DE102004051415A1

DE102004051415A1 - Kraftbegrenzungsvorrichtung für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102004051415A1
Application number: DE200410051415
Authority: DE
Inventors: Ruprecht Sinnhuber; Mark Gonter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-23
Also published as: DE102004051415B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) für eine Sicherheitsgurteinrichtung (2) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Sicherheitsgurteinrichtung (2) eine Gurtwickelwelle (1) aufweist, auf die ein Gurtband (6) durch Drehen der Gurtwickelwelle (1) ab- und aufwickelbar ist. Bei aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) erfolgt das Abwickeln des Gurtbandes (6) von der Gurtwickelwelle (1) gegen eine auf die Gurtwickelwelle (1) wirkende Gurtrückhaltekraft. Erfindungsgemäß weist die Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) ein Verlagerungselement (10) auf, das so mit der Gurtwickelwelle (1) gekoppelt ist, dass bei aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) und Drehung der Gurtwickelwelle (1) in Abwickelrichtung (7) des Gurtbandes (6) das Verlagerungselement (10) gegen eine von einem Widerstandselement (18) ausgeübte Widerstandskraft, die die Gurtrückhaltekraft ausbildet, verlagert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftbegrenzungsvorrichtung für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine allgemein bekannte Sicherheitsgurteinrichtung weist eine Gurtwickelwelle auf, auf die ein Gurtband durch Drehen der Gurtwickelwelle ab- und aufwickelbar ist. Wird die Sicherheitsgurteinrichtung von einem Fahrzeuginsassen in eine Gebrauchsstellung verlagert, d. h., dass das Gurtband vom Fahrzeuginsassen angelegt wird, so rollt sich dabei das Gurtband wenigstens teilweise von der Gurtwickelwelle ab, wobei gleichzeitig eine der Gurtwickelwelle zugeordnete Feder gespannt wird. Durch diese im angelegten Zustand der Sicherheitsgurteinrichtung gespannte Feder wird das Gurtband in einem gespannten Zustand am Körper des Fahrzeuginsassen gehalten und zugleich wird durch die gespannte Feder beim Ablegen der Sicherheitsgurteinrichtung das Gurtband auf die Gurtwickelwelle wieder aufgewickelt. Im Falle beispielsweise einer Frontalkollision des Kraftfahrzeuges wird der Fahrzeuginsasse aufgrund der kollisionsbedingt auf ihn einwirkenden Kräfte nach vorne verlagert, so dass dabei das Gurtband weiter von der Gurtwickelwelle abgewickelt wird. Für ein optimales Schutzpotential für den Fahrzeuginsassen können Sicherheitsgurteinrichtungen Kraftbegrenzungsvorrichtungen aufweisen, mittels denen dieses Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtwickelwelle kraftbegrenzt erfolgt, so dass dadurch die Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen in gewünschter Weise kraftbegrenzt erfolgt.

Aus der DE 197 80 583 C1 ist eine gattungsgemäße Kraftbegrenzungsvorrichtung für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges bekannt, die eine Gurtwickelwelle aufweist, auf die ein Gurtband durch Drehen der Gurtwickelwelle ab- und aufwickelbar ist. Bei aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung erfolgt das Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtwickelwelle gegen eine auf die Gurtwickelwelle wirkende Gurtrückhaltekraft.

Konkret weist diese Kraftbegrenzungsvorrichtung zwei parallel oder in Reihe zueinander angeordnete Kraftbegrenzungselemente auf, wobei eines dieser Kraftbegrenzungselemente durch einen Torsionsstab gebildet ist. In einer konkreten Ausführung ist der Torsionsstab mit einer Torsionshülse ummantelt, so dass durch die Torsionshülse das zweite Kraftbegrenzungselement gebildet ist. Über ein Kupplungselement können der Torsionsstab und/oder die Torsionshülse mit der Gurtwickelwelle zur Kraftbegrenzung verbunden werden.

Aus der EP 1 000 822 A2 , der DE 196 04 483 C1 , der DE 100 46 056 A1 , der DE 101 23 921 C1 , der DE 298 80 147 U1 und der DE 100 05 010 A1 sind unterschiedliche Ausführungsvarianten von Kraftbegrenzungsvorrichtungen für Sicherheitsgurteinrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt. Dabei sind neben unterschiedlichen technischen Ausführungsvarianten der Kraftbegrenzungsvorrichtungen auch solche beschrieben, bei denen verschiedene Parameter, wie beispielsweise das Insassengewicht oder die Insassen-Sitzposition, auf das Kraftbegrenzungsniveau einen Einfluss haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftbegrenzungsvorrichtung für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei der auf einfache Weise eine Kraftbegrenzung der Gurtrückhaltekraft zum Erhalt eines optimalen Schutzpotentiales für den Fahrzeuginsassen möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 weist die Kraftbegrenzungsvorrichtung ein Verlagerungselement auf, das so mit der Gurtwickelwelle gekoppelt ist, dass bei aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung und Drehung der Gurtwickelwelle in Abwickelrichtung des Gurtbandes das Verlagerungselement gegen eine von einem Widerstandselement ausgeübte Widerstandskraft, die die Gurtrückhaltekraft ausbildet, verlagert wird.

Vorteilhaft hierbei ist, dass mit dem mit der Gurtwickelwelle gekoppelten Verlagerungselement und dem Widerstandselement ein einfacher Aufbau der Kraftbegrenzungsvorrichtung gegeben ist, mit dem eine funktionssichere Kraftbegrenzung der Gurtrückhaltekraft möglich ist. In Abhängigkeit von der Auslegung bzw. Ausführung des Widerstandselementes kann dabei das Kraftniveau der Gurtrückhaltekraft eingestellt werden. Die Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung kann beispielsweise mit Pre-, Early- und/oder Crash-Sensoreinrichtungen ausgelöst werden.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann das Widerstandselement so ausgebildet sein, dass die Widerstandskraft einstellbar ist. Damit kann die Gurtrückhaltekraft adaptiv beispielsweise in Abhängigkeit der Unfallschwere und/oder in Abhängigkeit von Insassenparametern eingestellt werden. Die Insassenparameter können beispielsweise die Insassen-Sitzposition, das Insassengewicht oder die Größe des Insassen sein. Des weiteren kann die Widerstandskraft des Widerstandselements in Abhängigkeit der kollisionsbedingten Vorverlagerung des Insassen eingestellt werden. Des weiteren kann die Kraftbegrenzungsvorrichtung so ausgebildet sein, dass die Gurtrückhaltekraft, d. h. die Widerstandskraft des Widerstandselementes, in dem Maße zurückgenommen wird, je mehr ein dem Insassen zugeordneter Airbag aufgeblasen ist und damit eine flächige Abstützung des Insassen übernimmt. Insgesamt kann mit der einstellbaren Widerstandskraft des Widerstandselements eine variable Kraft/Weg-Kennung der Kraftbegrenzungsvorrichtung erhalten werden. Die einzelnen Einstellparameter für die Widerstandskraft können mit allgemein bekannten Sensoreinrichtungen, beispielsweise mit im Sitz integrierten Sensoren zur Ermittlung des Insassengewichtes, ermittelt werden.

In einer konkreten Ausführungsform kann die Gurtwickelwelle mit dem Verlagerungselement eine Art Spindeltrieb ausbilden dergestalt, dass die Gurtwickelwelle wenigstens bereichsweise durch eine Hohlwelle mit einem Innengewinde gebildet ist und das Verlagerungselement durch einen Spindelkolben mit einem dem Innengewinde zugeordneten Außengewinde gebildet ist. Damit ist auf einfache Weise eine Kopplung zwischen dem Spindelkolben und der Hohlwelle und damit zwischen dem Verlagerungselement und der Gurtwickelwelle hergestellt. Ist die Kraftbegrenzungsvorrichtung nicht aktiviert, so dreht sich beim Abwickeln des Gurtbandes die Gurtwickelwelle zusammen mit dem Spindelkolben. Bei der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung wird der Spindelkolben drehsicher blockiert, so dass beim Abwickeln des Gurtbandes, wie dies bei einer Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen erfolgt, aufgrund der Drehung der Gurtwickelwelle der Spindelkolben verlagert wird. Das Widerstandselement ist dabei so dem Spindelkolben zugeordnet, dass die Verlagerung des Spindelkolbens gegen die im Widerstandselement wirkende Widerstandskraft erfolgt. Die Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung erfolgt dabei, wie oben bereits kurz erwähnt, mittels allgemein bekannter Sensoreinrichtungen. Die Geschwindigkeit der Verlagerung des Spindelkolbens ist dabei durch die Steigung des Spindeltriebes Gurtwickelwelle/Spindelkolben bestimmt.

Grundsätzlich kann der Spindeltrieb auch separat außerhalb der Gurtwickelwelle angeordnet sein. Die Kopplung zwischen Gurtwickelwelle und dem Verlagerungselement dieses Spindeltriebes kann dann mittels eines Vorgeleges oder eines Planetengetriebes erfolgen. Damit ist eine Variabilität für die Gurtkraft auch über die Übersetzung dieses koppelnden Getriebes möglich.

In einer Weiterbildung kann eine Führungswelle mit dem Spindelkolben verbunden sein, die aus der Gurtwickelwelle herausgeführt ist. Mit einer entsprechenden Lagerung der Führungswelle kann eine funktionssichere Führung für den Spindelkolben erhalten werden, so dass im Falle der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung eine funktionssichere Verlagerung des Spindelkolbens aufgrund der Führung durch die Führungswelle erhalten werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei einer Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung der Spindelkolben, vorzugsweise die Führungswelle, drehsicher blockierbar sein, so dass bei Drehung der Gurtwickelwelle in Abwickelrichtung des Gurtbandes der Spindelkolben in Axialrichtung der Gurtwickelwelle gegen die Widerstandskraft des Widerstandselementes verlagert wird. Da die Führungswelle aus der die Gurtwickelwelle bildenden Hohlwelle herausgeführt ist, ist auf einfache Weise eine drehsichere Blockierung bei der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung möglich. Aufgrund der Verbindung zwischen Führungswelle und Spindelkolben ist damit auch der Spindelkolben drehsicher blockiert, so dass bei Drehung der Gurtwickelwelle in Abwickelrichtung des Gurtbandes eine Verlagerung des Spindelkolbens in Axialrichtung erfolgt.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Führungswelle mittels eines Antriebsmittels drehantreibbar sein. Damit kann die Spindelkolbenbewegung beeinflusst werden, so dass dadurch eine Einflussnahme auf die Gurtrückhaltekraft genommen werden kann. Damit ist eine einfache Erzielung einer bestimmten Gurtkraft/Zeit und -Wegkennung möglich.

Gemäß einer nächsten Ausbildungsform kann das Widerstandselement wenigstens bei nicht aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung wenigstens bereichsweise innerhalb der Gurtwickelwelle angeordnet sein. Damit ist ein insgesamt kompakter Aufbau der Kraftbegrenzungsvorrichtung möglich. Zudem ist eine einfache Zuordnung des Widerstandselements zum Verlagerungselement, das mit der Gurtwickelwelle gekoppelt ist, möglich.

In einer konkreten Ausführungsform kann das Widerstandselement wenigstens ein Drosselelement und wenigstens ein Drosselmedium aufweisen. Dabei wird bei einer Verlagerung des Verlagerungselements das Drosselmedium wenigstens teilweise durch eine Drosselöffnung des Drosselelements hindurch unter Aufbringung der Widerstandskraft verlagert. Je nach Wahl des Drosselelementes bzw. des Drosselmediums kann die Widerstandskraft des Widerstandselementes und damit die Gurtrückhaltekraft gewählt werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann das Drosselelement eine einstellbare Drosselöffnung aufweisen. Damit ist auf einfache Weise eine Einstellung der Widerstandskraft und damit der Gurtrückhaltekraft möglich. Die Drosselöffnung kann beispielsweise in Abhängigkeit von ermittelten Parametern, wie z. B. die Unfallschwere oder die Insassen-Sitzposition, kontinuierlich oder zeitlich einmalig in der Größe verstellt werden. Grundsätzlich kann die Drosselöffnung auch ganz geschlossen sein, was z. B. zu Beginn einer Kollision vorteilhaft sein kann, wobei dann die Widerstandskraft des Widerstandselements durch die Komprimierung des Drosselmediums bestimmt ist. Insgesamt kann damit ein variabel einstellbares Drosselelement ausgebildet werden, mit dem in Abhängigkeit beispielsweise von Unfall-, Fahrzeug- und Insassenparametern beliebige Kraft/Weg-Kennungen eingestellt werden können.

Alternativ oder zusätzlich kann dem Drosselelement wenigstens ein steuerbares Schieberelement zugeordnet sein, mittels dem die flächenmäßige Größe der Drosselöffnung einstellbar ist. Damit kann ebenfalls die Drosselwirkung des Drosselelements gesteuert bzw. geregelt werden, so dass auch hier eine bestimmte Gurtkraft/Zeit und Wegkennung erhalten werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann dem Drosselelement wenigstens eine Blende zugeordnet sein, mittels der die flächenmäßige Größe der Drosselöffnung verkleinerbar ist. Bei nicht aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung ist eine derartige Blende am Drosselelement angeordnet, so dass zu Beginn der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung die wirksame Drosselöffnung durch die Blende definiert ist. Wird die Blende im Verlauf der Kollision bei weiter aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung entfernt, so wird die flächenmäßige Größe der Drosselöffnung vergrößert, so dass damit eine veränderte Widerstandskraft und damit eine veränderte Gurtrückhaltekraft wirken. Die Entfernung der Blende kann dabei beispielsweise pyrotechnisch mit einer Sprengschraube erfolgen. Insgesamt wird dadurch aufgrund der unterschiedlichen wirksamen Öffnungen des Drosselelements mit und ohne Blende eine Stufenkennung bei der Kraft/Weg-Kennung erreicht.

In einer konkreten Ausführungsform kann das Drosselmedium aus einem Kunststoffmaterial und/oder aus einem Schaummaterial hergestellt sein. Weist das verwendete Schaummaterial unterschiedliche Schaumdichten auf, so kann damit ebenfalls eine Stufenkennung erreicht werden. Grundsätzlich kann das Drosselmedium auch aus unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise aus dem Kunststoffmaterial und dem Schaummaterial hergestellt sein, so dass durch die Ausbildung von unterschiedlichen Längen des Kunststoff- bzw. Schaummaterials in gewünschter Weise eine Voreinstellung für die Gurtrückhaltekraft möglich ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Drosselmedium kegelförmig ausgebildet sein. Bei einer Anordnung eines derartigen kegelförmigen Drosselmediums beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial mit der Kegelspitze in Richtung Drosselelement kann eine ansteigende Kraft/Weg-Kennung erhalten werden.

Ist beispielsweise eine Führungswelle, die mit dem Spindelkolben verbunden ist, drehantreibbar, so kann bei einem stufenlosen Antrieb der Führungswelle bei unveränderter Drosselöffnung des Drosselelements eine variable Kraft/Weg-Kennung eingestellt werden. Wird ein Schaltgetriebe beim Antrieb der Führungswelle eingesetzt, wäre eine variable Stufenkennung möglich.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Drosselmedium pastös bzw. gelartig sein. Hier kann die Widerstandskraft aufgrund der Viskosität des pastösen Drosselmediums eingestellt werden. Unter Beachtung der Rheologie des gewählten pastösen Drosselmediums kann auch eine Art Stufenkennung erhalten werden. Bei Verwendung von magneto rheologischen oder elektro rheologischen Drosselmedien kann aufgrund einer magnetischen oder elektrischen Einflussnahme eine Viskositätsänderung des Drosselmediums erhalten werden, so dass damit bei gleichem Drosselelement bzw. bei gleicher Drosselöffnung unterschiedliche Widerstandskräfte wirken.

Des weiteren kann das Drosselmedium eine Flüssigkeit sein und das Drosselelement durch ein einstellbares Ventil gebildet sein. In Abhängigkeit von der Ventilstellung kann damit in gewünschter Weise die Kraft/Weg-Kennung eingestellt werden.

In einer bevorzugten konkreten Ausführungsform kann das Drosselelement axial endseitig an der Gurtwickelwelle angeordnet sein. Das Verlagerungselement kann dabei zu Beginn der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung ebenfalls axial endseitig gegenüberliegend zum Drosselelement an der Gurtwickelwelle angeordnet sein. Zwischen dem Drosselelement und dem Verlagerungselement und damit innerhalb der Gurtwickelwelle kann das Drosselmedium angeordnet sein. Damit ist ein insgesamt kompakter Aufbau der Kraftbegrenzungsvorrichtung möglich, da im wesentlichen alle Bauteile der Kraftbegrenzungsvorrichtung innerhalb der Gurtwickelwelle angeordnet sind. Zur Beeinflussung der Kraft/Weg-Kennung ist es aber auch denkbar, das Drosselelement an einer entsprechend axial verlängerten Gurtwickelwelle anzuordnen, so dass für das Drosselmedium mehr Volumen zur Verfügung steht.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Widerstandselement durch ein Beulrohr und/oder durch ein Stülprohr und/oder durch ein Wabenelement und/oder durch eine Knickstrebe gebildet sein. Bei all diesen Ausführungsarten des Widerstandselements kann eine in etwa rechteckförmige Kraft/Weg-Kennung bis zur Blockbildung des jeweiligen Widerstandselements erreicht werden. Das Wabenelement kann dabei bevorzugt aus Aluminium hergestellt sein. Bei Einsatz einer Knickstrebe ist vor Erreichen der Blockbildung beim Einknicken der Knickstrebe ein plötzlicher Kraftabfall der Widerstandskraft zu erwarten. Grundsätzlich könnte das Widerstandselement auch durch eine Feder gebildet sein, die bei der Verlagerung des Verlagerungselements gegen die Federkraft gespannt wird, so dass die Federkraft die Widerstandskraft ausbildet.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Widerstandselement wenigstens bereichsweise eine Steg- und/oder Gitterstruktur aufweisen. Auch hier ist je nach Auslegung der Stege bzw. der Gitterelemente eine Voreinstellung der gewünschten Widerstandskraft möglich.

Dabei kann die Steg- und/oder Gitterstruktur aus einem Glasmaterial und/oder aus einem glasfaser- und/oder kohlefaserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt sein. Grundsätzlich kann die Steg- und/oder Gitterstruktur auch aus einem harzgetränkten Papier hergestellt sein. Damit ist zu Beginn der Verlagerung des Verlagerungselements eine ansteigende Widerstandskraft zu erwarten, die bei einem „Zusammenbruch" der Steg- und/oder Gitterstruktur plötzlich abfällt.

In einer Weiterbildung kann die Steg- und/oder Gitterstruktur wenigstens bereichsweise mit einem Keramikmaterial ummantelt sein. Damit kann zu Beginn der Aktivierung des Widerstandselements eine größere Widerstandskraft erhalten werden, wobei bei einer bestimmten Deformation der Steg- und/oder Gitterstruktur das Keramikmaterial splittert und damit nur noch die Steg- und/oder Gitterstruktur weiter deformiert wird, wodurch eine abfallende Kraft/Weg-Kennung erhalten wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Widerstandselement durch eine Gaspatrone gebildet sein, deren Innendruck bei der Verlagerung des Verlagerungselements unter Ausbildung der Widerstandskraft ansteigt und der bei Überschreiten eines vorgebbaren Druckniveaus vorzugsweise gesteuert wieder abbaubar ist. Damit wird bis zum Erreichen des vorgegebenen Druckniveaus eine ansteigende Kennung erzielt, wobei anschließend aufgrund des Druckabbaus eine abfallende Kennung erhalten wird.

In einer einfachen Ausführungsform kann die Gaspatrone bei Überschreiten des vorgebbaren Druckniveaus platzen. Dadurch kann das Gas aus dem Inneren der Gaspatrone entweichen, wobei aufgrund des Platzens eine plötzlich abfallende Kennung zu erwarten ist.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Gaspatrone ein Ventil zugeordnet sein, mittels dem der Innendruck der Gaspatrone einstellbar ist. Damit kann durch Steuerung bzw. Regelung des Ventils in gewünschter Weise eine Einstellung der Kraft/Weg-Kennung erfolgen.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Gaspatrone bei der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung mit Gas befüllt werden. Dies kann beispielsweise mit einem pyrotechnischen Generator erfolgen, wobei dessen Zündung durch die Verlagerung des Spindelkolbens ausgelöst werden könnte. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsvarianten der Gaspatrone, bei denen nur das in der Gaspatrone vorhandene Gas aufgrund der Verlagerung des Verlagerungselementes zur Ausbildung der Widerstandskraft komprimiert wird, kann hier mit der Befüllung der Gaspatrone mit Gas gleich zu Beginn der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung ein relativ hoher Innendruck der Gaspatrone erhalten werden, so dass damit gleich zu Beginn der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung eine hohe Widerstandskraft und damit eine hohe Gurtrückhaltekraft wirkt.

Grundsätzlich können die oben beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen von Widerstandselementen in jedweder technisch machbaren Weise miteinander kombiniert werden, so dass insgesamt eine flexible Variation der Möglichkeiten von unterschiedlich wirkenden Gurtrückhaltekräften möglich ist.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In der einzigen Figur ist in einer schematischen Schnittdarstellung eine Gurtwickelwelle 1 einer Sicherheitsgurteinrichtung 2 mit erfindungsgemäßer Kraftbegrenzungsvorrichtung 3 gezeigt. Die Gurtwickelwelle 1 ist dabei in einer Lageraufnahme 4 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 5 der Gurtwickelwelle 1 mit einer strichpunktierten Linie eingezeichnet ist. Auf die Gurtwickelwelle 1 ist ein Gurtband 6 durch Drehen der Gurtwickelwelle 1 um die Drehachse 5 ab- und aufwickelbar. Mit einem Pfeil 7 ist die Abwickelrichtung des Gurtbandes 6 eingezeichnet.
Die Gurtwickelwelle 1 ist als Hohlwelle mit einem Innengewinde 8 ausgebildet, wobei diesem Innengewinde 8 ein Außengewinde 9 eines Spindelkolbens 10, der ein Verlagerungselement der Kraftbegrenzungsvorrichtung 3 bildet, zugeordnet ist. Der Spindelkolben 10 ist mit einer Führungswelle 11 verbunden, die aus der Gurtwickelwelle 1 herausgeführt ist.
Im nicht aktivierten Zustand der Kraftbegrenzungsvorrichtung 3 ist der Spindelkolben 10, wie dies in 1 dargestellt ist, axial endseitig an der Gurtwickelwelle 1 angeordnet. Am axial gegenüberliegenden Ende der Gurtwickelwelle 1 ist ein Drosselelement 12 angeordnet, wobei zwischen dem Drosselelement 12 und dem Spindelkolben 10 und damit innerhalb der Gurtwickelwelle 1 ein Drosselmedium, das hier durch eine Kunststoffpatrone 13 gebildet ist, angeordnet ist. Dem Drosselement 12 ist ein steuerbares Schieberelement 14 zugeordnet, mittels dem die flächenmäßige Größe einer Drosselöffnung 15 des Drosselelements 12 eingestellt werden kann. Dies geschieht durch Verschiebung des Schieberelements 14 in Pfeilrichtung eines Pfeiles 16.
Wird das Gurtband 6 bei nicht aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung 3 von der Gurtwickelwelle 1 abgewickelt, so dreht sich die Gurtwickelwelle 1 um die Drehachse 5 zusammen mit dem Spindelkolben 10 und der Führungswelle 11. Die Gewindesteigung zwischen dem Innengewinde 8 der Gurtwickelwelle 1 und dem Außengewinde 9 des Spindelkolbens 10 ist dabei so vorzusehen, dass erst bei größerer Kraftwirkung in Abwickelrichtung (Pfeil 7) die Spindelwirkung Spindelkolben/Gurtwickelwelle 10/1 auftritt.
Bei einer Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung 3, die beispielsweise bei mittels einer Sensoreinrichtung erkannten Kollision des Fahrzeuges erfolgt, wird die Führungswelle 11 drehsicher blockiert, so dass bei einem weiteren Abwickeln des Gurtbandes 6 aufgrund der damit verbundenen Drehung der Gurtwickelwelle 1 der Spindelkolben 10 axial in Pfeilrichtung eines Pfeiles 17 verschoben wird. Ein derartiges weiteres Abwickeln des Gurtbandes 6 von der Gurtwickelwelle 1 wird durch die kollisionsbedingte Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen bewirkt. Die Verlagerung des Spindelkolbens 10 erfolgt dabei gegen die im Widerstandselement 18, das hier durch das Drosselelement 12 und die Kunststoffpatrone 13 gebildet ist, wirkende Widerstandskraft, so dass diese die Gurtrückhaltekraft ausbildet. Der sich verlagernde Spindelkolben 10 drückt die Kunststoffpatrone 13 durch das Drosselelement 12 bzw. durch dessen Drosselöffnung 15 hindurch, so dass in Abhängigkeit von der Drosselöffnung 15, die mittels dem Schieberelement 14 eingestellt werden kann, in gewünschter Weise eine Kraft/Weg-Kennung eingestellt werden kann. Die Geschwindigkeit der Verlagerung des Spindelkolbens 10 und damit die Geschwindigkeit des Drosseldurchtritts wird über die Steigung des Spindeltriebs Gurtwickelwelle/Spindelkolben 1/10 bestimmt.
Zur schnellen Ankopplung des Fahrzeuginsassen bei einer Kollision wird beispielsweise zu Beginn der Kollision, d. h. zu Beginn der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung 3, eine relativ hohe Gurtrückhaltekraft eingestellt, was beispielsweise durch Schließen der Drosselöffnung 15 durch das Schieberelement 14 eingestellt werden kann. Wird zugleich ein dem Fahrzeuginsassen zugeordneter Airbag aufgeblasen, so kann je mehr der Airbag den Fahrzeuginsassen großflächig abstützt, die Sicherheitsgurteinrichtung 2 den Fahrzeuginsassen bezüglich dessen Rückhaltung an den Airbag übergeben, was durch Öffnen der Drosselöffnung 15 erreicht werden kann. Je größer die Drosselöffnung 15 wird, umso geringer wird die Gurtrückhaltekraft.

1: Gurtwickelwelle
2: Sicherheitsgurteinrichtung
3: Kraftbegrenzungsvorrichtung
4: Lageraufnahme
5: Drehachse
6: Gurtband
7: Pfeil
8: Innengewinde
9: Außengewinde
10: Spindelkolben
11: Führungswelle
12: Drosselelement
13: Kunststoffpatrone
14: Schieberelement
15: Drosselöffnung
16: Pfeil
17: Pfeil
18: Widerstandselement

Claims

Kraftbegrenzungsvorrichtung für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wobei die Sicherheitsgurteinrichtung eine Gurtwickelwelle aufweist, auf die ein Gurtband durch Drehen der Gurtwickelwelle ab- und aufwickelbar ist, und wobei bei aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung das Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtwickelwelle gegen eine auf die Gurtwickelwelle wirkende Gurtrückhaltekraft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) ein Verlagerungselement (10) aufweist, das so mit der Gurtwickelwelle (1) gekoppelt ist, dass bei aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) und Drehung der Gurtwickelwelle (1) in Abwickelrichtung (7) des Gurtbandes (6) das Verlagerungselement (10) gegen eine von einem Widerstandselement (18) ausgeübte Widerstandskraft die die Gurtrückhaltekraft ausbildet, verlagert wird.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (18) so ausgebildet ist, dass die Widerstandskraft einstellbar ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtwickelwelle (1) mit dem Verlagerungselement (10) eine Art Spindeltrieb ausbildet dergestalt, dass die Gurtwickelwelle (1) wenigstens bereichsweise durch eine Hohlwelle mit einem Innengewinde (8) gebildet ist und das Verlagerungselement durch einen Spindelkolben (10) mit einem dem Innengewinde (8) zugeordneten Außengewinde (9) gebildet ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungswelle (11) mit dem Spindelkolben (10) verbunden ist, die aus der Gurtwickelwelle (1) herausgeführt ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) der Spindelkolben (10), vorzugsweise die Führungswelle (11), drehsicher blockierbar ist, so dass bei Drehung der Gurtwickelwelle (1) in Abwickelrichtung des Gurtbandes (6) der Spindelkolben (10) in Axialrichtung der Gurtwickelwelle (1) gegen die Widerstandskraft des Widerstandselementes (18) verlagert wird.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungswelle mittels eines Antriebsmittels drehantreibbar ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (18) wenigstens bei nicht aktivierter Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) wenigstens bereichsweise innerhalb der Gurtwickelwelle (1) angeordnet ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (18) wenigstens ein Drosselelement (12) und wenigstens ein Drosselmedium (13) aufweist dergestalt, dass bei einer Verlagerung des Verlagerungselementes (10) das Drosselmedium (13) wenigstens teilweise durch eine Drosselöffnung (15) des Drosselelementes (12) hindurch unter Aufbringung der Widerstandskraft verlagert wird.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement eine einstellbare Drosselöffnung aufweist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Drosselelement (12) wenigstens ein steuerbares Schieberelement (14) zugeordnet ist, mittels dem die flächenmäßige Größe der Drosselöffnung (15) einstellbar ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Drosselelement wenigstens eine Blende zugeordnet ist, mittels der die flächenmäßige Größe der Drosselöffnung verkleinerbar ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselmedium (13) aus einem Kunststoffmaterial und/oder aus einem Schaummaterial hergestellt ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselmedium kegelförmig ausgebildet ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselmedium pastös bzw. gelartig ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselmedium eine Flüssigkeit ist und das Drosselelement durch ein einstellbares Ventil gebildet ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (12) axial endseitig an der Gurtwickelwelle (1) angeordnet ist, dass das Verlagerungselement (10) zu Beginn der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung (3) ebenfalls axial endseitig gegenüberliegend zum Drosselelement (12) an der Gurtwickelwelle (1) angeordnet ist, und dass zwischen dem Drosselelement (12) und dem Verlagerungselement (10) und damit innerhalb der Gurtwickelwelle (1) das Drosselmedium (13) angeordnet ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement durch ein Beulrohr und/oder durch ein Stülprohr und/oder durch ein Wabenelement und/oder durch eine Knickstrebe gebildet ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement wenigstens bereichsweise eine Steg- und/oder Gitterstruktur aufweist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steg- und/oder Gitterstruktur aus einem Glasmaterial und/oder aus einem glasfaser- und/oder kohlefaserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steg- und/oder Gitterstruktur wenigstens bereichsweise mit einem Keramikmaterial ummantelt ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement durch eine Gaspatrone gebildet ist, deren Innendruck bei einer Verlagerung des Verlagerungselementes unter Ausbildung der Widerstandskraft ansteigt und der bei Überschreiten eines vorgebbaren Druckniveaus vorzugsweise gesteuert wieder abbaubar ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaspatrone bei Überschreiten des vorgebbaren Druckniveaus platzt.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaspatrone ein Ventil zugeordnet ist, mittels dem der Innendruck der Gaspatrone einstellbar ist.
Kraftbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaspatrone bei der Aktivierung der Kraftbegrenzungsvorrichtung mit Gas befüllt wird.