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Dokumentenidentifikation DE102006023258B3 31.10.2007
Titel Sicherheitsgurtaufroller mit bei Beginn der Kraftbegrenzung aufschaltbarer zweiter Kraftbegrenzungsstufe
Anmelder Autoliv Development AB, Vargarda, SE
Erfinder Singer, Klaus-Peter, 22399 Hamburg, DE
Vertreter Becker und Kollegen, 40878 Ratingen
DE-Anmeldedatum 18.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006023258
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2007
IPC-Hauptklasse B60R 22/28(2006.01)A, F, I, 20061024, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Sicherheitsgurtaufroller für Kraftfahrzeuge mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Blockiervorrichtung für die Gurtwelle, mit einem Profilkopf als Träger eines zur Verriegelung der Gurtwelle mit dem Gehäuse beweglich angeordneten Sperrgliedes und mit einer zwei über eine zwischengeschaltete und mittels einer Steuervorrichtung ansteuerbare Kupplung schaltbare Kraftbegrenzungselemente aufweisenden Kraftbegrenzungseinrichtung, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung für das Schalten der Kupplung (24, 25) aus einem das Maß des jeweiligen Gurtbandauszuges von der Gurtwelle (20) feststellenden Zählgetriebe (31) besteht und die Kupplung (24, 25) vor Beginn der Kraftbegrenzung inaktiv ist und durch das Ansprechen eines der beiden Kraftbegrenzungselemente (23, 13) zu Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges in Schaltbereitschaft gesetzt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller für Kraftfahrzeuge mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Blockiervorrichtung für die Gurtwelle, mit einem Profilkopf als Träger eines zur Verriegelung der Gurtwelle mit dem Gehäuse beweglich angeordneten Sperrgliedes und mit einer zwei über eine zwischengeschaltete und mittels einer Steuervorrichtung ansteuerbare Kupplung schaltbare Kraftbegrenzungselemente aufweisenden Kraftbegrenzungseinrichtung.

Ein Sicherheitsgurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen ist in der DE 200 15 402 U1 beschrieben. Dieser Sicherheitsgurtaufroller weist zusätzlich zu einem zwischen der Gurtwelle und dem Profilkopf angeordneten Torsionsstab zwei weitere miteinander in Reihe geschaltete Kraftbegrenzungsvorrichtungen in Form von zwei Rutschkupplungen auf, die über einen außen- und innenverzahnten Zahnring miteinander gekuppelt sind. Dabei wirkt die erste, ein hohes Kraftbegrenzungsniveau aufweisende Reibkupplung zwischen der Gurtwelle beziehungsweise deren Profilkopf und dem Zahnring und die zweite Reibkupplung zwischen dem Zahnring und dem Gehäuse. Der Zahnring ist im Ausgangszustand über eine von einer Steuervorrichtung ansteuerbare Klinke gehäusefest festgelegt, wobei die Klinke im Bedarfsfall von der Steuervorrichtung außer Eingriff mit dem Zahnring ausgesteuert wird, so dass der Zahnring gegenüber dem Gurtaufrollergehäuse frei drehbar ist.

Die Steuerung der Kraftbegrenzungselemente bei dem bekannten Gurtaufroller ist dabei so eingerichtet, dass der Zahnring über die Klinke gehäusefest festgelegt ist, so dass in einem Unfall zunächst das höhere Kraftbegrenzungsniveau wirkt. Wird durch ein fahrzeugseitiges Signal festgestellt, dass aufgrund der Größe, des Gewichts oder der Position des Fahrers oder aufgrund der Unfallschwere die auf den Insassen wirkende Rückhaltekraft zu groß wird, so wird die Klinke außer Eingriff mit dem Zahnring gesteuert, so dass der Zahnring gegenüber dem Gehäuse frei drehbar ist. Somit kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Gehäuse und Zahnring, wobei die zwischen dem Gehäuse und dem Zahnring liegende zweite Reibkupplung als Kraftbegrenzung mit einem niedrigeren Kraftbegrenzungsniveau wirkt. Der Schaltvorgang vollzieht sich demnach jeweils vom hohen Kraftbegrenzungsniveau zum niedrigeren Kraftbegrenzungsniveau und ist nicht reversibel. Insofern ist mit dem bekannten Gurtaufroller der Nachteil verbunden, dass auch auf kleinere beziehungsweise leichtere angeschnallte Personen zunächst das hohe Kraftbegrenzungsniveau einwirkt, was zu einem entsprechend starken Anstieg der Rückhaltekraft führt. Erst bei einer zu hohen Rückhaltekraft erfolgt die Absenkung des Kraftbegrenzungsniveaus. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der bekannte Sicherheitsgurtaufroller keine Berücksichtigung von momentanen Sitzpositionsänderungen durch Bewegungen des angeschnallten Insassen auf dem Sitz erlaubt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitsgurtaufroller mit den gattungsgemäßen Merkmalen derart weiterzubilden, dass die Einstellung des Kraftbegrenzungsniveaus flexibel und besser auf die Insassenverhältnisse angepasst erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass die Steuervorrichtung für das Schalten der Kupplung aus einem das Maß des jeweiligen Gurtbandauszuges von der Gurtwelle feststellenden Zählgetriebe besteht und die Kupplung vor Beginn der Kraftbegrenzung inaktiv ist und durch das Ansprechen eines der beiden Kraftbegrenzungselemente zu Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges in Schaltbereitschaft gesetzt wird.

Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass das Kraftbegrenzungsniveau von vorneherein in Abhängigkeit von dem im Augenblick des Unfalls vorliegenden Gurtbandauszug jeweils entweder auf ein niedriges oder auf ein höheres Niveau eingestellt wird. Damit kann nicht nur der durch die Körpermaße und die jeweilige Kleidung bedingte Gurtbandauszug berücksichtigt werden, sondern auch die im Augenblick des Unfalles gerade herrschende Sitzposition des Fahrzeuginsassen. Hat sich gemäß der Erfassung durch das Zählgetriebe ein kleiner und damit in der Regel leichter Insasse, für den nach dem Stand der Technik ein niedrigeres Kraftbegrenzungsniveau einzuschalten ist, angeschnallt, so ist zunächst nur eines der beiden Kraftbegrenzungselemente wirksam. Hat sich dagegen ein großer Insasse angeschnallt, so wird das zweite Kraftbegrenzungselement über die Kupplung aufgeschaltet, so dass ein entsprechend höheres Kraftbegrenzungsniveau wirksam ist. Um Fehlschaltungen im Kupplungsbereich zu vermeiden, ist die Kupplung zum Aufschalten des zweiten Kraftbegrenzungselementes von dem Zählgetriebe entkoppelt, indem die Kupplung vor Beginn der Kraftbegrenzung inaktiv ist und erst durch das Ansprechen eines der beiden Kraftbegrenzungselemente in Schaltbereitschaft gesetzt wird. Somit kann erst bei Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges das Zählgetriebe den sich aus einem Status ergebenden Kraftbegrenzungsbedarf an die Kupplung weitergeben, die in Abhängigkeit von dem in diesem Augenblick vorliegenden Status des Zählgetriebes nur ein Kraftbegrenzungselement wirksam sein lässt oder das zweite Kraftbegrenzungselement zur Erhöhung der Rückhaltekraft zuschaltet.

Weiterhin ist mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtaufroller der Vorteil verbunden, dass auch in dem Fall die Schaltung auf das höhere Kraftbegrenzungsniveau sichergestellt ist, in welchem sich ein kleinerer Insasse kurz vor dem Unfall vorgebeugt hat, so dass der mit dem niedrigen Kraftbegrenzungsniveau verbundene größere Gurtbandauslaßweg bereits zu einer Gefährdung des Insassen führen kann. Entsprechendes gilt, wenn während des Kraftbegrenzungsvorganges durch den damit verbundenen Gurtbandauslaß und die entsprechende Vorverlagerung des Insassen der Schaltpunkt überschritten wird.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kupplung aus einem am Gehäuse des Gurtaufrollers drehbar gelagerten Zahnring und aus einer von der Steuervorrichtung zwischen zwei Schaltstellungen hin und her bewegbaren, an der Gurtwelle gelagerten Klinke besteht, mittels der der Zahnring in der einen Schaltstellung von der Gurtwelle entkoppelt und in der anderen Schaltstellung drehfest mit der Gurtwelle gekoppelt ist. Hierzu ist die Verwendung eines Zahnringes zur Ausführung der Schaltverbindung zwischen zwei Kraftbegrenzungselementes aus der gattungsbildenden DE 200 15 402 U1 bekannt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Kraftbegrenzungselemente bezüglich des Zahnringes derart angeordnet sind, dass die erste Kraftbegrenzungsstufe mit dem niedrigen Kraftbegrenzungsniveau bei von der Gurtwelle entkoppelten Zahnring und die zweite Kraftbegrenzungsstufe mit dem hohen Kraftbegrenzungsniveau bei durch die von der Steuervorrichtung in Eingriff mit dem Zahnring eingesteuerte Klinke an die Gurtwelle gekoppelten Zahnring verwirklicht ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das eine Kraftbegrenzungselement ein innerhalb der Gurtwelle angeordneter und durch Relativdrehung der Gurtwelle zu dem blockierten Profilkopf tordierender Torsionsstab und dass das andere Kraftbegrenzungselement ein außerhalb der Gurtwelle im Gurtaufrollergehäuse angeordneter Torsionsstab ist, dessen eines Ende gehäusefest eingespannt und dessen anderes Ende über ein Verbindungsmittel an den Zahnring angeschlossen ist derart, dass die Drehung des Zahnringes in eine Tordierung des Torsionsstabes umsetzbar ist. Hierzu ist ein außerhalb der Gurtwelle angeordneter Torsionsstab als zweites Kraftbegrenzungselement aus der EP 0 913 300 A1 bekannt, der über ein Zahnradgetriebe unmittelbar mit der Gurtwelle verbunden ist und sich somit jeweils gemeinsam mit der Gurtwelle dreht. Bei einem entsprechenden Lastfall wird der zweite Torsionsstab blockiert, so dass sich seine Kraftbegrenzungswirkung zu dem von einem ersten in der Gurtwelle angeordneten Torsionsstab aufgebauten Kraftbegrenzungsniveau hinzu addiert. Im Gegensatz dazu ist bei der Erfindung der außenliegende Torsionsstab von dem weiteren Kraftbegrenzungselement beispielsweise ebenfalls in Form eines in der Gurtwelle angeordneten Torsionsstabes über den drehbaren Zahnring abgekoppelt.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verbindungsmittel aus einem Metallband mit vorgegebener Länge besteht, dessen eines Ende an dem Zahnring eingehängt und dessen anderes Ende unter Einschaltung einer Wicklung drehfest mit dem Torsionsstab verbunden ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass der mit dem Tordieren der beiden Torsionsstäbe verbundene Gurtbandauslaß nach Ausschöpfen des höheren Kraftbegrenzungsniveaus letztlich durch die Länge des abzuwickelnden Metallbandes begrenzt ist. Ist das Metallband vollständig abgewickelt, so erfolgt eine unmittelbare Kraftübertragung von dem Zahnring auf den tordierten Torsionsstab und damit in das Gehäuse, so dass ein starres System entsteht, welches am Ende des Kraftbegrenzungsvorganges als Sicherheitsstufe wirksam ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Zählgetriebe aus einem mit der Gurtwelle verbundenen außenverzahnten Zahnrad, einem weiteren, gehäusefest gelagerten außenverzahnten Zahnrad und einem auf einer schwenkbar in zwei Schaltstellungen am Gehäuse gelagerten Schaltschwinge angeordneten dritten außenverzahnten Zahnrad besteht, wobei die Zahnräder in den Stellungen des Zählgetriebes wahlweise in Kämmeingriff miteinander stehen und auf den Zahnrädern jeweils die Schaltpunkte für die Schaltschwinge festlegende Schaltnoppen angeordnet sind, welche bei vorgegebenem Abwickelzustand in gegenseitigen Anschlag gelangen und dadurch die Schaltschwinge zwischen den Schaltstellungen verschwenken. Ein derartiges Zählgetriebe ist aus der DE 41 32 876 A1 grundsätzlich bekannt, und zwar als Retraktorumschaltung für einen Gebrauch eines Gurtaufrollers bei einem Kindersitz. Das Zählgetriebe schaltet dabei das gurtbandsensitive beziehungsweise fahrzeugsensitive Steuersystem für die Blockierung der Gurtwelle bei einem Gebrauch des Retraktors mit einem Kindersitz ab. Bei dem bekannten Zählgetriebe sind auf einer Schaltwippe zwei Zahnräder mit entsprechenden Schaltnoppen angeordnet, die mit einem mit der Gurtwelle verbundenen Zahnrad jeweils kämmen. Aufgrund der Anordnung von Schaltnoppen auf den einzelnen Zahnrädern ergibt sich, dass zunächst einmal das Gurtband vollständig von der Gurtwelle abgewickelt werden muss, bevor es zu einem Schaltvorgang kommt, so dass bei einem Rücklauf des Gurtbandes bis in die für den Gebrauch eines Kindersitzes eingerichtete Auszugsstellung das entsprechende fahrzeugseitige Steuersystem abgeschaltet ist. Der weitere Rücklauf des Gurtbandes in die Ablegeposition führt dann zu einer erneuten Umschaltung mit einem Zuschalten des gurtbandsensitiven und fahrzeugsensitiven Steuersystems.

Zur Verwirklichung einer Inaktiv-Stellung des Kupplung einerseits beziehungsweise der Schaltbereitschafts-Stellung andererseits ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass auf der Wellenachse ein in Axialrichtung der Wellenachse zwischen einer die Schaltbereitschaft der Kupplung definierenden Eingriffsstellung mit der Schaltschwinge und einer die Inaktivstellung der Kupplung definierenden Freigabestellung bezüglich der Schaltschwinge verschiebbares Steuerrad angeordnet ist, welches über Betätigungsmittel an den innerhalb der Gurtwelle angeordneten Torsionsstab angeschlossen ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Steuerrad derart an die Klinke gekoppelt ist, dass eine Relativdrehung des Steuerrades zur Gurtwelle eine radiale Verschwenkung der an der Gurtwelle gelagerten Klinke in Eingriff mit dem Zahnring herbeiführt, wobei das Steuerrad drehfest mit der Gurtwelle verbunden ist und bei seiner Axialverschiebung von der Gurtwelle freikommen und anschließend relativ zur Gurtwelle drehbar sein kann.

Damit die Verschiebung des Steuerrades in den Einwirkungsbereich des Zählgetriebes erst bei Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges erfolgt, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass zwischen dem an die Gurtwelle angeschlossenen Ende des Torsionsstabes und dem Wellenkörper ein Radialspiel eingerichtet ist derart, dass bei Auslösung der Kraftbegrenzungsvorrichtung eine Relativdrehung der Gurtwelle zum Torsionsstab gegeben ist, bevor die gemeinsame Drehung von Gurtwelle und Torsionsstab zur Herbeiführung der Kraftbegrenzung eintritt, und dass die Relativdrehung des Wellenkörpers zum Torsionsstab die Betätigungsmittel zur axialen Verschiebung des Steuerrades beaufschlagt.

In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsmittel aus axial von dem Steuerrad in Richtung zum Torsionsstab vorstehenden Steuerstiften bestehen, die mit einer an ihrem Ende ausgebildeten Schrägfläche gegen den stirnseitigen Umfang des Torsionsstabes anliegen oder dass die Betätigungsmittel aus wenigstens einem in einer Ausnehmung des Wellenkörpers drehbar gelagerten Winkelhebel bestehen, der zur Axialverschiebung des Steuerrades bei seiner durch die Relativdrehung des Wellenkörpers zum Torsionsstab herbeigeführten Verschwenkung mit einem Verschiebearm aus der Stirnfläche des Wellenkörpers heraustritt und das Steuerrad verschiebt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

1 einen Gurtaufroller in einer Seitenansicht,

2 den Gurtaufroller gemäß 1 in einer Draufsicht,

3 den Gurtaufroller in einer geschnittenen Vorderansicht,

4 die Kupplung mit Zahnring und Klinke in der Stellung des niedrigen Kraftbegrenzungsniveaus in einer Einzeldarstellung,

5 die Kupplung gemäß 4 bei aufgeschaltetem zweiten Kraftbegrenzungselement und höherem Kraftbegrenzungsniveau,

6 den Wellenkörper mit Steuerrad in einer Detailansicht,

7 das Zählgetriebe in einer Detailansicht,

8 den Gegenstand der 3 in einer vergrößerten Darstellung vor Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges,

9 den Gegenstand der 8 nach Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges,

10 den Gegenstand der 8 in einer anderen Ausführungsform in einer ausschnittsweisen Darstellung vor Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges,

11 den Gegenstand der 10 nach Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges.

Der in 1 dargestellte Gurtaufroller 10 hat ein U-förmiges Gurtaufrollergehäuse 11, in dessen U-Schenkeln eine Gurtwelle mit einem Wellenkörper 20 gelagert ist. Auf der Außenseite des Gurtaufrollergehäuses 11 ist ein Federgehäuse 12 angebracht. Wie sich zusätzlich auch aus 2 entnehmen lässt, ist außerhalb der Gurtwelle zwischen den U-Schenkeln des Gurtaufrollergehäuses 11 ein außenliegender Torsionsstab 13 als zweites Kraftbegrenzungselement gelagert, welcher mit seinem Ende 13a drehfest in dem einen Gehäuse-schenkel festgelegt ist, während sein gegenüberliegendes Ende 13b drehfest mit einer Wickeltrommel 19 verbunden ist, auf der ein Metallband 14 aufgewickelt ist. Wie noch zu beschreiben sein wird, dient das Metallband im Falle der Auslösung des Torsionsstabes 13 zur Ankopplung des außenliegenden Torsionsstabes 13 zum Zwecke der Kraftbegrenzung.

Wie sich weiterhin aus 2 ergibt, befindet sich zwischen dem Federgehäuse 12 und dem zugeordneten Schenkel des Gurtaufrollergehäuses 11 ein Zwischengehäuse 17, in welchem die noch zu beschreibende Kupplung für die beiden Kraftbegrenzungselemente und deren Steuermechanismus untergebracht sind. Auf der dem Federgehäuse 12 gegenüberliegenden Seite befindet sich auf der Profilkopfseite 18 der im einzelnen noch zu beschreibende Profilkopf. Auf dem Wellenkörper 20 des Gurtaufrollers 10 ist ein Gurtband 15 aufgewickelt, welches im Falle der Kraftbegrenzung durch die mit Pfeil 50 angedeutete Kraft in Gurtauszugsrichtung belastet wird.

Wie sich aus 3 ergibt, ist der Wellenkörper 20 über Abreißzapfen 22 mit einem Profilkopf 21 verbunden. Der Profilkopf 21 ist im Auslösefall mittels eines nicht weiter dargestellten Sperrmechanismus gehäusefest blockierbar. Im Inneren des Wellenkörpers 20 ist ein Torsionsstab 23 als erstes Kraftbegrenzungselement angeordnet, der an seinem Ende 23a drehfest mit dem Profilkopf 21 verbunden ist, und der an seinem gegenüberliegenden Ende 23b drehfest mit dem Wellenkörper 20 verbunden ist. Kommt es bei Auslösung der Sperrwirkung des Gurtaufrollers 10 zu einer Blockierung des Profilkopfes 21 am Gurtaufrollergehäuse 11, so führt die weiterhin an dem Wellenkörper 20 angreifende Gurtbandlast in Gurtauszugsrichtung (Pfeil 50) zu einer Verdrehbewegung des Wellenkörpers 20, wobei die Abreißzapfen 22 bei einer vorgegebenen Belastung abreißen, so dass sich der Wellenkörper 20 gegenüber dem blockierten Profilkopf 21 in Gurtauszugsrichtung verdrehen kann. Da der Torsionsstab 23 mit seinen beiden Enden 23b und 23a zwischen dem Wellenkörper 20 und dem Profilkopf 21 eingespannt ist, wird der Torsionsstab 23 als erstes Kraftbegrenzungselement tordiert und somit eine Kraftbegrenzung herbeigeführt.

Um den außenliegenden zweiten Torsionsstab 13 aufschalten zu können, ist an dem zugeordneten Gehäuseschenkel des Gurtaufrollergehäuses 11 ein Zahnring 24 drehbar gelagert, an dessen Außenumfang das zugeordnete Ende des Metallbandes 14 an einer Einhängung 27 befestigt ist. Im Inneren des ringförmigen, wie sich aus den weiteren Figuren ergibt, mit einer Innenverzahnung versehenen Zahnringes 24 ist eine Klinke 25 radial ausschwenkbar an einem Lagerzapfen 26 des Wellenkörpers 20 gelagert, wobei die Klinke 25 mittels eines radial abstehenden Steuerzapfens 29 an ein axial neben dem Zahnring 24 angeordnetes Steuerrad 28 gekoppelt ist. Das Steuerrad 28 ist an dem Wellenkörper 20 derart festgelegt, dass sich in der Ausgangsstellung das Steuerrad 28 jeweils mit dem Wellenkörper 20 dreht. Der Steuerzapfen 29 der Klinke 25 ist dabei in dem Steuerrad 28 so geführt, dass eine Relativdrehung des Steuerrades 28 zu einem radialen Hinausführen der Klinke 25 in Eingriff mit der Innenverzahnung des Zahnringes 24 führt. Von dem Steuerrad 28 ragen axial abstehende Steuerstifte 30 in Richtung des Endes 23b des im Wellenkörper 20 liegenden Torsionsstabes 23 vor, die mit einer an ihrem axialen Ende ausgebildeten Schrägfläche 30a gegen die Stirnfläche des Torsionsstabes 23 anliegen. Zwischen dem Torsionsstab 23 und dem Wellenkörper 20 ist ein mit 32 bezeichnetes radiales Bewegungsspiel ausgebildet, so dass zu Beginn der Relativdrehung des Wellenkörpers 20 zum Profilkopf 21 der Wellenkörper 20 zunächst auch eine Relativdrehung zum Torsionsstab 23 ausführt, dabei das Bewegungsspiel 32 überbrückt, bevor der Wellenkörper 20 bei seiner Drehung das Ende 23b des Torsionsstabes 23 mitnimmt.

Weiterhin ist an der Innenseite des Zwischengehäuses 17 noch das Zählgetriebe 31 angeordnet, welches in Abhängigkeit von dem Gurtbandauszug mit dem Steuerrad 28 zusammenwirkt, wie noch beschrieben wird.

Die Ankopplung des zweiten außenliegenden Torsionsstabes 13 über das Metallband 14 an den Zahnring 24 und die Kopplung des Zahnringes 24 über die Klinke 25 mit dem Wellenkörper 20 ist den 4 und 5 zu entnehmen.

Aus 6 ist der Wellenkörper 20 mit der daran gelagerten Klinke 25 ersichtlich, die mit dem an ihr angeordneten Steuerzapfen 29 in ein an dem Steuerrad 28 angeordnetes Langloch 49 eingreift, so dass bei einer Relativbewegung des Steuerrades 28 zum Wellenkörper 20 die radiale Auslenkung der Klinke 25 erfolgt. Es sind die an den Steuerrad 28 angeordneten Steuerstifte 30 erkennbar, die an ihrem axialen Ende mit einer Schrägfläche 30a versehen sind.

In 7 ist das Zählgetriebe 31 im einzelnen dargestellt, welches an der Innenseite des Zwischengehäuses 17 gehaltert ist. Das Zählgetriebe 31 umfasst ein erstes außenverzahntes Zahnrad 34, welches drehfest mit dem Wellenkörper 20 verbunden ist. Weiterhin ist an der Innenseite des Zwischengehäuses 17 ein weiteres außenverzahntes Zahnrad 35 drehbar gelagert. Ein drittes außenverzahntes Zahnrad 36 ist auf einer zwischen zwei Stellungen beweglich gelagerten Schaltschwinge 37 derart angeordnet, dass es in der einen Stellung der Schaltschwinge 37 mit dem Zahnrad 34 und in einer anderen Stellung der Schaltschwinge 37 mit dem Zahnrad 35 in Kämmeingriff steht. Auf den Zahnrädern 34 und 35 sind jeweils Schaltnoppen 38 angeordnet, die bei Drehung der Zahnräder 34, 35 zueinander jeweils in Anschlag mit dem Zahnrad 36 kommen, so dass die Schaltschwinge 37 entsprechend zwischen ihren beiden Schaltstellungen hin- und hergeschaltet wird. Die Schaltschwinge 37 weist einen von ihr abstehenden Haltearm 39 auf, der in der einen Stellung der Schaltschwinge in Eingriff mit der Außenverzahnung des Steuerrades 28 steht und in der anderen Schaltstellung das Steuerrad 28 freigibt.

Die Funktion des Gurtaufrollers lässt sich nun anhand der 8 und 9 erkennen. Dabei zeigt 8 die vorstehend beschriebene Anordnung der Bauteile vor Beginn der Kraftbegrenzung. In diesem Zustand ist das Steuerrad 28 derart an dem Wellenkörper 20 angeordnet, dass sich das Steuerrad jeweils gemeinsam mit dem Wellenkörper 20 dreht. Gleichzeitig besteht ein axiales Spiel 41 zu der Wirkungsebene des Haltearms 39 der Schaltschwinge 37, so dass in dieser Stellung des Steuerrades 28 vor Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges ein Aufschalten des zweiten Torsionsstabes 13 nicht möglich ist, weil sich das Steuerrad 28 jeweils nur gemeinsam mit dem Wellenkörper 20 drehen kann. Aus 8 ist ersichtlich, dass der Steuerstift 30 zusätzlich mit einer Sollbruchstelle 40 versehen ist. In der in 8 dargestellten Stellung des Steuerrades 28 ist das Zählgetriebe 31 bei Drehung des Wellenkörpers 20 zum Aufwickeln und Abwickeln des Gurtbandes 15 beaufschlagt und schaltet in Abhängigkeit von dem Maß des ausgezogenen Gurtbandes die Schaltschwinge 37 in die jeweilige zugeordnete Position. Da aber das Steuerrad 28 einen axialen Abstand 41 von dem Haltearm 39 der Schaltschwinge 37 einhält, bleibt die Bewegung der Schaltschwinge 37 zwischen ihren beiden Schaltstellungen ohne Wirkung.

Ist es nun bei entsprechender Auslösung der Sperrvorrichtung des Gurtaufrollers 10 zu einer Blockierung des Profilkopfes 21 gekommen, so trennt sich der Wellenkörper 20 an den Abreißzapfen 22 von dem Profilkopf 21, so dass nunmehr unter der fortgesetzten Krafteinleitung (Pfeil 50) in den Wellenkörper 20 sich der Wellenkörper 20 relativ zum Profilkopf 21 verdreht. Dabei überwindet der Wellenkörper 20 zunächst das Radialspiel 32 zwischen dem Wellenkörper 20 und dem in ihm angeordneten Torsionsstab 23, bevor der Wellenkörper 20 das ihm zugeordnete Ende 23b des Torsionsstabes 23 mitnimmt und so die Kraftbegrenzung herbeiführt. Während der Überwindung des Bewegungsspiels 32 läuft das sich dem Wellenkörper 20 mitdrehende Steuerrad 28 mit den an seinen Steuerstiften 30 angeordneten Schrägflächen 30a auf der Stirnseite des Torsionsstabes 23 auf, und durch diese axial wirkende Kraft wird das Steuerrad 28 unter Überwindung des axialen Bewegungsmaßen 41 in axialer Richtung verschoben, so dass das Steuerrad 28 mit seiner Außenverzahnung in den Einwirkungsbereich des Haltearms 39 der Schaltschwinge 37 gelangt. Wenn aufgrund eines nur geringen Abwickelzustandes des Gurtbandes von dem Wellenkörper und der damit verbundenen Stellung des Zählgetriebes 31 die Schaltschwinge 37 sich in einer Stellung befindet, in welcher deren Haltearm 39 nicht in Eingriff mit dem Steuerrad 28 gelangt, bleibt weiterhin während des sich anschließenden Kraftbegrenzungsvorganges nur der Torsionsstab 23 als erstes Kraftbegrenzungselement wirksam, so dass die niedrigere Kraftbegrenzungsstufe gilt. Hat dagegen aufgrund eines für einen großen Insassen geltenden Gurtbandauszuges das Zählgetriebe 31 die Schaltschwinge 37 in die Stellung geschaltet, in der der Haltearm 39 in Eingriff mit der Außenverzahnung des Steuerrades 28 gelangt, so wird das Steuerrad aufgrund seiner axialen Verschiebung nun von dem Haltearm 39 erfasst und festgelegt. Da gleichzeitig die Sollbruchstelle 40 an dem Steuerstift 30 freigekommen ist, trennt sich das Steuerrad 28 von dem Wellenkörper 20, so dass es zu einer Relativdrehung des nunmehr feststehenden Steuerrades 28 gegenüber dem sich weiter drehenden Wellenkörper 20 kommt, und diese Relativdrehung wird in eine Aussteuerung der Klinke 25 in die Innenverzahnung des Zahnringes 24 umgesetzt. Damit dreht sich der Zahnring 24 mit dem Wellenkörper 20 mit und beaufschlagt so über das sich abwickelnde Metallband 14 den außenliegenden Torsionsstab 13 als zweites Kraftbegrenzungselement. Damit wird das Kraftbegrenzungsniveau entsprechend erhöht.

In den 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wie die axiale Verschiebung des Steuerrades 28 bei einer Relativdrehung des Wellenkörpers 20 zum Torsionsstab 23 erfolgt. Hierzu ist in einer im Wellenkörper 20 angeordneten Ausnehmung 42 ein Winkelhebel 43 um einen Lagerpunkt 44 schwenkbar gelagert, der in seiner einen Stellung (10) innerhalb der Kontur des Wellenkörpers 20 liegt und in seiner ausgeschwenkten Stellung (11) mit seinem Verschiebearm 45 axial aus der Kontur des Wellenkörpers 20 heraustritt und dabei das benachbarte Steuerrad 28 axial verschiebt. Die Verschwenkung des Winkelhebels 43 um seinen Lagerpunkt 44 wird vorgenommen, indem sich der Wellenkörper 20 – wie beschrieben – zu Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges unter Überwindung des Bewegungsspiels 32 zwischen Wellenkörper 20 und Torsionsstab 23 relativ zum Torsionsstab 23 verschiebt, an dem der Winkelhebel 43 mit seinem weiteren Stützarm 46 abstützt.


Anspruch[de]
Sicherheitsgurtaufroller für Kraftfahrzeuge mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Blockiervorrichtung für die Gurtwelle, mit einem Profilkopf als Träger eines zur Verriegelung der Gurtwelle mit dem Gehäuse beweglich angeordneten Sperrgliedes und mit einer zwei über eine zwischengeschaltete und mittels einer Steuervorrichtung ansteuerbare Kupplung schaltbare Kraftbegrenzungselemente aufweisenden Kraftbegrenzungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung für das Schalten der Kupplung (24, 25) aus einem das Maß des jeweiligen Gurtbandauszuges von der Gurtwelle (20) feststellenden Zählgetriebe (31) besteht und die Kupplung (24, 25) vor Beginn der Kraftbegrenzung inaktiv ist und durch das Ansprechen eines der beiden Kraftbegrenzungselemente (23, 13) zu Beginn des Kraftbegrenzungsvorganges in Schaltbereitschaft gesetzt wird. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung aus einem am Gehäuse (11) des Gurtaufrollers (10) drehbar gelagerten Zahnring (24) und aus einer von der Steuervorrichtung zwischen zwei Schaltstellungen hin und her bewegbaren, an der Gurtwelle (20) gelagerten Klinke (25) besteht, mittels der der Zahnring (24) in der einen Schaltstellung von der Gurtwelle (20) entkoppelt und in der anderen Schaltstellung drehfest mit der Gurtwelle (20) gekoppelt ist. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbegrenzungselemente (13, 23) bezüglich des Zahnringes (24) derart angeordnet sind, dass die erste Kraftbegrenzungsstufe (23) mit dem niedrigen Kraftbegrenzungsniveau bei von der Gurtwelle (20) entkoppelten Zahnring (24) und die zweite Kraftbegrenzungsstufe (13) mit dem hohen Kraftbegrenzungsniveau bei durch die von der Steuervorrichtung in Eingriff mit dem Zahnring (24) eingesteuerte Klinke (25) an die Gurtwelle (20) gekoppelten Zahnring (24) verwirklicht ist. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Kraftbegrenzungselement ein innerhalb der Gurtwelle (20) angeordneter und durch Relativdrehung der Gurtwelle (20) zu dem blockierten Profilkopf (21) tordierender Torsionsstab (23) und dass das andere Kraftbegrenzungselement ein außerhalb der Gurtwelle (20) im Gurtaufrollergehäuse (11) angeordneter Torsionsstab (13) ist, dessen eines Ende (13a) gehäusefest eingespannt und dessen anderes Ende (13b) über ein Verbindungsmittel (14) an den Zahnring (24) angeschlossen ist derart, dass die Drehung des Zahnringes (24) in eine Tordierung des Torsionsstabes (13) umsetzbar ist. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel aus einem Metallband (14) mit vorgegebener Länge besteht, dessen eines Ende an dem Zahnring (24) eingehängt und dessen anderes Ende unter Einschaltung einer Wicklung (19) drehfest mit dem Torsionsstab (13) verbunden ist. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zählgetriebe (31) aus einem mit der Gurtwelle (20) verbundenen außenverzahnten Zahnrad (34), einem weiteren, gehäusefest gelagerten außenverzahnten Zahnrad (35) und einem auf einer schwenkbar in zwei Schaltstellungen am Gehäuse (17) gelagerten Schaltschwinge (37) angeordneten dritten außenverzahnten Zahnrad (36) besteht, wobei die Zahnräder in den Stellungen des Zahlgetriebes (31) wahlweise in Kämmeingriff miteinander stehen und auf den Zahnrädern (35, 36) jeweils die Schaltpunkte für die Schaltschwinge festlegende Schaltnoppen (38) angeordnet sind, welche bei vorgegebenem Abwickelzustand in gegenseitigen Anschlag gelangen und dadurch die Schaltschwinge (37) zwischen den Schaltstellungen verschwenken. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wellenachse ein in Axialrichtung der Wellenachse zwischen einer die Schaltbereitschaft der Kupplung (24, 25) definierenden Eingriffsstellung mit der Schaltschwinge (37) und einer die Inaktivstellung der Kupplung (24, 25) definierenden Freigabestellung bezüglich der Schaltschwinge (37) verschiebbares Steuerrad (28) angeordnet ist, welches über Betätigungsmittel (30, 43) an den innerhalb der Gurtwelle (20) angeordneten Torsionsstab (23) angeschlossen ist. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerrad (28) derart an die Klinke (25) gekoppelt ist, dass eine Relativdrehung des Steuerrades (28) zur Gurtwelle (20) eine radiale Verschwenkung der an der Gurtwelle (20) gelagerten Klinke (25) in Eingriff mit dem Zahnring (24) herbeiführt. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerrad (28) drehfest mit der Gurtwelle (20) verbunden ist und bei seiner Axialverschiebung von der Gurtwelle (20) freikommt und anschließend relativ zur Gurtwelle (20) drehbar ist. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem an die Gurtwelle (20) angeschlossenen Ende (23b) des Torsionsstabes (23) und dem Wellenkörper (20) ein Radialspiel (32) eingerichtet ist derart, dass bei Auslösung der Kraftbegrenzungsvorrichtung eine Relativdrehung der Gurtwelle (20) zum Torsionsstab (23) gegeben ist, bevor die gemeinsame Drehung von Gurtwelle und Torsionsstab zur Herbeiführung der Kraftbegrenzung eintritt, und dass die Relativdrehung des Wellenkörpers (20) zum Torsionsstab (23) die Betätigungsmittel (30, 43) zur axialen Verschiebung des Steuerrades (28) beaufschlagt. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel aus axial von dem Steuerrad (28) in Richtung zum Torsionsstab (23) vorstehenden Steuerstiften (30) bestehen, die mit einer an ihrem Ende ausgebildeten Schrägfläche (30a) gegen den stirnseitigen Umfang des Torsionsstabes (23) anliegen. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel aus wenigstens einem in einer Ausnehmung (42) des Wellenkörpers (20) drehbar gelagerten Winkelhebel (43) bestehen, der zur Axialverschiebung des Steuerrades (28) bei seiner durch die Relativdrehung des Wellenkörpers (20) zum Torsionsstab (23) herbeigeführten Verschwenkung mit einem Verschiebearm (45) aus der Stirnfläche des Wellenkörpers (20) heraustritt und das Steuerrad (28) verschiebt.






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