DE20007238U1

DE20007238U1 - Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt

Info

Publication number: DE20007238U1
Application number: DE20007238U
Authority: DE
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2010-04-20
Also published as: DE10117789B4; DE10117789A1

Description

	bR	• « · * * • a &diams; «	Manzingerweg 7 D-81241 München Tel. +49 89 89 69 80
* · &diams; · · PRINZ & PARTNBRg		19. April 2000
PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS

TRW Occupant Restraint Systems GmbH & Co. KG
Industriestraße 20
D-73553 Alfdorf

Unser Zeichen: T 9312 DE

St/SF/Zg

Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeug-

Sicherheitsgurt, mit zwei Energieaufnahmeelementen, die eine schaltbare
Kraftbegrenzungsvorrichtung bilden.

Die Energieaufnahmeelemente des Gurtaufrollers dienen dazu, eine kontrollierte Rückdrehung der Gurtspule, also in der Gurtband-Abzugsrichtung, bei an sich blockiertem Gurtaufroller zu ermöglichen', wenn übermäßig hohe Kräfte in dem vom Gurtaufroller bereitgestellten Sicherheitsgurt wirken. Auf diese Weise wird eine Kraftbegrenzungsfunktion erzielt, mittels der verhindert werden kann, daß ein vom Sicherheitsgurt zurückgehaltener Fahrzeuginsasse bei einem Unfall übermäßig hohen Belastungen ausgesetzt wird, die zu Verletzungen führen könnten. Allgemein ausgedrückt ermöglicht der mit der Kraftbegrenzungsfunktion versehene Gurtaufroller eine kontrollierte Vorwärtsbewegung des Oberkörpers des Fahrzeuginsassen, die letztendlieh durch plastische Verformung der Energieaufnahmeelemente ermöglicht wird.

Es wurden verschiedene Konzepte vorgeschlagen, um die

Gurtbandkraft zu beeinflussen, ab der es zu der kontrollierten Rückdrehung.dfcr Gyjtspyle.kornjpU.Auf .die.s,e.. W.eise.sojl eine Anpassung

an beispielsweise das Gewicht des zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen oder die Schwere des Unfalls herbeigeführt werden. Ein Ansatz zur Beeinflussung der Gurtbandkraft besteht darin, eines der Energieaufnahmeelemente selektiv zu- oder abzuschalten. Hierbei besteht das Problem, daß der entsprechende Schaltvorgang auch bei gesperrtem Gurtaufroller zuverlässig funktionieren muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der Verlauf der Widerstandskraft, der einer Rückdrehung der Gurtspule von den Energieaufnahmeelementen entgegengesetzt wird, auch während einer Rückdrehung der Gurtspule zuverlässig verändert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Gurtaufroller vorgesehen, mit einer Gurtspule, die drehbar in einem Rahmen gelagert ist, einer Sperrscheibe zum Blockieren der Gurtspule, zwei Energieaufnahmeelementen, die beide an einem axialen Ende drehfest mit der Sperrscheibe verbunden sind, wobei am anderen axialen Ende das erste Energieaufnahmeelement drehfest mit der Gurtspule verbunden ist und das zweite Energieaufnahmeelement mittels einer Kupplung mit der Gurtspule lösbar drehfest verbunden ist. Mit dem Einsatz der beiden parallelgeschalteten Energieaufnahmeelemente ist der Torsionswiderstand groß genug, um beispielsweise auch die bei einem schweren Fahrzeuginsassen am Sicherheitsgurt auftretenden Kräfte aufzunehmen. Durch das Lösen der Verbindung zwischen der Gurtspule und dem zweiten Energieaufnahmeelement wird erreicht, daß die während der Vorverlagerung beispielsweise eines leichteren Insassen auf ihn wirkenden Rückhaltekräfte an sein Gewicht angepaßt werden können.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Kupplung eine Muffe enthält, durch die das zweite Energieaufnahmeelement lösbar drehfest mit der Gurtspule verbunden ist, und daß die Muffe durch eine Betätigungsvorrichtung beaufschlagbar ist. Die Muffe ermöglicht es auf mechanisch einfache und robuste Weise, eines der Energieaufnahmeelemente von der Gurtspule abzukoppeln, so daß sich eine geringer Gurtbandabzugskraft ergibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

-3-

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:

- Fig. 1 in einer teilgeschnittenen, perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller;

- Fig. 2 in einer vergrößerten Teilansicht den Kupplungsmechanismus des Gurtaufrollers von Figur 1;

- Fig. 3 in einer vergrößerten Teilansicht den Kupplungsmechanismus eines Gurtaufrollers gemäß einer zweiten Ausführungsform bei nicht ausgelöster Betätigungsvorrichtung;

- Fig. 4 in einer vergrößerten Teilansicht den Kupplungsmechanismus eines Gurtaufrollers gemäß einer zweiten Ausführungsform bei ausgelöster Betätigungsvorrichtung; und

- Fig. 5 in einem Diagramm die Kennlinien der Gurtbandkraft in Abhängigkeit vom Gurtbandauszug bei verschiedenen Kraftbegrenzungszuständen eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers.

In Fig. 1 ist ein Gurtaufroller gezeigt, der einen Rahmen 10 aufweist, in welchem eine Gurtspule 12 drehbar gelagert ist. Die Gurtspule 12 weist zwei Flansche 14, 16 auf, zwischen denen ein Sicherheitsgurt 18 aufgewickelt werden kann. Eine Sperrscheibe 20 befindet sich am bezüglich Fig. 1 linken axialen Ende der Gurtspule 12. An dieser ist eine Sperrklinke 22 gelagert, die von (einem nicht dargestellten) herkömmlichen Sperrmechanismus in eine Sperrverzahnung 24, die im Rahmen 10 angebracht ist, eingesteuert werden kann.

Im Inneren der Gurtspule 12 befinden sich ein Torsionsrohr 26 und ein Torsionsstab 28, die als Energieaufnahmeelemente dienen. Das Torsionsrohr 26 ist an seinem bezüglich Fig. 1 linken axialen Ende 30 drehfest mit der Sperrscheibe 20 verbunden. An seinem bezüglich Fig. 1 rechten axialen Ende 32 ist das Torsionsrohr 26 drehfest mit der Gurtspule 12 verbunden. Der Torsionsstab 28 ist ebenfalls an seinem bezüglich Fig. 1 linken axialen Ende 34 drehfest mit dem Torsionsrohr 26

£S · If

-4-

verbunden. Zur drehfesten Verbindung kann hier jeweils eine Keilwellenverzahnung verwendet werden. An seinem bezüglich Fig. 1 rechten axialen Ende endet der Torsionsstab 28 in einem zu diesem koaxialen und im wesentlichen zylinderförmigen Endstück 36, das einen größeren Außendurchmesser hat als der Torsionsstab 28 selbst. Das Endstück weist mehrere Nuten 38 auf, von denen in der Ansicht von Fig. 1 nur eine zu sehen ist.

Radial außerhalb des Endstücks 36 ist eine Muffe 40 angeordnet, die formschlüssig in die Nuten 38 eingreift, so daß sie drehfest mit dem Endstück verbunden ist, aber in axialer Richtung relativ zum Torsionsstab 28 verschiebbar ist. Die Muffe 40 ist in gleicher Weise drehfest, aber axial verschiebbar an der Gurtspule angebracht, wobei hier Schlitze 50 verwendet werden, um eine formschlüssige Verbindung zwischen der Muffe und der Gurtspule herzustellen.

In einem ringförmigen Hohlraum 48 ist eine Membran 42 (siehe auch Fig. 2) angeordnet, die einen sich relativ zur Mittelachse des Torsionsstabes radial erstreckenden Flanschabschnitt und einen sich in axialer Richtung erstreckenden Hülsenabschitt aufweist. Der Flanschabschnitt liegt der Muffe 40 im Ausgangszustand in geringem Abstand gegenüber, und der Hülsenabschnitt ist in einem Schlitz 44 geführt, in welchem ein Ring 46 angeordnet ist. Der Hohlraum 48 ist von der Membran 42 in eine der Gurtspule zugewandte Kammer 48a, die sich in den Figuren links von der Membran befindet, und eine von der Gurtspule abgewandte Kammer 48b unterteilt, die sich rechts von der Membran befindet. Die Muffe zusammen mit der Membran bildet eine Kupplung, speziell eine Klauen-Kupplung, mittels der das Endstück 36 des Torsionsstabes mit der Gurtspule gekoppelt werden kann.

Es ist eine pyrotechnische Einheit 52 vorgesehen, die mit der Kammer 48b in Strömungsverbindung steht. Somit kann die Kammer 48b mit Druck beaufschlagt werden, wenn die pyrotechnische Einheit gezündet wird und ein unter Druck stehendes Gas erzeugt. Die pyrotechnische Einrichtung bildet eine Betätigungsvorrichtung, mittels der die Kupplung betätigt werden kann.

Die Funktionsweise des beschriebenen Gurtaufrolle rs ist die folgende: Im Ausgangszustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, greift die

-5-

Muffe 40 in das Endstück des Torsionsstabes ein, so daß dieser drehfest mit der Gurtspule verbunden ist. Wenn die Sperrklinke 22 in fahrzeug- oder gurtbandsensitiver Weise in die Sperrverzahnung 24 des Rahmens 10 eingesteuert wird, ist die Gurtspule 12 aufgrund des vom Torsionsstab und vom mit diesem parallelgeschalteten Torsionsrohr bereitgestellten Torsionswiderstandsmomentes zunächst gegen eine Drehung in der Abwickelrichtung des Sicherheitsgurts 18 blockiert. Erst wenn durch ausreichend hohe Zugkraft im Gurtband ein Drehmoment auf die Gurtspule aufgebracht wird, das größer ist als das Torsionswiderstandsmoment, ergibt sich eine Relativdrehung zwischen der Gurtspule 12 und der Sperrscheibe 20, so daß Gurtband bei an sich blockiertem Gurtaufroller abgezogen werden kann. Hierzu zeigt Figur 5a den Verlauf der Gurtbandabzugskraft F über Länge s des abgezogenen Gurtbandes, die sich durch Addition der vom Torsionsrohr 26 bereitgestellten Widerstandkraft F26 und der vom Torsionsstab 28 bereitgestellten Widerstandkraft F28 ergibt.

Abhängig von verschiedenen Einflußfaktoren, wie der Unfallschwere, der Größe oder dem Gewicht des Fahrzeuginsassen, kann der Torsionswiderstand beider Energieaufnahmeelemente und damit die auf den Insassen wirkende Rückhaltekraft zu groß sein. In diesem Fall wird durch Auslösen der pyrotechnischen Einheit 52 und den dadurch entstehenden Überdruck in der Kammer 48b die Muffe mittels der Membran so weit in den Schlitzen 50 verschoben, daß die Muffe nicht mehr in die Nuten 38 des Endstücks des Torsionsstabes eingreift. Dieser Zustand ist in Fig.

2 gezeigt. Nun ist die drehfeste Verbindung zwischen Gurtspule 12 und Torsionsstab 28 aufgehoben, so daß nur noch das Torsionsrohr 26 einen Beitrag zum Torsionswiderstand liefert. In den Figuren 5b und 5c sind die Kennlinien für die Fälle zu sehen, bei denen die Abkopplung des Torsionsstabs entweder vor dem Auslösen der Sperrklinke erfolgt (Figur 5b) oder zu einem Zeitpunkt t während der Rückdrehung der Gurtspule, so daß zu diesem Zeitpunkt die Gurtbandkraft absinkt (Figur 5c).

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.

Der wesentlichste Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, daß hier ein Schaltgabel 42' verwendet wird, um die

·· &iacgr; · · ·1 &iacgr; Si

-6-

Muffe 40 aus ihrer Ausgangsstellung, in der sie den Torsionsstab drehfest mit der Gurtspule verbindet, in die Stellung zu bringen, in der die drehfeste Verbindung aufgehoben ist. Der pyrotechnischen Einheit 52 ist ein Kolben 54 zugeordnet, der in einem Zylinder 56 verschiebbar ist und auf eine Schaltgabel 42' einwirken kann. Die Schaltgabel 42' ist in Pfeilrichtung drehbar in einem Lagerbock 58 mit einem Drehpunkt 60 gelagert.

Fig. 4 zeigt die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform nach Auslösen der pyrotechnischen Einheit 52. Durch das von ihr bereitgestellte Druckgas wird der Kolben 54 im Zylinder 56 bezüglich Fig. 4 so weit nach rechts verschoben, daß die Schaltgabel 42' eine Rotationsbewegung in Pfeilrichtung um den Drehpunkt 60 ausführt, so daß die Muffe 40 zur Mitte der Gurtspule hin verschoben wird. Dadurch wird der Torsionsstab 28 von der Gurtspule 12 entkoppelt.

Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann gemäß einer nicht dargestellten Variante auch eine translatorisch verschiebbare Schaltgabel verwendet werden, die von der pyrotechnischen Einheit beaufschlagbar ist.

Die pyrotechnische Vorrichtung 52 könnte auch durch eine elektrische oder elektromagnetische Betätigungsvorrichtung ersetzt werden.
25

Claims

1. Gurtaufroller für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einer Gurtspule (12), die drehbar in einem Rahmen (10) gelagert ist, einer Sperrscheibe (20) zum Blockieren der Gurtspule (12), zwei Energieaufnahmeelementen (26, 28), die beide an einem axialen Ende (30, 34) drehfest mit der Sperrscheibe (20) verbunden sind, wobei am anderen axialen Ende das erste Energieaufnahmeelement (26) drehfest mit der Gurtspule (12) verbunden ist und das zweite Energieaufnahmeelement (28) mittels einer Kupplung (38, 40, 50) mit der Gurtspule (12) lösbar drehfest verbunden ist.

2. Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (38, 40, 50) eine Muffe (40) beinhaltet, durch die das zweite Energieaufnahmeelement (28) lösbar drehfest mit der Gurtspule verbunden ist, und daß die Muffe (40) durch eine Betätigungsvorrichtung (52) beaufschlagbar ist.

3. Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (52) eine pyrotechnische Einheit enthält.

4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membran (42) vorgesehen ist, die mit der Muffe (40) zusammenwirken kann und von der Betätigungsvorrichtung (52) beaufschlagbar ist.

5. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbar gelagerte Schaltgabel (42') vorgesehen ist, die mit der Muffe (40) zusammenwirken kann und von der Betätigungsvorrichtung (52) beaufschlagbar ist.

6. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine linear verschiebbare Schaltgabel (42') vorgesehen ist, die mit der Muffe (40) zusammenwirken kann und von der Betätigungsvorrichtung (52) beaufschlagbar ist.

7. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Energieaufnahmeelemente (26, 28) im Inneren der Gurtspule (12) angeordnet sind.

8. Gurtaufroller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Energieaufnahmeelement ein Torsionsrohr (26) und das zweite Energieaufnahmeelement ein Torsionsstab (28) ist.