Beschleunigungssensor

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einem geräuschgedämpften Beschleunigungssensor mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Gurtaufroller für moderne, insbesondere höherklassige Kraftfahrzeuge unterliegen zunehmend strengeren Anforderungen an die von ihnen ausgehende Geräuschentwicklung. Eine wichtige Geräuschquelle ist dabei der in dem Gurtaufroller angeordnete Beschleunigungssensor. Der Beschleunigungssensor ist aus mehreren zueinander bewegbaren Teilen zusammengesetzt, die während der Gurtbandaus- und -einzugsbewegungen und Erschütterungen des Kraftfahrzeuges die unerwünschten Geräusche erzeugen. Dies sind z.B. eine in dem Beschleunigungssensor vorhandene Trägheitsmasse, welche in einem Rahmen beweglich gelagert ist, und ein Blockierhebel, der bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung durch die Bewegung der Trägheitsmasse ausgelenkt wird. Der Blockierhebel steuert dann durch Eingriff in eine Verzahnung eines Verzahnungsringes oder einer Verzahnungsscheibe das Blockiersystem des Gurtaufrollers an, so dass der Gurtaufroller daraufhin in Gurtbandauszugs- richtung blockiert ist. Aufgrund der geringen gesetzlich festgelegten Werte der Fahrzeugverzögerungen, bei deren Überschreiten der Beschleunigungssensor das Blockiersystem ansteuern muss, müssen die Trägheitsmasse und der Blockierhebel extrem leichtgängig gelagert sein, wodurch die unerwünschte Geräuschentwicklung begründet ist. Ferner müssen der Blockierhebel und die Verzahnungsscheibe sehr lagegenau zueinander ausgerichtet sein, damit der Blockierhebel bei einer Auslenkung funktionssicher in die Verzahnung des Verzahnungsringes ein- steuert.

Es wurde bereits versucht, die Geräuschentwicklung dadurch zu reduzieren, indem die Bauteile des Beschleunigungssensors aus sehr weichen Werkstoffen hergestellt werden. Dies hat jedoch insofern seine Grenzen, da die Formgebung und die Ausrichtung der Bauteile des Beschleunigungssensors wegen der geringen Fahrzeugbeschleunigungswerte, bei denen der Beschleunigungssensor das BlockierSystem ansprechen muss, ein Höchstmaß an Präzision verlangt, welche mit weicheren Werkstoffen nur begrenzt erzielt werden kann.

Aus der US 6,082,655 ist bereits ein Gurtaufroller mit einem geräuschgedämpften Beschleunigungssensor bekannt, bei dem zwischen dem Beschleunigungssensor und einer den Beschleunigungssensor nach außen hin abdeckenden Gehäusekappe eine geräuschabsorbierende Schicht aus einem Polymer vorgesehen ist. Diese Art der Geräuschdämpfung ist insofern unzureichend, da die Dämpfung der Geräuschentwicklung abhängig von der Anordnung und der Dicke der geräuschabsorbierenden Schicht ist. Die Dicke und die Anordnung können aufgrund des zur Verfügung stehenden Bauraumes nicht beliebig gewählt werden, so dass es bei dieser Art der Geräuschdämpfung nicht zu vermeiden ist, dass ein Rest an Geräuschentwicklung bleibt. Insbesondere ist die Geräuschdämpfung aufgrund der Anordnung der Schicht sehr richtungsabhängig.

Aus der DE 10 2009 018 177 AI ist es ferner bekannt, den Beschleunigungssensor über eine körperschallisolierende Sperrmasse an den Gurtaufroller anzukoppeln, wodurch eine wirkungsvollere und insbesondere richtungsunabhängige Geräuschdämpfung verwirklicht werden kann, da die Geräuschentwicklung und

Schallausbreitung bereits an der Quelle gedämpft wird. In Fig.l ist der aus der DE 10 2009 018 177 AI bekannte Gurtaufroller mit einem Teil des Gurtaufrollers 1, in diesem Fall einer von außen an dem Gurtaufroller 1 angeordneten Gehäusekappe 10, näher zu erkennen. Der Beschleunigungssensor 2 ist hier in der Gehäusekappe 10 angeordnet und wird dann vormontiert an dem Gurtaufroller 1 angeordnet.

Die Trägheitsmasse 3 des Beschleunigungssensors 2 ist hier als stehende pilzförmige Masse aus Zinkdruckguss ausgebildet und mit einem Blockierhebel 4 gekoppelt. Die das Kippverhalten der Trägheitsmasse 3 bestimmende Aufstandsfläche ist in einem Auflagerelement 6 angeordnet, über das der Beschleunigungssensor 2 direkt in einer Aufnahme 11 einer Sperrmasse 5 gehaltert ist. Die Sperrmasse 5 ist in die Gehäusekappe 10 eingeclipst und bildet dadurch gleichzeitig die Befestigung des Beschleunigungssensors 2 gegenüber der Gehäusekappe 10. Außer der Verbindung über die Sperrmasse 5 besteht zwischen dem Beschleunigungssensor 2 und der Gehäusekappe 10 und damit auch zu dem Gurtaufroller 1 insgesamt keine körperliche Verbindung. Eine Ausbreitung der Körperschallwellen unter Umgehung der Sperrmasse 5 ist dadurch nicht möglich. Die durch den Blockierhebel 4 und die Trägheitsmasse 3 erzeugten Geräusche werden durch die Phasenverschiebung beim Übergang von dem Auflagerelement 6 auf die Sperrmasse 5 und von der Sperrmasse 5 auf die Gehäusekappe 10 gedämpft.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller mit einem geräuschgedämpften Beschleunigungssensor zu schaffen, dessen Geräuschdämpfung weiter verbessert, möglichst wirkungsvoll und insbesondere richtungsunabhängig ausgebildet sein soll, ohne dass dadurch Nachteile hinsichtlich der Funktionsfähigkeit des Gurtaufrollers und insbesondere der Funktionsfähigkeit des Beschleunigungssensors und des Blockiersystems geschaffen werden sollen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Halteteil zweiteilig aus einem Rahmenteil und einem in dem Rahmenteil fixierten Kernteil gebildet ist, und das Rahmenteil eine größere Elastizität als das Kernteil aufweist, und der Beschleunigungssensor an dem Kernteil gehalten ist, und das Halteteil mit dem Rahmenteil an dem Gurtaufroller gehalten ist.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass der Beschleunigungssensor an dem Kernteil mit der niedrigeren Elastizität also mit einer höheren Festigkeit und damit mit der höheren Formstabilität gehalten wird, während die akustische Entkopplung gegenüber dem Gurtaufroller durch das elastischere Rahmenteil bewirkt wird.

Das Kernteil weist erfindungsgemäß die geringere Elastizität auf und dient der lagegenauen Fixierung des Beschleunigungssensors. Insbesondere bietet das Kernteil aufgrund seiner geringeren Elastizität einen formstabileren Halteansatz als dies an dem Rahmenteil möglich wäre. Das Rahmenteil hingegen dient der akustischen Entkopplung des Halteteils und weist dazu erfindungsgemäß die größere Elastizität auf. Damit kann der Beschleunigungssensor zur Erfüllung seiner Funktion sehr lagegenau fixiert und gleichzeitig zur Geräuschdämpfung akustisch von dem Gurtaufroller entkoppelt werden. Das Kernteil kann dabei zusätzlich eine größere Dichte als das Rahmenteil aufweisen, so dass bei der Körperschallübertragung von dem Kernteil auf das Rahmenteil bedingt durch die unterschiedlichen Schallausbreitungsgeschwindigkeiten in dem Kernteil und in dem Rahmenteil zusätzlich ein Phasensprung bzw. eine Phasenverschiebung auftritt, durch welche die Schallübertragung weiter gedämpft wird.

Dabei kann das Halteteil bevorzugt mit dem Rahmenteil an einer Gehäusekappe des Gurtaufrollers gehalten sein, welche zusätzlich zu der Halterung des Beschleunigungssensors zu einem Schutz des Beschleunigungssensors vor äußeren mechanischen Einwirkungen dient. Außerdem kann die Gehäusekappe als eine geschlossene Kappe ausgebildet sein, so dass der Beschleunigungssensor und die zugehörige Blockiermechanik zusätzlich akustisch zur Außenseite hin gekapselt werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Rahmenteil ein einseitig durch eine Einschuböffnung zugängliches Einschubfach aufweist, und das Kernteil in dem Einschubfach des Rahmenteils angeordnet ist. Das Kernteil, an welchem der Beschleunigungssensor befestigt wird, wird durch die Einschuböffnung in dem Einschubfach montiert, so dass das Kernteil anschließend abgesehen von der Einschuböffnung zu allen Seiten hin nach außen von dem Rahmenteil abgedeckt wird und ein unmittelbarer Kontakt des Kernteils an dem Gurtaufroller und damit eine Körperschallübertragung, soweit dies nicht gezielt gewünscht ist, verhindert wird.

Das Rahmenteil ist in diesem Fall bevorzugt derart an dem Gurtaufroller gehalten, dass die Einschuböffnung des Einschub- fachs in der befestigten Stellung des Rahmenteils durch eine feste Fläche des Gurtaufrollers zumindest teilweise verschlos- sen ist und das Kernteil dadurch gegen ein Herausrutschen aus dem Einschubfach gesichert ist. Dabei kann die feste Fläche sowohl die Fläche sein, an der das Rahmenteil auch befestigt ist, wie z.B. an der Gehäusekappe, oder auch eine andere feste Fläche des Gurtaufrollers sein.

Eine besonders montagefreundliche und kostengünstige Verbindung kann dabei dadurch verwirklicht werden, indem das Kernteil durch eine Rastverbindung in dem Einschubfach des Rahmenteils verclipst ist. Dadurch kann die Montage insbesondere werkzeuglos und automatisiert oder auch teilautomatisiert vorgenommen werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Rahmenteil und das Kernteil zueinander fluchtend angeordnete Öffnungen aufweisen, und der Beschleunigungssensor wenigstens in der Öffnung des Kernteils mittels eines Haltezapfens fixiert ist. Die Öffnung in dem Rahmenteil dient dazu, die Öffnung in dem Kernteil zum Einführen des Haltezapfens freizulegen. Ferner kann sie auch zusätzlich dazu genutzt werden, um das Kernteil im Bereich der Öffnung zusätzlich gegenüber dem Rahmenteil zu fixieren, indem das Kernteil mit einem Absatz in die Öffnung des Rahmenteils eingreift, wobei die Öffnung des Kernteils in diesem Fall vorzugsweise in dem Absatz angeordnet ist.

Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Öffnungen eine Profilierung aufweist, an der der Beschleunigungssensor in Bezug zu einer Drehung um die Längsachse des Haltezapfens drehfest gehalten ist. Dabei kann die Profilierung z.B. durch eine regelmäßig ausgebildete Formschlussgestaltung so ausgebildet sein, dass der Beschleunigungssensor in verschiedenen Winkelstellungen in Bezug zu der Längsachse des Haltezapfens an dem Kernteil bzw. an dem Halteteil befestigt werden kann.

Ferner können das Rahmenteil und das Kernteil bevorzugt durch ineinander greifende Formschlussgestaltungen zueinander lagefixiert sein. Durch die vorgeschlagene Lösung wird das Kernteil zusätzlich gegenüber dem Rahmenteil ausgerichtet und in der ausgerichteten Lage fixiert. Dabei können die Formschlussgestaltungen in verschiedene Richtungen ausgerichtet sein, und es ist nicht erforderlich, dass das Kernteil dadurch in alle Richtungen ausgerichtet wird. Bevorzugt wird das Kernteil aber so ausgerichtet, dass die Öffnung zur Befestigung des Beschleunigungssensors eine vorbestimmte Position und Ausrichtung aufweist, wenn das Halteteil an dem fahrzeugfesten Teil gehalten ist, damit auch der daran befestigte Beschleunigungssensor mit seinem Blockierhebel in einer definierten Position und Ausrichtung zu einer Verzahnungsscheibe des Blockiersystems angeordnet ist, was wiederum entscheidend für die Funktionsfähigkeit des Beschleunigungssensors ist.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Kernteil definierte, nach außen vorstehende Kontaktnocken aufweist, welche definierte Anlagepunkte des Kernteils an dem Gurtaufroller bilden. Die Kontaktnocken dienen der Abstützung des Kernteils an vorbestimmten Anlageflächen oder Anlagepunkten des Gurtaufrollers, welche so gewählt sind, dass sich der Beschleunigungssensor bei einer Auslenkung seiner Trägheitsmasse und der dadurch erzwungenen Bewegung des Blockierhebels in der vorbestimmten Position und Ausrichtung an den Anlageflächen bzw. Anlagepunkten abstützt und dadurch in der vorbestimmten Anordnung und Ausrichtung verbleibt. Da die Kontaktnocken Teil des Kernteils sind, und das Kernteil erfindungsgemäß eine geringere Elastizität aufweist, bieten die Kontaktnocken bewusst formstabile Anlagepunkte und verhindern dadurch insbesondere ein Verkippen des Kernteils gegenüber dem Gurtaufroller bzw. gegenüber dem Rahmenteil .

Ferner kann das Kernteil bevorzugt eine 7-fach größere Masse als der Beschleunigungssensor aufweisen, wodurch der Effekt des Phasensprunges und der Dämpfung bei der Körperschallübertragung von dem Kernteil auf das Rahmenteil aufgrund der dadurch bedingten unterschiedlichen Eigenfrequenzen und

Schallausbreitungsgeschwindigkeiten in den beiden Teilen weiter vergrößert werden kann.

Dabei können das Rahmenteil bevorzugt aus einem Kunststoff und das Kernteil aus einem Metall gebildet sein. Das Kernteil dient der formstabilen Befestigung des Beschleunigungssensors und sollte dazu eine hohe Formfestigkeit bzw. geringe Elastizität bei einer gleichzeitig hohen Masse aufweisen. Diesen Anforderungen genügt z.B. das vorgeschlagene Metall. Ferner sollte das Rahmenteil elastischer als das Kernteil ausgebildet sein, wozu sich Kunststoff anbietet, welcher außerdem eine sehr kostengünstige Großserienfertigung in einem Spritzgußverfahren ermöglicht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen im Stand der Technik bekannten Beschleunigungssensor mit einer Sperrmasse; und

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Halteteil für den Beschleunigungssensor mit einem Rahmenteil und einem Kernteil. In der Figur 1 ist der bereits im Stand der Technik bekannte und eingangs beschriebene Gurtaufroller 1 ausschnittsweise zu erkennen. Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Gurtaufroller 1 unterscheidet sich von dem in der Figur 1 gezeigten Gurtaufroller 1 dadurch, dass statt der Sperrmasse 5 ein Halteteil 7 zur Halterung des Beschleunigungssensors 2 vorgesehen ist, welches in der Figur 2 näher zu erkennen ist. Dadurch wird, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, die Geräuschdämpfung des Gurtaufrollers 1 weiter verbessert, ohne dass dies einen nachteiligen Einfluss auf die Funktion des Gurtaufrollers 1 und insbesondere des Beschleunigungssensors 2 und des Blockiersystems hat.

Das Halteteil 7 ist zweiteilig mit einem Rahmenteil 8 und einem Kernteil 9 ausgebildet. Das Rahmenteil 8 weist ein einseitig offenes Einschubfach 19 mit einer Einschuböffnung 20 auf, welches durch vier Begrenzungswände und eine offene im seitlichen Profil teilkreisförmig gekrümmte Seite gebildet ist. Die Einschuböffnung 20 wird damit durch zwei teilkreisförmige Ränder und zwei senkrecht dazu und parallel zueinander ausgerichtete Ränder begrenzt, wobei der Radius der teilkreisförmigen Ränder dem Innenradius der in der Figur 1 zu erkennenden Gehäusekappe 10 entspricht.

In dem Einschubfach 19 des Rahmenteils 8 sind randseitig nach innen vorstehende, die Einschuböffnung 20 verengende elastische Rastvorsprünge 12 vorgesehen. Ferner sind an einer Seitenfläche des Rahmenteils 8 eine erste kreisförmige Öffnung 17 und eine zweite Öffnung 22 vorgesehen.

Das Kernteil 9 weist eine an die Form des Einschubfaches 19 des Rahmenteils 8 angepasste Außenform auf. Ferner sind an dem Kernteil 9 ein ringförmiger nach außen vorstehender Absatz 15 mit einer zentralen Öffnung 16 und einer darin vorgesehenen Profilierung 21 in Form einer regelmäßigen Verzahnung vorgesehen. Außerdem ist ein zweiter nach außen vorstehender Absatz 14 vorgesehen, welcher unterhalb des vorstehenden ringförmigen Absatzes 15 angeordnet ist. Das Kernteil 9 weist ferner eine gekrümmte Außenformfläche auf, welche so angeordnet ist, dass sie nach der Anordnung des Kernteils 9 in dem Rahmenteil 8 der Einschuböffnung 20 zugewandt ist und nicht über die Randseiten der Einschuböffnung 20 vorsteht. Auf der gekrümmten Außenform- fläche sind vier nach außen vorstehende Kontaktnocken 13 vorgesehen.

Zur Befestigung des Kernteils 9 in dem Rahmenteil 8 wird das Kernteil 9 mit der Seite, an der die Ansätze 14 und 15 angeordnet sind, zuerst durch die Einschuböffnung 20 in das Ein- schubfach 19 eingesetzt und dort mittels der Rastvorsprünge 12 in einer Rastverbindung verrastet. Dabei greifen die Absätze

14 und 15 in die korrespondierenden Öffnungen 22 und 17 des Rahmenteils 8 ein und bilden ineinander greifende Formschlußgestaltungen, durch welche das Kernteil 8 gegenüber dem Rahmenteil 8 lagefixiert ist. Die Kontaktnocken 13 sind so angeordnet und in der Höhe so bemessen, dass sie in der montierten Stellung des Kernteils 9 bzw. des Rahmenteils 8 an dem Gurtaufroller 1 durch die Einschuböffnung 20 frei zugänglich sind und an einer korrespondierenden Gegenfläche des Gurtaufrollers 1, also in diesem Fall an der Gehäusekappe 10, punktuell anliegen.

Die Öffnung 17 in dem Rahmenteil 8 und der Absatz 15 mit der darin angeordneten ersten Öffnung 16 sind konzentrisch oder auch fluchtend zueinander angeordnet, wobei die Öffnung 17 in dem Rahmenteil 8 dem Eingriff des Kernteils 9 mit dem Absatz

15 dient, und die Öffnung 16 zur Halterung des Beschleuni- gungssensors 2 dient. Die Öffnung 16 weist eine Profilierung 21 in Form einer regelmäßigen Verzahnung mit axial gerichteten Zähnen auf. Der Beschleunigungssensor 2 wird zur Befestigung mit einem Haltezapfen 18 in die erste Öffnung 16 des Kernteils 9 in einer vorbestimmten Drehwinkelstellung in Bezug zu seiner Längsachse eingeführt und ist anschließend aufgrund der Profilierung 21 in dieser Drehwinkelstellung gegen eine weitere Drehbewegung um die Längsachse des Haltezapfens 18 fixiert. Dazu kann der Haltezapfen 18 eine korrespondierende Gegenpro- filierung aufweisen. Die Profilierung 21 schafft hier eine Formschlußgestaltung, welche durch die Gegenprofilierung des Haltezapfens 18 weiter verfestigt werden kann, und welche den Beschleunigungssensor 2 in der vorbestimmten Drehwinkelstellung festlegt. Da die Profilierung 21 durch eine regelmäßige Verzahnung gebildet ist, kann der Beschleunigungssensor 2 überdies in einer Vielzahl von Winkelstellungen in Bezug zu der Längsachse des Haltezapfens 18 an dem Kernteil 9 bzw. dem Halteteil 7 befestigt werden.

Das Kernteil 9 dient der lagegenauen Befestigung des Beschleunigungssensors 2 in einer vorbestimmten Anordnung und Ausrichtung in der Gehäusekappe 10 bzw. zu einer Verzahnungsscheibe des Blockiersystems. Dazu weist das Kernteil 9 bewusst eine geringere Elastizität und Formstabilität als das Rahmenteil 8 auf und kann z.B. als Metallteil ausgebildet sein. Das Rahmenteil 8 weist dagegen eine höhere Elastizität als das Kernteil 9 auf und dient der akustischen Entkopplung des Halteteils 7 von der Gehäusekappe 10. Dazu reicht es aus, wenn das Rahmenteil 8 eine entsprechend dünne Wandstärke aufweist, da nur geringe Schwingungen ausgeglichen werden müssen, und es lediglich verhindert werden soll, dass das Kernteil 9 großflächig und unkontrolliert in Kontakt mit der Gehäusekappe 10 gelangt. Das Kernteil 9 weist dazu definiert angeordnete Kontaktnocken 13 auf, über welche sich das Kernteil 9 punktuell an der Gehäusekappe 10 abstützt, so dass der Beschleunigungssensor 2 auch dann in der vorbestimmten Ausrichtung und Position gehalten wird, wenn auf den Beschleunigungssensor 2 und seinen Blockierhebel Kräfte z.B. während der Ansteuerung des Blockiersystems einwirken. Das Kernteil 9 weist ferner bewusst eine größere Dichte und Masse als das Rahmenteil 8 auf, so dass die von dem Beschleunigungssensor 2 angeregten Schwingungen schon allein aufgrund der hohen Masse des Kernteils 9 in der

Amplitude gedämpft werden. Außerdem werden die Körperschallschwingungen aufgrund der unterschiedlichen Dichten des Kernteils 9 und des Rahmenteils 8 und der dadurch bedingten unterschiedlichen Schallausbreitungsgeschwindigkeiten beim Übergang von dem Kernteil 9 auf das Rahmenteil 8 in einem Phasensprung versetzt und dadurch zusätzlich gedämpft.

Das Rahmenteil 8 bildet praktisch eine elastische Anbindung des formastabilen Kernteils 9 an den Gurtaufroller 1 unter Vermeidung eines großflächigen Kontaktes.