DE10328568A1

DE10328568A1 - Safety belt reel for motor vehicle has frame supporting reel on torsion bar with force limiting clutch

Info

Publication number: DE10328568A1
Application number: DE2003128568
Authority: DE
Inventors: Martin Röhrle
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-01-29
Also published as: DE20210812U1

Abstract

The safety belt reel for a motor vehicle has a frame (10) for a rotary reel (12) mounted on a torsion bar (16) fixed at its ends. A reel energy convertor (28) is connected to the torsion bar and mounted on the frame. The energy convertor is connected to a force limiting clutch (34,40,42). The clutch can have a catch (34) mounted on the reel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einem Rahmen, einer Gurtspule, die in dem Rahmen drehbar angeordnet ist, und einem Torsionsstab, der an einem axialen Ende drehfest mit der Gurtspule verbunden ist.The invention relates to a belt retractor with a frame, a belt spool, which is rotatably arranged in the frame is, and a torsion bar, which is rotationally fixed at one axial end is connected to the belt reel.

Ein solcher Gurtaufroller ist mit einer Kraftbegrenzungsfunktion ausgestattet, die es ermöglicht, daß bei hohen Zugkräften im Gurtband trotz an sich blockierter Gurtspule etwas Gurtband von der Gurtspule abgezogen werden kann. Dies ermöglicht eine gewisse Vorverlagerung des Oberkörpers des Fahrzeuginsassen, was die auf den Oberkörper wirkenden Belastungen verringert.Such a belt retractor is included equipped with a force limiting function, which makes it possible at high tensile forces in the belt webbing despite the belt spool being blocked per se the belt spool can be removed. This enables a certain advance of the upper body of the vehicle occupant, what the loads acting on the upper body reduced.

Eine bekannte Konstruktion, mit der eine Kraftbegrenzungsfunktion erzielt werden kann, verwendet einen Torsionsstab, der an einem Ende mit der Gurtspule und am anderen Ende mit dem Rahmen verbunden ist. Sobald das Drehmoment, das aufgrund der im Gurtband wirkenden Zugkräfte auf die Gurtspule einwirkt, größer wird als das Torsionswiderstandmoment des Torsionsstabes, dreht sich die Gurtspule in der Gurtband-Abzugsrichtung, und der Torsionsstab wird verdrillt.A well known construction with which a force limiting function can be achieved uses one Torsion bar, one end with the belt reel and the other End is connected to the frame. Once the torque that is due the tensile forces acting in the webbing acts on the belt reel, becomes larger as the torsional moment of resistance of the torsion bar, the rotates Belt reel in the webbing take-off direction, and the torsion bar will twisted.

Aus der deutschen Patentanmeldung 19 13 448 ist auch ein Wickel-Energiewandler bekannt. Er besteht aus einem Metallband, das in einer Trommel in einer ersten Richtung entlang deren Innenwand aufgenommen ist. Ein Ende des Metallbandes ist mit der Trommel verbunden, mit der auch die Gurtspule verbunden ist. Das andere Ende ist mit einer Welle verbunden, die ein Blockierrad aufweist. In das Blockierrad kann eine Blockierklinke eingreifen, die von einem fahrzeugsensitiven Sensor angesteuert wird. Im Ausgangszustand kann sich das Blockierrad frei drehen, so daß sich die Einheit von Welle, Metallband, Trommel und Gurtspule frei drehen kann. Sobald die Blockierklinke in das Blockierrad eingreift, ist die Welle festgelegt. Wenn in diesem Zustand besonders hohe Kräfte im Sicherheitsgurt wirken, wirkt zwischen der Trommel und der Welle ein so hohes Drehmoment, daß das in der Trommel aufgenommene Metallband auf die Welle in eine Richtung aufgewickelt wird, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der das Metallband ursprünglich in der Trommel aufgenommen war. Dabei wird das Metallband zweifach umgebogen, nämlich zuerst um etwa 180°, so daß das Metallband in entgegengesetzter Richtung verläuft, und dann wieder etwas zurückgebogen, damit sich das Metallband an die Krümmung der Welle anschmiegt. Dieser Biegewiderstand wirkt als Widerstandsdrehmoment zwischen der Trommel und der Welle, das in bekannter Weise eine Begrenzung der maximal im Sicherheitsgurt wirkenden Kraft darstellt.From the German patent application 19 13 448 is also a winding energy converter known. It consists of a metal band that is in a drum a first direction is recorded along the inner wall. On End of the metal band is connected to the drum, with which too the belt spool is connected. The other end is connected to a shaft which has a blocking wheel. A locking pawl can be placed in the locking wheel intervene that are controlled by a vehicle-sensitive sensor becomes. In the initial state, the blocking wheel can turn freely, so that turn the unit of shaft, metal band, drum and belt reel freely can. As soon as the locking pawl engages in the locking wheel, the Wave set. If particularly high forces in the seat belt in this state act, there is such a high torque between the drum and the shaft, that this metal tape received in the drum on the shaft in one direction is wound up, which is opposite to the direction in which the metal band originally was recorded in the drum. The metal band is bent twice, namely first around 180 °, so that Metal tape runs in the opposite direction, and then something again bent back, so that the metal band hugs the curve of the shaft. This bending resistance acts as a resistance torque between the drum and the shaft, which is a limitation in a known manner represents the maximum force acting in the seat belt.

Grundsätzlich ist es wünschenswert, über eine schaltbare Kraftbegrenzungs- funktion zu verfügen. Auf diese Weise kann die Kraft im Gurtband, ab der die Kraftbegrenzungsfunktion eintritt, an das Gewicht eines zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen angepaßt werden. Es ist auch möglich, in einer ersten Phase der Kraftbegrenzungsfunktion, beispielsweise vor einem Kontakt zwischen einem Airbag und dem Oberkörper des Fahrzeuginsassen, eine hohe Gurtbandkraft zu nutzen und in einer zweiten Phase, beispielsweise wenn der Oberkörper des Fahrzeuginsassen von einem Airbag abgestützt wird, nur eine geringere Gurtbandkraft zuzulassen.Basically, it is desirable to have a switchable force limiting function. In this way, the Force in the belt from which the force limiting function begins, the weight of a restrained Adapted vehicle occupants become. It is also possible, in a first phase of the force limiting function, for example before contact between an airbag and the upper body of the Vehicle occupants to use a high webbing force and in one second phase, for example when the upper body of the vehicle occupant of supported by an airbag will only allow a lower webbing force.

Es sind verschiedene Gurtaufroller bekannt, die über eine schaltbare Kraftbegrenzungsfunktion verfügen. Der Nachteil dieser bekannten Konstruktionen besteht darin, daß sie sehr aufwendig sind.There are different belt retractors known about have a switchable force limiting function. The disadvantage of this known Constructions are that they are very expensive.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller mit schaltbarer Kraftbegrenzungsfunktion zu schaffen, der einen einfachen Aufbau hat.The object of the invention is in it, a belt retractor with switchable force limiting function to create that has a simple structure.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art ein Wickel-Energiewandler vorgesehen, der mit dem Torsionsstab verbunden ist und sich an dem Rahmen abstützt, und eine Kupplung, die im Ausgangszustand den Torsionsstab überbrückt und im betätigten Zustand den Torsionsstab freigibt, so daß er mit dem Wickel-Energiewandler in Reihe geschaltet ist. Diese Konstruktion zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine dementsprechend hohe Funktionszuverlässigkeit auf.For this purpose, according to the invention, one Belt retractor of the type mentioned at the beginning is a winding energy converter provided that is connected to the torsion bar and on the Frame supports, and a coupling that bridges the torsion bar in the initial state and in the actuated state the torsion bar releases, so that it with the winding energy converter is connected in series. This construction is characterized by a simple structure and a correspondingly high level of functional reliability on.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kupplung mindestens eine Kupplungsklinke aufweist, die an der Gurtspule gelagert ist und im Ausgangszustand am Torsionsstab angreift. Insbesondere ist vorgesehen, daß der Torsionsstab mindestens eine Ausnehmung aufweist und jede Kupplungsklinke eine Kupplungsnase aufweist, die in die Ausnehmung eingreifen kann. Dies ermöglicht es in einfacher Weise, die Gurtspule so mit dem Torsionsstab zu verbinden, daß der Bereich überbrückt ist, der ansonsten bei hohen Belastungen verdrillt wird.According to the preferred embodiment of the Invention is provided that the Coupling has at least one clutch pawl on the belt reel is stored and attacks the torsion bar in the initial state. In particular it is envisaged that the Torsion bar has at least one recess and each coupling pawl has a coupling nose which can engage in the recess. this makes possible it in a simple way, so with the torsion bar the belt spool connect that the Area is bridged which is otherwise twisted at high loads.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin ein Halteglied vorgesehen, das die Kupplungsklinke in Eingriff mit dem Torsionsstab halten kann. Das Halteglied ist vorzugsweise ein Haltering, der axial verschiebbar angebracht ist, wobei er im Ausgangszustand die Kupplungsklinke in radialer Richtung abstützt und im betätigten Zustand die Kupplungsklinke freigibt. Auch dies dient einem einfachen und zuverlässigen Aufbau.According to the preferred embodiment of the Invention, a holding member is also provided which the clutch pawl can keep in engagement with the torsion bar. The holding link is preferably a retaining ring which is attached so as to be axially displaceable, in the initial state, the clutch pawl in the radial direction supported and in the operated Condition the clutch pawl releases. This also serves a simple one and reliable Construction.

Vorzugsweise ist ein Stellring vorgesehen, der mit mindestens einer Rampe versehen ist, die am Gehäuse anlaufen kann, um den Haltering axial zu verschieben. Weiterhin ist vorzugsweise ein pyrotechnisches Stellglied vorgesehen, welches den Stellring betätigen kann. Ein solches Stellglied ist zuverlässig in der Lage, das Halteglied mit der notwendigen Geschwindigkeit und Kraft aus dem Ausgangszustand in den betätigten Zustand zu verstellen.An adjusting ring is preferably provided is provided with at least one ramp that starts on the housing can to move the retaining ring axially. It is also preferred a pyrotechnic actuator is provided which the collar actuate can. Such an actuator is reliably capable of holding with the necessary speed and power from the initial state in the actuated State to adjust.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:The invention is described below a preferred embodiment described in the attached Drawings is shown. In these show:

1 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller; 1 in a longitudinal section a belt retractor according to the invention;

2 einen Querschnitt entlang der Ebene II-II von 1; 2 a cross section along the plane II-II of 1 ;

3 einen Querschnitt entlang der Ebene III-III von 1; 3 a cross section along the plane III-III of 1 ;

4 einen Querschnitt entlang der Ebene IV-IV von 1; 4 a cross section along the plane IV-IV of 1 ;

5 in einer perspektivischen Ansicht ein Stellglied, das bei dem Gurtaufroller von 1 verwendet wird; 5 in a perspective view of an actuator that the belt retractor of 1 is used;

6 in einer abgebrochenen Schnittansicht das Zusammenwirken des Stellglieds von 5 mit dem Gehäuse des Gurtaufrollers; und 6 in a broken sectional view, the interaction of the actuator of 5 with the housing of the belt retractor; and

7 in einer perspektivischen Ansicht die Gurtspule des Gurtaufrollers von 1. 7 in a perspective view of the belt reel of the belt retractor from 1 ,

In 1 ist ein Gurtaufroller gezeigt, der ein Gehäuse 10 aufweist, in dem drehbar eine Gurtspule 12 gelagert ist, die ein (nicht dargestelltes) Gurtband aufnehmen kann. Auf der bezüglich 1 linken Seite der Gurtspule 12 ist eine Aufwickelfeder 14 angebracht, welche die Gurtspule in der Gurtband-Aufwickelrichtung beaufschlagt.In 1 a belt retractor is shown which is a housing 10 has in the rotatable a belt spool 12 is stored, which can accommodate a webbing (not shown). On the regarding 1 left side of the belt spool 12 is a winding spring 14 attached, which acts on the belt spool in the webbing winding direction.

Im Inneren der Gurtspule 12 ist ein Torsionsstab 16 angeordnet, der an seinem bezüglich 1 linken axialen Ende drehfest mit der Gurtspule 12 verbunden ist. An seinem rechten axialen Ende ist der Torsionsstab mit einem Abtriebskopf 18 versehen. Der Querschnitt des Abtriebskopfes 18 ist größer als der Querschnitt des Torsionsstabes 16 in dem Bereich, der im Inneren der Gurtspule angeordnet ist. Daher wird der Torsionsstab, wenn auf ihn ein Drehmoment einwirkt, nahezu ausschließlich in dem Bereich verdrillt, der im Inneren der Gurtspule angeordnet ist.Inside the belt spool 12 is a torsion bar 16 arranged that at its regard 1 left axial end rotatably with the belt spool 12 connected is. At its right axial end is the torsion bar with an output head 18 Mistake. The cross section of the output head 18 is larger than the cross section of the torsion bar 16 in the area located inside the belt reel. Therefore, the torsion bar, when it is acted on by a torque, is twisted almost exclusively in the area which is arranged inside the belt reel.

Am äußersten rechten Ende des Abtriebskopfes 18 ist drehfest eine Blockierscheibe 20 angebracht, an der eine Blockierklinke 22 gelagert ist. Die Blockierklinke 22 kann von einem (nicht dargestellten) Blockiermechanismus in eine Blockierverzahnung 24 eingesteuert werden, die an einer Nabe 26 angebracht ist. Die Nabe 26 ist Teil eines Wickel-Energiewandlers 28 (siehe auch 4), der mehrere Metallbänder 30 aufweist, die sich an einem Gehäuse 32 abstützen, das fest am Rahmen 10 angebracht ist. Das Widerstandsmoment des Wickel-Energiewandlers 28 ist größer als das Torsionswiderstandmoment des Torsionsstabes 16.At the far right end of the output head 18 is a locking disc against rotation 20 attached to a pawl 22 is stored. The pawl 22 can from a locking mechanism (not shown) into a locking toothing 24 be controlled on a hub 26 is appropriate. The hub 26 is part of a winding energy converter 28 (see also 4 ), the multiple metal bands 30 has, which is on a housing 32 support that firmly on the frame 10 is appropriate. The section modulus of the winding energy converter 28 is greater than the torsional moment of resistance of the torsion bar 16 ,

Am bezüglich 1 rechten Ende der Gurtspule 12 sind zwei Kupplungsklinken 34 (siehe auch 2) angebracht, die einander diametral gegenüberliegen. Jede Kupplungsklinke 34 ist mit einem Ende in einer Aussparung 36 (siehe auch 7) der Gurtspule gelagert und weist in der Nähe des gegenüberliegenden Endes eine Kupplungsnase 38 auf, die in dem in den Figuren gezeigten Ausgangszustand in eine Ausnehmung 40 im Abtriebskopf 18 des Torsionsstabes 16 eingreifen kann.On regarding 1 right end of the belt spool 12 are two clutch pawls 34 (see also 2 ) attached, which are diametrically opposed to each other. Every clutch pawl 34 is in one recess with one end 36 (see also 7 ) of the belt spool and has a coupling nose near the opposite end 38 on, in the initial state shown in the figures in a recess 40 in the output head 18 of the torsion bar 16 can intervene.

Die beiden Kupplungsklinken 34 sind im Ausgangszustand umgeben von einem Halteglied 42, das als Haltering (siehe auch 5) ausgeführt ist. Das Halteglied liegt an den Kupplungsklinken 34 an und verhindert, daß die Kupplungsklinken 34 mit ihren Kupplungsnasen 38 die Ausnehmungen 40 verlassen können. Die Kupplungsklinken zusammen mit dem Halteglied und den Ausnehmungen 40 bilden eine Kupplung, die zwischen der Gurtspule und dem Torsionsstab wirksam ist.The two clutch pawls 34 are surrounded by a holding member in the initial state 42 that as a retaining ring (see also 5 ) is executed. The holding member lies on the coupling pawls 34 and prevents the clutch pawls 34 with their coupling lugs 38 the recesses 40 being able to leave. The coupling pawls together with the holding member and the recesses 40 form a coupling that is effective between the belt reel and the torsion bar.

Benachbart zum Halteglied 42 ist ein Stellring 43 (siehe 5) vorgesehen, der mit drei Rampen 44 versehen ist, die auf zugeordnete Flächen 46 des Gehäuses 32 auflaufen können. Im Ausgangszustand befindet sich der Stellring in der in 1 gezeigten Stellung.Adjacent to the holding link 42 is a collar 43 (please refer 5 ) provided with three ramps 44 is provided on assigned areas 46 of the housing 32 can run up. In the initial state, the collar is in the 1 shown position.

Schließlich ist ein pyrotechnisches Stellglied 48 vorgesehen, das auf einen Betätigungsfortsatz 50 am Stellring einwirken kann, um den Stellring 43 zu verdrehen.Finally, a pyrotechnic actuator 48 provided that on an actuation extension 50 can act on the collar to the collar 43 to twist.

Im Ausgangszustand ist das bezüglich 1 rechte Ende der Gurtspule 12 über die Kupplungsklinken 34 direkt mit dem Abtriebskopf 18 des Torsionsstabes verbunden. Somit ist der Abschnitt des Torsionsstabes 16, der im Inneren der Gurtspule angeordnet ist und aufgrund seines Querschnitts den geringsten Torsionswiderstand hat, überbrückt. Wenn in diesem Zustand die Blockierklinke 22 in die Blockierverzahnung 24 eingesteuert wird, ist die Gurtspule 12 über den Abtriebskopf 18, die Blockierklinke 22, die Nabe 26 und die Metallbänder 30 am Gehäuses 32 abgestützt. Das maximale Drehmoment, ab dem es zu einer Verdrehung der Gurtspule 12 in der Gurtband-Abwickelrichtung und somit zu einer Kraftbegrenzungsfunktion kommt, wird also nur durch das Widerstandsmoment des Wickel-Energiewandlers bestimmt, das dieser einer Verdrehung zwischen seiner Nabe 26 und dem Gehäuse 32 entgegensetzt.In the initial state it is regarding 1 right end of the belt spool 12 via the clutch pawls 34 directly with the output head 18 connected to the torsion bar. So that's the section of the torsion bar 16 , which is arranged inside the belt reel and has the least torsional resistance due to its cross section. If in this state the pawl 22 into the locking teeth 24 is controlled, is the belt reel 12 via the output head 18 who have favourited Pawl 22 who have favourited The Hub 26 and the metal bands 30 on the housing 32 supported. The maximum torque from which there is a rotation of the belt spool 12 in the webbing unwinding direction and thus a force limiting function occurs, is therefore only determined by the section modulus of the winding energy converter, which is a twist between its hub 26 and the housing 32 opposes.

Falls eine geringere Gurtbandkraft gewünscht wird, ab der die Kraftbegrenzungsfunktion einsetzt, wird das pyrotechnische Stellglied 48 betätigt, das den Stellring 43 verdreht. Durch die Verdrehung laufen die Rampen 44 auf den Flächen 46 des Gehäuses 32 auf, und der Stellring wird bezüglich 1 nach links in axialer Richtung verschoben. Dadurch wird der Haltering 42 ebenfalls in axialer Richtung nach links verschoben, so daß er von den Kupplungsklinken 34 abrutscht und sie freigibt. Die Kupplungsklinken 34 werden dadurch nicht mehr in den Ausnehmungen 40 im Torsionsstab gehalten, so daß eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule 12 und dem Abtriebskopf 18 des Torsionsstabes 16 möglich ist. Dadurch ist der Torsionsstab 16 mit dem Wickel-Energiewandler 28 in Reihe geschaltet, und die Gurtbandkraft, ab der die Kraftbegrenzungsfunktion eintritt, sinkt ab.If a lower webbing force is desired, from which the force limiting function starts, the pyrotechnic actuator 48 which actuates the collar 43 twisted. The ramps run due to the rotation 44 on the surfaces 46 of the housing 32 on, and the collar is regarding 1 shifted to the left in the axial direction. This will make the retaining ring 42 also shifted to the left in the axial direction so that it is off the clutch pawls 34 slips and releases them. The clutch pawls 34 are no longer in the recesses 40 held in the torsion bar so that a relative rotation between the belt reel 12 and the output head 18 of the torsion bar 16 is possible. This is the torsion bar 16 with the winding energy converter 28 connected in series, and the belt tension, from which the force limiting function begins, decreases.

Claims

Belt retractor with a frame ( 10 ), a belt spool ( 12 ) which is rotatably arranged in the frame is a torsion bar ( 16 ), which is connected at one axial end in a rotationally fixed manner to the belt reel, characterized in that a winding energy converter ( 28 ) is provided, which is connected to the torsion bar and is supported on the frame, and a coupling ( 34 . 40 . 42 ), which bridges the torsion bar in the initial state and releases the torsion bar in the actuated state, so that it is connected in series with the winding energy converter.

Belt retractor according to claim 1, characterized in that the coupling has at least one coupling pawl ( 34 ) on the belt reel ( 12 ) is mounted and in the initial state on the torsion bar ( 16 ) attacks.

Belt retractor according to claim 2, characterized in that the torsion bar ( 16 ) at least one recess ( 40 ) and each clutch pawl ( 34 ) a coupling nose ( 38 ) which extends into the recess ( 40 ) can intervene.

Belt retractor according to one of claims 2 and 3, characterized in that a holding member ( 42 ) is provided that the coupling pawl ( 34 ) in engagement with the torsion bar ( 16 ) can hold.

Belt retractor according to claim 4, characterized in that the holding member is a retaining ring ( 42 ) which is axially displaceably mounted, and in the initial state it is the coupling pawl ( 34 ) supports in the radial direction and releases the clutch pawl when actuated.

Belt retractor according to claim 5, characterized in that an adjusting ring ( 43 ) is provided, which has at least one ramp ( 44 ) is provided on a housing ( 32 ) can start to move the retaining ring axially.

Belt retractor according to one of claims 4 to 6, characterized in that a pyrotechnic actuator ( 48 ) is provided, which can actuate the collar.