DE2313780A1 - Automatischer gurtaufroller fuer sicherheitsgurtsysteme von fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

• Automatischer Gurtaufroller für Sicherheitsgurtsysteme von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen Gegenstand der Erfindung ist ein automatischer Gurtaufroller für Sicherheitsgurtsysteme von Fahrzeugen, insbesondere Kraft fahrzeugen, bestehend aus einer drehfederbeaufschlagten, in einem (ietläuse gelagerten Aufrollwelle für den Gurt und einer durch die Fahrzeugverzögerung und / oder die vom Fahrzeuginsassen auf den Gurt ausgeübte Kraft gesteuerten Gurtsperrvorrichtung.
• Bei den heute immer mehr in den Vordergrund tretenden sogenannten passiven oder semipassiven Gurt systemen, deren Betätigung in den meisten Fällen tu Zusammenhang mit der Türöffnungs - bzw. -Schließbewegung erfolgt, muß im allgemeinen für das Ein- und Aussteigen sehr viel Gurtband zur Verfügung stehen, welches dann im angelegten Zustand des Gurtsystems überschüssig ist. Es ist daher üblich geworden, dieses überschüssige Gurtband auf einen automatischen Gurtaufrolle aufzuwickeln. Wird nun das Gurtsystem - beispielsweise bei starkem Abbremsen de; Fahrzeuges oder beim Auffahren desselben auf eill Hindernis - extrem belastet, so tritt in dem Gurtaufroller ein nachteiliger sogenannter Filmspuleneffekt auf, d. h. es findet ein Zus.unmenziehen der aufgerollten Gurtwilulullgen, verbunden mit einer entsprechenden Freigabe von Gurtmaterial statt. Die dadurch entstehende Gurtlose bewirkt wiederum eine wesentliche Erhöhung der Kräfte, die bei der Abbremsung des nach vorn geschleuderten Körpers des Fahrzeuginsassen auf diesen durch das Gurtsystem ausgeübt werde. In ungünstigen Fällen kann sich der Fahrzeuginsasse infolge des Filmspuleneffekts noch bis zu 300 mm nuch vorne bewegen, ehe der Gurt den Körper vollständig gebremst illit. Diese Tatsache kann dazu führen, daß der Kopf des Insassen gegen die Windschutzscheibe geschleudert wird. Die Folge können erhebliche Verletzungen des Fahrzeuginsassen sein, die an sich durch das Gurtsystem gerade vermieden werden sollen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der beschriebene nachteilige Filmspuleneffekt nicht auftritt. Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird das Problem dadurch gelöst, daß ein Teil der Gurtsperrvorrichtung als uwnittelbar auf den Gurt wirkende Zahnwalze ausgebildet ist, die im Gehäuse separat zur Gurtaufrollwelle und dieser wirkungsgemäß vorgeschaltet gelagert ist und daß zumindest der für das Aufrollen bestimmte Teil des Gurtbandes an seiner mit der Zahnwalze kooperierenden Seite Aussparungen oder Vertiefungen für den formschlüssigen Eingriff der Zahnwalze aufweist.
• Infolge des erfindungsgemäßen Kunstgriffes, nämlich der unmittelbaren Einwirkung der Gurtsperrvorrichtung auf das Gurtband, tritt im hatastrophenfall ein sofortiges Festhalten des Gurtbandes auf, wobei es - im Gegensatz zu bekannten Gurtaufrollen mit auf die Aufrollerwelle wirkender Sperrvorrichtung - überhaupt nicht erst zu einem Filmspuleneffekt kommen kann.
• Die effizienz der von der Zahnwalze auf das Gurtband formschljissig übertragenen Sperrwirkung erreicht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch ihr Optimum, daß die Zahnwalze derart ln bezug auf die (.urtaufrollwelle im Gehäuse angeordnet ist, daß das iii das Gehäuse einlaufende Gurtband, ehe es auf die Aufrollwel.le augläuft, eine Schlaufe bildet und <labei die Zahnwalze in einem Winkel von mindestens 1800 umschlingt (Fig. 4).
• Es ist in weiterer Ausführung der Erfindung durchaus denkbar, die Zahnwalze als geradverzalmtes Zahnrad und das mit der Zamwalze kooperierende Gurtband als Zahnriemen auszubilden. Ein derart ausgebildetes Gurtband würde aber beim Aufwickeln verhältnismäßig vicl lMum beanspruchen und eine entsprechende geräumige Ausgestaltung des Gurtaufrollergehäuses erforderlich machen. Der Erfinder ist aus diesem Grund geneigt, einer anderen Ausführungsform den Vorzug zu geben, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zahnwalze an ihrem Umfang radial angeordnete Bolzen aufweist, die in entsprechende Löcher in dem mit der Zahnwalze kooperierenden Gurtband eingreifen.
• Um die recht erheblichen Sperrkräfte möglichst gleichmäßig über die Gurtbreite verteilt auf das Gurtband aufzubringen, ist es zweckmäßig, in Axialrichtung der Zahnwalze bzw. über die Gurtbreite jeweils mehrere Reihen bildende Bolzen bzw.
• Löcher nebeneinander anzuordnen. Es empfiehlt sich ferner, am Umfang der Zahnwalze mehrere Bolzenreihen in gleichmäßigem Winkelabstand und die Lochreihen des Gurtbandes in entsprechendem gleichmäßigen Abstand zueinander anzuordnen. Dabei ist darauf zu achten, daß der Durchmesser der Zahnwalze zusammen mit der Anzahl der an ihrem Umfang angeordneten Bolzenreihen und damit auch der Abstand der Lochreihen voneinander mit der Belastbarkeit des Gurtbandes abzustimmen ist.
• Will man außer den im Vorstehenden bewährten Maßnahmen zur Vermeidung einer Beschädigung des Gurtbandes bei Wirksamwerden der Sperrvorrichtung noch weitere Schritte unternehmen, so geht ein diesbezüglicher Vorschlag der Erfindung dahin, in das Gurtband hinter den Löchern, d. h. in Richtung des von den Bolzen auf das Gurtband ausgeübten Lochleibungsdruckes, Verstärkungen einzuarbeiten, die aus Draht oder Blech bestehen, sich jeweils über die Gurtbreite erstrecken, dabei die Löcher mindestens halbkreisförmig umfassen und in das Gurtband eingewoben oder derart eingearbeitet sind, daß sich dessen Gewebe immer nur von Verstärkungsteil zu Verstärkungsteil erstreckt.
• I)ie übrigen Teile der Gurtsperrvorrichtung wie auch deren Auslösung im Katastrophenfall kann in üblicher Weise gestaltet bzw. vorgenommen werden. Eine für die Zwecke der Erfindung besonders geeignete Ausführungsform einer Gurtsperrvorrichtung zeichnet sich indessen nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch aus, daß das Gehäuse des Gurtaufrollers seitlich verlängert ausgebildet ist und dort einen entweder mit der Gurtaufrollwelle, vorzugsweise jedoch mit der Zahnwalze drehfest verbundenen Käfig enthält, der radiale Ausnehmungen aufweist, in denen Fliehgewichte entgegen Federwirkung verschiebbar sind und daß der den Käfig umgebende Teil der Gehäuseverlängerung eine Innenverzahnung aufweist zum Eingriff der Fliehgewichte (Fig. 6).
• Die Anwendung dieser Sperrvorrichtung, die durch ruckartige GurtbeXfitung und dabei an dem Klifig wirksame Fliehkraft ausgelöst wird, beschränkt sich nicht nur auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Zalmwalze und gelocht cm Gurtband.
• Vielmehr ist die Sperrvorichtung auch bei bekannten Gurtaufrollern anzuwenden, wobei sie jedoch mit der Aufrollwelle zu verbinden und somit ein Filmspuieneffekt in Kauf zu nehmen ist.
• Damit die Gurtsperre voll wirksam ist, sollte ein besonderes Augenmerk darauf gerichtet werden, daß die Fliehgewichte vollständig ausgefahren sind. Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Zahnflanken der Gehäuseverzahnung entgegen der Drehrichtung des Käfigs allmählich und gleichmäßig und in Drehrichtung des Käfigs abrupt ansteigen. Sieht man beispielsweise je vier über den Umfang des Käfigs bzw. innenumfang des Gehäuses in gleichmäßigem Winkelabstand verteilte Fliehgewichte bzw. Zähne vor, so kann der Käfig von seiner Ausgangsposition noch 1/4 Drehung durchführen ehe die Fliehgewichte voll ausgefahren sein müssen. Gehäuseverzahnung, Käfig mit Fliehgewichten und Zahnwalze sollten ferner derart einander zugeordnet und aufeinander abgestimmt sein, daß bei voll ausgefahrenen Fliehgewichten die größtmögliche Zahl der Bolzen der Zahn walze mit dem Gurtband in Eingriff stehen.
• Die erfindungsgemäße Gurtsperrvorrichtung läßt sich jedoch in ihre Ausgestaltung noch insoweit ergänzen, daß sie nicht nur auf extreme Gurtbelastung, sondern auch unmittelbar auf Fahrzeugverzögerungen anspricht. Dies kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in einfacher, aber wirksamer Weise dadurch bewerkstelligt werden, daß in einer zentralen Axialbohrung des Käfigs eine Zahnwelle drehbar gelagert ist, deren Zähne mit den durch Federkraft radial nach innen gedrückten Fliehgewichten in Eingriff stehen und daß in der Gehäuseverlängerung - ebenfalls fiir den Eingriff in die Zalmwelle - eine durch die Massenträgheit eines Gewichtes betätigbare Sperrklinke gelagert ist.
• Im einzelnen hat es sich zweckmäßig erwiesen, wenn die Zalmwelle vier jeweils um 900 zueinander versetzte Zähne mit in Drelirichtung des Käfigs sanft und gleichmäßig, in entgegengesetzter Richtung dagegen steil ansteigenden Zalmflanken aufweist und daß Sperrklinke, Zahnwelle, Fliehgewichte, Zähne im Gehäuse und Bolzen auf der Zahnwalze so angeordnet sind, daß bei der Blockierung die Fliehgewichte voll ausgefahren sind und daß die größtmögliche Zahl der Bolzen auf der Zahnwalze mit dem Gurtband im Eingriff stehen.
• Die erfindungsgemäße Zahnwelle wirkt sich des weiteren in dem Sinne vorteilhaft aus, als bei gesperrter Zahnwelle deren Zähne als Nocken für die Fliehgewichte des sich zunächst noch weiterdrehenden Käfigs dienen und dabei auf die Fliehgewichte eine radial nach außen wirkende, die Fliehkraft unterstützende Kraft ausüben bis die Flieligewichte voll ausgefahren sind.
• Die bei einem Frontalaufprall des Fahrzeuges durch das Gurtsystem auf den Körper des Falirzeuginsassen ausgeübten Kräfte sind sehr stark. Sie können bei entsprechender Fahrzeugverzögerung und genügender Gurt steifigkeit Werte erreichen, die dem menschlichen Körper nicht mehr zuträglich sind. Gemäß einer weiteren Maßnahme der Erfindung wird diese Gefahr dadurch beseitigt, daß die Gurtsperrvorrichtung in an sich bekannter Weise mit einem Gurtkraftbegrenzer gekoppelt ist.
• Dieser zweckmäßig auf dem bekannten Prinzip der Energieumwandlung beruhende Gurtkraftbegrenzer zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung des betreffenden Erfindungsgedankens dadurch aus, daß der die Zähne für den Eingriff der Fliehgewichte enthaltende Teil der Gehäuseverlängerung als Blockierrad ausgebildet ist, welches sich unter Überwindung eines etwa konstanten Widerstandes gegenüber dem Gurtaufrollergehäuse drehen läßt. Der für die Energieumwandlung längs eines vorgegebenen Weges - im vorliegenden Fall bietet sich dazu eine vollständige Umdrehung des Blockierrades an -nötige Widerstand läßt sich z. B. recht vorteilhaft in bekannter Weise durch Verformung und Verdrängung eines fließfähigen Kunststoffes erzeugen.
• Da der Käfig der erfindungsgemäßen Gurtsperrvorrichtung mit der Zahnwalze in Drehverbindung stehen soll, bietet es sich naturgemäß an, ihn in koaxialer Verlängerung der Zahnwalze anzuordnen. Ein im Hinblick auf den Gurtkraftbegrenzer bevorzugter Vorschlag der Erfindung geht indessen dahin, daß der Käfig koaxial zu der Aufrollerwelle angeordnet ist und über ein Zahnradgetriebe mit der Zahnwalze in Verbindung steht. Durch geeignete Wahl des Obersetzungsverhältnisses des Zahnradgetriebes läßt sich in einfacher Weise die zulässige Gurtkraft sowie der maximale Weg variieren bzw.
• bestimmen, längs dessen die Energieverzehrung durch den Gurtkraftbegrenzer erfolgen soll.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung lassen sich den Patentansprüchen sowie einigen Ausführungsbeispielen entnehmen, an denen die Erfindung in der Zeichnung veranschaulicht und in der nachstehenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert ist.
• Es zeigt: Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Fahrzeugsitz mit Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem und Gurtaufroller nach der Erfindung, Fig. 2 den Gurtaufroller mit Gurt nach Fig. 1 in Hauptansicht (Einbaulage), wobei die Gurtsperrvorrichtung außer Betrieb ist, Fig. 3 den Gurtaufroller (ohne Gehäusedeckel) in Ansicht eines l'feiles A in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV - IV in Fig. 2 (Gehäuse weggelassen), Fig. 5 einen Teil der aus Yig. 2 und 3 ersichtlichen Gurtsperrvorrichtung in Draufsicht, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI - VI in Fig. 2 (Gurtsperrvorriciitung außer Betrieb), Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII - VII in Fig. 2 (Gurtsperrvorrichtung in Betrieb), Fig. 8, jeweils ein Stück Gurtband mit Drei-Lochan-9 u.10 ordnungen und Verstärkungseinlage, Fig. 11 ein Stück Gurtband mit kombinierter Zwei- und Drei-Lochanordnung, Fig. 12 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers im Schnitt längs der Linie XII - XII in Fig. 13 und Fig. 13 den Gurtaufroller nach Fig. 12 in Ansicht eines Pfeiles B in Fig. 12 (ohne Gehäusedeckel).
• Nach Fig. 1 bezeichnet 10 den Fahrersitz eines Personenkraftfahrzeuges, 11 einen Beckengurt, der links am Sitz 10 befestigt ist (Festpunkt 12) und 13 einen Schultergurt, der zusammen mit dem Beckengurt 11 1 ein Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem bildet. Beckengurt 11 und Schultergurt 13 bestehen aus einem zusammenhängenden Gurtband, das an einer Öse 14 mit Schloßzunge 15 umgelenkt wird. Die Schloßzunge 15 ist mit einem Gurtschloß 16 verrastet, das am Ende eines gemeinsamen Gurtteils 17 mit Festpunkt 18 seitlich des Sitzes 10 angeordnet ist. Das zusammenhängende, Becken- und Schultergurt bildende Gurtband 11, 13 erfährt eine weitere Umlenkung an einer Öse 19, die an der linken Seitenwand (nicht dargestellt) des Fahrzeuges befestigt ist (Festpunkt 20). Von der Umlenköse 19 ausgehend wird das Gurtband 11, 13 senkrecht nach unten geführt und mündet schließlich in einen seitlich des Sitzes 10 am Fahrzeugboden verankerten automatischen Gurtaufroller 21 bzw.
• 21a ein. Der zur Aufwicklung im Gurtaufroller 21, 21a bestimmte Teil des Gurtbandes 11, 13 ist - wie schon aus Fig. 1 ersichtlich - mit jeweils aus drei nebeneinander liegenden Löchern bestehenden Lochreihen 22 versehen, die mit einer innerhalb des Gurtaufrollers 21, 21a liegenden, aus Fig. 2 bis 7 bzw. 12, 13 im einzelnen erkennbaren und im folgenden näher erläuterten Gurtsperrvorrichtung kooperieren.
• Nach Fig. 2 bis 7 besteht der Gurtaufroller 21 aus einem Gehäuse 23, das einen Zapfen 24 und eine Bohrung 25 zur Befestigung des Gurtaufrollers 21 am Fahrzeugkörper aufweist.
• Im Gehäuse 23 ist eine gesciilitzte Aufrollwelle 26 für das Gurtband 11, 13 gelagert, an deren einem Ende eine Spiralfeder 27 angreift. Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, ist das freic Ende des Gurt bandes 11, 13 durch den mit 28 bezeichneten Schlitz der Aufrollwelle 26 geführt und mit der darüberliegenden Lage 29 des aufgewickelten Gurtbandes vernäht.
• Durch die im Gehäuse 23 geschützt hinter einem eingepreßten Deckel 30 gelagerte vorgespanntc Spiralfeder 27 wird im Normalbetrieb dafiir gesorgt, daß iiberschüssige Teile des Gurtbandes 11, 13 auf die Aufrollwelle 26 aufgewickelt werden und das übrige Gurtband 1-1, 13 mit einer weder zu starken noch zu schwachen Spannung am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt.
• Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist im Gehäuse 23 weiterhin eine mit Bolzen 31 bestückte Zahnwalze 32 gelagert, deren Breite der Breite des Gurtbandes 11, 13 entspricht. Auf der Zahnwalze 32, deren Durchmesser etwa dem Radius der auf der Aufrollwelle 26 aufgewickelten Gurtbandrolle (Fig. 4) entspricht sind im gleichmäßigen Winkelabstand von 900 vier jeweils aus drei Bolzen 31 bestehende Bolzenreihen befestigt. Wie Fig. 4 zeigt, ist die Zahnwalze 32 gegenüber der Aufrollwelle 26 so angeordnet, daß das Gurtband 11, 13, bevor es auf die letztere auf läuft, zunächst über die Zahnwalze 32 laufen muß, wobei deren Bolzen 31 in die entsprechenden Löcher 22 des Gurtbandes eingreifen und so eine formschlüssige Verbindung zwischen Zahnwalze 32 und Gurtband 11, 13 herstellen. Das Gurtband bildet dabei eine Schlaufe 33, durch die ein maximal er Umschlingungswinkel der Zahnwalze 32 - nach der Darstellung von Fig. 4 können maximal drei Bolzenreihen 31 gleichzeitig in entsprechende Lochreihen 22 des Gurtbandes eingreifen - gewährleistet ist. Selbstverständlich kann der Zahnwalzendurchmesser auch größer gewählt werden, wobei es bei gleichbleibendem Lochreihenabstand auf dem Gurtband 11, 13 möglich sein wird, entsprechend mehr als vier Bolzenreihen auf der Zahnwalze 32 anzuordnen. Eine größere Zahnwalze 32 würde aber ein entsprechend größeres Aufrollergehäuse 23 erforderlich machen, so daß die in Fig. 4 angedeuteten Größenverhältnisse in bezug auf die Raumverhältnisse im Gehäuse 23, die Intensität des Formschlusses Zahnwalze / Gurtband sowie auf die Belastbarkeit des Gurtbandes, aus der sich die geringstmöglichen Lochreihenabstände ergeben, ein Optimum darstellen dürften.
• Wie Fig. 2 ferner erkennen läßt, ist die Zahnwalze 32 durch ihre zentrale Lagerwelle 34 mit einem Käfig 35 drehfest verbunden, der von einer Verlängerung 36 des Gehäuses 23 umschlossen wird. In dem Käfig 35 sind vier Fliegewichte 37 in Ausnehmungen gegen den Widerstand von Druckfedern 39 radial nach außen verschiebbar angeordnet (siehe insbesondere Fig. 6). In die den Käfig 35 umschließende Gehäuseverlängerung 36 sind vier Zähne 40 im gleichmäßigen Winkelabstand von 900 zueinander eingearbeitet, deren eine Flanke 41 jeweils steil ansteigt, während die andere Zahnflanke 42 einen sanften, gleichmäßigen Anstieg nimmt. In dem Käfig 35 ist ferner eine Zahnwelle 43 gelagert. Sie wird in ltuhestellung mit hilfe eines hakens 4 der fest mit ihr verbunden ist, in der gezeigten Stellung (Fig. 3) gehalten. Dabei zielt eine Zugfeder 45 den haken 44 gegen einen Anschlag 46, tlc in dem Käfig 35 festsitzt. Das andere Ende der Zug feder 45 ist mittels eines Stiftes 47 an dem Käfig 35 festgemacht. Eine Sperrklinke 48 ist derart gestaltet, daß sie mit ihrem leichteren Ende 49 ein mittels einer Kugel 50 im Gehäuseteil 3G aufgehängtes Gewicht 51 unterlagert und mit dem schwereren zahnförmigen Ende 52 in die Verzahnung 53 der Zahnwelle 43 eingreifen kann (Fig. 7). Sie kann dabei um einen im Gehäuseteil 36 gelagerten Bolzen 54 schwenken. Das Gehäuseteil 36 wird nach außen durch einen eingepreßten Deckel 55 abgeschlossen (Fig. 2).
• Wird er Gurt 11, 13 nun langsam aus- oder eingerollt, wie es bei normalem Fahrbetrieb der Fall ist, und wird das Fahrzeug nicht stoßartig beschleunigt oder verzögert, so ist nur die Spiralfeder 27 in Aktion, die dafür sorgt, daß der Gurt immer mit etwas Spannung am Körper des Fahrgastes anliegt. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, dreht sich dabei beim Ausziehen des Gurtes (Pfeilrichtung C) die Aufrollwelle 26 in Pfeilrichtung F, beim Einrollen in Pfeilrichtung B. Die Zahnwalze 32 mit ihrem Käfig 35 dreht sich entsprechend mit.
• Ein Ausrollen des Gurtes 1l, 13 bei stoßartiger Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges (Unfallsituation) wird folgendermaßen sicher verhindert: Da das Gewicht 51 freibeweglich aurgellängt ist, will es bei einer stoßartigen Änderung des Fahrzeugbewegungszustandes seinen Bewegungszustand beibehalten, d. h. es schwenkt entgegen der Stoßrichtung aus. Dabei drückt es die Sperrklinke 48 an ihrem leichteren Ende 49, das wegen geringeren Gewichts gegenüber dem anderen Sperrklinkenarm 52 an dem Gewicht 51 anliegt, nach unten (Fig. 7). Damit greift das klauenförmige Ende 52 in die Zahnwelle 43 ein und verhindert ihr Weiterdrehen. Der Käfig 35 dreht sich jedoch zunächst noch weiter; deshalb gleiten die Fliehgewichte 37 an den abgerundeten und als Antriebsnocken wirkenden, mit 56 bezifferten Zahnflanken der Zalmwelle 43 entlang und werden somit entgegen der Kraft der Schraubenfedern 39 zwangsweise aus dem Käfig 35 herausgeschoben bis sie voll ausgefahren sind und an den steilen Zahnflanken 41 der Gehäuseverzahnung 40 anliegen. Erst jetzt ist der Käfig 35 gegenüber dem Aufrollergehäuse 23, 36 blockiert. Die Schraubenfeder 45 ist jetzt gespannt. Damit ist von dem Gehäuseteil 36 über die Zähne 40, die Fliehgewichte 37, den Käfig 35, die Welle 34 und die Bolzen 31 eine formschlüssige Sperrverbindung mit dem Gurt 11, 13 hergestellt.
• Beim Nachlassen der Gurtkraft wird der Gurt 11, 13 ein kurzes Stück aufgerollt und der Käfig 35 dreht sich ein wenig in Pfeilrichtung D. Damit entspannt sich die Schraubenfeder 45 leicht, und die Sperrklinke 48 kann jetzt die Zahnwelle 43 freigeben, da (las Gewillt 51 wieder in seiner Normallage (Fig. 3) ist. Die Zahnwelle 43 dreht sich nun mit Hilfe der Kraft der Schraubenfeder 45 entgegen dem käfig 35 bis der Haken 44 den Anschlag 46 erreicht hat. Die Schraubenfedern 39 können nun die Fliehgewichte 37 wieder in ihre Ausgangslage (Fig. 3 und 6) zurückdrücken.
• Die Zahnformen tler Znlinwelle 43 und ihre Stellung zu den Zälmen 40 sind so aufeinander abgestimmt, daß ein Ausfahren der Fliehgewichte 37 crst kurz hinter den Zälmen 40 beginnen kann (Fig.
• 3). Dadurch wird ein Blockieren bei noch nicht ganz ausgefalirenen Fliehgewichten 37 verhindert. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist außerdem von der Möglichkeit Gebrauch gemacht worden, die Bolzen 31 der Zahnwalze 32 derart in eine Stellung zu den Fliehgewichten 37 zu bringen, daß bei eingetretener Blockierung die größtmögliche Anzahl mit dem Gurt 11, 13 in Eingriff steht.
• Als zusätzliche Sicherung hat die vorgeschlagene Automatik noch eine rein gurtabhängige Blockierung: Bei ruckartigem Ausrollen des Gurtes in Unfallsituationen werden durch die schnelle Drehung des Käfigs 35 die Fliehgewichte 37 durch die Fliehkraft ausgefahren. Ein Antrieb der Fliehgewichte 37 durch die als Nocken wirkenden Zahnflanken 56 der Zahnwelle 43 ist in diesem Fall entbehrlich.
• Da bei Wirksamwerden der beschriebenen Gurtsperrvorrichtung durch die Zahnwalze 32 erhebliche Kräfte auf das Gurtband 11, 13 ausgeübt werden, gilt es - um örtliche Überlastung des Gurtbandes zu vermeiden- diesc Kräfte möglichst gleichmäßig über die Breite desselben zu verteilen. Wie aus Fig.
• 8 bis 10 erkennbar, ist das Gurtband 11, 13 zu diesem Zweck mit Verstärkungen versehen, welche die Löcher 22 zumindest teilweise (Fig. 8 und 9) oder vollständig (Fig. 10) umgeben.
• Nach Fig. 8 und 9 sind die Verstärkungen als in das Gurtband il, 13 eingewebte und mit 57 bzw. 58 bezeichnete Drahteinlagen ausgebildet, welche die Löcher 22 in Richtung der auf das Gurtband von den Bolzen 31 der Zahnwalze 32 ausgeübten Kräfte (Pfeile 59) halbkreisförmig umgeben. Bei der Ausführungsfon nach Fig. 10 dagegen sind die Verstärkungen als gestanzte Blechteile 60 ausgeführt und umschließen die Löcher 22 an deren gesamtem Umfang. Bei dieser Ausführungsform ist - wie aus Fig. 10 ersichtlich - das Gewebe des Gurtbandes 11, 13 nicht durchgehend ausgebildet. Vielmehr geht es immer nur von eine bis zum nächsten Verstärkungsteil 60. Die Verstärkungsteile 57, 58, 60 sind jedoch in allen Fällen hinsichtlich ihrer Breite b so bemessen, daß sich der Gurt 11, 13 ohne Schwieri6-keiten aufrollen läßt.
• Eine noch günstigere Kräfteverteilung auf das Gurtband 11, 13 als nach Fig. 8 bis 10 möglich ist, läßt sich durch die aus Fig. 11 ersichtliche Lochverteilung erreichen, bei der die Lochreihen abwechselnd drei bzw. zwei Löcher 22 aufweisen. Auch hier empfiehlt es sich jedoch, hinter den Löchern.22 bzw. um vliese herum Verstärkungsteile der in Fig. 8 bis 10 gezeigten Art anzubringen.
• Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß die Verstärkungsteile 57, 58, 60 nicht auf die ganze Gurtlage verteilt zu werden brauchen. Vielmehr genügt es, ihre Anordnung nur auf den Bereich des Gurtes zu beschränken, der aufgerollt werden muß. Dieser Gurtbereich kann auch um drei Lochdurchmesser breiter ausgebildet (ca. 10 bis 15 mm) werden, um die Haltbarkeit zu garantieren. Dies ist besonders dann vorzuschlagen, wenn - was ebenfalls möglich ist - statt der Verstärkungsteile 57, 58, 60 nur die bekannten Hohlnieten in den Gurt 11, 13 eingearbeitet werden.
• Aus Fig. 12 und 13 sind nun zusätzliche Maßnahmen erkennbar, durch welche die Gurtkraft auf ein zulässiges Maximum begrenzt und dadurch Überlastungen des Gurtbandes bzw. Verletzungen des Fahrzeuginsassen wegen zu hoher Gurtkräfte vermieden werden können. Der Übersichtlichkeit halber sind die Teile in Fig.
• 12 und 13, die denen nach Fig. 1 bis 11 entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen - gegebenenfalls (d. h. bei geringfilgigen Abweichungen) ergänzt durch den Index "a" - versehen.
• Eine nochmalige Beschreibung dieser Teile ist somit ebenfalls entbehrlich.
• Ein wesentlicher Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 bis 7 besteht darin, daß das die Zähne 40 für den Eingriff der Fliehgewicllte 37 entlialtende Gehäuseteil - hier mit 61 bezeichnet - nicht fcst mit dem übrigen Aufrollergehäuse 23a verbunden, sondern als sogenanntes Blockierrad ausgebildet ist, welches sich nach Uberwindung eines Widerstandes gegeniil>e> dem Gehäuse 23a dreIen läßt. Das Blockierrad 61 weist zu diesem Zweck nn scinem Umfang eine umlaufende Nut 62 auf, in der ein Ring 63 aus einem fließfähigen Kunststoff derart befestigt ist, daß er die äußere Abgrenzung eines ringförmigen Hohlraumes 64 bildet. Das Gehäuse 23a weist eine Nase 65 auf, die radial in den Kunststoffring 63 hineinragt.
• Eine weitere Abweichung gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 bis 7 ist darin zu sehen, daß der Käfig 35a nicht unmittelbar mit der Welle 34a der Zahnwalze 32 verbunden ist, sondern über ein Zahnräderpaar 66, 67 mit dieser in Drehverbindung steht. Dies ermöglicht die aus Fig. 12 ersichtliche koaxiale Anordnung des Blockierrades 61, des Käfigs 35a und der Zahnwelle 43 zu der Aufrollerwelle 26a.
• Das kleinere Getrieberad 66 ist unmittelbar an der Zahnwalzenwelle 34a befestigt, wohingegen das größere Zahnrad 67 fest mit dem Käfig 35a verbunden ist. Die Lagerung von Käfig 35a und Zahnrad 67 erfolgt einerseits durch einen Bund 68 im Gehäuse 23a, andererseits mittels eines Zapfens 69, der innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Aufrollerwelle 26a angeordnet ist. Für eine axiale Fixierung der Zahnwalzenwelle 34a mit Zahnrad 66 sorgt ein zapfenartiger Fortsatz 70, der an dem in Fig. 12 mit 71 bezifferten Gehäusedeckel angegossen ist. Das Gewicht 51 hangt mit seiner Kugel 50 in Fig. 12 an einem Zapfen 72 des Gehäusedeckels 71.
• Der beschriebene Gurtkraftbegrenzer arbeitet nun folgendermaßen. Rasten aufgrund einer Ursache, wie sie oben anläßlich der Ausführungsform nach Fig. 2 bis 7 erwähnt wurde, die Fliehgewichte 37 in die Vezahnung 40 des Blockierrades 61 cin, so wird dieses durch Getriebe 66, 67 und Käfig 35a in Drehung gesetzt. Dabei wird der Kunststoffring 63 durch die Geliäusenase 65 abgeschert und in den ringförmigen Hohlraum 64 verdrängt. Gurt 11, 13 und Zahnwalze 32 stehen also bei Wiiksamwerden der Gurtsperrvorrichtung nicht abrupt still, sonticrn geben noch ein gewisses Stück nach, wobei während dieses Vorganges durch Blockierrad 61, Kunststoffring 63 und Gehäusenase 65 kinetische Gurtenergie in Förmänderungsarbeit (Kunststoffring 63) umgewandelt wird. Die Zähigkeit des Kunsttstoffringes 63 ist so festgelegt, daß bei seinem Ab@@cheren und Umformen eine bestimmte Gurtkraft nicht überschritten wird. Die Verformungscharakteristik des Kunststoffringes 63 läßt sich durch Ausstattung desselben mit hohlräumen heliebig variieren. Außerdem ist der gewünschte Maximalwert der Gurtkraft durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhal Ünisses des Getriebes 6G, 67 beeinflußbar. Je nach Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradpaares 66, 67 ist auch der Gurtweg bei der Maximalkraft festgelegt.
• Nachdem das Blockierrad G1 eine volle Umdrehung ausgefiihrt hat, kommt cs mit einer Nase 73 (Fig. 13) an der Gehäusenase 65 zur Anlage. Dadurch kommen die Bewegungen von Zahnwalze 32 und Gurt 11, 13 zum Stillstand. Der Gurt 11, 13 ist jetzt endgültig gegen herausziehen aus dem Gurtaufroller 21a gesperrt. Patentansprüche

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. AutomatiscJier Gurtaufroller fiir Sicherheitsgurtsysteme von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer drehfederbeaufschlagten, in einem Gehäuse gelagerten Aufrollwelle für den Gurt und einer durch die Fahrzeugverzögerung und / oder die vom Fahrzeuginsassen auf den Gurt ausgeübten Kraft gesteuerten Gurtsperrvorrichtung, dadurch gekennzeiclrnet, daß ein Teil der Gurtsperrvorrichtung als unmittelbar auf den Gurt (11, 13) wirkende Zahnwalze (32) ausgebildet ist, die im Gehäuse (23, 23a) separat zur Gurtaufrollwelle (26, 26a) und dieser wirkungsmäßig vorgeschaltet gelagert ist und daß zumindest der für das Aufrollen bestimmte Teil des Gurtbandes (11, 13) an seiner mit der Zahnwalze kooperierenden Seite Aussparungen (22) oder Vertiefungen für den form schlütssigen Eingriff (31) der Zahnwalze (32) aufweist.

   2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnwalze (32) derart in bezug auf die Gurtaufrollwelle (26, 26a) im Gehäuse (23, 23a) angeordnet ist, daß das in das Gehäuse einlaufende Gurtband (11, 13), ehe es auf die Aufrollwelle aufläuft, eine Schlaufe (33) bildet und dabei die Zahnwalze in einem Winkel von mindestens 1800 umschlingt (Fig. 4).

   3. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnwalze (32) an ihrem Umfang rudiil angeortjiiete Bolzen (31) aufweist, die in entsprechende Löcher (22) in dem mit der Zahnwalze kooperierenden Gurtband (11, 13) eingreifen.

   4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Axialrichtung der Zahnwalze (32) bzw. iiber die Gurtbreite jeweils mehrere, Reihen bildende Bolzen (31) bzw. Löcher (22) nebeneinander angeordnet sind.

   5. Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Zahnwalze (32) mehrere Bolzenreiben (31) in gleichmäßigem Winkelabstand und die Lochreihen (22) des Gurtbandes (11, 13) in entsprechendem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind.

   6. Gurtaufroller nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen bzw. Lochreihen (31 bzw. 22) jeweils aus drei nebeneinander angeordneten Bolzen bzw. Löchern bestehen.

   Gurtraufroller nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen- bzw. Lochreiher (31 bzw. 22) jeweils abwechselnd aus drei und aus zwei nebeneinander angeordneten Bolzen bzw. Löchern bestehen (Fig. 11).

   Gurtaufroller nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7.

   dadurch gekennzeichnet, tlaß der Durchmesser der Zahnwalze (32) zusammen mit der Anzahl der an ihrem Umfang angeordneten Bolzenreiben (31) und damit auch der Abstand der Lochreiijen (22) voneinander mit der Belastbarkeit des Gurtbandes (11, 13) abzustimmen ist.

   9. Gurtaufroller nach einem oder mehreren der Ansprüche r, bis S 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Zahnwalze (32)etwa dem Radius der Gurtaufrollwelle (26, 26a) einsschließlich in Normalstellung auf dieser aufgerolltem Gurtband (11, 13) entspricht und daß un Umfang der Zahnwalze viel Bolzenreiben (31) im Winkelabstand von 90° zueinander angeordnet sind (Fig. 4).

   Gurtaufroller nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gurtband (11, 13) hinter den Lochern (32), d. h. in Richtung (59) des von den Bolzen (31) auf das gurtband ausgeübten Lochleibungsdruckes, Verstärkungen (57, 58, 60) eingearbeitet sind (Fig. 8 bis 10).

   11. Gurtaufroller nacli Anspruch 10, dadurch gckennzeicllnot, daß als Verstärkungen Metallteile (57, 58, 60) dienen, die sich jeweils über die Gurtbreite erstrecken und dabei die Löcher mindestens halbkreisförmig umfassen.

   12. Gurtaufroller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsteile (57, 58, 60) aus Draht oder Blech bestehen und in das Gurtband (11, 13) eingewoben sind (Fig. 8 und 9).

   13. Gurtaufroller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungen gestanzte Blechteile (60) dienen, die in das Gurtband (11, 13) derart eingearbeitet sind, daß sich dessen Gewebe immer nur von Verstärkungsteil (60) zu Verstärkungsteil (60) erstreckt (Fig. 10).

   14. Gurtaufroller nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der Verstärkungen (57, 58, 60) in Gurtlängsrichtung so bemessen ist, daß sich das Gurtband (11, 13) ohne Schwierigkeiten aufrollen läßt.

   15. Gurtaufroller nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Zahnwalze (32) kooperierende Teil des Gurtbandes (11, 13) mindestens um die Summe der Lochdurchmesser einer Lochreihe (22) breitcr ausgebildet ist als das übrige Gurtband.

   16. Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnwalze als geradverzahntes Zahnrad und das mit der Zahnwalze kooperierende Gurtband als Zahnriemen ausgebildet ist.

   17. Gurtsperrvorrichtung für einen automatischen Gurtaufroller, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (23, 23a) des Gurtaufrollers (21, 21a) seitlich verlängert (3f, 36a) ausgebildet ist und dort einen entweder mit der Gurtaufroliwelle (26, 26a), vorzugsweise jedoch mit der Zahnwalze (32) drehfest verbundenen Käfig (35, 35a) enthält, der radiale Ausnehmungen (38) (Fig. 6) aufweist, in denen Fliehgewichte (37) entgegen Federwirkung (39) verschiebbar sind und daß der den Käfig umgebende TeiJ dew chäuseverlängerung (36, 61) eine Innenverzahnung (40) aufweist zum Eingriff der Fliehgewichte (Fig. 6).

   18. Gurtsperrvorrichtuiig nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäuseverlängerung (36, 61) ebensoviele Zähne (40) wie in dem Käfig (35, 35a) Iplichgewicllte (37) vorgesehen und die Zähne untereinander sowie entsprechend die Fliehgewichte untereinander in gleiclunäßigen Winkelabständen angeordnet sind.

   19. Gurtsperrvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (41 bzw.

   42) der Gehäuseverzahnung (40) entgegen der Drehrichtung des Käfigs (35, 35a) allmählich und gleichmäßig und in Drehrichtung des Käfigs abrupt ansteigen.

   20. Gurtsperrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuseverzahnung (40), Käfig (35, 35a) mit Fliehgewichten (37) und Zahnwalze (32) derart einander zugeordnet und aufeinander abgestimmt sind, daß ei der Blockierung die Fliehgewichte voll ausgefahren sind und die größtmögliche Zahl der Bolzen (31) der Zahnwalze (32) mit dem Gurtband (11,13) in Eingriff stehen.

   21. Gurtsperrvorrichtung nach anspruch 20 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäuseverlängerung (36, 61) vier Zähne (40) und im Käfig (35, 35a) vier Fliehgewichte (37) jeweils um 900 zueinander versetzt angeordnet sind.

   22. Gurtsperrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zentralen Axialbohrung des Käfigs (35, 35a) eine Zahnwelle (43) drehbar gelagert ist, deren Zähne (53) mit den durch Federkraft (39) radial nach innen gedrückten Fliehgewichten (37) in Eingriff stehen und daß in der Gehäuseverlängerung (36, 71) - ebenfalls für den Eingriff in die Zahnwellc - eine durch die Massenträgheit eines Gewichtes (51) betätigbare Sperrklinke (48, 48a) gelagert ist.

   23. Gurtsperrvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (48, 48a) als Doppelhebel ausgebildet ist, dessen einer Hebelarm (49, 49a) mit dem in der Gehäuseverlängerung (36, 71) kugelgelenkig (50) aufgehängten Gewicht (51) in Eingriff steht und dessen anderer Hebelarm am Ende eine Klaue (52, 52a) für den Eingriff in die Zahnwelle (43) aufweist.

   24. Gurtsperrvorrichtung; nach den Ansprüchen 22, 23, 20 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ZahnwelJe (43) vier jeweils um 90b zueinander versetzte Zähne (53) mit in Drehrichtung des Käfigs (35, 35a) sanft und gleichmäßig, in entgegengesetzter Richtung dagegen steil ansteigenden Zahnflanken aufweist und daß Sperrkinke (48, 48a), Zallnwelle (43), Fliehgewichte (37), Zähne (40) im Gehäuse (36, 61) und Bolzen (31) auf der Zahnwalze (32) so angeordnet sind, daß bei der Blockierung die Fliehgewichte voll ausgefahren sind und daß die größtmögliche Zahl der Bolzen auf der Zahnwalze mit dem Gurtband (11, 13) im Eingriff steht.

   25. Gurtsperrvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei separater Zahnwelle (43) deren Zähne (53) als Nocken für die Fliehgewichte (37) des sich zunächst noch weiterdrehenden Käfigs (35, 35a) dienen und dabei auf die Fliehgewichte eine radiale nach außen wirkende, die Fliehkraft unterstützende Kraft ausüben bis die Fliehgewichte voll ausgefahren sind.

   26. Gurtsperrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalbetrieb die Zafmwelle (43) durch Federkraft (45) gegenüber dem Käfig (35, 35a) in einer durch einen Anschlag (46) definierten Stellung gehalten wiif, bei der die Fliehgewichte (37) an den steilen Zalinfianken der Zahnwelle (43) anliegen (Fig. 3).

   27. Gurtsperrvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe in an sich bekannter Weise mit einem Gurtkraftbegrenzer (61 bis 67) gekoppelt ist (Fig. 12 und 13).

   28. Gurtsperrvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zähne (40) für den Eingriff der Fliehgewichte (37) enthaltende Teil (61) der Gehäuseverlängerung als Blockierrad ausgebildet ist, welches sich unter Uberwindung eines etwa konstanten Widerstandes gegenüber dem Gurtaufrollergehäuse (23a, 36a) drehen läßt.

   29. Gurtsperrvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß am Gurtaufrollergehäuse (23a,36a) ein Anschlag (65) vorgesehen ist, der mit einer entsprechenden Nase (73) an dem Blockierrad (61) derart kooperiert, daß er nur eine einzige Umdrehung des Blockierrades zuläßt.

   30. Gurtsperrvorrichtuntr nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierrad (61) an seinem Umfang eine umlaufende Nut (62) aufweist, in der - die äußere Begrenzung für einen ringförmigen Hohlraum (64) bildend - ein Ring (63) aus einem fließfähigen Material, vorzugsweise Kunststoff, befestigt ist und daß der Ring (63). mit einer radial in die Nut (62) hineinragenden Nase (65) des Gurtaufrollergehäuses derart in Eingriff steht, daß er bei Drehung des Blockierrades (61) durch die Nase (65) abgeschert und in den ringförmigen hohlraum (64) gedrückt wird.

   31. Gurtsperrvorrichtung nach Anspruch 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ring (63) abscherende Gehäusenase (65) zugleich den Anschlag für das Blockierrad (61, 73) bildet.

   32. Gurtsperrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Zahnwalze (32) verbundene Käfig (3es) koaxial zu der Zahnwalze angeordnet ist (Fig. 2 bis 7).

   33. Gurtsperrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (35a) koaxial zu der Aufrollerwelle (26a) angeordnet ist und über ein Zahnradgetriebe (66, 67) mit er Zallnwalze (32) in Verbindung steht (Fig. 12 und 13).

   L e e r s e i t e