DE2346553A1

DE2346553A1 - Beschleunigungsabhaengige sperrvorrichtung, insbesondere fuer sicherheitsgurte an fahrzeugen

Info

Publication number: DE2346553A1
Application number: DE19732346553
Authority: DE
Inventors: Karl Erik Nilsson
Original assignee: Autoliv AB
Current assignee: Autoliv AB
Priority date: 1972-09-20
Filing date: 1973-09-15
Publication date: 1974-04-18
Also published as: DD107389A5; SU898952A3; US3917188A; ES418934A1

Description

Autoliv AB,
Vargarda / Schweden.

Beschleunigungsabhängige Sperrvorrichtung,insbesondere für Sicherheitsgurte an Fahrzeugen.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden Anmeldung in Schweden Nr. 12 118/72 vom 2o. September 1972 beansprucht. ·

Die Erfindung bezieht sich auf eine beschleunigungsabhängige Sperrvorrichtung, insbesondere für Sicherheitsgurte an Fahrzeugen, deren Gurtband während des Gebrauchs teilweise aufgerollt ist und gegen Abrollen gesperrt werden soll, sobald Beschleunigungskräfte, die ein bestimmtes Mass überschreiten, auf den Sicherheitsgurt einwirken. Dabei ist die Bewegung in mindestens einer Richtung auf einem mit einem Sperrzahnkranz versehenen Sperrad, einem gestaffelten Ritzel od.dgl. mittels einer Sperrzunge sperrbar, indem diese aus einer Normalstellung ausserhalb der Sperrzähne durch Einwirkung einer Betätigungsvorrichtung, wenn diese durch eine ein bestimmtes Mass überschreitende Beschleunigungskraft beeinflusst wird, zum Eingriff gebracht wird.

Bei Sicherheitsgurten der zur Rede stehenden Art, die willkürlich abgerollt und selbsttätig aufgerollt werden können, ist eine Sperrvorrichtung erforderlich, die das Gurtband am Abrollen von der Aufwickelwelle zurückhält,

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wenn das Fahrzeug beispielsweise bei einer Kollision abnormale Beschleunigungskräfte erfährt. Hierfür ist bei den bereits bekannten Sicherheitsgurten Sorge getragen, bei denen das Gurtband mittels einer Feder auf eine Meile oder Nabe selbsttätig aufgeroILt wird, die so ausgebildet ist, dass mindestens in Richtung des Abrollens eine Sperrung durch eine Sperrvorrichtung erfolgt, die bei Einwirkung unnormaler Beschleunigungskräfte betätigt wird. Bei einer solchen Sperrvorrichtung sind die Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Zuverlässigkeit naturgemäss gross. Daneben besteht noch das übliche Erfordernis möglichst niedriger Herstellungskosten. Es wird ausserdem angestrebt, dass die Vorrichtung möglichst gleichmässig empfindlich für Beschleunigungskräfte in allen Richtungen ist. Alle diese Anforderungen sind mit den bisher bekannten Vorrichtungen einschlägiger Art schwer zu erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrvorrichtung der zur Rede stehenden Art zu schaffen,1 durch die erwähnten Anforderungen so weitgehend wie möglich erfüllt"möglichst einfach und billig herzustellen ist, aber zugleich auch möglichst betriebssicher und zuverlässig ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Sperrzunge in einem Führungsraum derart beweglich gelagert ist, dass die normalerweise bei ausserhalb des Sperrzahnkranzes befindliche Spitze eine etwa tangentiale Lage zu dem Sperr zahnkranz einnimmt und gegen ein Widerlager

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am Boden des Führungsraumes anliegt, und dass sie durch die Betätigungsvorrichtung in eine Schräglage brinebar ist, bei der die Sperrzunge mit ihrer Spitze in den Sperrzahnkranz eingreift und sich mit ihrem entgegengesetzten Ende an einem Wandungsteil des Führungsraumes abstützt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

Dlfese zeigen 3 Ausführungsformen der Erfindung, und zwar zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel In der Ruhelage;

Fig. 2 das gleiche Ausführungsbeispiel in der Sperrlage;

Fig. 3 und 4 die beiden Ausführungsbeispiele in der Ruhelage;

Fig. 5 schliesslich verdeutlicht die Abmessungsverhältnisse bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2.

Mit 1 1st in den Figuren ein gestaffeltes Ritzel mit einem Zahnkranz 2 bezeichnet. Dieses wird von einer drehbaren Welle (nicht dargestellt) getragen, die als Aufwiekelspule für das Gurtband ausgebildet ist. Die Welle steht In herkömmlicher Weise unter dem Einfluss einer Korrosionsfeder, die sie entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn (bezogen auf die Figuren) zu drehen sucht, so, dass das Gurtband selbsttätig aufgespult wird. Wenn ein Zug auf das Gurtband ausgeübt wird, wird es von der Spule entgegen der Kraft der Korrosionsfeder abgewickelt. Dies ist der Abwickel-

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oder Abrollvorgang, der im Falle einer Fahrzeugkollision od.dgl. gesperrt werden soll, sobald das Fahrzeugen dem der Sicherheitsgurt angebracht ist, durch grössere Beschleunigungskräfte beeinflusst wird.

Das Sperrad 1 mit den Sperrzähnen ist in einem Gehäuse 3 angeordnet, in welchem, annähernd tangential zum Umfang des SperrZahnkranzes, ein Führungsraum k vorgesehen ist. In diesem Führungsraum 4 ist eine Sperrzunge 5 lose gelagert, die an ihrem hinteren Ende 6 abgerundet oder an ihrem vorderen Ende als spitzer Keil 7 ausgebildet ist. Der Führungsraum 4 hat eine abgerundete rückseitige Wandung 8, deren Form weitgehend dem abgerundeten hinteren Ende 6 der Sperrzunge 5 angepasst ist und nach oben hin stetig in einer Erweiterung 9 übergeht.

Die rückseitige Wand 8 des Führungsraums 4 geht über ein im wesentlichen gerades Zwischenstück in eine etwa waagerechte Fläche Io über. Jenseits der Fläche Io befindet sich eine öffnung 11 mit einer abgesetzten Erweiterung 12 und einem darunter liegenden Hohlraum 3o.

Die drei letztgenannten Räume dienen zur Aufnahme eines Pendels l4 mit einer Kopfscheibe 15 ₃ die in der abgesetzten Erweiterung 12 ruht, einem Schaft 16, der durch die öffnung 11 hindurchreicht und einem Pendeigewicht 17 in dem erweiterten Hohlraum 13. Die Pendelkopfscheibe 15 dient ausser zur Halterung des Pendels zum Zusammenwirken mit der Sperrzunge 5, die zu diesem Zweck mit einer etwas geneigten Anschlagfläche 18 ausgebildet ist.

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In Pig. 5 sind passende Abmessungen des Pendels 14 und der Sperrzunge 5 gezeigt. Eine Bewegung des Pendels nach vorn ist mit vorbezeichneten Linien und eine Bewegung des Pendels, nach hinten mit gestrichelten Linien dargestellt, wobei in letzterem Falle die Bezugsziffer mit einem Ap::ostroph versehen sind. Die Bezugszeichen bedeuten:

F = die Kraft, mit der die Sperrzunge 5 die Pendelkopfscheibe 15 bei einer bestimmten Beschleunigungskraft beaufschlagt wird,

m = die resultierende Beschleunigungskraft, welche auf die Sperrzunge 5 einwirkt (Kraft des Schwerkraft/Beschleunigungsstosses), deren Ansatzpunkt sich im Schwerpunkt oder Massenmittelpunkt der Sperrzunge befindet,
a = der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der

Sperrzunge 5 und der Kante der waagerechten Anlagefläche Io senkrecht zur Richtung der. Kraft m,

b = der Abstand zwischen dem Angriffspunkt der Kraft F an der- Sperrzunge 5 und der Kante an der Auflagefläche, um welche die Sperrzunge kippen' kann.

Es ist b4ä3S€»cters vorteilhaft, wenn die Kraft F stets gleich gross ist, d.h. F = F^f unabhängig davon, ob das

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Pendel l4 nach der einen oder anderen Seite schwingt. Aus der Fig. ist zu entnehmen, dass dies bei der Sperrvorrichtung gemäss der Erfindung erreichbar ist, wenn die Beziehung

a a^_
b - b'

erfüllt ist.

Dies wird möglich durch die entsprechende Dimensionierung der einzelnen Teile. Durch weitere Dimensionierungsmassnahmen, nämlich dadurch, dass eine leichte Neigung der Fläche 18 vorgesehen wird, so dass der Pendelkopf 15 einen gewissen freien Raum auf der nahe bei der Kippkante gelegenen Seite gewinnt, kann die gleiche Hubhöhe der Sperrzunge 5 unabhängig von der Auslenkungsrichtung des Pendels erhalten werden.

Bei der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform ist das Ende durch eine Kugel 19 ersetzt worden, die in einer Kammer mit zweiseitig abgeschrägtem Boden 2o ruht. Dadurch, dass die beiden Seiten des Bodens 2o verschiedene Neigungswinkel aufweisen, lässt sich auch bei dieser Ausführungsform die gleiche Hubhöhe für die Sperrzunge unabhängig von der Bewegungsrichtung der Kugel 19 erhalten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Sperrvorrichtung in der Weise abgewandelt, dass das Pendel durch eine elektrische Kontakteinrichtung zum Abfühlen der Beschleunigung ersetzt ist. Solange die Besche\Lunigung eine annehmbare Grosse hat, ist ein Elektromagnet 21

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mit einer elektrischen Energiequelle verbunden und verhindert dadurch über einen zweiarmigen Winkelhebel 22, dass eine Feder 23 auf die Zunge 5 einwirkt. Wenn aber die Beschleunigung eine vorbestimmte Höhe überschreitet, wird die elektrische Energiequelle durch die nichtdargestellte Kontaktvorrichtung abgeschaltet, so dass der Elektromagnet 21 den zweiarmigen Winkelhebel 22 nicht mehr zurückhalten kann, sondern dieser durch die Feder nach oben geschwenkt wird und die Sperrzunge 5 anhebt.

Bei allen drei dargestellten Ausführungsformen kann die Sperrzunge 5 die gleiche sein. Der Unterschied liegt in den Vorrichtungen zum Beeinflussen der Sperrzunge 5. i:ei der ersten Aus führungs form nach Fig. 1 und 2 geschieht dies durch ein Pendel, das, wenn es ausgelenkt oder in Schwingung versetzt wird, um die eine Kante des Pendelscheibenkopfes 5 kippt, so dass die gegenüberliegende Kante davon angehoben wird und auf die Sperrzunge 5 einwirkt. Solange die Beschleunigungskräfte eine vorbestimmte Höhe nicht überschreiten, ruht der Kopf 5 stabil in der Ausnehmung 12 und das Pendel hängt in seiner neutralen Stellung. Durch geeignete Bemessung lässt sich der Grenzwert der Beschleunigungskraft für die Betätigung des Pendels frei wählen. Bei der zweiten Ausführungsform gemäss Fig. rollt die Kugel 19_s wie mit gestrichelten Linien angedeutet, längs des geneigten Bodens 2o, wenn sie durch Beschleunigungskräfte beeinflusst wird, und betätigt dann infolge ihrer

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höheren Lage die Sperrzunge 5, indem sie diese anhebt. Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 4 hebt die Feder 23 über den einen Arm des Winkelhebels 22 die Sperrzunge 5 an, sobald der Elektromagnet 21 entregt, wird und den Winkelhebel 22 frei gibt.

Bei ihrer neutralen Stellung befindet sich die Sperrzunge 5 in der in Fig. 1, 3 oder 4 gezeigten Lage, wobei sie gegen ein Widerlager oder eine Anlagefläche am Boden des Führungsraums 4 anliegt und mit ihrem abgerundeten Ende 6 in den Erweiterungsraum 9 eingreift. Der Schwerpunkt oder Massenmittelpunkt der Sperrzunge 5 befindet sich oberhalb des Widerlagers bzw. der Anlagefläche Io rechts von der Kippkante, die durch das linksseitige Ende der Anlagefläche, auf die Figuren bezogen, gebildet wird, "enn die Sperrzunge in der geschilderten Art und Weise durch das Pendel 14, die Kugel 19 oder die Feder 23 angehoben wird, sucht sie in Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn um die erwähnte Kante in die in Fig. 2 vollgezeichnete Lage zu kippen. Wird bei diesem Zustand auf das Sicherheitsgurtband ein Zug in der Abwickelrichtung ausgeübt, so sucht dieses das Sperrad 1 mit den Zähnen 2,das angehalten werden soll, zu drehen, wobei der erste Zahn 2, der die Spitze 7 der Sperrzunge 5 erreicht, diese fängt und sie anhebt, solange die Drehung fortgesetzt wird. Dabei wird das hintere abgerundete Endender Sperrzunge 5 aus der Erweiterung 9 des

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Führungsraumes nach unten gegen die abgerundete Hinterwand 8 des Führungsraums geführt und die Sperrzunge in der Lage festgehalten, die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angegeben ist. Damit wird das Sperrad 1 entgegen einer Fortsetzung der Drehbewegung in der Abrollrichtung, d.h. gemäss den Zeichnungen im Uhrzeigerdrehsinn sehr stabil festgehalten.

Sobald die' normale Situation hinsichtlich der Beschleunigungskräfte wieder hergestellt wird, nimmt das Pendel 14 bzw. die Kugel 19 oder der Winkelhebel 22 wieder die neutrale Stellung ein und sobald das Sperrad 1 sich in der Aufrollrichtung zu drehen beginnt, fällt die Sperrzunge 5 unter dem Einfluss der Schwerkraft und des Druckes der Zähne an ihrer Oberseite in ihre Ruhelage zurück. Dadurch bewegt sich das abgerundete hintere Ende 6 der Sperrzunge aus dem Bereich der Wandung 8 des Führungsräumes nach oben in den Erweiterungsraum 9· Der Zwischenraum muss so gestaltet sein, dass die Sperrzunge bei dieser Bewegung eben so wenig wie bei der vorher erwähnten Bewegung aus der Normalstellung in die Verriegelungsstellung, d.h. in der entgegengesetzten Richtung stecken bleibt.

Bei der Bemessung ist es vorteilhaft, auch die Beschleunigungskräfte in seitliche Richtung, d.h. in Richtung der Kräfte rechtwinklig zur Papierebene zu berücksichtigen, so dass eine ausreichende Betätigungskraft und Hubhöhe der Sperrzunge in jedem Falle gewährleistet ist. Ausserdem ist zu erwähnen, dass eine elektrische Betätigungsvor-

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richtung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, wahlweise auch für das entgegengesetzte Arbeitsprinzip ausgebildet werden kann, d.h. so, dass eine Erregung des Elektromagneten durch den elektrischen Strom dazu dient, die Sperrzunge anzuheben, während diese so lange in ihrer neutralen Stellung verbleibt, wie der Elektromagnet unerregt ist.

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Claims

Ansprüche

1. Beschleunigungsabhängige Sperrvorrichtung, insbesondere für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, deren Gurtband während des Gebrauchs teilweise aufgerollt ist und gegen Abrollen gesperrt werden soll, sobald Beschleunigungskräfte, die ein bestimmtes Mass überschreiten, auf den Sicherheitsgurt einwirken, wobei die Bewegung in mindestens einer Richtung auf einem mit einem Kranz von Sperrzähnen versehenen Sperrad, einem Ritzel od.dgl. mittels einer Sperrzunge sperrbar ist, indem diese aus einer Normalstellung ausserhalb der Sperrzähne .durch Einwirkung einer Betätigungsvorrichtung, wenn diese durch eine ein bestimmtes Mass überschreitende Beschleunigungskraft beeinflusst wird, zum Eingriff gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrzunge (5) in einem Führungsraum (4) derart beweglich gelagert ist, dass sie normalerweise bei ausserhalb des Sperrzahnkranzes befindlicher Spitze (7) eine etwa tangentiale Lage zu dem Sperrzahnkranz (2) einnimmt und gegen ein Widerlager (lo) am Boden des Führungsräumes (4) anliegt, und dass sie durch die Betätigungsvorrichtung (14, 19, 21 bis 23) in eine Schräglage kippbar ist, bei der die Sperrzunge (5) mit ihrer Spitze (7) in den Sperrzahnkranz eingreift und sich mit ihrem entgegengesetzten Ende an einem Wandungsteil (8) des Führungsräumes (4) abstützt.

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2. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Führungsraum (4) eine obere und eine untere ebene Anlagefläche (lo) aufweist, die über eine Kante in eine Mulde (8) mit einer darüber befindlichen Erweiterung (9) übergeht, so dass, wenn die Sperrzunge (5) in ihrer Normallage gegen die untere Anlagefläche (lo) anliegt, deren entgegengesetzt zu der Spitze (7) liegendes abgerundetes Ende (6) innerhalb der Erweiterung (9) ruht, aber beim Sperrvorgang um die Kante gekippt wird und sich gegen die ebenfalls abgerundete Wand der Mulde (8) abstützt,

3. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Kippen der Sperrzunge (5) in die Sperrlage dienende Betätigungsvorrichtung aus einem Pendel (14) besteht, das so angeordnet ist, dass es bei Einwirkung von Beschleunigungskräften ausgelenkt ist und über einen hebeiförmigen Teil (15) die Sperrzunge (5) anhebt.

k. Sperrvorrichtung nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, dass der hebeiförmige Teil durch den vorspringenden Rand einer mit dem Pendel verbundenen Kopfscheibe (15) gebildet ist, der beim Auslenken des Pendels mit einer Stelle seines Umfangs gegen das abgesetzte Lager (12), in dem das Pendel hängt, und mit der gegenüberliegenden Stelle seines Umfangs gegen die Sperrzunge (5) drückt.

5. Sperrvorrichtung nach Anspruch 4_S dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Schwerpunkts oder Massenmittel-

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punkts der Sperrzunge (5), bezogen auf die Kante des Widerlagers (lo), um welche sie kippt, in Bezug auf die Abmessung der Kopfscheibe (15) so gewählt ist, dass das Pendel (I¹I) bei einer bestimmten Beschleunigungskraft, unabhängig von der Richtung seiner Auslenkung stets die gleiche Kippkraft auf die Sperrzunge (5) ausübt.

6. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Kippen der Sperrzunge (5) in die Schräglage dienende Betätigungsvorrichtung eine Kugel (19) ist, die im Normalzustand auf zwei Schrägflächen (2o) mit entgegengesetzter Neigung ruht, die so angeordnet sind, dass bei Einwirkung einei-Beschleunigungskraft die Kugel an einer dieser Schrägflächen entlang rollt und dabei die Sperrzunge anhebt.

7. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Kippen der Sperrzunge (5) dienende Betätigungsvorrichtung einen Winkelhebel (22) mit Rückstellfeder (23) aufweist, der durch einen mit Ruhestrom oder Arbeitsstrom arbeitenden Elektromagneten auslösbar und so angeordnet ist, dass er bei seiner Auslösung die Sperrzunge anhebt.

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