DE102009014999A1

DE102009014999A1 - Fuse belt system, particularly for belt retractor of safety belt in vehicle, has air brake and pressure chamber that is filled with medium

Info

Publication number: DE102009014999A1
Application number: DE102009014999A
Authority: DE
Inventors: Joachim Biller; Nizam Bedak
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-09-30

Abstract

The fuse belt system (18) has an air brake (24) and a pressure chamber (30) that is filled with a medium (29). An element (20) is pivotable around a rotational axis (D) relative to a support element (22). A relative rotation guides between the element and the support element to a pressure rise in pressure chamber which is moved in an operating force of the air brake. The medium is silicone, particularly silicon granulated material. An independent claim is also included for a belt retractor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftbegrenzer für einen Gurtaufroller eines Sicherheitsgurtes in einem Fahrzeug, mit einer Bremse, einem zu bremsenden Element, einem Abstützelement und einem mit einem Medium gefüllten Druckraum.The The invention relates to a force limiter for a belt retractor a safety belt in a vehicle, with a brake, a to be braked element, a support element and one with a Medium filled pressure chamber.

Kraftbegrenzer in einem Gurtaufroller begrenzen bei einem Blockieren eines Sicherheitsgurtes die durch den Sicherheitsgurt auf den Fahrzeuginsassen wirkende Belastung, indem sie ab einer definierten Auszugskraft einen begrenzten Gurtbandauszug des Sicherheitsgurtes ermöglichen. Aus dem Stand der Technik sind dazu verschiedene Kraftbegrenzer mit einem fluidgefüllten Raum bekannt. In dem fluidgefüllten Raum ist ein Verdrängungselement, beispielsweise ein Rotor angeordnet, der bei einer Drehung der Gurtspule in dem fluidgefüllten Raum bewegt und dabei durch das Fluid gebremst wird. Aus der DE 10 2006 022 563 A1 ist beispielsweise ein Kraftbegrenzer mit einem in einem Fluid angeordneten Rotor bekannt, bei dem der Rotor bei einer Bewegung in dem Fluid zusätzlich eine axiale Kraft bewirkt, durch die zwei Bremsflächen gegeneinander gedrückt werden. Solche Kraftbegrenzer haben aufgrund der hohen Viskosität des Fluids zu Beginn der Kraftbegrenzung ein hohes Kraftbegrenzungsniveau, das im zeitlichen Verlauf abnimmt.Force limiters in a belt retractor limit in a blocking of a seat belt acting through the seat belt on the vehicle occupant load by allowing a defined withdrawal force a limited Gurtbandauszug the seat belt. Various force limiters with a fluid-filled space are known from the prior art. In the fluid-filled space, a displacement element, for example, a rotor is arranged, which moves during rotation of the belt reel in the fluid-filled space and is thereby braked by the fluid. From the DE 10 2006 022 563 A1 For example, a force limiter with a rotor arranged in a fluid is known, in which the rotor additionally causes an axial force during a movement in the fluid, by which two braking surfaces are pressed against one another. Such force limiters have a high level of force limitation due to the high viscosity of the fluid at the beginning of the force limitation, which decreases over time.

Die Erfindung schafft einen Kraftbegrenzer, der einen mit einem Medium gefüllten Arbeitsraum aufweist, bei dem die Kennlinie in einem weiteren Bereich angepasst werden kann.The The invention provides a force limiter, one with a medium filled working space, wherein the characteristic in can be adapted to another area.

Erfindungsgemäß ist dafür ein Kraftbegrenzer vorgesehen, insbesondere für einen Gurtaufroller eines Sicherheitsgurtes in einem Fahrzeug, mit einer Bremse, einem zu bremsenden Element, einem Abstützelement und einem mit einem Medium gefüllten Druckraum. Das zu bremsende Element ist relativ zum Abstützelement um eine Drehachse drehbar, und eine Relativdrehung zwischen dem zu bremsenden Element und dem Abstützelement führt zu einem Druckanstieg im Druckraum. Der Druckanstieg wird in eine Betätigungskraft der Bremse umgesetzt. Die Kraftbegrenzung folgt hier ausschließlich durch die Bremse und nicht durch das Medium. Das Medium dient hier ausschließlich der Aktivierung der Bremse bzw. der Umsetzung der Drehbewegung des zu bremsenden Elements in eine Betätigungskraft der Bremse. Durch eine entsprechende Gestaltung des Druckraumes beziehungsweise der Bremse ist die Kennlinie des Kraftbegrenzers in einem weiteren Bereich einstellbar. Zudem fällt die Kennlinie mit zunehmender Dauer der Kraftbegrenzung nicht ab.According to the invention for a force limiter provided, in particular for a belt retractor of a seat belt in a vehicle, with a brake, an element to be braked, a support element and a pressure chamber filled with a medium. That too braking element is relative to the support element to a Rotatable axis, and a relative rotation between the braked Element and the support leads to a pressure increase in the pressure room. The pressure increase becomes an operating force the brake implemented. The force limitation follows here exclusively through the brake and not through the medium. The medium serves here only the activation of the brake or the implementation the rotational movement of the element to be braked in an actuating force the brake. By an appropriate design of the pressure chamber or the brake is the characteristic of the force limiter adjustable in another area. In addition, the falls Characteristic curve does not decrease with increasing duration of the force limitation.

Vorzugsweise ist in dem Druckraum ein Verdrängungselement vorgesehen. Das Verdrängungselement bewegt sich bei einer Relativdrehung zwischen dem zu bremsenden Element und dem Abstützelement im Druckraum in eine Betätigungsrichtung. Das Verdrängungselement verdrängt das in dem Druckraum vorgesehene Medium und bewirkt so den Druckanstieg im Druckraum.Preferably is provided in the pressure chamber, a displacement element. The displacement element moves in a relative rotation between the element to be braked and the support element in the pressure chamber in an actuating direction. The displacement element displaces the provided in the pressure chamber medium and causes so the pressure increase in the pressure room.

Der Druckraum ist beispielsweise im wesentlichen zylindrisch und das Verdrängungselement kolbenförmig ausgebildet. Das Verdrängungselement ist vorzugsweise in Längsrichtung des Druckraumes beweglich in diesem gelagert. Die Richtung der Betätigungskraft der Bremse liegt hier in Richtung der Zylinderachse, sodass die Bewegung des Verdrängungselements auf einfache Weise in eine Betätigungskraft der Bremse umgesetzt werden kann.Of the Pressure chamber is for example substantially cylindrical and the Displacement element piston-shaped. The displacement element is preferably in the longitudinal direction the pressure chamber movably stored in this. The direction of the actuating force the brake is here in the direction of the cylinder axis, so that the Movement of the displacement element in a simple manner an operating force of the brake can be implemented.

Der Druckraum kann zumindest abschnittsweise einen konstanten Innendurchmesser aufweisen. Bei einer Bewegung des Verdrängungselements in Richtung der Zylinderachse ist so der Widerstand über den gesamten Weg gleich hoch, so dass eine konstante Kraftbegrenzung erzielt wird.Of the Pressure chamber can at least partially a constant inner diameter exhibit. During a movement of the displacement element in Direction of the cylinder axis is so the resistance over the the whole way the same height, so that a constant force limit is achieved.

Es ist aber auch möglich, dass der Druckraum zumindest abschnittsweise einen sich in Längsrichtung aufweitenden oder verengenden Innendurchmesser aufweist, wodurch eine Anpassung der Kennlinie des Kraftbegrenzers möglich ist. Bei einem sich aufweitenden Innendurchmesser wird der Widerstand gegen ein Verdrängen des Mediums durch das Verdrängungselement beispielsweise geringer, sodass eine Kraftbegrenzung auf einem niedrigeren Niveau erfolgt.It But it is also possible that the pressure chamber at least in sections a longitudinally widening or narrowing Internal diameter, whereby an adjustment of the characteristic the force limiter is possible. In a widening Inner diameter becomes the resistance to displacement the medium through the displacement element, for example lower, so a force limit at a lower level he follows.

Der Druckraum und/oder das Verdrängungselement können zudem Strömungskanäle aufweisen, durch die das Medium aus dem Druckraum strömen kann. Durch die Strömungskanäle ist ein Abfließen des Mediums aus dem Druckraum möglich, wodurch ein zu starker Druckanstieg im Druckraum verhindert werden kann. Der Druck kann so konstant gehalten werden, so dass die Betätigungskraft und somit die Kraftbegrenzungswirkung der Bremse konstant gehalten werden kann.Of the Pressure chamber and / or the displacement element can also have flow channels through which the Medium can flow from the pressure chamber. Through the flow channels is it possible for the medium to flow out of the pressure chamber, whereby an excessive increase in pressure in the pressure chamber can be prevented can. The pressure can be kept constant so that the operating force and thus the force limiting effect of the brake kept constant can be.

Um den Kraftbegrenzer möglichst kompakt zu gestalten, kann der Druckraum in dem zu bremsenden Element ausgebildet sein und das Abstützelement eine Achse sein, um die sich das zu bremsende Element drehen kann. Das zu bremsende Element kann beispielsweise eine Gurtspule sein und das Abstützelement die Achse, um die sich die Gurtspule dreht.Around the power limiter as compact as possible, can the pressure chamber be formed in the element to be braked and the support element be an axis to which this is too can turn braking element. The element to be braked can, for example a belt spool and the support element the axis to the belt spool turns.

Es ist auch möglich, dass sich das Abstützelement durch den Druckraum erstreckt. Das Verdrängungselement kann sich am Abstützelement abstützen und beispielsweise durch die Relativdrehung des zu bremsenden Elements und des Abstützelements im Druckraum bewegt werden.It it is also possible that the support element extends through the pressure chamber. The displacement element can be supported on the support element and, for example by the relative rotation of the element to be braked and the support element in Pressure chamber to be moved.

Dazu ist beispielsweise im Druckraum oder am Abstützelement ein Bewegungsmechanismus vorgesehen, der das Verdrängungselement bei einer Relativdrehung zwischen dem zu bremsenden Element und dem Abstützelement im Druckraum in Betätigungsrichtung bewegt.To is for example in the pressure chamber or on the support element a movement mechanism is provided, which is the displacement element in a relative rotation between the element to be braked and the support element in the pressure chamber in the direction of actuation emotional.

Vorzugsweise ist der Bewegungsmechanismus ein Gewinde, das im Druckraum oder am Abstützelement ausgebildet ist und in das ein am Verdrängungselement vorgesehenes Gegengewinde eingreift. Das Verdrängungselement wird so bei jeder Umdrehung der Gurtspule jeweils um eine gleiche Strecke in Betätigungsrichtung bewegt, so dass der Druck bei einem konstanten Gurtbandauszug konstant gehalten werden kann, wodurch eine permanente Betätigungskraft der Bremse erzielt werden kann. Das Gewinde ist einfach herzustellen und stellt eine sichere Bewegung des Verdrängungselements in Betätigungsrichtung der Bremse sicher.Preferably the movement mechanism is a thread in the pressure chamber or is formed on the support element and in the one on the displacement element provided mating thread engages. The displacement element is so at each revolution of the belt reel in each case by an equal distance moved in the direction of actuation, so that the pressure at a constant webbing extension can be kept constant, thereby a permanent operating force of the brake can be achieved. The thread is easy to make and provides a safe movement of the displacement element in the actuating direction the brake sure.

Um ein Mitdrehen des Verdrängungselements mit dem Druckraum oder dem Abstützelement zu verhindern, ist jeweils am Abstützelement oder im Druckraum eine in Betätigungsrichtung verlaufende Führung vorgesehen, an der das Verdrängungselement in Betätigungsrichtung beweglich gelagert, in Umfangsrichtung aber drehfest gehalten ist. Das Verdrängungselement wird bei einer Drehung des Ab stützelements oder des Druckraums durch die Führung mitgedreht, so dass das Verdrängungselement durch den Bewegungsmechanismus in Betätigungsrichtung bewegt wird.Around a co-rotation of the displacement element with the pressure chamber or to prevent the support element is respectively on the support element or in the pressure chamber extending in the direction of actuation guide provided, on which the displacement element in the direction of actuation movably mounted, but in the circumferential direction is held against rotation. The displacement element is supported by a rotation of the Ab or the pressure chamber rotated by the guide, so that the displacement element by the movement mechanism is moved in the direction of actuation.

Diese Führung ist beispielsweise eine Schiene oder eine Nut, auf der das Verdrängungselement in Betätigungsrichtung geführt werden kann.These Guide is for example a rail or a groove, on the displacement element in the direction of actuation can be performed.

Vorzugsweise ist ein Anschlag vorgesehen, der die Bewegung des zu bremsenden Elements und/oder des Verdrängungselements begrenzt. Die Anzahl der Umdrehungen und somit die Auszugslänge eines Gurtes lässt sich so auf einfache Art begrenzen.Preferably a stop is provided which controls the movement of the vehicle to be braked Limited elements and / or the displacement element. The number the turns and thus the extension length of a belt can thus be limited in a simple way.

Der Druckraum kann zudem ein Ventil aufweisen, das den Druck im Druckraum regulieren kann. Dadurch sind weitere Anpassungsmöglichkeiten der Bremskraft, beispielsweise an den Fahrzeuginsassen oder die Stärke eines Aufpralls, möglich.Of the Pressure chamber can also have a valve that the pressure in the pressure chamber can regulate. There are further customization options the braking force, for example, to the vehicle occupants or the Strength of an impact, possible.

Dazu weist das Ventil vorzugsweise eine Steuerung auf, die beispielsweise abhängig von der Aufprallstärke oder dem Gewicht eines Fahrzeuginsassen ein Ausströmen des Mediums aus dem Druckraum ermöglicht.To the valve preferably has a control, for example depending on the impact strength or the weight a vehicle occupant leakage of the medium from the pressure chamber allows.

Aus Sicherheitsgründen ist das Ventil bei einem Druckanstieg selbstschließend. ausgebildet. Durch die Steuerung wird das Ventil gegen den Druck im Druckraum offen gehalten. Bei einem Ausschalten der Steuerung schließt sich das Ventil selbstständig, sodass ein Ausfall des Kraftbegrenzers ausgeschlossen ist.Out For safety reasons, the valve is at a pressure increase self-closing. educated. Through the controller will the valve is kept open against the pressure in the pressure chamber. At a Turning off the control closes the valve automatically, so a failure of the force limiter is excluded.

Das Medium ist üblicherweise ein Fluid, also inkompressibel, kann aber auch ein Silikon, insbesondere ein Silikongranulat sein. Das Silikongranulat besteht aus Silikonpartikeln mit einem Durchmesser von ca. 0,2 bis 0,3 Millimeter, die beim Verdrängen des Silikongranulats durch das Verdrängungselement teilweise zerschert werden können. Das Silikongranulat bietet ebenso wie das sehr zähflüssige Silikon den Vorteil, dass bei einem Austreten des Mediums aus dem Druckraum keine starken Verschmutzungen von anderen Teilen des Fahrzeugs erfolgen können.The Medium is usually a fluid, ie incompressible, but may also be a silicone, in particular a silicone granules. The silicone granules consist of silicone particles with a diameter of about 0.2 to 0.3 millimeters, when displacing the silicone granules Partially shattered by the displacement element can. The silicone granulate offers as well as the very viscous silicone has the advantage of being one Escaping the medium from the pressure chamber no heavy soiling from other parts of the vehicle.

Das Medium kann aber auch eine magnetorheologische Flüssigkeit sein. Eine magnetorheologische Flüssigkeit enthält magnetische Partikel, die sich unter Einfluss eines Magnetfeldes ausrichten können, wodurch sich die Viskosität der Flüssigkeit ändert. Durch eine Steuerung, die beispielsweise eine um den Druckraum angeordnete elektromagnetische Spule ansteuert, kann so der Widerstand der Flüssigkeit gegen die Bewegung des Verdrängungselements und somit der Bremswirkung des Kraftbegrenzers erfolgen.The Medium can also be a magnetorheological fluid be. Contains a magnetorheological fluid magnetic particles that are under the influence of a magnetic field can align, which increases the viscosity the liquid changes. Through a controller, for example, arranged around the pressure chamber electromagnetic Coil drives, so can the resistance of the liquid against the movement of the displacement element and thus the Braking effect of the force limiter done.

Der Kraftbegrenzer weist vorzugsweise eine Steuerung auf, um diesen Zuschalten oder Abschalten zu können.Of the Force limiter preferably has a control to this To switch on or off.

Die Bremse weist beispielsweise eine erste, mit dem zu bremsenden Element verbundene Reibfläche und eine zweite, fahrzeugfeste Reibfläche auf. Die Reibflächen werden in Betätigungsrichtung durch die Betätigungskraft gegeneinander gedrückt. Die Bremswirkung erfolgt hier ausschließlich über die zwei Reibflächen, die gegeneinander gedrückt werden. Die Regulierung der Kraftbegrenzung kann auf einfache Art durch eine Anpassung der Betätigungskraft erfolgen.The Brake has, for example, a first, with the element to be braked connected friction surface and a second, vehicle-fixed friction surface on. The friction surfaces are in the direction of actuation pressed against each other by the actuating force. The braking effect is done exclusively via the two friction surfaces pressed against each other become. The regulation of the force limitation can be simple done by adjusting the operating force.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche jeweils radial um die Drehachse angeordnete Scheiben, die in axialer Richtung gegeneinander gedrückt werden können. Dadurch ist eine einfache, kompakte Bauweise, beispielsweise seitlich an einer Gurtspule, möglich.In In a preferred embodiment, the first friction surface and the second friction surface respectively radially about the rotation axis arranged discs which are pressed against each other in the axial direction can. This is a simple, compact design, for example laterally on a belt reel, possible.

Desweiteren ist erfindungsgemäß ein Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug vorgesehen, mit einer drehbar in einem Rahmen gelagerten Gurtspule und einem erfindungsgemäßem Kraftbegrenzer.Furthermore is a belt retractor for a seat belt provided in a vehicle, with a rotatable in a frame mounted belt spool and an inventive force limiter.

Um eine möglichst kompakte Bauform zu erreichen, ist der Kraftbegrenzer vorzugsweise innerhalb der Gurtspule angeordnet, und das Abstützelement ist die Achse der Gurtspule.Around To achieve a compact design, is the force limiter preferably disposed within the belt spool, and the support element is the axis of the belt reel.

Der Gurtaufroller weist vorzugsweise einen Sperrmechanismus auf, der das Abstützelement fahrzeugfest sperren und so die Gurtspule blockieren kann.Of the Belt retractor preferably has a locking mechanism, the lock the support vehicle-fixed and so the belt reel can block.

Der Sperrmechanismus ist beispielsweise eine Sperrklinke, die am Abstützelement vorgesehen ist und in ein fahrzeugfestes Teil, beispielsweise den Rahmen, eingreifen kann.Of the Locking mechanism is for example a pawl, the support element is provided and in a vehicle-fixed part, such as the frame, can intervene.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen:Further Advantages and features will become apparent from the following description in conjunction with the attached drawings. In these:

1 eine Schnittansicht durch einen Gurtaufroller mit einem erfindungsgemäßen Kraftbegrenzer, 1 a sectional view through a belt retractor with a force limiter according to the invention,

2 eine Explosionsansicht des Gurtaufrollers aus 1, 2 an exploded view of the belt retractor 1 .

3 eine weitere Schnittansicht des Gurtaufrollers aus 1, 3 another sectional view of the belt retractor 1 .

4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers, 4 A second embodiment of a belt retractor according to the invention,

5 eine Explosionsansicht des Gurtaufrollers aus 4, 5 an exploded view of the belt retractor 4 .

6 eine Kennlinie des Gurtaufrollers aus 4. 6 a characteristic of the belt retractor 4 ,

7 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers, 7 A third embodiment of a belt retractor according to the invention,

8 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers, und 8th A fourth embodiment of a belt retractor according to the invention, and

Der in 1 gezeigte Gurtaufroller 10 hat einen Rahmen 12 und eine in dem Rahmen 12 um eine Drehachse D drehbar gelagerte Gurtspule 14, auf der ein Gurtband eines Sicherheitsgurtes aufgewickelt werden kann. Der Gurtaufroller 10 hat zudem einen an der linken Seite des Gurtaufrollers 10 angeordneten Sperrmechanismus 16, um die Gurtspule drehfest zu blockieren, sowie einen in der Gurtspule 14 angeordneten Kraftbegrenzer 18.The in 1 shown belt retractor 10 has a frame 12 and one in the frame 12 Belt reel mounted rotatably about a rotation axis D. 14 on which a strap of a seat belt can be wound up. The belt retractor 10 also has one on the left side of the belt retractor 10 arranged locking mechanism 16 to block the belt reel rotation, as well as one in the belt reel 14 arranged force limiters 18 ,

Der Kraftbegrenzer hat hier ein zu bremsendes Element 20, das hier die Gurtspule 14 des Gurtaufrollers 10 ist, ein Abstützelement 22, das hier durch die Achse des Gurtspule 14 gebildet ist, sowie eine Bremse 24, die hier eine erste Reibfläche 26 und eine zweite Reibfläche 28 umfasst. Die Gurtspule 14 ist hier in eine Betätigungsrichtung R der Bremse begrenzt beweglich gegen das Abstützelement 22 gelagert.The force limiter here has an element to be braked 20 , this is the belt reel 14 of the belt retractor 10 is, a support element 22 that is here by the axis of the belt reel 14 is formed, as well as a brake 24 here's a first friction surface 26 and a second friction surface 28 includes. The belt reel 14 is here limited in an actuating direction R of the brake movable against the support element 22 stored.

Innerhalb des zu bremsenden Elements 20 ist ein mit einem Medium 29 gefüllter Druckraum 30 gebildet, in dem ein Verdrängungselement 32 angeordnet ist. Der Druckraum 30 ist hier zylindrisch ausgebildet und in Längsrichtung um die Drehachse D der Gurtspule angeordnet. Das Verdrängungselement 32 ist hier ein Kolben, der in Längsrichtung beweglich im Druckraum 30 gelagert ist.Within the element to be braked 20 is one with a medium 29 filled pressure room 30 formed in which a displacement element 32 is arranged. The pressure room 30 is cylindrical here and arranged in the longitudinal direction about the axis of rotation D of the belt reel. The displacement element 32 Here is a piston that is movable in the longitudinal direction in the pressure chamber 30 is stored.

Das Medium 29 ist hier durch ein Silikon gebildet, das hier als Granulat in den Druckraum 30 eingefüllt ist. Die Partikel des Granulats haben hier jeweils einen Durchmesser von ca. 0,2 bis 0,3 Millimeter. Es kann aber auch eine geeignete Flüssigkeit verwendet werden.The medium 29 Here is formed by a silicone, here as granules in the pressure chamber 30 is filled. The particles of the granules each have a diameter of about 0.2 to 0.3 millimeters. But it can also be used a suitable liquid.

Die erste Reibfläche 26 der Bremse 24 ist hier eine radial um die Drehachse D angeordnete Scheibe, die drehfest mit dem zu bremsenden Element 20 verbunden ist (siehe auch 2). Die zweite Reibfläche 28 ist hier drehfest mit dem Rahmen 12 des Gurtaufrollers 10 verbunden. Da das zu bremsende Element 20, also die Gurtspule 14, in Betätigungsrichtung R begrenzt beweglich auf dem Abstützelement 22 gelagert ist, kann das zu bremsende Element 20 mit der ersten Reibfläche 26 in Betätigungsrichtung R gegen die zweite Reibfläche 28 gedrückt werden, wodurch eine Drehung der Gurtspule 14 um die Drehachse D gebremst wird.The first friction surface 26 the brake 24 Here is a radially arranged about the axis of rotation D disc, the rotation with the element to be braked 20 is connected (see also 2 ). The second friction surface 28 is rotatable here with the frame 12 of the belt retractor 10 connected. Because the element to be braked 20 So the belt reel 14 , in the direction of actuation R limited movable on the support element 22 is stored, the element to be braked 20 with the first friction surface 26 in the direction of actuation R against the second friction surface 28 are pressed, causing a rotation of the belt reel 14 is braked about the rotation axis D.

Im Druckraum 30 ist ein Bewegungsmechanismus 34 vorgesehen, der hier durch ein am Abstützelement 22 gebildetes Gewinde 36 und ein am Verdrängungselement 32 vorgesehenes Gegengewinde 38 gebildet ist. Bei einer Verdrehung des Verdrängungselements 32 gegen das Abstützelement 22 wird das Gegengewinde 38 gegen das Gewinde 36 verdreht, so dass das Verdrängungselement 32 in Betätigungsrichtung R gedrängt wird. Im Druckraum 30 ist zudem eine in Führung 40 vorgesehen, die hier durch eine Betätigungsrichtung R verlaufende, am zu bremsenden Element 20 vorgesehene Schiene 42 gebildet ist, die in einem am Verdrängungselement 32 gebildete Nut 44 eingreift (siehe auch 3). Durch diese Führung 40 wird das Verdrängungselement 32 bei einer Verdrehung der Gurtspule 14 mit dem zu bremsenden Element 22 mitgedreht.In the pressure room 30 is a movement mechanism 34 provided here by a on the support element 22 formed thread 36 and one on the displacement element 32 provided counter thread 38 is formed. At a rotation of the displacement element 32 against the support element 22 becomes the counter thread 38 against the thread 36 twisted so that the displacement element 32 in the direction of actuation R is urged. In the pressure room 30 is also a leader 40 provided, here by an actuating direction R extending, to be braked element 20 provided rail 42 is formed in one of the displacement element 32 formed groove 44 engages (see also 3 ). Through this leadership 40 becomes the displacement element 32 at a rotation of the belt reel 14 with the element to be braked 22 rotated.

Bei einem Blockieren des Gurtaufrollers 10 wird eine Klinke 48 des Sperrmechanismus 16, die am Abstützelement 22 vorgesehen ist, nach außen in eine am Rahmen 12 vorgesehene Sperrplatte 50 geschwenkt, sodass das Abstützelement 22 fahrzeugfest gehalten ist. Das zu bremsende Element 20 wird durch den Zug auf das auf der Gurtspule 14 aufgewickelte Gurtband gedreht. Das Verdrängungselement 32 dreht sich durch die Führung 40 mit der Gurtspule 14 mit und wird dabei gegen das Abstützelement 22 verdreht, so dass das Verdrängungselement 32 durch das in das Gewinde 36 eingreifende Gegengewinde 38 in Betätigungsrichtung R bewegt wird. Durch die Bewegung des Verdrängungselements 32 in Betätigungsrichtung R wird der Druck im Druckraum 30 erhöht. Das zu bremsende Element 20 wird durch die auf die linke Stirnseite 33 des Druckraums 30 wirkende Druckkraft in Betätigungsrichtung R der Bremse 24 gedrängt, so dass die Reibflächen 26, 28 der Bremse gegeneinander gedrückt werden und die Bewegung der Gurtspule 14 durch die Bremse 24 abgebremst wird.When blocking the belt retractor 10 becomes a latch 48 the locking mechanism 16 on the support element 22 is provided, outward into one on the frame 12 provided locking plate 50 pivoted so that the support element 22 is held on the vehicle. The element to be braked 20 is by pulling on the belt reel 14 wound webbing turned. The displacement element 32 turns through the lead 40 with the belt reel 14 with and is doing against the support 22 twisted so that the displacement element 32 through that in the thread 36 engaging mating thread 38 is moved in the direction of actuation R. By the movement of the displacement element 32 in the direction of actuation R, the pressure in the pressure chamber 30 elevated. The element to be braked 20 is through the on the left front side 33 of the pressure chamber 30 acting pressure force in the direction of actuation R of the brake 24 urged so that the friction surfaces 26 . 28 the brake are pressed against each other and the movement of the belt reel 14 through the brake 24 is slowed down.

Zwischen Verdrängungselement 32 und dem zu bremsenden Element 20 sind hier Strömungskanäle 52 ausgebildet, durch die das Medium aus dem Druckraum 30 entweichen kann, sodass ein zu starkes Anwachsen des Druckes im Druckraum 30 und somit eine zu große Bremswirkung der Bremse 24 verhindert wird. Da der Druckraum 30 hier einen konstanten Innendurchmesser aufweist und somit der Durchfluss des von dem Verdrängungselement 32 durch die Kanäle 52 verdrängten Medium konstant ist, erfolgt die Bewegung des Verdrängungselements 32 in Betätigungsrichtung R mit einem konstanten Widerstand.Between displacement element 32 and the element to be braked 20 here are flow channels 52 formed, through which the medium from the pressure chamber 30 can escape, so that too much increase in pressure in the pressure chamber 30 and thus too much braking effect of the brake 24 is prevented. Because the pressure chamber 30 here has a constant inner diameter and thus the flow of the of the displacement element 32 through the channels 52 displaced medium is constant, the movement of the displacement element takes place 32 in the direction of actuation R with a constant resistance.

Durch eine entsprechende Anpassung des Druckraumes 30 bzw. eine entsprechende Gestaltung der Strömungskanäle 52 kann die Kennlinie des Kraftbegrenzers 18 beliebig angepasst werden. In den 4 und 5 ist beispielsweise ein Kraftbegrenzer 18 mit einem Druckraum 30 dargestellt, der sich in einem Abschnitt A radial aufweitet. In einem daran anschließenden Abschnitt B hat der Druckraum 30 einen konstanten Innendurchmesser, bevor der Innendurchmesser im Bereich C wieder abnimmt. Bei einem Blockieren des Gurtaufrollers 10 wird das Verdrängungselement 32 durch die Drehung der Gurtspule 14 mit zunächst konstantem Widerstand in Betätigungsrichtung R bewegt, bis das bezüglich 5 rechte Ende des Verdrängungselements 32 den Bereich A erreicht. Bei einer weiteren Bewegung des Verdrängungselements 32 in Betätigungsrichtung R wird der Strömungsquerschnitt der Strömungskanäle 52 durch den sich aufweitenden Innendurchmesser des Druckraumes vergrößert, so dass das Medium 29 mit einem geringeren Strömungswiderstand durch die Strömungskanäle 52 aus dem Druckraum 30 ausströmen kann. Der Druck im Druckraum 30 und somit die Betätigungskraft der Bremse 24 werden reduziert, so dass ein Gurtbandauszug gegen einen geringen Widerstand erfolgen kann. Sobald die Vorderkante des Verdrängungselements 32 den Bereich C erreicht, nimmt der Widerstand des Kraftbegrenzers 18 wieder zu, da durch den abnehmenden Innendurchmesser des Druckraumes der Querschnitt der Strömungskanäle 52 wieder reduziert wird und somit der Strömungswiderstand des Medium 29 zunimmt.By an appropriate adaptation of the pressure chamber 30 or a corresponding design of the flow channels 52 can the characteristic of the force limiter 18 be adjusted arbitrarily. In the 4 and 5 is for example a force limiter 18 with a pressure room 30 shown, which expands radially in a section A. In a subsequent section B has the pressure chamber 30 a constant inner diameter before the inner diameter in the region C decreases again. When blocking the belt retractor 10 becomes the displacement element 32 by the rotation of the belt reel 14 with initially constant resistance in the direction of actuation R moves until the respect 5 right end of the displacement element 32 reaches the area A. In a further movement of the displacement element 32 in the direction of actuation R, the flow cross-section of the flow channels 52 increased by the expanding inner diameter of the pressure chamber, so that the medium 29 with a lower flow resistance through the flow channels 52 from the pressure room 30 can flow out. The pressure in the pressure room 30 and thus the operating force of the brake 24 are reduced, so that a belt extension can be done against a low resistance. Once the leading edge of the displacement element 32 reaches the range C, the resistance of the force limiter decreases 18 again because, due to the decreasing inner diameter of the pressure chamber, the cross section of the flow channels 52 is reduced again and thus the flow resistance of the medium 29 increases.

In 6 ist die Kennlinie 53 des Gurtaufrollers dargestellt. Nach dem Blockieren des Gurtaufrollers 10 zum Zeitpunkt t₀ wird die Gurtspule 14 durch die am Gurtband anliegende Zugkraft gedreht, so dass der Druck im Druckraum 30 durch das sich in Betätigungsrichtung R bewegende Verdrängungselement 32 ansteigt und die Reibflächen 26, 28 gegeneinander gedrückt werden. Die Bewegung der Gurtspule 14 wird gebremst, so dass Rückhaltekraft F ansteigt (Bereich 1). Nachdem das rechte Ende des Verdrängungselements 32 den Abschnitt A, in dem sich der Innendurchmesser des Druckraumes aufweitet, erreicht hat, nimmt der Druck ab, sodass die Rückhaltekraft F abfällt (Bereich 2). Im daran anschließenden Abschnitt B weist der Druckraum 30 wieder einen konstanten Innendurchmesser auf, sodass die Rückhaltekraft F konstant bleibt (Bereich 3). Im letzten Abschnitt C verengt sich der Innendurchmesser des Druckraumes 30, so dass die Rückhaltekraft F des Kraftbegrenzers 18 durch den im Druckraum 30 ansteigenden Druck wieder zunimmt (Bereich 4). Durch eine entsprechende Gestaltung des Innendurchmessers des Druckraumes ist eine weitere Anpassung der Kennlinie 53 möglich.In 6 is the characteristic 53 shown the belt retractor. After blocking the belt retractor 10 at the time t ₀ , the belt spool 14 rotated by the tensile force applied to the webbing, so that the pressure in the pressure chamber 30 by the displacement element which moves in the direction of actuation R 32 rises and the friction surfaces 26 . 28 pressed against each other. The movement of the belt reel 14 is braked so that restraining force F increases (area 1). After the right end of the displacement element 32 has reached the section A, in which the inner diameter of the pressure chamber widens, the pressure decreases, so that the restraining force F drops (area 2). In the subsequent section B, the pressure chamber 30 again a constant inner diameter, so that the restraining force F remains constant (area 3). In the last section C, the inner diameter of the pressure chamber narrows 30 , so that the restraining force F of the force limiter 18 through the pressure room 30 increasing pressure increases again (area 4). By a corresponding design of the inner diameter of the pressure chamber is a further adaptation of the characteristic 53 possible.

In 7 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers dargestellt. Der Kraftbegrenzer 18 des hier gezeigten Gurtaufrollers 10 hat ein am Abstützelement 22 angeordnetes Ventil 54, das den Druck im Druckraum 30 regulieren kann. Das Ventil 54 hat hier ein konusförmiges Element 56, das zum Schließen des Druckraumes 30 gegen eine entsprechend ausgebildete Kegelfläche 58 am zu bremsenden Element 20 geführt werden kann. Durch das Ventil 54 kann das Medium 29 aus dem Druckraum 30 austreten, sodass der Druck im Druckraum 30 gesenkt werden kann. Durch eine entsprechende Steuerung des Durchflusses durch das Ventil 54 kann die Kennlinie des Kraftbegrenzers 18 so angepasst werden. In der hier dargestellten Version wird das Ventil 54 durch eine nicht dargestellte Steuerung gegen den Druck im Druckraum 30 geöffnet gehalten. Bei einem Deaktivieren oder einem Ausfall der Steuerung wird das Ventil 54 durch den Druck im Druckraum 30 selbstständig geschlossen. Ein unkontrolliertes Ausfließen des Mediums 29 aus dem Druckraum 30 und somit ein Versagen des Kraftbegrenzers 18 ist so sicher ausgeschlossen. Selbstverständlich kann das Ventil 54 an jeder anderen Stelle im Druckraum 30 angeordnet sein und insbesondere anders als hier dargestellt ausgeführt sein.In 7 a further embodiment of a belt retractor according to the invention is shown. The force limiter 18 of the belt retractor shown here 10 has a on the support element 22 arranged valve 54 that the pressure in the pressure room 30 can regulate. The valve 54 has a cone-shaped element here 56 that is to close the pressure chamber 30 against a correspondingly formed conical surface 58 on the element to be braked 20 can be performed. Through the valve 54 can the medium 29 from the pressure room 30 leak, so the pressure in the pressure chamber 30 can be lowered. By appropriate control of the flow through the valve 54 can the characteristic of the force limiter 18 be adjusted. In the version shown here is the valve 54 by a controller, not shown, against the pressure in the pressure chamber 30 kept open. Upon deactivation or failure of the controller, the valve becomes 54 by the pressure in the pressure chamber 30 self-contained closed. An uncontrolled outflow of the medium 29 from the pressure room 30 and thus a failure of the force limiter 18 is so sure excluded. Of course, the valve 54 at every other place in the pressure room 30 be arranged and in particular be performed differently than shown here.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist in 8 dargestellt. Abweichend von den bisher dargestellten Ausführungsformen ist das Medium 29 im Druckraum 30 hier eine magnetorheologische Flüssigkeit. Eine magnetorheologische Flüssigkeit enthält magnetische Partikel, die sich in einem Magnetfeld ausrichten und so die Viskosität der Flüssigkeit erhöhen. Der Widerstand des Mediums 29 gegen das Verdrängungselement 32 kann also durch das Anlegen eines Magnetfeldes verändert werden. Der Kraftbegrenzer 18 weist dazu Magnetspulen 60 auf, die wie hier dargestellt am zu bremsenden Element 20 und/oder dem Verdrängungselement 32 angeordnet sein können. Die Magnetspulen 60 sind mit einer hier nicht dargestellten Steuerung verbunden, die den Stromfluss variieren kann.Another embodiment of a belt retractor according to the invention is in 8th shown. Notwithstanding the embodiments shown so far, the medium 29 in the pressure room 30 here a magnetorheological fluid. A magnetorheological fluid contains magnetic particles that align in a magnetic field to increase the viscosity of the fluid. The resistance of the medium 29 against the displacement element 32 So it can be changed by applying a magnetic field. The force limiter 18 has magnetic coils 60 on, as shown here on the element to be braked 20 and / or the displacement element 32 can be arranged. The magnetic coils 60 are connected to a controller, not shown here, which can vary the current flow.

Abweichend von der hier dargestellten Ausführungsform muss der Druckraum 30 nicht zylindrisch ausgebildet sein. Der Druckraum 30 kann auch jede andere beliebige Form annehmen. Es ist auch nicht erforderlich, dass der Druckraum 30 innerhalb des zu bremsenden Elements 20 ausgebildet ist. Ebenso muss das Ver drängungselement 32 nicht kolbenförmig geformt sein. Darüberhinaus sind auch Ausführungsformen ohne ein Verdrängungselement 32 denkbar.Notwithstanding the embodiment shown here, the pressure chamber 30 not be cylindrical. The pressure room 30 can also take any other arbitrary form. It is also not required that the pressure chamber 30 within the element to be braked 20 is trained. Likewise, the Verängungselement must 32 not be shaped like a piston. Moreover, embodiments are also without a displacement element 32 conceivable.

Der Bewegungsmechanismus 34, der das Verdrängungselement 32 bei einer Relativdrehung zwischen dem zu bremsenden Element 20 und dem Abstützelement 22 im Druckraum in Betätigungsrichtung R bewegt, muss auch nicht durch ein Gewinde 34 gebildet sein. Das Verdrängungselement 32 kann auch auf beliebige andere Weise in Betätigungsrichtung R verstellt werden. Das Gewinde kann aber auch beispielsweise am zu bremsenden Element 20 ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausführungsform wäre die Führung 40 am Abstützelement 22 ausgebildet.The movement mechanism 34 who is the repressive element 32 during a relative rotation between the element to be braked 20 and the support element 22 in the pressure chamber in the direction of actuation R moves, not even by a thread 34 be formed. The displacement element 32 can also be adjusted in any other way in the direction of actuation R. But the thread can also, for example, on the element to be braked 20 be educated. In such an embodiment, the guide would be 40 on the support element 22 educated.

Um die Bewegung des zu bremsenden Elements 20 bzw. der Gurtspule 14 zu begrenzen, kann zudem ein Anschlag vorgesehen sein. Dieser kann im Gewinde 36 des Bewegungsmechanismus 34 oder an einer anderen geeigneten Position angeordnet sein. Der Anschlag kann wahlweise die Bewegung des zu bremsende Element 20 und/oder des Verdrängungselements 32 begrenzen.To the movement of the element to be braked 20 or the belt reel 14 To limit, may also be provided an attack. This can be in the thread 36 of the movement mechanism 34 or be arranged at another suitable position. The stop can optionally the movement of the element to be braked 20 and / or the displacement element 32 limit.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006022563 A1 [0002]

Claims

Force limiter ( 18 ), in particular for a belt retractor ( 10 ) of a safety belt in a vehicle, with a brake ( 24 ), an element to be braked ( 20 ), a supporting element ( 22 ) and one with a medium ( 29 ) filled pressure space ( 30 ), wherein the element to be braked ( 20 ) relative to the support element ( 22 ) is rotatable about a rotation axis (D) and a relative rotation between the element to be braked ( 20 ) and the supporting element ( 22 ) to a pressure rise in the pressure chamber ( 30 ), in an operating force of the brake ( 24 ) is implemented.

Force limiter according to claim 1, characterized in that in the pressure chamber ( 30 ) a displacement element ( 32 ) is provided, which in a relative rotation between the element to be braked ( 20 ) and the supporting element ( 22 ) in the pressure chamber ( 30 ) in the actuating direction (R) moves.

Force limiter according to claim 2, characterized in that the pressure chamber ( 30 ) is substantially cylindrical and the displacement element ( 32 ) is piston-shaped and in the longitudinal direction of the pressure chamber ( 30 ) is movably stored in this.

Force limiter according to claim 3, characterized in that the pressure chamber ( 30 ) has a constant inner diameter at least in sections.

Force limiter according to one of claims 3 or 4, characterized in that the pressure chamber ( 30 ) has, at least in sections, an inner diameter which widens or narrows in the longitudinal direction.

Force limiter according to one of claims 2 to 5, characterized in that the pressure chamber ( 30 ) and / or the displacement element ( 32 ) Flow channels ( 52 ) through which the medium ( 29 ) from the pressure chamber ( 30 ) can flow.

Force limiter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure chamber ( 30 ) in the element to be braked ( 20 ) is formed and the support element ( 22 ) is an axis about which the element to be braked ( 20 ) can turn.

Force limiter according to claim 7, characterized in that the supporting element ( 22 ) through the pressure chamber ( 30 ).

Force limiter according to claim 7 or 8, characterized in that in the pressure chamber ( 30 ) or on the supporting element ( 22 ) a movement mechanism ( 34 ) is provided, the displacement element ( 32 ) during a relative rotation between the element to be braked ( 20 ) and the supporting element ( 22 ) in the pressure chamber ( 30 ) in the direction of actuation (R).

Force limiter according to claim 9, characterized in that the movement mechanism ( 34 ) a thread ( 36 ), in the pressure room ( 30 ) or on the supporting element ( 22 ) is formed and in the one on the displacement element ( 32 ) provided counter thread ( 38 ) intervenes.

Force limiter according to one of claims 9 or 10, characterized in that on the supporting element ( 22 ) or in the pressure room ( 30 ) extending in the direction of actuation (R) leadership ( 40 ) is provided, on which the displacement element ( 32 ) in the actuating direction (R) movably mounted rotatably supported in the circumferential direction.

Force limiter according to claim 11, characterized in that the guide ( 40 ) a rail ( 42 ) or a groove ( 44 ).

Force limiter according to one of claims 9 to 12, characterized in that a stop is provided, the movement of the element to be braked ( 20 ) and / or the displacement element ( 32 ) limited.

Force limiter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure chamber ( 30 ) a valve ( 54 ), that the pressure in the pressure chamber ( 30 ) can regulate.

Force limiter according to claim 14, characterized in that the valve ( 54 ) has a controller.

Force limiter according to claim 14 or 15, characterized in that the valve ( 54 ) is self-closing at a pressure increase.

Force limiter according to one of the preceding claims, characterized in that the medium ( 29 ) is a silicone, in particular a silicone granules.

Force limiter according to one of claims 1 to 16, characterized in that the medium ( 29 ) is an incompressible fluid.

Force limiter according to claim 18, characterized in that the medium ( 29 ) is a magnetorheological fluid.

Force limiter according to one of the preceding claims, characterized in that the force limiter ( 18 ) has a controller.

Force limiter according to one of the preceding claims, characterized in that the brake ( 24 ) a first, with the element to be braked ( 20 ) friction surface ( 26 ) and a second, vehicle-fixed friction surface ( 28 ), which can be pressed against each other in the direction of actuation (R).

Force limiter according to claim 20, characterized in that the first friction surface ( 26 ) and the second friction surface ( 28 ) are in each case radially around the axis of rotation (D) arranged discs which can be pressed against each other in the axial direction.

Belt retractor ( 10 ) for a safety belt in a vehicle, with a rotatable in a frame ( 12 ) mounted belt reel ( 14 ) and a force limiter ( 18 ) according to any one of the preceding claims.

Belt retractor according to claim 23, characterized in that the force limiter ( 18 ) within the belt reel ( 14 ) is arranged and the support element ( 22 ) is the axis of rotation of the belt reel.

Belt retractor according to one of claims 22 and 23, characterized in that a locking mechanism ( 16 ) is provided, which the support element ( 22 ) can be locked in the vehicle.

Belt retractor according to claim 24, characterized in that the locking mechanism ( 16 ) has a pawl provided on the support element, which can engage on a vehicle-fixed part.