WO2015055570A1 - Kraftbegrenzungseinrichtung für ein sicherheitsgurtsystem - Google Patents

Kraftbegrenzungseinrichtung für ein sicherheitsgurtsystem Download PDF

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WO2015055570A1
WO2015055570A1 PCT/EP2014/071867 EP2014071867W WO2015055570A1 WO 2015055570 A1 WO2015055570 A1 WO 2015055570A1 EP 2014071867 W EP2014071867 W EP 2014071867W WO 2015055570 A1 WO2015055570 A1 WO 2015055570A1
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movement
parts
force
limiting device
spring ring
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PCT/EP2014/071867
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ronald Jabusch
Klaus-Peter Singer
Original Assignee
Autoliv Development Ab
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R22/4671—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by spring actuators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/341—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means
    • B60R22/3413—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/36—Belt retractors, e.g. reels self-locking in an emergency
    • B60R22/38—Belt retractors, e.g. reels self-locking in an emergency responsive only to belt movement

Definitions

  • the invention relates to a force limiting device for a safety belt system having the features of the preamble of claim 1.
  • a speed-controlled force limiting device for a belt retractor which has a plurality of arranged on the frame of the belt retractor, to be vibrated masses.
  • the masses are rotatably mounted on the retractor frame and grei ⁇ fen during the force-limited belt webbing alternately with two teeth in a connected to the belt shaft toothing ring.
  • the belt retractor due to the arranged on the retractor vibrating masses consuming in the production and expensive.
  • the belt retractor requires due to the oscillating masses a relatively large amount of space.
  • the wavy feed movement exporting part is realized by a toothed disc, which is frictionally connected to the belt shaft.
  • a spring ring may be provided which exerts an axial contact pressure on the toothed disc, whereby the force limiting level of the force limiting characteristic is increased.
  • the force limiting level of the force limiting device results automatically from the kinetic energy of the occupant to be degraded during the forward displacement, the basic characteristic of the force limiting profile being determined by the parameters of the toothed disc, such as, for example. the number of teeth, the tooth spacing, the mass of Ve zahnungsScheibe and fixed by the spring property of the spring ring.
  • the proposed solution of the spring ring is expanded after the application of the ends of the stop surfaces and amplified the waveform of the spring ring, so that the two mutually moving parts are consequently acted upon by an increased spring force and the force limiting level increases.
  • the object of the invention is to provide a generic force limiting device, which allows a progressive force limitation curve of the restraining forces to be structurally simple and to have increased reliability.
  • means be provided by means of which the force required to move the parts relative to one another from a predetermined belt extension length can be increased automatically, and the means are formed by an open spring ring, which moves the mutually moving parts during movement subjected to a changing spring force, wherein one of the parts is mounted displaceably on a shoulder transverse to the feed movement, and on one of the parts a first abutment surface and on the neck a second abutment surface is provided, on which the spring ring during movement reaches the plant with its open ends.
  • the advantage of the proposed solution is the fact that the Kraftbe ⁇ limit level of the force limiting characteristic is automatically increased by the proposed solution alone by the movement from a predetermined Gurtbandauszugsnature.
  • the advantage is used, that the level of force limitation of the force limiting means is changeable only by the force of the zuei ⁇ Nander movable parts, since this one of the key parameters for the Kraftbegrenzungseinrich ⁇ tung forms underlying energy dissipation.
  • the parts themselves do not need to be changed to change the vibration behavior and the force limiting level. It is particularly important that the force can be changed automatically from a certain prior ⁇ Gurtbandauszugsin so that an external ⁇ n vomung is not required.
  • the force is increased by mechanically very simple means, namely with an open spring ring, which reaches from a certain belt ⁇ strip extension length with its ends on abutment surfaces for on ⁇ position and is thereby expanded and deformed, so that the spring force of between each other Moving Tei ⁇ len is automatically increased. Since the end, which is the part to ⁇ parent that carries the transverse to the advancing movement of swinging motion, now on a boss can be fixed, which is used for storage of the transversely movable portion performs this end the transverse Schwingbe ⁇ movement unaware with out.
  • the second stop surface is provided in a recess and / or on a protruding tooth of the external toothing of the toothed ring.
  • the external toothing can be used in terms of manufacturing technology favorable for the formation of the stop surface by some of the teeth are omitted and / or one of the teeth is extended to the outside.
  • a cutout is provided in the part which is transversely displaceable on the attachment, through which end of the spring ring reaching the second contact surface of the attachment engages.
  • the advantage of the proposed solution is the fact that the ends of the spring ring slip automatically after a predetermined Gurtbandauszugseria due to their shape and the spring characteristics of the spring ring in the pockets and get to the abutment surfaces to the plant.
  • the pockets are expediently formed identical in shape to the angled ends, so that the ends abut it over as large a circumferential surface as possible and supported as much as possible during the further movement.
  • the pockets are formed according to the outwardly angled ends as oblique depressions, so that the angled ends are accommodated according to their shape in the pockets and the spring ring in its region between the ends again has a planar course and both sides as large as possible at the two moving each other Sharing is present. It is also proposed that one end of the spring ring in the direction of movement of the mutually moving parts is fixedly connected to one of the parts, and extends spirally starting from this end. By the detained end and the spiral course of the spring ring of the spring ing can be wound during movement to a plurality of adjacent turns, wherein the laterally exerted spring force is increased, for example by an amplification of the waveform or by a lateral buckling of the turns.
  • a spiral-shaped guideway is provided, in which the spring ring can be inserted, which is formed in a further preferred embodiment by a groove. Due to the spiral-shaped guideway, the course of the spring ring, in which this is transferred, are practically specified. This prevents that the movement is hindered uncontrollably by a clamping of the spring ring and the power limiting level thereby undesirably increases to a high level.
  • a groove since the spring ring can be performed particularly well and continuously in it.
  • the groove in the direction of movement of the open end may have a decreasing depth, so that the force exerted by the spring ring between the two parts contact pressure and thus the force limiting level are increased with increasing Gurtbandauszugswin.
  • Fig. 1 shows a belt retractor with an inventive
  • FIG. 2 shows an oblique view of a belt shaft with a cut-open force limiting device
  • FIG. 3 is a side view of an au cut force limiting device.
  • Fig. 4 is a toothed ring with an attached oscillating disc.
  • a belt retractor 1 of a safety belt system with a belt shaft 2 rotatably mounted in a retractor frame 3, on which a force limiting device 4 designed according to the invention is arranged. Further, a profile head 13 is provided, which is carrier of a blocking pawl 9, which is driven tion at a predetermined Gurtbandauszugsbeatung exceeded or a predeterminedhuiverzöge tion and locks the profile head 13 in a toothing of the retractor frame 3 fixed to the vehicle.
  • the force limiting device 4 comprises in its basic structure two parts 5 and 15 with a movable part between the parts 5 and 15.
  • the part 15 simultaneously forms the housing of the force limiting device 4 and is non-rotatably connected to the belt shaft 2.
  • the part 15 On its radially outer side, the part 15 has axially directed fingers, between which the part 5 engages with radially projecting fingers 25, which is thereby rotatably connected to the part 15 and thus also with de r belt shaft 2.
  • the movable member 11 is guided with a radially inner toothing 26 axially displaceable on a toothed ring 7 and at the same time rotatably in the ümfangsutter with the Tooth ring 7 connected.
  • the toothed ring 7 is in turn rotatably connected to the profile head 13, so that the part 11 is also blocked when blocked profile head 13 as in mansriehtung.
  • the parts 5 and 15 are in each case provided with annular, axially directed toothings 10 and 8, which can be seen in FIG.
  • the teeth 10 on the portion 5 and the toothing 8 on the portion 15 are arranged in each case j so that they j in each case face a on the movable member 11 angeord ⁇ Neten annular, axially directed toothing 18 or the nineteenth
  • the distance between the movable part 11 and the parts 5 and 15 in the axial direction is in each case selected such that at least one pair of the opposing toothings 10 and 19 and / or 18 and 8 are engaged.
  • the blocking pawl 9 Upon activation of the blocking device of the belt shaft 2, the blocking pawl 9 is extended and blocks the profile head 13 and thus the part 11 in Gurtaus zugsriehtung. Due to the force acting during the forward displacement of the occupant in the accident Gurtaus train force the force limiting device 4 is activated when exceeding a predetermined by the interpretation of the force limiting device 4 itself Gurtaus train force.
  • the parts 15 and 5 are forced to rotate relative to the part 11. Due to the paired intermeshing teeth 10 and 19 and 18 and 8, the part 11 is forced by the mutually sliding tooth flanks to a transverse to the advancing movement of the parts 15 and 5 directed oscillating motion, during which it is braked and accelerated periodically.
  • the part 11 may also be referred to as a vibrating disk due to its movement, which by its oscillatory movement, the feed movement of the Parts 5 and 15 and thus also the force-limited rotational movement of the belt shaft 2 in Gurtauszugsraum allows.
  • an open wave-shaped spring ring 6 is provided, which is supported on the part 5 and the part 11 urges against the part 15. Since the part 11 for executing the above-described oscillating motion must overcome the force exerted by the spring ring 6 axial spring force periodically, the force limiting level of the force limiting device 4 in the start phase and during the further Gurtauszugsschi decisively determined by the spring force of the spring ring 6.
  • the belt pull-out force in the starting phase may e.g. 3 - 4 kN.
  • the belt shaft 2 can be seen with a cut-open force limiting device 4.
  • the spring ring 6 is open and angled laterally with its free ends 16 and 17, so that the free ends 16 and 17 exert an additional axial force between the parts 5 and 11 and spring-loaded against the parts 5 and 11.
  • the ends 16 and 17 are in the direction of rotation behind each pocket 20 and 21 of the toothed ring 7 and the part 5.
  • the pockets 20 and 21 are each formed as depressions, which also in the FIG. 3 are visible.
  • the force limiting level is determined in this phase by the mass design of the system and by the spring force of the spring ring 6.
  • the spring ring 6 is during the rotational movement of the parts 15 and 5 with respect to these apart from the transverse swinging motion silent. After the belt shaft 2 with the parts 15 and 5 by almost one complete revolution, in this case a rotation of 340 degrees, relative to the part 11 and thus against the spring ring 6 were rotated, the end 17 slides automatically due to its outwardly bent shape the bag 20 and reaches it with its front side on a provided in the pocket 20 stop surface 22 of the part 5 to the plant.
  • the spring ring 6 is set in memorisriehtung both against the part 5 and with respect to the part 11, so that a further rotational movement of the part 5 relative to the part 11, and thus the belt shaft 2 relative to the profile head 13 only by a deformation of the Spring ring 6 is possible.
  • the spring ring 6 rears up and increases the axial spring force between the part 5 and the part 11, so that the force limiting level increases abruptly, in this case to more than 6 kN.
  • a progressive force limiting curve can be realized with a defined by the position of the pockets 20 and 21 to the free ends 16 and 17 and the consequent réelleden rotational angle switching point, which in this Embodiment corresponds to an angle of 680 degrees or about 1.9 turns.
  • the shape and the arrangement of the spring ring 6 both the characteristic of the force limit increase and the degree of force limit increase can be adjusted. In this case, continuous and also sudden increases in the force limitation level are possible.
  • the pocket 21 is deliberately arranged in the toothed ring 7, which corresponds to the approach according to the invention, with respect to which the part 11 directed transversely to the advancing movement
  • the end 16 of the spring ring 6 engages through the cutout 24 so that the part 11, in this case the oscillating disk, can execute the oscillating movement directed transversely to the toothed ring 7, without being hindered by the spring ring 6.
  • the ends 16 and 17 are thus moved in a pure circumferential movement to each other, since they only carry out the feed movement in the circumferential direction. Thereby, the likelihood that the ends 16 and 17 slip out of the pockets 20 and 21 can be reduced.
  • the pocket 21 on the toothed ring 7 is formed by the omission of one or more teeth of the external toothing of the toothed ring 7 and an outwardly enlarged tooth 28, wherein the outwardly enlarged tooth 28 forms a lateral abutment surface 23 at which the end 16 of the spring ring 6 comes to the front of the plant.
  • the toothed ring 7 with the part 11 and the laterally abutting spring ring 6 can be seen.
  • the oscillating disk, in a radially inner portion of the cutout 24, formed by a free punching, can be seen.
  • some of the teeth of the external teeth are omitted or shortened and a tooth 28 is extended. det.
  • the omitted teeth in this case form the pocket 21, which is bounded by the enlarged tooth 28 on which the abutment surface 23 is also provided.
  • the part 11 is mounted transversely displaceably on an external toothing of the toothed ring 7 and rotationally fixed in the circumferential direction, so that the part 11 can swing exclusively transversely to the toothed ring 7 when the profile head 13 and the toothed ring 7 are blocked.
  • the spring ring 6 is, as described above, taken after setting the end 17 on the part 5 in the circumferential direction, so that the end 16 of the spring ring 6 is moved in the direction of the pocket 21. Since the end 16 is angled in the direction of the part 11 and thereby resiliently applied to this, the end 16 slips on reaching the section 24 automatically through the cutout 24 in the pocket 21 and thereby passes during further movement with the end face to rest on the Stop surface 23 of the tooth 28.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftbegrenzungseinrichtung (4) für eine Sicherheitsgurteinrichtung, welche wenigstens zwei relativ zueinander mit einer frequenzbedingt definierten Bewegung gesteuerte Teile (5, 11, 15) aufweist, wobei die sich relativ zueinander bewegenden Teile (5, 11, 15) ineinandergreifende Verzahnungen (8, 10, 18, 19) aufweisen und die frequenzbedingt gesteuerte Bewegung dadurch erfolgt, dass die Teile (5, 11, 15) eine Relativbewegung aus einer Vorschubbewegung (V) mit einer quer zu der Vorschubbewegung (V) gerichteten Wellenbewegung (Q) zueinander ausführen, bei der die Verzahnungen (8, 10, 18, 19) wechselnd in Eingriff und außer Eingriff gelangen, wobei Mittel vorgesehen sind, mittels derer die erforderliche Kraft zur Bewegung der Teile (5, 11, 15) zueinander ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge selbsttätig erhöhbar ist, und die Mittel durch einen offenen Federring (6) gebildet sind, welcher die sich zueinander bewegenden Teile (5, 11, 15) während der Bewegung mit einer sich verändernden Federkraft beaufschlagt, wobei eines der Teile (5, 11, 15) auf einem Ansatz quer zu der Vorschubbewegung (V) verschieblich gelagert ist, und an einem der Teile (5, 11, 15) eine erste Anschlagsfläche (22) und an dem Ansatz eine zweite Anschlagsfläche (23) vorgesehen ist, an welcher der Federring (6) während der Bewegung mit seinen offenen Enden (16, 17) zur Anlage gelangt.

Description

Kraftbegrenzungseinrichtung für ein Sicherheitsgurtsystem
Die Erfindung betrifft eine Kraftbegrenzungseinrichtung für ein Sicherheitsgurtsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Aus der WO 2006/108451 AI ist z.B. eine geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung für einen Gurtaufroller bekannt, welche mehrere an dem Rahmen des Gurtaufrollers angeordnete, in Schwingung zu versetzende Massen aufweist. Die Massen sind drehbar an dem Aufrollerrahmen gelagert und grei¬ fen während des kraftbegrenzten Gurtbandauszugs wechselweise mit zwei Zähnen in einen mit der Gurtwelle verbundenen Verzahnungsring ein. Insgesamt ist der Gurtaufroller aufgrund der an dem Aufrollerrahmen angeordneten schwingenden Massen aufwendig in der Herstellung und teuer. Ferner benötigt der Gurtaufroller aufgrund der schwingenden Massen einen verhältnismäßig großen Bauraum.
In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 049 931.5 wird eine weiterentwickelte, auf der Grundlage desselben physikalischen Prinzips arbeitende Kraftbegrenzungseinrichtung beschrieben, bei der zwei Teile mit den Verzahnungen kraftbegrenzt zueinander bewegt werden und eines der Teile dabei eine wellenförmige Vorschubbewegung ausführt, bei der die Verzahnungen wechselnd in Eingriff und außer Eingriff gelangen. Die schwingenden Massen werden in dieser Ausführungsform durch das die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende Teil ersetzt, so dass die dort beschriebene Kraftbegrenzungseinrichtung einen wesentlich kleineren Bauraum, benötigt und einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweist. In einem Ausführungsbeispiel ist das die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende Teil durch eine Verzahnungsscheibe verwirklicht, die kraftschlüssig mit der Gurtwelle verbindbar ist. Zwischen der Verzahnungsscheibe und dem Teil , gegenüber dem die VerzahnungsScheibe die Vo schubbewegung ausführt, kann ein Federring vorgesehen sein, welcher eine axiale Anpresskraft auf die Verzahnungsscheibe ausübt, wodurch das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungscharakteristik erhöht wird.
Das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungseinrichtung ergibt sich durch die abzubauende kinetische Energie des Insassen während der Vorwärtsverlagerung automatisch, wobei die Grundcharakteristik des Kraftbegrenzungsverlaufs durch die Parameter der Verzahnungsscheibe, wie z.B. die Anzahl der Zähne, den Zahnabstand, die Masse der Ve zahnungsScheibe und durch die Federeigenschaft des Federringes fest vorgegeben ist.
Es gibt jedoch gesetzliche Anforderungen, wie z.B. die US- Anforderungen für die Rückhaltekräfte der Insassen auf den Rücksitzen, bei denen eine Erhöhung der Rückhaltekrä te auf ein höheres Kraftbegrenzungsniveau nach einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge vorgeschrieben ist. Eine solche Kraftbegrenzungscharakteristik ist mit einer der oben beschriebenen Kraftbegrenzungseinrichtungen nicht zu erzielen.
In der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2012 214 521 wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, Mittel vorzusehen, mittels derer die erforderliche Kraft zur Bewegung der Teile zueinander ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge selbsttätig erhöhbar ist. Diese Mittel sind nach einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Lösung durch einen offenen Federring gebildet, welcher die sich zueinander bewegenden Teile während der Bewegung mit einer sich verändernden Feder- kraft beaufschlagt. Ferner gelangt der Federring während der
Bewegung mit seinen offenen Enden zur Anlage an Änschlagsflachen an den sich zueinander bewegenden Teilen. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der Federring nach dem Anlegen der Enden an den Anschlagsflächen aufgeweitet und die Wellenform des Federringes verstärkt, so dass die beiden zueinander bewegten Teile infolgedessen mit einer erhöhten Federkraft beaufschlagt werden und das Kraftbegrenzungsniveau ansteigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kraftbegrenzungseinrichtung zu schaffen, welche einen progressiven Kraftbegrenzungsverlauf der Rückhaltekräfte ermöglicht, konstruktiv einfach aufgebaut sein und eine erhöhte Funktionssicherheit aufweisen soll.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Kraftbegrenzungseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Äusführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Boschreibung zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer die erforderliche Kraft zur Bewegung der Teile zueinander ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge selbsttätig erhöhbar ist, und die Mittel durch einen offenen Federring gebildet sind, welcher die sich zueinander bewegenden Teile während der Bewegung mit einer sich verändernden Federkraft beaufschlagt, wobei eines der Teile auf einem Ansatz quer zu der Vorschubbewegung verschieblich gelagert ist, und an einem der Teile eine erste Anschlagsfläche und an dem Ansatz eine zweite Anschlagsfläche vorgesehen ist, an welcher der Federring während der Bewegung mit seinen offenen Enden zur Anlage gelangt. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass das Kraftbe¬ grenzungsniveau der Kraftbegrenzungscharakteristik durch die vorgeschlagene Lösung selbsttätig allein durch die Bewegung ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge erhöht wird. Dabei wird der Vorteil genutzt, dass das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungseinrichtung allein durch die Kraft der zuei¬ nander bewegbaren Teile veränderbar ist, da diese eine der maßgeblichen Kenngrößen für die der Kraftbegrenzungseinrich¬ tung zugrundeliegende Energievernichtung bildet. Damit müssen die Teile selbst nicht verändert werden, um das Schwingverhalten und das Kraftbegrenzungsniveau zu verändern. Dabei ist es insbesondere wichtig, dass die Kraft selbsttätig ab einer vor¬ bestimmten Gurtbandauszugslänge veränderbar ist, so dass eine externe Änsteuerung nicht erforderlich ist. Ferner wird die Kraft mit mechanisch sehr einfachen Mitteln, nämlich mit einem offenen Federring, erhöht, welcher ab einer bestimmten Gurt¬ bandauszugslänge mit seinen Enden an Anschlagsflächen zur An¬ lage gelangt und dadurch aufgeweitet und verformt wird, so dass die Federkraft der zwischen den zueinander bewegten Tei¬ len selbsttätig erhöht wird. Da das Ende, welches dem Teil zu¬ geordnete ist, welches die quer zu der Vorschubbewegung gerichtete Schwingbewegung ausführt, nunmehr an einem Ansatz festlegbar ist, welcher zur Lagerung des quer verschieblichen Teils dient, führt dieses Ende die quer gerichtete Schwingbe¬ wegung bewusst nicht mit aus. Im Gegenteil, das Teil, welches die quer gerichtete Schwingbewegung ausführt, kann dadurch auch eine Relativbewegung zu dem an dem Ansatz festgelegten Ende ausführen, so dass der Federring ausschließlich dem Mit¬ tenbereich periodisch komprimiert und dekomprimiert wird, wäh¬ rend die Enden keine Bewegung quer zu der Vorschubbewegung ausführen und dadurch nicht der Gefahr unterliegen, von einer der Anschlagsflächen abzugleiten. Dadurch kann die Funktions- Sicherheit der Kraftbegrenzungseinrichtung wesentlich verbes- sert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Ansatz durch einen drehfest mit einer Gurtwelle eines Gurtaufrollers der Sicherhoits- gurteinrichtung verbundenen Zahnring oder durch einen drehfest gegenüber einem Auf ollerrahmen des Gurtaufrollers unmittelbar oder mittelbar blockierbaren Zahnring mit einer Außenverzahnung gebildet ist, auf dem eines der zueinander bewegten Teile quer verschieblich gelagert ist . Der Zahnring dient zur Fixierung oder zur Mitnahme eines der zueinander bewegten Teile und führt damit dieselbe relative Vorschubbewegung in Umfangsrich- tung zu dem j eweils anderen Teil der Kraftbegrenzungseinrich- tung aus , während er gleichzeitig zur Lagerung des die quer zu der Vorschubbewegung gerichtete Schwingbewegung ausführenden Teils dient , so dass er diese Bewegung nicht mit ausführt . Der Zahnring bildet praktisch die Schnittstelle, an der die Vorschubbewegung in Umfangsriehtung und die quer gerichtete
Schwingbewegung voneinander entkoppelt werde . Durch die Ausbildung der Anschlagsfläche a dem Zahnring wird dann auch nur die Vorschubbewegung in Umfangsriehtung auf das Ende des Federringes übertragen, welche zu der gewünschten Erhöhung der Federkraft führt , während die für das Abgleiten des Federendes ursächliche Querbewegung bewusst nicht übertragen wird .
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zweite Anschlagsfläche in einer Ausnehmung und/oder an einem vorstehenden Zahn der Außenverzahnung des Zahnringes vorgesehen ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Außenverzahnung herstellungstechnisch günstig auch zur Ausbildung der Anschlagsfläche genutzt werden, indem einige der Zähne weggelassen werden und/oder einer der Zähne nach außen verlängert wird . Ferner ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in dem auf dem Ansatz quer verschieblichen Teil ein Ausschnitt vorgesehen, durch den das an der zweiten An- schlägstläche des Ansatzes zur Anlage gelangende Ende des Federringes greift. Durch die vorgeschlagene Lösung kann das auf den Ansatz quer verschiebliche Teil die Relativbewegung zu dem
Ansatz ausführen, ohne dabei durch das festgelegte Ende in der Bewegung gehindert zu werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Enden des Federringes in
Richtung der sich zueinander bewegenden Teile abgewinkelt sind, und in einem der Teile und in dem Ansatz jeweils Taschen vorgesehen sind, in denen die Anschlagsflächen vorgesehen sind, und dass die Enden des Federringes nach einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge selbsttätig an den Anschlagsflächen in den Taschen zur Anlage gelangen. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass die Enden des Federringes nach einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge aufgrund ihrer Formgebung und der Federeigenschaften des Federringes selbsttätig in die Taschen rutschen und an den Anschlagsflächen zur Anlage gelangen. Dabei sind die Taschen zweckmäßigerweise formidentisch zu den abgewinkelten Enden ausgebildet, so dass die Enden darin über eine möglichst große Umfangsfläche anliegen und während der weiteren Bewegung möglichst gut unterstützt werden. Die Taschen sind entsprechend der nach außen abgewinkelten Enden als schräge Vertiefungen ausgebildet, so dass die abgewinkelten Enden entsprechend ihrer Formgebung in die Taschen aufnehmbar sind und der Federring in seinem Bereich zwischen den Enden wieder einen ebenen Verlauf aufweist und beidseitig möglichst großflächig an den beiden zueinander bewegten Teilen anliegt. Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Ende des Federringes in Bewegungsrichtung der sich zueinander bewegenden Teile fest mit einem der Teile verbunden ist, und ausgehend von diesem Ende spiralförmig verläuft. Durch das festgehaltene Ende und den spiralförmigen Verlauf des Federringes kann der Feder ing während der Bewegung zu mehreren aneinander anliegenden Windungen gewickelt werden, wobei die seitlich ausgeübte Federkraft z.B. durch eine Verstärkung der Wellenform oder durch ein seitliches Ausbeulen der Windungen vergrößert wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine spiralförmige Führungsbahn vorgesehen ist, in die der Federring einschiebbar ist, welche in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform durch eine Nut gebildet ist. Durch die spiralförmige Führungsbahn kann der Verlauf des Federringes, in welchen dieser überführt wird, praktisch vorgegeben werden. Dadurch wird verhindert, dass die Bewegung durch ein Festklemmen des Federringes unkontrolliert behindert wird und das Kraftbegrenzungsniveau dadurch unerwünscht auf ein zu hohes Niveau ansteigt. Dazu eignet sich insbesondere eine Nut, da der Federring darin besonders gut und kontinuierlich geführt werden kann.
Dabei kann die Nut in Bewegungsrichtung des offenen Endes eine abnehmende Tiefe aufweisen, so dass die von dem Federring zwischen den beiden Teilen ausgeübte Anpresskraft und damit auch das Kraftbegrenzungsniveau mit zunehmender Gurtbandauszugslänge erhöht werden .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Aus- führungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Gurtaufroller mit ein erfindungsgemäßen
Kraftbegrenzungseinrichtung
Fig. 2 eine Schrägansicht einer Gurtwelle mit einer aufgeschnittenen Kraftbegrenzungseinrichtung;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer au geschnittenen Kraftbegrenzungseinrichtung; und
Fig. 4 einen Zahnring mit einer aufgesetzten Schwingscheibe.
In der Fig. 1 ist ein Gurtaufroller 1 eines Sicherheitsgurtsystems mit einer in einem Aufrollerrahmen 3 drehbar gelagerten Gurtwelle 2 zu erkennen, an dem eine erfindungsgemäß ausgebildete Kraftbegrenzungseinrichtung 4 angeordnet ist. Ferner ist ein Profilkopf 13 vorgesehen, welcher Träger einer Blockierklinke 9 ist, die bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Gurtbandauszugsbeschleunigung oder einer vorbestimmten Fahrzeugverzöge rung angesteuert wird und den Profilkopf 13 in einer Verzahnung des Aufrollerrahmens 3 fahrzeugfest verriegelt .
Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 umfasst in ihrem Grundaufbau zwei Teile 5 und 15 mit einem zwischen den Teilen 5 und 15 bewegbaren Teil 11. Das Teil 15 bildet gleichzeitig das Gehäuse der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 und ist drehfest mit der Gurtwelle 2 verbunden. An seiner Radialaußenseite weist das Teil 15 axial gerichtete Finger auf, zwischen die das Teil 5 mit radial vorstehenden Fingern 25 eingreift, welches dadurch drehfest mit dem Teil 15 und damit auch mit de r Gurtwelle 2 verbunden ist. Das bewegbare Teil 11 ist mit einer radial inneren Verzahnung 26 axial verschieblich auf einem Zahnring 7 geführt und in ümfangsrichtung gleichzeitig drehfest mit dem Zahnring 7 verbunden. Der Zahnring 7 ist wiederum drehfest mit dem Profilkopf 13 verbunden, so dass das Teil 11 bei blockiertem Profilkopf 13 gleichfalls als in Umfangsriehtung blockiert anzusehen ist . Die Teile 5 und 15 sind j eweils mit ringförmigen, axial gerichteten Verzahnungen 10 und 8 versehen, welche in der Fig. 3 zu erkennen sind . Die Verzahnung 10 an dem Teil 5 und die Verzahnung 8 an dem Teil 15 sind j eweils so angeordnet , dass sie j eweils einer an dem bewegbaren Teil 11 angeord¬ neten ringförmigen, axial gerichteten Verzahnung 18 oder 19 gegenüberstehen . Der Abstand zwischen dem bewegbaren Teil 11 und den Teilen 5 und 15 in Axialrichtung ist j eweils so gewählt , dass sich wenigstens ein Paar der gegenüberstehenden Verzahnungen 10 und 19 und/oder 18 und 8 im Eingriff befinden.
Bei einer Ansteuerung der Blockiereinrichtung der Gurtwelle 2 wird die Blockierklinke 9 ausgefahren und blockiert den Profilkopf 13 und damit das Teil 11 in Gurtaus zugsriehtung . Durch die während der VorwärtsVerlagerung des Insassen im Unfall wirkende Gurtaus zugs kraft wird die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 bei einem Übersteigen einer durch die Auslegung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 selbst vorbestimmten Gurtaus zugs kraft aktiviert . Dabei werden die Teile 15 und 5 zu einer Drehbewegung gegenüber dem Teil 11 gezwungen . Aufgrund der paarweise ineinandergreifenden Verzahnungen 10 und 19 und 18 und 8 wird das Teil 11 durch die aneinander abgleitenden Zahnflanken zu einer quer zu der Vorschubbewegung der Teile 15 und 5 gerichteten Schwingbewegung gezwungen, während der es periodisch abgebremst und beschleunigt wird . Diese Schwingbewegung ist die physikalische Ursache für die der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 zugrunde liegende Energie ernichtung, welche damit auch das Kraftbegrenzungsniveau mitbestimmt . Das Teil 11 kann aufgrund seiner Bewegung auch als Schwingscheibe bezeichnet werden, welches durch seine Schwingbewegung die Vorschubbewegung der Teile 5 und 15 und damit auch die kraftbegrenzte Drehbewegung der Gurtwelle 2 in Gurtauszugsrichtung ermöglicht.
Zwischen dem Teil 11 und dem Teil 5 ist ein offener wellenförmiger Federring 6 vorgesehen, der sich an dem Teil 5 abstützt und das Teil 11 gegen das Teil 15 drängt. Da das Teil 11 zur Ausführung der oben beschriebenen Schwingbewegung die von dem Federring 6 ausgeübte axiale Federkraft periodisch überwinden muss, wird das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in der Startphase und während der weiteren Gurtauszugsbewegung entscheidend durch die Federkraft des Federringes 6 mitbestimmt. Die Gurtauszugskraft in der Startphase kann z.B. 3 - 4 kN betragen.
In der Fig. 2 ist die Gurtwelle 2 mit einer aufgeschnittenen Kraftbegrenzungseinrichtung 4 zu erkennen. Der Federring 6 ist offen und mit seinen freien Enden 16 und 17 seitlich abgewinkelt, so dass die freien Enden 16 und 17 eine zusätzliche Axialkraft zwischen den Teilen 5 und 11 ausüben bzw. federvorgespannt an den Teilen 5 und 11 anliegen. In der Anfangsstellung vor der Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 befinden sich die Enden 16 und 17 in Drehrichtung hinter jeweils einer Tasche 20 und 21 des Zahnringes 7 und des Teils 5. Die Taschen 20 und 21 sind jeweils als Vertiefungen ausgebildet, welche auch in der Fig. 3 zu erkennen sind. Bei einer Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 drehen die Teile 15 und 5 zusammen mit der Gurtwelle 2 gegenüber dem in Umfangsrichtung blockierten Teil 11 und dem Profilkopf 13. Das Kraftbegrenzungsniveau ist in dieser Phase durch die Massenauslegung des Systems und durch die Federkraft des Federringes 6 bestimmt. Der Federring 6 steht während der Drehbewegung der Teile 15 und 5 gegenüber diesen abgesehen von der quer gerichteten Schwingbewegung still. Nachdem die Gurtwelle 2 mit den Teilen 15 und 5 um fast eine vollständige Umdrehung, in diesem Fall eine Verdrehung um 340 Grad, gegenüber dem Teil 11 und damit gegenüber dem Federring 6 verdreht wurden, rutscht das Ende 17 aufgrund seiner nach außen gebogenen Formgebung selbsttätig in die Tasche 20 und gelangt dabei mit seiner Stirnseite an einer in der Tasche 20 vorgesehenen Anschlagsfläche 22 des Teils 5 zur Anlage. Während der weiteren Drehbewegung des Teils 5 wird der Federring 6 über die Anschlagsfläche 22 mitgenommen, so dass das Ende 16 gegenüber dem Teil 11 und dem Zahnring 7 eine Umfangsbewegung vollzieht. Während dieser Bewegung wirkt weiter das Kraftbe¬ grenzungsniveau der Startphase. Das Ende 16 rutscht dann ebenfalls nach dem Vollzug von fast einer vollständigen Umdrehung, in diesem Fall ebenfalls 340 Grad, aufgrund seiner nach außen gebogenen Formgebung durch einen Ausschnitt 24 in dem Teil 11 in die Tasche 21 und gelangt dabei ebenfalls zur Anlage an einer stirnseitigen Anschlagsfläche 23 des Zahnringes 7 , wie in der Darstellung der Fig . 3 zu erkennen ist. Ab dieser Stellung ist der Federring 6 in Umfangsriehtung sowohl gegenüber dem Teil 5 als auch gegenüber dem Teil 11 festgelegt, so dass eine weitere Drehbewegung des Teils 5 gegenüber dem Teil 11 , und damit auch der Gurtwelle 2 gegenüber dem Profilkopf 13 nur durch eine Verformung des Federringes 6 möglich ist. Dabei bäumt sich der Federring 6 auf und erhöht die axiale Federkraft zwischen dem Teil 5 und dem Teil 11 , so dass das Kraftbegrenzungsniveau sprungartig ansteigt , in diesem Fall auf über 6 kN. Damit kann mit der Erfindung unter Verwendung einer identischen geschwindigkeitsgeregelten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 ein progressiver Kraftbegrenzungsverlauf mit einem durch die Lage der Taschen 20 und 21 zu den freien Enden 16 und 17 und den dadurch bedingten zurückzulegenden Drehwinkel definierten Schaltpunkt verwirklicht werden, welcher in diesem Ausführungsbeispiel einen Winkel von 680 Grad oder ca. 1,9 Umdrehungen entspricht. Je nach den mechanischen Eigenschaften, der Formgebung und der Anordnung des Federringes 6 kann sowohl die Charakteristik der Kraftbegrenzungserhöhung als auch das Maß der Kraftbegrenzungserhöhung eingestellt werden. Dabei sind kontinuierliche und auch sprungartige Erhöhungen des Kraftbegrenzungsniveaus möglich.
Die Tasche 21 ist bewusst in dem Zahnring 7 angeordnet, welcher dem erfindungsgemäßen Ansatz entspricht, gegenüber dem das Teil 11 die quer zu der Vorschubbewegung gerichtete
Schwingbewegung ausführt. Das Ende 16 des Federringes 6 greift durch den Ausschnitt 24, so dass das Teil 11, in diesem Fall die Schwingscheibe, die quer zu dem Zahnring 7 gerichtete Schwingbewegung ausführen kann, ohne dabei durch den Federring 6 behindert zu werden. Die Enden 16 und 17 werden damit in einer reinen Umfangsbewegung zueinander bewegt, da sie nur die Vorschubbewegung in Umfangsrichtung mit ausführen. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit , dass die Enden 16 und 17 aus den Taschen 20 und 21 herausrutschen, verringert werden. Die Tasche 21 an dem Zahnring 7 ist durch das Auslassen von ein oder mehr Zähnen der Außenverzahnung des Zahnringes 7 und einen nach außen vergrößerten Zahn 28 gebildet, wobei der nach außen vergrößerte Zahn 28 eine seitliche Anschlagsfläche 23 ausbildet, an der das Ende 16 des Federringes 6 stirnseitig zur Anlage gelangt.
In der Fig. 4 ist der Zahnring 7 mit dem Teil 11 und dem seitlich anliegenden Federring 6 zu erkennen. In dem Teil 11, der Schwingscheibe, ist in einem radial inneren Abschnitt der Ausschnitt 24, gebildet durch eine Freistanzung, zu erkennen. Ferner sind einige der Zähne der Äußenverzahnung weggelassen oder verkürzt ausgebildet und ein Zahn 28 verlängert ausgebil- det . Die weggelassenen Zähne bilden in diesem Fall die Tasche 21 aus, welche durch den vergrößerten Zahn 28 begrenzt wird, an dem auch die Anschlagsfläche 23 vorgesehen ist.
Das Teil 11 ist auf einer Außenverzahnung des Zahnringes 7 quer verschieblich gelagert und in Umfangs iehtung drehfest festgelegt, so dass das Teil 11 bei einer Blockierung des Profilkopfes 13 und des Zahnringes 7 ausschließlich quer zu dem Zahnring 7 schwingen kann. Der Federring 6 wird, wie oben beschrieben, nach dem Festlegen des Endes 17 an dem Teil 5 in Umfangsriehtung mitgenommen, so dass das Ende 16 des Federringes 6 in Richtung der Tasche 21 bewegt wird. Da das Ende 16 in Richtung des Teiles 11 abgewinkelt ist und dadurch federvorgespannt an diesem anliegt, rutscht das Ende 16 beim Erreichen des Ausschnitts 24 selbsttätig durch den Ausschnitt 24 in die Tasche 21 und gelangt dadurch während der weiteren Bewegung mit der Stirnseite zur Anlage an der Anschlagsfläche 23 des Zahnes 28. Anschließend ist eine weitere Bewegung der Gurtwelle 2 mit den Teilen 5 und 15 gegenüber dem Teil 11 und dem Zahnring 7 bzw. dem Profilkopf 13 nur noch durch eine Verformung des Federringes 6 möglich, wodurch die von diesem zwischen den Teilen 11 und 5 ausgeübte Federkraft ansteigt.

Claims

Ansprüche ;
1. Kraftbegrenzungseinrichtung (4) für eine Sicherheitsgurteinrichtung, weiche wenigstens zwei relativ zueinander mit einer frequenzbedingt definierten Bewegung gesteuerte Teile
(5,11,15) aufweist, wobei die sich relativ zueinander bewegenden Teile (5,11,15) ineinandergreifende Verzahnungen
(8,10,18,19) aufweisen und die frequenzbedingt gesteuerte Bewegung dadurch erfolgt, dass die Teile (5,11,15) eine Re¬ lativbewegung aus einer Vorschubbewegung (V) mit einer quer zu der Vorschubbewegung (V) gerichteten Wellenbewegung (Q) zueinander ausführen, bei der die Verzahnungen (8,10,18,19) wechselnd in Eingriff und außer Eingriff gelangen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer die erforderliche Kraft zur Bewegung der Teile (5,11,15) zueinander ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge selbsttätig erhöhbar ist, und die Mittel durch einen offenen Federring (6) gebildet sind, welcher die sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) während der Bewegung mit einer sich verändernden Federkraft beaufschlagt, wobei eines der Teile (5,11,15) auf einem Ansatz quer zu der Vorschubbewegung (V) verschieblich gelagert ist, und an einem der Teile (5,11,15) eine erste Anschlagsfläche (22) und an dem Ansatz eine zweite Anschlagsfläche (23) vorgesehen ist, an welcher der Federring (6) während der Bewegung mit seinen offenen Enden (16,17) zur Anlage gelangt.
2. Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Ansatz durch einen drehfest mit einer Gurtwelle (2) eines Gurtaufrollers der Sicherheitsgurteinrichtung verbun¬ denen Zahnring (7) oder durch einen drehfest gegenüber einem Aufrollerrahmen des Gurtaufrollers mittelbar oder un- mittelbar blockierbaren Zahnring (7) mit einer Außenverzahnung gebildet ist, auf dem eines der zueinander bewegten Teile (5,11,15) quer verschieblich gelagert ist.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
-die zweite Anschlagsfläche (23) in einer Ausnehmung und/oder an einem vorstehenden Zahn (28) der Außenverzahnung des Zahnringes (7) vorgesehen ist.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-in dem auf dem Ansatz quer verschieblichen Teil (5,11,15) ein Ausschnitt (24) vorgesehen ist, durch den das an der zweiten Anschlagsfläche (23) des Ansatzes (7) zur Anlage gelangende Ende (16) des Federringes (6) greift.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (16,17) des Federringes (6) in Richtung der sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) abgewinkelt sind, und in einem der Teile (5,11,15) und in dem Ansatz jeweils Taschen
(20,21) vorgesehen sind, in denen die Anschlagsflächen (22,23) vorgesehen sind, und dass die Enden (16,17) des Federringes (6) nach einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge selbsttätig an den Anschlagsflächen (22,23) in den Taschen (20,21) zur Anlage gelangen.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende (16, 17 ) des Federringes (6) in Bewegungsrichtung der sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) fest mit einem der Teile (5,11,15} verbunden ist, und ausgehend von diesem En de (24) spiralförmig verläuft.
7. raftbegren'zungseinrichtung (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine spiralförmige Führungsbahn vorge sehen ist, in die der Federring (6} einschiebbar ist.
8. Kraftbegrenzungseinrichtung ( ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn durch, eine Nut gebil der. ist.
9. Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut in Bewegungs-rrichtung des offe nen Endes des Federringes (6) eine abnehmende Tiefe aufweist .
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