-
-
Gurtaufroll- und Sperrmechanismus
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroll- und Sperrmechanismus,
insbesondere für einen Sicherheitsgurt, mit einem Wickelspulenkörper und einem Stützkörper
für das lagernde Abstützen des Wickelspulenkörpers, wobei der Wickelspulenkörper
einerseits und/oder der Stützkörper andererseits eine mehrere Rastzähne aufweisende
Verzahnung, die im ersten Fall zumindest teilweise miteinander in Eingriff bringbar
sind und im zweiten Fall der andere Körper Rastausnehmungen aufweist, und wobei
beide Körper in radialer Richtung relativ zueinander bewegbar und dadurch mittels
des Eingriffs der genannten Rastmittel in ein den Wickelspulenkörper an einer Relativdrehung
gegenüber dem Stützkörper hindernden Zustand bringbar sind.
-
Derartige Gurtaufroll- und Sperrmechanismen sind in der Technik bekannt,
jedoch mit dem Nachteil, daß beim Ineinandergreifen der beiden Verzahnungen nach
erfolgter radialer Relativbewegung jeweils nur ein Zahn tatsächlich trägt und die
gesamte Sperrkraft aufzunehmen hat. Dadurch kann es gegebenenfalls zu einem Zahnbruch
führen. Bei dem Vorhandensein mehrerer Zähne wird dann allerdings der nächste Zahn
in Eingriff gelangen. Dieser Eingriff erfolgt dann allerdings derart ruckhaft, daß
möglicherweise der ganze Sperrmechanismus ausfällt und somit die gewünschte Sicherheit
nicht mehr gewährleistet ist.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Gurtaufroll- und Sperrmechanismus
zu schaffen, welcher einen sicheren Eingriff bei einfachem Aufbau und möglichst
leichter Bauweise gewährleistet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der die Rastmittel
tragende Teil des Wickelspulenkörpers und/oder des Stützkörpers verformbar ist,
wenn mindestens ein Rastzahn eines Körpers unter Krafteinwirkung auf einen Rastzahn
oder Rastausnehmung des anderen Körpers einwirkt.
-
Durch diese Verformung folgt dem Eingreifen des ersten Rastzahnes
ein Einrasten zumindest eines Teiles der weiteren Rastzähne, so daß tatsächlich
die auftretenden Sperrkräfte in eine Vielzahl von Rastzähnen eingeleitet werden.
Die dabei bewirkte Weiterbewegung des Wickelspulenkörpers im Sperrzustand ist sehr
klein und kann sich nicht nachteilig auswirken.
-
Dies wird auf einfache bauliche Weise so bewirkt, daß eine leichte
und raumsparende Konstruktion des Gurtaufroll- und Sperrmechanismus gewährleistet
ist.
-
Insbesondere weist der Stützkörper und/oder der Wickelspulenkörper
im Bereich der Verzahnung oder der Rastausnehmungen eine Querschnittsschwächung
auf, welche eine gezielte Verformung und Relativbewegung zwischen den Rastmitteln
zuläßt, damit dadurch mehrere Rastzähne'gleichzeitig in Eingriff gelangen können.
Zweckmäßigerweise wird diese Querschnittsschwächung von einem Durchgangsschlitz
gebildet, der bevorzugt einen zum Verlauf der Rastzähne oder der Rastausnehmungen
parallelen Verlauf nimmt. Als Querschnittsschwächung kann auch das die Verzahnung
oder die Rastausnehmung tragende Bauteil des Wickelspulenkörpers oder des Stützkörpers
als gewelltes Wandelement ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
die Querschnittsschwächung als eine Reihe von nichtzusammenhängenden Durchbrechungen
zu bilden.
-
Entsprechend einer besonders einfachen Ausgestaltung der erfindungsg
emäßen Lösung kann ein die Verzahnung oder die Rastausnehmungen tragendes Bauteil
zumindest eines der Körper zumindest teilweise als in begrenztem Umfang elastisch
verformbares, zungenförmiges Fangteil ausgebildet sein. Dieses Fangteil selbst kann
sich dann bei dem Erfassen eines Rastmittels so verformen, daß letztlich mehrere
Rastmittel, d.h.
-
mehrere Zähne die Sperrkräfte aufnehmen.
-
Entsprechend einer besonderen Ausführungsform kann der Wickelspulenkörper
mit einer die Verzahnung am Umfang tragenden Kreisscheibe ausgebildet sein, wobei
das elastisch verformbare, zungenförmige Fangteil an seiner der Kreisscheibe zugewandten
Seite ebenfalls eine Verzahnung aufweist und dabei der Kreis form der Kreisscheibe
angepaßt im geringen radialen Abstand zu dieser angeordnet ist. Dabei kann der der
Kreisscheibe zugewandte Innenumfang des Stützkörpers in Verlängerung des freien
Endes des zungenförmigen Fangteiles eine ergänzende Verzahnung aufweisen. Dadurch
gelangen durch die Verformung des zungenförmigen Fangteils nicht nur die daran befindlichen
Rastzähne mit Zähnen der Kreisscheibe in Eingriff, sondern auch mindestens ein Zahn
der ergänzenden Verzahnung oder mehrere dieser Verzahnung, wenn der benachbarte
Bereich ebenfalls in begrenztem Umfang elastisch verformbar ist.
-
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das zungenförmige
Fangteil um eine zur Wickelspulenachse parallele Achse drehbar am freien Ende eines
freikragenden, in begrenztem Umfang elastisch verformbaren, eine Verzahnung tragenden
Bauteils des Stützkörpers angebracht, wobei am freien Ende des Fangteiles mindestens
ein Fangzahn ausgebildet ist.
-
Weiterhin kann zur Einleitung einer gezielten radialen Relativbewegung
zwischen den Körpern eine besondere Vorsperrklinke in die Verzahnung des beweglichen
Bauteils, insbesondere des Wickelspulenkörpers eingreifen.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt: Fig. la eine erste Ausführungsform
eines Gurtaufroll und Sperrmechanismus im nichtsperrenden Zustand, Fig. lb eine
der Fig. 1 entsprechende Ansicht, jedoch mit der Darstellung des Sperrzustandes,
Fig. 2a eine andere Ausführungsform eines Gurtaufroll- und Sperrmechanismus im nichtsperrenden
Zustand, Fig. 2b eine der Fig. 2a ähnliche Ansicht, jedoch mit der Darstellung eines
Zwischensperrzustandes, Fig. 2c eine der Fig. 2a entsprechende Ansicht, jedoch mit
der Darstellung des Endsperrzustandes, Fig. 3a eine weitere Ausführungsform der
Erfindung im nichtsperrenden Zustand, Fig. 3b eine der Fig. 3a ähnliche Ansicht,
jedoch mit der Darstellung des Sperrzustandes, Fig. 3c eine Schnittansicht durch
die Ausführungsform gemäß Fig. 3a entlang der Linie 3c-3c,
Fig.
4a eine weitere Ausführungsform eines Gurtaufroll- und Sperrmechanismus der Erfindung
im nichtsperrenden Zustand, Fig. 4b eine der Fig. a ähnliche Ansicht, jedoch mit
der Darstellung des Sperrzustandes, Fig. 5a eine schematische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform eines Gurtaufroll- und Sperrmechanismus mit der Darstellung des
nichtsperrenden Zustandes und Fig. 5b eine Darstellung gemäß Fig. 5a, jedoch im
Sperrzustand.
-
Die Zeichnungen zeigen nur schematisch die wesentlichen Teile des
Gurtaufroll- und Sperrmechanismus, und zwar in Fig. 3c den mit einer Zahnscheibe
12 drehfest verbundenen Wickelspulenkörper 10 und der zugehörigen Welle 14 und den
diese Anordnung abstützenden Stützkörper 16, welcher normalerweise fest und unbeweglich
angebracht ist. Die Teile 12, 14 und 16 sind in schematischer Darstellung auch den
übrigen Figuren deutlich zu entnehmen.
-
Wie der Fig. la und lb zu entnehmen ist, ist die Zahnscheibe 12 innerhalb
des Stützkörpers 16 zusammen mit dem dort nicht ersichtlichen Wickelspulenkörper
10 und der zugehörigen Welle 14 in Radialrichtung zur Wickelspulenachse 18 bewegbar,
welche Bewegung durch einen bestimmten Steuermechanismus eingeleitet wird.
-
Die Bewegung erfolgt dabei in eine bestimmte, gezielte Richtung, und
zwar gemäß Fig. la und lb in Richtung des Doppelpfeiles 20.
-
Die Zahnscheibe 12 ist in diesem Beispiel über den gesamten Umfang
mit einer Vielzahl von Rastzähnen 22 versehen. Gegebenenfalls reicht es aber auch
aus, nur über einen Teil des Umfangs derartige Rastzähne vozusehen. Dabei befindet
sich die Kreisscheibe 12 in einer nahezu kreisförmigen Ausnehmung 24 des Stützkörpers
16, die hier beispielsweise über einen Teil ihres Umfanges mit. einer Reihe von
Gegenrastzähnen 26 versehen ist. Im Bereich dieser Gegenrastzähne befindet sich
ein bogenförmig gekrümmter Durchgangsschlitz 28, so daß sich die Gegenrastzähne
26 auf einem bogenförmig gekrümmten Steg 30 befinden, welcher in begrenztem Umfang
verformbar und bevorzugt elastisch verformbar ist. Dies hat zufolge, daß, wenn die
Rastzähne 22 der Zahnscheibe 12 gemäß Fig. lb mit den Gegenrastzähnen 26 in Eingriff
gelangen, nicht nur ein, sondern mehrere Zähne gleichzeitig tragend in Eingriff
gelangen, da sich dabei der Steg 30 unter Verringerung des Schlitzes 28 verformt.
Dieser Sperrzustand ist in Fig. lb dargestellt.
-
Bei der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 2a, b, c öffnet sich
der Schlitz 28 in die im wesentlichen kreisförmige Ausnehmung 24, so daß der Stützkörper
16 eine freikragende, vorzugsweise elastisch verformbare Zunge 31 bildet, die an
ihrer der Zahnscheibe 12 zugewandten Seite die Gegenrastzähne 26 aufweist. In Verlängerung
des freien Endes 32 der Zunge 31 befinden sich am Innenumfang der Ausnehmung 24
weitere Gegenrastzähne 27. Die Zunge 31 ist so ausgebildet, daß sie sich zum freien
Ende 32 hin verjüngt und dabei in Richtung des in Fig. 2a angegebenen
Pfeiles
34 verläuft, in welcher Richtung die Zahnscheibe 12 gedreht ist, wenn der Gurt bestrebt
ist, von dem Wickelspulenkörper 10 abgezogen zu werden.
-
Wenn durch die genannte Relativbewegung in Radial-l richtung die Rastzähne
22 mit den Gegenrastzähnen 26 des zungenförmigen Fangteiles 31 in Eingriff gelangen,
wie dies in Fig. 2b dargestellt ist, so verformt sich das Fangteil 31 zunächst so,
daß gleich mehrere Zähne tragend in Eingriff miteinander gelangen. Bei weiterer
Drehung und Bewegung der Zahnscheibe 12 bewegt sich das Fangteil 31 aus der in Fig.
2b dargestellten Lage, die in Fig. 2c gestrichelt dargestellt ist, in die in Fig.
2c ausgezogen dargestellte Lage derart, daß entsprechende Rastzähne 22 der Zahnscheibe
12 mit den Gegenrastzähnen 27 des Stützkörpers 16 in Verlängerung des zungenförmigen
Fangteiles ebenfalls in Eingriff gelangen. Dabei kann im Bereich dieser Gegenrastzähne
27 ebenfalls ein Verformungsschlitz vorgesehen sein, so daß dort mehrere Zähne zum
Tragen kommen können. So zeigt die Fig. 2b einen Zwischensperrzustand und die Fig.
2c einen Endsperrzustand. Dabei kann die Bewegungsrichtung der Zahnscheibe 12 noch
dadurch gezielt eingeleitet und durchgeführt werden, daß sich am Stützkörper 16
drehbar eine Vorsperrklinke 34 befindet, die beim Eingriff mit einem Zahn 22 der
Zahnscheibe 12 einen ortsveränderlichen Drehpunkt bildet, um den sich die Zahnscheibe
12 entsprechend der Darstellung in Fig. 2b und 2c gezielt drehen und bewegen kann.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3a bis c ist der Zahnkranz 12 mit
einem etwas größeren Durchmesser versehen und ist ebenfalls mit einer Vorsperrklinke
34 in Eingriff bringbar. An der Unterseite des Stützkörpers 16 befindet sich eine
elastisch verformbare Zunge 31', in der sich Rastausnehmungen 33 befinden, und zwar
derart, daß gemäß Fig. 3b nach dem entsprechenden Eingriff mehrere Zähne gleichzeitig
in kraftübertragenden Sperreingriff gelangen. Der Vollständigkeit halber sei noch
darauf hingewiesen, daß das Lager 36 des Stützkörpers 16 mit einer in Kreisform
angeordneten Reihe von Durchbrechung en 38 ebenso versehen ist wie der Wickelspulenkörper
10 mit Durchbrechungen 39, so daß sich die diesbezüglichen Teile derart verformen
können, daß eine Radialverschiebung des Spulenkörpers 10 und somit des Zahnkranzes
12 in radialer Richtung bewirken läßt, was aus Fig. 3b ersichtlich ist.
-
Eine weitere Ausführungsform ist aus Fig. 4a und 4b ersichtlich. Dabei
handelt es sich um eine sogenannte Schaukelsperrenanor.dnung, indem nämlich die
Umfangswand 40 des Stützkörpers 16, welche die genannte Ausnehmung 24 begrenzt,
in Abzugsdrehrichtung 42 des Zahnkranzes 12 zu einem freien Ende 44 sich verjüngend
ausgebildet ist, wobei innerhalb der Umfangswand, d.h. der Ausnehmung 24 die Gegenrastzähne
26 ausgebildet sind. An dem genannten, freien Ende 44 ist ein Fanghebel 46 drehbar
angebracht, so daß er um die Schwenkachse 48 sich in Richtung auf den Zahnkranz
12 zu und von diesem weg bewegen kann, wobei zunächst einmal dieser Fanghebel 46
durch eine Feder
50 vom Zahnkranz weggehalten wird. Diese Bewegung
ist durch den Pfeil 52 in Fig. 4a angedeutet. Am freien Ende 54 des Fanghebels 46
befinden sich zwei Fangzähne 56. Bei dem Auftreten von normalen Verzögerungs kräften
in einem Kraftfahrzeug, wenn das System für einen Sicherheitsgurt verwendet wird,
und bei geringen Gurtabzugskräften greifen die Fangzähne 56 in die Rastzähne 22
des Zahnkranzes 12 ein und sperren somit die weitere Ablaufbewegung des Zahnkranzes
und des Wickelspulenkörpers. Erst beim Auftreten größerer Kräfte dreht sich der
Zahnkranz 12 um einen geringen Betrag weiter, und zwar aus der in Fig. 4b gestrichelten
Lage und verformt dabei den sich verjüngenden Umfangswandabschnitt 40 derart, daß
zusätzlich ein Großteil der an diesem sich verjüngenden Wandabschnitt 40 befindlichen
Gegenrastzähne 26 in übrige Rastzähne 22 des Zahnkranzes 12 eingreifen, so daß ebenfalls
wieder eine Vielzahl von Zähnen tragend eingreifen.
-
Bei dem in Fig. 5a und 5b dargestellten Ausführungsbeispiel ist um
die in etwa kreisförmige, die Zahnscheibe 12 in sich aufnehmende Ausnehmung 24 des
Stützkörpers 16 eine geschlossene Reihe von Durchbrechungen 58 angeordnet, die nicht
miteinander in Verbindung stehen. Diese Durchbrechungen 58 bilden zwischen sich
und der innenliegenden Verzahnung 26 schmale, deformierbare Stege 30, die, wie bei
den anderen Ausführungsbeispielen, einen Mehrfachzahneingriff ermöglichen. Die Durchbrechung
60, wo der Zahneingriff insbesondere erfolgen soll, ist als gekrümmter Längsschlitz
ausgebildet. Die übrigen Durchbre-
chungen 58 sind in Form eines
Trapezes ausgebildet, von dem eine Seitenkante 62 im wesentlichen radial zur Zahnscheibenachse
und zwei weitere 64 im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufen. Die vierte Seitenkante
66 verläuft in Richtung der Gurtabzugsdrehrichtung 42 der Zahnscheibe 12 von innen
nach außen schräg zum Radiusstrahl.