DE29714583U1

DE29714583U1 - Belt retractor with integrated force limiter

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Publication number: DE29714583U1
Application number: DE29714583U
Authority: DE
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2007-08-15

Description

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Patentanwälte Manzingerweg 7Patent Attorneys Manzingerweg 7

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14. August 199714 August 1997

TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Industriestraße 20
D-73551 AlfdorfTRW Occupant Restraint Systems GmbH
Industriestrasse 20
D-73551 Alfdorf

Unser Zeichen: T 7848 DE
HD/JS/Hc/mar/Ge
10 Our reference: T 7848 DE
HD/JS/Hc/mar/Ge
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Gurtaufroller mit integriertem KraftbegrenzerBelt retractor with integrated force limiter

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einem integrierten Kraftbegrenzer, der durch einen Torsionsstab verwirklicht ist.The invention relates to a belt retractor with an integrated force limiter, which is implemented by a torsion bar.

Ein solcher Gurtaufroller weist üblicherweise eine Gurtspule auf, die an ihrem Außenumfang mit einer Blockierverzahnung versehen ist und an einem lasttragenden Rahmen mittels einer Lagerung drehbar gelagert ist. Die Gurtspule ist durch einen Torsionsstab, der koaxial in ihr aufgenommen sein kann, mit einem Kupplungsring gekoppelt. Ein Kupplungsmechanismus zwischen Rahmen und Kupplungsring gewährleistet entweder eine freie Drehung des Torsionsstabes mit der Gurtspule oder eine Blockierung des Kupplungsrings. Im zweiten Fall kann das Gurtband nur durch Drehung der Gurtspule unter Verwindung des Torsionsstabes abgezogen werden. Durch diese Verwindung des Torsionsstabes tritt die angestrebte Kraftbegrenzung im Gurtband ein. Moderne Gurtaufroller sind zusätzlich mit einer Gurtstrafferfunktion ausgestattet. Dazu weist der Gurtaufroller eine Antriebsscheibe auf, die selektiv mit dem Kupplungsring koppelbar ist. Bei der Antriebsscheibe kann es sich beispielsweise um eine Seilscheibe handeln, an deren Außenumfang ein Zugseil angreift, das seinerseits an einen pyrotechnischen Linearantrieb angeschlossen ist.Such a belt retractor usually has a belt reel that is provided with a locking toothing on its outer circumference and is rotatably mounted on a load-bearing frame by means of a bearing. The belt reel is coupled to a coupling ring by a torsion bar that can be accommodated coaxially in it. A coupling mechanism between the frame and the coupling ring ensures either free rotation of the torsion bar with the belt reel or blocking of the coupling ring. In the second case, the belt webbing can only be pulled off by rotating the belt reel while twisting the torsion bar. This twisting of the torsion bar causes the desired force limitation in the belt webbing to occur. Modern belt retractors are also equipped with a belt tensioner function. For this purpose, the belt retractor has a drive pulley that can be selectively coupled to the coupling ring. The drive pulley can, for example, be a pulley with a traction cable attached to its outer circumference, which in turn is connected to a pyrotechnic linear drive.

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Darüber hinaus verfügt ein üblicher Gurtaufroller über einen fahrzeug- und gurtbandsensitiven Blockiermechanismus. Dieser Blockiermechanismus besteht aus einer Blockierverzahnung am Außenumfang der Gurtspule und wenigstens einer Blockierklinke, die am Rahmen schwenkbar gelagert ist und durch einen Ansteuermechanismus in die Blockierverzahnung der Gurtspule einsteuerbar ist.In addition, a standard belt retractor has a vehicle and belt strap-sensitive blocking mechanism. This blocking mechanism consists of a blocking toothing on the outer circumference of the belt reel and at least one blocking pawl that is pivotally mounted on the frame and can be controlled by a control mechanism into the blocking toothing of the belt reel.

Während der Phase der Kraftbegrenzung muß die Gurtspule drehbar sein. Es ist also erforderlich, den fahrzeug- und gurtbandsensitiven Blockiermechanismus zu deaktivieren. Andererseits wird angestrebt, daß dieser Blockiermechanismus nach abgeschlossener Kraftbegrenzungsphase wieder voll funktionsfähig ist, so daß die elementare Blockierfunktion eines Gurtaufrollers weiterhin verfügbar ist. Durch die Erfindung wird erreicht, daß einerseits zu Beginn der Kraftbegrenzungsphase eine Deaktivierung des fahrzeug- und gurtbandsensitiven Blockiermechanismus gewährleistet ist und andererseits nach Abschluß der Kraftbegrenzungsphase ohne jede Verzögerung die Funktion dieses Blockiermechanismus wieder gewährleistet ist.During the force limitation phase, the belt reel must be able to rotate. It is therefore necessary to deactivate the vehicle and belt strap sensitive blocking mechanism. On the other hand, the aim is for this blocking mechanism to be fully functional again after the force limitation phase has ended, so that the elementary blocking function of a belt retractor is still available. The invention ensures that, on the one hand, the vehicle and belt strap sensitive blocking mechanism is deactivated at the start of the force limitation phase and, on the other hand, that the function of this blocking mechanism is guaranteed again without any delay after the force limitation phase has ended.

Der erfindungsgemäße Gurtaufroller besitzt eine an einem Rahmen in einer Lagerung drehbar gelagerte Gurtspule, die an ihrem Außenumfang eine Blockierverzahnung aufweist. Mit der Gurtspule ist ein Gurtstraffer-Antrieb triebschlüssig koppelbar. Am Rahmen ist eine Blockierklinke abgestützt, die selektiv in die Blockierverzahnung der Gurtspule einsteuerbar ist. Zur Einsteuerung der Blockierklinke ist ein fahrzeug- und/oder gurtbandsensitiver Ansteuermechanismus vorgesehen. Die Lagerung der Gurtspule ist radial nachgiebig ausgebildet und läßt einen begrenzten radialen Hub der Gurtspule unter der Einwirkung der bei aktiviertem Gurtstraffer-Antrieb freigesetzten Kräfte zu.The belt retractor according to the invention has a belt reel that is rotatably mounted on a frame in a bearing, which has a blocking toothing on its outer circumference. A belt tensioner drive can be coupled to the belt reel in a drive-locking manner. A blocking pawl is supported on the frame, which can be selectively controlled into the blocking toothing of the belt reel. A vehicle and/or belt strap-sensitive control mechanism is provided to control the blocking pawl. The bearing of the belt reel is designed to be radially flexible and allows a limited radial stroke of the belt reel under the influence of the forces released when the belt tensioner drive is activated.

Ein Schaltelement, das zwischen zwei Schaltstellungen beweglich ist, wird durch den radialen Hub der Gurtspule aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bewegt. In seiner zweiten Schaltstellung greift das Schaltelement an der Blockierklinke an und hält diese außer Eingriff mit der Blockierverzahnung der Gurtspule; in der ersten Schaltstellung gibt das Schaltelement hingegen die Blockierklinke frei. Die Bewegung des Schaltelements aus der normalen ersten Stellung, in welcher die Blockierklinke freigegeben ist, in die zweiteA switching element that is movable between two switching positions is moved from a first switching position to a second switching position by the radial stroke of the belt reel. In its second switching position, the switching element engages the blocking pawl and keeps it out of engagement with the blocking teeth of the belt reel; in the first switching position, however, the switching element releases the blocking pawl. The movement of the switching element from the normal first position, in which the blocking pawl is released, to the second

S teilung, bei welcher die Blockierklinke am Eingreifen in die Blockierverzahnung der Gurtspule verhindert ist, erfolgt schon bei Aktivierung des Gurtstraffers, so daß in der anschließenden Phase der Kraftbegrenzung die Blockierklinke mit Sicherheit aus der Blockierverzahnung an der Gurtspule ferngehalten wird. Im Anschluß an die Phase der Kraftbegrenzung gibt das Schaltelement die Blockierklinke sofort wieder frei, so daß die normale Funktion des Blockiermechanismus wieder gewährleistet ist, beispielsweise im Hinblick auf einen Folgeaufprall. S division, in which the blocking pawl is prevented from engaging the blocking teeth of the belt reel, occurs when the belt tensioner is activated, so that in the subsequent force limitation phase the blocking pawl is safely kept away from the blocking teeth on the belt reel. Following the force limitation phase, the switching element immediately releases the blocking pawl again, so that the normal function of the blocking mechanism is guaranteed again, for example in view of a subsequent impact.

Durch eine Weiterbildung der Erfindung wird gewährleistet, daß unmittelbar und ohne Zeitverzögerung nach Abschluß einer Gurtstraffung der Torsionsstab an seinem einen Ende drehfest mit dem Rahmen gekoppelt ist. Gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Weiterbildung ist der Gurtaufroller mit einer am Rahmen abgestützten Sperrklinke und einem mit dem Torsionsstab drehfest gekoppelten Kupplungsring versehen, der eine außenseitige Sperrverzahnung trägt. Das Schaltelement greift in seiner ersten Schaltstellung an der Sperrklinke an und hält diese außer Eingriff mit der Sperrverzahnung. In der zweiten Schaltstellung gibt das Schaltelement die Sperrklinke frei. Ferner steht die Sperrklinke unter einer Vorspannung, die bestrebt ist, sie in die Sperrverzahnung einzusteuern. Zwischen Sperrklinke und Kupplungsring besteht ein Freilaufeffekt, durch den die Drehung des Kupplungsrings in der Phase der Gurtstraffung möglich ist, die Drehung im entgegengesetzten Drehsinn jedoch gesperrt wird. Die Sperrung des Kupplungsrings am Rahmen ist daher schon zu Beginn der Phase der Kraftbegrenzung gewährleistet.A further development of the invention ensures that immediately and without delay after the completion of belt tensioning, the torsion bar is coupled to the frame at one end in a rotationally fixed manner. According to a first embodiment of this further development, the belt retractor is provided with a locking pawl supported on the frame and a coupling ring that is coupled to the torsion bar in a rotationally fixed manner and has an external locking toothing. In its first switching position, the switching element engages the locking pawl and holds it out of engagement with the locking toothing. In the second switching position, the switching element releases the locking pawl. Furthermore, the locking pawl is under a pre-tension that tends to guide it into the locking toothing. There is a freewheel effect between the locking pawl and the coupling ring, which allows the coupling ring to rotate in the belt tensioning phase, but prevents rotation in the opposite direction. The locking of the coupling ring on the frame is therefore already guaranteed at the beginning of the force limitation phase.

Auch bei der zweiten Ausführungsform der Weiterbildung der Erfindung ist der Gurtaufroller mit einem Kupplungsring versehen, der mit dem Torsionsstab drehfest gekoppelt ist. Außenseitig am Kupplungsring sind mehrere Sperrklinken gelagert. Der Kupplungsring und die Sperrklinken werden von einem am Rahmen abgestützten Sperr-Ring mit innenseitiger Sperrverzahnung umgeben. Die Sperrklinken werden unmittelbar nach erfolgter Gurtstraffung durch die dann plötzlich eintretende Drehung der Gurtspule in Gurtabzugsrichtung aufgrund von Trägheitskräften in die Sperrverzahnung des am Rahmen abgestützten Sperr-Rings eingesteuert. Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt eine sehrIn the second embodiment of the further development of the invention, the belt retractor is also provided with a coupling ring which is coupled to the torsion bar in a rotationally fixed manner. Several locking pawls are mounted on the outside of the coupling ring. The coupling ring and the locking pawls are surrounded by a locking ring supported on the frame with locking teeth on the inside. Immediately after the belt has been tightened, the locking pawls are guided into the locking teeth of the locking ring supported on the frame by the sudden rotation of the belt reel in the direction of belt withdrawal due to inertial forces. In this embodiment, too, a very

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schnelle Blockierung des Sperr-Rings am Rahmen zu Beginn der Phase der Kraftbegrenzung.rapid blocking of the locking ring on the frame at the beginning of the force limitation phase.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die im folgenden Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the drawing, to which reference is made below. In the drawing:

Figur 1 eine erste Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Gurtaufrollers in schematischer Darstellung, teils in Seitenansicht und teils in verschiedenen radialen Ebenen geschnitten, um die komplexe Struktur des Gurtaufrollers zu veranschaulichen, wobei diese Figur den Gurtaufroller im normalen Betriebszustand zeigt;Figure 1 shows a first embodiment of the belt retractor according to the invention in a schematic representation, partly in side view and partly cut in different radial planes to illustrate the complex structure of the belt retractor, this figure showing the belt retractor in the normal operating state;

Figur 2 eine Ansicht des Gurtaufrollers analog Figur 1, jedoch im Verlaufe einer Gurtbandstraffung;Figure 2 is a view of the belt retractor analogous to Figure 1, but during belt tensioning;

Figur 3 eine weitere Ansicht des Gurtaufrollers analog Figur 1, jedoch nach abgeschlossener Gurtbandstraffung und eingeleiteter Kraftbegrenzungsphase;
20Figure 3 is another view of the belt retractor analogous to Figure 1, but after belt tensioning has been completed and the force limitation phase has begun;
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Figur 4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers in analoger Darstellung zu Figur 1;Figure 4 shows a second embodiment of the belt retractor according to the invention in a representation analogous to Figure 1;

Figur 5 eine axiale Schnittansicht des Gurtaufrollers nach Figur 4; undFigure 5 is an axial sectional view of the belt retractor according to Figure 4; and

Figur 6 eine weitere Ansicht des Gurtaufrollers analog Figur 4, jedoch nach abgeschlossener Gurtbandstraffung und eingeleiteter Kraftbegrenzungsphase .Figure 6 is another view of the belt retractor similar to Figure 4, but after the belt tensioning has been completed and the force limitation phase has begun.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform der Erfindung weist eine in einem Rahmen 10 drehbar gelagerte Gurtspule 12 auf, auf die das Gurtband 14 aufgewickelt ist. Die Gurtspule 12 ist mit einer außenseitigen Blockierverzahnung 16 versehen. In diese Blockierverzahnung 16 kann eine am Rahmen 10 schwenkbar gelagerte Blockierklinke 18 in bekannter Weise gurtband- und/oder fahrzeugsensitiv eingesteuert werden, um die Drehung der Gurtspule 12 zu blockieren. Die Gurtspule 12 ist hohl um einen koaxial in ihr aufgenommenenThe first embodiment of the invention shown in Figures 1 to 3 has a belt reel 12 that is rotatably mounted in a frame 10 and onto which the belt webbing 14 is wound. The belt reel 12 is provided with an external blocking toothing 16. A blocking pawl 18 that is pivotably mounted on the frame 10 can be controlled in a known manner in a belt webbing and/or vehicle-sensitive manner into this blocking toothing 16 in order to block the rotation of the belt reel 12. The belt reel 12 is hollow around a

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Torsionsstab 20 ausgebildet und über dessen erstes Ende formschlüssig und drehfest mit ihm verbunden. Mit dem zweiten Ende des Torsionsstabs 20 ist ein Kupplungsring 22 mit aui3enseitiger Sperrverzahnung ebenfalls formschlüssig und drehfest verbunden. In die Sperrverzahnung des Kupplungsrings 22 kann eine am Rahmen 10 schwenkbar gelagerte Sperrklinke 24 eingesteuert werden. Die Sperrklinke 24 ist durch eine Feder 26 so vorgespannt, daß sie bestrebt ist, in die Sperrverzahnung des Kupplungsrings 22 eingesteuert zu werden. Die Verzahnungen der Sperrklinke 24 und des Kupplungsrings 22 sind so schräg ausgerichtet, daß die eingesteuerte Sperrklinke 24 in Gurtbandaufrollrichtung ohne Drehmomentübertragung auf der Verzahnung des Kupplungsrings 22 gleitet, bei Drehung in Gurtbandabzugsrichtung aber sofort in dieser Verzahnung einrastet, so daß der Kupplungsring 22 in seiner Drehung blockiert ist.Torsion bar 20 is formed and connected to it in a form-fitting and rotationally fixed manner via its first end. A coupling ring 22 with external locking teeth is also connected in a form-fitting and rotationally fixed manner to the second end of the torsion bar 20. A locking pawl 24 pivotably mounted on the frame 10 can be guided into the locking teeth of the coupling ring 22. The locking pawl 24 is pre-tensioned by a spring 26 in such a way that it strives to be guided into the locking teeth of the coupling ring 22. The teeth of the pawl 24 and the coupling ring 22 are aligned at an angle such that the activated pawl 24 slides in the belt winding direction without torque transmission on the teeth of the coupling ring 22, but when rotated in the belt withdrawal direction it immediately engages in this toothing so that the coupling ring 22 is blocked in its rotation.

Die für die Gurtstraffung notwendige Antriebsscheibe ist als Seilscheibe 28 ausgebildet, an deren Umfang ein Zugseil angreift. Die Seilscheibe 28 kann über einen Kupplungsmechanismus selektiv an den Kupplungsring 22 angekoppelt werden. Dieser Mechanismus weist wenigstens eine an der Seilscheibe 28 schwenkbar gelagerte Kupplungsklinke 29 auf, die in eine Innenverzahnung des Kupplungsrings 22 eingesteuert werden kann. Die Lagerung der Seilscheibe 28 und des Torsionsstabes 20 ist in einer vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Lagerplatte ausgebildet, die mit dem Rahmen 10 verbunden ist. Dabei nimmt eine Buchse 30 innenseitig das verlängerte zweite Ende des Torsionsstabes 20 auf, während auf der äußeren Mantelfläche der Buchse 30 die Seilscheibe 28 drehbar gelagert ist. Die Buchse 30 ist mittels einer Stützstruktur an die Lagerplatte angeformt, wobei die Stützstruktur unter Last an bestimmten vorgegebenen Sollbruchstellen 32 wegbricht, so daß daraus eine federnde Lagerung entsteht. Diese radial nachgiebige Lagerung erlaubt eine Hubbewegung der Seilscheibe 28, des Torsionsstabes 20 und aller daran gekoppelter Teile, die dadurch begrenzt ist, daß die Seilscheibe 28 in der Aussparung der Seilscheibenaufnahme 34 anläuft. Die ursprünglich starre, sich erst bei einer bestimmten Last nachgiebig ausbildende Lagerung hat den Vorteil, daß keine Funktionsbeeinträchtigung während der Montage und bei normaler Gurtbenutzung im Fahrzeug zu befürchten ist.The drive pulley required for belt tensioning is designed as a cable pulley 28, on the circumference of which a traction cable engages. The cable pulley 28 can be selectively coupled to the coupling ring 22 via a coupling mechanism. This mechanism has at least one coupling pawl 29 pivotably mounted on the cable pulley 28, which can be guided into an internal toothing of the coupling ring 22. The cable pulley 28 and the torsion bar 20 are mounted in a bearing plate, preferably made of plastic, which is connected to the frame 10. A bushing 30 receives the extended second end of the torsion bar 20 on the inside, while the cable pulley 28 is rotatably mounted on the outer surface of the bushing 30. The bushing 30 is formed onto the bearing plate by means of a support structure, whereby the support structure breaks away under load at certain predetermined breaking points 32, so that a spring-loaded bearing is created. This radially flexible bearing allows a lifting movement of the cable pulley 28, the torsion bar 20 and all parts coupled to it, which is limited by the fact that the cable pulley 28 runs into the recess of the cable pulley holder 34. The bearing, which was originally rigid and only becomes flexible under a certain load, has the advantage that there is no risk of functional impairment during assembly and during normal belt use in the vehicle.

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Weiterhin weist der Gurtaufroller ein als ringförmige Wippe ausgebildetes Schaltelement 36 auf, das koaxial um den Torsionsstab 20 angeordnet ist. Das Schaltelement 36 ist schwenkbar um einen an seinem Randbereich angeformten Stift gelagert, der formschlüssig in eine Aufnähme der Lagerplatte eingreift, d.h. der Drehpunkt 38 des Schaltelements 36 liegt weiter außerhalb als der des Torsionsstabes 20 und aller dazu koaxial angeordneter Teile. Durch eine am Rahmen gestützte Feder 42 wird das Schaltelement 36 in seine erste Schaltstellung vorbelastet. Ein am Schaltelement 36 angegossener Druckansatz 40 liegt an der Seilscheibe 26 an, so daß das Schaltelement 36 bei einer erzwungenen Hubbewegung der Seilscheibe 26 gegen die Kraft der Rückstellfeder 42 mit nach oben in seine zweite Schaltstellung verschwenkt wird. Dies ermöglicht vorteilhaft die Inaktivierung der Blockierklinke 18 und die Freigabe der Sperrklinke 24 schon während der Phase der Gurtstraffung.The belt retractor also has a switching element 36 designed as a ring-shaped rocker, which is arranged coaxially around the torsion bar 20. The switching element 36 is pivotally mounted around a pin formed on its edge area, which engages positively in a receptacle of the bearing plate, i.e. the pivot point 38 of the switching element 36 is further out than that of the torsion bar 20 and all parts arranged coaxially with it. The switching element 36 is preloaded into its first switching position by a spring 42 supported on the frame. A pressure projection 40 cast onto the switching element 36 rests against the cable pulley 26, so that the switching element 36 is pivoted upwards into its second switching position against the force of the return spring 42 when the cable pulley 26 is forced to lift. This advantageously enables the blocking pawl 18 to be deactivated and the locking pawl 24 to be released during the belt tensioning phase.

Das Schaltelement 36 weist dazu zwei Anschläge 44, 46 auf. Der erste Anschlag 46 ist so ausgebildet, daß er im ersten Schaltzustand des Schaltelements 36 die Sperrklinke 24 gegen ihre Vorspannung nach außen drückt, also ein Einsteuern der Sperrklinke 24 in die Sperrverzahnung des Kupplungsrings 22 verhindert. Gleichzeitig bleibt in dieser Schaltstellung die Blockierklinke 18 durch den zweiten Anschlag 44 in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt. Befindet sich das Schaltelement 36 jedoch im verschwenkten Zustand, also in der zweiten Schaltstellung, wird die Sperrklinke 24 vom Anschlag 46 freigegeben, d.h. sie wird aufgrund ihrer Vorspannung in die Sperrverzahnung des Kupplungsrings 22 eingesteuert, wogegen die Blockierklinke 18 durch den Anschlag 44 an einem Eingreifen in die Blockierverzahnung 16 der Gurtspule 12 gehindert wird. Der Vorteil der Ausbildung des Schaltelements 36 als Wippe liegt darin, daß es nach einer Ausschwenkung in seine zweite Schaltstellung, also nach erfolgter Gurtstraffung, bestrebt ist, wieder in seine Ausgangslage zurückzukehren und somit für weitere Einsätze zur Verfügung steht.The switching element 36 has two stops 44, 46 for this purpose. The first stop 46 is designed in such a way that in the first switching state of the switching element 36 it presses the pawl 24 outwards against its pre-tension, thus preventing the pawl 24 from engaging the locking teeth of the coupling ring 22. At the same time, in this switching position, the function of the blocking pawl 18 is not impaired by the second stop 44. However, if the switching element 36 is in the pivoted state, i.e. in the second switching position, the pawl 24 is released from the stop 46, i.e. it is guided into the locking teeth of the coupling ring 22 due to its pre-tension, whereas the blocking pawl 18 is prevented by the stop 44 from engaging the blocking teeth 16 of the belt reel 12. The advantage of designing the switching element 36 as a rocker is that after being swung out into its second switching position, i.e. after the belt has been tightened, it strives to return to its starting position and is thus available for further use.

Im Normalzustand ist die Gurtspule 12 in beide Richtungen drehbar, d.h. es kann Gurtband 14 aufgewickelt oder abgezogen werden. Dabei dreht sich der über den Torsionsstab 20 gekoppelte Kupplungsring 22 mit. Das Schaltelement 36 befindet sich in seiner ersten Stellung, in der es über den ersten Anschlag 46 die Sperrklinke 24 am Einsteuern in die Sperrverzahnung des Kupplungsrings 22 hindert. Der zweite An-In the normal state, the belt reel 12 can be rotated in both directions, i.e. belt webbing 14 can be wound up or pulled off. The clutch ring 22 coupled via the torsion bar 20 also rotates. The switching element 36 is in its first position, in which it prevents the pawl 24 from engaging the locking teeth of the clutch ring 22 via the first stop 46. The second stop

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schlag 44 greift nicht an der Blockierklinke 18 an und gewährleistet so deren Funktionsfähigkeit.Impact 44 does not engage the locking pawl 18 and thus ensures its functionality.

Bei Aktivierung des Gurtstrafferantriebs, der z.B. durch einen pyrotechnischen Linearantrieb ausgelöst werden kann, wird eine Zugkraft auf das Zugseil und damit ein Drehmoment auf die Seilscheibe 28 ausgeübt. Die Seilscheibe 28 wird in eine plötzliche Drehung versetzt und mittels der durch die dabei auftretenden Trägheitskräfte ausschwenkenden Kupplungsklinke 29 unmittelbar an den Kupplungsring 22 gekoppelt. Die Gurtspule 12 dreht sich damit in Aufrollrichtung, und Gurtband 14 wird mit hoher Geschwindigkeit aufgewickelt. Dabei wird im Vergleich zur normalen Gurtaufwicklung eine so große Kraft in den Lagerbereich der Gurtspule eingeleitet, daß Teile der Lagerung an den Sollbruchstellen 32 wegbrechen, wodurch eine federnde Lagerung entsteht. Aufgrund der anstehenden Kräfte führt das radial nachgiebige Lager dann mitsamt der Seilscheibe 28 eine begrenzte Hubbewegung aus, wobei das Schaltelement 36, das über den angegossenen Druckansatz 40 an der Seilscheibe 28 anliegt, in seine zweite Schaltstellung verschwenkt wird. In dieser Stellung wirkt der Anschlag 46 nicht mehr auf die Sperrklinke 24 ein, so daß diese durch die Federkraft der Feder 26 in die Sperrverzahnung des Kupplungsrings 22 eingesteuert wird, aufgrund des Freilaufeffektes in Aufrollrichtung die Gurtbandstraffung jedoch nicht behindern kann. Dagegen wird die gurtband- und fahrzeugsensitive Blockierklinke 18 durch den Anschlag 44 des Schaltelements 36 in dieser Position am Eingreifen in die Blockierverzahnung 16 der Gurtspule 12 gehindert, d.h. der Blockiermechanismus ist deaktiviert.When the belt tensioner drive is activated, which can be triggered by a pyrotechnic linear drive, for example, a tensile force is exerted on the traction cable and thus a torque on the cable pulley 28. The cable pulley 28 is suddenly rotated and is coupled directly to the coupling ring 22 by means of the coupling pawl 29, which swings out due to the inertia forces that occur. The belt reel 12 thus rotates in the winding direction and the belt webbing 14 is wound up at high speed. In comparison to normal belt winding, such a large force is introduced into the bearing area of the belt reel that parts of the bearing break away at the predetermined breaking points 32, creating a spring-loaded bearing. Due to the forces present, the radially flexible bearing then carries out a limited lifting movement together with the cable pulley 28, whereby the switching element 36, which rests on the cable pulley 28 via the cast-on pressure projection 40, is pivoted into its second switching position. In this position, the stop 46 no longer acts on the locking pawl 24, so that the latter is guided into the locking teeth of the coupling ring 22 by the spring force of the spring 26, but cannot hinder the belt tensioning due to the freewheel effect in the winding direction. In contrast, the belt and vehicle-sensitive blocking pawl 18 is prevented from engaging the blocking teeth 16 of the belt reel 12 by the stop 44 of the switching element 36 in this position, i.e. the blocking mechanism is deactivated.

Nach Beendigung des Straffvorganges ist eine hohe Spannung im Gurtband 14 aufgebaut. Das Schaltelement 36 verbleibt daher in seiner zweiten Schaltstellung. Durch die im Gurtband aufgebaute Spannung und die nun einsetzende Vorverlagerung des Insassen erfolgt eine plötzliche Drehung der Gurtspule in Aufwickelrichtung. Dabei rastet aber sofort die bereits während der Phase der Gurtstraffung ausgeschwenkte Sperrklinke 24 in die Außenverzahnung Kupplungsring 22 ein und verhindert damit die Drehung des Kupplungsrings 22. Dadurch wird die Kraftbegrenzung durch Energieumwandlung mit dem Torsionsstab 20 eingeleitet. Die Verwindung des Torsionsstabes wird dadurch ermöglicht, daß sein erstes, krafteingangsseitiges Ende drehfest mit der Gurtspule undAfter the tensioning process has ended, a high tension is built up in the belt webbing 14. The switching element 36 therefore remains in its second switching position. Due to the tension built up in the belt webbing and the now beginning forward displacement of the occupant, the belt reel suddenly rotates in the winding direction. However, the pawl 24, which had already been swung out during the belt tensioning phase, immediately engages in the external teeth of the coupling ring 22 and thus prevents the rotation of the coupling ring 22. This initiates the force limitation by energy conversion with the torsion bar 20. The twisting of the torsion bar is made possible by the fact that its first end, on the force input side, is connected in a rotationally fixed manner to the belt reel and

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sein zweites, kraftausgangsseitige Ende mit dem nun blockierten Kupplungsring 22 verbunden ist. Der Kupplungsring 22 leitet die Kraft über die Sperrklinke 24 an den lasttragenden Rahmen 10 weiter.its second, force output end is connected to the now blocked coupling ring 22. The coupling ring 22 transmits the force via the pawl 24 to the load-bearing frame 10.

Steht nach Beendigung der Kraftbegrenzungsphase keine Kraft mehr am Gurtband 14 an, wird durch die mittels der Rückstellfeder 42 bewirkte Rückverlagerung des Schaltelements 36 die Sperrklinke 24 durch den ersten Anschlag 46 des Schaltelements 36 vom Kupplungsring 22 weggedrückt und zugleich die Blockierklinke 18 freigegeben. Es hat sich also unverzüglich wieder der Normalzustand mit einer in beide Richtungen drehbaren Gurtspule und einer funktionsfähigen Blockierautomatik eingestellt. Die Ausführung des Schaltelements als Wippe in Kombination mit der radial nachgiebigen Lagerung der Seilscheibe und des Torsionsstabes ermöglicht es also, daß nach einer Gurtstraffung und anschließender Kraftbegrenzungsphase der Gurtaufroller im Hinblick auf einen möglichen Folgeaufprall wieder roll- und blockierfähig ist.If, after the force limiting phase has ended, there is no longer any force on the belt webbing 14, the locking pawl 24 is pushed away from the coupling ring 22 by the first stop 46 of the switching element 36 by the return spring 42 and the blocking pawl 18 is released at the same time. The normal state is therefore immediately restored with a belt reel that can rotate in both directions and a functioning automatic blocking mechanism. The design of the switching element as a rocker in combination with the radially flexible bearing of the cable pulley and the torsion bar means that after a belt tightening and subsequent force limiting phase, the belt retractor can roll and block again in view of a possible subsequent impact.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in den Figuren 4 bis 6 dargestellt ist, entspricht in Aufbau und Funktion weitgehend der ersten Ausführungsform, so daß hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird. In dieser zweiten Ausführungsform ist das Schaltelement 36 einteilig mit einem Sperr-Ring 50 ausgebildet, der eine innere Sperrverzahnung 52 aufweist. Der Kupplungsring 22 mit außenseitiger Sperrverzahnung der ersten Ausführungsform ist hier durch einen Kupplungsring 54 ohne Außenverzahnung ersetzt, jedoch mit zwei außenseitigen Sperrklinken 56 ausgestattet, die durch je eine Feder 58 nach innen vorgespannt sind und in die Sperrverzahnung 52 des Sperr-Rings 50 eingreifen können. Die in der ersten Ausführungsform beschriebene, am Rahmen 10 gelagerte Sperrklinke 24 und die zugehörige Klinkenrückstellfeder 26 sowie der Anschlag 46 auf dem Schaltelement 36 zur Steuerung dieser Sperrklinke 24 entfallen hier.Another embodiment of the invention, which is shown in Figures 4 to 6, corresponds largely in structure and function to the first embodiment, so that only the differences are discussed here. In this second embodiment, the switching element 36 is formed in one piece with a locking ring 50, which has an internal locking toothing 52. The coupling ring 22 with external locking toothing of the first embodiment is replaced here by a coupling ring 54 without external toothing, but is equipped with two external locking pawls 56, each of which is pre-tensioned inwards by a spring 58 and can engage in the locking toothing 52 of the locking ring 50. The locking pawl 24 mounted on the frame 10 and the associated pawl return spring 26, as well as the stop 46 on the switching element 36 for controlling this locking pawl 24, described in the first embodiment, are omitted here.

Im Normalzustand ist die Blockierklinke 18 frei, und die Sperrklinken 56 werden durch die Federn 58 an den Kupplungsring 54 gedrückt, womit die Drehung der Gurtspule 12 in beide Richtungen gewährleistet ist. Bei einem Straffvorgang bewegt sich die Lagerung der Gurtspule 12 mit dem Schaltelement 36 in Figur 4 nach oben, wodurch die Blockierklinke 18 am Blockieren der Gurtspule 12 gehindert wird.In the normal state, the blocking pawl 18 is free and the pawls 56 are pressed against the coupling ring 54 by the springs 58, which ensures that the belt reel 12 can rotate in both directions. During a tightening process, the bearing of the belt reel 12 with the switching element 36 in Figure 4 moves upwards, which prevents the blocking pawl 18 from blocking the belt reel 12.

Durch die Drehung des Kupplungsrings 54 während der Gurtstraffung werden die Sperrklinken 56 aufgrund der Fliehkräfte nach außen geschwenkt, können aber den Kupplungsring 54 in dieser Freilaufdrehrichtung nicht blockieren. Nach dem Straffvorgang erfährt der Kupplungsring 54 eine Drehrichtungsumkehr. Aufgrund ihrer Trägheit bleiben die Sperrklinken 56 nach außen verschwenkt und rasten sofort in der Verzahnung 52 des Sperr-Rings 50 ein. Der Kupplungsring 54 wird in dieser Drehrichtung blockiert, d.h. es wird wiederum unverzüglich die Energieumwandlung mittels des Torsionsstabes 20 eingeleitet. Nach Beendigung der Phase der Kraftbegrenzung ist die Gurtspule sofort wieder frei drehbar und der Blockiermechanismus voll funktionsfähig.When the clutch ring 54 rotates during belt tensioning, the locking pawls 56 are pivoted outwards due to centrifugal forces, but cannot block the clutch ring 54 in this free-running direction of rotation. After the tensioning process, the clutch ring 54 reverses its direction of rotation. Due to their inertia, the locking pawls 56 remain pivoted outwards and immediately engage in the toothing 52 of the locking ring 50. The clutch ring 54 is blocked in this direction of rotation, i.e. the energy conversion is again immediately initiated by means of the torsion bar 20. After the end of the force limitation phase, the belt reel can immediately rotate freely again and the blocking mechanism is fully functional.

Claims

PRINZ & PARTNERPRINCE & PARTNERS

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7PATENT ATTORNEYS Manzingerweg 7

14. August 199714 August 1997

Unser Zeichen: T 7848 DE
HD/JS
10 Our reference: T 7848 DE
HD/JS
10

SchutzansprücheProtection claims

1. Gurtaufroller mit1. Belt retractor with

- einer an einem Rahmen (10) in einer Lagerung drehbar gelagerten Gurtspule (12), die an ihrem Außenumfang eine Blockierverzahnung (16) aufweist; - a belt reel (12) which is rotatably mounted on a frame (10) in a bearing and which has a locking toothing (16) on its outer circumference;

- einem Gurtstraffer-Antrieb, der mit der Gurtspule (12) triebschlüssig koppelbar ist;- a belt tensioner drive which can be coupled to the belt reel (12) in a drive-locking manner;

- einer am Rahmen (10) abgestützten Blockierklinke (18), die selektiv in die Blockierverzahnung (16) der Gurtspule (12) einsteuerbar ist;- a blocking pawl (18) supported on the frame (10) which can be selectively engaged in the blocking teeth (16) of the belt reel (12);

- einem Ansteuermechanismus zur fahrzeug- und/oder gurtbandsensitiven Einsteuerung der Blockierklinke (18) in die Blockierverzahnung (16) der Gurtspule (12);- a control mechanism for vehicle- and/or belt-sensitive control of the blocking pawl (18) into the blocking teeth (16) of the belt reel (12);

dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that

a) die Lagerung der Gurtspule (12) radial nachgiebig ausgebildet ist und einen begrenzten radialen Hub der Gurtspule (12) unter der Einwirkung der bei aktiviertem Gurtstraffer-Antrieb freigesetzten Kräfte erlaubt;
b) ein Schaltelement (36) vorgesehen ist, das zwischen zwei Schaltstellungen beweglich ist und durch den radialen Hub der Gurtspule (12) aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bewegt wird; unda) the bearing of the belt reel (12) is designed to be radially flexible and allows a limited radial stroke of the belt reel (12) under the action of the forces released when the belt tensioner drive is activated;
b) a switching element (36) is provided which is movable between two switching positions and is moved from a first switching position to a second switching position by the radial stroke of the belt reel (12); and

c) das Schaltelement (36) in seiner zweiten Schaltstellung an der Blockierklinke (18) angreift und diese außer Eingriff mit der Blockierverzahnung (16) der Gurtspule (12) hält sowie in der ersten Schaltstellung die Blockierklinke (18) freigibt.c) the switching element (36) in its second switching position engages the blocking pawl (18) and keeps it out of engagement with the blocking teeth (16) of the belt reel (12) and releases the blocking pawl (18) in the first switching position.

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2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine am Rahmen (10) abgestützte Sperrklinke (24) und einen mit einem Torsions- stab (20) drehfest gekoppelten Kupplungsring (22) mit außenseitiger Sperrverzahnung, wobei das Schaltelement (36) in seiner ersten Schaltstellung an der Sperrklinke (24) angreift und diese außer Eingriff mit der Sperrverzahnung hält sowie in der zweiten Schaltstellung die Sperrklinke (24) freigibt und wobei die Sperrklinke (24) unter einer Vorspannung steht, die bestrebt ist, sie in die Sperrverzahnung einzusteuern.2. Belt retractor according to claim 1, characterized by a pawl (24) supported on the frame (10) and a coupling ring (22) with external locking teeth coupled in a rotationally fixed manner to a torsion bar (20), whereby the switching element (36) in its first switching position engages the pawl (24) and holds it out of engagement with the locking teeth and in the second switching position releases the pawl (24) and whereby the pawl (24) is under a prestress which tends to guide it into the locking teeth.

3. Gurtaufroller nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit einem Torsionsstab (20) drehfest gekoppelten Kupplungsring (54) mit wenigstens einer am Kupplungsring außenseitig abgestützten Sperrklinke (56) und einen am Rahmen abgestützten Sperr-Ring (50) mit innenseitiger Sperrverzahnung (52), wobei die Sperrklinken (56) unmittelbar nach erfolgter Gurtstraffung in die Sperrverzahnung (52) eingreifen.3. Belt retractor according to claim 1, characterized by a coupling ring (54) coupled to a torsion bar (20) in a rotationally fixed manner with at least one locking pawl (56) supported on the outside of the coupling ring and a locking ring (50) supported on the frame with locking teeth on the inside (52), the locking pawls (56) engaging in the locking teeth (52) immediately after the belt has been tightened.

4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Sperrklinken (56) unter einer Vorspannung stehen, die bestrebt ist, sie von der Sperrverzahnung (52) fernzuhalten.4. Belt retractor according to claim 3, characterized in that the pawls (56) are under a prestress which tends to keep them away from the locking teeth (52).

5. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (36) eine ringförmige Wippe bildet, die am Rahmen (10) schwenkbar gelagert ist.5. Belt retractor according to claim 1, characterized in that the switching element (36) forms an annular rocker which is pivotally mounted on the frame (10).

6. Gurtaufroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (36) durch Federkraft in seine erste Schaltstellung vorbelastet ist.6. Belt retractor according to one of the preceding claims, characterized in that the switching element (36) is preloaded into its first switching position by spring force.

7. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtstraffer-Antrieb eine mit dem Kupplungsring (22; 54) drehfest koppelbare Antriebsscheibe (28) aufweist und das Schaltelement7. Belt retractor according to one of claims 2 to 4, characterized in that the belt tensioner drive has a drive disk (28) which can be coupled to the coupling ring (22; 54) in a rotationally fixed manner and the switching element

(36) mit einem Druckansatz (40) versehen ist, gegen den der Umfang der von der Gurtspule (12) bei ihrem radialen Hub mitgenommenen Antriebsscheibe(36) is provided with a pressure projection (40) against which the circumference of the drive pulley carried by the belt reel (12) during its radial stroke

(28) anstößt, wobei das Schaltelement (36) aus der ersten in die zweite Schaltstellung bewegt wird.(28), whereby the switching element (36) is moved from the first into the second switching position.

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8. Gurtaufroller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daii die Antriebsscheibe (28) wenigstens eine Kupplungsklinke (29) aufweist, die bei Aktivierung des Gurtstraffer-Antriebs in eine Kupplungsverzahnung am Kupplungsring (22; 54) einsteuerbar ist.8. Belt retractor according to claim 7, characterized in that the drive disk (28) has at least one clutch pawl (29) which can be controlled into a clutch toothing on the clutch ring (22; 54) when the belt tensioner drive is activated.

9. Gurtaufroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Gurtspule (12) radial federnd ausgebildet ist.9. Belt retractor according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing of the belt reel (12) is designed to be radially resilient.

10. Gurtaufroller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Gurtspule mittels einer federnd nachgiebigen Haltestruktur und zusätzlich mittels einer unter Last wegbrechenden Stützstruktur an einer Lagerplatte angeschlossen ist, die ihrerseits an dem Rahmen befestigt ist.10. Belt retractor according to claim 9, characterized in that the bearing of the belt reel is connected by means of a resilient holding structure and additionally by means of a support structure that breaks away under load to a bearing plate, which in turn is fastened to the frame.