DE29718663U1

DE29718663U1 - Kraftbegrenzter in einem Sicherheitsgurt-Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE29718663U1
Application number: DE29718663U
Authority: DE
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2007-10-22
Also published as: US5967442A; DE19848244A1; DE19848244B4

Description

PRINZ & PARTNER

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT attorneys D-81241 München

EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80

20. Oktober 1997

TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Industriestraße 20
D-73551 Alfdorf

Unser Zeichen: T 8004 DE
HD/Gl
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Kraftbegrenzer in einem Sicherheitsgurt-Rückhaltesystem 15

Die Erfindung betrifft einen Kraftbegrenzer in einem Sicherheitsgurt-Rückhaltesystem für Fahrzeuge, mit einem Rahmen, einer in dem Rahmen drehbar gelagerten Trommel zum Aufwickeln von Gurtband, einer Sperrscheibe, die mit der Trommel gekoppelt ist, und einem Sperrmechanismus zur selektiven drehfesten Blockierung der Sperrscheibe am Rahmen.

Mit einem Kraftbegrenzer wird angestrebt, die bei aktiviertem Sperrsystem im Gurtband maximal wirkende Kraft auf einen für den zurückgehaltenen Fahrzeuginsassen unkritischen Wert zu begrenzen. Dazu kann z.B. ein innerhalb der Trommel angeordneter Torsionsstab verwendet werden, der einerseits drehfest mit der Trommel und andererseits drehfest mit der Sperrscheibe verbunden ist. Im Rückhaitefall kann bei Überschreiten eines durch die Dimensionierung des Torsionsstabes vorgegebenen Drehmoments die Trommel relativ zum Gurtaufroller unter Verwindung des Torsionsstabes verdreht werden, wobei Gurtband von der Trommel abgezogen und wegen der damit einhergehenden plastischen Verformung des Torsionsstabes Energie abgebaut wird, um ein weiteres Ansteigen der im Sicherheitsgurt wirkenden Kräfte zu verhindern.

Ein Torsionsstab mit den für einen Kraftbegrenzer benötigten, gut reproduzierbaren Verformungseigenschaften ist ein aufwendiges Bauteil.

Durch die Erfindung wird ein Kraftbegrenzer für ein Sicherheitsgurt-Rückhaltesystern in Fahrzeugen geschaffen, bei dem die Sperrscheibe an einem axialen Ende der Trommel axial gehalten und mit der Trommel durch wenigstens zwei am gegenüberliegenden Ende der Trommel verankerte Torsionselemente gekoppelt ist. Durch die Verwendung mehrerer, paralleler Torsionselemente ist es leicht möglich, das Kraftniveau, bei dem die Begrenzung einsetzt, auf einen gewünschten Wert einzustellen, indem einfach eine entsprechende Anzahl von Torsionselementen verwendet wird. Jedes einzelne Torsionselement läßt sich auf einfachste Weise als Metallstab, beispielsweise Drahtabschnitt, ausbilden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftbegrenzers besteht darin, daß durch eine einfache Weiterbildung eine Kraftbegrenzungskennlinie mit degressivem Verlauf erzielt werden kann. Eine Kraftbegrenzungskennlinie mit degressivem Verlauf, bei der also das Kraftniveau mit zunehmender freigegebener Gurtbandlänge absinkt, ergibt einen optimierten Insassenschutz in Kombination mit einer aufblasbaren Rückhalteeinrichtung (Gassack), da mit einsetzender Rückhaltewirkung der aufblasbaren Rückhalteeinrichtung niedrigere Gurtkräfte erwünscht sind, um die Gesamtbelastung durch Gurtband und aufblasbare Rückhalteeinrichtung zu optimieren. Gemäß der bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Torsionselemente in Durchgangsöffnungen der Sperrscheibe eingeschoben und ragen auf der von der Trommel abgewandten Seite der Sperrscheibe aus den Durchgangsöffnungen heraus; wenigstens eines der Torsionselemente weist eine kleinere axiale Länge als die anderen Torsionselemente auf. Bei der Verwindung der Torsionselemente umeinander verkürzt sich zugleich ihre axiale Länge. Mit zunehmender Verwindung wird daher die Länge der aus den Durchgangsöffnungen herausragenden Enden der Torsionselemente kleiner. Wenn ein vorbestimmter Drehwinkel zwischen Trommel und Sperrscheibe erreicht ist, wird das kürzere Torsionselement vollständig aus der zugehörigen Durchgangsöffnung der Sperrscheibe herausgezogen. Dieses Torsionselement setzt nun der weiteren Verwindung nur noch wenig

Widerstand entgegen. Die Kraftbegrenzung erfolgt daher auf einem niedrigeren Kraftniveau. Durch eine Abstufung der axialen Länge mehrerer Torsionselemente kann die Kraftbegrenzungscharakteristik in einem weiten Bereich variiert werden.

Besonders vorteilhaft ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Sperrscheibe an der Trommel in Axialrichtung verschiebbar gehalten ist. Die axiale Verschiebung der Sperrscheibe an der Trommel erfolgt dann durch ein Stellsystem, das auf Parameter wie das Gewicht des Insassen, die Aufprallintensität oder die Gassackauslösung anspricht. Durch die axiale Verschiebung der Sperrscheibe wird das Niveau der Kraftbegrenzung auf einfachste Weise verändert. Bei geringer Masse des Insassen oder geringer Aufprallintensität erfolgt die Kraftbegrenzung so auf einem niedrigeren Niveau, wodurch das Verletzungsrisiko minimiert wird. Bei größerer Masse des Insassen, einer größeren Aufprallintensität oder fehlender Unterstützung der Rückhaltung durch eine aufblasbare Rückhalteeinrichtung (Gassack) muß hingegen die Kraftbegrenzung auf einem höheren Niveau erfolgen, um eine zu große Vorverlagerung des Insassen im Fahrzeug zu verhindern.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Kraftbegrenzers im Zustand vor Einsatz der Kraftbegrenzung;

Fig. 2 den Kraftbegrenzer nach erfolgter Kraftbegrenzung;

Fig. 3a, 3b und 3c verschiedene Ausführungsformen der Anordnung mehrerer stabförmiger Torsionselemente des Kraftbegrenzers; und

Fig. 4 ein Diagramm, das die Kraftbegrenzungscharakteristik des erfindungsgemäßen Kraftbegrenzers im Vergleich zu der eines herkömmlichen Kraftbegrenzers veranschaulicht.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Kraftbegrenzers ist in einem zur Befestigung am Fahrzeugaufbau bestimmten, lasttragend

dimensionierten Rahmen 10 eine Trommel 12 drehbar gelagert. Bei der Trommel 12 kann es sich um die Gurtspule eines GurtaufroHers handeln. Auch eine Ausführung als Kraftbegrenzer an einem Endbeschlag ist möglich. Auf der Trommel 12 wird das Gurtband 14 eines Sicherheitsgurtes aufgewickelt. Die Trommel 12 besteht aus zwei axial voneinander beabstandeten Flanschen 12a, 12b, einem diese verbindenden, eine Mantelfläche bildenden Hohlzylinder 12c und einer Anzahl von stabförmigen Torsionselementen 16, die parallel zueinander in Axialrichtung angeordnet sind und wovon ein axiales Ende am Flansch 12a verankert ist, während das andere axiale Ende jeweils durch Durchgangsöffnungen im Flansch 12c ragt. Eine an ihrem Außenumfang mit einer Sperrverzahnung versehene Sperrscheibe 18 ist außen an demjenigen Flansch 12c angeordnet, aus dem die Enden der Torsionselemente 16 herausragen. Die Sperrscheibe 18 ist mit Durchgangsöffnungen versehen, die mit denen des Flansches 12b fluchten. Die axiale Länge der Torsionselemente ist so bemessen, daß ihre Enden auch aus den Durchgangsöffnungen der Sperrscheibe 18 herausragen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind jedoch die Torsionselemente von unterschiedlicher axialer Länge.

Am Rahmen 10 ist ferner eine Blockierklinke 20 schwenkbar gelagert. Diese Blockierklinke 20 ist ebenso wie die Sperrverzahnung am Außenumfang der Sperrscheibe 18 Bestandteil eines Sperrmechanismus zur selektiven drehfesten Blockierung der Sperrscheibe 18 am Rahmen 10.

Bei aktiviertem Sperrmechanismus ist die Blockierklinke 20 in die Sperrverzahnung der Sperrscheibe 18 eingesteuert und hält diese drehfest am Rahmen 10. Das auf der Trommel 12 aufgewickelte Gurtband 14 kann dennoch von dieser abgezogen werden, wenn die Torsionselemente 16 bei Überschreitung eines bestimmten Drehmoments umeinander tordiert werden. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Die Torsionselemente 16, bei denen es sich um einfache Metalldrahtstücke mit rundem Querschnitt handeln kann, sind umeinander verdrillt, wobei ihre axiale Länge entsprechend reduziert ist. Man sieht in Fig. 2, daß eines der Torsionselemente, 16a, noch in dem entsprechenden Durchgangsloch der Sperrscheibe 18 gehalten ist, während ein anderes Torsionselement, 16b, das eine geringere Länge aufweist, schon aus dem entsprechenden Durchgangsloch der Sperrscheibe 18 herausgezogen ist. Dieses Torsionselement 16b trägt nun nur noch wenig zu dem Widerstand bei, den die

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Torsionselemente einer weiteren Verdrehung der Flansche 12a, 12b gegeneinander entgegensetzen. Je nach Abstufung der Länge der verschiedenen Torsionselemente kann so das Kraftniveau, auf dem eine Kraftbegrenzung erfolgt, in einem weiten Bereich variiert werden.

Eine zusätzliche Beeinflussung der Kraftbegrenzungskennlinie ergibt sich durch eine axiale Verschiebbarkeit der Sperrscheibe 18 in Abhängigkeit von für einen Unfallhergang relevanten Parametern, insbesondere das Gewicht bzw. die Masse des Insassen, die Aufprallintensität und das Vorhandensein bzw. die Aktivierung einer aufblasbaren Rückhalteeinrichtung (Gassack).

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm verschiedene Kraftbegrenzungskennlinien, die den Verlauf der Kraft F im Gurtband 14 über der Länge L des Gurtbandabzugs veranschaulichen. Die Kraftbegrenzungskennlinie 1 weist nach einem steilen Anstieg einen Abschnitt nahezu gleichbleibender Kraft und daran anschließend einen Abschnitt progressiv ansteigender Kraft auf. Dies entspricht der Kraftbegrenzungswirkung eines herkömmlichen Kraftbegrenzers, beispielsweise mit einem Torsionsstab als Torsionselement. Die Kraftbegrenzungskennlinien 2, 3, 4, 5 und 6 zeigen die mit dem erfindungsgemäßen Kraftbegrenzer möglichen Kraftbegrenzungskennlinien, die stark degressiv sein können, wie die Kurve 6 zeigt. Die Variation der Kennlinien erfolgt einerseits durch geeignete Abstufung der Längen der verschiedenen Torsionselemente und andererseits bei Bedarf durch axiale Verschiebung der Sperrscheibe 18.

Die Figuren 3a, 3b und 3c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für die Anordnung der Torsionselemente in einer Radialebene der Trommel 12. Die Anordnung ist sowohl symmetrisch als auch unsymmetrisch möglich.

Claims

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Schutzansprüche

1. Kraftbegrenzer in einem Sicherheitsgurt-Rückhaltesystem für Fahrzeuge, mit einem Rahmen, einer in dem Rahmen drehbar gelagerten Trommel zum Aufwickeln von Gurtband, einer Sperrscheibe, die mit der Trommel gekoppelt ist, und einem Sperrmechanismus zur selektiven drehfesten Blockierung der Sperrscheibe am Rahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem axialen Ende der Trommel axial gehaltene Sperrscheibe mit der Trommel durch wenigstens zwei am gegenüberliegenden Ende der Trommel verankerte Torsionselemente gekoppelt ist.
2. Kraftbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionselemente in Durchgangsöffnungen der Sperrscheibe eingeschoben sind und wenigstens zwei der Torsionselemente auf der von der Trommel abgewandten Seite der Sperrscheibe aus den Durchgangsöffnungen herausragen.
3. Kraftbegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Torsionselemente eine kleinere axiale Länge aufweist als die anderen Torsionselemente.
4. Kraftbegrenzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionselemente voneinander verschiedene axiale Längen aufweisen.

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5. Kraftbegrenzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionselemente stabförmig sind.
6. Kraftbegrenzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionselemente eine runde Querschnittsform aufweisen.
7. Kraftbegrenzer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrscheibe an der Trommel in Axialrichtung verschiebbar gehalten ist.
8. Kraftbegrenzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung der Sperrscheibe an der Trommel durch ein Stellsystem erfolgt, das auf wenigstens einen der folgenden Parameter anspricht:

- Gewicht des Insassen,

- Aufprallintensität,

- Gassackauslösung.