DE10040976C1 - Automobile seatbelt tensioning reel has torsion rod provided with winding which ruptures dependent on loading providing variable force/displacement characteristic - Google Patents
Automobile seatbelt tensioning reel has torsion rod provided with winding which ruptures dependent on loading providing variable force/displacement characteristicInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen selbstsperrenden Gurtaufroller mit einer fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv ansteuerbaren Blockiervorrichtung, wobei der Gurtaufroller mit einer als Torsionsstab ausgebildeten Kraftbegrenzungseinrichtung versehen ist und der Torsionsstab einerseits an die Gurtaufwickelwelle und andererseits an die Blockiervorrichtung des Gurtaufrollers angeschlossen ist und wobei zur Erhöhung der Rückhaltekraft und zur Erzielung einer variabel einstellbaren Kraft-Weg- Kennlinie eine zusätzliche energievernichtende Einrichtung vorgesehen ist.The invention relates to a self-locking belt retractor with a vehicle sensitive and / or webbing sensitive controllable blocking device, the belt retractor with a trained as a torsion bar Force limiting device is provided and the Torsion bar on the one hand on the belt winding shaft and on the other hand to the blocking device of the belt retractor is connected and used to increase the retention force and to achieve a variably adjustable force-displacement Characteristic an additional energy-wasting device is provided.
Ein Gurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen ist in der WO 96/32303 beschrieben. Zur Einstellung einer abgestuften und/oder degressiven Kraft-Weg-Kennlinie sind dabei unterschiedliche Einrichtungen vorgeschlagen, die in den Kraftübertragungsweg zwischen dem Torsionsstab und einem zugeordneten Profilkopf als Träger des auslenkbar angeordneten Blockiersperrgliedes eingeschaltet sind. Entsprechende Lösungen sehen beispielsweise vor, den Torsionsstab mit über seine Erstreckung unterschiedlichen Querschnitten auszuführen oder mehrere Torsionsstäbe ineinander zu verschachteln oder einen zusätzlichen, bei der Weiterdrehung der Gurtaufwickelwelle beanspruchten Biegebolzen anzuordnen.A belt retractor with the aforementioned features is in the WO 96/32303. To set a graded and / or degressive force-displacement characteristic are included proposed different facilities in the Power transmission path between the torsion bar and one assigned profile head as the carrier of the deflectable Arranged blocking blocking member are turned on. Appropriate solutions provide, for example, the Torsion bar with different over its extension Execute cross sections or several torsion bars nest into each other or an additional one, at the further rotation of the belt take-up shaft To arrange bending bolts.
Zu dem gleichen Zweck ist es aus der DE 296 22 181 U1 unter anderem bekannt, parallel zu einem zentralen Torsionsstab ringförmig um diesen herum weitere Torsionsstäbe anzuordnen, wobei eine gesondert ansteuerbare Stellvorrichtung vorgesehen ist, um das Bündel von Torsionsstäben in einem jeweils unterschiedlichen Zusammenwirken wirksam werden zu lassen.For the same purpose it is from DE 296 22 181 U1 other known, parallel to a central torsion bar other torsion bars around it to arrange, a separately controllable Actuating device is provided to the bundle of Torsion bars in a different one To make cooperation work.
Mit den bekannten Ausführungen ist der Nachteil verbunden, daß die Anordnung der zusätzlichen und gegebenenfalls in ihrem Ansprechen steuerbaren Einrichtungen bzw. Torsionsstäbe in Herstellung und Montage aufwendig ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Gurtaufroller mit den gattungsgemäßen Merkmalen die Anordnung der zusätzlichen energievernichtenden Einrichtung zu vereinfachen.The disadvantage associated with the known designs is that the arrangement of the additional and possibly in controllable devices or their response Torsion bars are expensive to manufacture and assemble. The The invention is therefore based on the object Belt retractor with the generic features Arrangement of the additional energy-wiping device to simplify.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind. The solution to this problem is inclusive advantageous refinements and developments of Invention from the content of the claims, which this Description are reproduced.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß der Torsionsstab auf wenigstens einem Teil seiner Länge mit einer sein Widerstandsmoment erhöhenden Wicklung aus einem durch Beanspruchung zerstörbaren Materialstrang versehen ist. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß zur Einstellung des gewünschten Kraftverlaufes auf den Torsionsstab lediglich die zuvor definierte Wicklung aufzubringen ist. In Abhängigkeit von dem verwendeten Werkstoff, von dem Querschnitt des gewickelten Materialstranges sowie von der Wicklungsart und der Wickelmenge lassen sich unterschiedliche Torsionskraftverläufe im Sinne einer abgestuften und/oder degressiven wie auch progressiven Kennlinie einstellen. Neben der so vermittelten großen Variabilität bei der Einstellung des Torsionskraftverlaufes ist in vorteilhafter Weise eine kostengünstige und einfache Herstellung des Torsionsstabes wie auch Montage des Gurtaufrollers gegeben. Im Wege einer einfachen Montage kann beispielsweise der Materialstrang unmittelbar von einer Rolle mit einer Wickelmaschine auf den Torsionsstab gebracht werden; derartige Wickelmaschinen sind heute für andere Anwendungen bereits im Einsatz.The basic idea of the invention provides that the Torsion bar along at least part of its length a winding increasing its section modulus from one provided strand of material that can be destroyed by stress is. With the invention has the advantage that for Setting the desired force curve to the Torsion bar only the winding previously defined is to be brought up. Depending on the used Material, from the cross section of the wound Material strand as well as the type of winding and the Wrapping quantity can be different Torsional force curves in the sense of a graded and / or Set degressive as well as progressive characteristic. In addition to the great variability in the Setting the torsional force curve is advantageous Way an inexpensive and easy manufacture of the Torsion bar as well as assembly of the belt retractor. In a simple assembly, for example Material strand directly from a roll with a Winding machine can be placed on the torsion bar; such winding machines are today for other applications already in use.
Insbesondere bei einem degressiven Kraftverlauf werden im Verlaufe der Kraftbegrenzungsphase die gewickelten Materialstränge nacheinander bis zum Bruch belastet, was zu einem stufenweise abfallenden Kraftverlauf führt, bevor das Kraftniveau des Torsionsstabes erreicht ist und der Torsionsstab nur noch allein wirksam ist. Especially with a degressive force curve in the The wrapped phase of the force limitation phase Strands of material consecutively strained to break, which too leads to a gradually decreasing force curve before the Force level of the torsion bar is reached and the Torsion bar is only effective alone.
In der US 4 323 205 ist ein Gurtaufroller mit einem deformierbaren Energieabsorptionselement als Kraftbegrenzer beschrieben, welches in einer schraubenförmigen Wicklung bezüglich einer Gurtwelle angeordnet ist und im Belastungsfall von der sich drehenden Gurtwelle durch eine Schikane gezogen wird. In einer ähnlichen Weise ist bei dem in der DE 296 14 587 U1 beschriebenen Gegenstand ein eine Welle umschlingendes und diese durchsetzendes Energieabsorptionselement vorgesehen, welches durch die Drehung der Welle gegen das Energieabsorptionselement außen einfassende Stützelemente aufgebogen wird. Diese Maßnahmen dienen jedoch der Energieabsorption an sich und nicht der Einstellung des Kraftverlaufes an einem Torsionsstab.In US 4,323,205 there is a belt retractor with a deformable energy absorption element as a force limiter described, which is in a helical winding is arranged with respect to a belt shaft and in Load case from the rotating belt shaft through a Being harassed. In a similar way the subject described in DE 296 14 587 U1 a Wave wrapping and penetrating this Energy absorption element provided by the Rotation of the shaft against the energy absorption element on the outside enclosing support elements is bent. These measures serve however the energy absorption per se and not the Adjustment of the force curve on a torsion bar.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wicklung mit großer Steigung des gewickelten Materialstranges ausgebildet ist; hiermit ergibt sich ein degressiver Kraftverlauf mit einem relativ geringen sprungweisen Absinken des Kraftniveaus. Da bei einer großen Steigung der Wicklung relativ wenig Material eingesetzt wird, ergibt sich nur ein kleinerer Einfluß des Materialstranges über einen kürzeren Zeitraum.According to a first embodiment of the invention provided that the winding with a large slope of wound strand of material is formed; herewith there is a degressive force curve with a relative small sudden drop in strength level. There with a large slope of the winding relatively little material is used, there is only a smaller influence of the Strands of material over a shorter period.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Wicklung mit kleiner Steigung des gewickelten Materialstranges ausgeführt ist; hiermit ergeben sich im Vergleich mit dem eine große Steigung aufweisenden Wickelverlauf größere Absenkungen des Kraftniveaus. Im übrigen bringt eine kleine Steigung der Wicklung mehr Material auf den Torsionsstab und sorgt so für einen großen und über die Zeitdauer auch längeren Einfluß der Wicklung auf den Torsionskraftverlauf.Alternatively it can be provided that the winding with small slope of the wound material strand is executed; this results in comparison with the a winding course with a large slope larger Reductions in strength level. For the rest, bring a small one Slope of winding more material on the torsion bar and thus ensures a large and over time longer influence of the winding on the torsional force curve.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Wicklung mit Vorspannung auf den Torsionsstab aufgebracht ist. Bei einer unter Vorspannung aufgebrachten Wicklung ist deren Einfluß auf den Kraftverlauf mit Beginn der Belastung sofort vorhanden; ist dagegen die Wicklung nur lose oder mit viel Spiel aufgebracht, so setzt der Einfluß der Wicklung auf den Kraftverlauf später ein.According to one embodiment of the invention be provided that the winding with bias on the Torsion bar is applied. With one under tension applied winding is their influence on the Force curve immediately available when the load begins; is on the other hand, the winding is loose or with a lot of play applied, so the influence of the winding on the Force progression later.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wicklung aus einer von einem Ende des Torsionsstabes ausgehenden und sich über die Länge des Torsionsstabes erstreckenden Hinwicklung und aus einer nach Umlenkung des Materialstanges am anderen Ende des Torsionsstabes ausgeführten Rückwicklung des Materialstranges besteht. Da Hin- und Rückwicklung jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu Bruch gehen, kann somit mit einem einzigen gewickelten Materialstrang eine zweistufige Absenkung des Kraftniveaus verwirklicht werden. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, die Hinwicklung und die Rückwicklung jeweils mit unterschiedlichen Steigungen und/oder unterschiedlichen Vorspannungen aufzubringen.According to an embodiment of the invention provided that the winding from one end of the Torsion bar outgoing and extending over the length of the Torsion rod extending winding and from a to Redirection of the material bar at the other end of the Torsion bar rewinding the Material strand exists. Because back and forth winding each can break at different times with a single wound strand of material two-stage lowering of the force level can be realized. At the same time, the winding up and the Rewind with different slopes and / or apply different prestresses.
Soweit vorgesehen ist, daß die Wicklung aus mehreren Materialsträngen aufgebaut ist, kann sowohl eine einfach durchgehende Wicklung als auch eine Wicklung mit Hinwicklung und Rückwicklung vorgesehen sein.As far as it is provided that the winding consists of several Strands of material is built up, both can be simple continuous winding as well as a winding with Forward winding and rewinding may be provided.
Zweckmäßig besteht die Wicklung aus einem metallischen Draht, dessen Querschnitt in Abhängigkeit von dem gewünschten Kraftverlauf festgelegt ist. Zur Befestigung der Drähte können diese an dem Ende des Torsionsstabes in einem darin vorgesehenen Schlitz verprägt sein. Insbesondere bei einer mit Hinwicklung und Rückwicklung ausgeführten Wicklung können die Drahtenden miteinander verschweißt oder auch miteinander verdreht sein.The winding advantageously consists of a metallic one Wire whose cross section depending on the desired force curve is set. For fixing of the wires can be in at the end of the torsion bar be embossed in a slot provided therein. Especially with one with winding and rewinding executed winding, the wire ends together welded or twisted together.
In einer alternativen Ausführungsform kann aber auch vorgesehen sein, daß die Wicklung aus einem textilen Material besteht, wobei die Wicklung mit einem Seil, einem Band oder einem entsprechend gewebten Garn ausgeführt sein kann. Auch derartige hochreißfeste textile Materialien weisen eine entsprechende Bruchlast auf, so daß das gewünschte Kraftniveau entsprechend einstellbar ist.In an alternative embodiment, however, can also be provided that the winding from a textile Material consists, the winding with a rope, a Ribbon or a suitably woven yarn can. Even such highly tear-resistant textile materials have a corresponding breaking load, so that the desired level of force is adjustable accordingly.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing reproduced, which are described below. It demonstrate:
Fig. 1 einen aus dem gattungsbildenden Stand der Technik bekannten Gurtaufroller in einer schaubildlichen Gesamtdarstellung, Fig. 1 shows a known from the generic prior art seat belt retractor in a diagrammatical overall view,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des mit einer eine große Steigung aufweisenden Wicklung versehenen Torsionsstabes, Fig. 2 is provided a first embodiment of a large pitch winding having the torsion bar,
Fig. 3 den zugehörigen Kraft-Weg-Verlauf im Diagramm, Fig. 3 shows the corresponding force-displacement curve in the diagram
Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel des mit einer eine kleine Steigung aufweisenden Wicklung versehenen Torsionsstabes, Fig. 4 the torsion bar provided another embodiment of a small pitch winding having,
Fig. 5 den zu Fig. 4 zugehörigen Kraft-Weg-Verlauf im Diagramm, Fig. 5 to the accompanying Fig. 4 force-displacement curve in the diagram
Fig. 6 ein der Darstellung der Fig. 2 entsprechendes Ausführungsbeispiel mit einer aus zwei Materialsträngen bestehenden Wicklung, Fig. 6 is a view of the Fig. 2 corresponding embodiment with a two-material strands winding,
Fig. 7 den zu Fig. 6 zugehörigen Kraft-Weg-Verlauf im Diagramm. FIG. 7 shows the force-displacement curve associated with FIG. 6 in the diagram.
Wie sich zunächst aus der aus dem gattungsbildenden Stand der Technik nach der WO 96/32303 aus Gründen des besseren Verständnisses der Erfindung übernommenen Fig. 1 ergibt, besteht der Gurtaufroller aus einem U-förmigen Gehäuse 10, in dessen U-Schenkeln 11 bzw. den darin angeordneten Durchbrüchen 12 eine Gurtaufwickelwelle 13 gelagert ist. An dem blockierseitigen Ende der Gurtaufwickelwelle 13 ist dieser stirnseitig ein in dem U-Schenkel 11 des Gehäuses 10 umlaufender Profilkopf 14 zugeordnet, wobei an dem Profilkopf 14 ein radial unter der Wirkung einer nicht dargestellten Steuereinrichtung auslenkbares Blockiersperrglied 15 gelagert ist, welches aufgrund der Ansteuerung im Falle einer einwirkenden Verzögerung in die in dem zugeordneten Durchbruch 12 angeordnete Verzahnung 16 eingesteuert wird.As can be seen from FIG. 1, taken from the generic state of the art according to WO 96/32303 for reasons of a better understanding of the invention, the belt retractor consists of a U-shaped housing 10 , in the U-legs 11 or openings 12 arranged therein a belt winding shaft 13 is mounted. At the end of the belt take-up shaft 13 on the blocking side, this end face is assigned a profile head 14 which runs around in the U-leg 11 of the housing 10 , with a blocking blocking element 15 which is radially deflectable under the action of a control device (not shown) and which is mounted on the profile head 14 due to the actuation in the In the event of an acting delay, the toothing 16 arranged in the associated opening 12 is inserted.
Der Profilkopf 14 und die Gurtaufwickelwelle 13 sind durch einen als Kraftbegrenzungseinrichtung wirkenden Torsionsstab 17 miteinander verbunden, indem das einen Anschlußkopf 30 aufweisende Ende des Torsionsstabes 17 vorzugsweise formschlüssig mit dem Profilkopf 14 verbunden ist und daß ebenfalls mit einem Anschlußkopf 30 versehene andere Ende des in der Gurtaufwickelwelle 13 verlaufenden Torsionsstabes 17 in einer nicht dargestellten Weise mit der Gurtaufwickelwelle 13 verbunden ist. Kommt es somit nach dem Blockieren des Profilkopfes 14 mittels des Blockiersperrgliedes 15 zu einem weiteren Gurtbandauszug mit entsprechender Drehung der Gurtaufwickelwelle 13, so wird diese Drehbewegung über den Torsionsstab 17 unter gleichzeitiger Energieaufnahme auf den Profilkopf 14 übertragen, wobei entweder zur Begrenzung der Verformung des Torsionsstabes 17 ein Anschlag zwischen der Gurtaufwickelwelle 13 und dem Profilkopf 14 vorgesehen ist oder der Torsionsstab derart ausgelegt ist, daß er eine größere Anzahl von Umdrehungen ausführen kann als zur Energieumwandlung benötigt werden.The profile head 14 and the belt winding shaft 13 are connected by a stop acting as a force limiting device torsion bar 17 to each other by the a connection head 30 having the end of the torsion bar 17 is preferably positively connected with the profile head 14 and that also with a connection head 30 provided other end of the belt winding shaft 13 extending torsion bar 17 is connected in a manner not shown with the belt winding shaft 13 . If, after blocking the profile head 14 by means of the blocking blocking member 15, there is a further webbing pull-out with a corresponding rotation of the belt winding shaft 13 , this rotary movement is transmitted via the torsion bar 17 with simultaneous energy absorption to the profile head 14 , either to limit the deformation of the torsion bar 17 a stop is provided between the belt winding shaft 13 and the profile head 14 or the torsion bar is designed in such a way that it can carry out a larger number of revolutions than is required for energy conversion.
In den weiteren Figuren ist jeweils der Torsionsstab mit der auf ihm als zusätzliche energievernichtende Einrichtung aufgebrachten Wicklung nebst der zugehörigen Kraft-Weg- Kennlinie dargestellt.The torsion bar is included in the other figures the one on it as an additional energy-wiping device applied winding along with the associated force-displacement Characteristic curve shown.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Torsionsstab 17 mit einer Wicklung 18 aus einem einzigen Materialstrang 19 versehen, wobei die Wicklung 18 in Hin- und Rückwicklung aufgebracht ist. Hierzu ist das eine Ende des Materialstranges 19 mittels einer Einhängung 20 an dem Anschlußkopf 30 des Torsionsstabes 17 in einer geeigneten Weise befestigt und erstreckt sich von hier aus in einer Hinwicklung 21 zum gegenüberliegenden Ende des Torsionsstabes bzw. zu dessen dort befindlichem Anschlußkopf 30. Im Bereich dieses Anschlußkopfes ist der Materialstrang 19 in eine Umlenkung 23 geführt und von hier aus in einer Rückwicklung 22 zum vorderen Ende des Torsionsstabes zurückgeführt. Der in Fig. 3 dargestellte zugehörige Kurvenverlauf 24 des Drehmomentenverlaufes in Abhängigkeit von den Umdrehungen der Welle weist zunächst einen ersten Abfall 25 aus, wenn die Hinwicklung 21 oder die Rückwicklung 22 bei entsprechender Belastung des Torsionsstabes 17 zu Bruch geht. Im Anschluß daran stellt sich ein Zwischenniveau 26 ein, bevor ein weiterer Abfall 27 des Drehmoments bei Bruch der jeweils anderen Wicklung 21 bzw. 22 erfolgt, bevor im Anschluß daran das Kraftniveau des Torsionsstabes 28 erreicht ist.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the torsion bar 17 is provided with a winding 18 made of a single strand of material 19 , the winding 18 being applied in back and forth winding. To this end, which is fixed one end of the strand of material 19 by a hanging system 20 at the connecting head 30 of the torsion bar 17 in a suitable manner and extends from there in a Hinwicklung 21 to the opposite end of the torsion bar or to its befindlichem where the connecting head 30th In the area of this connection head, the strand of material 19 is guided into a deflection 23 and from here in a rewind 22 to the front end of the torsion bar. The associated curve profile 24 of the torque profile as a function of the revolutions of the shaft, shown in FIG. 3, initially shows a first drop 25 when the winding 21 or the rewinding 22 breaks with a corresponding load on the torsion bar 17 . This is followed by an intermediate level 26 before there is a further drop 27 in torque when the other winding 21 or 22 breaks, before the force level of the torsion bar 28 is subsequently reached.
Das in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 3 lediglich dadurch, daß die Wicklung 18 des Materialstranges 19 mit einer kleineren Steigung aufgebracht ist, und hiermit ist nicht nur eine etwas stärkere Abstufung des jeweiligen Abfalls des Drehmoments bei Bruch der Teilwicklung 21, 22 entsprechend den Ästen 25, 27 des Kurvenverlaufs verbunden, vielmehr erstreckt sich das zwischen den Kurvenverlaufsästen 25, 27 bestehende Zwischenniveau 26 auch über einen größeren Umdrehungsbereich.The embodiment shown in FIGS. 4 and 5 differs from the previously described embodiment of FIGS. 2, 3 only in that the winding 18 of the strand of material 19 is applied with a smaller pitch, and this is not only a somewhat stronger gradation of the respective drop of the torque in case of breakage of the sub-winding 21, 22 respectively connected to the branches 25, 27 of the curve, rather, that extends between the curve branches 25, 27 existing intermediate level 26 is also over a wider speed range.
Bei dem in Fig. 6, 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Materialstränge 19 jeweils in einer Hinwicklung 21 bzw. Rückwicklung 22 mit entsprechenden Umlenkungen 23 angeordnet, so daß sich insgesamt ein vierstufiger degressiver Abfall des Drehmoments einstellt, wenn die zugehörigen Teilwicklungen bei Beanspruchung des Torsionsstabes zu Bruch gehen.In the embodiment shown in Fig. 6, 7 two strands of material 19 are each arranged in a winding 21 or rewind 22 with corresponding deflections 23 , so that a four-stage degressive decrease in the torque occurs when the associated partial windings when the torsion bar is stressed Break go.
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