WO2024023006A1 - Gurtaufroller für eine sicherheitsgurteinrichtung eines kraftfahrzeuges - Google Patents

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WO2024023006A1
WO2024023006A1 PCT/EP2023/070426 EP2023070426W WO2024023006A1 WO 2024023006 A1 WO2024023006 A1 WO 2024023006A1 EP 2023070426 W EP2023070426 W EP 2023070426W WO 2024023006 A1 WO2024023006 A1 WO 2024023006A1
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WO
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belt
toothed ring
belt shaft
belt retractor
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070426
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Schmidt
Markus Hueg
Frank Jacobs
Arne Bargmann
Original Assignee
Autoliv Development Ab
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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
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R22/4676—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up 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
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R2022/468—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by clutching means between actuator and belt reel

Definitions

  • the present invention relates to a belt retractor for a seat belt device of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1.
  • Modern belt retractors have an irreversible and/or a reversible tensioning device, which is activated in an early phase of an accident that can no longer be avoided before a force limiting device is activated and pulls existing belt slacks out of the seat belt.
  • the seat belt then lies tighter on the upper body of the occupant, so that the occupant is then coupled to the vehicle deceleration earlier when the belt shaft is blocked and the available forward displacement path is increased.
  • a force limiting device as a central function, which enables a force-limited belt pull-out if the belt shaft of the belt retractor is blocked.
  • the force-limited webbing extension enables the occupant to move forward in a force-limited manner in the event of an accident, which in turn can reduce the load on the occupants. It has proven useful in practice to design the force limiting device in the form of a plastically deformable torsion bar, which is arranged in a cavity in the belt shaft.
  • the torsion bar is fixed with one end in a rotationally fixed manner in an inner profile of the cavity of the belt shaft and with its other end in a rotationally fixed manner with a profile head that can be blocked in a vehicle-mounted manner via a blocking pawl in a frame of the belt retractor.
  • the force limiting device is then activated by blocking the profile head in the pull-out direction via the blocking pawl, and the pull-out force of the webbing exceeds a pull-out force defined by the plastic deformation limit of the torsion bar.
  • the belt shaft rotates in the pull-out direction relative to the blocked profile head, with a plastic deformation of the torsion bar about its longitudinal axis.
  • the belt retractor is, for example, in the B-pillar or another part of the vehicle structure attached, which is designed to absorb the restraining forces during the force-limited webbing extension.
  • the aim is to give the occupant additional freedom of movement so that they can use the freedom gained through autonomous driving, for example to rest, have more intensive conversations with the other occupants or even to work can.
  • the seats should be as variable as possible, which means that the fixed spatial association of the vehicle seat and the occupant sitting on it with the vehicle structure is eliminated.
  • One problem here is that the free space available in the vehicle seat for attaching the belt retractor is limited. This is particularly the case if the vehicle seat is to be designed with a backrest or seat that is as thin as possible for aesthetic reasons or for reasons of a smaller available installation space in the vehicle interior.
  • the invention is based on the object of creating a belt retractor with an irreversible and/or a reversible tensioning device in a compact design.
  • the blocking device blocks the belt shaft when activated in relation to a rotatable toothed ring which is supported on the vehicle in the unwinding direction of the seat belt, and the irreversible le and / or reversible tensioning device drives the belt shaft when activated via the toothed ring.
  • the compact design is achieved by the solution according to the invention through the provided toothed ring, which is used both to block the belt shaft and to drive the belt shaft when the tensioning device is activated.
  • the invention takes advantage of the advantage that the tensioning device, in the deactivated state, forms a frame-fixed abutment, via which the restraining forces in the event of an accident with the belt shaft blocked and the blocking device activated can be introduced into the frame of the belt retractor and above into the vehicle structure.
  • the toothed ring serves as a drive wheel to drive the belt shaft in the winding direction.
  • a switchable clutch is provided between the toothed ring and the belt shaft, which couples the toothed ring to the belt shaft when the tensioning device is activated. Due to the switchable clutch, the toothed ring is decoupled from the belt shaft before the tensioning device is activated, and the belt shaft can rotate freely relative to it. Only by activating the tensioning device is the toothed ring coupled to the belt shaft, and the drive movement of the tensioning device can be transmitted to the belt shaft.
  • the clutch can be positively controlled or actively switched.
  • a positively controlled clutch has the advantage that the movement of the toothed ring itself can be used to trigger the clutch movement.
  • the structural design of the belt retractor can be further simplified by the switchable clutch being formed by the blocking device.
  • the already existing blocking device which has the task of blocking the belt shaft in the extension direction when a predetermined belt extension acceleration or vehicle deceleration is exceeded to block, is therefore also used to establish the coupling connection between the toothed ring and the belt shaft during the belt tensioning, the force transmission direction being the reverse of that during the blocking of the belt shaft.
  • This solution takes advantage of the advantage that the blocking device blocks the belt shaft when activated relative to the toothed ring, which forms a frame-fixed abutment for the blocking device when the tensioning device is not activated. By activating the tensioning device, this toothed ring now becomes a driven part, which then drives the belt shaft via the blocking device.
  • the toothed ring like the blocking device, changes its function depending on the activation or deactivation of the tightening device.
  • the blocking device is formed by a blocking pawl pivotably mounted on the belt shaft, and the toothed ring has a blocking toothing into which the blocking pawl controls to block the belt shaft in the unwinding direction of the seat belt.
  • the pivotable blocking pawl forms a blocking device that is particularly easy to implement in terms of construction, with the toothed ring with the blocking teeth forming an abutment that is easy to implement in terms of construction for blocking the belt shaft.
  • the blocking teeth and the pivotable blocking pawl are used in the opposite case when the tensioning device is activated to transmit the tensioning movement from the toothing ring to the belt shaft.
  • a rotatably mounted control disk can preferably be provided on the belt shaft, which is spring-biased by a spring relative to the belt shaft in the unwinding direction of the seat belt, and controls the blocking device when the toothed ring moves relative to the belt shaft.
  • the control disc is spring-loaded in the unwinding direction of the seat belt and therefore rotates together with the belt shaft when unloaded. If, on the other hand, the control disk is rotated relative to the belt shaft against the unwinding direction of the belt shaft during a rotational movement of the toothed ring in an initial phase of the tightening movement, the blocking device is activated and the toothed ring is connected to the belt shaft.
  • the control disc can preferably have teeth, and a bearing ring can be provided on the toothed ring, on which a pivotally mounted clutch lever is provided, which is forced into a pivoting movement when the toothed ring is driven in the winding direction of the seat belt, during which it engages reaches the teeth of the control disk and drives it to a movement that activates the blocking device. Thanks to the proposed solution, the control disk can be driven to rotate in a particularly simple manner relative to the belt shaft and the blocking device can thereby be controlled.
  • the clutch movement can be controlled particularly easily in that the clutch lever has a control pin with which it engages in a recess of a control ring which is rotatably mounted relative to the bearing ring, the control ring influencing the engagement movement of the clutch lever into the teeth of the control disk by executing a rotational movement relative to the bearing ring controls.
  • the relative rotational movement which is required to trigger the clutch movement of the clutch lever, can be brought about particularly easily by the control ring resting on a friction ring held fixed to the frame.
  • the friction ring forms a friction surface fixed to the frame for the control ring, which forces the control ring to remain behind the bearing ring and the clutch lever due to the friction.
  • the toothed ring has drive teeth and the tensioning device drives the belt shaft when activated via the drive teeth.
  • the drive toothing serves to create a rotation-proof connection between the toothed wheel and the tensioning device.
  • the drive teeth form the rotationally fixed support of the toothed wheel via the tensioning device relative to the frame.
  • the tightening device drives the toothed ring via a transmission gear that translates the rotary movement into a lower speed and which engages with a gear in the drive teeth of the toothed ring.
  • the proposed solution can reduce the speed of the gear wheel when the tensioning device is activated and increase the tension force acting on the seat belt. Overall, a smaller tightening device in terms of performance can be used to achieve a predetermined tightening force.
  • a force limiting device is arranged in the force transmission path between the tensioning device and the toothed ring, which is supported on the belt retractor in a frame-fixed manner via the tensioning device. Due to the force limiting device provided, the belt retractor has an additional function for improved restraint of the occupant with reduced occupant load.
  • the tensioning device drives the belt shaft when activated via the force limiting device and via the toothed ring in the winding direction, while the belt shaft after the seat belt has been tightened when the force limiting device is activated Extension direction can rotate in that the force limiting device can be supported on the frame of the belt retractor via the tensioning device. This allows a particularly compact structure to be realized with a central component formed by the toothed ring.
  • the tensioning device uses the same blocking device to establish the rotary connection with the belt shaft, which is also used to block the belt shaft when activating the force limiting device
  • the proposed further development has the advantage that the blocking device does not have to be controlled separately to activate the force limiting device, since the blocking device has already established the rotary connection between the toothed ring and the belt shaft while the seat belt is being tightened.
  • the rotary connection only needs to be maintained in order to activate the force limiting device.
  • the force limiting device is formed by one or more plastically deformable torsion bars, and the torsion bar or bars are each connected to the toothed ring in a rotationally fixed manner.
  • Torsion bars have proven to be a very compact embodiment of the force limiting device, which can be used in a After activation, they can be plastically twisted around their longitudinal axis. According to the proposal, this plastic rotation of the torsion bars can be brought about very easily by connecting the torsion bar or bars in a rotationally fixed manner to the toothed ring.
  • the toothed ring Since the force limiting device is generally only activated after the tensioning device has been activated, the toothed ring is already connected to the belt shaft by the coupling process caused by the tensioning movement at the beginning of the activation of the force limiting device, so that a further coupling is not necessary. Furthermore, the toothed ring performs a rotational movement through the coupling with the belt shaft, which can be particularly easily transferred to a plastic deformation movement of the torsion bar or rods.
  • the toothed ring and the tensioning device are arranged on different sides of the frame of the belt retractor.
  • the proposed arrangement allows the belt retractor to be made particularly compact, with the toothed ring being arranged on one side of the frame and the other free side of the frame being used to hold or arrange the tensioning device.
  • the toothed ring and the tensioning device are connected to one another via the force limiting device.
  • the force limiting device thus forms the connection between the tensioning device arranged on one side of the frame and the toothed ring arranged on the other side of the frame.
  • the toothed ring is arranged on the outside of the frame, whereby the frame can be made narrower and the toothed ring can be connected to the tensioning device in a structurally simpler manner.
  • the belt shaft is designed as a solid shaft.
  • the belt shaft By designing the belt shaft as a solid shaft, it can be designed with the smallest possible diameter in order to achieve a compact design of the belt retractor. This is particularly advantageous because the belt shaft with the safety device wound on it
  • the safety belt is the largest component of the belt retractor and is therefore decisive for the size of the belt retractor.
  • the term solid shaft is to be understood to mean that there are no other components in the belt shaft. Nevertheless, weight-reducing recesses or a slot for receiving a belt pin can of course be provided in the solid shaft.
  • Fig. 3 an exploded view of a belt retractor according to the invention.
  • Fig. 4 the belt retractor in a detail in a side view
  • Fig. 5 shows the belt retractor of Fig. 4 in section direction AA
  • Fig. 6 an enlarged detailed view of Figure 5 in section B.
  • the belt retractor 1 can be seen with a frame 2, a belt shaft 3 rotatably mounted therein and a force limiting device 4.
  • the seat belt that can be wound on the belt shaft 3 has been omitted in order to improve the visibility of the parts.
  • the frame 2 is U-shaped with a base plate 27 and two webs 23 and 24 protruding parallel to one another and is additionally stiffened by two webs 25 and 26 connecting the legs 23 and 24 to one another.
  • the belt shaft 3 is rotatably mounted in the legs 23 and 24.
  • the force limiting device 4 is supported on the frame 2 via a reversible or irreversible tightening device 30, of which only the drive wheels are shown.
  • the base plate 27 of the frame 2 has a recess 29, which is arranged so that it lies opposite the belt shaft 3. Furthermore, the legs 23 and 24 are in the direction of the base Plate 27 outgoing height H is dimensioned so that its height H is smaller than the diameter D of the belt shaft plus the coil of the seat belt completely wound on it. This allows the frame 2 to be made smaller in height of the legs 23 and 24 in that the coil of the fully wound seat belt can protrude slightly through the recess 29 into the base plate 27 or protrude through it. The weakening of the frame 2 through the recess 29 can be compensated for by increasing the rigidity through the webs 25 and 26.
  • a blocking device 5 in the form of a pivotally mounted blocking pawl is provided on the belt shaft 3, the movement of which is controlled by a spring-loaded control disk 31 with teeth 32 in the winding direction of the belt shaft 3.
  • a toothed ring 8 On the outside of the leg 24, a toothed ring 8 is provided, which engages with a drive toothing 12 in a toothing 13 of a first gear 9, which in turn meshes with its toothing 13 with a toothing 14 of a second gear 10.
  • the first gear 9 is connected in a rotationally fixed manner to a first end 15 of a first torsion bar 6, and the second gear 10 is connected in a rotationally fixed manner to a first end 17 of a second torsion bar 7.
  • the first torsion bar 6 and the second torsion bar 7 are supported with their second ends 21 and 22 on the frame 2 of the belt retractor 1 via further gear wheels via the reversible or irreversible tensioning device 30.
  • the second ends 21 and 22 of the torsion bars 6 and 7 are therefore to be viewed as fixed to the frame or vehicle when the tightening device 30 is not activated.
  • the tensioning device 30 and the toothed ring 8 are arranged on different sides of the frame 2, in that the toothed ring 8 is arranged on the outside of the front leg 24 in the illustration and the tensioning device 30 is arranged on the outside of the rear leg 23 in the illustration.
  • the first gear 9, the second gear 10 and the toothed ring 8 together form a transmission gear, which translates the drive rotary movement of the tightening device 30 into a rotary movement of the toothed ring 8 at a lower speed.
  • the torsion bars 6 and 7 are rotationally fixed at their first ends 15 and 17 with the gears 9 and 10 and at their second ends 21 and 22 with the Tightening device 30 connected at least during its activation. When activated, the tightening device 30 is connected to the toothed ring 8 via the force limiting device 4 and the transmission gear.
  • the second torsion bar 7 there is also a switching device, for example with a pyrotechnically driven piston, which is connected to a sleeve 19 by means of a lever.
  • the sleeve 19 comprises the second torsion bar 7 and has, on its side facing the first end 17 of the second torsion bar 7, protruding axial fingers 18, with which it engages in corresponding recesses 28 of the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 and thereby forms a rotationally fixed connection between the first end 17 of the second torsion bar 7 and the second gear 10.
  • the switching device When the switching device is activated, the sleeve 19 is displaced axially in the direction of the second end 22 of the second torsion bar 7. This displacement movement of the sleeve 19 disengages the recesses 28 from the axial fingers 18, and the rotation-proof connection between the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 is canceled.
  • the force limiting device 4 in the form of the two torsion bars 6 and 7 is arranged in the force transmission path between the tightening device 30 and the toothed ring 8, so that the transmission of the tightening movement from the tightening device 30 via the force limiting device 4 takes place.
  • the force limiting device 4 connects the tensioning device 30 with the toothed ring arranged on the other side of the frame 2.
  • a bearing ring 33 which can be seen in FIGS. 4 to 6, is held in a rotationally fixed manner, on which a clutch lever 34 is pivotally held.
  • the clutch lever 34 has an axially projecting control pin 35, with which it engages in a recess 38 of a control ring 36 that can be seen in FIG.
  • the control ring 36 in turn rests on a friction ring 37, which is held non-rotatably on the frame 2 or a cover of the belt retractor 1, not shown.
  • the tightening movement of the seat belt is brought about by activating the reversible or irreversible tightening device 30, the drive movement of the tightening device 30 being transmitted to the toothed ring 8 via the force limiting device 4, the transmission gear formed by the gears 10 and 9 and the drive teeth 12.
  • the bearing ring 33 with the clutch lever 34 held on it is also rotated.
  • the control ring 36 is deliberately not rotated due to the contact with the friction ring 37, so that the bearing ring 33 with the clutch lever 34 is rotated relative to the control ring 36.
  • the occupant After tightening, the occupant is restrained in an accident by blocking the belt shaft 3 relative to the toothed ring 8 when the predetermined pull-out acceleration of the seat belt is exceeded or the predetermined vehicle deceleration is exceeded by controlling the blocking pawl into the internal toothing 11, which is achieved, for example, by the the preceding tightening process of the seat belt described above is effected. If the tensile force exerted on the belt shaft 3 via the seat belt is then determined by the dimensioning of the force limiting device 4 exceeds the defined value, the belt shaft 3 with the toothed ring 8 begins to rotate in the pull-out direction of the seat belt by activating the force limiting device 4, whereby the occupant carries out a force-limited forward displacement with a reduced occupant load.
  • the first torsion bar 6 and the second torsion bar 7 are arranged parallel to one another and are simultaneously plastically deformed in the initial phase of the force-limited forward displacement of the occupant by the first ends 15 and 17 of the two torsion bars 6 and 7 rotating relative to the second ends 21 and 22, which are blocked fixed to the frame .
  • the energies dissipated in the two torsion bars 6 and 7 add up to a higher force limitation level. If the torsion bars 6 and 7 are identical, the force limitation level is doubled.
  • the switching device 20 is actuated, the rotationally fixed connection between the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 is canceled, so that the second torsion bar 7 is then no longer plastically deformed.
  • the force limitation level is then reduced in accordance with the proportion of the force limitation level of the second torsion bar 7. This results in a stepped, degressive course of the force limitation level during the force-limited forward displacement of the occupant.
  • the torsion bars 6 and 7 are aligned so that their longitudinal axes are aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft 3. This means that the rotational movement of the belt shaft 3 through the transmission gear, formed by the toothed ring 8 and the two gears 9 and 10 with axes of rotation aligned parallel to the longitudinal axes of the torsion bars 6 and 7 and the axis of rotation of the belt shaft 3, can consist of a slower rotational movement of the belt shaft 3 a faster rotational movement of the first ends 15 and 17 of the two torsion bars 6 and 7 can be translated.
  • the toothed ring 8 and the two gears 9 and 10 are arranged in a compact design in one plane on the outside of the leg 24 of the frame 2.
  • the two gears 9 and 10 each have an inner profile 16 and 28, the first
  • End 15 of the first torsion bar 6 directly in the inner profile 16 of the first gear 9 is fixed in a rotationally fixed manner, and the first end 17 of the second torsion bar 7 is connected in a rotationally fixed manner to the second gear 10 via the sleeve 19.
  • the sleeve 19 engages with the axial fingers 18 in the inner profile 28 of the second gear 10 and the outer profile of the first end 17 of the second torsion bar 7, and thus establishes the connection between the two parts.
  • the belt retractor 1 is additionally stiffened by the two webs 25 and 26.
  • the webs 25 and 26 are also aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft 3 and to the longitudinal axes of the torsion bars 6 and 7.
  • the webs 25 and 26 thus stiffen the belt retractor 1 and the frame 2, in particular against the compressive forces exerted by the torsion bars 6 and 7 during the plastic deformation.
  • the force limiting device 4 is deliberately moved out of the belt shaft 3 into a free space of the frame 2 adjacent to the belt shaft 3, so that the belt shaft 3 itself can be designed with a correspondingly smaller outside diameter.
  • the belt shaft 3 can even be designed as a solid shaft in which no further components are arranged.
  • the belt shaft 3 can have weight-reducing recesses or free spaces or a free space for holding a belt pin with an end of the seat belt attached to it.
  • the control disk 31 is also stopped relative to the belt shaft 3 when a predetermined pull-out acceleration of the seat belt is exceeded or a predetermined vehicle deceleration, which is detected via a corresponding WS sensor device and CS sensor device, is exceeded, and the blocking pawl then becomes a control movement relative to the Belt shaft 3 forced.
  • the blocking pawl then swings out and controls the blocking teeth 11 of the toothing ring 8, so that the belt shaft 3 is then blocked in the pull-out direction.
  • This blocking represents the normal blocking of the belt shaft 3.
  • this blocking movement of the blocking pawl is also used to couple the tensioning device 30 to the belt shaft 3, with the toothed ring 8 also being provided for this purpose. which in functional unit forms the abutment for blocking the belt shaft and the drive wheel for the tightening movement of the belt shaft.
  • the toothed ring 8 is thus used to block the belt shaft 3 as a frame-fixed abutment by being supported on the frame 2 of the belt retractor 1 via the transmission gear, the force limiting device 4 and the tensioning device 30. Since the force limiting device 4 is arranged in the force transmission path from the belt shaft or the toothed ring 8 to the tensioning device 30 or the frame 2, it is automatically activated when the predetermined pull-out force of the seat belt is exceeded.
  • the toothed ring 8 is also used to transmit the tightening movement to the belt shaft 3.
  • the blocking device 5 is deliberately used as a clutch by control via the clutch lever 34 and a rotary movement of the control disk 31 in order to couple the toothed ring 8 onto the belt shaft.
  • the assembly with the bearing ring 33 with the clutch lever 34 mounted thereon, the control ring 36 and the friction ring 37 can therefore also be viewed as a tensioner-sensitive control device, which effects the coupling process from the toothed ring 8 to the belt shaft 3 via the blocking device 5.
  • the blocking device 5 no longer blocks the belt shaft 3 in a toothing of the frame 2, but instead in the blocking toothing 11 of the toothing ring 8, which at the same time serves to drive the belt shaft 3 during the belt tensioning. Furthermore, the blocking device 5 is additionally used during tightening as a positively controlled, i.e. switchable, coupling of the toothed ring 5 with the belt shaft 3.

Landscapes

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

Abstract

Gurtaufroller (1) für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit- einer drehbar in einem Rahmen (2) gelagerten Gurtwelle (3), auf der ein Sicherheitsgurt der Sicherheitsgurteinrichtung aufwickelbar ist, und -einer Blockiereinrichtung (5), welche die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung in Auszugsrichtung blockiert, und -einer irreversiblen und/oder einer reversiblen Straffeinrichtung (30), welche die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes antreibt, wobei -die Blockiereinrichtung (5) die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung gegenüber einem sich fahrzeugfest in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes abstützenden drehbaren Verzahnungsring (8) blockiert, und -die irreversible und/oder reversible Straffeinrichtung (30) die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung über den Verzahnungsring (8) antreibt.

Description

Gurtaufroller für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Moderne Gurtaufroller weisen eine irreversible und/oder eine reversible Straffeinrichtung auf, welche in einer Frühphase eines nicht mehr zu vermeidenden Unfalles vor der Aktivierung einer Kraftbegrenzungseinrichtung aktiviert werden und vorhandene Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt herausziehen. Dadurch liegt der Sicherheitsgurt anschließend straffer an dem Oberkörper des Insassen an, so dass der Insasse anschließend bei blockierter Gurtwelle frühzeitiger an die Fahrzeugverzögerung angekoppelt wird und der zur Verfügung stehende Vorverlagerungsweg vergrößert wird.
Ferner weisen moderne Gurtaufroller in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen neben verschiedenen anderen Funktionen als zentrale Funktion eine Kraftbegrenzungseinrichtung auf, welche bei einer blockierten Gurtwelle des Gurtaufrollers einen kraftbegrenzten Gurtbandauszug ermöglicht. Durch den kraftbegrenzten Gurtbandauszug wird eine kraftbegrenzte Vorverlagerung des Insassen im Unfall ermöglicht, wodurch wiederum die Insassenbelastung reduziert werden kann. Es hat sich dabei in der Praxis bewährt, die Kraftbegrenzungseinrichtung in Form eines plastisch verformbaren Torsionsstabes auszubilden, welcher in einem Hohlraum der Gurtwelle angeordnet ist. Der Torsionsstab ist mit einem Ende drehfest in einem Innenprofil des Hohlraumes der Gurtwelle festgelegt und mit seinem anderen Ende drehfest mit einem über eine Blockierklinke in einem Rahmen des Gurtaufrollers fahrzeugfest blockierbaren Profilkopf festgelegt. Die Kraftbegrenzungseinrichtung wird dann dadurch aktiviert, indem der Profilkopf über die Blockierklinke in Auszugsrichtung blockiert wird, und die Auszugskraft des Gurtbandes eine durch die plastische Verformungsgrenze des Torsionsstabes definierten Auszugskraft übersteigt. Nach dem Übersteigen dieser vorbestimmten Auszugskraft dreht die Gurtwelle in Auszugsrichtung gegenüber dem blockierten Profilkopf unter einer plastischen Verformung des Torsionstabes um seine Längsachse. Der Gurtaufroller ist z.B. in der B-Säule oder einem anderen Teil der Fahrzeugstruktur befestigt, welches zur Aufnahme der Rückhaltekräfte während des kraftbegrenzten Gurtbandauszuges ausgelegt ist.
In modernen Kraftfahrzeugen, welche gezielt mit autonomen Fahrfunktionen ausgestattet sind, ist es das Bestreben, dem Insassen zusätzliche Bewegungsfreiheiten zu ermöglichen, damit er die durch das autonome Fahren gewonnenen Freiheiten z.B. zu Ruhephasen, zu einer intensiveren Unterhaltung mit den weiteren Insassen oder auch zum Arbeiten nutzen kann. Hierzu sollen die Sitze möglichst variabel sein, wodurch die feste räumliche Zuordnung des Fahrzeugsitzes und des darauf sitzenden Insassen zu der Fahrzeugstruktur aufgehoben wird. Aus diesem Grunde ist es in diesem Fall sinnvoll, den Gurtaufroller der Sicherheitsgurteinrichtung in den Fahrzeugsitz zu integrieren, so dass der davon ausgezogene Sicherheitsgurt immer in einer festen räumlichen Zuordnung zu dem auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen unabhängig von der Stellung und Ausrichtung des Fahrzeugsitzes angeordnet ist.
Ein Problem dabei ist es, dass der in dem Fahrzeugsitz zur Verfügung stehenden Freiraum zur Befestigung des Gurtaufrollers begrenzt ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Fahrzeugsitz aus ästhetischen Gründen oder aus Gründen eines geringeren zur Verfügung stehenden Bauraumes in dem Fahrzeuginnenraum mit einer möglichst dünn ausgeführten Rückenlehne oder Sitzfläche ausgeführt sein soll.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller mit einer irreversiblen und/oder einer reversiblen Straffeinrichtung in einer kompakten Bauform zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Blockiereinrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung gegenüber einem sich fahrzeugfest in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes abstützenden drehbaren Verzahnungsring blockiert, und die irreversib- le und/oder reversible Straffeinrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung über den Verzahnungsring antreibt.
Die kompakte Bauform wird durch die erfindungsgemäße Lösung durch den vorgesehenen Verzahnungsring erreicht, welcher sowohl zu der Blockierung der Gurtwelle als auch zum Antrieb der Gurtwelle bei einer Aktivierung der Straffeinrichtung genutzt wird. Damit sind die vorher in der Lageröffnung des Rahmens vorgesehene fahrzeugfestes Verzahnung zur Blockierung der Gurtwelle und das Antriebsrad der Straffeinrichtung in einem einzigen Teil verwirklicht, wodurch der Aufbau und die Struktur des Gurtaufrollers wesentlich kompakter gestaltet werden kann. Dabei nutzt die Erfindung den Vorteil, dass die Straffeinrichtung im deaktivierten Zustand ein rahmenfestes Widerlager bildet, über welches die Rückhaltekräfte im Unfall bei blockierter Gurtwelle und aktivierter Blockiereinrichtung in den Rahmen des Gurtaufrollers und darüber in die Fahrzeugstruktur eingeleitet werden können. Bei einer Aktivierung der Straffeinrichtung dient der Verzahnungsring hingegen als Antriebsrad zum Antrieb der Gurtwelle in Aufwickelrichtung.
Weiter wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Verzahnungsring und der Gurtwelle eine schaltbare Kupplung vorgesehen ist, welche den Verzahnungsring bei einer Aktivierung der Straffeinrichtung mit der Gurtwelle kuppelt. Durch die schaltbare Kupplung ist der Verzahnungsring vor der Aktivierung der Straffeinrichtung von der Gurtwelle entkuppelt, und die Gurtwelle kann frei gegenüber diesem drehen. Erst durch die Aktivierung der Straffeinrichtung wird der Verzahnungsring mit der Gurtwelle gekuppelt, und die Antriebsbewegung der Straffeinrichtung kann auf die Gurtwelle übertragen werden. Die Kupplung kann dabei zwangsgesteuert oder auch aktiv schaltbar sein. Eine zwangsgesteuerte Kupplung hat jedoch den Vorteil, dass die Bewegung des Verzahnungsringes selbst ausgenutzt werden kann, um die Kupplungsbewegung auszulösen.
Der konstruktive Aufbau des Gurtaufrollers kann weiter vereinfacht werden, indem die schaltbare Kupplung durch die Blockiereinrichtung gebildet ist. Die bereits vorhandene Blockiereinrichtung, welche die Aufgabe hat, die Gurtwelle bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Gurtbandauszugsbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung in Auszugsrichtung zu blockieren, wird damit zusätzlich auch zur Herstellung der Kupplungsverbindung zwischen dem Verzahnungsring und der Gurtwelle während der Gurtstraffung genutzt, wobei die Kraftübertragungsrichtung dabei umgekehrt zu der während des Blockierens der Gurtwelle ist. Dabei nutzt diese Lösung den Vorteil, dass die Blockiereinrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung gegenüber dem Verzahnungsring blockiert, welcher bei nicht aktivierter Straffeinrichtung ein rahmenfestes Widerlager für die Blockiereinrichtung bildet. Dieser Verzahnungsring wird nun durch die Aktivierung der Straffeinrichtung zu einem angetriebenen Teil, welches die Gurtwelle dann über die Blockiereinrichtung antreibt. Der Verzahnungsring ändert dabei genau wie die Blockiereinrichtung seine Funktion, in Abhängigkeit von der Aktivierung oder Deaktivierung der Straffeinrichtung.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Blockiereinrichtung durch eine schwenkbar an der Gurtwelle gelagerte Blockierklinke gebildet ist, und der Verzahnungsring eine Blockierverzahnung aufweist, in welche die Blockierklinke zu einer Blockierung der Gurtwelle in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes einsteuert. Die schwenkbare Blockierklinke bildet eine konstruktiv besonders einfach zu verwirklichende Blockiereinrichtung, wobei der Verzahnungsring mit der Blockierverzahnung ein konstruktiv einfach zu verwirklichendes Widerlager zur Blockierung der Gurtwelle bildet. Ferner werden die Blockierverzahnung und die schwenkbare Blockierklinke bei der Aktivierung der Straffeinrichtung im umgekehrten Fall zu einer Übertragung der Straffbewegung von dem Verzahnungsring auf die Gurtwelle genutzt.
Dabei kann an der Gurtwelle bevorzugt eine drehbar gelagerte Steuerscheibe vorgesehen sein, welche durch eine Feder gegenüber der Gurtwelle in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes federvorgespannt ist, und die Blockiereinrichtung bei einer Relativdrehbewegung des Verzahnungsringes zu der Gurtwelle ansteuert. Die Steuerscheibe ist in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes federvorgespannt und dreht sich damit im unbelasteten Zustand zusammen mit der Gurtwelle. Wird die Steuerscheibe hingegen bei einer Drehbewegung des Verzahnungsringes in einer Anfangsphase der Straffbewegung relativ zu der Gurtwelle gegenüber entgegen der Abwickelrichtung der Gurtwelle verdreht, so wird die Blockiereinrichtung angesteuert und der Verzahnungsring mit der Gurtwelle verbunden. Dabei kann die Steuerscheibe bevorzugt eine Verzahnung aufweisen, und an dem Verzahnungsring kann ein Lagerring vorgesehen sein, an dem ein schwenkbar gelagerter Kupplungshebel vorgesehen ist, welcher bei einem Antrieb des Verzahnungsringes in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes zu einer Schwenkbewegung gezwungen wird, während der er zum Eingriff in die Verzahnung der Steuerscheibe gelangt und diese zu einer die Blockiereinrichtung aktivierenden Bewegung antreibt. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Steuerscheibe konstruktiv besonders einfach zu der Drehbewegung gegenüber der Gurtwelle angetrieben und die Blockiereinrichtung dadurch angesteuert werden.
Dabei kann die Kupplungsbewegung besonders einfach gesteuert werden, indem der Kupplungshebel einen Steuerstift aufweist, mit dem er in eine Ausnehmung eines drehbar gegenüber dem Lagerring gelagerten Steuerringes eingreift, wobei der Steuerring durch Ausführen einer Relativdrehbewegung zu dem Lagerring die Eingriffsbewegung des Kupplungshebels in die Verzahnung der Steuerscheibe steuert.
Dabei kann die Relativdrehbewegung, welche zu Auslösung der Kupplungsbewegung des Kupplungshebels erforderlich ist, besonders einfach bewirkt werden, indem der Steuerring an einem rahmenfest gehaltenen Reibring anliegt. Der Reibring bildet für den Steuerring eine rahmenfeste Reibfläche, welche durch die Reibung das Zurückbleiben des Steuerringes gegenüber dem Lagerring und dem Kupplungshebel erzwingt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Verzahnungsring eine Antriebsverzahnung aufweist, und die Straffeinrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung über die Antriebsverzahnung antreibt. Die Antriebsverzahnung dient der Schaffung einer drehfesten Verbindung des Verzahnungsrades mit der Straffeinrichtung. Gleichzeitig bildet die Antriebsverzahnung bei einer deaktivierten Straffeinrichtung die drehfeste Abstützung des Verzahnungsrades über die Straffeinrichtung gegenüber dem Rahmen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Straffeinrichtung den Verzahnungsring über ein die Drehbewegung in eine kleinere Drehzahl übersetzendes Übersetzungsgetriebe antreibt, welches mit einem Zahnrad in die Antriebsverzahnung des Verzahnungsringes eingreift. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Drehzahl des Verzahnungsrades bei einer Aktivierung der Straffeinrichtung verkleinert und die auf den Sicherheitsgurt wirkende Straffkraft erhöht werden. Insgesamt kann dadurch zur Verwirklichung einer vorgegebenen Straffkraft eine hinsichtlich der Leistung kleinere Straffeinrichtung verwendet werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in dem Kraftübertragungsweg zwischen der Straffeinrichtung und dem Verzahnungsring eine Kraftbegrenzungseinrichtung angeordnet ist, welche sich über die Straffeinrichtung rahmenfest an dem Gurtaufroller abstützt. Durch die vorgesehene Kraftbegrenzungseinrichtung weist der Gurtaufroller eine zusätzliche Funktion zu einer verbesserten Rückhaltung des Insassen mit einer reduzierten Insassenbelastung auf. Durch die Anordnung der Kraftbegrenzungseinrichtung in dem Kraftübertragungsweg zwischen der Straffeinrichtung und dem Verzahnungsring, treibt die Straff-einrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung über die Kraftbegrenzungseinrichtung und über den Verzahnungsring in Aufwickelrichtung an, während die Gurtwelle nach erfolgter Straffung des Sicherheitsgurtes bei einer Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung in Auszugsrichtung drehen kann, indem sich die Kraftbegrenzungseinrichtung über die Straffeinrichtung an dem Rahmen des Gurtaufrollers abstützen kann. Damit kann ein besonders kompakter Aufbau mit einem durch den Verzahnungsring gebildeten zentralen Bauteil verwirklicht werden. Sofern die Straffeinrichtung dieselbe Blockiereinrichtung zur Herstellung der Drehverbindung mit der Gurtwelle nutzt, welche auch zur Blockierung der Gurtwelle bei der Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung genutzt wird, weist die vorgeschlagene Weiterentwicklung den Vorteil auf, dass die Blockiereinrichtung zur Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung nicht gesondert angesteuert werden muss, da die Blockiereinrichtung bereits während des Straffens des Sicherheitsgurtes die Drehverbindung zwischen dem Verzahnungsring und der Gurtwelle hergestellt hat. Die Drehverbindung muss damit zur Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung lediglich aufrechterhalten bleiben.
Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung durch einen oder mehrere plastisch verformbare Torsionsstäbe gebildet ist, und der oder die Torsionsstäbe jeweils drehfest mit dem Verzahnungsring verbunden sind. Torsionsstäbe haben sich als eine sehr kompakte Ausführungsform der Kraftbegrenzungseinrichtung bewährt, welche bei ei- ner Aktivierung plastisch um ihre Längsachse verdreht werden. Diese plastische Verdrehung der Torsionsstäbe kann gemäß dem Vorschlag sehr einfach bewirkt werden, in dem der oder die Torsionsstäbe drehfest mit dem Verzahnungsring verbunden werden. Da die Kraftbegrenzungseinrichtung grundsätzlich immer erst nach einer Aktivierung der Straffeinrichtung aktiviert werden, ist der Verzahnungsring zu Beginn der Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung bereits durch die aufgrund der Straffbewegung bewirkten Kupplungsvorganges mit der Gurtwelle verbunden, so dass eine weitere Kupplung nicht erforderlich ist. Ferner führt der Verzahnungsring durch die Kupplung mit der Gurtwelle eine Drehbewegung aus, welche besonders einfach zu einer plastischen Verformungsbewegung des oder der Torsionsstäbe übertragen werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Verzahnungsring und die Straffeinrichtung auf verschiedenen Seiten des Rahmens des Gurtaufrollers angeordnet sind. Durch die vorgeschlagene Anordnung kann der Gurtaufroller besonders kompakt ausgeführt werden, wobei an einer Seite des Rahmens der Verzahnungsring angeordnet ist, und die andere freie Seite des Rahmens zur Halterung bzw. Anordnung der Straffeinrichtung genutzt wird.
In diesem Fall ist es von besonderem Vorteil, wenn der Verzahnungsring und die Straffeinrichtung über die Kraftbegrenzungseinrichtung miteinander verbunden sind. Die Kraftbegrenzungseinrichtung bildet damit die Verbindung der auf der einen Seite des Rahmens angeordneten Straffeinrichtung mit dem auf der anderen Seite des Rahmens angeordneten Verzahnungsring.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Verzahnungsring an der Außenseite des Rahmens angeordnet ist, wodurch der Rahmen schmaler ausgeführt und der Verzahnungsring konstruktiv einfacher mit der Straffeinrichtung verbunden werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Gurtwelle als Vollwelle ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der Gurtwelle als Vollwelle kann diese mit einem möglichst kleinen Durchmesser zur Verwirklichung einer kompakten Bauweise des Gurtaufrollers ausgeführt werden. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da die Gurtwelle mit dem darauf aufgewickelten Sicher- heitsgurt das größte Bauteil des Gurtaufrollers bildet und damit maßgeblich für die Größe des Gurtaufrollers ist. Dabei ist der Begriff Vollwelle so zu verstehen, dass in der Gurtwelle keine weiteren Bauteile vorhanden sind. Trotzdem können in der Vollwelle selbstverständlich gewichtsreduzierende Aussparungen oder ein Schlitz zur Aufnahme eines Gurtstiftes vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 und 2: einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in zwei verschiedenen Perspektiven; und
Fig. 3: einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in Explosionsdarstellung; und
Fig. 4: den Gurtaufroller in einem Ausschnitt in Seitenansicht; und
Fig. 5 den Gurtaufroller der Fig. 4 in Schnittrichtung A-A; und
Fig. 6: eine vergrößerte Detailansicht der Figur 5 in dem Ausschnitt B.
In den Figuren 1 und 2 ist der erfindungsgemäße Gurtaufroller 1 mit einem Rahmen 2, einer darin drehbar gelagerten Gurtwelle 3 und einer Kraftbegrenzungseinrichtung 4 zu erkennen. Der auf der Gurtwelle 3 aufwickelbare Sicherheitsgurt wurde im Sinne einer verbesserten Erkennbarkeit der Teile weggelassen. Der Rahmen 2 ist U-förmig mit einer Grundplatte 27 und zwei davon vorstehenden parallel zueinander angeordneten Stegen 23 und 24 ausgebildet und zusätzlich durch zwei die Schenkel 23 und 24 miteinander verbindende Stege 25 und 26 versteift. Die Gurtwelle 3 ist in den Schenkeln 23 und 24 drehbar gelagert. Ferner stützt sich die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 an dem Rahmen 2 über eine reversible oder irreversible Straffeinrichtung 30 ab, von der lediglich die Antriebsräder dargestellt sind. Die Grundplatte 27 des Rahmens 2 weist eine Aussparung 29 auf, welche so angeordnet ist, dass sie der Gurtwelle 3 gegenüberliegt. Ferner sind die Schenkel 23 und 24 in der von der Grund- platte 27 ausgehenden Höhe H so bemessen, dass ihre Höhe H kleiner ist als der Durchmesser D der Gurtwelle plus dem Wickel des darauf vollständig aufgewickelten Sicherheitsgurtes. Damit kann der Rahmen 2 in der Höhe der Schenkel 23 und 24 kleiner ausgeführt werden, indem der Wickel des vollständig aufgewickelten Sicherheitsgurtes geringfügig durch die Aussparung 29 in die Grundplatte 27 hineinragen bzw. durch diese hindurchragen kann. Die Schwächung des Rahmens 2 durch die Aussparung 29 kann durch die Erhöhung der Steifigkeit durch die Stege 25 und 26 kompensiert werden.
An der Gurtwelle 3 ist eine Blockiereinrichtung 5 in Form einer schwenkbar gelagerten Blockierklinke vorgesehen, deren Bewegung durch eine in Aufwickelrichtung der Gurtwelle 3 federbelastete Steuerscheibe 31 mit einer Verzahnung 32 gesteuert wird.
An der Außenseite des Schenkels 24 ist ein Verzahnungsring 8 vorgesehen, der mit einer Antriebsverzahnung 12 in eine Verzahnung 13 eines ersten Zahnrades 9 eingreift, dass mit seiner Verzahnung 13 wiederum mit einer Verzahnung 14 eines zweiten Zahnrades 10 kämmt. Das erste Zahnrad 9 ist mit einem ersten Ende 15 eines ersten Torsionsstabes 6 drehfest verbunden, und das zweite Zahnrad 10 ist mit einem ersten Ende 17 eines zweiten Torsionsstabes 7 drehfest verbunden. Der erste Torsionsstab 6 und der zweite Torsionsstab 7 stützen sich mit ihren zweiten Enden 21 und 22 jeweils über weitere Zahnräder über die reversible oder irreversible Straffeinrichtung 30 an dem Rahmen 2 des Gurtaufrollers 1 ab. Damit sind die zweiten Enden 21 und 22 der Torsionsstäbe 6 und 7 bei nicht aktivierter Straffeinrichtung 30 als rahmenfest bzw. fahrzeugfest anzusehen.
Die Straffeinrichtung 30 und der Verzahnungsring 8 sind auf verschiedenen Seiten des Rahmens 2 angeordnet, indem der Verzahnungsring 8 an der Außenseite des in der Darstellung vorderen Schenkels 24 und die Straffeinrichtung 30 an der Außenseite des in der Darstellung hinteren Schenkels 23 angeordnet sind. Das erste Zahnrad 9, das zweite Zahnrad 10 und der Verzahnungsring 8 bilden zusammen ein Übersetzungsgetriebe, welches die Antriebsdrehbewegung der Straffeinrichtung 30 in eine Drehbewegung des Verzahnungsringes 8 mit einer kleineren Drehzahl übersetzt. Die Torsionsstäbe 6 und 7 sind an ihren ersten Enden 15 und 17 drehfest mit den Zahnrädern 9 und 10 und mit ihren zweiten Enden 21 und 22 mit der Straffeinrichtung 30 zumindest während deren Aktivierung verbunden. Damit ist die Straffeinrichtung 30 bei ihrer Aktivierung über die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 und das Übersetzungsgetriebe mit dem Verzahnungsring 8 verbunden.
An dem zweiten Torsionsstab 7 ist ferner eine Schalteinrichtung z.B. mit einem pyrotechnisch antreibbaren Kolben vorgesehen, welche mittels eines Hebels an einer Hülse 19 angeschlossen ist. Die Hülse 19 umfasst den zweiten Torsionsstab 7 und weist an ihrer dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 zugewandten Seite vorstehende Axialfinger 18 auf, mit denen sie in entsprechende Ausnehmungen 28 des zweiten Zahnrades 10 und des ersten Endes 17 des zweiten Torsionstabes 7 eingreift und dadurch eine drehfest Verbindung zwischen dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 und dem zweiten Zahnrad 10 bildet. Bei einer Aktivierung der Schalteinrichtung wird die Hülse 19 axial in Richtung des zweiten Endes 22 des zweiten Torsionsstabes 7 verschoben. Durch diese Verschiebebewegung der Hülse 19 gelangt diese mit den Axialfingern 18 außer Eingriff der Ausnehmungen 28, und die drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Zahnrad 10 und dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 wird aufgehoben.
Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in Form der beiden Torsionsstäbe 6 und 7 ist in dem Kraftübertragungsweg zwischen der Straffeinrichtung 30 und dem Verzahnungsring 8 angeordnet, so dass die Übertragung der Straffbewegung von der Straffeinrichtung 30 über die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 erfolgt. Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 verbindet dabei die Straffeinrichtung 30 mit dem an der anderen Seite des Rahmens 2 angeordneten Verzahnungsring.
An dem Verzahnungsring 8 ist ein in den Figuren 4 bis 6 zu erkennender Lagerring 33 drehfest gehalten, an dem ein Kupplungshebel 34 schwenkbar gehalten ist. Der Kupplungshebel 34 weist einen axial vorstehenden Steuerstift 35 auf, mit dem er in eine in der Figur 6 zu erkennende Ausnehmung 38 eines Steuerringes 36 eingreift. Der Steuerring 36 liegt seinerseits an einem Reibring 37 an, welcher drehfest an dem Rahmen 2 oder einer nicht dargestellten Abdeckung des Gurtaufrollers 1 gehalten ist. Die Straffbewegung des Sicherheitsgurtes wird durch eine Aktivierung der reversiblen oder irreversiblen Straffeinrichtung 30 bewirkt, wobei die Antriebsbewegung der Straffeinrichtung 30 über die Kraftbegrenzungseinrichtung 4, das Übersetzungsgetriebe, gebildet durch die Zahnräder 10 und 9 und die Antriebsverzahnung 12 auf den Verzahnungsring 8 übertragen wird. Durch die Drehung des Verzahnungsringes 8 wird der Lagerring 33 mit dem daran gehaltenen Kupplungshebel 34 ebenfalls mitverdreht. Der Steuerring 36 wird gleichzeitig aufgrund der Anlage an dem Reibring 37 bewusst nicht mit verdreht, so dass der Lagerring 33 mit dem Kupplungshebel 34 gegenüber dem Steuerring 36 verdreht wird. Damit wird der Kupplungshebel 34 aufgrund des Eingriffs des Steuerstiftes 35 in die Ausnehmung 38 des Steuerringes 36 zu einer Schwenkbewegung gezwungen, deren Verlauf durch die Form der Ausnehmung 38 definiert ist. Während dieser Schwenkbewegung gelangt der Kupplungshebel 34 mit seiner Spitze zum Eingriff in die Verzahnung 32 der Steuerscheibe 31. Durch den Eingriff des Kupplungshebels 34 in die Verzahnung 32 der Steuerscheibe 31, wird die Steuerscheibe 31 entgegen ihrer Federbelastung gegenüber der Gurtwelle 3 verdreht und die Blockiereinrichtung 5 in Form der Blockierklinke aktiviert. Die Blockierklinke wird dadurch zu einer Aussteuerbewegung gezwungen, durch welche sie zum Eingriff in eine Blockierverzahnung 11 des Verzahnungsringes 8 gelangt. Anschließend ist durch die in die Blockierverzahnung 11 eingreifende Blockierklinke eine drehfeste Verbindung der Gurtwelle 3 mit dem Verzahnungsring 8 in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes gebildet, und die Antriebsdrehbewegung der Straffeinrichtung 30 wird weiter von dem Verzahnungsring 8 auf die Gurtwelle 3 übertragen. Der Verzahnungsring 8 kuppelt sich dadurch bei einer einsetzenden Drehbewegung zu Beginn der Straffbewegung über den Kupplungshebels 34 selbst auf die Gurtwelle 3 auf.
Die Rückhaltung des Insassen im Unfall erfolgt nach dem Straffen weiter dadurch, indem die Gurtwelle 3 bei dem Überschreiten der vorbestimmten Auszugsbeschleunigung des Sicherheitsgurtes oder dem Überschreiten der vorbestimmten Fahrzeugverzögerung durch Einsteuern der Blockierklinke in die Innenverzahnung 11 gegenüber dem Verzahnungsring 8 blockiert ist, was z.B. durch den vorangehenden oben beschriebenen Straffvorgang des Sicherheitsgurtes bewirkt ist. Wenn die über den Sicherheitsgurt auf die Gurtwelle 3 ausgeübte Zugkraft anschließend einen durch die Bemessung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 definierten Wert überschreitet, beginnt die Gurtwelle 3 mit dem Verzahnungsring 8 unter Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in Auszugsrichtung des Sicherheitsgurtes zu drehen, wobei der Insasse eine kraftbegrenzte Vorverlagerung mit einer reduzierten Insassenbelastung ausführt.
Der erste Torsionsstab 6 und der zweite Torsionsstab 7 sind parallel zueinander angeordnet und werden in der Anfangsphase der kraftbegrenzten Vorwärtsverlagerung des Insassen gleichzeitig plastisch verformt, indem die ersten Enden 15 und 17 der beiden Torsionsstäbe 6 und 7 gegenüber den rahmenfest blockierten zweiten Enden 21 und 22 drehen. Dabei addieren sich die in den beiden Torsionsstäben 6 und 7 vernichteten Energien zu einem höheren Kraftbegrenzungsniveau. Sofern die Torsionsstäbe 6 und 7 identisch sind, wird das Kraftbegrenzungsniveau verdoppelt. Bei einer Betätigung der Schalteinrichtung 20 wird die drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Zahnrad 10 und dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 aufgehoben, so dass der zweite Torsionsstab 7 anschließend nicht mehr plastisch verformt wird. Das Kraftbegrenzungsniveau wird dann entsprechend dem Anteil des Kraftbegrenzungsniveaus des zweiten Torsionsstabes 7 gesenkt. Damit ergibt sich ein gestufter, degressiver Verlauf des Kraftbegrenzungsniveaus während der kraftbegrenzten Vorverlagerung des Insassen.
Die Torsionsstäbe 6 und 7 sind so ausgerichtet, dass ihre Längsachsen parallel zu der Drehachse der Gurtwelle 3 ausgerichtet sind. Damit kann die Drehbewegung der Gurtwelle 3 durch das Übersetzungsgetriebe, gebildet durch den Verzahnungsring 8 und die beiden Zahnrädern 9 und 10 mit parallel zu den Längsachsen der Torsionsstäbe 6 und 7 und der Drehachse der Gurtwelle 3 ausgerichteten Drehachsen, aus einer langsameren Drehbewegung der Gurtwelle 3 in eine schnellere Drehbewegung der ersten Enden 15 und 17 der beiden Torsionsstäbe 6 und 7 übersetzt werden. Dabei sind der Verzahnungsring 8 und die beiden Zahnräder 9 und 10 in einer kompakten Bauweise in einer Ebene an der Außenseite des Schenkels 24 des Rahmens 2 angeordnet.
Die beiden Zahnräder 9 und 10 weisen jeweils ein Innenprofil 16 und 28 auf, wobei das erste
Ende 15 des ersten Torsionsstabes 6 unmittelbar in dem Innenprofil 16 des ersten Zahnrades 9 drehfest festgelegt ist, und das erste Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 über die Hülse 19 drehfest mit dem zweiten Zahnrad 10 verbunden ist. Dabei greift die Hülse 19 mit den Axialfingern 18 in das Innenprofil 28 des zweiten Zahnrades 10 und das Außenprofil des ersten Endes 17 des zweiten Torsionsstabes 7, und stellt so die Verbindung zwischen den beiden Teilen her.
Ferner ist der Gurtaufroller 1 zusätzlich durch die beiden Stege 25 und 26 versteift. Die Stege 25 und 26 sind ebenfalls parallel zu der Drehachse der Gurtwelle 3 und zu den Längsachsen der Torsionsstäbe 6 und 7 ausgerichtet. Damit versteifen die Stege 25 und 26 den Gurtaufroller 1 bzw. den Rahmen 2 insbesondere gegenüber den von den Torsionsstäben 6 und 7 bei der plastischen Verformung ausgeübten Druckkräften.
Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 ist bewusst aus der Gurtwelle 3 heraus in einen an die Gurtwelle 3 angrenzenden Freiraum des Rahmens 2 verlegt, so dass die Gurtwelle 3 selbst mit einem entsprechend kleineren Außendurchmesser ausgebildet werden kann. Die Gurtwelle 3 kann sogar als Vollwelle ausgebildet sein, in welcher keine weiteren Bauteile mehr angeordnet sind. Selbstverständlich kann die Gurtwelle 3 aber auch in diesem Fall gewichtsreduzierende Aussparungen oder Freiräume oder einen Freiraum zur Halterung einen Gurtstiftes mit einem daran befestigten Ende des Sicherheitsgurtes aufweisen.
Die Steuerscheibe 31 wird ferner bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Auszugsbeschleunigung des Sicherheitsgurtes oder dem Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung, welche über eine entsprechenden WS-Sensoreinrichtung und CS- Sensoreinrichtung erkannt werden, gegenüber der Gurtwelle 3 angehalten, und die Blockierklinke wird daraufhin zu einer Aussteuerbewegung gegenüber der Gurtwelle 3 gezwungen. Die Blockierklinke schwenkt daraufhin aus und steuert in die Blockierverzahnung 11 des Verzahnungsringes 8 ein, so dass die Gurtwelle 3 anschließend in Auszugsrichtung blockiert ist. Diese Blockierung stellt die normale Blockierung der Gurtwelle 3 dar. Diese Blockierbewegung der Blockierklinke wird erfindungsgemäß auch zu der Kupplung der Straffeinrichtung 30 mit der Gurtwelle 3 genutzt, wobei hierzu zusätzlich der Verzahnungsring 8 vorgesehen ist, welcher in Funktionseinheit das Widerlager zu der Blockierung der Gurtwelle und das Antriebsrad für die Straffbewegung der Gurtwelle bildet.
Damit wird der Verzahnungsring 8 zum Blockieren der Gurtwelle 3 als rahmenfestes Widerlager genutzt, indem er sieh über das Übersetzungsgetriebe, die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 und die Straffeinrichtung 30 an dem Rahmen 2 des Gurtaufrollers 1 abstützt. Da die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in dem Kraftübertragungsweg von der Gurtwelle bzw. dem Verzahnungsring 8 zu der Straffeinrichtung 30 bzw. dem Rahmen 2 angeordnet ist, wird diese automatisch aktiviert, wenn die vorbestimmte Auszugskraft des Sicherheitsgurtes überschritten wird.
Während des Straffvorganges wird der Verzahnungsring 8 zusätzlich zur Übertragung der Straffbewegung auf die Gurtwelle 3 genutzt. Dabei wird die Blockiereinrichtung 5 durch eine Ansteuerung über den Kupplungshebel 34 und eine Drehbewegung der Steuerscheibe 31 bewusst als Kupplung genutzt, um den Verzahnungsring 8 auf die Gurtwelle aufzukuppeln.
Die Baugruppe mit dem Lagerring 33 mit dem daran gelagerten Kupplungshebel 34, dem Steuerring 36 und dem Reibring 37 kann damit auch als eine straffersensitive Steuereinrichtung angesehen werden, welche den Kupplungsvorgang von dem Verzahnungsring 8 auf die Gurtwelle 3 über die Blockiereinrichtung 5 bewirkt.
Der große Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Blockiereinrichtung 5 die Gurtwelle 3 nicht mehr in eine Verzahnung des Rahmens 2 blockiert, sondern stattdessen in die Blockierverzahnung 11 des Verzahnungsringes 8, welcher gleichzeitig zum Antreiben der Gurtwelle 3 während des Gurtstraffens dient. Ferner wird die Blockiereinrichtung 5 dabei zusätzlich während des Straffens als eine zwangsgesteuerte also schaltbare Kupplung des Verzahnungsringes 5 mit der Gurtwelle 3 genutzt.

Claims

Ansprüche:
1. Gurtaufroller (1) für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit
-einer drehbar in einem Rahmen (2) gelagerten Gurtwelle (3), auf der ein Sicherheitsgurt der Sicherheitsgurteinrichtung aufwickelbar ist, und
-einer Blockiereinrichtung (5), welche die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung in Auszugsrichtung blockiert, und
-einer irreversiblen und/oder einer reversiblen Straffeinrichtung (30), welche die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Blockiereinrichtung (5) die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung gegenüber einem sich fahrzeugfest in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes abstützenden drehbaren Verzahnungsring (8) blockiert, und
-die irreversible und/oder reversible Straffeinrichtung (30) die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung über den Verzahnungsring (8) antreibt.
2. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
-zwischen dem Verzahnungsring (8) und der Gurtwelle (3) eine schaltbare Kupplung vorgesehen ist, welche den Verzahnungsring (8) bei einer Aktivierung der Straffeinrichtung (30) mit der Gurtwelle (3) kuppelt.
3. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
-die schaltbare Kupplung durch die Blockiereinrichtung (5) gebildet ist.
4. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Blockiereinrichtung (5) durch eine schwenkbar an der Gurtwelle gelagerte Blockierklinke gebildet ist, und
-der Verzahnungsring (8) eine Blockierverzahnung (11) aufweist, in welche die Blockierklinke zu einer Blockierung der Gurtwelle (3) in Abwickelrichtung des Sicher- heitsgurtes einsteuert.
5. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass -an der Gurtwelle (3) eine drehbar gelagerte Steuerscheibe (31) vorgesehen ist, welche
-durch eine Feder gegenüber der Gurtwelle (3) in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes federvorgespannt ist und die Blockiereinrichtung (5) bei einer Relativdrehbewegung zu der Gurtwelle (3) ansteuert.
6. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Steuerscheibe (31) eine Verzahnung (32) aufweist, und
-an dem Verzahnungsring (8) ein Lagerring (33) vorgesehen ist, an dem ein schwenkbar gelagerter Kupplungshebel (34) vorgesehen ist, welcher bei einem Antrieb des Verzahnungsringes (8) in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes zu einer Schwenkbewegung gezwungen wird, während der er zum Eingriff in die Verzahnung (32) der Steuerscheibe (31) gelangt und diese zu einer die Blockiereinrichtung (5) aktivierenden Bewegung antreibt.
7. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Kupplungshebel (34) eine Steuerstift (35) aufweist, mit dem er in eine Ausnehmung (38) eines drehbar gegenüber dem Lagerring (33) gelagerten Steuerringes (36) eingreift, wobei
-der Steuerring (36) durch Ausführen einer Relativdrehbewegung zu dem Lagerring (33) die Eingriffsbewegung des Kupplungshebels (34) in die Verzahnung (32) der Steuerscheibe (31) steuert.
8. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Steuerring (36) an einem rahmenfest gehaltenen Reibring (37) anliegt.
9. Gurtaufroller (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -der Verzahnungsring (8) eine Antriebsverzahnung (12) aufweist, und
-die Straffeinrichtung (30) die Gurtwelle (32) bei einer Aktivierung über die Antriebsverzahnung (12) antreibt.
10. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Straffeinrichtung (30) den Verzahnungsring (8) über ein die Drehbewegung in eine kleinere Drehzahl übersetzendes Übersetzungsgetriebe antreibt, welches mit einem Zahnrad (9) in die Antriebsverzahnung (12) des Verzahnungsringes (8) eingreift.
11. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass -in dem Kraftübertragungsweg zwischen der Straffeinrichtung (30) und dem Verzahnungsring (8) eine Kraftbegrenzungseinrichtung (4) angeordnet ist, welche sich über die Straffeinrichtung (30) rahmenfest an dem Gurtaufroller (1) abstützt.
12. Gurtaufroller (1) nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kraftbegrenzungseinrichtung (4) durch einen oder mehrere plastisch verformbare Torsionsstäbe (6,7) gebildet ist, und
-der oder die Torsionsstäbe (6,7) jeweils drehfest mit dem Verzahnungsring (8) verbunden sind.
13. Gurtaufroller (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Verzahnungsring (8) und die Straffeinrichtung (30) auf verschiedenen Seiten des Rahmens (2) des Gurtaufrollers (1) angeordnet sind.
14. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 13 und nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Verzahnungsring (8) und die Straffeinrichtung (30) über die Kraftbegrenzungs- einrichtung (4) miteinander verbunden sind.
15. Gurtaufroller (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Verzahnungsring (8) an der Außenseite des Rahmens (2) angeordnet ist.
16. Gurtaufroller (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Gurtwelle (3) als Vollwelle ausgebildet ist.
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