DE29906629U1 - Assembly consisting of at least two torsion bars to limit the force of a belt retractor - Google Patents
Assembly consisting of at least two torsion bars to limit the force of a belt retractorInfo
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Description
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14. April 199914 April 1999
TRW Occupant Restraint Systems
GmbH & Co. KG
Industriestraße 20
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5 TRW Occupant Restraint Systems
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St/bra Our reference: T 8878 DE
St/bra
Baugruppe bestehend aus mindestens zwei TorsionsstäbenAssembly consisting of at least two torsion bars
zur Kraftbegrenzung bei einem Gurtaufroller
15for force limitation on a belt retractor
15
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe bestehend aus mindestens zwei Torsionsstäben zur Kraftbegrenzung bei einem Gurtaufroller, wobei der erste Torsionsstab hohl und der zweite Torsionsstab im Inneren des ersten Torsionsstabes angeordnet ist.The invention relates to an assembly consisting of at least two torsion bars for limiting the force in a belt retractor, wherein the first torsion bar is hollow and the second torsion bar is arranged inside the first torsion bar.
Eine solche Baugruppe ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift 196 53 510 bekannt. Sie ermöglichen es, daß beispielsweise bei einem Unfall Gurtband von dem Gurtaufroller entgegen einer vorbestimmten Widerstandskraft abgezogen werden kann, wodurch Belastungsspitzen im Sicherheitsgurt und sich die dadurch ergebenden Risiken einer Verletzung des zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen verringern lassen. Die dem Abziehen des Gurtbandes entgegenwirkende Widerstandskraft wird bestimmt von dem jeweils wirkenden Torsionswiderstandsmoment. Dieses kann an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden, indem entweder alternativ der eine oder der andere Torsionsstab oder kumulativ beide Torsionsstäbe aktiviert werden.Such an assembly is known from German patent application 196 53 510. They make it possible, for example, in the event of an accident, to pull the belt webbing from the belt retractor against a predetermined resistance force, thereby reducing peak loads in the seat belt and the resulting risk of injury to the vehicle occupant being restrained. The resistance force that counteracts the pulling off of the belt webbing is determined by the torsional resistance moment that is currently in effect. This can be adapted to the respective requirements by activating either one or the other torsion bar alternatively or both torsion bars cumulatively.
Nachteilig bei dem bekannten Gurtaufroller ist, daß zum VariierenThe disadvantage of the known belt retractor is that in order to vary
der sich ergebenden Kennlinie von Widerstandskraft über der Länge des abgezogenen Gurtbandes ein aufwendiger und voluminöser Mechanismus erforderlich ist, der mit der notwendigen Sicherheit die verschiedenen Torsionsstäbe in der gewünschten Weise schaltet.The resulting characteristic curve of resistance force over the length of the pulled-out belt requires a complex and voluminous mechanism that switches the various torsion bars in the desired manner with the necessary safety.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Baugruppe zur Kraftbegrenzung bei einem Gurtaufroller zu schaffen, bei der die sich ergebende Kennlinie von Gurtbandabzugskraft über der Länge des abgezogenen Gurtbandes in der gewünschten Weise variiert werden kann, ohne daß hierfür aufwendige externe Steuermechanismen zum Schalten erforderlich sind.The object of the invention is to provide an assembly for force limitation in a belt retractor, in which the resulting characteristic curve of belt pull-off force over the length of the pulled-off belt can be varied in the desired manner without the need for complex external control mechanisms for switching.
Zu diesem Zweck ist bei einer Baugruppe der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Innendurchmesser des ersten Torsionsstabes wenigstens teilweise so gewählt ist, daß der erste Torsionsstab sich mindestens in tordiertem Zustand an dem zweiten Torsionsstab abstützt. Dies ergibt einen weiteren Parameter, mit dem das von den beiden Torsionsstäben zusammen bereitgestellte Gesamt-Torsionswiderstandsmoment variiert werden kann. Ein hohler Torsionsstab neigt nämlich dazu, bei höheren Belastungen sich einzuschnüren oder vollständig zu kollabieren. Der als Abstützung für den ersten Torsionsstab dienende zweite Torsionsstab beeinfluß durch den Zeitpunkt, zu dem die Abstützung wirksam wird, das vom ersten Torsionsstab bereitgestellte Widerstandsmoment. Somit lassen sich sehr viele verschiedene Betriebszustände hervorrufen, -beispielsweise ein Abscheren des äußeren Torsionsstabes, ein vorbestimmtes und begrenztes Einschnüren des ersten Torsionsstabes oder ein vorbestimmtes Verkürzen des ersten Torsionsstabes, das dazu benutzt werden kann, ihn aus einer anfänglich zur Kraftübertragung dienenden Aufnahme herauszuziehen, so daß er nicht mehr an der Drehmomentübertragung beteiligt ist.For this purpose, in an assembly of the type mentioned at the beginning, the inner diameter of the first torsion bar is at least partially selected so that the first torsion bar is supported on the second torsion bar at least in the twisted state. This provides a further parameter with which the total torsional resistance moment provided by the two torsion bars together can be varied. A hollow torsion bar tends to constrict or completely collapse under higher loads. The second torsion bar, which serves as a support for the first torsion bar, influences the resistance moment provided by the first torsion bar by the time at which the support takes effect. In this way, a wide range of different operating states can be brought about, for example a shearing off of the outer torsion bar, a predetermined and limited constriction of the first torsion bar or a predetermined shortening of the first torsion bar, which can be used to pull it out of a receptacle initially used for force transmission so that it is no longer involved in torque transmission.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
35Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.
35
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:The invention is described below with reference to various embodiments shown in the accompanying drawings, in which:
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-3--3-
- Fig. 1 in einer Schnittansicht einen Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe;- Fig. 1 shows a sectional view of a belt retractor with an assembly according to the invention;
- Fig. 2 in einer Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;- Fig. 2 shows a sectional view of an assembly according to a first embodiment of the invention;
- Fig. 3 ein Diagramm einer Kennlinie der Baugruppe gemäß der ersten Ausführungsform;- Fig. 3 is a diagram of a characteristic curve of the assembly according to the first embodiment;
- Fig. 4 in einer Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;- Fig. 4 shows a sectional view of an assembly according to a second embodiment of the invention;
- Fig. 5 in einer schematischen Draufsicht ein axiales Ende der in Fig. 4 gezeigten Baugruppe;- Fig. 5 is a schematic plan view of an axial end of the assembly shown in Fig. 4;
- Fig. 6 in einer Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer dritten Ausführungsforrn der Erfindung;- Fig. 6 is a sectional view of an assembly according to a third embodiment of the invention;
- Fig. 7 in einer Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer vierten Ausfühningsform der Erfindung;- Fig. 7 is a sectional view of an assembly according to a fourth embodiment of the invention;
- Fig. 8 ein Diagramm einer Kennlinie der Baugruppe gemäß der vierten Ausführungsform;- Fig. 8 is a diagram of a characteristic curve of the assembly according to the fourth embodiment;
- Fig. 9 in einer Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;- Fig. 9 shows a sectional view of an assembly according to a fifth embodiment of the invention;
- Fig. 10 eine Kennlinie der Baugruppe gemäß der fünften Ausführungsform; - Fig. 10 is a characteristic curve of the assembly according to the fifth embodiment;
- Fig. 11 in einer Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;- Fig. 11 is a sectional view of an assembly according to a sixth embodiment of the invention;
- Fig. 12 eine Kennlinie der Baugruppe gemäß der sechsten Ausführungsform; - Fig. 12 is a characteristic curve of the assembly according to the sixth embodiment;
-A--A-
- Fig. 13 in einer Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;- Fig. 13 is a sectional view of an assembly according to a seventh embodiment of the invention;
- Fig. 14 in einer Schnittansicht eine Variante zur in Fig. 13 gezeigten siebten Ausführungsform;- Fig. 14 shows a sectional view of a variant of the seventh embodiment shown in Fig. 13;
Fig. 15 eine Draufsicht auf ein axiales Ende der in Fig. 14 gezeigten Variante; undFig. 15 is a plan view of an axial end of the variant shown in Fig. 14; and
Fig. 16 in einer Seitenansicht einen bei der Baugruppe gemäß der siebten Ausführungsform verwendeten Torsionsstab im tordierten Zustand. Fig. 16 is a side view of a torsion bar used in the assembly according to the seventh embodiment in the twisted state.
In Fig. 1 ist ein Gurtaufroller 1 gezeigt, der eine Gurtspule 2 enthält, die drehbar in einem Rahmen 3 gelagert ist, der in einem Fahrzeug befestigt werden kann. Auf der Gurtspule 2 ist ein Gurtband 4 aufgenommen, das dazu dienen kann, einen Fahrzeuginsassen bei einem Unfall zurückzuhalten, damit dieser an der Verzögerung des Fahrzeugs teilnimmt. Im Inneren der Gurtspule ist eine Baugruppe 5 angeordnet, die allgemein aus einem Verformungsmittel 6 besteht, das an dem bezüglich Fig. 1 linken Ende drehfest mit der Gurtspule verbunden und an seinem gegenüberliegenden Ende mit einer Sperrverzahnung 7 versehen ist. In die Sperrverzahnung 7 kann eine Sperrklinke 8 in an sich bekannter Weise eingesteuert werden.Fig. 1 shows a belt retractor 1 which contains a belt reel 2 which is rotatably mounted in a frame 3 which can be fastened in a vehicle. A belt strap 4 is accommodated on the belt reel 2 which can be used to hold back a vehicle occupant in the event of an accident so that he or she participates in the deceleration of the vehicle. Arranged inside the belt reel is an assembly 5 which generally consists of a deformation means 6 which is connected to the belt reel in a rotationally fixed manner at the left end with respect to Fig. 1 and is provided with a locking toothing 7 at its opposite end. A locking pawl 8 can be guided into the locking toothing 7 in a manner known per se.
Wenn in dem Gurtband 4 eine Zugkraft F wirkt, die auf die Gurtspule 2 ein Drehmoment ausübt, das größer als ein Widerstandsdrehmoment ist, welches das Verformungsmittel 6 aufbringen kann, wird das Gurtband 4 von der Gurtspule abgezogen, wobei das Verformungsmittel 6 zwisehen seinem fest mit der Gurtspule verbundenen Ende und seinem durch die Sperrklinke 8 und die Sperrverzahnung 7 drehfest gehaltenen Ende tordiert wird. Der Aufbau des Verformungsmittels 5 sowie die auf diese Weise erzielbaren Kennlinien von Gurtbandabzugskraft F über der Länge des abgezogenen Gurtbandes wird anhand der folgenden Figuren beschrieben. If a tensile force F acts in the belt strap 4, which exerts a torque on the belt reel 2 that is greater than a resistance torque that the deformation means 6 can apply, the belt strap 4 is pulled off the belt reel, whereby the deformation means 6 is twisted between its end firmly connected to the belt reel and its end held in a rotationally fixed manner by the pawl 8 and the locking teeth 7. The structure of the deformation means 5 and the characteristic curves of the belt strap pull-off force F over the length of the pulled-off belt strap that can be achieved in this way are described using the following figures.
In Fig. 2 ist ein Verformungsmittel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Verformungsmittel ist eine Bau-In Fig. 2 a deformation means according to a first embodiment of the invention is shown. The deformation means is a construction
gruppe, die einen ersten Torsionsstab 10 aufweist, der hohl ausgebildet ist, sowie einen zweiten Torsionsstab 12, der im Inneren des ersten Torsionsstabes angeordnet ist. Die beiden Torsionsstäbe 10, 12 sind sowohl an ihrem ersten axialen Ende, das bezüglich Fig. 2 auf der linken Seite angeordnet ist, und an ihrem zweiten axialen Ende, das bezüglich Fig. 2 auf der rechten Seite angeordnet ist, fest miteinander verbunden. Dies ist hier durch Schweißnähte 14 symbolisiert. Die beiden Torsionsstäbe können jedoch auch beispielsweise mit einem Vielzahnprofil ausgeführt werden, so daß sie formschlüssig ineinander eingreifen. Zum Zwecke der Montage kann beispielsweise der zweite Torsionsstab 10 als Rohrabschnitt bereitgestellt werden, der in das Innere des ersten Torsionsstabes 10 eingeschoben und dann an seinen beiden axialen Enden aufgeweitet wird.group which has a first torsion bar 10 which is hollow and a second torsion bar 12 which is arranged inside the first torsion bar. The two torsion bars 10, 12 are firmly connected to one another both at their first axial end which is arranged on the left-hand side with respect to Fig. 2 and at their second axial end which is arranged on the right-hand side with respect to Fig. 2. This is symbolized here by weld seams 14. However, the two torsion bars can also be designed with a multi-tooth profile, for example, so that they engage with one another in a form-fitting manner. For the purpose of assembly, the second torsion bar 10 can, for example, be provided as a tube section which is pushed into the interior of the first torsion bar 10 and then widened at its two axial ends.
Die oben verwendete Bezeichnung des ersten und des zweiten axialen Endes der beiden Torsionsstäbe wird auch für die weiteren Ausfuhrungsformen beibehalten.The designation of the first and second axial ends of the two torsion bars used above is also retained for the other embodiments.
Die von den beiden Torsionsstäben 10, 12 gebildete Baugruppe kann in dem in Fig. 1 gezeigten Gurtaufroller so eingesetzt werden, daß das erste axiale Ende fest mit der Gurtspule und das zweite axiale Ende fest mit der Sperrverzahnung verbunden ist. Die sich dann im Betrieb einstellende Kennlinie von Gurtbandabzugskraft F über der Länge s des abgezogenen Gurtbandes ist in Fig. 3 gezeigt. In einer ersten Phase ergibt sich eine hohe Gurtbandabzugskraft, da hier die beiden Torsionsstäbe parallelgeschaltet sind. Da der zweite Torsionsstab 12 eine geringere Wandstärke hat als der erste Torsionsstab 10, ist die Festigkeit des zweiten Torsionsstabs geringer als diejenige des ersten Torsionsstabes. Somit ist nach einer vorbestimmten Verdrehung zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Ende der beiden Torsionsstäbe 10, 12 die Belastungsgrenze des zweiten Torsionsstabes 12 erreicht, und er wird abgeschert. Somit wirkt zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Ende lediglich der erste Torsionsstab 10, und das bereitgestellte Widerstandsdrehmoment sinkt ab. Bei fortschreitender Verdrehung zwisehen den beiden axialen Enden des Torsionsstabes 10 beginnt dieser, sich nach innen einzuschnüren, wodurch das bereitgestellte Widerstandsdrehmoment weiter absinkt. Somit ergibt sich eine Kennlinie, die drei verschiedene Kraftniveaus zeigt: ein erstes hohes Kraftniveau,The assembly formed by the two torsion bars 10, 12 can be used in the belt retractor shown in Fig. 1 in such a way that the first axial end is firmly connected to the belt spool and the second axial end is firmly connected to the locking teeth. The characteristic curve of belt pull-off force F over the length s of the pulled-off belt that then occurs during operation is shown in Fig. 3. In a first phase, a high belt pull-off force results because the two torsion bars are connected in parallel. Since the second torsion bar 12 has a smaller wall thickness than the first torsion bar 10, the strength of the second torsion bar is lower than that of the first torsion bar. Thus, after a predetermined twist between the first and second axial ends of the two torsion bars 10, 12, the load limit of the second torsion bar 12 is reached and it is sheared off. Thus, only the first torsion bar 10 acts between the first and second axial ends, and the resistance torque provided decreases. As the torsion bar 10 continues to twist between the two axial ends, it begins to constrict inwards, causing the resistance torque provided to decrease further. This results in a characteristic curve that shows three different force levels: a first high force level,
bestimmt von den beiden parallelgeschalteten Torsionsstäben, ein niedrigeres zweites Kraftniveau, bestimmt von dem ersten Torsionsstab 10 im unverformten Zustand, und schließlich ein noch niedrigeres drittes Kraftniveau, bestimmt vom Torsionsstab 10 im verformten Zustand.determined by the two torsion bars connected in parallel, a lower second force level, determined by the first torsion bar 10 in the undeformed state, and finally an even lower third force level, determined by the torsion bar 10 in the deformed state.
In den Figuren 4 und 5 ist eine Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform entspricht grundsätzlich derjenigen von Fig. 2, wobei jedoch einige Modifikationen vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Torsionsstab 12 massiv ausgestaltet und nicht, wie gemäß der ersten Ausführungsform, hohl. Zum Zwecke der Montage wird hier der erste Torsionsstab 10 über den zweiten Torsionsstab 12 geschoben. Am zweiten axialen Ende kann eine Schweißnaht 14 vorgesehen sein, um die Torsionsstäbe miteinander zu verbinden. Ferner ist am zweiten Ende die Sperrverzahnung 6 drehfest angebracht.Figures 4 and 5 show an assembly according to a second embodiment of the invention. This embodiment basically corresponds to that of Figure 2, but with some modifications. In this embodiment, the second torsion bar 12 is solid and not hollow as in the first embodiment. For the purpose of assembly, the first torsion bar 10 is pushed over the second torsion bar 12. A weld seam 14 can be provided at the second axial end to connect the torsion bars to one another. Furthermore, the locking teeth 6 are attached to the second end in a rotationally fixed manner.
Ein weiterer Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, daß der erste Torsionsstab 10 nicht unmittelbar auf dem zweiten Torsionsstab aufliegt, sondern daß zwischen der Innenwand des ersten Torsionsstabes 10 und der mit einer Gleitbeschichtung versehenen Außenwand des zweiten Torsionsstabes 12 ein zylindrischer Zwischenraum mit einer Wandstärke A von etwa 0,25 mm vorliegt. Der Außendurchmesser des zweiten Torsionsstabes 12 beträgt bei dieser Ausfühningsform etwa 9 mm, und der Außendurchmesser des ersten Torsionsstabes 10 beträgt etwa 12 mm. Somit ist es bei gemeinsamer Tordierung der beiden Torsionsstäbe möglich, daß der erste Torsionsstab 10 sich verformt, bis er sich an der Außenfläche des zweiten Torsionsstabes 12 abstützt.Another difference from the first embodiment is that the first torsion bar 10 does not rest directly on the second torsion bar, but rather there is a cylindrical gap with a wall thickness A of approximately 0.25 mm between the inner wall of the first torsion bar 10 and the outer wall of the second torsion bar 12, which is provided with a sliding coating. The outer diameter of the second torsion bar 12 in this embodiment is approximately 9 mm, and the outer diameter of the first torsion bar 10 is approximately 12 mm. Thus, when the two torsion bars are twisted together, it is possible for the first torsion bar 10 to deform until it rests on the outer surface of the second torsion bar 12.
In Fig. 6 ist eine Baugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Auch bei dieser Ausführungsform ist der erste Torsionsstab 10 am ersten axialen Ende fest mit der Gurtspule 2 verbunden. Am zweiten axialen Ende des Torsionsstabes 10 ist die Sperrverzahnung 6 vorgesehen. Außerdem ist der zweite Torsionsstab 12 am zweiten axialen Ende fest mit dem ersten Torsionsstab 10 verbunden, während die beiden Torsionsstäbe am ersten axialen Ende sich gegeneinander verdrehen können. Am ersten axialen Ende ist der zweite Torsionsstab 12 verlängert ausgeführt und mit einer zweiten Sperrverzahnung 6' versehen.Fig. 6 shows an assembly according to a third embodiment of the invention. In this embodiment too, the first torsion bar 10 is firmly connected to the belt reel 2 at the first axial end. The locking teeth 6 are provided at the second axial end of the torsion bar 10. In addition, the second torsion bar 12 is firmly connected to the first torsion bar 10 at the second axial end, while the two torsion bars can rotate against each other at the first axial end. At the first axial end, the second torsion bar 12 is extended and provided with a second locking tooth 6'.
Auf diese Weise lassen sich durch selektive Blockierung der beiden Sperrverzahnungen 6, 6' zwei unterschiedliche Schaltzustände erhalten, die zusammen mit dem sich durch Zusammenwirken der beiden Torsionsstäbe 10, 12 ergebenden Variation der Kennlinie dazu benutzt werden können, die Gurtbandabzugskraft an die jeweiligen Anforderungen frei anzupassen. In einem ersten Schaltzustand, in welchem die Sperrverzahnung 6 blockiert ist, ist lediglich der erste Torsionsstab 10 aktiv. Das Widerstandsdrehmoment wird also ausschließlich von dem Torsionswiderstandsmoment des ersten Torsionsstabes 10 bestimmt. In einem zweiten Schaltzustand, in welchem die Sperrverzahnung 6 freigegeben ist, jedoch die Sperrverzahnung 6' blockiert ist, sind die beiden Torsionsstäbe 10, 12 in Reihe geschaltet. Es ergibt sich somit ein niedrigeres Widerstandsdrehmoment als im ersten Schaltzustand.In this way, two different switching states can be obtained by selectively blocking the two locking teeth 6, 6', which, together with the variation in the characteristic curve resulting from the interaction of the two torsion bars 10, 12, can be used to freely adapt the belt pull-off force to the respective requirements. In a first switching state, in which the locking teeth 6 are blocked, only the first torsion bar 10 is active. The resistance torque is therefore determined exclusively by the torsional resistance moment of the first torsion bar 10. In a second switching state, in which the locking teeth 6 are released but the locking teeth 6' are blocked, the two torsion bars 10, 12 are connected in series. This results in a lower resistance torque than in the first switching state.
In Fig. 7 ist eine Baugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Torsionsstäbe 10, 12 am ersten axialen Ende fest miteinander verbunden. Ferner ist an diesem Ende eine dritte Sperrverzahnung 6" vorgesehen. Schließlich ist mit diesem Ende der beiden Torsionsstäbe auch die Gurtspule 2 drehfest verbunden.Fig. 7 shows an assembly according to a fourth embodiment of the invention. In this embodiment, the two torsion bars 10, 12 are firmly connected to one another at the first axial end. Furthermore, a third locking toothing 6" is provided at this end. Finally, the belt reel 2 is also connected in a rotationally fixed manner to this end of the two torsion bars.
An dem zweiten axialen Ende können sich die beiden Torsionsstäbe 10, 12 relativ zueinander verdrehen. An dem ersten Torsionsstab 10 ist eine erste Sperrverzahnung 6 vorgesehen, und am zweiten Torsionsstab 12 ist eine zweite Sperrverzahnung 61 vorgesehen.At the second axial end, the two torsion bars 10, 12 can rotate relative to one another. A first locking toothing 6 is provided on the first torsion bar 10, and a second locking toothing 6 1 is provided on the second torsion bar 12.
Diese Ausführungsform erlaubt zwei Schaltzustände zur Kraftbegrenzung; die entsprechende Kennlinie ist in Fig. 8 gezeigt. In einem ersten Zustand, der zu einer hohen Gurtbandabzugskraft führt, sind die beiden Torsionsstäbe 10, 12 parallelgeschaltet, indem die beiden Sperrverzahnungen 6, 6' blockiert werden. In einem zweiten Schaltzustand ist nur einer der Torsionsstäbe aktiv; die zu dem entsprechenden anderen Torsionsstab gehörige Sperrverzahnung wird nicht blockiert.This embodiment allows two switching states for force limitation; the corresponding characteristic curve is shown in Fig. 8. In a first state, which leads to a high belt pull-off force, the two torsion bars 10, 12 are connected in parallel by blocking the two locking teeth 6, 6'. In a second switching state, only one of the torsion bars is active; the locking teeth belonging to the corresponding other torsion bar are not blocked.
Die dritte Sperrverzahnung 6" dient dazu, die Kraftbegrenzungsfunktion nach einem vorbestimmten Drehwinkel der Gurtspule zu deaktivieren. Zu diesem Zweck wird eine in den Figuren nicht dargestellteThe third locking toothing 6" serves to deactivate the force limiting function after a predetermined angle of rotation of the belt reel. For this purpose, a
Blockierklinke in die dritte Sperrverzahnung 6" eingesteuert, wodurch die Gurtspule 2 unmittelbar blockiert wird. Auf diese Weise kann kein Gurtband mehr von der Gurtspule abgezogen werden. Somit kann beispielsweise der maximal zulässige Drehwinkel der Gurtspule auf 400° begrenzt werden, um zu verhindern, daß derart viel Gurtband von der Gurtspule abgezogen wird, daß der zurückzuhaltende Fahrzeuginsasse sich übermäßig weit nach vorne bewegen kann.The locking pawl is guided into the third locking toothing 6", whereby the belt reel 2 is immediately blocked. In this way, no more belt webbing can be pulled off the belt reel. For example, the maximum permissible angle of rotation of the belt reel can be limited to 400° in order to prevent so much belt webbing from being pulled off the belt reel that the vehicle occupant to be restrained can move excessively far forward.
In Fig. 9 ist eine Baugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform werden drei Torsionsstäbe verwendet, wobei der erste Torsionsstab 10 und der zweite Torsionsstab 12 hohl sind und der dritte Torsionsstab 13 als massiver Torsionsstab ausgebildet ist, der im Inneren des zweiten Torsionsstabes 12 angeordnet ist. Alle drei Torsionsstäbe sind an ihrem ersten axialen Ende drehfest miteinander und drehfest mit der Gurtspule 2 verbunden. An dem zweiten axialen Ende können sich die Torsionsstäbe relativ zueinander verdrehen. An diesem Ende ist jeder Torsionsstab mit einer Sperrverzahnung 6, 6' beziehungsweise 6" versehen.Fig. 9 shows an assembly according to a fifth embodiment of the invention. In this embodiment, three torsion bars are used, the first torsion bar 10 and the second torsion bar 12 being hollow and the third torsion bar 13 being designed as a solid torsion bar which is arranged inside the second torsion bar 12. All three torsion bars are connected to one another and to the belt reel 2 in a rotationally fixed manner at their first axial end. At the second axial end, the torsion bars can rotate relative to one another. At this end, each torsion bar is provided with a locking toothing 6, 6' or 6".
Mit dieser Baugruppe lassen sich durch die unterschiedliche Kombination der jeweils wirksamen Torsionsstäbe die verschiedensten Kennlinien erzielen. Ein Beispiel ist in Fig. 10 gezeigt: in einer ersten Phase werden zwei Torsionsstäbe verwendet, so daß sich ein mittleres Kraftniveau ergibt. In einer sich daran anschließenden zweiten Phase ist nur noch ein Torsionsstab aktiv, so daß sich ein verringertes Kraftniveau ergibt. Schließlich werden alle drei Torsionsstäbe aktiviert, so daß sich ein hohes Kraftniveau ergibt. Eine solche Kennlinie ist grundsätzlich wünschenswert. Während der ersten Phase, in der der Fahrzeuginsasse ausschließlich vom Sicherheitsgurt zurückgehalten wird, soll die Gurtbandabzugskraft gerade so hoch sein, daß Verletzungen des Fahrzeuginsassen ausgeschlossen werden können, jedoch eine hohe Verzögerung des Fahrzeuginsassen erzielt wird. In einer zweiten Phase, in welcher der Fahrzeuginsasse in einen vor ihm entfalteten Gassack eintaucht, sollte die Gurtbandabzugskraft absinken, da ansonsten zusammen mit der vom Gassack auf den Oberkörper ausgeübten Belastung ein Belastungsniveau erreicht würde, bei welchem Verletzungen nicht ausgeschlossen werden könnten. In einer dritten Phase ist schließlich eine hohe Gurtbandabzugskraft wünschenswert, um zuWith this assembly, a wide variety of characteristics can be achieved by combining the different torsion bars that are effective at the time. An example is shown in Fig. 10: in a first phase, two torsion bars are used, resulting in a medium force level. In a subsequent second phase, only one torsion bar is active, resulting in a reduced force level. Finally, all three torsion bars are activated, resulting in a high force level. Such a characteristic is fundamentally desirable. During the first phase, in which the vehicle occupant is held back exclusively by the seat belt, the belt pull-off force should be just high enough to rule out injuries to the vehicle occupant, but still achieve a high deceleration of the vehicle occupant. In a second phase, in which the vehicle occupant plunges into an airbag that is deployed in front of him, the belt pull-off force should drop, since otherwise, together with the load exerted on the upper body by the airbag, a load level would be reached at which injuries could not be ruled out. In a third phase, a high webbing pull-off force is desirable in order to
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verhindern, daß der Fahrzeuginsasse sich übermäßig weit nach vorne verlagert und beispielsweise den Gassack durchschlägt.prevent the vehicle occupant from moving excessively far forward and, for example, penetrating the gas bag.
In Fig. 11 ist eine Baugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Auch hier werden drei ineinander angeordnete Torsionsstäbe 10, 12, 13 verwendet. Der erste Torsionsstab 10 ist an seinem ersten axialen Ende drehfest mit der Gurtspule 2 und mit dem zweiten Torsionsstab 12 verbunden. An seinem zweiten axialen Ende ist der Torsionsstab 10 mit einer Sperrverzahnung 6 versehen. Der zweite Torsionsstab 12 ist an seinem zweiten axialen Ende mit einer Sperrverzahnung 6' versehen sowie drehfest mit dem dritten Torsionsstab 13 verbunden. Der Torsionsstab 13 ist massiv ausgeführt und an seinem ersten axialen Ende, an welchem er sich frei relativ zum zweiten Torsionsstab 12 drehen kann, mit einer dritten Sperrverzahnung 6" versehen. Ferner ist der dritte Torsionsstab 13 in einem Bereich zwischen seinem ersten axialen Ende und seiner Mitte mit verringertem Querschnitt ausgeführt, so daß der zweite Torsionsstab 12 in diesem Bereich nicht unmittelbar auf dem dritten Torsionsstab 13 aufliegt.Fig. 11 shows an assembly according to a sixth embodiment of the invention. Here, too, three torsion bars 10, 12, 13 arranged one inside the other are used. The first torsion bar 10 is connected at its first axial end in a rotationally fixed manner to the belt reel 2 and to the second torsion bar 12. At its second axial end, the torsion bar 10 is provided with a locking toothing 6. The second torsion bar 12 is provided at its second axial end with a locking toothing 6' and is connected in a rotationally fixed manner to the third torsion bar 13. The torsion bar 13 is solid and is provided with a third locking toothing 6" at its first axial end, at which it can rotate freely relative to the second torsion bar 12. Furthermore, the third torsion bar 13 is designed with a reduced cross-section in an area between its first axial end and its center, so that the second torsion bar 12 does not rest directly on the third torsion bar 13 in this area.
Auch bei dieser Ausführungsform läßt sich ein Verlauf der Kennlinie erzielen, wie er von Fig. 8 bezüglich der vierten Ausführungsform bekannt ist. Ein mittleres Kraftniveau läßt sich erzielen, indem beispielsweise die Sperrverzahnung 6 blockiert wird. In diesem Fall ist nur der erste Torsionsstab 10 aktiv. Alternativ könnte die zweite Sperrverzahnung 6' blockiert werden, während die erste Sperrverzahnung 6 freigegeben ist. In diesem Fall wäre lediglich der zweite Torsionsstab 12 aktiv. Ein verringertes Kraftniveau läßt sich dann erzielen, indem lediglich die dritte Sperrverzahnung 6" blockiert wird, während die erste und die zweite Sperrverzahnung 6, 6' freigegeben sind. In diesem Fall sind der zweite und der dritte Torsionsstab 12, 13 in Reihe geschaltet. Ein hohes Kraftniveau läßt sich anschließend erzielen, indem die beiden Sperrverzahnungen 6, 6' blockiert werden, so daß die beiden Torsionsstäbe 10, 12 parallelgeschaltet aktiv sind.In this embodiment, too, a characteristic curve can be achieved as is known from Fig. 8 with respect to the fourth embodiment. A medium force level can be achieved, for example, by blocking the locking teeth 6. In this case, only the first torsion bar 10 is active. Alternatively, the second locking teeth 6' could be blocked while the first locking teeth 6 is released. In this case, only the second torsion bar 12 would be active. A reduced force level can then be achieved by blocking only the third locking teeth 6" while the first and second locking teeth 6, 6' are released. In this case, the second and third torsion bars 12, 13 are connected in series. A high force level can then be achieved by blocking the two locking teeth 6, 6' so that the two torsion bars 10, 12 are active in parallel.
In Fig. 13 ist eine Baugruppe gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Ähnlich wie bei der Baugruppe gemäß der zweiten Ausführungsform werden ein erster Torsionsstab 10 und einer zweiter Torsionsstab 12 verwendet, wobei zwischen den beiden TorsionsstäbenFig. 13 shows an assembly according to a seventh embodiment of the invention. Similar to the assembly according to the second embodiment, a first torsion bar 10 and a second torsion bar 12 are used, with a spacer between the two torsion bars
ein Zwischenraum vorgesehen ist. Zusätzlich ist auf der Außenfläche des zweiten Torsionsstabes 12 eine Kunststoffbeschichtung 16 aufgebracht, die bezüglich des ersten Torsionsstabes 10 als Gleitoberfläche wirkt und ein Kaltverschweißen der beiden Torsionsstäbe bei Belastung vermeidet. Anstelle der Kunststoffbeschichtung könnte auch eine Federstahlauflage verwendet werden. Die beiden Torsionsstäbe 10, 12 sind an ihrem zweiten axialen Ende drehfest miteinander sowie mit der Gurtspule 2 verbunden. An dem ersten axialen Ende ist der zweite Torsionsstab 12 drehfest mit der Sperrverzahnung 6 verbunden. Dies ist hier wieder durch eine Schweißnaht 14 symbolisiert. Der erste Torsionsstab 10 ist an seinem ersten axialen Ende drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar in der Sperrverzahnung 6 aufgenommen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Keilverzahnung verwendet werden.an intermediate space is provided. In addition, a plastic coating 16 is applied to the outer surface of the second torsion bar 12, which acts as a sliding surface with respect to the first torsion bar 10 and prevents cold welding of the two torsion bars under load. Instead of the plastic coating, a spring steel support could also be used. The two torsion bars 10, 12 are connected to one another and to the belt reel 2 at their second axial end in a rotationally fixed manner. The second torsion bar 12 is connected to the locking teeth 6 in a rotationally fixed manner at the first axial end. This is again symbolized here by a weld seam 14. The first torsion bar 10 is held in the locking teeth 6 in a rotationally fixed manner at its first axial end, but can be moved in the axial direction. For this purpose, a spline toothing can be used, for example.
Wenn nun zwischen der Sperrverzahnung 6 und der Gurtspule 2 ein Drehmoment wirkt, sind zunächst die beiden Torsionsstäbe 10, 12 parallelgeschaltet aktiv. Aufgrund des Zwischenraumes zwischen der Innenfläche des ersten Torsionsstabes 10 und der von der Kunststoffbeschichtung 16 bereitgestellten Gleitfläche auf dem zweiten Torsionsstab 12 beginnt der erste Torsionsstab 10 ab einem vorbestimmten Drehwinkel, unter Bildung einer schraubenförmig verlaufenden Falte 18 (siehe Fig. 16) zu kollabieren. Er stützt sich dabei auf der Kunststoffbeschichtung 16 ab, die verhindert, daß es zu einem metallischen Kontakt zwischen den beiden Torsionsstäben und somit zu einer erhöhten Reibung zwischen diesen kommt, wie sie beispielsweise durch punktuelle Kaltverschweißungen hervorgerufen werden könnte. Durch auftretende Falte 18 verkürzt sich der erste Torsionsstab 10 so weit, daß er an seinem ersten axialen Ende aus der Sperrverzahnung 16 herausrutscht. In diesem Zustand ist nur noch der zweite Torsionsstab 12 aktiv.If a torque now acts between the locking teeth 6 and the belt reel 2, the two torsion bars 10, 12 are initially active in parallel. Due to the gap between the inner surface of the first torsion bar 10 and the sliding surface provided by the plastic coating 16 on the second torsion bar 12, the first torsion bar 10 begins to collapse from a predetermined angle of rotation, forming a helical fold 18 (see Fig. 16). It is supported on the plastic coating 16, which prevents metallic contact between the two torsion bars and thus increased friction between them, as could be caused, for example, by localized cold welding. The fold 18 that occurs shortens the first torsion bar 10 to such an extent that it slips out of the locking teeth 16 at its first axial end. In this state, only the second torsion bar 12 is active.
Die auftretende Falte wird besonders beeinflußt von den gewählten Abmessungen. Als vorteilhaft hat sich für die Dicke A des Spaltes zwischen der Kunststoffbeschichtung 16 und der Innenfläche des ersten Torsionsstabes 10 ein Wert von 0,5 bis 1,5 mm herausgestellt. Der Durchmesser des zweiten Torsionsstabes ergibt sich aus dem gewünschten Torsionswiderstandsmoment; übliche Durchmesser betragen zwischen etwa 8 mm und etwa 13 mm. Das gleiche gilt für die Wandstärke des ersten Torsionsstabes, die vom gewählten Durchmesser abhängt; die WandstärkeThe resulting fold is particularly influenced by the selected dimensions. A value of 0.5 to 1.5 mm has proven to be advantageous for the thickness A of the gap between the plastic coating 16 and the inner surface of the first torsion bar 10. The diameter of the second torsion bar is determined by the desired torsional resistance moment; usual diameters are between about 8 mm and about 13 mm. The same applies to the wall thickness of the first torsion bar, which depends on the selected diameter; the wall thickness
-11-beträgt
üblicherweise zwischen 0,3 mm und 2 mm.-11-is
usually between 0.3 mm and 2 mm.
In den Fig. 14 und 15 ist eine Variante zur siebten Ausführungsform gezeigt. Bei dieser Variante werden fingerartige Vorsprünge 19 am ersten axialen Ende des ersten Torsionsstabes 10 verwendet. Diese Finger greifen in entsprechende Aussparungen in der Sperrverzahnung 6 ein. Durch die Wahl der axialen Länge der Vorsprünge 19 kann der Winkel bestimmt werden, bei dem der erste Torsionsstab 10 soweit verkürzt ist, daß er aus der Sperrverzahnung 6 herausrutscht.A variant of the seventh embodiment is shown in Figs. 14 and 15. In this variant, finger-like projections 19 are used on the first axial end of the first torsion bar 10. These fingers engage in corresponding recesses in the locking teeth 6. By selecting the axial length of the projections 19, the angle can be determined at which the first torsion bar 10 is shortened to such an extent that it slips out of the locking teeth 6.
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