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Gurtaufroller für Aicherheitsgurte
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mit Kupplungs- und Auslöseplatte Die Erfindung betrifft einen selbstätig
sperrenden Gurtaufroller für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen mit einer an einem Stützteil
befestigten und in einem Gehäuse drehbar gelagerten Gurtbandaufwickelwelle, wobei
an mindestens einem Ende derselben ein Sperrad mit Zähnen befestigt ist, in die
mindestens ein Riegel einklinkbar ist, mit einem koaxial zur Aufwickelwelle und
relativ zu dieser drehbaren Schwungrad und mit einer den Riegel in Sperreingriff
bringenden Auslöseeinrichtung, die eine auf einem beweglich gelagerten Trägheitskörper
schwenkbar angeordnete Sperrklinke zum Ansprechen auf Fahrzeugbeschleunigung sowie
eine gegenüber dem Stützteil frei drehbare Auslöseplatte aufweist, die nach Betätigung
mittels einer Kupplung den Riegel mit dem Sperrad in Eingriff bewegt.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Gurtaufroller, die als
sogenannte Automaten ausgebildet sind. Diese erlauben im Normalfall bei Benutzung
in einem Rraftwagen die freie Bewegung des Insassen, sofern er sich langsam bewegt,
und sorgen im Notfall für ein Sperren, d.h. Anhalten des Gurtbandes in Ausziehrichtung,
damit der Insasse im Unfallmoment gehalten und gegen den Aufprall auf andere Gegenstände
geschützt ist. Im Unfallmoment erfährt das Fahrzeug Beschleunigungen, und außerdem
wird durch den Insassen auf das Gurtband eine Kraft derart ausgeübt, daß das Gurtband
mit zunehmender Beschleunigung aus dem Gurtaufroller abgewickelt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung eines selbstätig
sperrenden Gurtaufrollers der eingangs bezeichneten Art dahingehend, daß ein in
doppelter Hinsicht empfindlicher und synchronisierter Automat geschaffen wird, der
mit einfachen Bauteilen zuverlässig arbeitet, wobei "doppelt" bedeutet, daß ein
Ansprechen sowohl beim Heraus-
ziehen des Gurtbandes von der Aufwickelwelle
als auch bei Beschleunigungen des Fahrzeuges über einem bestimmten Schwellwert erfolgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung
eine mit dem Stützteil verdrehbar angetriebene und axial verschiebbare Platte ist,
die zwischen dem Schwungrad und der Auslöseplatte angeordnet und in Richtung auf
das Schwungrad federnd vorgespannt ist und auf beiden Oberflächen Mitnehmervorsprünge
aufweist, die mit entsprechenden Vorsprüngen auf den benachbarten Oberflächen von
Schwungrad und Auslöseplatte in Eingriff bringbar sind.
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Das Schwungrad dreht in an sich bekannter Weise bei -normalen Beschleunigungen,
die unter einem definierten Schwellwert liegen, mit der Aufwickelwelle und damit
dem Sperrad mit, so daß keine Relativbewegung zwischen dem Schwungrad und der Aufwijkelwelle
bzw. dem mit dieser verbundenen Stützteil gegeben ist. Über die Kupplungsplatte
mit den Mitnehmervorsprüngen wird im Falle des Überschreitens des vorgenannten Schwellwertes
die Auslöseplatte in Drehung versetzt, die ihrerseits über eine Nase oder dergleichen
einen Riegel in Sperreingriff mit den Zähnen des Sperrades bringt.
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In diesem Augenblick sperrt der Gurtaufroller, weil das Sperrad und
damit die Aufwickelwelle gegen ein weiteres Drehen festgehalten werden. Dadurch
kann auch kein weiteres Gurtband aus dem Aufroller herausgezogen werden, so daß
der Insasse in gewünschter Weise gegen Aufprall auf Gegenstände geschützt ist. Dieses
Verriegeln der Aufwickelwelle wird also durch die Auslöseplatte ausgelöst, welche
ihrerseits durch die Kupplungsplatte vom Schwungrad in oder außer Eingriff gebracht
wird. Aus diesem Grunde ist die Kupplungsplatte axial, d.h in Richtung der Achse
der Aufwickelwelle, verschiebbar. Die Vorspannung der Kupplungsplatte dient dazu,
ihre eigenen Vorsprünge zwischen die der gegenüberliegenden Oberfläche des Schwungrades
angeordnet zu halten.
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Dadurch entsteht auf der Rückseite der Kupplungsplatte, d.h.
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auf der der Auslöseplatte gegenüberliegenden Seite, ein größerer Abstand
und vorzugsweise sogar ein Spalt zwischen
miteinander in Eingriff
bringbare Mitnehmer, so daß die Auslöseplatte in Ruheposition verbleibt, obwohl
die Kupplungsplatte durch das Stützteil mit gleicher Drehzahl in Rotation mit der
Aufwickelwelle gebracht wird.
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In der ersten Hinsicht der doppelten Empfindlichkeit wird das Schwungrad
dadurch gegenüber dem Stützteil und damit der Aufwickelwelle in relative Verdrehung
versetzt, daß das Gurtband mit einer derart großen Beschleunigung aus dem Aufroller
abgezogen wird, daß der genannte Schwellwert überschritten wird. Mit anderen Worten
kommt das Schwungrad bei beliebig schnellem Herausziehen des Gurtbandes aus dem
Aufroller nicht mehr mit der Drehung mit und bleibt zurück.
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Die einander gegenüberstehenden Mitnehmer von Schwungrad und Kupplungsplatte
bewirken dann ein Herausdrücken der Kupplungsplatte entgegen der Kraft der vorgenannten
Feder, so daß die Auslöseplatte betätigt wird.
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In der zweiten oben genannten Hinsicht der doppelten Empfindlichkeit
wird die Relativdrehung zwischen Schwungrad und Stützteil durch Eingriff der eingangs
schon erwähnten Einrichtung mit beweglich gelagertem Trägheitskörper und Sperrklinke
zustandegebracht. Nach erreichter Relativdrehung zwischen Schwungrad und Kupplungsplatte
erfolgt dann die Betätigung der Auslöseplatte in der gleichen Weise wie vorstehend
beschrieben.
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Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die Kupplungsplatte
und das Schwungrad auf den einander zugewandten Oberflächen kegelförmige Vorsprünge
aufwoisen. Die Gestalt oder Form dieser Vorsprünge ist zwar nicht kritisch, die
Kegel sind aber bevorzugt, damit jeweils zwei einandergegenüberliegende Kegel in
Linienberührung zueinander stehen und eine besonders gute Gleitung aufeinander ermöglicht
ist, wenn eine Relativdrehung zwischen Schwungrad und Kupplungsplatte entsteht.
An Stelle von kegelförmigen Vorsprüngen kann das Abheben der Kupplungsplatte vom
Schwungrad in axi-
aler Richtung aber auch durch andere Mittel erreicht
werden, z.B. wenn die Kuppiungsplatte schneckenartig hart in Betrieb gebracht wird
Ein grobes gewinde kann auf diese Weise, zu einem Verschieben der Kupplungsplatte
relativ zum langsamer drehenden Schwungrad eingesetztwerden. Bei einer anderen Ausführungsform
kann es zweckmäßig sein, die Kegel außen an ihrem Umfang dort, wo sie in die Kupplungsplatte
bzw.
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das Schwungrad oder deren Oberflächen einmünden, abgeschnitten oder
abgerundet sind,, um auf diese Weise z.B. Platz für die Unterbringung anderer Teile
des Gurtaufrollers zu schaffen.
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Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß auch, wenn eine gleiche Anzahl
kegelförmiger Vorsprünge auf der Kupplungsplatte und dem Schwungrad angeordnet sind.
Hierdurch wird die oben beschriebene Linienberührung der Kegel des Schwungrades
mit den Kegeln der Kupplungsplatte besonders begünstigt, und bei Entstehen der Relativbewegung
zwischen Schwungrad und Stützteil wird die Kupplungsplatte besonders gleichmäßig
und sehr achsgetreu verschoben.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß erfindungsgemäß die auf der der Auslöseplatte zugewandten Oberfläche der Kupplungsplatte
angeordnete Anzahl der Vorsprünge gleich der Anzahl der Zähne auf dem Sperrad ist.
Hierdurch stellt man sicher, daß bei Entstehen der Relativbewegung zwischen Schwungrad
und Stützteil ein optimaler Eingriff der Vorsprünge auf der Auslöseplatte mit denen
auf der Kupplungsplatte erfolgt. Es können auch weniger Vorsprünge als Zähne auf
dem Sperrad vorgesehen sind, angebracht sein, ohne daß die Vorteile des Gurtaufrollers
gemäß der Erfindung verloren gehen. Es sollte aber vorzugsweise darauf geachtet
werden, daß die Anzahl der Vorsprünge auf der Kupplungsplatte größer als auf der
Auslöseplatte oder umgekehrt ist. Wenn die Anzahl der Zähne auf dem Sperrrad z.B.
15 beträgt, kann es zweckmäßig sein, auf der Kupplungsplatte 15 Vorsprünge vorzusehen
und nur 3 Vorsprüngen auf der Auslöseplatte gegenüberzustellen; bzw. 15 Vorsprünge
auf
der Auslöseplatte vorzusehen und nur 3 Voreprüngen auf der der Auslöseplatte zugewandten
Oberfläche der Kupplungsplatte gegenüberzustellen.
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in jedem Falle wird ein günstiger und sofortiger Eingriff zwischen
Kupplungsplatte und Auslöseplatte erreicht, so daß mit Vorteil der Gurtaufröller
gemäß der Erfindung sehr schnell anspricht.
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Bei zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind auf der
der Kupplungsplatte zugewandten Oberfläche der Auslöseplatte drei flexible Vorsprünge
angebracht. Zwar kann man hier auch ebenso viele Vorsprünge wie Anzahl der Zähne
am Sperrad vorsehen, eine zweckmäßige Ausführungsform hat sich aber aus der Praxis
dadurch ergeben, daß die aus Kunststoff gefertigte Auslöseplatte mit nur 3 flexibleh
Vorsprüngen versehen ist und einer vier- bis fünffach so großen Anzahl Vorsprünge
auf der Kupplungsplatte gegenübersteht. Die Vorsprünge auf der Auslöseplatte können
mit dieser einstückig geformt sein1 besonders vorteilhaft ist es aber, Wenn sie
sehr flexibel ausgebildet sind, gegebenenfalls aus elastischerem Material als die
Auslöseplatte selbst. Die Flexibilität oder Elastizität der Vorsprünge soll eine
Art Rutschkupplung vorsehen, so daß auch für den normalerwese nicht zu erwartenden
aber gegebenenfalls auftretenden Fall eine Beschädigung unterbleibt, wenn nämlich
durch manuelles oder anderweitiges Festhalten des Riegels bei Herausziehen des Gurtbandes
aus dem Aufroller die Kraft nicht vom Riegel auf die Zähne des Sperrades sondern
direkt auf die Auslöseplatte geleitet wird. Bei einer Überlastung der Vorsprünge
an der Auslöseplatte könnteyzu Beschädigung kommen was aber mit Vorteil vermieden
wird, wenn diese Vorsprünge sich elastisch verbiegen, ausweichen und ausklinken
können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht
auf den Gurtaufroller nach abgenommenem Gehäuse mit Blick auf Auslöseplatte im Vordergrund,
Sperrad und Riegel im Hintergrund, Figur 2 abgebrochen dasjenige Ende des Gurtaufrollers
in Schnittansicht durch die Achse, in welchem allgemein die Auslöseeinrichtung angeordnet
ist.
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Koaxial zum Stützteil 1 sind das Sperrad'2, rechts daneben bzw. davor
das Schwungrad 3, weiter rechts daneben bzw. davor die Kupplungsplatte 4 und außen
rechts bzw. in Figur 1 vorn die Auslöseplatte 5 angeordnet. Das in Figur 2 noch
weiter rechts gezeichnete Gehäuse 15 ist nur teilweise und abgebrochen dargestellt
und der Einfachheit halber in Figur 1 fortgelassen. Die Aufwickelwelle, das Gurtband
und weitere Teile sind für die Erfindung nicht direkt wichtig und daher in beiden
Figuren ebenfalls nicht dargestellt. Es versteht sich aber, daß an dem in Figur
2 gezeigten rechten Ende der Gurtbandaufwickelwelle das Sperrad 2 mit den in Figur
1 deutlich sichtbaren Zähnen 2' befestigt ist. In diese ist der mit der Feder 16
in Freigabestellung, d.h. in Figur 1 nach oben, vorgespannte Riegel 9 einklinkbar,
der von einer allgemein mit Auslöseeinrichtung gezeichneten Einrichtung betätigt
wird, zu der u.a. auch der am Riegel 9 befestigte Nockenfolgerwinkel 17 gehört.
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Zu dieser Auslöseeinrichtung gehört ferner ein allgemein mit 7 bezeichneter
Sensor, der in den Figuren im unteren Bereich dargestellt ist und aus einem beweglich
gelagerten Trägheitskörper, vorzugsweise einer Kugel 18, und einer schwenkbar um
die Achse 19 angeordneten Sperrklinke 6 besteht, die mit den Zähnen 20 des Schwungrades
3 in Eingriff bringbar ist, ein. Zustand, der in den Figuren 1 und 2 gerade mit
ausgezogenen Linien gezeigt ist. Diese Trägheitskugel 18 mit Sperrklinke 6 dient
dem Ansprechen des Gurtaufrollers auf Fahrzeugbeschleunigung.
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Das Sperrad 2, das Schwungrad 3 und die Auslöseplatte 5 können sich
gegenüber dem Stützteil 1, das an seinem hinte-
ren Ende über Haken
21 und Einschnappen in Befest-igungslöcher 22 an der Aufwickelwelle befestigt ist,
im wesentlichen axial unverschiebbar frei drehen. An der Auslöseplatte 5 befindet
sich gemäß Figur 1 im oberen Bereich eine Nase 23, die mit dem Nockenfolgerwihkel
17 bei der Darstellung in den beiden Figuren in Eingriff ist und damit den Riegel
9 in die Lücke zwischen zwei Zähnen 2' herunterdrüclit.
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Die Kupplung ist eine mit dem Stützteil 1 unverdrehbar angetriebene,
aber axial verschiebbare Platte 4, die zwischen dem Schwungrad 3 und der Auslöseplatte
5 angeordnet ist.
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Eine Feder 8 sorgt für die Vorspannung der Kupplantsplatte 4 auf das
Schwungrad 3 hin.
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Man erkennt im übrigen, daß in Figur 2 in der oberen Hälfte die entriegelte
Position, hingegen in der unteren Hälfte die Sperrposition gezeigt ist. Das erkennt
man dara.l, daß die Kupplungsplatte 4 in der oberen Hälfte der Figur 2 weiter nach
links derart verschoben ist, daß ihre kegelförXigen Vorsprünge 11 zwischen den gleichförmigen
Kegel-Vor'sprüngen 10 des Schwungrades 3 liegen. In der unteren Hälfte hingegen
ist die Kupplungsplatte 4 im größeren Abstand vom Schwungrad 3 angeordnet, und die
Spitzen der kegelfbrmigen Vorsprünge 11 liegen etwa auf dem gleichen Kreis wie die
Spitzen der kegelförmigen Vorsprünge 10 des Schwungrades.
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In Figur 1 sind die kegelförmigen Vorsprünge 10 und 11 des Schwungrades
3 und der Kupplungsplatte 4 gestrichelt und nur teilweise angedeutet. Man erkennt
die dicht nebeneinander liegenden kegelförmigen Vorsprünge 10 im ersten und zweiten
Quadranten, wobei 5gegenüber dem ersten Quadranten, in welchem nur diese Vorsprünge
10 gezeigt sind, im zweiten Quadranten zusätzlich auch zwei kegelförmige Vorsprünge
11 der Kupplungsplatte 4 .gezeigt sind. Sie liegen jeweils genau zwischen zwei Vorsprüngen
10, weil es sich hier tm den Ruhezustand handelt (siehe obere Hälfte der Figur 2)
Während auf der dem Schwungrad 3 zugewandten Oberfläche der
Kupplungsplatte
4 die kegelförmigen Vorsprünge 11 vorzugsweise einstückig angeformt sind, befinden
sich auch auf der gegenüberliegenden Oberfläche, welche der Auslöseplatte 5 zugewandt
ist, Mitnehmervorsprünge ' 12, in diesem, in den Zeichnungen gezeigten Beispiel
fünfzehn an der Zahl. Man erkennt diese gestrichelt auch aus der kranzförmigen Anordnung
in Figur 1.
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Diesen Mitnehmervorsprüngen 12 der Kupplungsplatte 4 liegen drei Vorsprünge
13, die an der Auslöseplatte 5 befestigt oder einstückig angeformt sind, gegenüber.
Im ausgeklinkten oder Ruhezustand gemäß oberer Hälfte der Figur 2 gibt es einen
Spalt zwischen den Vorsprüngen 12 und 13, welcher durch die Feder 8 und das Verschieben
der Kupplungsplatte 4 nach links hervorgerufen ist. Nach Abheben der Kupplungsplatte
4 vom Schwungrad 3 entgegen der Kraft der Feder 8 ist der Spalt aufgehoben, und
die Vorsprünge 12, 13 liegen so dicht nebeneinander, daß sie in der Darstellung
' der unteren Hälfte der Figur 2 nahezu wie ein Stück aussehen.
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Dies ist der Zustand des Eingriffs.
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Im Betrieb arbeitet der Gurtaufroller so, daß z.B. im Unfallmoment
das nicht dargestellte Gurtband mit einer einen voreingestellten Schwellwert überschreitenden
Beschleunigung abgewickelt wird. Hierdurch wird auch die Aufwickelwelle und damit
das Stützteil 1 einer erheblichen Beschleunigung unterworfen, so daß das Schwungrad
3 infolge seiner großen Masse nicht mitkommt, statt dessen hinter der Drehung des
Stützteils 1 zurückbleibt oder langsamer wird. Hierdurch entsteht die relative Drehung
zwischen dem Schwungrad 3 und dem Stützteil 1. Da sich die Kupplungsplatte 4 an
der Beschleunigung des Stützteils durch die Befestigung an diesem teilnimmt, entsteht
folglich auch eine Relativbewegung zwischen Schwungrad 3 und Kupplungsplatte 4,
die über die kegelförmigen Vorsprünge 10, 11 ein axiales Verschieben der Kupplungsplatte
4 in Figur 2 nach rechts entgegen der Kraft der Feder 8 zur Folge hat.
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Durch diese Relativdrehung des Schwungrades 3 bezüglich des Stützteiles
und der Kupplungsplatte 4 wird folglich der in der oberen Hälfte der Figur 2 gezeigte
Spalt zwischen den beiden Vorsprüngen 12 und 13 an Kupplungsplatte 4 und Ausloseplatte
5 aufgehoben, und zusätzlich drehen die Vorsprünge 12 der Kupplungsplatte 4 in den
Raum zwischen den drei Vorsprüngen 13 der Auslöseplatte 5 ein, bis eine oder mehrere
,Vorsprünge 12 mit den flexiblen Vorsprüngen 13 der Auslöseplatte 5 in Eingriff
gelangen und die Auslöseplatte 5 gemäß Figur 1 im Gegenuhrzeigersinn drehen.
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Hierdurch erfolgt die Betätigung der Auflöseplatte 5, die über ihre
Nase 23 ihrerseits den Riegel 9 in die L«cke zwischen zwei benachbarten Zähnen 2'
des Sperrades hineindrückt.
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Jetzt ist der in Figur 1 mit ausgezogenen Linie uhd in Figur 2 in
der unteren Hälfte gezeigte Zustand des Gurtaufrollers erreicht.
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Die andere Form der Beschleunigung, nämlich die des Fahrzeuges selbst,
welche durch die Trägheitskugel 18 abgefühlt wird, ergibt sich durch sehr starkes
Abbremsen, zu starke Seitendrücke beim Kurvenfahren usw. Beim Überschreiten derartiger
Beschleunigungsschwellen gleitet die Trägheitskugel 18 von einem Lager derart herunter,
daß sie hierbei die Sperrklinke 6 gemäß Figur 1 um die Achse 19 im Uhrzeigersinn
dreht und so anhebt, daß die Spitze der Sperrklinke 6 mit einem Zahn 20 des Schwungrades
3 in Eingriff kommt. Auch hierdurch entsteht die oben bereits beschriebene Relativdrehung
zwischen Schwungrad 3 undStützteil 1 mit ellen sich daraus ergebenden Folgen.
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Der Sensor 7 ist zweckmäßig an der Auslöseplatte 5 befesteigt (wenngleich
er auch am Gehäuse des Gurtaufrollers befestigt sein kann). Durch die Anbringung
an der Auslöseplatte 5 ist zwischen den Zähnen des Schwüngrades und dem Schwungrad
3 eine Kupplung nicht erforderlich.