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WO2014026740A1 - Kraftbegrenzungseinrichtung für ein sicherheitsgurtsystem - Google Patents

Kraftbegrenzungseinrichtung für ein sicherheitsgurtsystem Download PDF

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Publication number
WO2014026740A1
WO2014026740A1 PCT/EP2013/002307 EP2013002307W WO2014026740A1 WO 2014026740 A1 WO2014026740 A1 WO 2014026740A1 EP 2013002307 W EP2013002307 W EP 2013002307W WO 2014026740 A1 WO2014026740 A1 WO 2014026740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
force
limiting device
force limiting
spring ring
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/002307
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus-Peter Singer
Ronald Jabusch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Autoliv Development AB
Original Assignee
Autoliv Development AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Autoliv Development AB filed Critical Autoliv Development AB
Priority to US14/421,701 priority Critical patent/US9884605B2/en
Priority to JP2015526896A priority patent/JP6125635B2/ja
Priority to KR1020157004927A priority patent/KR102078717B1/ko
Priority to CN201380043471.4A priority patent/CN104583024B/zh
Publication of WO2014026740A1 publication Critical patent/WO2014026740A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/341—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means
    • B60R22/3413—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/3416—Unlocking devices for retractors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/36—Belt retractors, e.g. reels self-locking in an emergency
    • B60R22/38—Belt retractors, e.g. reels self-locking in an emergency responsive only to belt movement

Definitions

  • the invention relates to a force limiting device for a safety belt system having the features of the preamble of claim 1.
  • a speed-controlled force limiting device for a belt retractor which has a plurality of arranged on the frame of the belt retractor, to be vibrated masses.
  • the masses are rotatably mounted on the retractor frame and engage during the force-limited belt webbing alternately with two teeth in a toothed ring connected to the belt shaft.
  • the belt retractor due to the arranged on the retractor vibrating masses consuming in the production and expensive.
  • the belt retractor requires due to the oscillating masses a relatively large amount of space.
  • the wavy feed movement exporting part is realized by a toothed disc, which is frictionally connected to the belt shaft. Between the gear disc and the part against which the toothed disc performs the feed movement, a spring ring may be provided, which exerts an axial contact force on the toothed disc, whereby the force limiting level of the force limiting characteristic is increased.
  • the force limiting level of the force limiting device results automatically from the kinetic energy of the occupant to be degraded during the forward displacement, the basic characteristic of the force limiting profile being determined by the parameters of the toothed disc, such as, for example. the number of teeth, the tooth spacing, the mass of the toothed disc and fixed by the spring property of the spring ring.
  • the object of the invention is to provide a generic force limiting device, which allows a progressive force limiting the retention forces and should be structurally simple.
  • a force limiting device according to the invention is provided with the features of claim 1. beat. Further preferred embodiments of the invention can be found in the subclaims, the figures and the associated description.
  • the force required to move the parts relative to one another from a predetermined webbing length can be automatically increased.
  • the advantage of the proposed solution is the fact that the force limiting level of the force limiting characteristic is automatically increased by the proposed solution alone by the movement from a predetermined Gurtbandauszugseria.
  • the advantage is exploited that the force limiting level of the force limiting device can be changed solely by the force of the mutually movable parts, since this forms one of the relevant parameters of the force limiting device underlying energy destruction.
  • the parts themselves do not need to be changed to change the vibration behavior and the force limiting level. It is particularly important that the force is automatically changed from a predetermined Gurtbandauszugseria, so that an external control is not required.
  • the means are formed by an open wave-shaped spring ring.
  • the use of an open spring ring is advantageous in that the mutually moving parts can be particularly easily applied during the movement with a changing spring force. This can be done, for example, by the spring ring is eg expanded and thereby exerts a different spring force.
  • the spring ring can also be installed so that it changes its course during the movement and eg of a large turn is converted into a course with several spiral turns.
  • stop surfaces are provided on two of the mutually moving parts, where the spring ring comes into contact with its open ends during the movement.
  • the deformation behavior and thus the spring force can be actively changed from a predetermined Gurtbandauszugseria, wherein the stop surfaces are assigned to each other aware parts moving so that their movement to each other and thus the exceeding of a predetermined Gurtbandauszugseria causally for changing the force limiting level.
  • the ends of the spring ring are angled in the direction of the mutually moving parts, and the mutually moving parts have pockets in which the stop surfaces are provided.
  • the advantage of the proposed solution is the fact that the ends of the spring ring slip automatically after a predetermined Gurtbandauszugswin due to their shape and the spring characteristics of the spring ring in the pockets and get to the abutment surfaces to the plant.
  • the pockets are expediently formed identical in shape to the angled ends, so that the ends therein as possible over a large Peripheral surface abut and be supported as well as possible during the further movement.
  • the pockets are formed according to the outwardly angled ends as oblique depressions, so that the angled ends are accommodated according to their shape in the pockets and the spring ring in its region between the ends again has a flat course and both sides as large as possible at the two moving each other Sharing is present.
  • one end of the spring ring in the direction of movement of the mutually moving parts is fixedly connected to one of the parts, and starting from the end has a helical course. Due to the retained end and the spiral shape of the spring ring, the spring ring can be wound during movement to a plurality of adjacent turns, wherein the laterally applied spring force, for. is increased by an amplification of the waveform or by a lateral buckling of the turns.
  • a helical guide path is provided, in which the spring ring can be inserted, which is formed in a further preferred embodiment by a groove. Due to the spiral-shaped guideway, the course of the spring ring, in which this is transferred, are practically specified. This prevents that the movement is hindered uncontrollably by a clamping of the spring ring and the power limiting level thereby undesirably increases to a high level.
  • a groove since the spring ring can be performed particularly well and continuously in it.
  • the groove may have a decreasing depth in the direction of movement of the open end, so that the between the spring ring between the see both forces applied and thus the force limiting level be increased with increasing Gurtbandauszugslän- ge.
  • the means are formed by a arranged on one of the relatively moving parts cam structure through which the force required to move the parts to each other from a predetermined Gurtbandauszugswin is variable.
  • the cam structure intentionally creates contact surfaces on the mutually moving parts, with which the parts come into abutment from a predetermined belt extension length, whereby the movement behavior and in particular the vibration behavior and the force limitation level caused thereby changes.
  • Fig. 1 shows a belt retractor with an inventive
  • Figure 2 is an oblique view of a belt shaft with cut force limiting device before and after activation of the force limiting device.
  • FIG. 3 is a side view of a cut-open force limiting device
  • FIG. 4 is a vibrating plate and a retaining disc with a spiral spring ring.
  • FIG. 1 shows a belt retractor 1 of a safety belt system with a belt shaft 2 rotatably mounted in a retractor frame 3, on which a force limiting device 4 designed according to the invention is arranged. Further, a profile head 13 is provided, which is carrier of a blocking pawl 9, which is driven when exceeding a predetermined GurtbandausZugsbeatung or a predetermined vehicle deceleration and locks the profile head 13 in a toothing of the retractor frame 3 fixed to the vehicle.
  • the force limiting device 4 comprises in its basic structure two fixed parts 5 and 15 with a movable between the fixed parts 5 and 15 Part 11.
  • the part 15 simultaneously forms the housing of the force limiting device 4 and is rotatably connected to the belt shaft 2.
  • the part 15 On its radially outer side, the part 15 axially directed fingers, between which the part 5 engages with radially projecting fingers 25 and thereby rotatably connected to the part 15 and thus also with the belt shaft 2.
  • the movable member 11 is guided with a radially inner toothing 26 axially displaceable on a toothed ring 7 and at the same time rotatably connected in the circumferential direction with the toothed ring 7.
  • the toothed ring 7 is in turn rotatably connected to the profile head 13, so that the part 11 is also to be regarded as blocked in the circumferential direction when the profile head 13 is blocked.
  • the fixed parts 5 and 15 are each provided with annular, axially directed teeth 10 and 8, which can be seen in Fig. 3.
  • the toothing 10 on the part 5 and the toothing 8 on the part 15 are each arranged so that they each face an arranged on the movable member 11 annular, axially directed toothing 18 or 19.
  • the distance between the movable part 11 and the fixed parts 5 and 15 in the axial direction are each selected so that at least a pair of the opposing teeth 10 and 19 and / or 18 and 8 are engaged.
  • the blocking pawl 9 Upon actuation of the blocking device of the belt shaft 2, the blocking pawl 9 is extended and blocks the profile head 13 and thus the part 11 in the belt extension direction.
  • the force limiting device 4 By acting during the forward displacement of the occupant in the accident Gurtauszugskraft the force limiting device 4 is activated when exceeding a self-predetermined by the interpretation of the force limiting device 4 belt pullout force.
  • the parts 15 and 5 are forced to rotate relative to the part 11. Due to the pairs meshing teeth 10 and 19 and 18 and 8, the part 11 is forced by the abutting tooth flanks to a transverse to the advancing movement of the parts 15 and 5 directed oscillating motion during which it is braked and accelerated periodically.
  • This oscillatory movement is the physical cause of the power-limiting device 4 underlying energy destruction, which thus also determines the power limit level. Due to its movement, the part 11 can also be referred to as a vibrating plate which, by means of its oscillatory movement, enables the advancing movement of the parts 5 and 15 and thus also the force-limited rotational movement of the belt shaft 2 in the direction of belt withdrawal.
  • an open wave-shaped spring ring 6 is provided, which is supported on the part 5 and the part 11 urges against the part 15. Since the part 11 for executing the oscillating movement described above must periodically overcome the axial spring force exerted by the spring ring 6, the force limiting level of the force limiting device 4 in the starting phase and during the further Gurtaus- zugsfar decisively determined by the spring force of the spring ring 6.
  • the belt pull-out force in the starting phase can be eg 3 - 4 kN.
  • the belt shaft 2 can be seen with a cut force limiting device 4.
  • the spring ring 6 is open and laid with its free ends 16 and 17 one above the other.
  • the free ends 16 and 17 are angled laterally and thereby exert an additional axial force between the parts 5 and 11.
  • In the direction of rotation behind the ends 16 and 17 are on the part 11 and on the part
  • the spring ring 6 is fixed in the circumferential direction both with respect to the part 5 and with respect to the part 11, so that a further rotational movement of the part 5 relative to the part 11, and thus the belt shaft 2 relative to the profile head 13 only by a deformation of the Spring ring 6 is possible.
  • the spring ring 6 rears up and increases the axial contact pressure on the part 11, so that the force limiting level increases abruptly, in this case to more than 6 kN.
  • a progressive force limiting curve can be realized with a by the position of the pockets 20 and 21 to the free ends 16 and 17 and the consequent Hughes constitutionalden rotational angle defined switching point, which in this embodiment 680 degrees or about 1.9 turns.
  • both the characteristic of the force limit increase and the degree of force limit increase can be adjusted. In this case, continuous and also sudden increases in the force limitation level are possible.
  • an alternative embodiment is shown, in which the open spring ring 6 is hooked with one end 24 to the part 11 and is guided in the course in a spiral guide track 14 in the form of a groove on the part 5, so that the Spring ring 6 during the relative movement of the two parts 5 and 11 inserted into each other in the groove is pushed.
  • the spring ring 6 is stiffened by the insertion into the groove and winding to several turns and increases the force exerted on the part 11 contact force thereby.
  • an end stop may be provided, which prevents further insertion and causes a Aufbäumen by lateral buckling of the spring ring 6.
  • the means can also be realized by a cam structure on one of the parts 5, 11 or 15, which abut one another at a certain angle of rotation of the parts 5, 11 and 15 against each other on a mating surface of the respectively opposite part 5, 11 or 15 and thereby change the vibration behavior.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Seats For Vehicles (AREA)

Description

Kraftbegrenzungseinrichtung für ein Sicherheitsgurtsystem
Die Erfindung betrifft eine Kraftbegrenzungseinrichtung für ein Sicherheitsgurtsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Aus der WO 2006/108451 AI ist z.B. eine geschwindigkeitsgeregelte Kraftbegrenzungseinrichtung für einen Gurtaufroller bekannt, welche mehrere an dem Rahmen des Gurtaufrollers angeordnete, in Schwingung zu versetzende Massen aufweist. Die Massen sind drehbar an dem Aufrollerrahmen gelagert und greifen während des kraftbegrenzten Gurtbandauszugs wechselweise mit zwei Zähnen in einen mit der Gurtwelle verbundenen Verzahnungsring ein. Insgesamt ist der Gurtaufroller aufgrund der an dem Aufrollerrahmen angeordneten schwingenden Massen aufwendig in der Herstellung und teuer. Ferner benötigt der Gurtaufroller aufgrund der schwingenden Massen einen verhältnismäßig großen Bauraum.
In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 049 931.5 wird eine weiterentwickelte, auf der Grundlage desselben physikalischen Prinzips arbeitende Kraftbegrenzungseinrichtung beschrieben, bei der zwei Teile mit den Verzahnungen kraftbegrenzt zueinander bewegt werden und eines der Teile dabei eine wellenförmige Vorschubbewegung ausführt, bei der die Verzahnungen wechselnd in Eingriff und außer Eingriff gelangen. Die schwingenden Massen werden in dieser Ausführungsform durch das die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende Teil ersetzt, so dass die dort beschriebene Kraftbegrenzungseinrichtung einen wesentlich kleineren Bauraum benötigt und einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweist. In einem Ausführungsbeispiel ist das die wellenförmige Vorschubbewegung ausführende Teil durch eine Verzahnungsscheibe verwirklicht, die kraftschlüssig mit der Gurtwelle verbindbar ist . Zwischen der Verzahnungsscheibe und dem Teil, gegenüber dem die Verzahnungsscheibe die Vorschubbewegung ausführt, kann ein Federring vorgesehen sein, welcher eine axiale Anpresskraft auf die Verzahnungsscheibe ausübt, wodurch das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungscharakteristik erhöht wird.
Das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungseinrichtung ergibt sich durch die abzubauende kinetische Energie des Insassen während der Vorwärtsverlagerung automatisch, wobei die Grundcharakteristik des Kraftbegrenzungsverlaufs durch die Parameter der Verzahnungsscheibe, wie z.B. die Anzahl der Zähne, den Zahnabstand, die Masse der Verzahnungsscheibe und durch die Federeigenschaft des Federringes fest vorgegeben ist .
Es gibt jedoch gesetzliche Anforderungen, wie z.B. die US- Anforderungen für die Rückhaltekräfte der Insassen auf den Rücksitzen, bei denen eine Erhöhung der Rückhaltekräfte auf ein höheres Kraftbegrenzungsniveau nach einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge vorgeschrieben ist. Eine solche Kraftbegrenzungscharakteristik ist mit einer der oben beschriebenen Kraftbegrenzungseinrichtungen nicht zu erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kraftbegrenzungseinrichtung zu schaffen, welche einen progressiven Kraftbegrenzungsverlauf der Rückhaltekräfte ermöglicht und konstruktiv einfach aufgebaut sein soll.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Kraftbegrenzungseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorge- schlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, Mittel vorzusehen, mittels derer die erforderliche Kraft zur Bewegung der Teile zueinander ab einer vorbestimmten Gurtband- auszugslänge selbsttätig erhöhbar ist. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungscharakteristik durch die vorgeschlagene Lösung selbsttätig allein durch die Bewegung ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge erhöht wird. Dabei wird der Vorteil genutzt, dass das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungseinrichtung allein durch die Kraft der zueinander bewegbaren Teile veränderbar ist, da diese eine der maßgeblichen Kenngrößen der der Kraftbegrenzungseinrichtung zugrundeliegenden Energievernichtung bildet. Damit müssen die Teile selbst nicht verändert werden, um das Schwingverhalten und das Kraftbegrenzungsniveau zu verändern. Dabei ist es insbesondere wichtig, dass die Kraft selbsttätig ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge veränderbar ist, so dass eine externe Ansteuerung nicht erforderlich ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Mittel durch einen offenen wellenförmigen Federring gebildet sind. Die Verwendung eines offenen Federringes ist insofern von Vorteil, da die sich zueinander bewegenden Teile während der Bewegung besonders einfach mit einer sich verändernden Federkraft beaufschlagt werden können. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, indem der Federring z.B. aufgeweitet wird und dadurch eine andere Federkraft ausübt. Ferner kann der Federring auch so verlegt werden, dass er während der Bewegung seinen Verlauf verändert und z.B. von einer großen Windung in einen Verlauf mit mehreren spiralförmigen Windungen überführt wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass an zwei der sich zueinander bewegenden Teile Anschlagsflächen vorgesehen sind, an denen der Federring während der Bewegung mit seinen offenen Enden zur Anlage gelangt. Durch die Anlage der offenen Enden an den Anschlagsflächen kann das Verformungsverhalten und damit auch die Federkraft ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge aktiv verändert werden, wobei die Anschlagsflächen bewusst den sich zueinander bewegenden Teilen zugeordnet sind, so dass deren Bewegung zueinander und damit das Überschreiten einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge ursächlich für die Veränderung des Kraftbegrenzungsniveaus sind. Nach der Anlage der offenen Enden an den Anschlagsflächen wird der Federring durch Ausübung von Druckkräften aufgeweitet, wodurch die Wellenform des Federringes bewusst verstärkt wird oder der Federring seitlich ausknickt. Durch die verstärkte Wellenform oder das seitliche Ausknicken wird die zwischen den sich zueinander bewegenden Teilen wirkende Federkraft und das Kraftbegrenzungsniveau selbsttätig erhöht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Enden des Federringes in Richtung der sich zueinander bewegenden Teile abgewinkelt sind, und die sich zueinander bewegenden Teile Taschen aufweisen, in denen die Anschlagsflächen vorgesehen sind. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass die Enden des Federringes nach einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge aufgrund ihrer Formgebung und der Federeigenschaften des Federringes selbsttätig in die Taschen rutschen und an den Anschlagsflächen zur Anlage gelangen. Dabei sind die Taschen zweckmäßigerweise formidentisch zu den abgewinkelten Enden ausgebildet, so dass die Enden darin möglichst über eine große Umfangsflache anliegen und während der weiteren Bewegung möglichst gut unterstützt werden. Die Taschen sind entsprechend der nach außen abgewinkelten Enden als schräge Vertiefungen ausgebildet, so dass die abgewinkelten Enden entsprechend ihrer Formgebung in die Taschen aufnehmbar sind und der Federring in seinem Bereich zwischen den Enden wieder einen ebenen Verlauf aufweist und beidseitig möglichst großflächig an den beiden zueinander bewegten Teilen anliegt.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass ein Ende des Federringes in Bewegungsrichtung der sich zueinander bewegenden Teile fest mit einem der Teile verbunden ist, und ausgehend von dem Ende einen spiralförmigen Verlauf aufweist. Durch das festgehaltene Ende und den spiralförmigen Verlauf des Federringes kann der Federring während der Bewegung zu mehreren aneinander anliegenden Windungen gewickelt werden, wobei die seitlich ausgeübte Federkraft z.B. durch eine Verstärkung der Wellenform oder durch ein seitliches Ausbeulen der Windungen vergrößert wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine spiralförmige Führungs- bahn vorgesehen ist, in die der Federring einschiebbar ist, welche in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform durch eine Nut gebildet ist. Durch die spiralförmige Führungsbahn kann der Verlauf des Federringes, in welchen dieser überführt wird, praktisch vorgegeben werden. Dadurch wird verhindert, dass die Bewegung durch ein Festklemmen des Federringes unkontrolliert behindert wird und das Kraftbegrenzungsniveau dadurch unerwünscht auf ein zu hohes Niveau ansteigt. Dazu eignet sich insbesondere eine Nut, da der Federring darin besonders gut und kontinuierlich geführt werden kann.
Dabei kann die Nut in Bewegungsrichtung des offenen Endes eine abnehmende Tiefe aufweisen, so dass die von dem Federring zwi- sehen den beiden Teilen ausgeübte Anpresskraft und damit auch das Kraftbegrenzungsniveau mit zunehmender Gurtbandauszugslän- ge erhöht werden.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Mittel durch eine an einem der sich relativ zueinander bewegenden Teile angeordnete Nockenstruktur gebildet sind, durch welche die erforderliche Kraft zur Bewegung der Teile zueinander ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge veränderbar ist. Durch die Nockenstruktur werden bewusst Anlageflächen an den zueinander bewegten Teilen geschaffen, mit welchen die Teile ab einer vorbestimmten Gurt- bandauszugslänge aneinander zur Anlage gelangen, wodurch sich das Bewegungsverhalten und insbesondere das Schwingverhalten und das dadurch bedingte Kraftbegrenzungsniveau verändert .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen
Kraftbegrenzungseinrichtung ;
Fig. 2 eine Schrägansicht einer Gurtwelle mit aufgeschnittener Kraftbegrenzungseinrichtung vor und nach der Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer aufgeschnittenen Kraftbegrenzungseinrichtung; und
Fig. 4 eine Schwingscheibe und eine Haltescheibe mit einem spiralförmigen Federring. In der Fig. 1 ist ein Gurtaufroller 1 eines Sicherheitsgurt - Systems mit einer in einem Aufrollerrahmen 3 drehbar gelagerten Gurtwelle 2 zu erkennen, an dem eine erfindungsgemäß ausgebildete Kraftbegrenzungseinrichtung 4 angeordnet ist . Ferner ist ein Profilkopf 13 vorgesehen, welcher Träger einer Blockierklinke 9 ist, die bei einem Überschreiten einer vorbestimmten GurtbandausZugsbeschleunigung oder einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung angesteuert wird und den Profilkopf 13 in einer Verzahnung des Aufrollerrahmens 3 fahrzeugfest verriegelt .
Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 umfasst in ihrem Grundaufbau zwei feststehende Teile 5 und 15 mit einem zwischen den feststehenden Teilen 5 und 15 bewegbaren Teil 11. Das Teil 15 bildet gleichzeitig das Gehäuse der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 und ist drehfest mit der Gurtwelle 2 verbunden. An seiner Radialaußenseite weist das Teil 15 axial gerichtete Finger auf, zwischen die das Teil 5 mit radial vorstehenden Fingern 25 eingreift und dadurch drehfest mit dem Teil 15 und damit auch mit der Gurtwelle 2 verbunden ist. Das bewegbare Teil 11 ist mit einer radial inneren Verzahnung 26 axial verschieblich auf einem Zahnring 7 geführt und in Umfangsrichtung gleichzeitig drehfest mit dem Zahnring 7 verbunden. Der Zahnring 7 ist wiederum drehfest mit dem Profilkopf 13 verbunden, so dass das Teil 11 bei blockiertem Profilkopf 13 gleichfalls als in Um- fangsrichtung blockiert anzusehen ist. Die feststehenden Teile 5 und 15 sind jeweils mit ringförmigen, axial gerichteten Verzahnungen 10 und 8 versehen, welche in der Fig. 3 zu erkennen sind. Die Verzahnung 10 an dem Teil 5 und die Verzahnung 8 an dem Teil 15 sind jeweils so angeordnet, dass sie jeweils einer an dem bewegbaren Teil 11 angeordneten ringförmigen, axial gerichteten Verzahnung 18 oder 19 gegenüberstehen. Der Abstand zwischen dem bewegbaren Teil 11 und den feststehenden Teilen 5 und 15 in Axialrichtung ist jeweils so gewählt, dass sich wenigstens ein Paar der gegenüberstehenden Verzahnungen 10 und 19 und/oder 18 und 8 im Eingriff befinden.
Bei einer Ansteuerung der Blockiereinrichtung der Gurtwelle 2 wird die Blockierklinke 9 ausgefahren und blockiert den Profilkopf 13 und damit das Teil 11 in Gurtauszugsrichtung. Durch die während der Vorwärtsverlagerung des Insassen im Unfall wirkende Gurtauszugskraft wird die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 bei einem Übersteigen einer durch die Auslegung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 selbst vorbestimmten Gurtauszugskraft aktiviert. Dabei werden die Teile 15 und 5 zu einer Drehbewegung gegenüber dem Teil 11 gezwungen. Aufgrund der paarweise ineinander greifenden Verzahnungen 10 und 19 und 18 und 8 wird das Teil 11 durch die aneinander abgleitenden Zahnflanken zu einer quer zu der Vorschubbewegung der Teile 15 und 5 gerichteten Schwingbewegung gezwungen, während der es periodisch abgebremst und beschleunigt wird. Diese Schwingbewegung ist die physikalische Ursache für die der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 zugrunde liegende Energievernichtung, welche damit auch das Kraftbegrenzungsniveau mitbestimmt. Das Teil 11 kann aufgrund seiner Bewegung auch als Schwingscheibe bezeichnet werden, welches durch seine Schwingbewegung die Vorschubbewegung der Teile 5 und 15 und damit auch die kraftbegrenzte Drehbewegung der Gurtwelle 2 in Gurtauszugsrichtung ermöglicht.
Zwischen dem Teil 11 und dem Teil 5 ist ein offener wellenförmiger Federring 6 vorgesehen, der sich an dem Teil 5 abstützt und das Teil 11 gegen das Teil 15 drängt. Da das Teil 11 zur Ausführung der oben beschriebenen Schwingbewegung die von dem Federring 6 ausgeübte axiale Federkraft periodisch überwinden muss, wird das Kraftbegrenzungsniveau der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in der Startphase und während der weiteren Gurtaus- zugsbewegung entscheidend durch die Federkraft des Federringes 6 mitbestimmt. Die Gurtauszugskraft in der Startphase kann z.B. 3 - 4 kN betragen.
In der Fig. 2 in der linken Darstellung ist die Gurtwelle 2 mit einer aufgeschnittenen Kraftbegrenzungseinrichtung 4 zu erkennen. Der Federring 6 ist offen und mit seinen freien Enden 16 und 17 übereinander gelegt. Die freien Enden 16 und 17 sind seitlich abgewinkelt und üben dadurch eine zusätzliche Axialkraft zwischen den Teilen 5 und 11 aus. In Drehrichtung hinter den Enden 16 und 17 sind an dem Teil 11 und an dem Teil
5 jeweils eine Tasche 20 und 21 in Form einer schräggerichteten Vertiefung vorgesehen, welche auch in der Fig. 3 zu erkennen sind. Bei einer Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 drehen die Teile 15 und 5 zusammen mit der Gurtwelle 2 gegenüber dem in Umfangsrichtung blockierten Teil 11 und dem Profilkopf 13. Das Kraftbegrenzungsniveau ist in dieser Phase durch die Massenauslegung des Systems und die Federkraft des Federringes 6 bestimmt. Der Federring 6 steht während der Drehbewegung der Teile 15 und 5 still .
Nachdem die Gurtwelle 2 mit den Teilen 15 und 5 um fast eine vollständige Umdrehung, in diesem Fall eine Verdrehung um 340 Grad, gegenüber dem Teil 11 und damit gegenüber dem Federring
6 verdreht wurden, rutscht das Ende 17 aufgrund seiner nach außen gebogenen Formgebung selbsttätig in die Tasche 20 und gelangt dabei mit seiner Stirnseite an einer in der Tasche 20 vorgesehenen Anschlagsfläche 22 zur Anlage. Während der weiteren Drehbewegung des Teils 5 wird der Federring 6 über die Anschlagsfläche 22 mitgenommen, so dass das Ende 16 gegenüber dem Teil 11 eine Umfangsbewegung vollzieht. Während dieser Bewegung wirkt weiter das Kraftbegrenzungsniveau der Startphase . Das Ende 16 rutscht dann ebenfalls nach dem Vollzug von fast einer vollständigen Umdrehung, in diesem Fall ebenfalls 340 Grad, aufgrund seiner nach außen gebogenen Formgebung in die Tasche 21 und gelangt dabei ebenfalls zur Anlage an einer stirnseitigen Anschlagsfläche 23 des Teils 11, wie in der rechten Darstellung der Fig. 2 und in der Fig. 3 zu erkennen ist. Ab dieser Stellung ist der Federring 6 in Umfangsrichtung sowohl gegenüber dem Teil 5 als auch gegenüber dem Teil 11 festgelegt, so dass eine weitere Drehbewegung des Teils 5 gegenüber dem Teil 11, und damit auch der Gurtwelle 2 gegenüber dem Profilkopf 13 nur durch eine Verformung des Federringes 6 möglich ist. Dabei bäumt sich der Federring 6 auf und erhöht die axiale Anpresskraft auf das Teil 11, so dass das Kraftbegrenzungsniveau sprungartig steigt, in diesem Fall auf über 6 kN. Damit kann mit der Erfindung unter Verwendung einer identischen geschwindigkeitsgeregelten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 ein progressiver Kraftbegrenzungsverlauf, mit einem durch die Lage der Taschen 20 und 21 zu den freien Enden 16 und 17 und den dadurch bedingten zurückzulegenden Drehwinkel definierten Schaltpunkt verwirklicht werden, welcher in diesem Ausführungsbeispiel 680 Grad oder ca. 1,9 Umdrehungen entspricht. Je nach den mechanischen Eigenschaften, der Formgebung und der Anordnung des Federringes kann sowohl die Charakteristik der Kraftbegrenzungserhöhung als auch das Maß der Kraftbegrenzungserhöhung eingestellt werden. Dabei sind kontinuierliche und auch sprungartige Erhöhungen des Kraftbegrenzungsniveaus möglich.
In der Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, in der der offene Federring 6 mit einem Ende 24 an dem Teil 11 eingehängt ist und im weiteren Verlauf in einer spiralförmigen Führungsbahn 14 in Form einer Nut an dem Teil 5 geführt ist, so dass der Federring 6 während der Relativbewegung der beiden Teile 5 und 11 zueinander in die Nut einge- schoben wird. Dabei wird der Federring 6 durch das Einführen in die Nut und das Aufwickeln zu mehreren Windungen versteift und die auf das Teil 11 ausgeübte Anpresskraft dadurch erhöht. Außerdem kann ein Endanschlag vorgesehen sein, welcher ein weiteres Einführen verhindert und ein Aufbäumen durch seitliches Ausknicken des Federringes 6 bewirkt. Durch beide Effekte werden die Anpresskraft und das Kraftbegrenzungsniveau erhöht und zwar entweder kontinuierlich oder sprungartig, je nach der Formgebung und den mechanischen Eigenschaften des Federringes.
Ferner können die Mittel auch durch eine Nockenstruktur an einem der Teile 5,11 oder 15 verwirklicht sein, welche ab einem bestimmten Drehwinkel der Teile 5,11 und 15 zueinander an einer Gegenfläche des jeweils gegenüberliegenden Teils 5,11 oder 15 zur Anlage gelangen und dadurch das Schwingverhalten verändern.

Claims

Ansprüche :
1. Kraftbegrenzungseinrichtung (4) für eine Sicherheitsgurt - einrichtung, welche wenigstens zwei relativ zueinander mit einer frequenzbedingt definierten Bewegung gesteuerte Teile
(5,11,15) aufweist, wobei die sich relativ zueinander bewegenden Teile (5,11,15) ineinandergreifende Verzahnungen
(8,10,18,19) aufweisen und die frequenzbedingt gesteuerte Bewegung dadurch erfolgt, dass wenigstens eines der Teile
(5,11,15) gegenüber dem anderen Teil (5,11,15) eine Vorschubbewegung (V) mit einer quer zu der Vorschubbewegung
(V) gerichteten Wellenbewegung (Q) ausführt, bei der die Verzahnungen (8,10,18,19) wechselnd in Eingriff und außer Eingriff gelangen, mittels derer ein kraftbegrenzter Gurtbandauszug ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer die erforderliche Kraft zur Bewegung der Teile (5,11,15) zueinander ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge selbsttätig erhöhbar ist .
2. Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch einen offenen wellenförmigen Federring (6) gebildet sind, welcher die sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) während der Bewegung mit einer sich verändernden Federkraft beaufschlagt .
3. Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei der sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) Anschlagsflächen (22,23) vorgesehen sind, an denen der Federring (6) während der Bewegung mit seinen offenen Enden (16,17) zur Anlage gelangt. Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (16,17) des Federringes (6) in Richtung der sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) abgewinkelt sind, und die sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) Taschen (20,21) aufweisen, in denen die Anschlagsflächen (22,23) vorgesehen sind, und dass die Enden (16,17) des Federringes (6) nach einer vorbestimmten Gurt- bandauszugslänge selbsttätig an den Anschlagsflächen
(22,23) in den Taschen (20,21) zur Anlage gelangen.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende (24) des Federringes (6) in Bewegungsrichtung der sich zueinander bewegenden Teile (5,11,15) fest mit einem der Teile (5,11,15) verbunden ist, und ausgehend von diesem Ende (24) spiralförmig verläuft.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine spiralförmige Führungsbahn (14) vorgesehen ist, in die der Federring (6) einschiebbar ist.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (14) durch eine Nut gebildet ist.
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut in Bewegungsrichtung des offenen Endes des Federringes (6) eine abnehmende Tiefe aufweist .
Kraftbegrenzungseinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch eine an einem der sich relativ zueinander bewegenden Teile (5,11,15) angeordnete Nockenstruktur gebildet sind, durch welche die erfor- derliche Kraft zur Bewegung der Teile (5,11,15) zueinander ab einer vorbestimmten Gurtbandauszugslänge veränderbar ist .
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