DE4206983C2 - Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsgurt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtstraffer nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Fahrzeugsicherheitsgurtsysteme sind immer häufiger mit einem Gurtstraffer ausgerüstet, um den von einem Fahrzeugin­ sassen angelegten Sicherheitsgurt zu straffen und den Körper des Insassen fest zurückzuhalten und so bei einem Unfall einen Sekundäraufprall des Körpers innerhalb des Fahrzeugs zu verhindern.

Aus der DE 35 28 162 A1 ist ein Gurtstraffer bekannt, bei dem ein außenverzahntes Innenrad drehfest mit der Gurtspulen­ welle verbunden und konzentrisch von einer innenverzahnten Seilscheibe umgeben ist, die in einer Führung drehbar gehalten ist und sich im Normalfall nicht in Eingriff mit dem Innenrad befindet. Auf die Seilscheibe ist ein Zugseil gewickelt, das mit einem Antrieb verbunden ist. Im Betriebs­ fall führt die vom Antrieb über das Zugseil auf die Seilscheibe übertragene Kraft zur Verlagerung der Seilscheibe und damit zu einem Eingriff mit dem Innenrad. Bei einem weiteren Ansteigen der über das Zugseil übertrag­ genen Kraft wird die nunmehr erfolgende Drehung der Seilscheibe über das Innenrad auf die Gurtspulenwelle übertragen und der Sicherheitsgurt gestrafft. Bei diesem Gurtstraffer tritt das Problem auf, daß der Eingriffszustand nur bei gespanntem Zugseil aufrechterhalten wird. Läßt die Spannung des Zugseils aus irgendeinem Grund nach, geraten die beiden Zahnräder außer Eingriff und es kann wieder eine Gurtlose entstehen, die bei einer gegebenenfalls auftretenden Zweitkollision die Schutzwirkung des Sicherheitsgurtes herabsetzt.

Aus der DE 32 31 509 A1 ist ein Gurtstraffer bekannt, bei dem ein Zugseil um eine im Gehäuse des Gurtstraffers angeordnete und drehfest mit der Gurtspulenwelle verbun­ dene Scheibe gewunden ist. Um nach einer Auslösung des Gurtstraffers dessen Ansprechzeit zu reduzieren, weist die Rolle über ihren Umfang verteilte Ausnehmungen auf, in die ein am Zugseil befestigter Nippel eingreifen kann. Damit sich die Gurtspulenwelle im normalen Betrieb ohne Behinde­ rung drehen kann, ist der am Zugseil befestigte Nippel während des normalen Betriebs des Gurtstraffers durch die Eigensteifigkeit des Zugseils in einer Ausbauchung des Gurtstraffergehäuses gehalten, in der er nicht in Eingriff mit der Scheibe tritt. Auch bei diesem Gurtstraffer kann der durch eine Zugbelastung des Seils in Eingriff mit einer Ausnehmung der Seilscheibe gebrachte Nippel wieder außer Eingriff geraten, wenn sich nach einem erfolgten Straffungsvorgang bei einem Wegfall der Zugbelastung der Nippel im Bereich der Gehäuseausbauchung befindet. Außer­ dem kann es bei diesem Gurtstraffer beim Eingreifen des Nippels in eine Ausnehmung der Scheibe dann zu Problemen kommen, wenn die Scheibe während eines Unfalls über die Gurtspulenwelle in einer Position arretiert ist, in der der Nippel des Zugseils nicht auf eine Ausnehmung der Seilscheibe trifft und aufgrund der sich in Zugrichtung verengenden Gehäuseausbauchung auch nicht in eine benach­ barte Ausnehmung der Seilscheibe rutschen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtstraf­ fer bereitzustellen, bei dem die Seilscheibe im Kollisi­ onsfall zuverlässig mit der Gurtspulenwelle gekuppelt wird und bei dem der Kupplungszustand auch bei einem Abfall der zum Einkuppeln führenden Kraft weiter aufrechterhalten wird, um eine Gurtentspannung zu verhindern.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein verschiebbares Distanzstück lösbar mit der Seilscheibe so gekoppelt ist, daß es bei durch den Antrieb bewirkter Drehung der Seilscheibe von dieser aus einer zurückgezo­ genen Stellung in eine Eingriffsstellung verschoben wird, in der es zwischen der Seilscheibe und einem Widerlager eines ortsfesten Bauteils eingreift, die Seilscheibe in treibendem Eingriff mit der Gurtspulenwelle hält und in der Eingriffstellung von der Seilscheibe entkoppelt ist, so daß diese sich drehen kann.

In bevorzugten Ausführungsformen weist das ortsfeste Bauteil eine Führung auf, entlang der das Distanzstück bei der Verschiebung aus der zurückgezogenen Stellung in die Eingriffstellung geführt ist. Besonders bevorzugt weist die Führung eine Fläche auf, die so angeordnet ist, daß die Seilscheibe unter Mitwir­ kung des Distanzstücks in Eingriff mit der Gurtspulenwelle gehalten wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Gurtstraffer wird die Seil­ scheibe auf eine Betätigung des Antriebs hin in treibenden Eingriff mit Gurtspulenwelle verschoben, wobei dann, wenn die Seilscheibe sich in Eingriff mit der Gurtspulenwelle befindet, das Distanzstück bei Drehung der Seilscheibe in seine Eingriffsstellung verschoben wird, in der es den Eingriff der Seilscheibe mit der Gurtspulenwelle aufrecht­ erhält. In der Eingriffsstellung ist das Distanzstück von der Seilscheibe entkoppelt, wodurch es dieser ermöglicht ist, sich vom Antrieb angetrieben weiter zu drehen und die Gurtspulenwelle des Gurtaufrollers entsprechend zu drehen. Auf diese Weise wird eine gewisse Länge des Sicherheits­ gurtes auf die Gurtspule gewickelt und eine Spannung im Sicherheitsgurt erzeugt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gurtstraffers in betriebsbereitem Zustand,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Gurtstraffers kurz nach Auslösung eines Antriebs, und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Gurtstraffers mit einem Distanzstück in Eingriffstellung, nachdem dieses von einer Seilscheibe entkoppelt worden ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform eines Gurtstraffers weist ein Sicherheits-Gurtaufroller 1 eine Gurtspule mit einer Gurtspulenwelle 11 auf. Eine Seil­ scheibe 5, die durch ein Drahtseil 3 mit einem Antrieb 2 verbunden ist, ist mit der Gurtspulenwelle 11 in Eingriff bringbar, wobei durch Drehung letzterer in Gurtaufwickel­ richtung Zug auf einen Sicherheitsgurt 4 ausgeübt wird. Somit ist ein Gurtstraffer geschaffen, bei dem die Straf­ fung des Sicherheitsgurtes durch Drehen der Gurtspulen­ welle des Aufrollers erreicht wird.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel weist ein Distanz­ stück 7 auf, daß durch eine als Widerlager dienende Führung 63 eines orts­ festen Bauteils 6 geführt und in eine Eingriffsstellung zwischen dem Bauteil 6 und der Seilscheibe 5 verschiebbar ist, in der es die Seilscheibe 5 in Eingriff mit der Gurtspulenwelle 11 hält.

Der Aufroller 1 ist von bekannter Bauart und enthält eine Gurtklemmechanik 13. Das ortsfeste Bauteil 6 hat die Gestalt eines Blocks, der auf geeignete, nicht darge­ stellte Weise an einer Seitenwand eines Rahmens 14 des Aufrollers 1 angebracht ist. Der Block 6 weist eine im wesentlichen kreisförmige, die Seilscheibe 5 aufnehmende Ausnehmung 61, einen im wesentlichen tangential von der Ausnehmung in Richtung zum Antrieb 2 führenden Kanal 62, durch den das Drahtseil 3 von der Seilscheibe 5 zum Antrieb führt, und eine Führung 63 für das Distanzstück 7 auf.

Ein Ritzel 12 mit einer quadratischen oder anderweitig unrunden zentralen Ausnehmung ist auf einem dazu passenden Abschnitt der Gurtspulenwelle 11 befestigt, so daß das Ritzel 12 sich mit der Gurtspulenwelle dreht. Ein Ab­ schnitt 15 der Gurtspulenwelle 11 ragt bezüglich des Ritzels 12 nach außen und ist mit einem Ende einer Spiralaufwickel­ feder des Aufrollers 1 verbunden (nicht gezeigt).

Die Seilscheibe 5 ist kreisringförmig und weist auf ihrer inneren Umfangswandung, die einen etwas größeren Durchmes­ ser als der des Ritzels 12 hat, eine Verzahnung 51 auf, die mit einer Verzahnung 121 des Ritzels 12 kämmt. Seiten­ flansche 52 und 53 der Seilscheibe 5 weisen mit 54 bezeich­ nete übereinstimmende Aussparungen an ihren Rändern auf, von denen in Fig. 1 nur eine sichtbar ist.

Das Drahtseil 3 ist auf die Seilscheibe 5 gewickelt und an ihr mit einem Kloben 31 verankert, der in einem Einschnitt 58 des Seitenflansches 52 aufgenommen ist, der durch Herausschneiden eines Teils des Flansches in im wesentli­ chen tangentialer Richtung gebildet ist. Das Drahtseil 3 macht vom Kloben 31 ungefähr zwei Umdrehungen um die Seil­ scheibe 5 und führt dann durch den Kanal 62 von ihr weg zum Antrieb 2, wo es an einem nicht dargestellten Kolben des Antriebs befestigt ist.

Das Distanzstück 7, das verschiebbar in der Distanzstück- Führung 63 aufgenommen ist, weist einen langge­ streckten, geraden Teil 71 und einen Vorsprung 72 auf, der in den Aussparungen 54 der Seitenflansche 52, 53 der Seil­ scheibe 5 aufgenommen ist und durch den es lösbar mit der Seilscheibe gekoppelt ist. Der Teil 71 des Distanzstücks 7 hat eine Dicke solchermaßen, daß er dann, wenn er sich zwischen dem Außenrand der Seilscheibe 5 und der Seiten­ wand der Führung 63 im Block 6 befindet, die Innenverzahnung 51 der Seilscheibe 5 in kämmendem und treibendem Eingriff mit der Verzahnung 121 des Ritzels 12 hält.

Eine Abdeckung 10 paßt über den Block 6, wobei die Auf­ wickelfederanordnung 8 des Aufrollers in der Abdeckung aufgenommen ist.

Die im folgenden verwendeten Richtungsbezeichnungen "oben" und "unten" bzw. "links" oder "rechts" sind in bezug auf die Figuren zu verstehen und können bei einem Gurtstraffer in Einbaulage anderes sein. Im in Fig. 2 dargestellten, betriebsbereiten Zustand befindet sich die Seilscheibe 5 in der Ausnehmung 61 des Blocks 6, wobei der unten gele­ gene Rand jedes Flansches 52, 53 von der untersten Wand­ fläche des Blocks 6 abgestützt ist, und das Distanzstück 7 befindet sich in seiner zurückgezogenen Stellung im untersten Teil der Führung 63, wobei sein Vorsprung 72 durch Eingriff in die Aussparungen 54 der Flansche 52, 53 mit der Seilscheibe 5 gekoppelt ist. Um die Seilscheibe 5 in dieser Stellung zu halten, kann zur vorläufigen Befesti­ gung ein nicht gezeigter Scherstift Verwendung finden. Die Außenverzahnung 121 des Ritzels 12 und die Innenver­ zahnung 51 der Seilscheibe 5 greifen, durch einen gewissen Abstand voneinander getrennt, nicht ineinander ein und der Aufroller 1 funktioniert normal.

Treten bei betriebsbereitem Zustand des Gurtstraffers hohe Beschleunigungswerte auf, beispielsweise bei einer Fahrzeugkollision, wird der Antrieb 2 nach Erfassung dieser Beschleunigung durch einen Sensor ausgelöst und das Drahtseil 3 wird in Richtung des Pfeils A (s. Fig. 3) in den Antrieb 2 gezogen. Der nicht gezeigte Scherstift schert ab und die Seilscheibe 5 mit dem auf sie gewickel­ ten Seil 3 wird nach oben gezogen, worauf die Außenverzah­ nung 121 des Ritzels 12 und die Innenverzahnung 51 der Seilscheibe 5 in einem im wesentlichen unten gelegenen Bereich ineinander eingreifen. Die Seilscheibe 5 kann sich frei bewegen, da keine Behinderung bezüglich einer nach oben gerichteten Bewegung oder bezüglich einer Drehung der Seilscheibe 5 in Richtung des Pfeils B besteht. Folglich wird ein kämmender Eingriff der Verzahnung 121 mit der Verzahnung 51 durch eine kleine Drehung der Seilscheibe 5 in Richtung B selbst dann erreicht, wenn die Zahnspitzen der Verzahnungen 121 und 51 aufeinander treffen.

Wenn die Seilscheibe 5 gedreht und das Distanzstück 7 ein Stück nach oben gezogen wird, wird die Seilscheibe 5 nach links gedrückt und der Eingriffsbereich zwischen den Verzahnungen 121 und 51 verlagert sich. Wird die Seilschei­ be 5 durch das Seil 3 weitergedreht, so wird das Distanz­ stück 7 im Führungskanal 63 ganz nach oben gezogen, worauf der Vorsprung 72 sich aus den Aussparungen 54 entkoppelt. In Fig. 4 ist der Zustand dargestellt, in dem die Kopplung zwischen der Seilscheibe 5 und dem Distanzstück 7 gelöst ist. In dieser Stellung bleibt der Teil 71 des Distanz­ stücks 7 zwischen der Seilscheibe 5 und der Führungsfläche des Führungskanals 63 und der Eingriff der Außenverzahnung 121 des Ritzels mit der Innenverzahnung 51 der Seilscheibe wird aufrechterhalten.

Nachdem die Seilscheibe 5 vom Distanzstück 7 entkoppelt worden ist, dreht sich die Seilscheibe weiter und wird an Punkten P und Q in der in Fig. 4 gezeigten Stellung abgestützt. Die Drehung wird über das Ritzel 12 auf die Gurtspulenwelle 11 übertragen und ein Teil des Sicherheits­ gurtes 4 wird auf die Spule gewickelt. Dieser Vorgang findet sehr schnell statt, so daß der Gurt gestrafft ist, bevor der Körper des Insassen sich infolge der Massenträg­ heit bewegt.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist bei diesem Ausführungsbei­ spiel die Eingriffsstelle T eines gegebenen Zahns 51 mit einem Zahn 121 nach unten in einem Winkel theta (Eingriffs­ winkel) bezüglich einer Linie geneigt, die die Drehachse O des Ritzels 12 und den Berührungspunkt P zwischen der Seilscheibe 5 und dem Distanzstück 7 verbindet. Dadurch ist die von der Seilscheibe 5 auf das Distanzstück 7 ausgeübte Kontakt- oder Druckkraft P₁ am gleitenden Berührpunkt P zwischen der Seilscheibe 5 und den Distanz­ stück 7 vermindert.

Insbesondere sollte, wenn wie in Fig. 4 dargestellt, die an den Punkten P und Q abgestützte Seilscheibe 5 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, die Eingriffsstelle T so gewählt werden, daß der Eingriffswinkel theta theoretisch betrachtet zwischen 0° und 90° liegt. Tatsächlich jedoch drückt die Druckkraft P₁ dann, wenn im Betrieb ein Zahn der Innenverzahnung 51 mit einem Zahn der Außenverzahnung 121 in Eingriff steht, aufgrund des Eingriffsdruckwinkels alpha (siehe Fig. 4) das Distanzstück 7 weg. Wenn der Eingriff aufgrund dieser Kraft schwächer wird, nimmt die Druckkraft P₁ zu, weil der Eingriffsdruckwinkel alpha an den Zahnspitzen größer ist. Diese Zunahme der Druckkraft P₁ wirkt als eine die Verzahnungen außer Eingriff drängen­ de Kraft. Wird jedoch der Eingriffswinkel theta so einge­ stellt, daß er wie in Fig. 4 dargestellt näher bei dem Eingriffsdruckwinkel alpha liegt, kann der Einfluß des Eingriffsdruckwinkels alpha minimiert werden und der Eingriff der Verzahnungen kann mit einer minimalen Druck­ kraft P₁ aufrecht erhalten werden. Die Einstellung des tatsächlichen Eingriffswinkels theta kann festgelegt werden, indem die Bewegung der Seilscheibe 5 und die Druckkraft P₂ auf den Punkt Q berücksichtigt wird.

Auf diese Weise ist es bei dem erfindungsgemäßen Gurt­ straffer möglich, den Reibungswiderstand beim Drehen der Seilscheibe 5 am Abstützpunkt P zu minimieren, den Ein­ griff der Verzahnungen aufrechtzuerhalten und die auf das Seil 3 ausgeübte Zugkraft auf effiziente Weise in eine auf die Gurtspulenwelle 11 wirkende Drehkraft umzuwandeln.

Anstelle des im Zusammenhang mit der beschriebenen Ausfüh­ rungsform verwendeten Antriebs, der das Seil herauszieht, ist es auch möglich, die Seilscheibe 5 direkt mittels einer kräftigen Biegeschraubenfeder zu drehen. Ebenso kann statt der Verzahnungen, über die die Seilscheibe 5 mit der Gurtspulenwelle 11 in Eingriff tritt, ein reibschlüssiger Eingriff angewendet werden.

Claims (3)

1. Gurtstraffer für einen Fahrzeugsicherheitsgurt (4), bei dem der Sicherheitsgurt durch Drehen der Gurtspulen­ welle eines Gurtaufrollers (1) gestrafft wird, mit einer Seilscheibe (5), die sich normalerweise nicht in Eingriff mit der Gurtspulenwelle (11) des Gurtaufrollers (1) befindet, jedoch auf eine Betätigung eines Antriebs (2) in treibenden Eingriff mit der Gurtspulenwelle (11) verschiebbar ist, um diese in Gurtaufwickelrichtung zu drehen und dadurch Zug auf den Sicherheitsgurt auszuüben, dadurch gekennzeichnet, daß ein verschieb­ bares Distanzstück (7) lösbar mit der Seilscheibe (5) derart gekoppelt ist, daß es bei durch den Antrieb (2) bewirkter Drehung der Seilscheibe (5) von dieser aus einer zurückgezogenen Stellung in eine Eingriffsstellung ver­ schoben wird, in der es zwischen der Seilscheibe (5) und einem Widerlager (63) eines ortsfesten Bauteils (6) ein­ greift, die Seilscheibe (5) in treibendem Eingriff mit der Gurtspulenwelle (11) hält und in der Eingriffsstellung von der Seilscheibe (5) entkoppelt ist, so daß diese sich drehen kann.

2. Gurtstraffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Bauteil (6) eine Führung (63) aufweist, entlang der das Distanzstück (7) bei der Verschiebung aus der zurückge­ zogenen Stellung in die Eingriffsstellung geführt ist.

3. Gurtstraffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Bauteil (6) eine von der Führung (63) in Umfangsrichtung der Seilscheibe (5) beabstandete Fläche (Q) aufweist, die so angeordnet ist, daß die Seilscheibe (5) unter Mitwirkung des Distanzstücks (7) in Eingriff mit der Gurtspulenwelle (11) gehalten wird.