WO2016087022A1 - Gurtaufroller - Google Patents

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WO2016087022A1
WO2016087022A1 PCT/EP2015/002295 EP2015002295W WO2016087022A1 WO 2016087022 A1 WO2016087022 A1 WO 2016087022A1 EP 2015002295 W EP2015002295 W EP 2015002295W WO 2016087022 A1 WO2016087022 A1 WO 2016087022A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
force limiting
channel
belt
limiting device
belt retractor
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/002295
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Peter Bausch
Joachim Biller
Original Assignee
Trw Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trw Automotive Gmbh filed Critical Trw Automotive Gmbh
Publication of WO2016087022A1 publication Critical patent/WO2016087022A1/de

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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
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • 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
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/282—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using fluids or vico-elastic materials
    • 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
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/288—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices with means to adjust or regulate the amount of energy to be absorbed

Definitions

  • the invention relates to a belt retractor for a safety belt in a vehicle, with a belt spool which is rotatably mounted in a frame, and with a force limiting device which has a controllable braking device, wherein the braking device has a space filled with a magnetorheological fluid space with a channel, through which the liquid can flow, and a control magnet, which can generate a variable magnetic field in the channel and change the viscosity of the magnetorheological fluid in the channel.
  • Force limiting devices allow a limited separation of the webbing when the seatbelt is locked to reduce the load on the vehicle occupant.
  • Such a force limiting device has a braking device which regulates the belt webbing extension via the element to be braked.
  • Brake devices are known from the prior art with a liquid-filled space having a channel through which the liquid can flow.
  • a displacement element is arranged, which is coupled via an element to be braked with the seat belt, and is moved in a blocking of the seat belt or a triggering of the force limiting device in the liquid-filled space that the liquid flows through the channel.
  • CONFIRMATION COPY Amount of liquid flowing through the channel, or the flow rate of the liquid in the channel, the resistance can be adjusted, which counteracts a movement of the displacement element, and thus the level of the force limiting or Gurtbandauszugs.
  • the object of the invention is to provide a belt retractor of the type mentioned, which allows the arrangement of additional force limiting devices and allows a more flexible installation in a vehicle.
  • the object is achieved by providing in a belt retractor for a safety belt in a vehicle, with a belt spool which is rotatably mounted in a frame, and with a force limiting device having a controllable braking device, wherein the braking device filled with a magnetorheological fluid space with a channel through which the liquid can flow, and a control magnet which can generate a variable magnetic field in the channel and change the viscosity of the magnetorheological fluid in the channel by the force limiting device is arranged separately from the belt reel on the frame and a coupling assembly is provided which couples the force limiting device with the belt reel.
  • the separate arrangement of the belt reel and the force limiting device allows a more flexible positioning of the force limiting device, so the braking device, so that the structure of the belt retractor to the installation conditions in the vehicle can be adjusted.
  • additional space is free within the belt reel, for example, for another force limiting device, such as a torsion bar.
  • the coupling assembly has a coupling which couples the force limiting device with the belt spool only in the case of restraint.
  • the force limiting device is not coupled to the belt spool, so that no load is applied to the force limiting device during normal operation.
  • the structurally separate arrangement of the force limiting device or the arrangement of the force limiting device outside of the belt reel has the advantage that such a coupling is much easier to implement.
  • the coupling of the belt reel with the force limiting device can be done in any way.
  • the coupling group has a gear transmission, wherein a first gear is connected to the belt reel and arranged concentrically to the Gurtspulenachse and a second gear is connected to an input element of the braking device.
  • a gear ratio between the rotation of the belt reel and the braking device can be additionally adjusted.
  • the coupling assembly may include only gears. But it is also possible that individual gears are connected to a chain or a belt drive, which also larger distances between the first and the second gear and thus the belt reel and the force limiting device can be bridged.
  • the braking device has, for example, a displacement element, which is coupled to the input element and presses the liquid out of the space during a movement of the input element.
  • This displacement element may for example be a sheet and the element to be braked a shaft on which the sheet can be wound.
  • the sheet metal is preferably arranged so that when it is rolled up on the shaft, it reduces the volume in the liquid-filled space, so that the liquid is forced out of the liquid-filled space through the channel.
  • the displacement element is a piston and the input element is a piston which is held on the piston.
  • a transmission of the rotational movement of the belt reel takes place in a linear movement of the piston or of the punch, which pushes the magnetorheological fluid out of the space. Due to the construction with a piston and a displaceable displacement element, in particular a punch, a simpler sealing of the space or of the displacement element against the space is possible.
  • the magnetorheological fluid is forced out of the space into a receptacle from which the liquid is conveyed back into the room upon completion of the fallback.
  • the liquid-filled space is substantially completed, wherein in such an embodiment, the braking device comprises a piston which is moved by the liquid, wherein the channel between an inner wall of the liquid-filled space and the displacement element is formed.
  • the additional provision of a collecting container is not required because it does not change the volume of the liquid-filled space, but the delay is achieved by moving a displacing element through the liquid.
  • the piston is coupled via a thread to the input element, wherein the piston is held in a rotationally fixed manner.
  • the control magnet is for example an electromagnet, which can be switched on and off by a controller and can generate a variable magnetic field in the channel. The adjustment of the magnetic field and thus the Flow rate through the channel via a change in the current applied to the electromagnet, whereby any adjustment of the strength of the magnetic field and thus the braking characteristics of the force limiting device is possible.
  • a permanent magnet may be provided on or in the channel whose magnetic field extends in the opposite or the same direction to the magnetic field of the control magnet.
  • the electromagnet therefore weakens or amplifies the magnetic field generated by the permanent magnet in the channel.
  • the permanent magnet for example, in the channel so strong a magnetic field can be generated that the viscosity of the magnetorheological fluid in the channel is so high that it can not flow or only with a very high resistance through the channel.
  • oppositely directed electromagnet the resulting magnetic field is attenuated, so that the viscosity of the magnetorheological fluid is lowered so far that it can flow in the channel.
  • the force limiting device is blocked or set to a very high level, so that an excessively high belt pull-out is reliably prevented in the event of a power failure or a failure of the control magnet.
  • control magnet may be a movable permanent magnet that can be displaced relative to the channel. By the distance of the control magnet to the channel or its position relative to the channel, the magnetic field is varied within the channel.
  • the permanent magnet in this embodiment acceleration-dependent, for example, by a strong delay, are moved.
  • FIG. 1 shows a perspective partial sectional view of a belt retractor according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view through the braking device of the belt retractor of Figure 1 before a force limiting operation
  • FIG. 1 shows a belt retractor 10 for a safety belt in a vehicle.
  • the belt retractor 10 has a frame 12, in which a belt reel 14 on which a webbing can be wound, is rotatably mounted.
  • a force limiting device 16 which is coupled to the belt reel 14 via a coupling assembly 8, is provided on the frame 12.
  • the force limiting device 16 allows for a blocking of the seat belt a limited excerpt of the webbing by a limited rotation of the belt reel 14 is allowed.
  • the coupling assembly 18 has a gear transmission 21 having a first gear 20 connected to the belt reel 14 and concentric with the belt spool axis 22 and a second gear 24 directly engaging the first gear 20 in this embodiment and an input member 26 the force limiting device 16 is connected.
  • the gear transmission 21 has a plurality of intermediate gears and / or that individual gears are coupled via a belt or a chain.
  • the first gear 20 and the second gear 24 have substantially the same number of teeth, so that a neutral gear ratio of the gear transmission 21 results.
  • the coupling assembly 18 provides a different gear ratio.
  • the force limiting device 16 has an input element 26, which in the embodiment shown here has a tubular sleeve 28 which is integrally connected to the second gear 24. On the inside of the sleeve 28, an internal thread 30 is provided. In the sleeve, a piston 32 is provided which engages with an external thread 34 in the internal thread 30 of the sleeve 28.
  • the gear wheel opposite end 36 of the piston 32 is non-rotatable about the longitudinal axis L of the sleeve, which is parallel to the Gurtspulenachse 22, but slidably mounted in the direction of the longitudinal axis L.
  • a control magnet 40 here an electromagnet, is provided, which is connected to a controller 42 which can adjust the strength of the magnetic field of the control magnet 40.
  • a closed space 44 is formed, which is filled with a magnetorheological fluid.
  • the second gearwheel 24 is driven via the first gearwheel 20.
  • the input element 26, so also the sleeve 28, are also rotated, so that the input member 26 is moved relative to the held in the direction of rotation piston 32. Due to the intermeshing threads 30, 34, the piston 32 is displaced in the longitudinal direction L, wherein the right with respect to Figure 2 region of the space 44 is reduced.
  • the magnetorheological fluid flows due to the increasing pressure in the right area of the space 44 through the channels 38 in the left with respect to Figure 2 region of the space 44.
  • the control magnet 40 is turned on, in the channels 38 generates a magnetic field through which the viscosity of the magnetorheological Fluid changes, for example, is increased.
  • the liquid flows more slowly through the channels 38, whereby in the right area of the chamber 44 upon further rotation of the input member 26, an overpressure is created by the rotation of the input member 26 and thus via the coupling assembly 18 and the rotation the belt reel 14 is braked. Due to the strength of the magnetic field, therefore, the viscosity of the magnetorheological fluid and thus the braking power of the force limiting device 16 can be adjusted.
  • the arrangement of the force limiting device 16 separately from the belt reel has the advantage that a more flexible design of the belt retractor 10 is possible because the force limiting device 16 can be arranged arbitrarily on the belt retractor 10. It is only necessary that there is a coupling assembly 18 which couples the force limiting device 16 to the belt reel 14.
  • the force limiting device 16 is permanently coupled to the belt reel 14. But it is also conceivable that a Coupling is provided, which couples the force limiting device 16 only in the power limiting case with the belt reel 14, so that in normal vehicle operation no stress of the force limiting device 16 takes place.
  • the piston 32 is held against rotation and coupled via a thread with the input member 26. This allows a simple transmission of the rotational movement of the belt reel 14 or the coupling assembly 18 in a linear movement of the piston 32, whereby the magnetorheological fluid in the space 44 can be displaced.
  • the housing of the space 44 which is formed by the sleeve 28, is kept stationary and the piston 32, for example via a punch, is held on the input member 26 and is rotated by the belt reel 14.
  • a plate is used as a displacement element, which can be wound on a shaft connected to the input member 26. By winding the sheet, the volume of the space 44 is reduced.
  • the channels 38 connect the space 44 with an additional receptacle, wherein the liquid flows through the channels 38 from the space 44 into the receptacle. In this embodiment, no translation of the rotational movement of the belt reel 14 in a linear movement is required.
  • the control magnet 40 is an electromagnet that can be turned on or off by a controller 42.
  • a permanent magnet is provided whose magnetic field extends in the opposite or the same direction to the magnetic field of the control magnet 40.
  • the permanent magnet may for example be arranged so that a strong magnetic field is generated in the channels 38, so that the magnetorheological fluid can flow only with a very large resistance through the channels 38, so with the solenoid off a force limit at a high level of force limitation he follows. Only by switching on the electromagnet, whose magnetic field opposite to the magnetic field of Aligned permanent magnet, the resulting magnetic field is reduced in the channels 38, so that the magnetorheological fluid can flow through the channels 38 with a lower resistance.
  • This structure offers a very high level of safety, since a failure of the controller 42 or a power failure, a very high level of force applied, so a failure of the force limiting device is prevented.
  • the magnetic fields of the electromagnet and of the permanent magnet can also be rectified so that a small force limiting level is provided by the permanent magnet, which is increased by switching on the control magnet.
  • the control magnet may also be a movable permanent magnet which is moved relative to the channels to change the magnetic field in the channels 38.
  • the movement can be effected by a corresponding control, but it is also possible that the permanent magnet is arranged so that it can be moved by a strong acceleration, such as a deceleration of the vehicle, relative to the channel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

Bei einem Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug, mit einer Gurtspule (14), die in einem Rahmen (12) drehbar gelagert ist, und mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung (16), die eine steuerbare Bremseinrichtung aufweist, wobei die Bremseinrichtung einen mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllten Raum mit einem Kanal (38) aufweist, durch den die Flüssigkeit strömen kann, sowie einen Steuermagnet (40), der im Kanal (38) ein variables Magnetfeld erzeugen und die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit im Kanal (44) ändern kann, ist die Kraftbegrenzungseinrichtung (16) separat von der Gurtspule (14) am Rahmen (12) angeordnet und eine Koppelungsbaugruppe (18) vorgesehen, die die Kraftbegrenzungseinrichtung (16) mit der Gurtspule (14) koppelt.

Description

Gurtaufroller
Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug, mit einer Gurtspule, die in einem Rahmen drehbar gelagert ist, und mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung, die eine steuerbare Bremseinrichtung aufweist, wobei die Bremseinrichtung einen mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllten Raum mit einem Kanal aufweist, durch den die Flüssigkeit strömen kann, sowie einen Steuermagnet, der im Kanal ein variables Magnetfeld erzeugen und die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit im Kanal ändern kann. Kraftbegrenzungseinrichtungen ermöglichen bei einem Blockieren des Sicherheitsgurtes einen begrenzten Auszug des Gurtbandes, um die Belastung auf den Fahrzeuginsassen zu reduzieren. Eine solche Kraftbegrenzungseinrichtung weist eine Bremseinrichtung auf, die über das zu bremsende Element den Gurtbandauszug reguliert. Aus dem Stand der Technik sind Bremseinrichtungen mit einem flüssigkeitsgefüllten Raum bekannt, der einen Kanal aufweist, durch den die Flüssigkeit strömen kann. Im oder am flüssigkeitsgefüllten Raum ist ein Verdrängungselement angeordnet, das über ein zu bremsendes Element mit dem Sicherheitsgurt gekoppelt ist, und bei einem Blockieren des Sicherheitsgurtes bzw. einem Auslösen der Kraftbegrenzungseinrichtung so im flüssigkeitsgefüllten Raum bewegt wird, dass die Flüssigkeit durch den Kanal strömt. Durch die Einstellung der
BESTÄTIGUNGSKOPIE Flüssigkeitsmenge, die durch den Kanal strömt, bzw. der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Kanal, kann der Widerstand eingestellt werden, der einer Bewegung des Verdrängungselements entgegenwirkt, und somit das Niveau der Kraftbegrenzung bzw. des Gurtbandauszugs.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei solchen Kraftbegrenzungseinrichtungen eine magnetorheologische Flüssigkeit zu verwenden sowie einen Steuermagneten, der im Kanal ein variables Magnetfeld erzeugen kann. Durch das Magnetfeld des Steuermagneten wird die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit geändert, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Widerstand der Flüssigkeit im Kanal verändert werden kann.
Im Stand der Technik sind diese Kraftbegrenzungseinrichtungen innerhalb der Gurtspule angeordnet, wodurch zwar kein zusätzlicher Bauraum erforderlich ist, aber eine Anordnung zusätzlicher Kraftbegrenzungseinrichtungen, beispielsweise eines Torsionsstabes, erschwert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art bereitzustellen, der die Anordnung zusätzlicher Kraftbegrenzungseinrichtungen ermöglicht und einen flexibleren Einbau in einem Fahrzeug ermöglicht. Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug, mit einer Gurtspule, die in einem Rahmen drehbar gelagert ist, und mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung, die eine steuerbare Bremseinrichtung aufweist, wobei die Bremseinrichtung einen mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllten Raum mit einem Kanal aufweist, durch den die Flüssigkeit strömen kann, sowie einen Steuermagnet, der im Kanal ein variables Magnetfeld erzeugen und die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit im Kanal ändern kann, indem die Kraftbegrenzungseinrichtung separat von der Gurtspule am Rahmen angeordnet ist und eine Koppelungsbaugruppe vorgesehen ist, die die Kraftbegrenzungseinrichtung mit der Gurtspule koppelt. Die getrennte Anordnung der Gurtspule sowie der Kraftbegrenzungseinrichtung ermöglicht eine flexiblere Positionierung der Kraftbegrenzungseinrichtung, also der Bremseinrichtung, sodass der Aufbau des Gurtaufrollers an die Einbaubedingungen im Fahrzeug angepasst werden kann. Zudem ist innerhalb der Gurtspule zusätzlicher Bauraum frei, beispielsweise für eine weitere Kraftbegrenzungseinrichtung, wie einen Torsionsstab.
Vorzugsweise weist die Koppelungsbaugruppe eine Kupplung auf, die erst im Rückhaltefall die Kraftbegrenzungseinrichtung mit der Gurtspule koppelt. Im regulären Fahrzeugbetrieb ist die Kraftbegrenzungseinrichtung nicht mit der Gurtspule gekoppelt, so dass während des regulären Betriebs keine Beanspruchung der Kraftbegrenzungseinrichtung erfolgt. Die baulich getrennte Anordnung der Kraftbegrenzungseinrichtung bzw. die Anordnung der Kraftbegrenzungseinrichtung außerhalb der Gurtspule hat den Vorteil, dass eine solche Kupplung wesentlich einfacher zu realisieren ist.
Die Koppelung der Gurtspule mit der Kraftbegrenzungseinrichtung kann auf beliebige Weise erfolgen. Vorzugsweise weist die Koppelungsgruppe ein Zahnradgetriebe auf, wobei ein erstes Zahnrad mit der Gurtspule verbunden und konzentrisch zur Gurtspulenachse angeordnet ist und ein zweites Zahnrad mit einem Eingangselement der Bremseinrichtung verbunden ist. Durch das Zahnradgetriebe kann zusätzlich ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehung der Gurtspule und der Bremseinrichtung eingestellt werden. Die Koppelungsbaugruppe kann beispielsweise ausschließlich Zahnräder aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass einzelne Zahnräder mit einer Kette oder einem Riemenantrieb verbunden sind, wodurch auch größere Distanzen zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad und somit der Gurtspule und der Kraftbegrenzungseinrichtung überbrückt werden können.
Die Bremseinrichtung weist beispielsweise ein Verdrängungselement auf, das mit dem Eingangselement gekoppelt ist und bei einer Bewegung des Eingangselements die Flüssigkeit aus dem Raum drückt.
Dieses Verdrängungselement kann beispielsweise ein Blech sein und das zu bremsende Element eine Welle, auf der das Blech aufgewickelt werden kann. Das Blech ist vorzugsweise so angeordnet, dass dieses bei einem Aufrollen auf der Welle das Volumen im flüssigkeitsgefüllten Raum reduziert, sodass die Flüssigkeit durch den Kanal aus dem flüssigkeitsgefüllten Raum gedrängt wird. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Drehbewegung der Gurtspule unmittelbar genutzt werden kann, um das Fluid durch den Kanal zu bewegen. Es ist keine Übertragung der Drehbewegung der Gurtspule in eine Linearbewegung erforderlich, wodurch ein einfacherer Aufbau der Koppelungsbaugruppe möglich ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Verdrängungselement ein Kolben und das Eingangselement ein Stempel, der am Kolben gehalten ist. In dieser Ausführungsform erfolgt eine Übertragung der Drehbewegung der Gurtspule in eine Linearbewegung des Kolbens bzw. des Stempels, der die magnetorheologische Flüssigkeit aus dem Raum drückt. Durch den Aufbau mit einem Kolben und einem geradlinig verschiebbaren Verdrängungselement, insbesondere einem Stempel, ist eine einfachere Abdichtung des Raumes bzw. des Verdrängungselements gegen den Raum möglich.
In beiden Ausführungsformen wird die magnetorheologische Flüssigkeit aus dem Raum in einen Auffangbehälter gedrückt, von dem die Flüssigkeit nach Beendigung des Rückhaltefalls zurück in den Raum gefördert wird. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der flüssigkeitsgefüllte Raum im Wesentlichen abgeschlossen ist, wobei in einer solchen Ausführungsform die Bremseinrichtung einen Kolben aufweist, der durch die Flüssigkeit bewegt wird, wobei der Kanal zwischen einer Innenwand des flüssigkeitsgefüllten Raums und dem Verdrängungselement gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist das zusätzliche Vorsehen eines Auffangbehälters nicht erforderlich, da nicht das Volumen des flüssigkeitsgefüllten Raumes geändert wird, sondern die Verzögerung durch das Bewegen eines Verdrängungselementes durch die Flüssigkeit erzielt wird.
Um in den beiden letztgenannten Ausführungsformen die Drehbewegung des Eingangselements in eine Linearbewegung des Kolbens zu übersetzen, ist beispielsweise vorgesehen, dass der Kolben über ein Gewinde mit dem Eingangselement gekoppelt ist, wobei der Kolben drehfest gehalten ist. Wird das Eingangselement gedreht, wird der Kolben entlang des Gewindes verschoben, wodurch sich der Kolben relativ zum Eingangselement bewegt. Der Steuermagnet ist beispielsweise ein Elektromagnet, der durch eine Steuerung ein- und ausgeschaltet werden kann und im Kanal ein variables Magnetfeld erzeugen kann. Die Einstellung des Magnetfeldes und somit die Fließgeschwindigkeit durch den Kanal erfolgt über eine Änderung der Stromstärke, die am Elektromagneten angelegt wird, wodurch eine beliebige Anpassung der Stärke des Magnetfeldes und somit der Bremseigenschaften der Kraftbegrenzungseinrichtung möglich ist. Insbesondere kann am oder im Kanal ein Permanentmagnet vorgesehen sein, dessen Magnetfeld in entgegengesetzter oder gleicher Richtung zum Magnetfeld des Steuermagneten verläuft. Der Elektromagnet schwächt also das durch den Permanentmagnet im Kanal erzeugte Magnetfeld ab oder verstärkt dieses. Durch den Permanentmagnet kann beispielsweise im Kanal ein so starkes Magnetfeld erzeugt werden, dass die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit im Kanal so hoch ist, dass diese nicht oder nur mit einem sehr hohen Widerstand durch den Kanal strömen kann. Durch den entgegengesetzt gerichteten Elektromagneten wird das resultierende Magnetfeld abgeschwächt, sodass die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit soweit herabgesetzt wird, dass diese im Kanal strömen kann. Bei einem Stromausfall ist so die Kraftbegrenzungseinrichtung blockiert bzw. auf ein sehr hohes Niveau eingestellt, sodass ein zu großer Gurtbandauszug bei einem Stromausfall oder einem Versagen des Steuermagneten sicher verhindert ist.
Alternativ kann der Steuermagnet ein beweglicher Permanentmagnet sein, der relativ zum Kanal verschoben werden kann. Durch den Abstand des Steuermagneten zum Kanal bzw. dessen Position relativ zum Kanal wird das Magnetfeld innerhalb des Kanals variiert. Insbesondere kann der Permanentmagnet in dieser Ausführungsform beschleunigungsabhängig, beispielsweise durch eine starke Verzögerung, bewegt werden. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers,
Figur 2 eine Schnittansicht durch die Bremseinrichtung des Gurtaufrollers aus Figur 1 vor einem Kraftbegrenzungsvorgang, und
Figur 3 eine Schnittansicht durch die Kraftbegrenzungseinrichtung des Gurtaufrollers aus Figur 1 nach einem Kraftbegrenzungsvorgang. In Figur 1 ist ein Gurtaufroller 10 für einen Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug gezeigt. Der Gurtaufroller 10 hat einen Rahmen 12, in dem eine Gurtspule 14, auf der ein Gurtband aufgewickelt werden kann, drehbar gelagert ist. Am Rahmen 12 ist des Weiteren eine Kraftbegrenzungseinrichtung 16 vorgesehen, die über eine Koppelungsbaugruppe 8 mit der Gurtspule 14 gekoppelt ist. Die Kraftbegrenzungseinrichtung 16 ermöglicht bei einem Blockieren des Sicherheitsgurtes einen begrenzten Auszug des Gurtbandes, indem eine begrenzte Verdrehung der Gurtspule 14 zugelassen wird.
Die Koppelungsbaugruppe 18 hat ein Zahnradgetriebe 21 mit einem ersten Zahnrad 20, das mit der Gurtspule 14 verbunden und konzentrisch zur Gurtspulenachse 22 angeordnet ist, sowie einem zweiten Zahnrad 24, das in dieser Ausführungsform direkt in das erste Zahnrad 20 eingreift, und mit einem Eingangselement 26 der Kraftbegrenzungseinrichtung 16 verbunden ist.
Optional ist es auch möglich, dass das Zahnradgetriebe 21 mehrere Zwischenzahnräder aufweist und/oder dass einzelne Zahnräder über einen Riemen oder eine Kette gekoppelt sind.
Das erste Zahnrad 20 und das zweite Zahnrad 24 haben in dieser Ausführungsform des Weiteren im Wesentlichen die gleiche Anzahl Zähne, sodass sich ein neutrales Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes 21 ergibt. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Koppelungsbaugruppe 18 ein anderes Übersetzungsverhältnis bereitstellt.
Die Kraftbegrenzungseinrichtung 16 weist ein Eingangselement 26 auf, das in der hier gezeigten Ausführungsform eine rohrförmige Hülse 28 aufweist, die einstückig mit dem zweiten Zahnrad 24 verbunden ist. Auf der Innenseite der Hülse 28 ist ein Innengewinde 30 vorgesehen. In der Hülse ist ein Kolben 32 vorgesehen, der mit einem Außengewinde 34 in das Innengewinde 30 der Hülse 28 eingreift. Das dem Zahnrad entgegengesetzte Ende 36 des Kolbens 32 ist um die Längsachse L der Hülse, die parallel zur Gurtspulenachse 22 verläuft, drehfest, aber in Richtung der Längsachse L verschiebbar gelagert. Wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, sind zwischen dem Kolben 32 und der Hülse 28 Kanäle 38 gebildet, die sich in Richtung der Längsachse L erstrecken. Innerhalb des Kolbens 32 ist ein Steuermagnet 40, hier ein Elektromagnet, vorgesehen, der mit einer Steuerung 42 verbunden ist, die die Stärke des Magnetfelds des Steuermagneten 40 einstellen kann.
Innerhalb der Hülse ist ein geschlossener Raum 44 gebildet, der mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist.
Wird die Gurtspule 14 gedreht, beispielsweise bei einem Gurtbandabzug, wird das zweite Zahnrad 24 über das erste Zahnrad 20 angetrieben. Das Eingangselement 26, also auch die Hülse 28, werden ebenfalls gedreht, sodass das Eingangselement 26 relativ zum in Drehrichtung gehaltenen Kolben 32 bewegt wird. Durch die ineinandergreifenden Gewinde 30, 34 wird der Kolben 32 in Längsrichtung L verschoben, wobei der bezüglich Figur 2 rechten Bereich des Raumes 44 verkleinert wird. Die magnetorheologische Flüssigkeit strömt aufgrund des ansteigenden Druckes im rechten Bereich des Raumes 44 durch die Kanäle 38 in den bezüglich Figur 2 linken Bereich des Raumes 44. Wird der Steuermagnet 40 eingeschaltet, wird in den Kanälen 38 ein Magnetfeld erzeugt, durch das die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit verändert, beispielsweise erhöht wird. Aufgrund der höheren Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit strömt die Flüssigkeit langsamer durch die Kanäle 38, wodurch im rechten Bereich des Raumes 44 bei einem weiteren Drehen des Eingangselements 26 ein Überdruck entsteht, durch den die Drehung des Eingangselements 26 und somit über die Koppelungsbaugruppe 18 auch die Drehung der Gurtspule 14 gebremst wird. Durch die Stärke des Magnetfeldes kann also die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit und somit die Bremsleistung der Kraftbegrenzungseinrichtung 16 eingestellt werden. Die Anordnung der Kraftbegrenzungseinrichtung 16 separat von der Gurtspule hat den Vorteil, dass eine flexiblere Gestaltung des Gurtaufrollers 10 möglich ist, da die Kraftbegrenzungseinrichtung 16 beliebig am Gurtaufroller 10 angeordnet werden kann. Es ist lediglich erforderlich, dass eine Koppelungsbaugruppe 18 vorhanden ist, die die Kraftbegrenzungseinrichtung 16 mit der Gurtspule 14 koppelt.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Kraftbegrenzungseinrichtung 16 permanent mit der Gurtspule 14 gekoppelt. Es ist aber auch denkbar, dass eine Kupplung vorgesehen ist, die die Kraftbegrenzungseinrichtung 16 nur im Kraftbegrenzungsfall mit der Gurtspule 14 koppelt, sodass im regulären Fahrzeugbetrieb keine Beanspruchung der Kraftbegrenzungseinrichtung 16 erfolgt. In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Kolben 32 drehfest gehalten und über ein Gewinde mit dem Eingangselement 26 gekoppelt. Dies ermöglicht eine einfache Übertragung der Drehbewegung der Gurtspule 14 bzw. der Koppelungsbaugruppe 18 in eine Linearbewegung des Kolbens 32, wodurch die magnetorheologische Flüssigkeit im Raum 44 verdrängt werden kann. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Gehäuse des Raumes 44, das durch die Hülse 28 gebildet ist, ortsfest behalten ist und der Kolben 32, beispielsweise über einen Stempel, am Eingangselement 26 gehalten ist und mit der Gurtspule 14 gedreht wird.
In einer alternativen Ausführungsform wird statt eines Kolbens 32, der verschiebbar im Raum 44 angeordnet ist, ein Blech als Verdrängungselement verwendet, das auf einer mit dem Eingangselement 26 verbundenen Welle aufgewickelt werden kann. Durch das Aufwickeln des Bleches wird das Volumen des Raumes 44 reduziert. Die Kanäle 38 verbinden den Raum 44 mit einem zusätzlichen Auffangbehälter, wobei die Flüssigkeit durch die Kanäle 38 aus dem Raum 44 in den Auffangbehälter strömt. Bei dieser Ausführungsform ist keine Übersetzung der Drehbewegung der Gurtspule 14 in eine Linearbewegung erforderlich.
In den bisher gezeigten Ausführungsformen ist der Steuermagnet 40 ein Elektromagnet, der durch eine Steuerung 42 ein- oder ausgeschaltet werden kann. Optional ist es auch möglich, dass ein Permanentmagnet vorgesehen ist, dessen Magnetfeld in entgegengesetzter oder gleicher Richtung zum Magnetfeld des Steuermagneten 40 verläuft. Der Permanentmagnet kann beispielsweise so angeordnet sein, dass durch diesen ein starkes Magnetfeld in den Kanälen 38 erzeugt wird, sodass die magnetorheologische Flüssigkeit nicht oder nur mit einem sehr großen Widerstand durch die Kanäle 38 strömen kann, also bei ausgeschaltetem Elektromagnet eine Kraftbegrenzung auf einem hohen Kraftbegrenzungsniveau erfolgt. Erst durch das Einschalten des Elektromagneten, dessen Magnetfeld entgegengesetzt zum Magnetfeld des Permanentmagneten ausgerichtet ist, wird das resultierende Magnetfeld in den Kanälen 38 reduziert, sodass die magnetorheologische Flüssigkeit mit einem geringeren Widerstand durch die Kanäle 38 strömen kann. Dieser Aufbau bietet eine sehr hohe Sicherheit, da bei einem Ausfall der Steuerung 42 oder einem Stromausfall ein sehr hohes Kraftbegrenzungsniveau anliegt, also ein Versagen der Kraftbegrenzungseinrichtung verhindert ist.
Alternativ können die Magnetfelder des Elektromagneten und des Permanentmagneten aber auch gleichgerichtet sein, sodass durch den Permanentmagneten ein geringes Kraftbegrenzungsniveau bereitgestellt ist, das durch Einschalten des Steuermagneten erhöht wird.
Der Steuermagnet kann auch ein beweglicher Permanentmagnet sein, der, um das Magnetfeld in den Kanälen 38 zu verändern, relativ zu den Kanälen bewegt wird. Die Bewegung kann durch eine entsprechende Steuerung bewirkt werden, es ist aber auch möglich, dass der Permanentmagnet so angeordnet ist, dass dieser durch eine starke Beschleunigung, beispielsweise ein Abbremsen des Fahrzeuges, relativ zum Kanal verschoben werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug, mit einer Gurtspule (14), die in einem Rahmen (12) drehbar gelagert ist, und mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung (16), die eine steuerbare Bremseinrichtung (15) aufweist, wobei die Bremseinrichtung (15) einen mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllten Raum (44) mit zumindest einem Kanal (38) aufweist, durch den die Flüssigkeit strömen kann, sowie einen Steuermagnet (40), der im Kanal (38) ein variables Magnetfeld erzeugen und die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit im Kanal (38) ändern kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kraftbegrenzungseinrichtung (16) separat von der Gurtspule (14) am Rahmen angeordnet ist und eine Koppelungsbaugruppe (18) vorgesehen ist, die die Kraftbegrenzungseinrichtung (16) mit der Gurtspule (14) koppelt.
2. Gurtaufroller nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelungsbaugruppe (18) eine Kupplung aufweist.
3. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelungsbaugruppe (18) ein Zahnradgetriebe aufweist, wobei ein erstes Zahnrad (20) mit der Gurtspule (14) verbunden und konzentrisch zur Gurtspulenachse (22) angeordnet ist und ein zweites Zahnrad (24) mit einem Eingangselement (26) der Kraftbegrenzungseinrichtung (16) verbunden ist.
4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (15) ein Verdrängungselement aufweist, das mit dem Eingangselement (26) gekoppelt ist und bei einer Bewegung des Eingangselements (26) die Flüssigkeit aus dem Raum (44) drückt.
5. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungselement ein Blech ist und das Eingangselement eine Welle ist, auf der das Blech aufgewickelt werden kann.
6. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungselement ein Kolben und das Eingangselement ein Stempel ist, an dem der Kolben gehalten ist.
7. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (15) einen Kolben (32) aufweist, der durch die Flüssigkeit bewegt wird, wobei der Kanal (38) zwischen einer Innenwand des flüssigkeitsgefüllten Raumes (44) und dem Kolben (32) gebildet ist.
8. Gurtaufroller nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (32) über ein Gewinde mit dem Eingangselement (26) gekoppelt ist, wobei der Kolben (32) drehfest gehalten ist.
9. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuermagnet (40) ein Elektromagnet ist, der durch eine Steuerung (42) ein- oder ausgeschaltet werden kann und im Kanal (38) ein variables Magnetfeld erzeugen kann, wobei insbesondere am oder im Kanal (38) ein Permanentmagnet vorgesehen ist, dessen Magnetfeld in entgegengesetzter oder gleicher Richtung zum Magnetfeld des Steuermagneten (40) verläuft.
10. Kraftbegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuermagnet (40) ein beweglicher Permanentmagnet ist, der, insbesondere beschleunigungsabhängig, relativ zum Kanal (38) verschoben werden kann.
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