DE20208320U1 - Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt - Google Patents

Description

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28. Mai 2002

TRW Occupant Restraint Systems GmbH & Co. KG
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D-73553 Alfdorf

Unser Zeichen: T10076 DE

Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen, einer Gurtspule, die drehbar in dem Rahmen gelagert ist, und einem Blockiermechanismus.

Bei modernen Gurtaufrollern wird der Blockiermechanismus immer komplexer, da auch andere Funktionen integriert werden, beispielsweise ein Kraftbegrenzer. Dadurch vergrößert sich die axiale Länge der Welle, auf der die Gurtspule, der Blockiermechanismus und unter Umständen auch der Kraftbegrenzer angeordnet ist, und damit auch der Abstand zwischen den beiden Lagern für die Gurtspule, die üblicherweise an den axialen Enden der Welle gelagert ist. Ein großer Lagerabstand ist bei hohen Belastungen unerwünscht, da er zu hohen Belastungen der Welle führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Belastungen, die bei blockierter Gurtspule und hoher Gurtbandkraft auf die Welle einwirken, verringert sind.

Zu diesem Zweck ist bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art ein Gehäuse vorgesehen, an dem sich der Blockiermechanismus abstützt und das verschiebbar am Rahmen angebracht ist, sowie ein Abstützlager am Rahmen, an

dem sich die Gurtspule abstützen kann, wenn das Gehäuse verschoben ist. Diese Gestaltung beruht auf dem Grundgedanken, zwischen der Gurtspule und dem Blockiermechanismus ein Zwischenlager vorzusehen, das nur wirksam ist, wenn es benötigt ist, also wenn hohe Belastungen auf die Gurtspule einwirken. Da die Gurtspule bei solchen Belastungen blockiert ist, muß das Abstützlager keine Reibung mit einer sich drehenden Welle aufnehmen (mit Ausnahme des Falles, daß es zu einer Kraftbegrenzung kommt und damit zu einer Rückdrehung der Gurtspule), sondern nur die dann stehende Welle abstützen. Sobald sich die Welle am Abstützlager abstützt, ist der sich jenseits des Abstützlagers befindende Teil der Welle von Radiallasten entlastet, so daß die dort angeordneten Bauteile für geringere Belastungen ausgelegt werden können.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Energiewandler vorgesehen

ist, der auf der Welle der Gurtspule angeordnet ist und sich ebenfalls an dem Gehäuse abstützt. Die verschiedenen Bauteile des Kraftbegrenzers müssen dann nicht im Hinblick auf hohe Radiallasten ausgelegt werden, sondern nur im Hinblick auf das zu übertragende Drehmoment.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse mittels mindestens einer Schraube am Rahmen befestigt ist, die sich durch eine Öffnung im Gehäuse erstreckt, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Schraube. Die Durchmesserdifferenz zwischen Schraube und Öffnung begrenzt mit minimalem Aufwand den maximalen Verschiebeweg des Gehäuses am Rahmen.

Vorzugsweise weist die Schraube einen Führungsabschnitt auf, dessen Länge etwa der Länge der Öffnung im Gehäuse entspricht. Gleichzeitig weist die Schraube vorzugsweise einen Absatz auf, der auf der Außenseite des Rahmens anliegt. Dies ermöglicht, die Schraube fest in den Rahmen einzuschrauben, ohne daß weitere Sicherungsmittel erforderlich sind, wobei sich dann immer ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Schraubenkopf und dem Rahmen ergibt. Dieser Abstand kann zur Führung des Gehäuses genutzt werden.

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Zur Rückstellung des Gehäuses in seine Ausgangsstellung kann ein Gummiring verwendet werden, der auf einem taillierten Führungsabschnitt der Schraube angeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich mit geringem Aufwand gewährleisten, daß das Gehäuse in seine Ausgangsstellung zurückgestellt wird, wenn keine Kräfte auf die Gurtspule einwirken.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Energiewandler ein Wickel-Energiewandler mit drei Metallbändern ist, der besonders kompakt ist und im Betrieb keine Radialkräfte auf die Welle ausübt. Ein Wickel-Energiewandler ist grundsätzlich aus der deutschen Patentanmeldung 19 13 448 bekannt und besteht dort aus nur 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.

Da der erfindungsgemäße Gurtaufroller drei Metallbänder aufweist, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse der Gurtspule angeordnet sind, ergibt sich eine

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symmetrische Lastverteilung, die zu einer besonders geringen Belastung der Welle, an der die Metallbänder angreifen, sowie der Lagerung der Gurtspule führt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

- Figur 1 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller; und

- Figur 2 einen Querschnitt entlang der Ebene H-II von Figur 1.

Der Gurtaufroller weist einen Rahmen 10 auf, in welchem eine Gurtspule 12 drehbar gelagert ist. Die Gurtspule kann einen Sicherheitsgurt aufnehmen, der hier durch die von ihm auf die Gurtspule ausübbare Kraft F symbolisiert ist. Am bezüglich Figur 1 linken Ende der Gurtspule ist eine Aufwickelfeder 14 vorgesehen, welche die Gurtspule so beaufschlagt, daß sie den Sicherheitsgurt aufwickelt.

Im Inneren der Gurtspule 12 ist eine torsionssteife Welle 16 angeordnet, die

am bezüglich Figur 1 linken Ende drehfest mit der Gurtspule 12 verbunden ist. An dem bezüglich Figur 1 rechten Ende der Gurtspule ist die Welle 16 mit einem ersten Lagerbund 18 und einem zweiten Lagerbund 20 versehen, so daß die Gurtspule an diesem Ende unterstützt ist.

Grundsätzlich ist auch möglich, Gurtspule 12 und die Welle 16 als eine Einheit auszuführen.

An ihrem von der Gurtspule 12 abgewandten Ende ist die Welle 16 drehfest mit einer Blockierscheibe 22 versehen, an der eine Blockierklinke 24 gelagert ist.

Die Blockierklinke 24 kann von einem herkömmlichen Blockiermechanismus, von dem hier lediglich eine von einer Abdeckung 27 abgedeckte Steuerscheibe 26 zu sehen ist, aus ihrer Ruhestellung radial nach außen in eine Blockierverzahnung 28 eingesteuert werden, die am Innenumfang eines Blockierringes 30 ausgebildet ist. Der Blockierring 30 ist von einem Haltering 32 umgeben, der an einem Gehäuse 34 angebracht ist, das wiederum fest am Rahmen 10 des Gurtaufrollers angebracht ist.

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Einstückig mit dem Haltering 30 ist eine Nabe 40 ausgebildet, die sich an den Blockierring 30 auf dessen der Gurtspule 12 zugewandten Seite anschließt. Auf der Nabe sind zwei Wickel-Energiewandler 42,44 angeordnet.

Der erste Wickel-Energiewandler 42 (siehe insbesondere Figur 2) weist drei Metallbänder 46 auf, die in einem trommeiförmigen Aufnahmeraum 48 im Inneren des Gehäuses 34 angeordnet sind. Jedes Metallband erstreckt sich bezüglich Figur 2 von seinem außenliegenden Ende, das durch einen Paßstift 50 am Gehäuse 34 befestigt ist, im Uhrzeigersinn entlang der zylindrischen Wandung des Aufnahmeraums 48. Jedes Metallband 46 wird dabei über knapp vier Umdrehungen um die Nabe 40 herumgeführt und dann entgegen der Wickelrichtung mit dieser verbunden. Hierfür wird ein Klemmsegment 52 verwendet, das mit der Nabe 40 verschraubt ist. In dem sich entlang der Wandung des Aufnahmeraums 48 erstreckenden Paket von Metallbändern folgen also die drei verschiedenen Bänder jeweils abwechselnd.

Der zweite Wickel-Energiewandler 44 entspricht in seinem Aufbau im wesentlichen dem ersten Wickel-Energiewandler 42 mit dem Unterschied, daß der Aufnahmeraum 48 im Inneren eines Außenrings 54 ausgebildet ist, der drehbar im Gehäuse 34 gelagert ist. Der Außenring 54 ist lösbar mit dem Gehäuse 34 verbunden, so daß er abgeschaltet werden kann, indem die Verbindung zum Gehäuse unterbrochen wird. Hierauf wird aber nicht im einzelnen eingegangen, da es für das Verständnis der Erfindung nicht wichtig ist.

Das Gehäuse 34 ist mittels drei Schrauben 60 am Rahmen 10 angebracht. Jede Schraube weist einen Gewindeabschnitt 62 auf, der in ein Gewinde im Rahmen 10 eingeschraubt ist, einen Führungsabschnitt 64, der sich durch eine Öffnung 66 im Gehäuse 34 hindurch erstreckt, und einen Schraubenkopf 68, der auf der vom Rahmen 10 abgewandten Seite des Gehäuses 34 anliegt. Der Durchmesser des Führungsabschnittes 64 ist kleiner als der Durchmesser der Öffnung 66, so daß sich das Gehäuse relativ zu den Schrauben 60 und damit zum Rahmen 10 verschieben kann. Der Durchmesser des Gewindeabschnittes 62 ist wiederum kleiner als der Durchmesser des Führungsabschnittes 64, so daß ein Absatz

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gebildet ist, der auf der Außenseite des Rahmens anliegt. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen dem Rahmen 10 und dem Schraubenkopf 68 immer präzise festgelegt und entspricht der Länge des Führungsabschnittes 64. Diese Länge wiederum entspricht der Länge der Öffnung im Gehäuse, so daß das Gehäuse in axialer Richtung spielfrei am Rahmen geführt ist.

Wie in Figur 1 zu sehen ist, ist der Führungsabschnitt 64 der Schraube 60 tailliert ausgeführt. Auf dem taillierten Führungsabschnitt 64 ist ein Gummiring 70 angeordnet, der an der Wandung der Öffnung 66 anliegt.

In dem Schenkel des Rahmens 10, der zwischen der Gurtspule und dem Blokkiermechanismus angeordnet ist, ist eine Aussparung für die Welle 16 vorgesehen. In dieser Aussparung ist ein Abstützlager angeordnet, das durch einen Lagerring 72 gebildet ist. Der Lagerring 72 besteht aus einem druckfesten Kunststoff.

Im Ausgangszustand des Gurtaufrollers, also wenn die Blockierklinke 24 nicht in die Blockierverzahnung 28 eingreift, kann sich die Gurtspule 12 frei unter der Wirkung der Aufwickelfeder 14 drehen. Sobald der Blockiermechanismus anspricht, wird die Blockierklinke 24 radial nach außen in die Blockierverzahnung 28 eingesteuert. Die Gurtspule 12 ist dadurch grundsätzlich drehfest blockiert, da ein vom Sicherheitsgurt auf sie ausgeübtes Drehmoment über die Welle 16, die Blockierscheibe 22, die Blockierklinke 24, den Blockierring 30, die Nabe 40 und die Metallbänder 46 des ersten Wickel-Energiewandlers 42 am Gehäuse 34 und dadurch am Rahmen 10 abgestützt ist.

Die in radialer Richtung wirkende Kraft F bewirkt, daß sich das Gehäuse 34 relativ zum Rahmen 10 auf den Schrauben 60 verschiebt. Dabei wird der Gummiring 70 komprimiert, so daß er eine Rückstellkraft erzeugt. Da der Führungsabschnitt 64 jeder Schraube 60 tailliert ist, kann der Gummiring nicht zwischen der Schraube und der Wandung der Öffnung 66 zerdrückt werden, da immer ein Freiraum gewährleistet ist.

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Das Gehäuse 34 wird so weit verschoben, bis die Welle 16 am Lagerring 72 anliegt. Dadurch werden die Radialkräfte unmittelbar in den Rahmen abgeleitet, so daß die Energiewandler und der Blockiermechanismus nicht weiter belastet werden.

Steigen die vom Sicherheitsgurt ausgeübten Kräfte weiter an, ist das in der Welle 16 wirkende Drehmoment größer als das Widerstandsdrehmoment, das von den Wickel-Energie wandlern 42, 44 bereitgestellt wird. Dann verdreht sich die Nabe 40 in der Richtung des Pfeils P von Figur 2. Dabei werden die Metallbänder 46 vom außenliegenden Stapel abgewickelt und auf die Nabe 40 in entgegengesetzter Richtung aufgewickelt. Das dabei erzeugte Widerstands-Drehmoment wird maßgeblich bestimmt vom Biegewiderstand der Metallbänder 46, die an der jeweiligen Biegestelle zweifach umgebogen werden. Zunächst werden sie stärker einwärts gebogen als es ihrer bisherigen Krümmung entspricht, und anschließend werden sie in die entgegengesetzte Richtung zurückgebogen, wenn sich das entsprechende Metallband an die Krümmung der Nabe 40 anschmiegt. Bei diesem Vorgang dreht sich die Welle 17 im Lagerring 72, der als Führung wirkt.

Wichtig ist, daß beim Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges bzw. der Energiewandlung keine Kraft in Gurtbandauszugsrichtung auf die Energiewandler kommt, da dies zu einer ungleichmäßigen Verformung und damit zu ungleichmäßigen Kraftkurven führt.

Claims (12)

1. Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Rahmen (10), einer Gurtspule (12), die drehbar in dem Rahmen gelagert ist, und einem Blockiermechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (34) vorgesehen ist, an dem sich der Blockiermechanismus abstützt und das verschiebbar am Rahmen (10) angebracht ist, und daß ein Abstützlager (72) am Rahmen vorgesehen ist, an dem sich die Gurtspule abstützen kann, wenn das Gehäuse verschoben ist.

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiewandler (42, 44) vorgesehen ist, der sich ebenfalls an dem Gehäuse (10) abstützt.

3. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (34) mittels mindestens einer Schraube (60) am Rahmen (10) befestigt ist, die sich durch eine Öffnung (66) im Gehäuse erstreckt, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Schraube (60).

4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (60) einen Absatz aufweist, der an der Außenseite des Rahmens (10) anliegt.

5. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube einen Führungsabschnitt (64) aufweist, dessen Länge etwa der Länge der Öffnung im Gehäuse (10) entspricht.

6. Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (64) tailliert ist.

7. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (70) vorgesehen ist, die das Gehäuse (34) in seine Ausgangsstellung beaufschlagt.

8. Gurtaufroller nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder gebildet ist durch einen Gummiring (70), der auf dem Führungsabschnitt (64) angeordnet ist.

9. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützlager durch einen Lagerring (72) gebildet ist, der in einen Durchbruch im Gehäuse eingesetzt ist.

10. Gurtaufroller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtspule eine Welle (16) aufweist, die sich durch das Abstützlager (72) erstreckt.

11. Gurtaufroller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtspule (12) auf der einen Seite des Abstützlagers (72) angeordnet ist und der Blockiermechanismus auf der anderen Seite.

12. Gurtaufroller nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (16) einstückig mit der Gurtspule (12) ausgeführt ist.