DE19853200A1 - Sicherheitsgurtaufrolleinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Sicherheitsgurtaufrolleinrichtun­ gen und spezieller einen Sicherheitsgurtaufrollmechanismus, der in der Lage ist, die Rückspulkraft, welche auf die Schulter eines Insassen über den Schultergurt­ abschnitt des Sicherheitsgurtes wirkt, zu reduzieren.

Ein Vorteil der Sicherheitsgurtaufrolleinrichtung gemäß der Erfindung ist, daß, da die flexible Verbindung, Kabel oder Kord zwischen einer oberen und einer unte­ ren Rolle bewegt wird, sich diese von der unteren oder ersten Rolle zu der oberen oder zweiten Rolle in einer im allgemeinen vertikalen Art erstrecken wird. Dies ist beim Stand der Technik nicht der Fall, wie in US 5, 628,470 oder in US 5,409,176 gezeigt, bei denen Nuten an einer oberen Rolle angeordnet sind. Während das Kabel bei diesen bekannten Aufrolleinrichtungen wieder zwischen den oberen und unteren Rollen angeordnet wird, wird das Kabel typischerweise geneigt werden in einem Winkel zu der Achse sowohl der Rollen als auch der Nuten. Diese Beziehung veranlaßt das Kabel an den Außenkanten der Nut zu reiben, was ein hörbares Geräusch verursacht und den Verschleiß der Rollen, welche üblicherweise aus Kunststoff sind, verursacht. Dies ist bei der vorliegen­ den Erfindung nicht der Fall.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben anhand beiliegender Figuren, in diesen zeigt:

Fig. 1 ein beispielhaftes Drei-Punkt-Sicherheitsgurtsystem,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Sicherheitsaufrolleinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zylindrischen Rolle,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer konischen Rolle,

Fig. 5 schematisch die Wickelrichtung von zahlreichen zusammenwirken­ den Komponenten und

Fig. 6 eine alternative Ausführungsform der Erfindung.

Es wird kurz Bezug genommen zu Fig. 1, welche ein beispielhaftes Drei-Punkt- Sicherheitsgurtsystem 20 illustriert. In Fig. 1 ist ein Sitz 22 gezeigt, welcher auf einem Fahrzeugboden 24 angeordnet ist. Ebenfalls gezeigt ist die B-Säule des Fahrzeugs. Das Drei-Punkt-Sicherheitsgurtsystem 20 umfaßt eine Aufrollein­ richtung bzw. einen Gurtaufroller 30, eine Wand bzw. Wangen- bzw. Wandfüh­ rung 32, ein Sicherheitsgurtschloß 34 und eine Länge bzw. einen Abschnitt von Sicherheitsgurtband 36 mit einer darauf positionierten Zunge 38. Die Zunge 38 teilt den Sicherheitsgurt 36 in einen Schultergurtabschnitt 36a und einen Hüft- bzw. Beckengurtabschnitt 36b. Das untere Ende 39 des Beckengurtabschnittes 36b ist geeignet an dem Fahrzeugboden verankert. Der Anker wird allgemein als Nummer 40 gezeigt.

Fig. 2 stellt eine Querschnittsansicht der Sicherheitsgurtaufrolleinrichtung 30 dar. Die Aufrolleinrichtung 30 umfaßt einen Rahmen 50 mit Rahmenseiten 52a und 52b, die einen rückseitigen Rahmenabschnitt 52c verbinden. Eine Spule 54 wird drehbar zwischen den Rahmenseiten 52a und 52b getragen. Die Spule 54 beinhaltet einen Zentral- bzw. Mittelabschnitt 56, um den der Sicherheitsgurt 36 gewickelt ist. Die Spule 54 beinhaltet eine Vielzahl von Verriegelungs- bzw. Sperrädern 60a und 60b, welche periodisch gesperrt werden durch eine Sperr­ klinke 64, wie beispielsweise während eines Notfalls bzw. Unfalls. Die Aufrol­ leinrichtung 30 beinhaltet einen Band- bzw. Stegsensor 70 und einen Fahr­ zeugsensor 72, welche beide bekannt sind. Typischerweise beinhaltet der Bandsensor 70 ein Trägheitselement, welches sich nach außen dreht, wenn die Spule beschleunigt, dabei die Spule mit einem Sperrad verbindend, wobei die Bewegung von diesem die Sperrklinke 64 veranlaßt, mit einem oder mehreren Zähnen 61 an dem Sperrad 60a und/oder 60b in Eingriff zu treten. Der Fahr­ zeugsensor 72 umfaßt typischerweise eine Trägheitsmasse wie eine Rollkugel oder einen "stehenden Mann" (der Schwerpunkt dieses Körpers befindet sich oberhalb einer relativ schmalen Basis, so daß eine instabile Struktur entsteht), welche in ähnlicher Weise die Sperrklinke 64 veranlassen, sich in Eingriff mit dem Sperrad 60a und/oder 60b zu bewegen. Wie gezeigt, wird die Sperrklin­ ke 64 drehbar an einer Seite des Rahmens 50 getragen. Diese Sperrklinke 64 kann an einem oder beiden der Sperräder in Eingriff treten. Die Sperrklinke 64 kann als eine Sperrklaue bzw. ein Sperrmitnehmer ausgestaltet sein, welcher an beiden Seiten des Rahmens 50 drehgelenkig angeordnet ist, um gleichzeitig mit dem Sperrad 60a und 60b in Eingriff zu treten.

Ein Spulenschaft bzw. eine Spulenwelle 74 erstreckt sich durch die Spule 50 und ist bei 76 an dieser gelagert. Ein Ende 74b der Spulenwelle wird drehbar getra­ gen durch eine Lagerung 71 in einer Öffnung 73 in der Rahmenseite 52a. Das andere Ende 74a kann in einer Öffnung in dem Rahmen durch ein anderes Lager wie oben beschrieben direkt getragen werden oder indirekt getragen werden durch ein Lager 91, welches in einer Platte 94 eines Gehäuses 90 (unten be­ schrieben) ausgebildet ist, welche eine zylindrische Rolle bzw. Spule 80 zur Drehung trägt.

Eine zylindrische Rolle, typischerweise aus Kunststoff, allgemein als 80 gezeigt, ist drehbar an dem Ende 74a der Welle 74 fixiert, so daß sie sich mit der Wel­ le 70 und der Spule 54 dreht. Die Rolle 80 und ein anderer zugehöriger Mecha­ nismus sind in einem Gehäuse 90 eingeschlossen. Das Gehäuse 90 beinhaltet eine Befestigungsplatte 94, welche mit der Rahmenseite 52b, einer Obersei­ te 94a, einem Boden 94b und einer Endplatte oder einem Endelement 96 verbun­ den ist. Der Zylinder 80 beinhaltet eine Aussparung 82, welche durch einen langgestreckten Vorsprung bzw. eine langgestreckte Nabe 98 drehbar getragen wird, die an dem Element 94a des Gehäuses 90 ausgebildet ist.

Drehbar in dem Gehäuse 90 getragen bzw. gehalten wird eine konische Rol­ le 100, typischerweise aus Kunststoff. Die Rolle 100 beinhaltet ein erstes Ende 102, welches drehbar getragen wird durch eine Nabe bzw. einen Vor­ sprung 104 (welcher einen Federaufnahmedorn oder einen festen Schaft 170 bildet) in dem Gehäuse 90.

Die Rolle 100 beinhaltet eine Stufenbohrung 150, welche sich durch diese hindurch erstreckt. Die Bohrung 150 wird durch eine Federkappe 106 geschlos­ sen, die eine Öffnung 108 darin aufweist. Das große Ende 152 der Stufenboh­ rung bietet ein Gehäuse für eine Rückspulfeder 160. Der Schaft 170 beinhaltet einen Federhalteteil oder Schlitz 172, durch den das innere Ende 162 der Rück­ spulfeder aufgenommen wird. Das äußere Ende 164 der Feder 160 wird im allgemeinen an einer Stelle 166 mit den Wänden des Abschnittes 152 mit größerem Durchmesser der Rolle 100 verbunden. Ein sich erstreckendes En­ de 109 des Schaftes 170 erstreckt sich durch die Öffnung 108 in der Federkap­ pe 106, um das andere Ende der Rolle 100 (und die Federkappe 106) drehbar zu tragen. Ein flexibles Kabel oder ein flexibler Draht 88 verbindet den Zylinder 80 mit der konischen Rolle 100. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Kabel 88 ein flexibler, verdrillter oder um- bzw. verflochtener Draht aus rost­ freiem Stahl mit einem Durchmesser von ungefähr 0,34-0,86 mm.

Es wird kurz zu Fig. 3 Bezug genommen, die das Merkmal des Zylinders 80 detaillierter zeigt. Wie zu sehen ist, beinhaltet der Zylinder 80 einen Zentral- bzw. Mittelkörper 81 mit konstantem Radius, welcher von Endflanschen 83a und 83b umgeben wird. Das Kabel 88 wird um einen Abschnitt des Körpers 81 gewickelt. Der Schaft 74 wird in der Mittelausnehmung 85 der Rolle 80 aufge­ nommen.

Fig. 4 zeigt die Details der Ausgestaltung der konischen Rolle 100. Die Außen­ wände oder äußere periphere Fläche bzw. Oberfläche 180 der Rolle 100 hat eine konische Konfiguration. Diese Fläche 180 innerhalb eines kleinen äußeren Flansches 182 beinhaltet einen ersten im allgemeinen flachen Abschnitt 190, welcher an einen zweiten Abschnitt 192 angrenzt mit einem schnell ansteigen­ dem bzw. zunehmendem Radius, der zu einem dritten Abschnitt 194 übergeht mit einer Steigung, die sich gradueller bzw. allmählicher ändert als die Steigung des Abschnittes 192. Die Abschnitte 192 und 194 beinhalten vorzugsweise eine konische Spiralnut 200, welche an dem Ende von Abschnitt 190 beginnt und sich durch das Ende 196 des Abschnittes 194 erstreckt. In der in Fig. 6 ge­ zeigten Ausführungsform ist der erste Abschnitt 192 konisch, was hilfreich ist bei der Ausgestaltung des Drehmomentprofils, welches auf die Spule übertragen wird, während der Zeit, in der der größte Teil des Gurtbandes zurückgespult auf der Spule 54 verbleibt. Fig. 4 zeigt aneinander angrenzende bzw. benachbarte Nutabschnitte 202a-202h von zahlreichen Segmenten der Spiralnut 200. Jedes Nutsegment wird durch eine Wand 204 mit einer kreisförmigen oder gekrümmten Kontur 206 getrennt. Die Innenfläche 208 zwischen benachbarten Nutsegmen­ ten 202a-202n umfaßt eine glatte, kreisförmige oder gerundete Abschnitt­ kontur 208.

Wie oben bemerkt, verbindet das Kabel 88 den Zylinder 80 und die konische Rolle 100. Ein Ende 88a des Kabels 88 ist an der Rolle 100 befestigt und ist durch die Spiralnut 200 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn gewunden bzw. schraubend eingelegt, wie in Fig. 5 zu sehen. Das andere Ende 88b des Kabels 88 ist an der zylindrischen Rolle 80 befestigt und um diese herum gewic­ kelt in einer Richtung im Uhrzeigersinn, ebenfalls in Fig. 5 gezeigt. Auf diese Weise wird sich, wenn der Sicherheitsgurt 36 herausgezogen wird, siehe Pfeil 300, die Spule 54 in der Richtung, wie durch den Pfeil 302 gezeigt, drehen, die Rolle 80 wird sich in derselben Richtung drehen, wie durch Pfeil 304 gezeigt ist, und die Rolle 100 wird sich ebenfalls in derselben Richtung, gezeigt durch Pfeil 306, drehen. Die Richtung der Drehung wird umgedreht, wenn der Sicherheits­ gurt aufgewickelt bzw. eingezogen wird.

Es wird nochmals Bezug genommen zu Fig. 2, welche die Aufrolleinrichtung 30 mit ihrem vollständigaufgerollten Sicherheitsgurt 36 zeigt. Das Aufrollen des Sicherheitsgurtes 36 wird erreicht, wenn die Kraft der Rückspulfeder 116 mit dem Kabel 88 und dann mit der Rolle 80 in Verbindung tritt, die Spule 54 zu­ rückspulend. Wie zu verstehen ist, wird in diesem Zustand das Kabel 88 fest um die Rolle 100 und die Rolle 80 gewunden gehalten. Die Rückspulfeder 160 hält kontinuierlich eine vorbestimmbare Größe von Spannung auf dem Kabel 88 aufrecht, um es straff gespannt zu halten. Wenn der Sicherheitsgurt 36 von der Spule 54 ab- oder herausgezogen wird, wird sich die Rolle 80, welche fest mit dieser verbunden ist, mit der Spule 54 drehen. Die Drehung der Rolle 80 wird auf das Kabel 88 übertragen, welches seinerseits die Rolle 100 veranlaßt, sich gegen die Wirkung der Rückspulfeder 160 zu drehen.

Wenn das Gurtband 36 herausgezogen wird, wird das Kabel 88 sich von den äußersten Nutsegmenten 202h, 202i, etc. mit schmalem Durchmesser der Rolle 100 abwickeln und auf der Rolle 80 angeordnet werden. Wie zu verstehen ist, wird, wenn das Kabel 88 sich von dem Abschnitt 190 zu dem Abschnitt 192 bewegt, dieses auf Nutsegmenten getragen, welche zunehmende Durchmesser haben, während es an seinem anderen Ende auf einer Rolle 80 mit konstantem Durchmesser getragen wird. Diese Beziehung schafft effektiv ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen der Feder und der Spule 54, welches das zwischen diesen zu übertragende Drehmoment ändert. Wie bekannt ist, nimmt, wenn eine typische Flach- bzw. Blattfeder stramm gewickelt wird, wie es in konventionellen Sicherheitsaufrolleinrichtungen auftritt, die Rückspulkraft, welche auf den Gurt aufgebracht wird, zu. Diese Kraft wird selbstverständlich über den Schultergurt auf die Schulter des sitzenden Insassen aufgebracht, wenn der Sicherheitsgurt um den Insassen gesichert worden ist. In einigen bekannten Systemen war der Betrag von Kraft, welcher auf die Schulter wirkt, unangenehm für einige Insassen. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Kabel 88 ausgestaltet, um wieder auf der Rolle 100 angeordnet zu werden, in der ein Durchmesser (in Kombination mit dem Durchmesser der Rolle 80) den Betrag des zu übertragen­ den Federdrehmomentes reduziert, welches auf die Spule und somit auf den Insassen wirkt. Das Drehmoment an dieser Position (Betrag des Gurtauszuges) muß dennoch nicht auf einen Wert reduziert werden, bei dem die Rückspulfe­ der 106 die ausgezogene Länge bzw. den ausgezogenen Abschnitt von Si­ cherheitsgurt nicht in seine aufbewahrte, im allgemeinen vertikale Position zurückspulen kann.

Bei den vorliegenden Ausführungsformen sind ungefähr 5 oder 6 Umdrehungen von Kabel 88 um Abschnitt 190 gewunden, um eine ausreichende übertragene Federkraft zu erzeugen, um sicherzustellen, daß der Sicherheitsgurt vollständig auf die Spule zurückgespult werden kann (siehe Fig. 2). Wenn der Sicherheits­ gurt von der Spule abgezogen bzw. abgewickelt wird, wird das Kabel 88 in die Nuten 202a-202e des Abschnittes 192 verschoben, wobei es ungefähr 5 zusätzliche Umdrehungen braucht, um das Kabel 88 zu dem Nutsegment 202e zu bewegen, was der Position korrespondierend zu dem vollständig ausgezoge­ nen Sicherheitsgurt entspricht. Die zusätzlichen Umdrehungen des Kabels 88 um die Nutsegmente im Abschnitt 194 sind hauptsächlich vorgesehen, um über­ schüssiges Kabel aufzunehmen bzw. zu speichern. Diese Nutsegmente können optional weggelassen werden.

Claims (5)

1. Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung mit:
einer Spule (54), auf die eine Länge von Sicherheitsgurt (36) gewickelt ist, wobei ein Abschnitt des Sicherheitsgurtes einen Schultergurtabschnitt bildet, die Spule drehbar auf einem Rahmen (52) gelagert ist,
einer ersten Spannungsreduziereinrichtung zum Steuern des Betrages von Federkraft, der von einer Rückspulfeder auf die Spule übertragen wird und daher der Kraft, welche auf die Schulter eines Fahrzeuginsassen über den Schultergurtabschnitt des Sicherheitsgurtes übertragen wird, wobei die erste Einrichtung vorgesehen ist mit einer zylindrischen ersten Spule bzw. Rolle (80), welche an bzw. zu einer Drehachse der Spule ausgerichtet ist mit einem nicht mit Nuten versehenen glatten Körper (81), der operativ bzw. betriebsmäßig mit der Spule verbunden ist, um sich mit der Spule zu drehen, einer zweiten Rolle (100), welche entfernt von der ersten Rolle (80) angeordnet ist mit einer konischen, peripheren Fläche mit einer kontinuierlichen Spiralnut von veränderlichem Durchmesser darauf, wobei die zweite Rolle eine Drehachse parallel zu der der ersten Rolle aufweist, einer Rückspulfeder (160), welche operativ mit der zweiten Rolle verbun­ den ist, um eine Rückspulkraft zu schaffen, um den Sicherheitsgurt auf die Spule zurückzuspulen,
einer flexiblen Verbindung (88), welche die erste und zweite Rolle verbin­ det, zum Übertragen der Kraft von der Feder auf die erste Rolle, wobei die Verbindung (88) um die zweite Rolle in der Spiralnut und um die erste Rolle gewickelt ist, wobei die Verbindung (88) sich von der zweiten Rolle wegerstreckt in einer Richtung im allgemeinen senkrecht zu der Drehachse der zweiten Rolle unabhängig von der Position der Verbindung in der Nut.

2. Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Spiralnut eine Vielzahl von Nutsegmenten (202a-202h) beinhaltet, welche durch eine Wand (204) getrennt sind, wobei das Äußere der Wände bogenförmig ausgestaltet ist.

3. Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Spiralnut eine Vielzahl von Nutsegmenten (202a-202h) beinhaltet und wobei die zweite Rolle zwischen benachbarten Nuten bogenförmig ausge­ staltet ist.

4. Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die periphere Fläche der zweiten Rolle vorgesehen ist mit einem konstantem Durchmesser, um den die flexible Verbindung ebenfalls gewickelt wird, einem glatten ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt von an­ steigendem Durchmesser, auf denen die Spiralnut angeordnet ist.

5. Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die periphere Fläche der zweiten Rolle einen konischen, glatten ersten Ab­ schnitt beinhaltet, um den die flexible Verbindung ebenfalls gewickelt wird und einen zweiten Abschnitt von ansteigendem Durchmesser, auf denen die Spiralnut angeordnet ist.