DE19532781C2 - Sicherheitsgurtaufroller mit zwei fahrzeugsensitiven Sensoren mit unterschiedlicher Ansprechschwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller mit einem gurtbandsensitiven Steuersystem zur Blockierung des Gurtaufrollers bei oberhalb einer Ansprechschwelle liegendem Gurtbandauszug und mit einem fahrzeugsensitiven Steuersystem zur Blockierung des Gurtaufrollers bei auftretenden horizontalen Fahrzeugbeschleunigungen, wobei das fahrzeugsensitive Steuersystem einen ersten fahrzeugsensitiven Sensor und ein eine Verzahnung aufweisendes Steuerrad aufweist und der erste fahrzeugsensitive Sensor bei Überschreiten seiner auf die gesetzlichen Grenzwerte eingestellten Ansprechschwelle einen Blockierhebel in die Verzahnung des Steuerrades einsteuert.

Ein Gurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen ist beispielsweise in der DE 38 24 164 beschrieben; der bei dem bekannten Gurtaufroller eingesetzte fahrzeugsensitive Fahrzeugsensor ist als Kugelsensor ausgebildet, dessen von der Kugel bei deren Auslenkung beaufschlagter Impulshebel im Auslösefall einen Blockierhebel in die Außenverzahnung der zum Steuersystem gehörigen Steuerscheibe einsteuert und so über die Blockierung der Drehung der Steuerscheibe eine Blockierung des Gurtaufrollers einleitet. Für die Auslegung der Ansprechschwelle des einzigen und insoweit ersten fahrzeugsensitiven Sensors gelten gesetzlich vorgeschriebene Beschleunigungsgrenzwerte, die beispielsweise in den europäischen Staaten bei 0,45 g und in den USA bei 0,7 g liegen.

Mit dem bekannten Gurtaufroller ist der Nachteil verbunden, daß sein Einsatz unter bestimmten Bedingungen, wie beispielsweise Einbau des Gurtaufrollers mit dem darin angeordneten ersten fahrzeugsensitiven Sensor in einem in seiner Neigung veränderlichen Bauteil wie zum Beispiel Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes oder Einsatz einer elektrischen Ansteuerung des Blockierhebels über einen extern, außerhalb des Gurtaufrollers angeordneten Sensor, nicht die volle Sicherheit garantiert, da bei entsprechenden Einbausituationen der Wunsch der Anwender nach einem hohen Sicherheitsniveau besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Gurtaufroller mit den eingangs genannten Merkmalen das Sicherheitsniveau hinsichtlich der Ansteuerung des Blockiersystems durch das fahrzeugsensitive Steuersystem zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß dem Blockierhebel ein zweiter mechanisch arbeitender und direkt auf den Blockierhebel einwirkender fahrzeugsensitiver Sensor zugeordnet ist, dessen Ansprechschwelle oberhalb der Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors liegt und der auf bei leichten Unfällen auftretende Beschleunigungen anspricht. Der zur Erhöhung des Sicherheitsniveaus erfindungsgemäß vorgesehene zweite mechanisch arbeitende fahrzeugsensitive Sensor stellt dabei nicht etwa eine Verdopplung des fahrzeugsensitiven Steuersystems und insoweit einen Schutz gegen den Ausfall des ersten fahrzeugsensitiven Sensors dar, sondern aufgrund seiner oberhalb der durch die gesetzlichen Grenzwerte definierten Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors liegenden eigenen Ansprechschwelle reagiert der zweite fahrzeugsensitive Sensor bei unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte liegenden Beschleunigungen, also im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeuges noch nicht; der zweite und zusätzliche fahrzeugsensitive Sensor kommt erst bei besonderen Beanspruchsungs- und Einbausituationen zum Tragen.

Damit stellt die Erfindung in überraschend einfacher Weise ein System bereit, welches auch bei Beschleunigungen anspricht, wie sie bei leichten Unfällen auftreten, bei denen aus dem Stand der Technik bekannte Systeme versagen würden. Der Grundgedanke der Erfindung ist auch aus dem Grunde fernliegend, als es durchaus widersinnig erscheint, einen Sensor so auszulegen, daß seine Ansprechschwelle oberhalb der gesetzlichen Anforderungen liegt.

Ein erster bei Verwirklichung des Erfindungsgedankens vorteilhafter Anwendungsfall ist dann gegeben, wenn der Gurtaufroller mit dem darin integrierten ersten fahrzeugsensitiven Sensor in einem in seiner Neigung verstellbaren Teil eines Fahrzeugsitzes eingebaut ist, also in die neigungsverstellbar eingerichtete Sitzfläche des Fahrzeugsitzes oder in dessen ohnehin neigungsverstellbare Rückenlehne, oder wenn der Fahrzeugsitz als Ganzer in seiner Neigung zur Horizontalen veränderbar ist. Da in solchen Fällen sich die Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors verschieben würde und die gesetzlichen Vorschriften somit nicht mehr erfüllt wären, ist bei dem in der gattungsbildenden DE 38 24 164 A1 beschriebenen Gurtaufroller bereits eine Vorrichtung zur Nachführung des ersten fahrzeugsensitiven Sensors derart vorgesehen, daß auch bei der Neigungsverstellung des den Gurtaufroller tragenden Bauteils der fahrzeugsensitive Sensor immer zur Erdachse ausgerichtet ist, so daß seine den gesetzlichen Grenzwerten entsprechende Ansprechschwelle in jeder Funktionslage des Gurtaufrollers gewährleistet ist. Wenn allerdings die Nachführung des ersten fahrzeugsensitiven Sensors fehlerhaft ist, ist eine Gefährdung der mit dem Gurtaufroller angeschnallten Person nicht zu vermeiden. Hier greift in vorteilhafter Weise die erfindungsgemäße Anordnung des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors ein, wobei der zweite fahrzeugsensitive Sensor in dem Gurtaufroller fest angeordnet ist derart, daß in jeder Neigungslage des Gurtaufrollers die Ansprechschwelle des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors oberhalb der Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors liegt und sich bei einer Neigungsverstellung entsprechend ändert. Somit ist in jedem Fall gewährleistet, daß es auch bei einer Wirkungslosigkeit des ersten fahrzeugsensitiven Sensors zu einer Blockierung des Gurtaufrollers kommt, da der zweite fahrzeugsensitive Sensor bei entsprechenden Beschleunigungswerten anspricht, auch wenn diese Ansprechschwelle je nach Einbaulage mehr oder weniger oberhalb des gesetzlichen Grenzwertes liegt; da der zweite fahrzeugsensitive Sensor jedoch fest in den Gurtaufroller eingebaut ist und eine Änderung seiner Ansprechschwelle in Abhängigkeit von der Neigungslage des Gurtaufrollers hingenommen wird, ist ein Funktionsausfall des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors nicht zu befürchten.

Ein zweiter bei Verwirklichung des Erfindungsgedankens vorteilhafter Anwendungsfall ist gegeben, wenn gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung der Blockierhebel über einen im Auslösefall erregten Elektromagneten in seine Blockierlage bewegt wird, wie dies für einen Kugelsensor als einziges Steuersystem aus dem DE-GM 76 30 002 an sich bekannt ist. Bei dieser Anwendung ist das Blockiersystem des Gurtaufrollers als elektrisch arbeitendes System ausgeführt, und zwar in einer sogenannten "aktiven" Ausführung im Gegensatz zu einer "passiven" Ausführung. Bei der passiven Ausführung steht der den Blockierhebel in dessen Stellung außer Eingriff mit der Verzahnung der Steuerscheibe haltende Elektromagnet bei normalen Fahrbedingungen des Fahrzeugs unter permanenter Erregung, womit ein entsprechender Stromverbrauch verbunden ist; es kommt hinzu, daß auch bei ausgeschalteter Zündung dafür Sorge getragen werden muß, daß der Blockierhebel außer Eingriff mit der Steuerscheibenverzahnung liegt, so daß auch bei ausgeschalteter Zündung und fehlender Erregung des Elektromagneten ein Anschnallen möglich ist. Demgegenüber sieht die für die vorliegende Erfindung anzuwendende "aktive" Ausführung vor, daß der Blockierhebel bei normalen Fahrbedingungen des Fahrzeuges auch ohne Erregung des Elektromagneten ständig außer Eingriff mit der Steuerscheibenverzahnung steht, und daß erst bei einer Bestromung des Elektromagneten im Unfallgeschehen, also im Auslösefall, der Elektromagnet den Blockierhebel aktiv in die Steuerscheibenverzahnung einsteuert; demzufolge würde bei dieser aktiven Ausführung eine Unterbrechung der Stromversorgung des Elektromagneten den unverzüglichen Ausfall des Blockiersystems des Gurtaufrollers zur Folge haben. Auch bei Anwendung eines elektrisch aktiv arbeitenden Steuersystems schafft die Erfindung in vorteilhafter Weise Abhilfe, indem erfindungsgemäß eine Kombination des fest eingebauten zweiten fahrzeugsensitiven Sensors mit dem elektrisch aktiv arbeitenden Steuersystem vorgesehen ist. Auch bei einem eventuellen Ausfall der Erregung des Elektromagneten sorgt der zweite fahrzeugsensitive Sensor bei einem Unfall in jedem Fall für die Blockierung des Gurtaufrollers.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der zweite fahrzeugsensitive Sensor als Kugelsensor mit einer in einer Kugelpfanne angeordneten Kugel und einem von der Kugel bei deren Auslenkung bewegten und den Blockierhebel beaufschlagenden Impulshebel ausgebildet, wobei die Kugelpfanne durch im Winkel zur Vertikalen angeordnete Schrägflächen gebildet ist; diese Schrägflächen legen in ihrer Neigung die Ansprechschwelle des Kugelsensors entsprechend fest; die Erfindung ist jedoch nicht auf den an sich bekannten Kugelsensor als zweiten fahrzeugsensitiven Sensor beschränkt, vielmehr ist der Einsatz jedes beliebigen mechanisch arbeitenden Sensors möglich.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gurtaufroller mit einem zwei mechanisch arbeitende fahrzeugsensitive Sensoren aufweisenden Steuersystem in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 einen Gurtaufroller mit einem elektrisch arbeitenden fahrzeugsensitiven Steuersystem und einem zweiten mechanisch arbeitenden fahrzeugsensitiven Sensor in einer schematischen Darstellung,

Fig. 3a-c in einer schematischen Darstellung den zweiten mechanisch arbeitenden fahrzeugsensitiven Sensor in verschiedenen, unterschiedliche Neigungswinkel gegen die Vertikale aufweisenden Einbaulagen des Gurtaufrollers.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der Gurtaufroller ein Gurtaufrollergehäuse 10 und eine darin gelagerte Gurtaufwickelwelle aufweist; Bestandteil des im einzelnen nicht dargestellten Blockiersystems für die Gurtaufwickelwelle ist ein Steuerrad 11 mit einer Außenverzahnung 12; das Steuer- und Blockiersystem ist dabei so ausgestaltet, daß über ein Anhalten des Steuerrades 11 in einer an sich bekannten Weise die Blockierung der Gurtaufwickelwelle eingeleitet bzw. durchgeführt wird.

Bestandteil des fahrzeugsensitiven Steuersystems ist ein erster fahrzeugsensitiver Sensor 13, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugelsensor mit einer Kugelpfanne 14 und einer darin angeordneten Kugel 15 ausgebildet ist; im Falle von auftretenden Beschleunigungen führt eine Verlagerung der Kugel 15 in der Kugelwanne 14 zu einer Betätigung eines Impulshebels 16, der auf einen Blockierhebel 17 einwirkt, welcher bei seiner Verschwenkung in Eingriff mit der Außenverzahnung 12 des Steuerrades 11 kommt, so daß bei entsprechenden auftretenden Beschleunigungen die Gurtaufwickelwelle blockiert wird.

Zusätzlich zu dem ersten fahrzeugsensitiven Sensor 13 ist ein zweiter fahrzeugsensitiver Sensor 18 vorgesehen, der ebenfalls als Kugelsensor mit einer in einer Kugelpfanne 19 angeordneten Kugel 21 ausgebildet ist und dessen Impulshebel 22 ebenfalls bei Ansprechen des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 auf den Blockierhebel 17 einwirkt. Die Kugelpfanne 19 des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 besteht aus Schrägflächen 20, die im Winkel zur Vertikalen angeordnet sind und deren Neigung die Ansprechschwelle des Kugelsensors festlegen, wie im einzelnen an Hand der Fig. 3a bis 3c noch erläutert werden wird.

Die Fig. 2 zeigt das Zusammenwirken des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 mit einem elektrisch arbeitenden Steuersystem, welches aus einem längsverschiebbar angeordneten und auf den Blockierhebel 17 einwirkenden Stößel 24 besteht, der im Auslösefall über einen Elektromagneten 23 derart verschoben wird, daß der Blockierhebel 17 in die in Fig. 2 nicht dargestellte Außenverzahnung des Steuerrades 11 einschwenkt. Bei dem elektrisch arbeitenden Steuersystem handelt es sich um ein sogenanntes aktives Steuersystem, bei welchem der Stößel 24 bei Normalbetrieb des Fahrzeuges bzw. Gurtaufrollers ständig außer Eingriff mit der Außenverzahnung des Steuerrades 11 steht, so daß kein unnötiger Stromverbrauch gegeben ist; erst wenn ein nicht dargestellter, außerhalb des Gurtaufrollers angebrachter erster fahrzeugsensitiver Sensor das Auftreten entsprechender Beschleunigungen feststellt, wird der Elektromagnet 23 durch entsprechende Stromzuschaltung erregt und sorgt für eine Verlagerung des Stößels 24 in Eingriff mit der Außenverzahnung des Steuerrades 11. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein zweiter fahrzeugsensitiver Sensor 18 vorgesehen, dessen Impulshebel 22 direkt auf den Blockierhebel 17 wirkt und bei einem eventuellen Ausfall beispielsweise der Stromversorgung für den Elektromagneten 23 bei Überschreiten seiner Ansprechschwelle für eine Einsteuerung des Blockierhebels 17 in die Außenverzahnung des Steuerrades 11 sorgt.

Der zweite fahrzeugsensitive Sensor 18 ist jeweils fest an dem Gurtaufroller angeordnet, so daß beispielsweise ein Einbau des Gurtaufrollers in unterschiedlichen Neigungswinkeln zur Vertikalen auch zu einer Veränderung der Ansprechschwelle des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 führt; aus diesem Grunde ist diese Ansprechschwelle so ausgelegt, daß in jeder Neigungslage des Gurtaufrollers die Ansprechschwelle des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 oberhalb der Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors liegt, so daß der zweite fahrzeugsensitive Sensor 18 nur bei einem Ausfall des ersten fahrzeugsensitiven Sensors 13 bzw. des fahrzeugsensitiven Steuersystems (Elektromagnet 23) zum Tragen kommt. In den Fig. 3a bis 3c sind derartige unterschiedliche Einbaulagen des Gurtaufrollers an Hand einer schematischen Darstellung der sich einstellenden Verhältnisse bei dem zweiten fahrzeugsensitiven Sensor 18 dargestellt, wobei die Einbaulagen durch die winkelmäßige Anordnung der Schrägflächen 20 mit der davon gehaltenen Kugel 21 des fahrzeugsensitiven Sensors 18 angedeutet ist.

In Fig. 3a ist die neutrale Position des Gurtaufrollers mit dem zugehörigen zweiten fahrzeugsensitiven Sensor 18 dargestellt, die die Einbaulage eines Gurtaufrollers in eine Rückenlehne zeigt, die um etwa 20 Grad aus der Vertikalen nach rückwärts, entgegen der Fahrtrichtung, geneigt ist; es handelt sich hierbei um die erfahrungsgemäß "normale" Sitzposition eines Fahrzeuginsassen. Wie Fig. 3a zu entnehmen ist, sind ausgehend von einer Stellung der Schrägflächen 20 mit 90 Grad zueinander zur Halterung der Kugel 21 die Winkel α₁ und β₁ symmetrisch jeweils zu 45 Grad festgelegt, womit eine Ansprechschwelle in den beiden horizontalen Beschleunigungsrichtungen von 1,0 g definiert ist; diese Ansprechschwelle von 1,0 g liegt oberhalb der für die europäischen Staaten festgelegten Ansprechschwelle für fahrzeugsensitive Sensoren von 0,45 g.

Bei dem in Fig. 3b dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rückenlehne nun um 20 Grad in Fahrtrichtung geschwenkt und damit in ihre senkrechte Position gebracht, was bedeutet, daß auch die Schrägflächen 20 des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors um 20 Grad in Fahrtrichtung (Pfeil 25) gekippt sind, da der zweite fahrzeugsensitive Sensor 18 fest am Gurtaufroller angeschlagen ist. Somit ergibt sich ein Winkel α₂ von 25 Grad, womit nun eine Ansprechschwelle des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 von 0,47 g definiert ist, und auch diese, der Veränderung der Einbaulage entsprechende Ansprechschwelle liegt immer noch höher als die Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors 13 von 0,45 g. Entsprechend verschiebt sich die dem Winkel β₂ zuzuordnende Ansprechschwelle bei entgegengesetzter horizontaler Beschleunigung auf 2,2 g, wobei auch diese hohe Ansprechschwelle noch einen Sicherheitsaspekt bei einem Ausfall des fahrzeugsensitiven Steuersystems im übrigen beinhaltet, weil es im Unfallgeschehen überhaupt zur Auslösung des Blockiersystems des Gurtaufrollers kommt.

Entsprechend ist in Fig. 3c eine Einbaulage des Gurtaufrollers bzw. des damit fest verbundenen zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 in einer um 20 Grad weiter nach hinten, entgegen der Fahrtrichtung (Pfeil 25) geneigten Rückenlehne dargestellt, und entsprechend ist nun der Winkel α₃ mit 65 Grad bemessen, was einer Ansprechschwelle von 2,2 g entspricht, während der Winkel β₃ mit 25 Grad die Ansprechschwelle von 0,47 g festlegt. Auch in dieser Stellung sind die entsprechenden Einsteuerungs­ verhältnisse gegeben.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Abmessungen bzw. Einbaulagen können auch andere Winkelwerte zur Festlegung der Ansprechschwelle des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors 18 gewählt werden, insbesondere auch für die Einhaltung von in anderen Ländern vorgeschriebenen Ansprechschwellen für den ersten fahrzeugsensitiven Sensor, wie dies beispielsweise für die USA mit 0,7 g der Fall ist.

Claims (5)

1. Sicherheitsgurtaufroller mit einem gurtbandsensitiven Steuersystem zur Blockierung des Gurtaufrollers bei oberhalb einer Ansprechschwelle liegendem Gurtbandauszug und mit einem fahrzeugsensitiven Steuersystem zur Blockierung des Gurtaufrollers bei auftretenden horizontalen Fahrzeugbeschleunigungen, wobei das fahrzeugsensitive Steuersystem einen ersten fahrzeugsensitiven Sensor und ein eine Verzahnung aufweisendes Steuerrad aufweist und der erste fahrzeugsensitive Sensor bei Überschreiten seiner auf die gesetzlichen Grenzwerte eingestellten Ansprechschwelle einen Blockierhebel in die Verzahnung des Steuerrades einsteuert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Blockierhebel (17) ein zweiter mechanisch arbeitender und direkt auf den Blockierhebel (17) einwirkender fahrzeugsensitiver Sensor (18) zugeordnet ist, dessen Ansprechschwelle oberhalb der Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors (13) liegt und der auf bei leichten Unfällen auftretende Beschleunigungen anspricht.

2. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, wobei der Gurtaufroller in einem als Ganzer oder in seinem den Gurtaufroller aufnehmenden Teil, wie Rückenlehne oder Sitzteil, in der Neigung verstellbaren Fahrzeugsitz eingebaut und eine Einrichtung zum Nachführen des ersten fahrzeugsensitiven Sensors in seine auf die Vertikale ausgerichteten Achse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Neigungslage des Gurtaufrollers die Ansprechschwelle des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors (18) oberhalb der Ansprechschwelle des ersten fahrzeugsensitiven Sensors (13) liegt und daß sich bei einer Neigungsverstellung die Ansprechschwelle des zweiten fahrzeugsensitiven Sensors (18) ändert.

3. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockierhebel (17) des fahrzeugsensitiven Steuersystems über einen im Auslösefall durch Ansprechen des ersten fahrzeugsensitiven Sensors erregten Elektromagneten (23) in seine Blockierlage bewegt wird.

4. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite fahrzeugsensitive Sensor (18) als Kugelsensor mit einer in einer Kugelpfanne (19) angeordneten Kugel (21) und einem von der Kugel (21) bei deren Auslenkung bewegten und den Blockierhebel (17) beaufschlagenden Impulshebel (22) ausgebildet ist, wobei die Kugelpfanne (19) durch im Winkel zur Vertikalen angeordnete Schrägflächen (20) gebildet ist.

5. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (20) in ihrer Neigung die Ansprechschwelle des Kugelsensors (18) festlegen.