzungsvorgangs die Gurtspule 16 relativ zum Sperrteil 18 verdreht, verdreht sich auch die drehfest in der Gurtspule 16 aufgenommene Schalthülse 58 relativ zur Gewindehülse 56. Dadurch schraubt sich das Gegengewinde der Schalthülse 58 auf das Gewinde der Gewindehülse 56, wodurch der Steuerstift 46 in der Richtung des Pfeils S von Figur 4 nach innen gezogen wird. Sobald der Steuerstift 46 die Lastklinke 30 freigibt, schwenkt diese mit ihrem Verzahnungsabschnitt 36 nach außen in die in Figur 5 gezeigte Stellung, in der sie in die Verzahnung 38 im Rahmen eingreift. Dadurch ist die Gurtspule 16 drehfest am Rahmen 10 gehalten.
Die Anzahl der Umdrehungen, welche die Gurtspule 16 relativ zum Sperrteil 18 ausführen kann, bis die Lastklinke 30 freigegeben wird, bestimmt sich durch die Länge des Eingriffs des Steuerstifts 46 in die Lastklinke 30 sowie die Steigung des Gewindeeingriffs zwischen der Gewindehülse 56 und der Schalthülse 58.
Durch die stark hinterschnittene Verzahnung 38, die auf die Lastklinke 30 einziehend wirkt, wird der Gurtspule 16 ermöglicht, sich trotz eingesteuerter Lastklinke 30 noch um einen definierten Winkel weiter zu drehen, um beim Einsteuern bis auf den Zahngrund nahezu lastfrei zu bleiben. Dies verringert die Belastungen an der Verzahnung 38. Der Vorteil der dieser und der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass dann, wenn der Gurtaufroller nur mit Kraftbegrenzung erhältlich ist, der Sperrmechanismus entsprechend dem höchsten auftretenden Kraftniveau ausgelegt werden kann. Aufgrund der Ausgestaltung des Auszugsbegrenzers ist die Auslegung des Sperrmechanismus unabhängig davon, ob ein solcher Auszugsbegrenzer in den Gurtaufroller integriert werden soll oder nicht. Ein weiterer Vorteil der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Lasten, die von der Gurtspule dann aufgenommen werden, wenn der Auszugsbegrenzer gegen Ende eines Kraftbegrenzungsvorgangs die Relativdrehung der Gurtspule 16 zum Sperrteil 18 begrenzt hat, auf die beiden Seitenflansche 14 des Rahmens 10 des Gurtaufrollers verteilt werden: Auf der Seite des Sperrteils 18 wird das Drehmoment abgeleitet, welches am Ende des Kraftbegrenzungsvorgangs vom Torsionsstab 22 übertragen wird, und auf der Seite der Lastklinke 30 wird das restliche Drehmoment übertragen.
In Figur 6 ist ein Rahmen 10 für einen Gurtaufroller gemäß einer Ausführungsvariante zur zweiten Ausführungsform gezeigt. Der Unterschied zwischen der in Figur 6 gezeigten Ausführungsvariante und der in den Figuren 4 und 5 gezeigten zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der Ausführungsvariante die Verzahnung 38 an einem gedämpften Leerweg-Ring 60 ausgebildet ist, der aus der in Figur 6 gezeigten Ausgangsstellung mit einer gewissen Dämfung um einen Leerweg L relativ zum entsprechenden Seitenflansch 14 verdreht werden kann, bis er schließlich mittels eines Anschlags 62 an einem Gegenanschlag 64 des Rahmens anliegt. Die begrenzt drehbare Verzahnung 38 führt dazu, dass beim eigentlichen Einsteuern des Verzahnungsabschnitts 36 der Lastklinke 30 in die Verzahnung 38 noch keine Last übertragen werden kann, da sich der Leerweg-Ring 60 mitdreht. Somit steht ein größeres Zeitfenster für das vollständige Einsteuern der Lastklinke 30 in die Verzahnung 38 zur Verfügung. Hieraus folgt, dass die Verzahnung 38 nicht so stark hinterschnitten ausgeführt werden muss, wie dies bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist. Die Dämpfung beim Verfahren des Leerweg-Rings kann beispielweise durch eine gezielte Verformung des Rahmens 10 erzielt werden. Alternativ zu der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausgestaltung des Auszugsbegrenzers mit der Gewindehülse 56 und der Schalthülse 58 können andere Mechanismen verwendet werden, die nach einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen der Gurtspule 16 relativ zum Sperrteil die Lastklinke 30 in die Verzahnung 38 einsteuern lassen. Beispielsweise können eine Schlingfeder, die sich zusammenzieht, ein Übersetzungsgetriebe, ein Differenzgetriebe, ein Schrittgetriebe oder mehrere Zählscheiben verwendet werden, die jeweils eine Spulenumdrehung detektieren.
Eine alternative Ausgestaltung ist schematisch in Figur 7 gezeigt, die eine druckfederähnliche Drahtkonstruktion 66 verwendet, die mit einer Windung in eine Halteausnehmung 68 des Steuerstifts 46 eingreift und mit ihrem bezogen auf Figur 7 linken Ende fest an einer Haltehülse 70 angebracht ist, die drehfest mit dem Sperrteil 18 verbunden ist. Im Ausgangszustand greift eine mittige Windung der Drahtkonstruktion 66 in die Halteausnehmung 68 ein, so dass der Steuerstift 46 in einer Ausgangsstellung gehalten wird. Wenn sich die Gurtspule 16 relativ zum Sperrteil 18 dreht,„schraubt" sich der Steuerstift 46 entlang der Windungen der Drahtkonstruktion 68, bis er schließlich die bezogen auf Figur 7 rechte, letzte Windung der Drahtkonstruktion 66 die Halteöffnung 68 verlässt. Dadurch wird der Steuerstift 46 freigegeben, so dass er sich in der Richtung des Pfeils P von Figur 7 in die Gurtspule 16 zurückziehen kann, wodurch die Lastklinke 30 freigegeben wird.
Anhand der Figuren 8 und 9 wird nun eine dritte Ausführungsform beschrieben. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der grundlegende Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin, dass bei der dritten Ausführungsform keine Lastklinke 30 verwendet wird, sondern eine Reibscheibe 72, die ein ausreichend hohes Reibmoment aufbringen kann, mit dem die Gurtspule 16 am Ende eines Kraftbegrenzungsvorgangs drehfest am Rahmen 10 arretiert wird. Die Reibscheibe 72 ist mit einer Reibfläche 74 versehen, die mit der Außenseite des in Figur 8 linken Seitenflansches 14 zusammenwirken kann. Weiterhin ist die Reibscheibe 72 mit einer schräg ausgerichteten Andruckfläche 76 versehen, der eine Gegenfläche 78 gegenüberliegt, die ebenfalls schräg angestellt ist. Die Gegenfläche 78 ist an einer Druckscheibe 80 angeordnet, die drehfest mit der Gurtspule 16 verbunden ist.
Im Ausgangszustand greift der Steuerstift 46 in die Reibscheibe 72 ein, so dass diese sich zusammen mit der Gurtspule 16 und der Druckscheibe 80 dreht. In diesem Zustand liegt ein geringfügiges Spiel zwischen der Reibfläche 74 und der Außenwand des Seitenflansches 14 des Rahmens 10 vor. Wenn sich während eines Kraftbegrenzungsvorgangs die Gurtspule 16 relativ zum Sperrteil 18 verdreht, schraubt sich die Schalthülse 58 so weit auf die Gewindehülse 56 auf, bis der Steuerstift 46 die Reibscheibe 72 freigibt. Dies ermöglicht einer Bügelfeder 79, die Reibscheibe 72 relativ zur Druckscheibe 80 so zu verdrehen, dass die Andruckfläche 76 auf die Gegenfläche 78 aufläuft und dadurch die Reibscheibe 72 in der Richtung des Pfeils P von Figur 9 gegen den Seitenflansch 14 verschoben wird. Die Reibscheibe 72 gelangt dadurch in Reibeingriff mit dem Seitenflansch 14, wodurch sie weiter abgebremst wird, was die Andruckwirkung der Druckscheibe 80 erhöht. Es ergibt sich eine Bremswirkung, durch die auch die innerhalb des Seitenflansches 14 liegende Stirnseite gegen den Seitenflansch 14 gezogen wird. Der Seitenflansch 14 wirkt dann ähnlich wie eine Bremsscheibe, der zwischen zwei Bremsbelägen (Reibfläche 74 und Stirnfläche 80 der Gurtspule 16) eingespannt ist. Auf diese Weise ist eine weitere Drehung der Gurtspule nach dem Ende des Kraftbegrenzungsvorgangs verhindert.
Alternativ zur gezeigten Bügelfeder 79 können auch andere aktiv aussteuernde Elemente oder Trägheits- bzw. Zentrifugalkräfte ausgenutzt werden. Weiterhin ist es möglich, anstelle der Gewindewirkung zwischen der Gewindehülse 56 und der Schalthülse 58 andere Zählmechanismen zu verwenden, beispielsweise die bereits oben angesprochene Schlingfeder, ein Übersetzungsgetriebe, ein Differenzgetriebe, ein Schrittgetriebe, Zählscheiben oder die in Figur 7 gezeigte Drahtkonstruktion.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Vorteilen besteht ein weiterer Vorteil darin, dass durch die Trennung von Lastmechanismus und Zählmechanismus eine kostengünstige Ausführung der Teile möglich ist. Außerdem erfordert das Schließen des Lastpfades von der Gurtspule 16 zum Rahmen 10 nach Abschluss des Kraftbegrenzungsvorgangs keine Synchronisierung. Anhand der Figuren 10 bis 17 wird nun eine vierte Ausführungsform beschrieben. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Bei der vierten Ausführungsform wird anstelle einer Lastklinke eine Stoppscheibe 84 verwendet, die mit einer Koppelverzahnung 86 und einem Anschlag 88 versehen ist. Die Koppelverzahnung 86 kann mit einer komplementären Gurtspulen-Koppelverzahnung 90 in Eingriff gebracht werden, die so an der Gurtspule 16 ausgeführt ist, dass sie auf der Außenseite des Rahmens 10 liegt. Der Anschlag 88 der Stoppscheibe 84 kann in Eingriff mit einem Rahmen- Anschlag 92 gebracht werden.
Die Stoppscheibe 84 ist im Inneren einer Steuerscheibe 94 (siehe insbesondere Figur 14) angeordnet, die auf ihrem Innenumfang mit mehreren Aussteuerschrägen 96 versehen ist. Diese können mit Gegenschrägen 97 zusammenwirkten, die an der Steuerscheibe 94 angeordnet sind. Weiterhin sind an der Steuerscheibe 94 mehrere Haltenasen 98 vorgesehen. Die Steuerscheibe 94 ist auf ihrem Außenumfang mit einem Außengewinde 100 versehen, mit dem ein Zählring 102 in Eingriff steht. Dieser ist über Haltenasen 103 drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar in einem Gehäuse 104 aufgenommen, die fest am Seitenflansch 14 des Rahmens 10 angebracht ist. In der in den Figuren 10 und 16 gezeigten Ausgangsstellung befindet sich der Zählring 102 im Abstand von einem Endflansch 106 der Steuerscheibe 94, und die Stoppscheibe 84 ist hinter den Haltenasen 98 so gehalten, dass sie auf der vom Endflansch 106 abgewandten axialen Seite der Steuerscheibe 94 liegt.
In der Gurtspule 16 ist eine Aktivierungsklinke 108 gelagert, die aus ihrer in Figur 12 gezeigten Ausgangsstellung in eine nach außen verschwenkte Aktivierungsstellung verschwenkt werden kann, in der sie in die Koppelverzahnung 86 der Stoppscheibe 84 eingreift. Die Aktivierungsklinke 108 ist durch ein Verbindungsglied 110 mit einem Haltehebel 1 12 verbunden, der im Ausgangszustand, also wenn die Gurtspule 16 nicht relativ zum Sperrteil 18 verdreht ist, auf ihrer innenliegenden Seite abgestützt ist. Dadurch wird die Aktivierungsklinke 108 entgegen der Wirkung der Druckfeder 34 radial einwärts geschwenkt gehalten. Kommt es zu einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 16 und dem Sperrteil 18, wird der Haltehebel 1 12 freigegeben, und die Aktivierungsklinke 108 wird von der Druckfeder 34 nach außen verschwenkt. Dadurch gelangt sie in Eingriff mit der Koppelverzahnung 86 der Stoppscheibe 84, wodurch diese sich von nun an synchron mit der Gurtspule 6 dreht. Aufgrund eines schematisch in Figur 16 angedeuteten Mitnehmers 14, beispielsweise eines Scherstifts, wird auch die Steuerscheibe 94 mitgenommen. Dies führt dazu, dass sich der Zählring 102 auf dem Außengewinde 100 der Steuerscheibe 94 verschraubt, da der Zählring 102 über die Haltenasen 103 drehfest gehalten ist. Sobald der Zählring 102 am Endflansch 106 der Steuerscheibe 94 anliegt, wird diese festgehalten, während die Stoppscheibe 84 weiterhin von der Gurtspule angetrieben wird. Dadurch wird die Wirkung des Mitnehmers 114 überwunden, und es kommt zu einer Relativdrehung zwischen der Stoppscheibe 84 und der Steuerscheibe 94. Dabei dreht sich die Stoppscheibe 84 in der Richtung des Pfeils P von Figur 16 relativ zur Steuerscheibe 94, so dass sie von den Haltenasen 98 freikommt und nach einer kurzen Drehung auf die Aussteuerschrägen 96 aufläuft. Dies bewirkt, dass die Stoppscheibe 84 in axialer Richtung auf die Gurtspulen-Koppelverzahnung 90 aufgeschoben wird. Dies ist problemlos möglich, da die Aktivierungsklinke 108 für eine Synchronisierung der Gurtspulen-Koppelverzahnung 90 mit der Koppelverzahnung 86 der Stoppscheibe 84 sorgt. Aufgrund der axialen Verschiebung der Stoppscheibe 84 gelangt nun der Anschlag 88 in den Bereich einer Aussparung 116 im Seitenflansch 14, der in Drehrichtung betrachtet vor dem Rahmen-Anschlag 92 liegt. Bei der fortgesetzten Drehung der Gurtspule 16 liegt der Anschlag 88 der Stoppscheibe 84 schließlich am Rahmen-Anschlag 92 an, wodurch eine weitere Drehung der Gurtspule 16 verhindert ist.
Die geeignete Anordnung der Stoppscheibe 84 relativ zum Rahmen-Anschlag 92 sowie die geeignete Wahl der Gewindesteigung des Außengewindes 100 der Steuerscheibe 94 gewährleistet, dass der Anschlag 88 der Stoppscheibe 84 im Aktivierungsfall synchronisiert in die Aussparung 116 unmittelbar vor dem Rahmen-Anschlag 92 eintaucht.
Alternativ zum Haltehebel 1 12 könnte die Aktivierungsklinke 108 auch aktiv oder unter Verwendung von Trägheits- oder Zentrifugalkräften ausgesteuert werden. Alternativ zum Mitnehmer 114 könnte auch ein Federelement verwendet werden, welches eine ausreichende Reibungskraft zwischen der Stoppscheibe und der Steuerscheibe liefert.
Auch bei dieser Ausführungsform ergeben sich die Vorteile, die oben für die erste und die zweite Ausführungsform erläutert sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Trennung des Lastmechanismus vom Zählmechanismus die Bauteile kostengünstig ausgeführt werden können.
In Figur 18 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, die anstelle des Zählrings 102 einen Schleppring 120 verwendet, mit dem knapp zwei Umdrehungen der Gurtspule 16 zugelassen werden, bevor die Stoppscheibe 84 auf die (hier nicht sichtbare) Gurtspulen-Koppelverzahnung aufgeschoben wird. Der Schleppring 120 weist einen Innenanschlag 122 und einen Außenanschlag 124 auf. Der Außenanschlag 124 wirkt mit einem Steuerscheiben-Anschlag 126 zusammen, und der Innenanschlag 122 wirkt mit einem Rahmen-Anschlag 128 zusammen, der relativ zum Rahmen 10 des Gurtaufrollers drehfest gehalten ist. In der Ausgangsstellung befindet sich der Steuerscheiben-Anschlag 126 an der gestrichelt gezeigten Position. Sobald die Stoppscheibe 84 mit der Gurtspule 16 gekoppelt ist, dreht sich auch die Steuerscheibe 94 mit. Dabei gelangt der Steuerscheiben-Anschlag 126 aus der gestrichelten Position zunächst in die in Figur 18 durchgezogen dargestellte Position, in der sie am Außenanschlag 124 anliegt und in der Richtung des Pfeils P weiter mitnimmt. Dadurch gelangt der Innenanschlag 122 in Anlage am Rahmen-Anschlag 128, so dass der Schleppring 120 und dadurch auch die Steuerscheibe 94 sich nicht mehr weiter drehen können. Da sich allerdings die Stoppscheibe 84 weiterhin mit der Gurtspule 16 dreht, verschieben sich die Andruckschrägen 97 der Stoppscheibe 84 relativ zur Steuerscheibe 94, so dass die Stoppscheibe 84 in axialer Richtung zur Mitte der Gurtspule 16 hin verschoben wird und sie in Eingriff mit der Gurtspulen-Koppelverzahnung 90 gelangt. Dies ermöglicht dann einen Eingriff des an der Stoppscheibe 84 vorgesehenen Anschlags mit dem Rahmen- Anschlag.
In Figur 19 ist eine weitere Ausführungsvariante gezeigt, die einen anderen Mechanismus verwendet, um nach einer vorbestimmten Anzahl von Drehungen der Gurtspule eine Axialverschiebung der Stoppscheibe 84 zu erzielen. Hier wird zusätzlich zur Steuerscheibe 94 ein Zwischenring 130 verwendet, der mit einer Zählverzahnung 132 versehen ist. Diese wirkt mit einem Ritzel von Stufenzahnrädern 134 zusammen, deren größeres Zahnrad mit einem Sonnenrad 136 zusammenwirkt. In der Ausgangsstellung ist der Zwischenring 130 durch zwei Haltehaken 138 an der Steuerscheibe 94 in axialer Richtung fest an dieser gehalten. Wenn die Aktivierungsklinke die Stoppscheibe 84 und den Zwischenring 130 mit der Gurtspule koppelt, rotieren diese zusammen mit der Steuerscheibe 94. Die Stufenzahnräder 134 bewirken jedoch je Umdrehung der Steuerscheibe 94 relativ zum Sonnenrad 136 eine geringfügige Relativdrehung zwischen Steuerscheibe 94 und Zwischenring 130, bis diese in axialer Richtung freigegeben wird und von den Aussteuerschrägen 96 in axialer Richtung verschoben wird. Dadurch gelangt die Stoppscheibe 84 in Eingriff mit der Rahmen-Koppelverzahnung 90 der Gurtspule, so dass der Anschlag 88 an der Stoppscheibe 84 die Gurtspule schließlich relativ zum Rahmen festlegen kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen (10), einer Gurtspule (16), die drehbar im Rahmen (10) gelagert ist, einem Sperrmechanismus (26), der fahrzeug- und/oder gurtbandsensitiv ansprechen kann, und einem Kraftbegrenzer (22), der funktional zwischen der Gurtspule (16) und dem Sperrmechanismus (26) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auszugsbegrenzer (28) vorgesehen ist, der funktional zwischen der Gurtspule (16) und dem Rahmen (10) angeordnet ist.
2. Gurtaufroller nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrmechanismus ein Sperrteil (18) aufweist, das vom Sperrmechanismus rahmenfest blockiert werden kann und an dem der Kraftbegrenzer (22) angeschlossen ist.
3. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftbegrenzer ein Torsionsstab (22) ist.
4. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auszugsbegrenzer (26) einen Aktivierungsmechanismus aufweist, der in Abhängigkeit von einer Relativdrehung zwischen dem Sperrteil (18) und der Gurtspule (16) anspricht.
5. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsmechanismus ein Schaltelement (26) aufweist, das am Sperrteil befestigt ist.
6. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsmechanismus ein dem Sperrteil zugeordnetes Gewinde (56) und ein dem Aktivierungselement zugeordnetes Gegengewinde (58) aufweist.
7. Gurtaufroller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewinde an einer Schraubhülse (58) vorgesehen ist.
8. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsmechanismus eine Aktivierungsklinke (108) enthält, die bei einer Relativdrehung zwischen Sperrteil (18) und Gurtspule (16) aus einer Ruhestellung in eine Aktivierungsstellung verschwenkt wird.
9. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsmechanismus eine Zählscheibe enthält, die nach einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen gegen einen Anschlag fährt.
10. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsmechanismus eine Schlingfeder aufweist.
1 1. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsmechanismus einen Spiralmechanismus (66) aufweist.
12. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsmechanismus mindestens ein Zählring (102; 134) enthält.
13. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auszugsbegrenzer eine Lastklinke (30) aufweist, die in eine dem Rahmen zugeordnete Verzahnung (38) eingesteuert werden kann.
14. Gurtaufroller nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (38) an einem Gewindering (50) angeordnet ist, der begrenzt drehbar am Rahmen (10) angebracht ist.
15. Gurtaufroller nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (38) an einem gedämpften Leerweg-Ring (60) vorgesehen ist, der begrenzt drehbar am Rahmen (10) angebracht ist.
16. Gurtaufroller nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (38) unmittelbar am Rahmen (10) angebracht ist.
17. Gurtaufroller nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (38) im Rahmen (10) ausgeführt ist.
18. Gurtaufroller nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (38) hinterschnitten ist.
19. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auszugsbegrenzer eine Reibscheibe (72) aufweist, die mit dem Rahmen (10) zusammenwirken kann.
20. Gurtaufroller nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibscheibe mit mindestens einer schräg ausgerichteten Andruckfläche (76) versehen ist.
21. Gurtaufroller nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckscheibe (80) vorgesehen ist, die drehfest mit der Gurtspule (16) verbunden ist.
22. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtspule (16) mit einer Stirnfläche versehen ist, die mit dem Rahmen (10) zusammenwirken kann.
23. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Auszugsbegrenzer eine Stoppscheibe (84) enthält, die mit der Gurtspule (16) gekoppelt werden kann.
24. Gurtaufroller nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppscheibe (84) eine Koppelverzahnung (86) aufweist, die mit einer komplementären Koppelverzahnung (90) der Gurtspule (16) in Eingriff gebracht werden kann.
25. Gurtaufroller nach Anspruch 8 in Kombination mit Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsklinke (108) in die Koppelverzahnung (86) der Stoppscheibe (84) eingreifen kann.
26. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppscheibe (84) einen Anschlag (88) aufweist, der in einen komplementären Anschlag (92) am Rahmen eingreifen kann.
27. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerscheibe (94) vorgesehen ist, die mit Aussteuerschrägen (96) versehen ist, mit denen die Stoppscheibe (84) in axialer Richtung in eine Stoppstellung beaufschlagt werden kann.
28. Gurtaufroller nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koppelmechanismus (1 16) vorgesehen ist, der die Steuerscheibe (94) mit der Stoppscheibe (84) koppelt, bis die Gurtspule (16) eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen relativ zum Sperrteil (18) ausgeführt hat.
29. Gurtaufroller nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelmechanismus (1 16) ein Scherstift oder eine Koppelfeder ist, der bzw. die ein vorbestimmtes Drehmoment zwischen Stoppscheibe und Steuerscheibe übertragen kann.
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