DE19705361A1 - Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eingriffsmechanismus zum Sperren einer Welle gegen eine Rotation relativ zu einem Rahmen.

Insbesondere kann die vorliegende Erfindung in einer Rück­ zugsvorrichtung verwendet werden, wie beispielsweise einer Sicherheitsgurt-Rückzugsvorrichtung, in der ein Gurtband um eine Welle gewickelt wird und der Eingriffsmechanismus ver­ wendet wird, um ein weiteres Herausziehen des Gurtbandes zu verhindern.

Ein bekannter Sicherheitsgurt-Rückzugsmechanismus umfaßt eine Sperrklinke, die angebracht ist, um zu einer sich in einem Rahmen drehenden Welle exzentrisch zu schwenken. Die Sperr­ klinke ist in Ratschenzähne eingreifbar, die auf dem Rahmen ausgebildet sind. Solch ein Eingriff wird durch ein Sperrge­ triebe gesteuert, das sich normalerweise mit der Welle dreht, das aber durch den Betrieb eines Sensormechanismus gestoppt werden kann. Die fortgesetzte Drehung der Welle bewirkt, daß eine Nockenstößelanordnung zwischen der Sperrklinke und dem Sperrgetriebe die Sperrklinke in korrekt gerichteten Eingriff mit den Zähnen des Rahmens vorspannt. Der Eingriff bringt die Drehung der Welle zum Stillstand, wodurch eine zusätzliche Abgabe von Gurtband verhindert wird.

Ein solcher Betrieb wird durch die GB-A-2,263,625 verständ­ lich, die einen Mechanismus mit zwei solchen Sperrklinken of­ fenbart, wobei eine die andere sichert.

Bei dem bekannten Mechanismus ist es schwierig, den Eingriff zu steuern. Wenn beispielsweise der bekannte Mechanismus mit einer pyrotechnischen Gurtschloß-Vorspannvorrichtung verwen­ det wird, die eine sehr hohe Beschleunigung auf das Gurtband ausübt, bewirken die Trägheit des Sperrgetriebes und die Zen­ trifugalkraft der Sperrklinke, daß sich die Sperrklinke nach außen bewegt und in die Ratschenzähne des Rahmens in einer Weise eingreift, die besonders schwer zu steuern ist.

Nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise der GB-A- 2,263,625, ist ein Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvor­ richtung bekannt, mit:
einem Rahmen mit einer Ratsche;
einer Welle, die drehbar in dem Rahmen angebracht ist, um ein Gurtband aufwickelbar aufzunehmen;
einer Sperrklinke, die in bezug auf die Welle exzentrisch an­ gebracht ist, um zusammen mit der Welle um die Achse der Wel­ le drehbar zu sein und auch, um auf ihrer Anbringung in Ein­ griff mit der Ratsche auf dem Rahmen bewegbar zu sein, um die Welle gegen eine Drehung relativ zu dem Rahmen zu sperren;
einem Sperrgetriebe, das wählbar mit der Welle drehbar ist; und
einer Nockenstößelverbindung zwischen dem Sperrgetriebe und der Sperrklinke, um die Sperrklinke durch Nockenwirkung in Eingriff zu bringen, wenn das Sperrgetriebe an einer Drehung mit der Welle gehindert wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß: der Mechanismus ferner eine drehbar angebrachte Gegenge­ wichtsmasse umfaßt, die mit der Sperrklinke eingreifbar ist, um auf die Sperrklinke eine Kraft aufzubringen, die der Bewe­ gung in den Eingriff entgegenwirkt, um dadurch den Eingriff zu verzögern. Diese Erfindung verbessert die Steuerung des Eingriffs.

Vorzugsweise ist die Sperrklinke drehbar angebracht und die Kraft, die auf die Sperrklinke aufgebracht wird, um der Bewe­ gung in den Eingriff entgegenzuwirken, erzeugt ein Drehmoment um die Anbringung.

Erwünschterweise schwenkt solch eine Gegengewichtsmasse im wesentlichen koaxial zu der Welle. Dies ist bei der Herstel­ lung des Eingriffsmechanismus zweckmäßig und ermöglicht eine Maximierung des Trägheitsmomentes der Masse.

Vorteilhafterweise ist die Sperrklinke mit der Gegengewichts­ masse mittels Kontakt zwischen einem Eingriffsabschnitt, der mit der Sperrklinke verbunden ist, und einer Kontaktfläche, die auf der Gegengewichtsmasse ausgebildet ist, eingreifbar.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die vorliegende Erfin­ dung mit einer Vorspannvorrichtung für die Rückzugsvorrich­ tung verwendet wird, bei der das Gurtband sehr schnell auf die Rückzugsvorrichtung aufgewickelt wird. In diesem Fall tritt am Ende des Rückzugs eine Verzögerung auf, welche die Sperrklinke leicht nach außen hin in Eingriff bewegt. Dies wird jedoch durch das entgegengesetzte Drehmoment der Gegen­ gewichtsmasse verhindert.

Bei der Verwendung einer Vorspannvorrichtung für die Rück­ zugsvorrichtung kann dennoch ein Problem während der Be­ schleunigungsphase dadurch auftreten, daß die Trägheit der Gegengewichtsmasse bewirken kann, daß sie mit dem Sperrklin­ keneingriffsabschnitt in Kontakt tritt und ein Drehmoment er­ zeugt, das die Sperrklinke in ungewollten Eingriff drängt. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß der Eingriffs­ abschnitt und die Gegengewichtsmasse so geformt sind, daß die Kraft, die auf die Sperrklinke aufgebracht wird, im wesentli­ chen durch den Drehpunkt der Sperrklinke wirkt. Dies mini­ miert das Drehmoment auf der Sperrklinke, wobei es auf Null vermindert wird, wenn die Kontaktkraft exakt durch den Dreh­ punkt wirkt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird die folgende, nicht beschränkende Beschreibung unter Bezugnahme auf die be­ gleitenden Figuren angeführt, in welchen:

Fig. 1 eine Explosionsansicht eines bekannten Sicherheits­ gurt-Rückzugsmechanismus zeigt;

Fig. 2 eine axiale Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm ist, das die Drehmomente darstellt, welche die Sperrklinke bei der Ausführungsform von Fig. 2 erfährt; und

Fig. 4 eine axiale Ansicht einer alternativen Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Explosionsansicht eines bekannten Sicher­ heitsgurt-Rückzugsmechanismus, der eine Welle (oder Spindel) 101 enthält, die in einem Rahmen 102 angebracht ist und in einer Gurtwicklungsrichtung durch einen Rückstellfedermecha­ nismus 103 gespannt wird. Das Sperrgetriebe (oder Ratschen­ rad) 104 dreht sich normalerweise mit der Welle 101, kann aber gegen eine Drehung in der Gurtrückzugsrichtung durch entweder einen Trägheitssensor 105, der auf die Beschleuni­ gung der Welle in einer Gurtrückzugsrichtung reagiert, oder einen Verzögerungssensor 106, der auf die Verzögerung des Fahrzeugs reagiert, in dem der Mechanismus angebracht ist, gesperrt werden.

Die Sperrklinken 107a und 107b sind auf der Welle 101 schwenkbar und exzentrisch angebracht, so daß sie sich mit dieser drehen. Die Sperrklinke 107a ist normalerweise durch eine relativ schwache Feder 120 aus dem Eingriff mit den Rat­ schenzähnen 109 gespannt. Mittels Nockenstößelanordnungen zwischen dem Sperrgetriebe 104 und der Sperrklinke 107a, und auch zwischen dem Sperrgetriebe 104 und dem Verbindungsstift 108 (mit dem sich die Sperrklinke 107b dreht) bringt die relative Drehung zwischen dem Sperrgetriebe 104 und der Welle 101 die Sperrklinken 107a und 107b durch die Nockenwirkung in Eingriff mit den Ratschenzähnen 109 des Rahmens 102, um die Drehung der Welle 101 anschließend zu stoppen.

Ein ähnlicher Mechanismus wird in der GB-A-2,263,625 be­ schrieben, und somit kann dessen Aufbau und Betrieb durch Be­ zugnahme auf dieses Dokument besser verstanden werden.

Fig. 2 zeigt eine axiale Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Verbesserung gegenüber dem bekannten, oben diskutierten Mechanismus darstellt. Insbeson­ dere zeigt Fig. 2 eine Sperrklinke 7, die mit einer Gegenge­ wichtsmasse 10 und einem benachbarten Sperrgetriebe in Ein­ griff steht.

Die Sperrklinke 7 schwenkt um einen Stift 11, der exzentrisch an der Welle 1 (nicht gezeigt) angebracht ist, so daß sich die Sperrklinke 7 auch mit der Welle 1 in den Richtungen A und B dreht, die um eine Achse X definiert sind. Die Zähne 12 der Sperrklinke 7 können durch Schwenken in der Richtung C, die um eine Achse Y des Stiftes 11 definiert ist, in Eingriff mit den Ratschenzähnen bewegt werden, die auf dem Rahmen 2 (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Ein solcher Eingriff sperrt die Welle 1 gegen eine weitere Drehung in einer Gurtrückzugs­ richtung A. Die Sperrklinke 7 wird normalerweise durch die Kraft einer relativ schwachen Feder (nicht gezeigt) aus dem Eingriff gespannt.

Eine Kraft in Richtung C, welche die Sperrklinke 7 in Ein­ griff spannt, wird durch eine Nocke 13 der Sperrklinke 7, die in einen Nockenschlitz 14 des Sperrgetriebes 4 vorragt, und die relative Drehung zwischen dem Sperrgetriebe 4 und der Welle 1 geschaffen, wenn das Sperrgetriebe 4 durch einen Sen­ sormechanismus (nicht gezeigt) gesperrt wird.

Die Gegengewichtsmasse 10 ist angebracht, um sich auf dem La­ ger 17 koaxial zu, aber unabhängig von der Welle 1 zu drehen. Die Gegengewichtsmasse 10 wirkt der Kraft in der Richtung C entgegen, wobei die Sperrklinke 7 aufgrund des Kontaktes zwi­ schen der Kontaktfläche 16 und dem Eingriffsabschnitt 15, der einstückig auf der Sperrklinke 7 ausgebildet ist, in Eingriff gespannt wird. Die Gegengewichtsmasse 10 greift in die Sperr­ klinke 7 ein und bringt auf diese ein Drehmoment auf, das dem Sperrgetriebe 4 entgegenwirkt und die Sperrklinke 7 an einer Bewegung nach außen hindert. Dies bewirkt, daß sich das Sperrgetriebe 4 mit der Welle 1 sogar bei hohen G-Kräften dreht, bis sich die Sperrklinke 7 nach einer kurzen Verzöge­ rung als Folge des Anstiegs der Zentrifugalkraft nach außen bewegt, wenn das Gleichgewicht des Mechanismus durch die an­ steigende Wellengeschwindigkeit gestört wird.

Die Drehmomentkomponenten, welche die Sperrklinke 7 in der beschriebenen Ausführungsform erfährt, sind in Fig. 3 ge­ zeigt, worin die Beschriftungen jeder Linie die Quelle jeder Drehmomentkomponente anzeigen (die Beschriftung "Sperrklinke" bezieht sich auf die Trägheitskraft der Sperrklinke). Wie in Fig. 3 gesehen werden kann, wird das Drehmoment der Nocken­ anordnung mit dem Sperrgetriebe 4 (Ratschenrad), das die Sperrklinke 7 in Eingriff spannt, anfänglich durch das Drehmoment der Gegengewichtsmasse 10 übertroffen. Das resul­ tierende Drehmoment wird somit negativ (d. h. in Richtung D), bis das Sperrgetriebe nach ungefähr 2,2 bis 2,4 ms durch ei­ nen Sensor erstmals in Eingriff gebracht wird. Danach ergibt sich ein resultierendes Drehmoment in der Richtung C, das die Sperrklinke 7 in Eingriff drängt.

Die vorliegende Erfindung ist für die Verwendung mit einer Vorspannvorrichtung für die Rückzugsvorrichtung vorteilhaft, bei der das Gurtband sehr schnell auf die Welle gewickelt wird. Die Tendenz der Sperrklinke 7, sich als Folge der am Ende des Rückzugs auftretenden Verzögerung nach außen zu be­ wegen, wird durch das entgegenwirkende Drehmoment der Gegen­ gewichtsmasse 10 verhindert.

Andererseits kann in der Beschleunigungsphase der Rückzugs­ vorspannvorrichtung ein Problem auftreten, da die Drehung der Gegengewichtsmasse 10 in einer Richtung A ein Drehmoment auf den Eingriffsabschnitt 15 aufbringen kann, wodurch sich die Sperrklinke 7 in Richtung c leichter in Eingriff mit den Rat­ schenzähnen dreht. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ergibt sich solch ein Drehmoment durch den Kontakt zwischen dem Ein­ griffsabschnitt 15 und der Fläche 18. Dieses Problem kann durch die alternative Ausführungsform abgemildert werden, die in Fig. 4 gezeigt wird.

Die Struktur und der Betrieb der Ausführungsform von Fig. 4 sind im wesentlichen gleich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform von Fig. 2. Somit besitzen die äquivalenten Komponenten in Fig. 4 die gleichen Bezugszeichen und eine wiederholte Beschreibung deren Betrieb ist überflüssig. Die Teile von Fig. 4, die unten nicht diskutiert werden, bilden auch einen Teil des bekannten Ratschenmechanismus, wie er z. B. in der GB-A-2,263,625 offenbart ist und in Anbetracht dieses Dokuments verständlich wird.

Die Ausführungsform von Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform von Fig. 1 dadurch, daß der Eingriffsab­ schnitt 15 und die Eingreifstruktur der Gegengewichtsmasse 10 unterschiedlich geformt sind. Insbesondere sind der Ein­ griffsabschnitt 15 und die Fläche 20 der Gegengewichtsmasse 10, die mit dem Eingriffsabschnitt 15 in Kontakt steht, wenn sich die Masse 10 in der Richtung A dreht, zusammenwirkend ausgebildet. (Diese Richtung stellt eine Gegenrichtung zu der Richtung B dar, in der die Masse 10 eine Kraft erfährt, wenn sie der Bewegung der Sperrklinke 7 in den Eingriff entgegen­ wirkt.) Insbesondere sind der Abschnitt 15 und die Fläche 20 so geformt, daß die Kontaktkraft dazwischen, die auf die Sperrklinke 7 wirkt, entlang einer Linie wirkt, die ungefähr durch den Drehpunkt der Sperrklinke 7 verläuft, d. h. durch die Achse Y des Stiftes 11. Als Ergebnis wird durch den Kon­ takt zwischen dem Eingriffsabschnitt 15 und der Fläche 20 der Masse 10 kein Drehmoment, oder zumindest ein vermindertes Drehmoment auf die Sperrklinke 7 aufgebracht, wie es bei­ spielsweise während der Beschleunigungsphase der Rückzugsvor­ spannvorrichtung auftritt.

Obwohl bei beiden der oben beschriebenen Ausführungsformen das Vorspannen der Sperrklinke direkt durch den Nockenstößel 13 vorgesehen wird, der von der Sperrklinke 7 in den Nocken­ schlitz 14 des Sperrgetriebes 4 vorragt, kann die vorliegende Erfindung gleichermaßen angewendet werden, wenn ein anderer Sperrklinkenspannmechanismus vorgesehen ist, wie z. B. mit ei­ ner Sicherungssperrklinke 107b der bekannten Anordnung von Fig. 1.

Ähnlich dazu könnte sich die Sperrklinke entlang einer Spur in Eingriff bewegen, anstatt um einen Punkt zu schwenken, der die bevorzugte Anbringung bei der beschriebenen Ausführungs­ form darstellt.

Claims (6)

1. Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvorrichtung zum Sperren einer Welle gegen eine Drehung relativ zu einem Rahmen, mit:
einem Rahmen mit einer Ratsche;
einer Welle, die drehbar in dem Rahmen angebracht ist, um ein Gurtband aufwickelbar aufzunehmen und;
einer Sperrklinke, die in bezug auf die Welle exzen­ trisch angebracht ist, um zusammen mit der Welle um die Achse der Welle drehbar zu sein und auch, um auf ihrer Anbringung in Eingriff mit der Ratsche auf dem Rahmen bewegbar zu sein, um die Welle gegen eine Drehung rela­ tiv zu dem Rahmen zu sperren;
einem Sperrgetriebe, das wählbar mit der Welle drehbar ist; und
einer Nockenstößelverbindung zwischen dem Sperrgetriebe und der Sperrklinke, um die Sperrklinke durch Nockenwir­ kung in Eingriff zu bringen, wenn das Sperrgetriebe an einer Drehung mit der Welle gehindert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mechanismus ferner eine drehbar angebrachte Ge­ gengewichtsmasse (10) umfaßt, die mit der Sperrklinke (7) eingreifbar ist, um auf die Sperrklinke (7) eine Kraft aufzubringen, die der Bewegung in den Eingriff entgegenwirkt, um dadurch den Eingriff zu verzögern.

2. Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Sperrklinke drehbar angebracht ist und die Kraft, die auf die Sperrklinke aufgebracht wird, um der Bewegung in den Eingriff entgegenzuwirken, ein Drehmoment um die Anbringung erzeugt.

3. Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Gegengewichtsmasse im we­ sentlichen koaxial zu der Welle drehbar ist.

4. Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, worin die Sperrklinke mit der Gegengewichtsmasse mittels Kontakt zwischen ei­ nem Eingriffsabschnitt, der mit der Sperrklinke verbun­ den ist, und einer Kontaktfläche, die auf der Gegenge­ wichtsmasse ausgebildet ist, eingreifbar ist.

5. Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvorrichtung nach Anspruch 4, worin der Eingriffsabschnitt einstückig mit der Sperrklinke verbunden ist.

6. Eingriffsmechanismus für eine Rückzugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, worin der Eingriffsab­ schnitt und eine zweite Kontaktfläche der Gegengewichts­ masse durch Drehung der Gegengewichtsmasse in einer Ge­ genrichtung in Kontakt miteinander bewegbar sind, die entgegengesetzt zu dem Drehmoment verläuft, das die Ge­ gengewichtsmasse erfährt, wenn sie der Bewegung der Sperrklinke in den Eingriff entgegenwirkt und worin der Eingriffsabschnitt und die zweite Kontaktfläche so ge­ formt sind, daß die Kraft, die auf die Sperrklinke durch die Drehung der Gegengewichtsmasse in der Gegenrichtung aufgebracht wird, im wesentlichen durch die Anbringung der Sperrklinke wirkt.