DE3876081T2

DE3876081T2 - Sicherheitsgurt mit spannvorrichtung.

Info

Publication number: DE3876081T2
Application number: DE8888121415T
Authority: DE
Inventors: Shoichi Nojima; Toshimi Yamanot
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Autoliv Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2008-12-22
Also published as: EP0321960A1; EP0321960B1; US4932603A; DE3876081D1

Description

Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Sicherheitsgurtanordnung für ein Fahrzeug, wie beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sicherheitsgurtanordnung mit einem sogenannten Vorspannmechanismus, der auf eine übermäßige Verzögerungsenergie oder einen Kollisionsschock für die unmittelbare Einziehung einer zusätzlichen Länge des Gurtes reagiert.

Beschreibung des Standes der Technik

Allgemein werden Sicherheitsgurtanordnungen in Fahrzeugen zur Sicherheit der Fahrzeuginsassen beim Auftreten einer Kollision vorgesehen. Allgemein arbeiten solche Sicherheitsgurtanordnungen derart, daß sie die Insassen in ihrem Sitz festziehen, um so eine Kollision mit Einrichtungen in der Fahrzeugkabine zu verhindern.
Herkömmliche Gurtanordnungen weisen Gurtspulen in einer Gurtrückhalteanordnung auf, wobei die Gurtspule üblicherweise gegen die Rückhalterichtung vorgespannt ist, und weisen einen Verriegelungsmechanismus zur Verriegelung der Gurtspule auf, um die letztere gegen Drehung in die Ausrollrichtung aufgrund einer übermäßigen Fahrzeugverzögerung und/oder übermäßigen Gurtausziehgeschwindigkeit zu verriegeln. Dennoch läßt sich mit einem solchen Gurtsystem dieses Typs mit einer Notfallrückhalte-Verriegelungseinrichtung nicht vollständig ein sogenannter Filmspuleneffekt vermeiden, der es zuläßt, daß eine kurze Länge des Gurtes auch nach dem Eintritt der Verriegelung von der Gurtspule abläuft.
Um das Vorstehende zu verbessern, wurden Sicherheitsgurtanordnungen mit einem sogenannten Vorspannungsmechanismus angegeben, der auf eine übermäßige Verzögerungsenergie aufgrund einer Kollision usw. die Gurtspule in Rückhalterichtung antreibt, um den Gurt anzuspannen, um dadurch sicherzustellen, daß Bewegungen der Passagiere verhindert werden. Der vorgeschlagene Vorspannungsmechanismus weist einen Zylinder auf, in dem ein Kolben angeordnet ist. Der Kolben ist mit einem Ende eines Friktionsdrahtelementes verbunden, das mit dem anderen Ende auf einer Riemenscheibe befestigt ist, die auf einer Achse (Welle) mit der Gurtspule sitzt. Im Notfall wird der Kolben mittels eines von einem Gasgenerator erzeugten Druckes angetrieben, um eine sofortige Betätigung der Gurtspule in Rückhalterichtung mittels der Riemenscheibe zu bewirken. Der Eingriff zwischen der Riemenscheibe und der Spulenachse (Spulenwelle) wird durch einen Zahnradeingriff zwischen einem inneren Zahnrad, das auf dem Innenumfang der Riemenscheibe gebildet ist, und einem Zahnradritzel sichergestellt, das entweder fest mit der Spulenachse (Welle) verbunden ist oder das nach Art eines Kupplungsmechanismus, der ein Kupplungsteil mit einem Innenzahnrad und einem Ritzelzahnrad aufweist, das auf der Spulenachse angeordnet ist, aufgebaut ist, wie dies beispielsweise aus der US-PS 4,549,704 bekannt ist.
Im Falle der Verwendung eines Zahnradgetriebes sind die Riemenscheibe und der Friktionsdraht üblicherweise voneinander entfernt angeordnet und kommen dann in einen Friktionseingriff (Reibungseingriff), falls der Kolben angetrieben wird. Eine solche Anordnung verursacht eine Verzögerungszeit zum Antrieb der Gurtspule in die Rückhalterichtung. Andererseits wird der Aufbau verhältnismäßig kompliziert, falls ein Kupplungsmechanismus eingesetzt wird. Darüberhinaus muß mit einer möglichen Bruchgefahr gerechnet werden, falls die augenblickliche Belastung auf den Kupplungsmechanismus ausgeübt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitsgurtanordnung mit einem Vorspannungsmechanismus anzugeben, welcher das oben dargelegte Problem konventioneller Vorrichtungen löst.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Sicherheitsgurtanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Vorspannungsmechanismus oder eine Vorrichtung aufweist, die eine Transmissionsscheibenanordnung mit einer Vielzahl von Scheiben- (Rollen-) Segmenten aufweist, die voneinander getrennt sind. Die Segmente sind üblicherweise im Abstand zu einem Zahnrad angeordnet, das zusammen mit der Spulenwelle drehbar ist. Andererseits werden die (Scheiben-) Segmente als Reaktion auf einen Kollisionsstoß gegen das Zahnrad auf der Spulenwelle zwecks Übertragung einer Rückhaltekraft, die durch einen Gasgenerator erzeugt wird und auf die Gurtspule zur Vorspannung des Gurtes übertragen wird, angetrieben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Sicherheitsgurtanordnung für ein Fahrzeug folgende Merkmale auf:
Einen Sicherheitsgurt, der von einem Passagier getragen wird;
eine Gurtspule, auf der das innere Ende des Sicherheitsgurtes befestigt ist und auf der eine Extralänge des Sicherheitsgurtes herumgewickelt ist, wobei die Gurtspule drehbar in einer Abzieh- (Abwickel-) und einer Aufwickelrichtung drehbar ist;
eine Drehwelle, die starr mit der Gurtspule für die Drehung zusammen mit dieser verbunden ist, wobei die Drehwelle ein Zahnradteil für die gemeinsame Drehung aufweist;
einen Vorspannungsmechanismus, der eine Antriebsrollenanordnung aufweist, die aus einer Mehrzahl von gegeneinander getrennten Segmenten zusammengesetzt ist, von denen jedes Zähne einer Verzahnung aufweist, die den Zähnen des Zahnradteils gegenüberliegen, und die einen Rollenantriebsmechanismus aufweist, der auf einen Kollisionsschlag reagiert, um eine Drehkraft auszuüben und die Rolle in die Rückholrichtung anzutreiben, und
eine Einrichtung, die den Segmenten zugeordnet ist, um normalerweise diese Segmente in einer Ausgangsposition zu halten, um die Zahnradzähne davon von den Zahnradzähnen des Zahnradteiles entfernt zu halten, wobei die Einrichtungen zum Halten der Segmente in der Ausgangsposition auf die Drehkraft reagieren, die durch die Rollenantriebseinrichtung nach Auftreten des Unfallschlages ausgeübt wird, um zu erlauben, daß die Segmente sich auf das Zahnradteil zubewegen, zum Erzeugen eines Eingriffs zwischen den Zahnradzähnen, um eine Übertragung der Drehkraft auf die Gurtspule zu erlauben, zum Antrieb der letzteren in die Rückzugsrichtung, um den ausgezogenen und/oder gelösten Gurt auf die Gurtspule zurückzuziehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Rollenantriebseinrichtung einen Druckerzeuger, einen Schubkolben, der auf Druck reagiert, um in einer Richtung bewegt zu werden, die der Rückzugsrichtung entspricht und ein längliches Teil aufweist, das zum Übertragen der Antriebskraft auf die Rolle dient, auf. Die Rollenantriebseinrichtung weist einen Gaserzeuger zur Erzeugung eines Druckes als Reaktion bei Auftreten einer Kollision auf.
Die Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Lage der Segmente in ihrer Ausgangsposition weist Federn auf, die zwischen benachbarten Segmenten angeordnet sind, um eine Federkraft auszuüben, um die Zähne der Segmente in einer Position zu halten, die von den Zähnen des Zahnradteiles entfernt ist. In einem solchen Fall weisen die Segmente die Konfiguration eines Bogens auf, um einen vollständigen Ring zu bilden.
Vorzugsweise ist das längliche Teil so geformt, daß es Kraft zum inneren Verschieben der Segmente zum Erzeugen eines Eingriffs zwischen den Zahnradzähnen der Segmente und des Zahnradteils nach Beendigung des Vorspannungsvorganges freigeben, um zu ermöglichen, daß die Segmente in ihre Ausgangsposition zurückkehren.
Alternativ sind die Segmente miteinander an einem Ende schwenkbar verbunden und die Vorrichtung weist eine üblicherweise vorgespannte Feder auf, die die freien Enden der Segmente so voneinander entfernt vorspannen, daß die Zahnradzähne der Segmente von den Zahnradzähnen des Zahnradteiles voneinander entfernt sind. Die Riemenscheibenantriebsvorrichtung weist einen Druckgenerator, einen Schubkolben, der auf Druck reagiert, um in eine Richtung entsprechend der Rückzugsrichtung bewegt zu werden, und ein längliches Teil zur Übertragung der Antriebskraft auf die Rolle auf. Die Rollenvorrichtung weist einen Gasgenerator zu Erzeugung des Druckes als Reaktion im Falle einer Kollision auf. Das langgestreckte Teil ist so ausgebildet, daß es die Kraft zur innenseitigen Verschiebung der Segmente zur Erzeugung eines Eingriffs zwischen den Zähnen der Segmente und dem Zahnradteil nach Abschluß der Vorspannungserzeugung verschiebt und die Segmente in ihre Ausgangslage zurückkehren können.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform sind die Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung der Segmente in ihrer Ausgangsposition mit Trägerstiften versehen, die mit einer kritischen Kraft (Soll-Bruchstelle) versehen sind, die geringer ist als die radiale Komponente der Drehkraft, die auf die Segmente ausgeübt werden muß, um einen Bruch hervorzurufen, der eine radiale Bewegung der Segmente nach innen erlaubt, um einen Eingriff der Zahnradzähne der Segmente mit den Zahnradzähnen des Zahnradteiles herzustellen. Andererseits können die Segmente schwenkbar miteinander an einem Ende verbunden sein und die Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Segmente in ihrer Ausgangslage weist ebenfalls Trägerstifte auf, die die anderen Enden der Segmente in einer Stellung halten, die von dem Zahnradteil entfernt ist, um die Segmente in ihrer Ausgangslage zu halten, wobei die Trägerstifte ebenfalls mit einer kritischen Kraft (Soll-Bruchstelle) ausgestattet sind, die kleiner ist als die radiale Komponente der Drehkraft, die auf die Segmente ausgeübt wird, um einen Bruch hervorzurufen, um eine Bewegung der Segmente in radialer Richtung nach innen zu erlauben, um einen Eingriff der Zahnradzähne der Segmente mit den Zahnradzähnen des Zahnteils herzustellen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung verständlich und anhand der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert, welche jedoch nicht den Gegenstand der Erfindung auf die bevorzugte Ausführungsform einschränkt, jedoch zur Erläuterung und zum Verständnis dient.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Sicherheitsgurts mit Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Frontansicht des größeren Teiles der ersten Ausführungsform der Sicherheitsgurt-Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 111-111 in Fig. 2,
Fig. 4 eine Frontansicht eines Kupplungsmechanismus, der in der ersten Ausführungsform des Sicherheitsgurts nach Fig. 1 eingesetzt ist,
Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Sicherheitsgurts mit Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine Frontansicht des größeren Teils der zweiten Ausführungsform des Sicherheitsgurts nach Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine Frontansicht eines Kupplungsmechanismus, der in der zweiten Ausführungsform des Sicherheitsgurts nach Fig. 5 eingesetzt ist,
Fig. 9 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer modifizierten zweiten Ausführungsform des Sicherheitsgurts mit Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 eine Frontansicht des größeren Teils des Sicherheitsgurts nach Fig. 9,
Fig. 11 einen Schnitt entlang der Schnittlinie XI-XI in Figur 10,
Fig. 12 eine Frontansicht eines Kupplungsmechanismus, der in der zweiten Ausführungsform des Sicherheitsgurts nach Fig. 9 eingesetzt ist,
Fig. 13 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer dritten Ausführungsform des Sicherheitsgurts mit Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14 eine Frontansicht des größeren Teils der dritten Ausführungsform des Sicherheitsgurts nach Fig. 13,
Fig. 15 einen Schnitt entlang der Schnittlinie XV-XV in Figur 14,
Fig. 16 (a) und 16 (b) vergrößerte, geschnittene Detaildarstellungen eines Sicherheitsgurts-Rückhaltegehäuses, das in der dritten Ausführungsform des Sicherheitsgurts nach Fig. 13 eingesetzt ist,
Fig. 17 eine Frontdarstellung eines Kupplungsmechanismus, der in der dritten Ausführungsform des Sicherheitsgurts nach Fig. 13 eingesetzt ist,
Fig. 18 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer modifizierten dritten Ausführungsform eines Sicherheitsgurts mit Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 19 eine Frontdarstellung des größeren Teils des
Sicherheitsgurts nach Fig. 18,
Fig. 20 einen Schnitt entlang der Schnittlinie XX-XX in Fig. 18, und
Fig. 21 eine Frontdarstellung eines Kupplungsmechanismus, der in dem Sicherheitsgurt der Fig. 18 eingesetzt ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Wie insbesondere die Fig. 1 zeigt, weist die erste Ausführungsform eines Sicherheitsgurts gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 1 auf, das aus einer Metallplatte gebildet ist. Eine Gurtspule 3, an der ein Sicherheitsgurt 4 aufgewickelt ist, wobei ein Ende daran befestigt ist, ist in dem Gehäuse 3 eingesetzt und mit einer Drehwelle 2 gehalten, die drehbar in dem Gehäuse gelagert ist. Ein Gurtverriegelungsmechanismus ist in einer Verriegelungsabdeckung 5, die an einer Seite des Gehäuses 1 befestigt ist, eingesetzt. Der Verriegelungsmechanismus weist einen bekannten auf Verzögerungs- oder Trägheitskraft reagierenden Verriegelungsmechanismus auf, der seinerseits ein Sperrklinkenrad (Ratschenrad), eine Verriegelungsklinke und eine Trägheitsmasse aufweist.
Der Vorspannungsmechanismus ist an der anderen Seite des Gehäuses 1 vorgesehen. Der Vorspannungsmechanismus weist einen Gaserzeuger (Druckerzeuger) 6 auf, der an Trägereinrichtungen 8 gehalten ist, die an einem Haltebereich 7, der an der zugeordneten Seitenwand des Gehäuses 1 gebildet ist, befestigt ist. Der Vorspannungsmechanismus weist weiterhin ein Zahnradteil 9 auf, das starr mit der Drehwelle 2 bzw. integral mit der Drehwelle 2 an einem Bereich befestigt ist, der von dem Gehäuse 1 in Richtung derjenigen Seite vorsteht, an der der Vorspannungsmechanismus vorgesehen ist. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist ein Schlitz 10 an dem Ende der Drehwelle 2, die von dem Gehäuse 1 vorsteht, gebildet.
Ein Gehäuse 11 des Vorspannungsmechanismus ist fest, aber austauschbar an dem Gehäuse 1 angeordnet. Das Gehäuse 11 ist mit einer durchgehenden Öffnung 12 versehen, durch die sich die Drehwelle 2 hindurch erstreckt. Das Gehäuse 11 bildet weiterhin eine Ausnehmung 13 um die Durchführungsöffnung 12 herum. Die Ausnehmung 13 ist an dem zurückspringenden Bereich 14, der an dem Gehäuse 11 gebildet ist, geformt. Eine Nut 15 ist ebenfalls in dem Gehäuse 11 gebildet, wobei diese Nut mit der kreisförmigen Ausnehmung 13 und dem zurückspringenden Bereich 14 verbunden ist. Eine Schraubenfeder 16 ist in die Öffnung, die durch das Gehäuse hindurchführend gebildet ist, eingesetzt. Das offene Ende des Gehäuses 11 ist durch ein Deckelteil 28 verschlossen, das an dem Gehäuse mittels Befestigungsschrauben oder Bolzen 29 befestigt ist. Ein Aufnahmebehälter 17 für den Vorspannungsmechanismus ist demzufolge in dem Gehäuse 11 angeordnet.
Der Vorspannungsmechanismus weist ein Zahnrad 18 auf, das innere Zahnradzähne 19a aufweist, die mit einem Zahnradritzel 9 der Drehwelle 2 innerhalb der Ausnehmung 13 in Eingriff stehen. Das Zahnrad 18 weist weiterhin äußere Zahnradzähne 19b auf. Gegenüberliegend zu den äußeren Zahnradzähnen 19b ist eine Vielzahl von Riemenscheiben-Segmenten 20 in einer radial nach außen gerichteten Orientierung vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform werden vier Riemenscheiben-Segmente 20 zur Bildung der Riemenscheibe des Vorspannungsmechanismus eingesetzt. Die Riemenscheiben-Segmente 20 sind von gleicher Bogenlänge und bilden einen vollständigen Kreis, wenn sie zusammengesetzt sind. Jedes Riemenscheiben-Segment 20 ist mit inneren Zahnradzähnen 21 und einer äußeren und in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 22 versehen. Zwischen jeweils benachbarten Riemenscheiben-Segmenten 20 sind Kompressions-Schraubenfedern 23 vorgesehen.
Die Schraubenfedern 23 sind so ausgelegt, daß sie eine konstante Vorspannkraft auf die jeweils zugeordneten Riemenscheiben-Segmente 20 in einer Richtung ausüben, so daß sie gegenseitig jeweils voneinander getrennt werden. Mit dieser Federkraft sind die Riemenscheiben-Segmente 20 normalerweise voneinander derart beabstandet, daß sie einen Kreisdurchmesser aufweisen, der größer als der durch Zusammensetzen der vier Segmente gebildete Kreis ist. Der maximale Durchmesser des Kreises, der durch die Riemenscheiben-Segmente 20 gebildet wird, wenn sie voneinander getrennt sind, wird durch den inneren Durchmesser der Ausnehmung 13 festgelegt.
Der Boden der Nut 22 der Riemenscheiben-Segmente 20 weist eine Reibungsfläche auf, um einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten zu bilden. Ein Antriebsdraht 24 ist um die Riemenscheiben-Segmente 20 in mehreren Windungen herumgelegt. Ein Ende des Drahtes 24 erstreckt sich durch die Nut 15, so daß er sich dort hindurch nach oben erstreckt. Das Ende des Rades 24 erstreckt sich weiterhin durch ein im wesentlichen T-förmiges, zylindrisches Verbindungsteil 25. Das Verbindungsteil 25 weist einen sich vertikal erstreckenden Bereich 25a, durch den sich der Draht 24 erstreckt, und einen sich seitlich hervorstehenden Bereich 25b auf, der ein mit einem Gewinde versehenes Ende 25c besitzt, um in das innere Gewinde 6a des Gaserzeugers 6 einzugreifen. Der sich vertikal erstreckende Bereich 25a weist weiterhin ein inneres, mit einem Gewinde versehenes Ende 25d auf, das mit dem unteren Gewindeende 26a eines Antriebszylinders 26 in Eingriff bringbar ist. Ein Betätigungskolben 27 ist in dem inneren Zwischenraum, der in dem Betätigungszylinder 26 gebildet ist, eingesetzt, um eine Schubbewegung dort hindurch auszuführen. Das Ende des Drahtes 24 ist mit dem Betätigungskolben 27 verbunden.
Der Gasgenerator 6, das Verbindungsteil 25 und der Betätigungszylinder 26 bilden in ihrer Zusammensetzung ein Betätigungsglied mit einer gasdichten Betätigungskammer unterhalb des Kolbens.
Das andere Ende des Drahtes 24 erstreckt sich durch den abgestuften Bereich über die Schraubenfeder 16 und die überstehende Länge des Drahtes ist in der Kammer 17 untergebracht. Die Länge des Drahtes 24, die in der Kammer 17 untergebracht ist, muß länger sein als die mögliche maximale Hubbewegung des Betätigungskolbens 27. Daher kann der Kolben 27 bis zu seinem maximalen Hub ausfahren. Wie anhand der Fig. 1 zu sehen ist, ist das obere Ende des Betätigungszylinders 26 verjüngt und nach oben geöffnet, so daß dort hindurch eine Luftverbindung gebildet ist. Hierdurch wird verhindert, daß Luft innerhalb der oberen Seite des Betätigungskolbens 27 als Widerstand gegen die Bewegung des Kolbens wirkt.
Eine Rückholfederanordnung weist eine Rückhol-Schraubenfeder 31 auf und Hüllteile 32 und 33 sind außerhalb des Gehäuses 11 des Vorspannungsmechanismus vorgesehen und an dem Deckelteil 28 befestigt. Das Hüllteil 32 ist mit einer zentrischen Öffnung 30 versehen, die mit einem zylindrischen Vorsprung 28a des Deckelteils 28 in Eingriff steht. Weiterhin besitzt das Hüllteil 33 einen Haken 24, mit dem das äußere Ende der Schraubenfeder 31 fest verbunden ist. Weiterhin greift das innere Ende der Schraubenfeder 31 in den Schlitz 10, der an dem Ende der Drehwelle 2 gebildet ist, ein, so daß eine Rückholkraft auf die Gurtspule 3 über die Drehwelle 2 ausgeübt wird. Wie anhand der Fig. 1 zu sehen ist, sind die Hüllteile 32 und 33 an dem Deckelteil 28 über Befestigungsschrauben oder Bolzen 29 befestigt.
In dem normalen Zustand sind die Riemenscheiben-Segmente 20 jeweils zu dem benachbarten Segment über die Federkraft der Druckfedern 23 beabstandet, wie dies anhand der Fig. 2 und 3 zu sehen ist.
Der Gasgenerator oder Gaserzeuger 6 enthält einen Sprengstoff (druckerzeugendes Medium) als Druckmedium und einen Zünder dafür. Der Zünder des Gaserzeugers 6 ist mit einem (nicht dargestellten) Sensor verbunden, der an dem frontseitigen Ende einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, wobei dieser Sensor einen Stoß, der auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird, wenn eine Kollision auftritt, aufzeigt. Der Sprengstoff explodiert durch Betätigung des Zünders aufgrund des Sensors, der einen Kollisionsstoß ermittelt. Die Explosion des Sprengstoffs in dem Gaserzeuger 6 erzeugt einen hohen Gasdruck. Der hohe Gasdruck strömt von dem Gaserzeuger 6 in die Betätigungskammer über das Verbindungsteil 25. Mit dem hohen Gasdruck, der in die Betätigungskammer eintritt, wird der Betätigungskolben 27 nach oben getrieben, wobei das damit verbundene Ende des Drahtes 24 nach oben gezogen wird.
Wenn der Draht 24 gezogen wird, dient die Schraubenfeder 16 dazu, einen Widerstand für die Drahtbewegung zu bilden. Hierbei dient der unmittelbare Schub des Kolbens und des Drahtes dazu, ein Drehmoment zum Spannen zu bilden, um den Durchmesser des Kreises gegen die Druckfeder 23, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, zusammenzuziehen. Die Verringerung des Durchmessers des Kreises bewirkt einen Eingriff zwischen den inneren Zahnradzähnen 21 und den äußeren Zahnradzähnen 19b. Nach dem Schließen des Kreises der Riemenscheiben-Segmente 20 wird die Riemenscheibe, zusammengesetzt aus den Riemenscheiben-Segmenten 20, in die Rückholrichtung angetrieben. Hierdurch wird ein Rückholdrehmoment für den Gurt 4 über das Zahnrad 18, das mit dem Zahnradritzel 9 der Drehwelle 2 über die inneren Zahnradzähne 19a in Eingriff ist, bewirkt. Hierdurch wird eine sofortige Drehung der Gurtspule 3 bewirkt, um den Gurt, der um die Gurtspule herumgelegt ist, anzuziehen.
Nachdem der lose Gurt auf der Gurtspule 3 dicht aufgewickelt ist, bewirkt die Verriegelungsanordnung in dem Gehäuse 5 für die Verriegelungsanordnung eine Verriegelung, um zu verhindern, daß sich die Gurtspule 3 in die Ausziehrichtung dreht. Daher wird der Fahrgast in dem Sitz des dem Gurt zugeordneten Fahrzeugsitzes fest angegurtet, bevor er sich aufgrund seiner trägen Masse bewegt. Hierdurch wird die Sicherheit des Fahrgastes beim Auftreten einer Kollision sichergestellt.
In der gezeigten Ausführungsform wird das Ende des Drahtes 24, der in der Kammer 17 untergebracht ist, freigegeben, wobei das Drehmoment, das dazu dient, den Durchmesser des Kreises der Riemenscheiben-Segmente 20 zu verringern, und welches einen Eingriff des inneren Zahnrades 21 und des äußeren Zahnrades 19b des Zahnrades 18 bewirkt, entfällt. Dadurch wird die Riemenscheiben-Anordnung aus ihrem Eingriff mit dem Zahnrad 18 freigegeben, wenn der Gurt seine Rückhaltekraft ausgeübt hat. Hierdurch wird die Gurtspule 3 in die Lage versetzt, sich in die Zugrichtung, nachdem ein Kollisionsschock vorbei ist, zu drehen. Demzufolge wird der Fahrgast von der Halterung durch den Gurt freigegeben und er kann demzufolge das Fahrzeug verlassen.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen die zweite Ausführungsform des Sicherheitsgurts gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie aus Fig. 5 ersichtlich wird, ist nur der Aufbau der Riemenscheiben-Anordnung von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform unterschiedlich.
In der gezeigten Ausführungsform weist die Riemenscheiben- Anordnung ein Paar von halbkreisförmigen Riemenscheiben-Segmenten 120 auf. Die Riemenscheiben-Segmente 120 sind mit inneren Zahnradzähnen 121 versehen. Die Riemenscheiben-Segmente 120 sind ebenfalls mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Riemenscheiben-Nuten 122 zur Aufnahme des Betätigungsdrahtes 24 versehen. Die Riemenscheiben-Segmente 120 sind schwenkbar miteinander verbunden, um eine Schwenkbewegung über einen Schwenkstift 122 zu ermöglichen. Eine Schraubenfeder 123 ist in dem schwenkbaren Bereich angeordnet, um eine konstante Vorspannung auf die Riemenscheiben-Segmente 120 auszuüben, um die anderen Enden voneinander getrennt zu halten, wie dies in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist.
Ahnlich der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Betätigungskolben 27 durch den Gasdruck, der durch die Explosion des Sprengstoffes erzeugt wird, angetrieben, um den Draht 24 zu betätigen. Durch den Kolbenhub übt der Draht das Drehmoment aus, um eine Schwenkbewegung der Riemenscheiben- Segmente 120 zu bewirken, um einen Eingriff zwischen dem inneren Zahnrad 121 und dem äußeren Zahnrad 19d des Zahnrades 18, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, zu bewirken. Demzufolge kann ein Vorspannungsvorgang mit Erfolg durchgeführt werden.
Andererseits werden die Riemenscheiben-Segmente, nachdem die Kraft, die auf die Riemenscheiben-Segmente 120 über den Draht 24 ausgeübt wird, schwenkbar durch die Federkraft der Schraubenfeder 123 in einer voneinander abgewandten Richtung bewegt. Hierdurch werden die inneren Zahnradzähne 121 von den äußeren Zahnradzähnen 19b des Zahnrades 18 freigegeben. Dadurch wird die Gurtspule 3 aus ihrer Festlegung frei und kann in einer Auszugsrichtung zur Freigabe des Passagiers aus dem Gurt gedreht werden.
Die Fig. 9 und 12 zeigen Modifikationen der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform des Sicherheitsgurts gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform wird das Gehäuse 111 des Vorspannungsmechanismus modifiziert, um eine kreisförmige Ausnehnung 113 zu bilden, die als Aufnahme für eine Riemenscheibe dient. Die Ausnehmung 113 ist mit einer Öffnung 112 verbunden, durch die hindurchführend die Drehwelle 2 eingesetzt ist. In der gezeigten Ausführungsform besitzt eine der Riemenscheiben-Segmente 120 einen Flansch 126, der mit einer Nut 125, die einen Bodenbereich 127 aufweist, versehen ist. Die Breite der Nut 125 ist so ausgelegt, um das Ende des Drahtes 24 aufzunehmen. Der Draht 24 besitzt eine End-Plombe 24a, die einen größeren Durchmesser als die Breite der Nut 125 aufweist. In dieser Anordnung steht das Ende des Drahtes 24 in losem Eingriff mit der Nut 125. Unter normalen Bedingungen sind die Riemenscheiben-Segmente 120 in einer Stellung angeordnet, wie sie in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist. Wie hieraus zu sehen ist, sind die Riemenscheiben-Segmente 120 in einer auseinandergezogenen Stellung orientiert, um die inneren Zahnradzähne 121 getrennt von den äußeren Zahnradzähnen 19b des Zahnrads 18 zu halten. Die Riemenscheiben-Segmente 120 werden betätigt, um die freien Enden zueinander anzunähern, wenn der Gaserzeuger 6 aktiviert wird, um den Betätigungskolben 27 anzutreiben. Hierdurch wird eine Vorspannungs-Betriebsweise ausgeführt.
Falls die Vorspannungskraft ausgeführt ist, um den Gurt zum dichten Aufwickeln auf der Gurtspule 3 zurückzuziehen und wenn demzufolge der Fahrgast festgehalten wird, werden die Riemenscheiben-Segmente 120 durch die Kraft, um sie schwenkbar aufeinander zuzubewegen, frei, die Riemenscheibe-Segmente werden schwenkend zu ihrer Ausgangsstellung über die Federkraft der Schraubenfeder 123 bewegt, um die inneren Zahnräder 121 aus dem Eingriff mit den äußeren Zahnrädern 19b des Zahnrades 18 zu bringen. Dadurch wird die Gurtspule 3 aus ihrer festgelegten Stellung frei. Daher kann sich der Gurt 4 von der Gurtspule 3 ausziehen, um den Fahrgast aus dem Gurt freizugeben.
Die Fig. 13 bis 17 zeigen eine dritte Ausführungsform des Sicherheitsgurts gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weist die Riemenscheiben-Anordnung drei Riemenscheiben-Segmente 220 auf. Jedes Riemenscheiben-Segment 220 ist mit inneren Zahnradzähnen 221 gegenüberliegend zu den äußeren Zahnradzähnen 19b des Zahnrades 18 ausgestattet. Jedes Riemenscheiben-Segment 220 besitzt eine umlaufende Peripherie 222, auf der der Betätigungsdraht 24 in mehreren Windungen aufgewickelt ist. Das Riemenscheiben-Segment 220 weist weiterhin Öffnungen 220b auf, die mit Trägerstiften 11a, die sich in die Ausnehmung 13 von der vertikalen Wand des Gehäuses 11 erstrecken, in Eingriff stehen.
Wie in Fig. 16(a) zu sehen ist, besitzt der Trägerstift 11a einen geschwächten Bereich 11d an dem Übergang zu der vertikalen Wand 11e des Gehäuses 11. In dieser Ausführung ist der geschwächte Bereich 11d durch eine Nut 11b gebildet, die koaxial zu einem Stift 11a verläuft. In diesem Aufbau bricht der Stift 11a, wenn eine radial nach innen wirkende Kraft auf das zugeordnete Riemenscheiben-Segment 220 über die Einrichtung des Aktivierungsdrahtes 24 ausgeübt wird. Eine alternative Ausführung ist in Fig. 16(b) gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der geschwächte Bereich 11d durch eine sich umlaufend erstreckende, V-förmige Nut 11c gebildet. Ahnlich der vorstehend beschriebenen Ausführung nach der Fig. 16(a) wird der Trägerstift 11a durch die äußere Kraft, die durch das Riemenscheiben-Segment 220 über den Draht 24 ausgeübt wird, gebrochen.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind weiterhin die Trägerstifte 28a ersichtlich, die sich von dem Deckelteil 28 erstrecken. Die Stifte 28a sind ebenfalls mit den Öffnungen 220a in Eingriff, um mit den Trägerstiften 11a zur Halterung der Riemenscheiben-Segmente 220 zusammenzuwirken. Die Stifte 28a können in der gleichen konstruktiven Anordnung ausgeführt sein, so daß die Stifte 11a durch die äußere Kraft, die über die Riemenscheiben-Segmente 220 über den Draht 24 ausgeübt wird, gebrochen werden.
Das Riemenscheiben-Segment 220 ist mit einem ebenen Oberflächenabschnitt 220c an beiden in Umfangsrichtung verlaufenden Enden versehen. Die ebenen Oberflächenabschnitte 220c sind nach außen verjüngt in Richtung der Enden ausgeführt, daß sie in einer radialen Ausrichtung, von den inneren Zahnradzähnen 121 wegweisend, eingesetzt werden können.
Stifte 11a und 28a sind in radialen Positionen ausgerichtet, um die Riemenscheiben-Segmente 220 in einer Stellung zu lagern, in der die inneren Zahnradzähne 121 von den äußeren Zahnradzähnen 19b im normalen Zustand, wie dies in den Figuren 14 und 15 gezeigt ist, voneinander entfernt gehalten werden. Wenn eine Kollision auftritt, baut der Gaserzeuger 6 einen hohen Gasdruck auf, um den Betätigungskolben 27 anzutreiben, um hierdurch den Draht 24 zu betätigen. Durch die Widerstandskraft der Schraubenfeder 16 übt der Draht 24 eine radial nach innen wirkende Kraft auf die Riemenscheiben-Segmente 220 aus. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kraft, die durch den Draht auf die Riemenscheiben-Segmente 220 ausgeübt wird, größer als die kritische Kraft der Stifte 11a und 28a, wodurch sich ein Abscheren bzw. Bruch dieser ergibt. Durch den Bruch der Stifte 11a und 28a werden die Riemenscheiben-Segmente 220 freigesetzt, so daß sie sich in eine radial nach innen gerichtete Richtung bewegen können, um einen Eingriff zwischen den inneren Zahnradzähnen 221 und den äußeren Zahnradzähnen 19b des Zahnrades 18 zu bewirken, wie dies in Figur 17 gezeigt ist. Die Riemenscheiben-Anordnung wird dann so angetrieben, daß sie sich in eine Rückhalterichtung dreht, um den Gurt dicht auf die Gurtspule 3 aufzuwickeln. Dadurch kann die Rückhaltung des Fahrgastes auf dem entsprechenden Fahrgastsitz sichergestellt werden.
Die Fig. 18 bis 21 zeigen eine Modifikation der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform des Sicherheitsgurtes nach den Fig. 13 bis 17. In der gezeigten Modifikation weist die Riemenscheiben-Anordnung ein Paar von halbkreisförmigen Riemenscheiben-Segmenten 220 auf. Die Segmente 220 sind drehbar miteinander derart verbunden, daß sie eine Schwenkbewegung um einen Schwenkzapfen 224 ausführen können. Jedes Riemenscheiben-Segment 220 ist mit inneren Zahnradzähnen 221 versehen. Andererseits sind die Riemenscheiben-Segmente 220 mit einem Paar von zueinander ausgerichteten Ausnehmungen 220a und 220b für den Eingriff mit den Trägerstiften 11a und 28a versehen. Mit den Stiften 11a und 28a werden die Riemenscheiben-Segmente 220 normalerweise so positioniert, daß die inneren Zahnradzähne 221 von den äußeren Zahnradzähnen 19b des Zahnrades 18 beabstandet gehalten werden, wie dies in den Fig. 19 und 20 gezeigt ist.
Ähnlich der weiter vorne beschriebenen Ausführungsform sind die Stifte oder Zapfen 11a und 28a so ausgeführt, daß sie durch eine äußere Kraft, die größer als eine vorbestimmte Kraft ist, die über den Draht 24 ausgeübt wird, abgeschert (gebrochen) werden. Daher werden, falls eine Kollision auftritt, die Riemenscheiben-Segmente 220 mit einer Kraft beaufschlagt, um durch eine nach innen gerichtete, durch die Schwenkung hervorgerufene Kraft (Drehmomentkraft) die Abscherung bzw. das Brechen der Stifte 11a und 28a zu bewirken. Dies bewirkt den Eingriff zwischen den inneren Zahnradzähnen 221 und den äußeren Zahnradzähnen 19b des Zahnrades 18, um so eine Vorspannung des Gurtes, wie dies vorstehend bereits beschrieben wurde, zu bewirken.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, löst die vorliegende Erfindung die Aufgaben in vorteilhafter Weise mit einer sehr einfachen Konstruktion.

Claims

1. Sicherheitsgurtanordnung für ein Fahrzeug, mit: - einem Sicherheitsgurt (4), der von einem Passagier getragen wird; - einer Gurtspule (3) auf der das innere Ende des Sicherheitsgurts (4) angebracht ist und auf der eine extra Länge des Sicherheitsgurts (4) herumgewickelt ist, wobei die Gurtspule (3) drehbar ist in eine Abzieh- und eine Aufwickelrichtung; - einer Drehwelle (2), die starr mit der Gurtspule (3) für die Drehung zusammen mit dieser verbunden ist, wobei die Drehwelle (2) ein Zahnradteil (9) aufweist, das für die gemeinsame Drehung damit vorgesehen ist; - einem Vorspannungsmechanismus, der eine Antriebsrollenanordnung aufweist, die gebildet wird aus einer Mehrzahl von gegenseitig getrennten Segmenten (20, 120, 220), wobei ein jedes Zahnrad Zähne (21, 121, 221) aufweist, die gegenüber den Zahnradzähnen (19b) des Zahnradteils (18) gegenüberliegen, und einen Rollenantriebsmechanismus aufweist, der auf einen Kollisionsschlag reagiert, um eine Drehkraft auszuüben, um die Rolle in die Rückholrichtung anzutreiben; und - eine Richtung (23, 123, 223), die den Segmenten (20, 120, 220) zugeordnet sind, um normalerweise diese Segmente (20, 120, 220) in einer Ausgangsposition zu halten, um die Zahnradzähne (21, 121, 221) davon von den Zahnradzähnen (19b) des Zahnradteiles (18) entfernt zu halten, wobei die Einrichtungen (23, 123, 223) zum Halten der Segmente (20, 120, 220) in der Ausgangsposition auf die Drehkraft reagieren, die durch die Rollenantriebseinrichtung nach Auftreten des Unfallschlages ausgeübt wird, um zu erlauben, daß die Segmente (20, 120, 220) sich auf das Zahnradteil (18) zubewegen, zum Erzeugen eines Eingriffs zwischen den Zahnradzähnen (19b, 21, 121, 221), um eine Übertragung der Drehkraft auf die Gurtspule (3) zu erlauben, zum Antrieb der letzteren in die Rückzugsrichtung, tun dem ausgezogenen und/oder gelösten Gurt (4) auf die Gurtspule (3) zurückzuziehen.

2. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Beibehalten der Segmente (20) in der Ausgangsposition Federn (23) aufweist, die zwischen benachbarten Segmenten (20) angeordnet sind, um eine Federkraft auszuüben, um die Segmente (20) in eine Position zu setzen, die die Zahnradzähne (21) der Segmente (20) von den Zahnradzähnen (19b) des Zahnradteils (18) wegsetzt.

3. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Segmente (10) gebildet sind in der Form einer bogenförmigen Ausbildung, tun nach Zusammenbau eine vollständige ringförmige Rolle zu bilden.

4. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1, wobei die Segmente (120) schwenkbar miteinander verbunden sind an einem Ende, und die Einrichtung eine Feder (123) aufweist, die normalerweise die freien Enden der Segmente (120) in eine Richtung weg voneinander drängt, tun die Zahnradzähne (121) der Segmente (120) von den Zahnradzähnen des Zahnradteils (18) wegzuhalten.

5. Sicherheitsgurtanordnung nach einem der Anspruch l bis 4, wobei die Rollenantriebseinrichtung einen Druckerzeuger (6) aufweist, einen Schubkolben (27), der auf den Druck reagiert, tun in eine Richtung bewegt zu werden, die der Rückzugsrichtung entspricht, und ein längliches Teil (24) aufweist zum Übertragen der Antriebskraft auf die Rolle.

6. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 5, wobei die Rollenantriebseinrichtung einen Gaserzeuger (6) umfaßt, zum Erzeugen des Druckes in Antwort des Auftretens einer Kollision bzw. eines Unfalls.

7. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 6, wobei das längliche Teil (24) so geformt ist, daß es Kraft abläßt zum inneren Verschieben der Segmente zum Erzeugen eines Eingriffs zwischen den Zahnradzähnen (21, 121, 221) der Segmente (20, 120, 220) und des Zahnradteils (18) nach Beendigung des Vorspannungsvorgangs, und um zu erlauben, daß die Segmente (20, 120, 220) in ihre Ausgangsposition zurückkehren.

8. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Beibehalten der Segmente an ihrer Ausgangsposition Lagerzapfen (11a) aufweisen, die mit einer kritischen Kraft versehen sind, die geringer ist als die radiale Komponente der Drehkraft, die auf die Segmente (220) ausgeübt werden muß, um einen Bruch hervorzurufen, tun eine radiale Bewegung nach innen der Segmente (220) zu erlauben, tun einen Eingriff der Zahnradzähne (221) davon mit den Zahnradzähnen des Zahnradteils (18) herzustellen.

9. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1, wobei die Segmente (220) schwenkbar verbunden sind miteinander an einem Ende und die Einrichtung zum Beibehalten der Segmente in ihrer Ausgangsposition Lagerzapfen (11a) aufweist, die die anderen Enden der Segmente in einer Position halten oder stützen beabstandet von dem Zahnradteil (18), tun diese Segmente (220) in der Ausgangsposition beizubehalten, wobei die Lagerzapfen (11a) tun eine kritische Kraft kleiner als die radiale Komponente der Drehkraft sind, die auf die Segmente (220) ausgeübt werden soll, um einen Bruch hervorzurufen, um eine Bewegung radial nach innen der Segmente (220) zu erlauben, tun einen Eingriff der Zahnradzähne (221) davon mit den Zahnradzähnen des Zahnradteils (18) herzustellen.