Beharrungsgesteuerter Wickelmechanismus für einen Sicherheitsgurt
Die vorliegende Erfindung betrifft Sicherheitsgurte, wie sie in zunehmendem Masse in Kraftfahrzeugen verwendet werden, und insbesondere einen sogenannten beharrungsgesteuerten Wickelmechanismus (inertia reel) für diese Sicherheitsgurte. Die mit einem solchen Mechanismus ausgerüsteten Sicherheitsgurte liegen normalerweise durch die Kraft einer Feder eng am Körper an, wobei die Federkraft so eingestellt werden kann, dass der Sicherheitsgurt eine weitgehende Bewegungsfreiheit ermöglicht. Wenn jedoch der Sicherheitsgurt einen festen Halt bieten soll, was beispielsweise 'oei starkem Abbremsen des Fahrzeuges der Fall ist, verhindert ein Mechanismus das Abwickeln des Gurtes, so dass die angeschnallte Person im Sitz festgehalten wird.
Sicherheitsgurte dieser Gattung können nach zwei verschiedenen Prinzipien arbeiten. Bei dem einen Prinzip bewirkt ein am Gurt vorgesehener Schnappverschluss die Arretierung, die durch eine absichtliche Bewegung, falls sie genügend rasch erfolgt, ausgelöst werden kann; man kann das als gurtbedingte Arretierung bezeichnen. Nach dem anderen Prinzip ist eine getrennte Steuervorrichtung in Form eines Pendels oder eines anderen Beharrungselementes vorgesehen, bel dem die Arretierung des Gurtes durch die Lage des Pendels bewirkt wird, die von der Bewegung des Fahrzeugs abhängt. In diesem Fall kann der Gurt auch durch eine plötzliche Bewegung der angeschnallten Person nicht arretiert werden, sondern nur dann, wenn eine genügend grosse Kraft das Pendel aus seiner normalen senkrechten Stellung auslenkt; dieses Prinzip kann man als fahrzeugbedingte Arretierung bezeichnen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen beharrungsgesteuerten Wickelmechanismus, der auf dem letzteren Prinzip beruht. Die Erfindung betrifft eine verbesserte fahrzeugbedingte Arretierung, die natürlich auch in einem Wickelmechanismus eingebaut sein kann, der eine zusätzliche gurtbedingte Arretierung besitzt.
Der Erfindung liegt folgende Aufgabenstellung zugrunde: Es soll eine fahrzeugbedingte Arretierung geschaffen werden, die durch ein Beharrungselement betätigt wird, wodurch ein Sicherheitsgurt, beispielsweise der über die Schulter verlaufende Abschnitt von Dreipunktgurten, die über Schulter und Hüfte verlaufen, durch eine Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs arretiert wird. Normalerweise ist der angelegte Gurt nicht arretiert, so dass die angeschnallte Person weitgehende Bewegungsfreiheit hat und sich im Fahrzeug beispielsweise nach vorne oder zur Seite beugen kann.
Die Arretierung erfolgt jedoch dann, wenn eine plötzliche lineare Be schleunigung oder ein plötzliches Abbremsen des Fahrzeugs auftritt, oder wenn das Beharrungselement auf andere Weise, beispielsweise durch seitlich gerichtete Kräfte beim Durchfahren einer Kurve aus der normalen Lage ausgelenkt wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung enthält ein beharrungsgesteuerter Wickelmechanismus eine Aufspulrolle mit einem daran befestigten Klinkenrad, das sich mit der Rolle drehen kann, ein Pendel, das so angebracht ist, dass es mindestens eine begrenzte Winkelauslenkung in jeder Richtung um einen Drehpunkt ausführen kann, ein Betätigungselement, das an dem Pendel befestigt ist und dessen obere Fläche an die Unterfläche eines Druckstückes angedrückt werden kann, das für eine im Betrieb des Wickelmechanismus senkrecht verlaufende Bewegung ausgelegt ist, wobei die obere Fläche des Betätigungselementes und die Unterfläche des Drucksíückes so geformt sind, dass eine Auslenkung des Pendels aus der senkrechten Lage eine aufwärts gerichtete Bewegung des Druckstückes verursacht, wodurch eine Sperrklinke in das Klinkenrad einrastet.
Es folgt nun eine Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung die hauptsächlichen Komponenten eines beharrungsgesteuerten Wickelmechanismus.
Fig. 2 zeigt einen Aufriss des einen Endes des Wikkelmechanismus entlang der Linie II-II aus Fig. 1.
Fig. 3 zeigt die abgewickelte Oberfläche eines Gehäuses für den Wickelmechanismus aus Fig. 1 und 2 vor dem Zusammenbau durch geeignetes Biegen.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 1.
Fig. 5 ist eine teilweise abgebrochene Aufrissdarstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die auf einer schräg verlaufenden Ebene mit senkrecht gerichtetem Pendel angebracht ist.
Fig. 6 ist eine teilweise abgebrochene Aufrissdarstellung der Ausführungsform aus Fig. 5, die auf einer gegenüber Fig. 5 in entgegengesetzter Richtung schräg verlaufenden Ebene angebracht ist und bei der das Pendel aus der senkrechten Stellung ausgelenkt ist, so dass es in Sperrstellung steht.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Gerät enthält ein Aussengehäuse, das allgemein mit 10 bezeichnet ist. Dieses Gehäuse 10 ist allgemein rechteckig und besitzt senkrechte Seitenwände 11, 12, senkrechte abschliessende Wände vorn und hinten 13, 14 und eine zylindrisch gewölbte obere Wand 15. In der einen Begrenzungswand 13 befindet sich ein seitlicher Ansatz 16, der das Beharrungselement umschliesst, das noch näher erläutert wird.
Im Gehäuse 10 befindet sich ein inneres Gehäuse 17.
Dieses innere Gehäuse 17 ist in Fig. 3 im halbfertigen Aufbau dargestellt. Es besteht aus einem kleinen rechteckigen Basisteil 18 mit nach oben und unten verlaufenden Seitenteilen 19, 20, die sich von gegenüberliegenden Seiten aus erstrecken. Ein fünfeckiges Stützteil 21 schliesst an die dritte Seite des Basisteils 18 an und besitzt zwei Ansätze 22, die rechtwinklig zu dem fünfeckigen Abschnitt 21 nach innen gebogen sind und sich innerhalb der zugehörigen Wandelemente 19 und 20 befinden. Diese Abschnitte des inneren Gehäuses bilden also eine sehr feste und starre Basis. Von den Oberkanten der Seitenwände 19 und 20 aus erstreckt sich je ein seitliches Stehblech 23, 24.
Diese Stehbleche sind im oberen Teil des Gehäuses 10 untergebracht und bilden die hauptsächliche Halterung für die Achse oder Spindel 25 des beharrungsgesteuerten Wiclçelmechanismus. In der Mitte der Basis 18 befindet sich eine Bohrung 26, mit der das Gerät, beispielsweise durch eine Schraube 27, an einer waagrechten Fläche befestigt werden kann; eine zweite Bohrung 28 befindet sich in dem fünfeckigen Teil 21, mit der das Gerät, beispielsweise durch eine Schraube 29, an einer senkrechten Fläche befestigt werden kann.
Innerhalb des Gehäuses 10 ist die Spindel 25 in Öffnungen 30 gelagert, die in den seitlichen Stehblechen 23, 24 vorgesehen sind. Am einen Ende des Gehäuses 10 befindet sich ein Zapfen 31, der eine Verlängerung der Spindel 25 darstellt und der die Rückspulfeder 32 für die Aufspulrolle trägt. Das innere Ende der Feder 32 ist in einem radialen Schlitz 33 im Zapfen 31 befestigt, und das äussere Ende sitzt in einem Schlitz 34, der in einem Stift 35 vorgesehen ist. Der Stift 35 ist in einer Öffnung 36 des Stehbleches 24 des inneren Gehäuses 17 fest angebracht. Der gewölbte Abschnitt 15 des Gehäuses 10 enthält einen Schlitz 37, durch den der Schulterabschnitt des Sicherheitsgurtes in das Gehäuse eingeführt wird.
Das innere Ende des Gurtes ist in bekannter Weise mit der Spindel 25 der Aufspulrolle verbunden.
Die Spindel 25 trägt an ihrem anderen Ende ein starkes Klinkenrad 40 (Fig. 2). Die zugehörige Sperrklinke 41 ist auf einer Spindel 42 angebracht, die in einer im Stehblech 23 des inneren Gehäuses 17 vorgesehenen Öffnung 43 gelagert ist. Die Sperrklinke besitzt eine Nase 44, die in den gezahnten Abschnitt 45 des Klinkenrades 40 einrasten kann. Die Sperrklinke 41 ist so geformt, dass sich ihre Nase 44 in der Normalstellung au sserhalb des gezahnten Abschnittes 45 befindet.
Wie schon erwähnt wurde, enthält die Abschlusswand 13 des Gehäuses 10 eine seitliche Ausbuchtung 16, in der sich das Beharrungselement befindet. Dieses Element besteht aus einem Gewicht 50, das beispielsweise aus Blei hergestellt ist. Das Bleigewicht 50 bildet die herabhängende Masse des Pendels und ist an einer Stange 51 befestigt, an deren oberem Ende ein halbkugelförmiges Element 52 angebracht ist. Die mögliche Schwingweite des Gewichtes 50 ist durch gestrichelte Linien bei 50a dargestellt. Das Halteteil 52 besitzt eine flache, kreisförmige obere Fläche und eine halbkugelförmige Unterfläche und liegt mit ihrer Unterfläche in einem Lager 54, das die Form eines enkrechten Zylinders hat. Am unteren inneren Ende des Zylinders 54 befindet sich ein wulstartiger Vorsprung, auf dem das Halteteil 52 aufliegt.
Der Aussendurchmesser des Halteteils 52 ist gleich dem Innendurchmesser des Zylinders 54. Der Zylinder 54 besitzt einen als Halterung dienenden Vorsprung 55, der den Zylinder unterhalb der Sperrklinke festhält. Der Vorsprung 55 ruht in einer rechtekkigen Öffnung 56, die im Stehblech 23 des inneren Gehäuses 17 vorgesehen ist. Ein zylindrischer Kolben 57 mit einer ebenen Unterfläche und einer gewölbten oberen Fläche 58 ist für eine freie senkrechte Gleitbewegung im oberen Abschnitt des Zylinders 54 über dem Halteteil 52 angebracht.
In der Normalstellung befindet sich die gewölbte Oberfläche 58 unterhalb der Unterfläche des Abschnittes der Sperrklinke, der die Nase 44 trägt. Bei Normalstellung der Sperrklinke, wenn also das Pendel senkrecht frei herabhängt, befindet sich zwischen der Oberfläche 58 und der Klinke 41 ein kleiner Zwischenraum, wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist. In dieser Stellung, d. h.
bei stationärem Fahrzeug auf waagrechter Ebene, oder aber wenn keine seitlichen Kräfte auf das Pendelgewicht 50 einwirken, berühren sich die ebenen Flächen des Halteteils 52 und des Kolbens 57.
Wenn seitliche Kräfte auf das Gewicht 50 einwirken, schwingt das Pendel um den Mittelpunkt der ebenen oberen Fläche des Halteteils 52. Hierdurch wird der Kolben 57 durch die eine Kante der ebenen Fläche gehoben und berührt die Klinke 41, wodurch die Nase 44 in den gezahnten Abschnitt des Klinkenrades 40 einrastet, das dadurch arretiert wird. Der Wickelmechanismus wird dadurch festgehalten und kann sich nicht weiter abwickeln.
Diese fahrzeugbedingte Arretierung wird durch relativ einfache Mittel erreicht, und das notwendige freie Schwingen des Gewichtes 50 und die Bewegung des Kolbens 57 kann man durch geeignete Wahl der Materialien erreichen. Das Bleigewicht 50 kann beispielsweise mit der Stange 51 und mit dem Halteteil 52 befestigt sein, wobei die beiden letzteren auch eine einzige Komponente darstellen können, die beispielsweise aus Stahl besteht.
Der Kolben 57 kann ebenfalls aus Stahl bestehen. Der Zylinder 54, der im einzelnen in Fig. 4 gezeigt ist, kann im Pressgussverfahren beispielsweise aus Nylon oder Polytetrafluoräthylen hergestellt werden.
Um sicherzustellen, dass die Klinke 41 normalerweise in einer Stellung gehalten wird, in der die Nase 44 ausserhalb des gezahnten Abschnittes 45 liegt, ist eine Blattfeder 60 vorgesehen, die an der Seite des Vorsprunges 46 anliegt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Blattfeder beispielsweise durch eine Madenschraube 61 an der Innenseite des Gehäuses 10 befestigt, und ihr freies Ende liegt am Vor sprung 46 an. Durch geeignete Anbringung der Feder kann eine sehr empfindliche Einstellung der Klinke 41 erreicht werden, beispielsweise durch eine Krümmung der Blattfeder in der Nähe der Madenschraube 61. Falls erwünscht, kann die Feder an der Klinke 41 befestigt sein.
In Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Eine Halteplatte 110, die eine Seitenwand eines Gehäuses 111 bildet, ist mit Schrauben (nicht dargestellt) an einer geneigten Fläche 112 befestigt (z. B. Innenseite eines Türrahmens oder Türschwelle).
Ein Pendel, dessen Gewicht 113 über einen Schaft 114 an einem Teil mit halbkugelförmiger Unterfläche 115 befestigt ist, dessen obere Fläche eben ist, hängt von einer Befestigung herab, die aus einem hohlen Zylinder
116 besteht, dessen Innendurchmesser gleich dem Au ssendurchmesser des halbkugelförmigen Teils ist. Im unteren Abschnitt des Zylinders befindet sich an einer Innenseite ein Vorsprung 117. Auf diesem Vorsprung liegt die halbkugelförmige Fläche 115 auf, die das Pendellager bildet.
Der Zylinder 116 ist schwenkbar auf einer waagrechten Welle 118 angebracht, die parallel zur Fläche 112 verläuft, auf der die Platte 110 befestigt ist.
Ein Klemmhebel 119 erstreckt sich radial von der Welle 118 in Richtung auf die Platte 110. Ein gebogener Schlitz 120 ist am äusseren Ende des Klemmhebels 119 vorgesehen. Durch den Schlitz 120 erstreckt sich eine Schraube 121, die bis in einen Ansatz 122 reicht, der an der Halteplatte 110 befestigt ist. Wenn die Schraube 121 angezogen wird, ist der Hebel 119 mit dem Ansatz 122 fest verkeilt, wodurch eine Drehbewegung des Zylinders verhindert wird.
In die Welle 118 ist ein pfeilförmiger Schlitz 123 parallel zur Achse des Zylinders 116 eingelassen. Der Schaft des Pfeils 123 bildet einen Schraubschlitz; der Pfeil 123 dient also einerseits als Anzeige für die Orientierung des Zylinders 116 und anderseits dazu, diese Orientierung zu ändern.
Auf der ebenen Fläche des halbkugelförmigen Teils 115 liegt ein Kolben 125 auf, der sich koaxial innerhalb des Zylinders 116 befindet und eine gewölbte Deckfläche 126 besitzt. Eine Klinke 127 wird durch die Kraft einer Feder 130 an die Fläche 126 angedrückt, so dass sie sich ausserhalb des Klinkenrades 128 befindet, das an einer Aufspulrolle 129 befestigt ist, auf der der Sicherheitsgurt aufgewickelt ist.
In Fig. 6 ist die Platte 110 an einer Ebene 124 befestigt, die in entgegengesetzter Richtung zur Platte 112 geneigt ist. Aus diesem Grunde ist der Zylinder 116 gedreht worden, so dass die Schraube 121 am anderen Ende des Schlitzes 120 anliegt.
Fig. 6 zeigt ausserdem die Pendelmasse 113 in der ausgelenkten Stellung, was auftreten würde, wenn das Gerät von links nach rechts auf der Papierebene beschleunigt würde. Durch Kippen der halbkugelförmigen Fläche 115 wurde der Kolben 125 angehoben. Die gewölbte Oberfläche 126 desselben bewirkte ein Einrasten der Klinke 127 in das Klinkenrad 128.
Es ist ersichtlich, dass die Zähne des Klinkenrads in beiden Ausführungsformen so geformt sind, dass das äu ssere Ende der Zähne beim Einrasten der Klinke in das
Klinkenrad die Spitze der Klinke festhält. Aus diesem
Grunde löst sich die Arretierung erst dann, wenn die
Zugspannung am Gurt nachlässt.