Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller.

Allgemein umfasst ein Sicherheitsgurtaufroller eine Haspel oder Spule mit einem kreisförmigen Querschnitt. Das Sicherheitsgurtband ist an der Spule angebracht und um sie gewickelt und die Spule ist auf einer Spulenachse montiert, so dass sie im Aufroller zum Aufrollen von Gurtband durch die Wirkung einer Aufrollerfeder und zum Ausziehen von Gurtband unter dem Einfluss von relativ sanfter vorwärtsgerichteter Bewegung eines Fahrzeuginsassen drehbar ist, um zum Beispiel mit dem Sitzen im Fahrzeug assoziierte normale Bewegungen wie das Greifen nach vom zum Aktivieren eines Radios oder Fensterhebers oder zum Erreichen eines Handschuhfachs oder einer Aufnahme in einer Tür zuzulassen. Bei einer Kollision aktiviert die extremere Bewegungsenergie des Fahrzeuginsassen einen Kollisionssensor, der die Spule gegen Drehung sperrt und dadurch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuginsassen und Verletzung aufgrund des Zusammenprallen des Fahrzeuginsassen mit dem Innenaufbau des Fahrzeugs verhindert.

Dieses plötzliche Blockieren der Sicherheitsgurtspule bei einer Kollision an sich kann aber aufgrund des plötzlichen Aufprallen des Körpers auf das Gurtband manchmal schon eine Verletzung des Fahrzeuginsassen verursachen. Dies trifft besonders auf schwere Unfälle zu. In jüngerer Zeit wurde dieses Problem erkannt und einige Lösungen wurden vorgeschlagen.

Bin bekanntes System ist das Bewirken von Kraftbegrenzung durch Zwischenlegen eines plastisch oder elastisch verformbaren Elements in den Kraftweg. Zum Beispiel kann ein Drehstab in die Spule eingebaut werden. Ein Drehstab ist aus Stahl hergestellt, der sich verdreht, wenn ein hohes Drehmoment auf ihn ausgeübt wird, und sich sieben oder acht Mal drehen kann, während er intakt bleibt. Er ist mit beiden Enden einer geteilten Spule verbunden. Ein Ende der Spule wird von einem Sperr-Ring gegen Drehung festgehalten, in den eine tragende Sperrklinke eingreift, wenn ein Kollisionssensor Gefahr anzeigt. Das andere Ende der Spule wird durch seine Verbindung mit dem Sperr-Ring über den Drehstab am Drehen gehindert, aber wenn die Kollisionkräfte ein vorbestimmtes Niveau überschreiten, verdreht sich der Drehstab und erlaubt ein begrenztes kontrolliertes weiteres Ausziehen von Gurtband, allgemein im Verhältnis zur Bewegungsenergie des Fahrzeuginsassen in dem Augenblick, in dem ein Kollisionszustand erfasst wird. Dieses Ausziehen verringert die ansonsten erheblichen Rückhaltekräfte auf den Fahrzeuginsassen bei hoher Geschwindigkeit, besonders während der anfänglichen Augenblicke einer Kollision.

Drehstäbe sind aber komplex und kostspielig herzustellen und lassen sich nicht leicht an verschiedene Bedingungen anpassen, wie z.B. verschiedene Fahrzeugeigenschaften oder verschieden große und schwere Fahrzeuginsassen.

Bin weiterer Sicherheitsgurtaufroller ist aus US 6216972 B1 bekannt, das alle Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 offenbart. Dieser Sicherheitsgurtaufroller hat einen relativ komplizierten Aufbau.

Es besteht ein Bedarf an einem weniger kostspieligen und weniger komplexen Lastbegrenzungssystem.

Der vorliegenden Erfindung gemäß ist ein Sicherheitsgurtaufroller vorgesehen, der Folgendes umfasst: eine rotationsfähig im Aufroller montierte Spule zum Aufrollen oder Ausziehen von Sicherheitsgurtband in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spule; einen an einem Ende der Spule angebrachten Sperr-Ring; ein Mittel zum Sperren des Sperr-Rings gegen Drehung, wenn ein Aufprall erfasst wird; und ein Kraftbegrenzungsmittel, das weiteres Ausziehen des Sicherheitsgurtbandes zulässt, nachdem der Sperr-Ring unter dem Einfluss der Vorwärtsbewegung eines Fahrzeuginsassen blockiert hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftbegrenzungsmittel ein Stück Draht umfasst, das an einem Ende von entweder der Spule oder dem Sperr-Ring angebracht ist und in einer von dem genannten einen Ende beabstandeten Entfernung auf einen Stift aufgewickelt ist, der jeweils umgekehrt an dem Sperr-Ring bzw. der Spule befestigt ist, so dass der Draht unter dem Einfluss von Aufprallkräften über einem vorbestimmten Wert um den Stift gezogen wird.

1 ist eine isometrische Darstellung eines Teils eines Sicherheitsgurtaufrollers gemäß dem Stand der Technik.

2 ist eine isometrische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Teils des Sicherheitsgurtaufrollers von 1, der eine erste Ausgestaltung eines Lastbegrenzungsmechanismus vor der Lastbegrenzung beinhaltet.

3 ist eine isometrische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Teils des Sicherheitsgurtaufrollers von 1, der eine erste Ausgestaltung eines Lastbegrenzungsmechanismus nach der Lastbegrenzung beinhaltet.

4 ist eine Draufsicht, die den Lastbegrenzungsmechanismus von 2 und 3 vor der Lastbegrenzung detaillierter darstellt.

5 ist eine Draufsicht, die den Lastbegrenzungsmechanismus von 2 und 3 nach der Lastbegrenzung detaillierter darstellt.

6 ist eine auseinandergezogene isometrische Darstellung eines Sicherheitsgurtaufrollers gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.

7 ist eine isometrische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Teils des Sicherheitsgurtaufrollers von 6 vor der Lastbegrenzung.

8 ist eine isometrische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Teils des Sicherheitsgurtaufrollers von 6 nach der Lastbegrenzung.

9 ist eine detailliertere Draufsicht des Lastbegrenzungsmechanismus der 6 bis 8 vor der Lastbegrenzung.

10 ist eine detailliertere Draufsicht des Lastbegrenzungsmechanismus der 6 bis 8 vor der Lastbegrenzung.

11 ist eine isometrische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Teils des Sicherheitsgurtaufrollers gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung nach der Lastbegrenzung.

12 ist eine Draufsicht des Lastbegrenzungsmechanismus von 11 nach der Lastbegrenzung.

13 illustriert eine weitere alternative Wicklungsanordnung.

14 illustriert noch eine weitere alternative Wicklungsanordnung.

15 illustriert noch eine weitere alternative Wicklungsanordnung vor der Lastbegrenzung.

16 illustriert noch eine weitere alternative Wicklungsanordnung während der Lastbegrenzung.

17 ist ein Diagramm der Last im Verhältnis zur Verschiebung für die Ausgestaltung der 15 und 16.

Die Lastbegrenzungsanordnung der vorliegenden Erfindung kann in einem traditionellen Sicherheitsgurtaufroller verwendet werden, der fachkundigen Personen gut bekannt ist. Ein derartiger Sicherheitsgurtaufroller wird in 1 allgemein dargestellt und umfasst eine zylindrische Aufrollerspule 1, die rotationsfähig in einem Rahmen 8 montiert ist zum Aufrollen oder Ausziehen von Sicherheitsgurtband (nicht abgebildet).

Bei einer Kollision aktiviert ein Sensor einen Sperrmechanismus zum Bewegen eines Sperrstücks 10, sodass es mit den Zähnen eines an einem Ende der Spule 1 befestigten Sperr-Rings 3 in Eingriff kommt, vorbehaltlich weiterer Bewegung aufgrund von Lastbegrenzungsanordnungen. Dies verhindert die Drehung der Spule. Das andere Ende der Spule 1 ist mit einem Aufrollfedermechanismus (nicht abgebildet) verbunden, der eine Schraubenfeder vom Uhrfedertyp umfasst, die die Spule 1 auf einen Gurtaufrollzustand vorspannt.

Eine Lastbegrenzungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Draht 4, der zwischen dem Sperr-Ring 3 und der Spule 1 eingesetzt ist, zum Beispiel zwischen dem Sperr-Ring 3 und einer Spulenspindel 20. Dies kann eine beliebige aus einer Reihe von verschiedenen Ausgestaltungen haben, wie die in den 2 bis 5 gezeigten oder die in den 6 bis 10 gezeigten oder die in 11 und 13 gezeigten mit den in einer beliebigen der 13 bis 16 gezeigten Modifikationen.

2 bis 5 illustrieren eine erste Ausgestaltung der Erfindung, in der der Draht 4 durch Hindurchführen durch ein Loch 21 in der Spulenspindel an der Spulenspindel 20 angebracht ist und um einen Stift 6, der an der Spulenseite des Sperr-Rings 3 befestigt ist, gewendelt ist. Die Spindel 20 ist an der Spule 1 befestigt und die Wendel des Drahts 4 sind so angeordnet, dass sie spiralförmig am Stift 6 entlang gewickelt sind. Der Draht ist in 4 in Draufsicht gezeigt. In den 3 und 5 wird die Anordnung des Drahts während der Lastbegrenzung gezeigt, wenn der Draht 4 sich um die Spindel 20 wickelt.

Gemäß anderen Ausgestaltungen der Erfindung gibt es eine Mehrzahl von Stiften und der Draht kann mit einer einzelnen Windung oder mehreren Windungen oder einem Gemisch aus einzelnen und mehreren Windungen um jeden gewickelt werden, um die Lastbegrenzungswirkung auf die erforderlichen Windungen abzustimmen, um die Lastbegrenzungswirkung auf das gewünschte Niveau für die vorgesehene Anwendung abzustimmen.

6 bis 10 illustrieren eine zweite Ausgestaltung der Erfindung, die eine Mehrzahl von Stiften 6a, 6b, 6c umfasst, die alle am Sperr-Ring 3 angebracht sind. Der Draht 4 ist durch ein gebogenes Ende 30 des Drahts, das in ein Loch 31 in der Spindel passt, an der Spulenspindel 20 angebracht. Der Draht ist dann um jeden Stift 6a, 6b und 6c gebogen. Dies ergibt einen einstufigen Lastbegrenzer. Der Draht 4 ist um alle Stifte 6a, 6b, 6c herum gezogen und die Lastbegrenzungslast kann durch Erhöhen der Stiftezahl vergrößert werden. 6 zeigt die Ausgestaltung dessen in einer auseinandergezogenen Darstellung. 7 zeigt die Anordnung in zusammengebauter Darstellung vor der Lastbegrenzung, wobei der Draht 4 gegenüber der in 6 gezeigten Ausgangskonfiguration unverändert ist. 9 zeigt diese in Draufsicht. 8 und 10 zeigen diese Ausgestaltung nach der Lastbegrenzung, wobei der Draht 4 um den Zapfen 21 der Spulenspindel 20 gewickelt ist.

11 und 12 illustrieren eine dritte Ausgestaltung der Erfindung, die drei am Sperr-Ring 3 befestigte Stifte 6a, 6b und 6c umfasst. In dieser Ausgestaltung ist der Draht am Spulenspindelzapfen 21 verankert und in mehrfachen Windungen um zwei der Stifte 6a und 6c und teilweise um den dritten Stift 6b, der zwischen den ersten beiden Stiften angeordnet ist, gewickelt. Während der Lastbegrenzung wickelt sich der Draht beim Drehen der Spule von den mehreren Windungen um den Stift 6a, 6b und 6c ab und wird auf den Spulenspindelzapfen 21 aufgewickelt. Diese Anordnung ergibt einen hohen Grad an Lastbegrenzung. Selbstverständlich kann der Draht in der Ausgangskonfiguration in jeder beliebigen Zahl von Windungen um jeden Stift 6a, 6b und 6c gelegt sein und es sind viele Möglichkeiten zum Abstimmen der Lastbegrenzungsreaktion auf die jeweiligen erforderlichen Bedingungen vorgesehen. Die Anordnung kann so sein, dass der Draht 4 anfänglich um die Stifte 6a, 6b und 6c gelegt ist, im Lauf der Lastbegrenzung aber vollständig vom ersten Stift 6a und/oder dem zweiten Stift 6b heruntergezogen werden kann. Dies ergibt effektiv eine zweistufige Lastbegrenzung, weil die Lastbegrenzung anfänglich auf einem hohen Niveau erfolgt, wenn der Draht 4 um jeden Stift gebogen ist, und auf einem niedrigeren Niveau, wenn der Draht vom ersten Stift 6a abgewickelt ist. Die Leistung der Lastbegrenzung kann durch Ändern der Zahl der um jeden Stift gelegten Wendel, des Wicklungswinkels, des Drahtdurchmessers und der Anzahl von Drähten abgestimmt werden.

13 illustriert eine vierte Ausgestaltung der Erfindung. Der Draht kann so angeordnet sein, dass er radial oder spiralförmig entlang der Achse des Stifts oder der Stifte gewickelt ist. Wenn eine axiale Wicklung verwendet wird, nimmt das zum Wickeln des Drahts erforderliche Drehmoment bei zunehmendem Winkel des Wendels ab, und diese Charakeristik kann weiter ausgenutzt werden, um die Lastbegrenzungseigenschaften für die Anwendung passend abzustimmen. Ein einzelner Stift 6 wird am Sperr-Ring befestigt gezeigt und der Draht 4 ist in nebeneinander liegenden Windungen, d.h. spiralförmig, mehrmals um den Spindelzapfen 21 gewickelt. Alternativ kann der Draht 4 auf radiale Weise wie eine Uhrfeder auf die Spindel 21 gewendelt sein, wie in 14 illustriert wird, wobei ein Führungselement 40 zum Stützen der Radialwendel von Draht 4 am Sperr-Ring 3 angebracht ist.

In 15 und 16 sind zwei Stifte 6d und 6e einander diametral entgegengesetzt auf jeder Seite des Spindelzapfens 21 angeordnet. 15 illustriert diese Ausgestaltung vor der Lastbegrenzung, wobei der Draht am Spindelzapfen 21 angebracht und ein paarmal um jeden Stift 6d und 6e gewendelt ist. 16 illustriert diese Ausgestaltung nach der Lastbegrenzung, wobei der Draht 4 von einem Stift 6e abgewickelt und auf den Zapfen 21 gewendelt ist. Dies ergibt ebenfalls effektiv eine zweistufige Lastbegrenzung, wie unten mit Bezug auf das in 17 gezeigte Diagramm erläutert wird.

17 ist ein Diagramm der Last im Verhältnis zur Verschiebung und der Abschnitt A betrifft beide von einem Draht 4 in Eingriff genommenen Stifte 6d und 6e, während Abschnitt B nur den einen vom Draht 4 in Eingriff genommenen Stift 6d betrifft.

Vorzugsweise ist der Draht in mehreren Windungen um den Stift gewickelt. Der Draht benötigt Energie, um sich um den Stift zu verformen (dies ist als Windeneffekt bekannt), und dies erzeugt die Lastbegrenzungswirkung.

Das Ende des Drahts, das verankert ist, kann an einer Spindel angebracht sein, vorzugsweise im Spulenkörper, und der Draht wickelt sich auch um die Spindel, die daher als Kabelrolle wirkt, die den um den Stift gezogenen Draht aufnimmt und zum Lastbegrenzungseffekt beiträgt.

Der Draht kann aus Stahl mit einem ersten geraden Abschnitt oder einer geringen Krümmung gefolgt von einem oder mehreren Wendeln und gefolgt von einem zweiten geraden Abschnitt vorgeformt sein. Der Stift kann dann durch die Wicklungen gesteckt werden und am ersten geraden Abschnitt kann eine Blockierung oder ein Anschlag angebracht werden, um zu verhindern, dass sich der Draht abwickelt.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie relativ kostengünstig ausgeführt werden kann und der Lastbegrenzungseffekt durch Ändern des Durchmessers des Drahts, des Materials des Drahts, der Anzahl von Windungen des Drahts um den Stift, des Stiftdurchmessers oder der Anzahl von Drähten leicht geändert werden kann.