DE20210812U1 - Gurtaufroller mit Kraftbegrenzungsfunktion - Google Patents

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.

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.

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.

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

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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.

Grundsätzlich ist es wünschenswert, über eine schaltbare Kraftbegrenzungsfunktion 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.

Es sind verschiedene Gurtaufroller bekannt, die über eine schaltbare Kraftbegrenzungsfunktion verfügen. Der Nachteil dieser bekannten Konstruktionen besteht darin, daß sie sehr aufwendig sind.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller mit schaltbarer Kraftbegrenzungsfunktion zu schaffen, der einen einfachen Aufbau hat.

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.

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.

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.

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.

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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;

- Figur 2 einen Querschnitt entlang der Ebene H-II von Figur 1;
- Figur 3 einen Querschnitt entlang der Ebene IH-III von Figur 1

- Figur 4 einen Querschnitt entlang der Ebene IV-IV von Figur 1

- Figur 5 in einer perspektivischen Ansicht ein Stellglied, das bei dem
Gurtaufroller von Figur 1 verwendet wird;

- Figur 6 in einer abgebrochenen Schnittansicht das Zusammenwirken des
Stellglieds von Figur 5 mit dem Gehäuse des Gurtaufrollers; und

- Figur 7 in einer perspektivischen Ansicht die Gurtspule des Gurtaufrollers
von Figur 1.

In Figur 1 ist ein Gurtaufroller gezeigt, der ein Gehäuse 10 aufweist, in dem drehbar eine Gurtspule 12 gelagert ist, die ein (nicht dargestelltes) Gurtband aufiiehmen kann. Auf der bezüglich Figur 1 linken Seite der Gurtspule 12 ist eine Aufwickelfeder 14 angebracht, welche die Gurtspule in der Gurtband-Aufwickelrichtung beaufschlagt.

Im Inneren der Gurtspule 12 ist ein Torsionsstab 16 angeordnet, der an seinem bezüglich Figur 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.

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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 Figur 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.

Am bezüglich Figur 1 rechten Ende der Gurtspule 12 sind zwei Kupplungsklinken 34 (siehe auch Figur 2) angebracht, die einander diametral gegenüberliegen. Jede Kupplungsklinke 34 ist mit einem Ende in einer Aussparung 36 (siehe auch Figur 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.

Die beiden Kupplungsklinken 34 sind im Ausgangszustand umgeben von einem Halteglied 42, das als Haltering (siehe auch Figur 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.

Benachbart zum Halteglied 42 ist ein Stellring 43 (siehe Figur 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 Figur 1 gezeigten Stellung.

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Schließlich ist ein pyrotechnisches Stellglied 48 vorgesehen, das auf einen Betätigungsfortsatz 50 am Stellring einwirken kann, um den Stellring 43 zu verdrehen.

Im Ausgangszustand ist das bezüglich Figur 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.

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 Figur 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.

Claims (7)

1. Gurtaufroller mit einem Rahmen (10), einer Gurtspule (12), die in dem Rahmen drehbar angeordnet ist, einem Torsionsstab (16), der an einem axialen Ende drehfest mit der Gurtspule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wickel-Energiewandler (28) vorgesehen ist, der mit dem Torsionsstab verbunden ist und sich an dem Rahmen abstützt, und eine Kupplung (34, 40, 42), die im Ausgangszustand den Torsionsstab überbrückt und im betätigten Zustand den Torsionsstab freigibt, so daß er mit dem Wickel-Energiewandler in Reihe geschaltet ist.

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung mindestens eine Kupplungsklinke (34) aufweist, die an der Gurtspule (12) gelagert ist und im Ausgangszustand am Torsionsstab (16) angreift.

3. Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (16) mindestens eine Ausnehmung (40) aufweist und jede Kupplungsklinke (34) eine Kupplungsnase (38) aufweist, die in die Ausnehmung (40) eingreifen kann.

4. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halteglied (42) vorgesehen ist, das die Kupplungsklinke (34) in Eingriff mit dem Torsionsstab (16) halten kann.

5. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied ein Haltering (42) ist, der axial verschiebbar angebracht ist, wobei er im Ausgangszustand die Kupplungsklinke (34) in radialer Richtung abstützt und im betätigten Zustand die Kupplungsklinke freigibt.

6. Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellring (43) vorgesehen ist, der mit mindestens einer Rampe (44) versehen ist, die an einem Gehäuse (32) anlaufen kann, um den Haltering axial zu verschieben.

7. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein pyrotechnisches Stellglied (48) vorgesehen ist, welches den Stellring betätigen kann.