WO2015197172A1 - Gurtaufroller mit kraftbegrenzungseinrichtung - Google Patents

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WO2015197172A1
WO2015197172A1 PCT/EP2015/001222 EP2015001222W WO2015197172A1 WO 2015197172 A1 WO2015197172 A1 WO 2015197172A1 EP 2015001222 W EP2015001222 W EP 2015001222W WO 2015197172 A1 WO2015197172 A1 WO 2015197172A1
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WO
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belt
belt retractor
triggering
force
retractor according
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PCT/EP2015/001222
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Stegmeier
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ZF Automotive Germany GmbH
Original Assignee
TRW Automotive GmbH
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Publication date
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    • 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 belt retractor with a force limiting device.
  • a belt retractor with a belt reel rotatably mounted in a frame, a frame rotatably lockable disk and a first, permanent and a second, switchable force limiting device is known.
  • the first permanent force limiting device comprises a torsion bar arranged in the hollow interior of the belt reel, which is non-rotatably coupled to the disk at one axial end and non-rotatably connected to the belt reel at the opposite end.
  • the second, switchable force limiting device comprises a cutting body, which is einberichtbar in a coupling position in which the cutting body couples the belt reel to the disc, that the cutting body machined material during a relative rotation between the disc and belt reel.
  • a Einberichtmechanismus ensures that the second, switchable force limiting device, here in the form of the cutting body, depending on accident-related data in the triggering position einclairt.
  • body data of the vehicle occupant, seat position data or data that is representative of the severity of the accident are considered as accident-related data.
  • This data can be z. B. by sensors or otherwise, such. B. by determining the length of the withdrawn webbing or the spin or speed of the belt reel before blocking can be determined.
  • the object of the invention is to provide a belt retractor with improved individual adjustment of the force limiting level in a case of restraint.
  • the belt retractor according to the invention for a motor vehicle comprises a belt spool and a switchable force limiting device with a Ein horrmechanismus that can trigger a force limit in the course of a case of restraint.
  • the Ein horrmechanismus at least one movable coupled to the belt reel triggering element, which is deflected in the case of restraint during rotation of the belt reel depending on the centrifugal force acting on the trigger element and independent of an angular acceleration of the belt reel in a triggering position to trigger the force limit.
  • the switchable force limiting device can be the sole
  • Be force limiting device or be provided in addition to a permanent force limiting device.
  • the triggering element need not be stored directly in the belt reel, but may also be included in a coupled to the belt reel component, as long as this rotates with the belt reel.
  • the entire force limiting device of the belt retractor in the case of restraint basically provides a first, constant level of force limitation (ground level), which is tuned to relatively light or small occupants (so-called 5% - and possibly 50% -Lnsassen) .
  • the switchable force limit which is triggered by the special Ein Kunststoffmechanismus, however, comes only in relatively heavy or large occupant used (so-called 95% - and possibly 50% -arteries), so that an additional level of force limitation is provided for these occupants added to the ground level.
  • the force limiting device of the belt retractor according to the invention should accordingly be set up to provide a force limitation independent of the control mechanism at a base level in a restraint case.
  • This independent force limitation can be achieved in particular by means of a torsion bar.
  • the triggering element in the release position cause two effects: either a final blockage of the rotation of the belt reel is effected, ie the rotation of the belt reel is completely prevented, which corresponds to an infinitely high level of force limiting, or the trigger element leaves in the release position, a further rotation of the Belt reel to, but only with the involvement of the switchable force limiting device, for example, under cutting material, by deformation of strip material or other known force limiting mechanisms.
  • the at least one triggering element can be designed as a centrifugal force pawl which activates in the tripping position into a frame-fixed toothing. This design is particularly recommended in the case of a complete blockage of the belt reel. "Frame-fixed” in this context means that the toothing is formed either in the context of the belt retractor itself or in a fixedly connected to the frame component.
  • the trigger element is preferably deflected against the restoring force of a restoring spring in the release position. This can be ensured in a simple manner that the triggering element is deflected into the triggering position only at a centrifugal force that exceeds the restoring force of the return spring.
  • the return spring is a tension spring which exerts a directed to the axis of rotation of the belt reel return force on the trigger element.
  • a tension spring is in particular a helical tension spring into consideration.
  • a detent mechanism is provided for retaining the trigger element, which biases the trigger element into an initial position. Only when the centrifugal force overcomes the preload, the trigger element is deflected.
  • the latching mechanism may comprise a return spring in the form of a compression spring which presses a latching element into a latching recess of the triggering element, preferably in the linear direction.
  • compression spring is then in particular a helical compression spring into consideration.
  • the locking element As a latching element of the latching mechanism, which is pressed into the latching recess of the triggering element, offers a ball or a roller.
  • the locking element may also be part of the spring itself. In this case, the locking element is therefore not a separate component.
  • the compression spring is supported on a base which is adjustable by an adjusting mechanism.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a belt retractor according to the invention with force limiting device in longitudinal section;
  • - Figure 2 is an end sectional view of the belt retractor of Figure 1;
  • - Figure 3 is an end sectional view of a belt retractor according to the invention according to a second embodiment;
  • FIG. 4 is an end sectional view of a belt retractor according to the invention according to a third embodiment.
  • the belt retractor shown schematically in Figure 1 comprises a belt 10 rotatably mounted in a frame belt 12.
  • a locking system for blocking the rotation of the belt reel 12 is provided at a first end face of the belt reel 12.
  • the locking system comprises a toothed disk 14, which is non-rotatably coupled by means of a connecting ring 16 to a first flange 18 of the belt reel 12.
  • the toothed disc 14 is z. B. by shear pins to a certain torque rotatably connected to the flange 18 of the belt reel 12.
  • a torsion bar 22 is arranged, which is non-rotatably coupled at a first axial end to the toothed disc 14 and at the opposite end to the belt reel 12.
  • the torsion bar 22 is part of a first, permanent force limiting device and serves in a case of restraint to provide a first force limiting level, as will be explained in more detail later.
  • a Einberichtmechanismus is provided, which is also part of the entire force limiting device of the belt retractor and is used for optional, switchable provision of a second Kraftbegrenzungscludes.
  • the Ein horrifugal pawls 24 are formed by two triggering elements in the form of two opposing centrifugal pawls 24.
  • the centrifugal pawls 24 are mounted by means of return springs 26 in a second flange 28 of the belt reel 12 so that they can be deflected against the return force of the return springs 26 in the radial direction.
  • the return springs 16 are here tension springs which exert a restoring force directed toward the axis of rotation on the centrifugal force pawls 24.
  • centrifugal pawls 24 cooperate with a toothing 30 formed either in the frame 10 or in a frame-fixed component. More accurate said centrifugal force pawls 24 can be deflected from an initial position to a release position in which the centrifugal pawls 24 in the toothing 30 einêtn.
  • the locking system is activated, i. H. the toothed wheel 14 is locked by the control of the pawl 20 on the frame 10 of the belt retractor rotatably.
  • the belt reel 12 is rotatably coupled via the torsion bar 22 with the frame 10, so that a further rotation of the belt reel 12 is prevented in Gurtbandabzugsraum.
  • the torsion bar 22 twists and allows a gurtkraftbeskybesky rotation of the belt reel 12 relative to the toothed disc 14.
  • the twisting of the torsion bar 22 corresponds to a first level of force limitation.
  • an additional force limitation can take place, which was possibly triggered by the input mechanism. Whether or not a second level of force limitation is provided depends on the centrifugal force acting on the tripping elements, in this case the centrifugal pawls 24.
  • a rotation of the belt reel 12 is caused, which is caused by the advancement of the occupant in an abrupt deceleration of the vehicle, the rotational speed depends in particular on the weight of the occupant and the severity of the accident.
  • the weight and the bearing of the trigger elements are designed so that they are deflected into the trigger positions when the rotational speed of the belt reel 12 exceeds a predetermined value. It should be noted that the deflection into the triggering positions is independent of the angular acceleration of the belt reel 12 or of the triggering elements.
  • the centrifugal force pawls 24 engage in the toothing 30, so that the rotation of the belt reel 12 is finally prevented.
  • the rotation of the belt reel 12 is not completely prevented, but the centrifugal pawls 24 itself or to the centrifugal pawls 24 coupled cutting body in a further rotation of the belt reel 12 relative to the toothed disc 14 material chipping, for example, material of the frame 10 or another frame-fixed component.
  • the second force limit level can thus either infinitely high (final blocking of the belt reel 12) or by certain parameters such as cutting width, depth of cut, hardness or deformability of the material to be machined or deformed, etc. be specified.
  • Figure 3 a second embodiment of the Ein tenumechanismus is shown.
  • centrifugal pawls 24 are provided, which can be deflected at a correspondingly fast rotation of the belt reel 12 due to the centrifugal force from its initial position in the radial direction in a release position, to then provide a second level of force limitation.
  • the centrifugal force claws 24 are in turn initially held in their initial position by return springs 26 and are deflected radially only upon overcoming a return force.
  • the return springs 26 are here but no tension springs, but compression springs.
  • the return springs 26 are supported at one end on a base 32, while the other end presses a locking element, here a ball 34, against the associated centrifugal force pawl 24. More precisely, the return spring 26 presses the ball 34 in a direction substantially perpendicular to the radial deflection of the centrifugal force pawl 24 in a recess 36 of the centrifugal pawl 24.
  • the centrifugal pawl 24 thanks to the special design of the recess the ball 34 against the restoring force ( Bias) of the return spring 26 so far in the direction of the base 32 press that the centrifugal force pawl 24 can move in the radial direction to trigger the second belt force limit.
  • the base 32 can be adjusted by an adjusting mechanism in the form of an adjusting screw 38 in the longitudinal direction of the return spring 26 to adjust the restoring force of the return spring 26 and adjust.
  • the base 32 itself may be part of the adjusting screw 38 or be formed by a separate, adjustable by means of the adjusting screw 38 component. Otherwise, the operation of the Einberichtmechanismus corresponds to that of the first embodiment.
  • the third embodiment of the insertion mechanism shown in Figure 4 largely corresponds to the second embodiment with the difference that the return spring 26 is here a leaf spring.
  • a first end of the leaf spring is firmly anchored in the belt reel 12, while the second end presses into the catch recess 36 of the centrifugal force pawl 24 so that it is initially held in its initial position. Only when a predetermined speed of the belt reel 12 is exceeded, the centrifugal force acting on the centrifugal force pawl 24 overcomes the restoring force (bias) of the leaf spring; the second end of the leaf spring is pushed away, and the centrifugal force pawl 24 moves in the radial direction in the release position.
  • the number of trigger elements may vary depending on the design of the Einberichtmechanismus. In principle, a triggering element is sufficient, but for symmetry and / or safety reasons, two or more triggering elements are usually provided. It is of course possible to vary certain parameters such as the restoring force of the return springs 26 within one embodiment and / or to combine features of the various embodiments in a suitable manner.
  • the return forces can be designed so that at a first rotational speed of the belt reel 12 only a first number of trigger elements (at least one) and at a higher second rotational speed a larger number are deflected into the triggering position.
  • the triggering elements can be selectively moved back out of the triggering position.
  • the triggering elements need not necessarily be mounted in a flange of the belt reel 12. You can also be stored in a separate, coupled to the belt reel 12 component.
  • the force limiting device with the special control mechanism is suitable both for standard belt retractors and for belt retractors with tensioning function (retractor tensioner).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)

Abstract

Ein Gurtaufroller für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Gurtspule (12) und eine schaltbare Kraftbegrenzungseinrichtung mit einem Einsteuermechanismus, der im Verlauf eines Rückhaltefalls eine Kraftbegrenzung auslösen kann. Der Einsteuermechanismus weist wenigstens ein beweglich an die Gurtspule (12) gekoppeltes Auslöseelement (24) auf, das im Rückhaltefall bei einer Drehung der Gurtspule (12) abhängig von der auf das Auslöseelement (24) wirkenden Fliehkraft und unabhängig von einer Winkelbeschleunigung der Gurtspule (12) in eine Auslöseposition ausgelenkt wird, um die Kraftbegrenzung auszulösen.

Description

Gurtaufroller mit Kraftbegrenzungseinrichtung
Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung. Aus der DE 10 2005 028 174 A1 ist ein Gurtaufroller mit einer in einem Rahmen drehbar gelagerten Gurtspule, einer am Rahmen drehfest blockierbaren Scheibe und einer ersten, ständigen und einer zweiten, schaltbaren Kraftbegrenzungseinrichtung bekannt. Die erste, ständige Kraftbegrenzungseinrichtung umfasst einen im hohlen Innenraum der Gurtspule angeordneten Torsionsstab, der an einem axialen Ende drehfest mit der Scheibe und am entgegengesetzten Ende drehfest mit der Gurtspule gekoppelt ist. Die zweite, schaltbare Kraftbegrenzungseinrichtung umfasst einen Schneidkörper, der in eine Koppelposition einsteuerbar ist, in der der Schneidkörper die Gurtspule so an die Scheibe koppelt, dass der Schneidkörper bei einer Relativdrehung zwischen Scheibe und Gurtspule Material zerspant. Ein Einsteuermechanismus sorgt dafür, dass die zweite, schaltbare Kraftbegrenzungseinrichtung, hier in Form des Schneidkörpers, in Abhängigkeit von unfallbezogenen Daten in die Auslöseposition einsteuert. Als unfallbezogene Daten werden insbesondere Körperdaten des Fahrzeuginsassen, Sitzpositionsdaten oder Daten, die reprä- sentativ für die Schwere des Unfalls sind, in Betracht gezogen. Diese Daten können z. B. durch Sensoren oder auf sonstige Weise, wie z. B. durch die Bestimmung der Länge des abgezogenen Gurtbands oder der Drehbeschleunigung oder -geschwindigkeit der Gurtspule vor einer Blockierung ermittelt werden.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller mit verbesserter individueller Einstellung des Kraftbegrenzungsniveaus in einem Rückhaltefall zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen den erfindungs- gemäßen Gurtaufrollers sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Gurtaufroller für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Gurtspule und eine schaltbare Kraftbegrenzungseinrichtung mit einem Einsteuermechanismus, der im Verlauf eines Rückhaltefalls eine Kraftbegrenzung auslösen kann. Gemäß der Erfindung weist der Einsteuermechanismus wenigstens ein beweglich an die Gurtspule gekoppeltes Auslöseelement auf, das im Rückhaltefall bei einer Drehung der Gurtspule abhängig von der auf das Auslöseelement wirkenden Fliehkraft und unabhängig von einer Winkelbeschleunigung der Gurtspule in eine Auslöseposition ausgelenkt wird, um die Kraftbegrenzung auszulösen. Die schaltbare Kraftbegrenzungseinrichtung kann dabei die alleinige
Kraftbegrenzungseinrichtung sein oder zusätzlich zu einer ständigen Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen sein.
Simulationen und praktische Versuche haben die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis bestätigt, dass eine auf den Fahrzeuginsassen und die sonstigen Umstände des Rückhaltefalls optimal abgestimmte Kraftbegrenzung erreicht wird, wenn alleine in Abhängigkeit von der Drehzahl der Gurtspule vor deren Blockierung entschieden wird, ob eine (zusätzliche) schaltbare Kraftbegrenzung aktiviert wird. Diese Entscheidung soll bewusst unabhängig von der Winkelbeschleunigung der Gurtspule sein. Diesem Grundgedanken trägt die Erfindung in Form des Auslöseelements Rechnung, das in eine Auslöseposition ausgelenkt wird, sobald die auf das Auslöseelement wirkende Fliehkraft einen vorbestimmten Wert überschreitet, unabhängig von der Winkelbeschleunigung. In der Auslöseposition sorgt das Auslöseelement dafür, dass die (zusätzliche) schaltbare Kraftbegrenzung aktiviert wird. Dazu muss das Auslöseelement nicht direkt in der Gurtspule gelagert sein, sondern kann auch in einem an die Gurtspule gekoppelten Bauteil aufgenommen sein, sofern sich dieses mit der Gurtspule mitdreht. Wie bereits angedeutet ist es besonders vorteilhaft, wenn die gesamte Kraftbegrenzungseinrichtung des Gurtaufrollers im Rückhaltefall grundsätzlich ein erstes, ständiges Kraftbegrenzungsniveau (Grundniveau) bereitstellt, das auf relativ leichte bzw. kleine Insassen abgestimmt ist (sogenannte 5%- und ggf. 50%-lnsassen). Die zuschaltbare Kraftbegrenzung, die durch den besonderen Einsteuermechanismus ausgelöst wird, kommt hingegen nur bei relativ schweren bzw. großen Insassen zum Einsatz (sogenannte 95%- und ggf. 50%-lnsassen), sodass für diese Insassen ein zusätzliches Kraftbegrenzungsniveau bereitgestellt wird, das sich zum Grundniveau addiert. Die Kraftbegrenzungseinrichtung des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sollte dementsprechend dazu eingerichtet sein, in einem Rückhaltefall eine vom Einsteuermechanismus unabhängige Kraftbegrenzung auf einem Grundniveau bereitzustellen. Diese unabhängige Kraftbegrenzung kann insbesondere mithilfe eines Torsionsstabs erreicht werden. Grundsätzlich kann das Auslöseelement in der Auslöseposition zwei Effekte verursachen: Entweder wird eine endgültige Blockierung der Drehung der Gurtspule bewirkt, d. h. die die Drehung der Gurtspule wird vollständig unterbunden, was einem unendlich hohen Kraftbegrenzungsniveau entspricht, oder das Auslöseelement lässt in der Auslöseposition eine weitere Drehung der Gurtspule zu, allerdings nur unter Einbeziehung der schaltbaren Kraftbegrenzungseinrichtung, z.B. unter Zerspanung von Material, durch Verformung von Bandmaterial oder anderen an sich bekannten Kraftbegrenzungsmechanismen.
Das wenigstens eine Auslöseelement kann als Fliehkraftklinke ausgebildet sein, die in der Auslöseposition in eine rahmenfeste Verzahnung einsteuert. Diese Gestaltung empfiehlt sich insbesondere für den Fall einer vollständigen Blockierung der Gurtspule.„Rahmenfest" soll in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Verzahnung entweder im Rahmen des Gurtaufrollers selbst oder in einem fest mit dem Rahmen verbundenen Bauteil ausgebildet ist.
Das Auslöseelement ist vorzugsweise gegen die Rückstellkraft einer Rück- stellfeder in die Auslöseposition auslenkbar. Dadurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass das Auslöseelement erst bei einer Fliehkraft, die die Rückstellkraft der Rückstellfeder überschreitet, in die Auslöseposition ausgelenkt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Einsteuermechanismus ist die Rückstellfeder eine Zugfeder, die eine zur Drehachse der Gurtspule gerichtete Rückstellkraft auf das Auslöseelement ausübt. Als Zugfeder kommt insbesondere eine Schraubenzugfeder in Betracht. Gemäß einem anderen Erfindungsaspekt ist für das Zurückhalten des Auslöseelements ein Rastmechanismus vorgesehen, der das Auslöseelement in eine Ausgangsposition vorspannt. Erst wenn die Fliehkraft die Vorspannung überwindet, wird das Auslöseelement ausgelenkt.
Der Rastmechanismus kann eine Rückstellfeder in Form einer Druckfeder aufweisen, die ein Rastelement in eine Rastausnehmung des Auslöseelements drückt, und zwar vorzugsweise in linearer Richtung. Als Druckfeder kommt dann insbesondere eine Schraubendruckfeder in Betracht.
Als Rastelement des Rastmechanismus, das in die Rastausnehmung des Auslöseelements gedrückt wird, bietet sich eine Kugel oder eine Rolle an. Das Rastelement kann aber auch ein Teil der Feder selbst sein. In diesem Fall ist das Rastelement also kein separates Bauteil.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Rastmechanismus stützt sich die Druckfeder an einer Basis ab, die durch einen Verstellmechanismus verstellbar ist. Dadurch kann die Vorspannung, und damit die Fliehkraft, die zur Auslenkung des Auslöseelements in die Auslöseposition erforderlich ist, nach Wunsch eingestellt bzw. angepasst werden.
Eine alternative Ausgestaltung des Rastmechanismus sieht eine Rückstellfeder in Form einer Blattfeder vor, die in eine Rastausnehmung des Auslöseelements drückt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen schematisch:
- Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers mit Kraftbegrenzungseinrichtung im Längsschnitt; - Figur 2 eine stirnseitige Schnittansicht des Gurtaufrollers aus Figur 1 ; - Figur 3 eine stirnseitige Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers nach einer zweiten Ausführungsform; und
- Figur 4 eine stirnseitige Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers nach einer dritten Ausführungsform. Der in Figur 1 schematisch gezeigte Gurtaufroller umfasst eine in einem Rahmen 10 drehbar gelagerte Gurtspule 12. An einem ersten stirnseitigen Ende der Gurtspule 12 ist ein Sperrsystem zum Blockieren der Drehung der Gurtspule 12 vorgesehen. Das Sperrsystem umfasst eine Zahnscheibe 14, die mittels eines Verbindungsrings 16 drehfest an einen ersten Flansch 18 der Gurtspule 12 gekoppelt ist. Mit einer Sperrklinke 20, die in die Verzahnung der Zahnscheibe 14 einsteuerbar ist, lässt sich die Zahnscheibe 14 drehfest am Rahmen 10 abstützen. Die Zahnscheibe 14 ist z. B. durch Scherstifte bis zu einem gewissen Drehmoment drehfest mit dem Flansch 18 der Gurtspule 12 verbunden.
Im hohlen Innenraum der Gurtspule 12 ist ein Torsionsstab 22 angeordnet, der an einem ersten axialen Ende drehfest an die Zahnscheibe 14 und am entgegengesetzten Ende drehfest an die Gurtspule 12 gekoppelt ist. Der Torsionsstab 22 ist Teil einer ersten, ständigen Kraftbegrenzungseinrichtung und dient in einem Rückhaltefall zur Bereitstellung eines ersten Kraftbegrenzungsniveaus, wie später noch genauer erläutert wird. Am zweiten stirnseitigen Ende der Gurtspule 12 ist ein Einsteuermechanismus vorgesehen, der ebenfalls Teil der gesamten Kraftbegrenzungseinrichtung des Gurtaufrollers ist und zur optionalen, schaltbaren Bereitstellung eines zweiten Kraftbegrenzungsniveaus dient.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist der Einsteuermechanismus durch zwei Auslöseelemente in Form von zwei gegenüberliegenden Fliehkraftklinken 24 gebildet. Die Fliehkraftklinken 24 sind mittels Rückstellfedern 26 in einem zweiten Flansch 28 der Gurtspule 12 so gelagert, dass sie gegen die Rückstell kraft der Rückstellfedern 26 in radialer Richtung ausgelenkt werden können. Die Rückstellfedern 16 sind hier Zugfedern, die eine zur Drehachse gerichtete Rückstellkraft auf die Fliehkraftklinken 24 ausüben.
Die Fliehkraftklinken 24 wirken mit einer entweder im Rahmen 10 oder in einem rahmenfesten Bauteil gebildeten Verzahnung 30 zusammen. Genauer gesagt können die Fliehkraftklinken 24 aus einer Ausgangsposition in eine Auslöseposition ausgelenkt werden, in der die Fliehkraftklinken 24 in die Verzahnung 30 einsteuern.
In einem Rückhaltefall wird das Sperrsystem aktiviert, d. h. die Zahnscheibe 14 wird durch das Einsteuern der Sperrklinke 20 am Rahmen 10 des Gurtaufrollers drehfest blockiert. Damit ist auch die Gurtspule 12 über den Torsionsstab 22 drehfest mit dem Rahmen 10 gekoppelt, sodass eine weitere Drehung der Gurtspule 12 in Gurtbandabzugsrichtung verhindert wird. Bei Überschreitung einer vorbestimmten Gurtlast verwindet sich jedoch der Torsionsstab 22 und gestattet eine gurtkraftbegrenzende Drehung der Gurtspule 12 relativ zur Zahnscheibe 14. Das Verwinden des Torsionsstabs 22 entspricht einem ersten Kraftbegrenzungsniveau.
Zusätzlich zu der Gurtkraftbegrenzung durch den Torsionsstab 22 kann eine zusätzliche Kraftbegrenzung erfolgen, die gegebenenfalls durch den Einsteuer- mechanismus ausgelöst wurde. Ob ein zweites Kraftbegrenzungsniveau bereitgestellt wird oder nicht, hängt von der auf die Auslöseelemente, hier die Fliehkraftklinken 24, wirkenden Fliehkraft ab. Durch den unter Verformung des Torsionsstabes stattfindenden Gurtbandabzug wird eine Drehung der Gurtspule 12 hervorgerufen, die durch die Vorverlagerung des Insassen bei einer abrupten Verzögerung des Fahrzeugs verursacht wird, wobei die Drehgeschwindigkeit insbesondere vom Gewicht des Insassen und der Unfallschwere abhängt.
Allgemein sind das Gewicht und die Lagerung der Auslöseelemente so ausgelegt, dass diese in die Auslösepositionen ausgelenkt werden, wenn die Drehgeschwindigkeit der Gurtspule 12 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Zu beachten ist, dass die Auslenkung in die Auslösepositionen unabhängig von der Winkelbeschleunigung der Gurtspule 12 bzw. der Auslöseelemente ist.
In ihren Auslösepositionen steuern die Fliehkraftklinken 24 in die Verzahnung 30 ein, sodass die Drehung der Gurtspule 12 endgültig unterbunden ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Drehung der Gurtspule 12 nicht vollständig unterbunden wird, sondern die Fliehkraftklinken 24 selbst oder an die Fliehkraftklinken 24 gekoppelte Schneidkörper bei einer weiteren Drehung der Gurtspule 12 relativ zur Zahnscheibe 14 Material zerspanen, beispielsweise Material des Rahmens 10 oder eines anderen rahmenfesten Bauteils. Das zweite Kraftbe- grenzungsniveau kann also entweder unendlich hoch (endgültige Blockierung der Gurtspule 12) oder durch bestimmte Parameter wie Schnittbreite, Schnitttiefe, Härte bzw. Verformbarkeit des zu zerspanenden oder zu verformenden Materials etc. vorgegeben sein. In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform des Einsteuermechanismus gezeigt. Auch hier sind Fliehkraftklinken 24 vorgesehen, die bei entsprechend schneller Drehung der Gurtspule 12 infolge der Fliehkraft aus ihrer Ausgangsposition in radialer Richtung in eine Auslöseposition ausgelenkt werden können, um dann ein zweites Kraftbegrenzungsniveau bereitzustellen. Die Fliehkraftklin- ken 24 werden wiederum von Rückstellfedern 26 zunächst in ihrer Ausgangsposition gehalten und werden erst bei Überwindung einer Rück halte kraft radial ausgelenkt.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind die Rückstellfedern 26 hier aber keine Zugfedern, sondern Druckfedern. Die Rückstellfedern 26 stützen sich mit einem Ende an einer Basis 32 ab, während das andere Ende ein Rastelement, hier eine Kugel 34, gegen die zugeordnete Fliehkraftklinke 24 drückt. Genauer gesagt drückt die Rückstellfeder 26 die Kugel 34 in einer zur radialen Auslenkrichtung der Fliehkraftklinke 24 im Wesentlichen senkrechten Richtung in eine Rastausnehmung 36 der Fliehkraftklinke 24. Bei entsprechend großer Fliehkraft kann die Fliehkraftklinke 24 dank der speziellen Gestaltung der Rastausnehmung die Kugel 34 gegen die Rückstellkraft (Vorspannung) der Rückstellfeder 26 so weit in Richtung der Basis 32 drücken, dass sich die Fliehkraftklinke 24 in radialer Richtung bewegen kann, um die zweite Gurtkraftbegrenzung auszulösen. Die Basis 32 kann durch einen Verstellmechanismus in Form einer Justierschraube 38 in Längsrichtung der Rückstellfeder 26 verstellt werden, um die Rückstellkraft der der Rückstellfeder 26 einzustellen bzw. anzupassen. Dabei kann die Basis 32 selbst Teil der Justierschraube 38 sein oder durch ein separates, mittels der Justierschraube 38 verstellbares Bauteil gebildet sein. Ansonsten entspricht die Funktionsweise des Einsteuermechanismus der der ersten Ausführungsform. Die in Figur 4 gezeigte dritte Ausführungsform des Einsteuermechanismus entspricht weitgehend der zweiten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass die Rückstellfeder 26 hier eine Blattfeder ist. Ein erstes Ende der Blattfeder ist fest in der Gurtspule 12 verankert, während das zweite Ende so in die Rastaus- nehmung 36 der Fliehkraftklinke 24 drückt, dass diese zunächst in ihrer Ausgangsposition gehalten wird. Erst bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl der Gurtspule 12 überwindet die auf die Fliehkraftklinke 24 wirkende Fliehkraft die Rückstellkraft (Vorspannung) der Blattfeder; das zweite Ende der Blattfeder wird weggedrückt, und die Fliehkraftklinke 24 bewegt sich in radialer Rich- tung in die Auslöseposition.
Die Anzahl der Auslöseelemente kann je nach Auslegung des Einsteuermechanismus variieren. Grundsätzlich ist ein Auslöseelement ausreichend, aus Symmetrie- und/oder Sicherheitsgründen sind aber in der Regel zwei oder mehr Auslöseelemente vorgesehen. Es ist selbstverständlich möglich, bestimmte Parameter wie etwa die Rückstellkraft der Rückstellfedern 26 innerhalb einer Ausführungsform zu variieren und/oder Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren.
Beispielsweise können die Rückstellkräfte so ausgelegt werden, dass bei einer ersten Drehgeschwindigkeit der Gurtspule 12 nur eine erste Anzahl Auslöseelemente (wenigstens eines) und bei einer höheren zweiten Drehgeschwindigkeit eine größere Anzahl in die Auslöseposition ausgelenkt werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Auslöseelemente, oder wenigstens ein Teil davon, aus der Auslöseposition gezielt wieder zurückbewegt werden können.
Die Auslöseelemente müssen auch nicht zwingend in einem Flansch der Gurtspule 12 gelagert sein. Sie können auch in einem separaten, an die Gurtspule 12 gekoppelten Bauteil gelagert sein.
Die Kraftbegrenzungseinrichtung mit dem besonderen Einsteuermechanis- mus eignet sich sowohl für Standard-Gurtaufroller als auch für Gurtaufroller mit Strafffunktion (Aufrollerstraffer). Bezugszeichenliste Rahmen
Gurtspule
Zahnscheibe
Verbindungsring
erster Flansch
Sperrklinke
Torsionsstab
Fliehkraftklinke
Rückstellfeder
zweiter Flansch
Verzahnung
Basis
Kugel
Rastausnehmung
Justierschraube

Claims

Patentansprüche
1. Gurtaufroller für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Gurtspule (12) und eine schaltbare Kraftbegrenzungseinrichtung mit einem Einsteuermechanismus, der im Verlauf eines Rückhaltefalls eine Kraftbegrenzung auslösen kann,
dadurch gekennzeichnet, dass der Einsteuermechanismus wenigstens ein beweglich an die Gurtspule (12) gekoppeltes Auslöseelement (24) aufweist, das im Rückhaltefall bei einer Drehung der Gurtspule (12) abhängig von der auf das Auslöseelement (24) wirkenden Fliehkraft und unabhängig von einer Winkel- beschleunigung der Gurtspule (12) in eine Auslöseposition ausgelenkt wird, um die Kraftbegrenzung auszulösen.
2. Gurtaufroller nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur schaltbaren Kraftbegrenzungseinrichtung eine ständige Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist, die in einem Rückhaltefall eine vom Einsteuermechanismus unabhängige ständige Kraftbegrenzung, insbesondere mithilfe eines Torsionsstabs (22), bereitstellt.
3. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement in der Auslöseposition eine endgültige Blockierung der Drehung der Gurtspule (12) bewirkt.
4. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement in der Auslöseposition eine weitere Drehung der Gurtspule (12) nur unter Zerspanung von Material zulässt.
5. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement in der Auslöseposition eine weitere Drehung der Gurtspule (12) nur unter Verformung von Bandmaterial zulässt.
6. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement als Fliehkraftklinke (24) ausgebildet ist, die in der Auslöseposition in eine rahmenfeste Verzahnung (30) einsteuert.
7. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder (26) in die Auslöseposition auslenkbar ist.
8. Gurtaufroller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (26) eine Zugfeder ist, die eine zur Drehachse der Gurtspule (12) gerichtete Rückstellkraft auf das Auslöseelement ausübt.
9. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich- net durch einen Rastmechanismus, der das Auslöseelement in eine Ausgangsposition vorspannt.
10. Gurtaufroller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastmechanismus eine Rückstellfeder (26) in Form einer Druckfeder aufweist, die ein Rastelement, vorzugsweise linear, in eine Rastausnehmung (36) des Auslöse- elements drückt.
11. Gurtaufroller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement eine Kugel (34) oder eine Rolle ist.
12. Gurtaufroller nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckfeder an einer Basis abstützt, die durch einen Verstellmechanis- mus verstellbar ist.
13. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 9 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastmechanismus eine Rückstellfeder (26) in Form einer Blattfeder aufweist, die in eine Rastausnehmung (36) des Auslöseelements drückt.
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