DE102008004127B4

DE102008004127B4 - Gurtaufroller

Info

Publication number: DE102008004127B4
Application number: DE102008004127.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwer; Wilhelm Tejder; Walter Scherzinger
Original assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2028-01-12
Also published as: DE102008004127A1; WO2009086818A3; WO2009086818A2

Abstract

Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit- einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts,- einem mit der Gurtspule (20) in Verbindung stehenden Getriebe (80) und- einem mit dem Getriebe (80) verbundenen Antrieb, der die Gurtspule (20) zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann,- wobei zwischen dem Antrieb und der Gurtspule (20) eine formschlüssig arbeitende Überlastkupplung (50) vorhanden ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie im eingekuppelten Zustand auf einem Formschluss basiert und bei Überlast auskuppelt, indem der Formschluss aufgehoben wird,- wobei die Überlastkupplung (50) einen Außenring (30) und einen damit zusammenwirkenden Innenring (60) aufweist und- wobei die formschlüssig arbeitende Überlastkupplung zwischen der Gurtspule (20) und dem Getriebe (80) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass- der Außenring (30) drehfest mit der Gurtspule (20) verbunden ist und- der Innenring (60) spiralförmige Schenkel (110) aufweist, die in Richtung eines Innenbereichs (300) des Innenrings (60) entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung (D1) nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung der Drehrichtung, die der Außenring (30) aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule (20) abgerollt wird, entgegengesetzt ist, und- der Innenring in dem Außenring (30) koaxial drehbar gehalten ist und die Schenkel mit Ausnehmungen in einer Innenkontur des Außenrings (30) formschlüssig zusammenwirken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Gurtaufroller ist aus der Druckschrift US 2007 / 0 090 224 A1 bekannt.
Ein anderer Gurtaufroller ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 46 967 A1 bekannt. Dieser andere Gurtaufroller weist einen Elektromotor-Getriebe-Antrieb auf, der mit Hilfe einer schaltbaren Drehmitnahme-Dämpfungs-Kupplung mit Überlastsicherung an die Gurtspule der Sicherheitsgurtvorrichtung gekuppelt wird. Der Schaltvorgang erfolgt mittels einer fremdbetätigten Schaltvorrichtung, welche ein Antriebsrad und/oder ein Abtriebsrad gegeneinander verschiebt und dadurch Drehmitnahmemittel und korrespondierende Gegenlager in oder außer Eingriff bringt.
Ein wiederum anderer Gurtaufroller ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 045 452 A1 bekannt. Dieser vorbekannte Gurtaufroller umfasst eine Gurtspule zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurts, ein mit der Gurtspule in Verbindung stehendes Getriebe und einen mit dem Getriebe verbundenen Antrieb, der die Gurtspule zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann. An der Schnittstelle zwischen dem Getriebe und der Gurtspindel weist das Getriebe eine Klinkenkupplung auf, mit der sich das Getriebe mit der Gurtspindel zwecks Kraftübertragung koppeln lässt. Die Klinkenkupplung umfasst zwei Klinken, die im eingekuppelten Zustand in eine Verzahnung der Gurtspindel eingreifen und andernfalls von dieser getrennt sind. Eine solche Kupplung zum Herstellen einer Verbindung zwischen Getriebe und Gurtspindel bzw. zum Trennen einer solchen Verbindung wird nachfolgend kurz „Betriebskupplung“ genannt. Darüber hinaus weist das Getriebe des vorbekannten Gurtaufrollers eine auf einem Formschluss beruhende Überlastkupplung auf; diese Überlastkupplung trennt Getriebeteile voneinander und unterbricht die Kraftübertragung innerhalb des Getriebes, wenn zu große Kräfte in Gurtabwickelrichtung wirken, beispielsweise, wenn im Falle eines Unfalls der Fahrzeuginsasse massenträgheitsbedingt in den Sicherheitsgurt eintaucht. Die Überlastkupplung ist in dem Getriebe - vom Kraftfluss her betrachtet - zwischen der Betriebskupplung und dem Antrieb angeordnet.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2004 012 173 A1 offenbart einen Gurtaufroller mit einer kraftschlüssigen Überlastkupplung mit einem Innenkonus und einem im Innenkonus gehaltenen Außenkonus.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller zu schaffen, der eine noch bessere Einstellbarkeit des Gurtkraftniveaus im Falle eines Fahrzeugunfalls, eines kritischen Fahrmanövers oder einer Notbremssituation ermöglicht und dabei gleichzeitig auch noch kostengünstiger als bisherige Gurtaufroller herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gurtaufroller der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass bei diesem die Überlastkupplung außerhalb des Getriebes und unmittelbar an der Gurtspindel angeordnet ist, wodurch erreicht wird, dass im Falle einer Überlastsituation keines der Teile des Getriebes lasttragend sein muss. Sobald nämlich eine Überlastsituation auftritt, wird die Überlastkupplung auskuppeln und die Gurtspindel von dem Getriebe trennen, so dass Beschädigungen am Getriebe in jedem Fall ausgeschlossen sind. Es ist somit bei dem erfindungsgemäßen Gurtaufroller - im Unterschied beispielsweise zu dem eingangs beschriebenen Gurtaufroller - nicht erforderlich, die Betriebskupplung, die im eingekuppelten Zustand eine Verbindung zwischen Gurtspule und Antrieb bereitstellt, für eine Überlastsituation „lasttragend“ auszuführen. Das Getriebe des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers kann somit kostengünstiger hergestellt werden und außerdem leichter sein kann als Getriebe vorbekannter Gurtaufroller, da - wie bereits erläutert - keines der Bestandteile des Getriebes eine Überlastsituation überstehen können muss.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass bei diesem die Gurtrückhaltekraft allein durch dafür vorgesehene Gurtkraftbegrenzungsmittel, wie z. B. durch einen Torsionsstab, bestimmt wird und eine Kraftniveauverfälschung durch ein teilweise mitdrehendes Getriebe, beispielsweise eine mitdrehende Betriebskupplung, verhindert wird, weil nämlich alle Getriebeteile, insbesondere eine Betriebskupplung, durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung der Überlastkupplung im Überlastfall zuverlässig abgekoppelt werden.
Vorzugsweise ist bei dem Gurtaufroller zusätzlich eine Betriebskupplung - wie dies bei dem eingangs beschriebenen vorbekannten Gurtaufroller der Fall ist - vorhanden, die bei einer Inbetriebnahme des Antriebs einkuppelt und dadurch eine Kraftübertragung zwischen dem Antrieb und der Gurtspule herstellt. Eine solche Betriebskupplung kann beispielsweise in dem Getriebe integriert oder zwischen der Überlastkupplung und dem Getriebe angeordnet sein.
Bevorzugt ist die Überlastkupplung „reversibel“ ausgeführt, so dass sie beliebig häufig ein- und auskuppeln kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Gurtaufrollers ist vorgesehen, dass die spiralförmigen Schenkel eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring und dem Innenring herstellen, wobei die spiralförmigen Schenkel derart elastisch federnd sind, dass sie bei Erreichen einer vorgegebenen Gurtauszugskraft aus den Ausnehmungen herausrutschen, wodurch die Überlastkupplung auskuppelt.
Vorzugsweise ist der Innenring durch eine Scheibe, insbesondere eine in radialer Richtung federnde bzw. „radial federnde“ plane Scheibe (nachfolgend kurz plane Federscheibe genannt), mit spiralförmigen Schenkeln gebildet.
Die spiralförmigen Schenkel sind bevorzugt gleichmäßig auf dem Umfang der Federscheibe verteilt, um eine gleichmäßige Kraftübertragung zu erreichen.
Der Innenring bzw. die Federscheibe kann beispielsweise drehfest mit dem Getriebe oder der Betriebskupplung verbunden sein.
Vorzugsweise überstreichen die spiralförmigen Schenkel jeweils einen Kreissektor des Innenrings bzw. der Federscheibe, wobei der Kreissektorwinkel mindestens 30 Grad beträgt. Besonders bevorzugt liegt der Kreissektorwinkel zwischen 30 und 225 Grad, und weist beispielsweise einen Wert von 90 Grad, oder von zumindest näherungsweise 90 Grad (z. B. zwischen 70 und 110 Grad), auf.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die spiralförmigen Schenkel aus dem Innenbereich des Innenrings bzw. aus dem Scheibeninnenbereich zumindest näherungsweise radial bzw. senkrecht nach außen heraustreten und anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung umgebogen sind. Vorzugsweise weisen die spiralförmigen Schenkel durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung einen vorgegebenen Drehwinkel zwischen dem dem Innenringbereich bzw. dem Scheibeninnenbereich abgewandten Schenkelende und dem radial aus dem Innenbereich des Innenrings bzw. aus dem Scheibeninnenbereich austretenden Schenkelbefestigungsende auf, wobei der Drehwinkel zwischen 90 und 225 Grad liegt und beispielsweise einen Wert von 180 Grad oder zumindest näherungsweise 180 Grad (z. B. zwischen 150 und 210 Grad) aufweist.
Vorzugsweise ist die vorgegebene Gurtauszugskraft derart bemessen, dass die Überlastkupplung auskuppelt, wenn im Falle eines Fahrzeugunfalls, eines kritischen Fahrmanövers oder einer Notbremssituation, ein durch den Sicherheitsgurt geschützter Fahrzeuginsasse massenträgheitsbedingt in den Sicherheitsgurt eintaucht und eine vorgegebene Maximalkraft in Gurtauszugsrichtung ausübt.
Bevorzugt ist die Schenkelbreite in Schenkellängsrichtung konstant und/oder der Abstand zwischen den spiralförmigen Schenkeln in Schenkellängsrichtung zumindest abschnittsweise konstant bzw. äquidistant.
Vorzugsweise sind die Ausnehmungen in der Innenkontur des Außenrings asymmetrisch ausgeformt. Unter dem Begriff „asymmetrisch ausgeformt“ ist dabei beispielsweise zu verstehen, dass ein Rand der Ausnehmungen anders ausgeformt als der jeweils andere Rand der jeweiligen Ausnehmung. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass sich bei asymmetrisch ausgeformten Ausnehmungen nach einem überlastbedingten Auskuppeln ein schwingungsärmeres Wiedereinkuppeln der spiralförmigen Schenkel, nachfolgend auch Formschlusselemente genannt, erreichen lässt als bei symmetrischen Ausnehmungen. So erfolgt eine Überlastsituation und damit ein überlastbedingtes Auskuppeln in den meisten Fällen in Gurtauszugsrichtung, wenn massenträgheitsbedingt ein sich nach vorn verlagernder Fahrzeuginsasse in den Sicherheitsgurt eintaucht und eine zu hohe Gurtauszugskraft auf den Sicherheitsgurt ausübt. Die formschlüssige Kupplung wird also hauptsächlich in einer einzigen Kraftübertragungsrichtung belastet werden, so dass der kraftübertragende Rand der Ausnehmung in Gurtauszugsrichtung im Hinblick auf die gewünschte bzw. erforderliche Kraftübertragungseigenschaften der Kupplung ausgelegt werden wird; in der anderen Kraftübertragungsrichtung hingegen muss die Kupplung weniger Kraft übertragen können. Asymmetrische Ausnehmungen schaffen nun die Möglichkeit, in dem weniger beanspruchten Randbereich der Ausnehmung bzw. in der weniger beanspruchten Kraftübertragungsrichtung die Form der Ausnehmung derart anzupassen, dass das Durchrutschen der Formschlusselemente nach einem Auskuppeln schwingungsärmer ist und die mechanische Beanspruchung der Formschlusselemente durch ein Schwingen reduziert wird. Genutzt wird also der Umstand, dass die mechanische Belastung der Überlastkupplung in einem Gurtaufroller drehrichtungsabhängig ist und dass dies zur Schwingungsreduktion und zur Reduktion der mechanischen Belastung der Formschlusselemente ausgenutzt werden kann.
Ein besonders gutes Durchrutschverhalten der Formschlusselemente und ein gutes Wiedereinkuppelverhalten lässt sich gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung erreichen, wenn die Ausnehmungen zumindest eine steile und zumindest eine demgegenüber flachere Flanke aufweisen. In Relativ-Drehrichtung des Innenrings gesehen, die der Innenring relativ zum Außenring aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird und die Formschlusselemente an der Innenkontur des Außenrings durchrutschen, ist die Flanke, an der die Formschlusselemente in die Ausnehmung hineinrutschen, vorzugsweise flacher als die Flanke, an der die Formschlusselemente aus der Ausnehmung herausrutschen. Oder mit anderen Worten, die Flanke, an der die Formschlusselemente in die Ausnehmung hineinrutschen, wenn die Kupplung ausgekuppelt ist und die Formschlusselemente an der Innenkontur des Außenrings durchrutschen, ist vorzugsweise flacher als die Flanke, an der die Formschlusselemente aus der Ausnehmung herausrutschen.
Die steile Flanke und deren Flankenhöhe bestimmt die für ein Auskuppeln in Gurtauszugsrichtung erforderliche Kraft; die flachere Flanke verhindert nach einem Auskuppeln und Durchrutschen der Formschlusselemente, dass diese jeweils zu schlagartig in die jeweilige nächste Ausnehmung eintreten und der Innenring und dessen Formschlusselemente zu schwingen beginnen. Durch die beschriebene Formgestaltung lässt sich somit erreichen, dass der Außenring im Überlastfall an den Formschlusselementen „vorbeigezogen“ werden kann, ohne dass diese zu großen mechanischen Schwingungsbelastungen ausgesetzt werden.
Die Flanken können beispielsweise geradlinig verlaufen oder auch ganz oder teilweise gekrümmt sein. Im Falle gekrümmter Flanken ist der Krümmungsradius - in Relativ-Drehrichtung des Innenrings gesehen, die der Innenring relativ zum Außenring aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird und die Formschlusselemente an der Innenkontur des Außenrings durchrutschen - in die Ausnehmung hinein vorzugsweise zunächst groß, um eine kleine Flankensteilheit und ein sanftes Wiedereinkoppeln zu ermöglichen, und aus der Ausnehmung heraus vorzugsweise kleiner, um ein ungewolltes Durchrutschen der Formschlusselemente zu verhindern und die erforderliche Kraftübertragung in Gurtsauszugsrichtung bereitzustellen. Beispielsweise weisen die Ausnehmungen eine Sägezahnform auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert; dabei zeigen beispielhaft:

1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller,
2 den Gurtaufroller gemäß 1 im montierten Zustand,
3 einen Innenring und einen Außenring des Gurtaufrollers gemäß 1 in der Draufsicht,
4 den Innenring gemäß 3 in einer anderen Darstellung mit Kreissektoren,
5 den Innenring gemäß 3 in einer wiederum anderen Darstellung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring,
7 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring und
8 zur allgemeinen Erläuterung einen anderen Gurtaufroller, bei dem der Innenring mit der Gurtspule drehfest verbunden ist.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der 1 erkennt man Bestandteile eines Ausführungsbeispiels eines Gurtaufrollers 10 mit einer Gurtspule 20. Mit der Gurtspule 20 drehfest verbunden ist ein Außenring 30. Dieser Außenring 30 kann ein separates Bauteil sein, das mit der Gurtspule 20 verbunden ist, oder auch einen Bestandteil der Gurtspule 20 bilden. Im letztgenannten Fall wären der Außenring 30 und die Gurtspule 20 somit einteilig ausgeführt.
In der 1 lässt sich erkennen, dass der Außenring 30 eine Innenkontur 40 in Form einer Innenverzahnung aufweist. Der Außenring 30 bildet einen Bestandteil einer formschlüssig arbeitenden Überlastkupplung 50, zu der ein Innenring 60 gehört. Der Innenring 60 ist beispielsweise durch eine radial federnde plane Scheibe (nachfolgend kurz Federscheibe genannt) gebildet und drehfest mit einem Getriebeabtrieb 70 eines nicht weiter dargestellten Getriebes 80 des Gurtaufrollers 10 verbunden. Innerhalb des Getriebes 80 ist eine ebenfalls nicht weiter dargestellte Betriebskupplung vorhanden, mit der sich ein nicht weiter dargestellter Antrieb des Gurtaufrollers 10 mit der Gurtspule 20 koppeln lässt, um beispielsweise einen Sicherheitsgurt zu straffen.
Der Innenring 60 ist in dem Außenring 30 koaxial drehbar auf einem Bolzen 100 gehalten. Der Innenring 60 kann sich also im Außenring 30 und damit relativ zum Außenring 30 drehen.
In der 1 lässt sich darüber hinaus erkennen, dass der Innenring 60 Formschlusselemente 110 aufweist, die durch spiralförmige Schenkel gebildet sind. Die Schenkelenden 120 greifen in Ausnehmungen 130 der Innenkontur 40 ein, so dass während des Normalbetriebs des Gurtaufrollers 10 der Innenring 60 und der Außenring 30 drehfest miteinander gekoppelt sind und sich der Außenring 30 mitdreht, wenn der Innenring 60 gedreht wird, und umgekehrt der Innenring 60 mitdreht, wenn der Außenring 30 gedreht wird. Wird jedoch eine Überlastsituation erreicht, bei der beispielsweise die Gurtspule eine zu große Kraft auf den Innenring 60 ausübt, so werden die Ausnehmungen 130 von den Schenkelenden 120 weggezogen, so dass sich der Außenring 30 relativ zu dem Innenring 60 drehen wird. Anschaulich beschrieben rutscht in diesem Falle jedes Schenkelende 120 aus seiner jeweiligen Ausnehmung 130 heraus und rutscht in die jeweils nächstliegende Ausnehmung 130 hinein. Dieser Rutschvorgang setzt sich fort, solange die Überlastsituation anhält; erst nach dem Ende der Überlastsituation werden die Schenkelenden 120 wieder in eine nächstliegende Ausnehmung 130 einschnappen, wodurch ein Formschluss gebildet, eine Kopplung wiederhergestellt und die Überlastkupplung 50 wieder eingekuppelt wird.
Um das beschriebene Ein- und Auskuppeln der Schenkelenden 120 zu ermöglichen, sind die spiralförmigen Schenkel 120 federnd ausgebildet, so dass das beschriebene Ein- und Auskuppeln „reversibel“ erfolgen kann; mit anderen Worten wird also die Überlastkupplung 50 bei einem Auskuppeln nicht beschädigt werden, sondern bleibt weiter für nachfolgende Ein- und Auskuppelvorgänge betriebsfähig.
In der 2 ist der Gurtaufroller 10 im montierten Zustand dargestellt. Man erkennt die Federscheibe 60, die in dem Außenring 30 eingesetzt ist. Die Schenkelenden 120 greifen jeweils in eine zugehörige Ausnehmung 130 im Außenring 30 ein. Darüber hinaus erkennt man den Anschluss der Federscheibe 60 an den Getriebeabtrieb des Getriebes 80.
In der 3 sind die Federscheibe 60 und der Außenring 30 gemäß den 1 und 2 in einer Draufsicht gezeigt. Man erkennt die spiralförmigen Schenkel 110 mit den Schenkelenden 120, die auf dem Umfang der Federscheibe gleichmäßig verteilt sind. Außerdem ist ersichtlich, dass die spiralförmigen Schenkel entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung D1 nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung D1 der spiralförmigen Schenkel der Gurtabrollrichtung D2 der Gurtspule 20 entgegengesetzt ist.
Die Drehrichtung D2 entspricht somit der Drehrichtung, die der Außenring 30 aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird. Die Spiraldrehrichtung D1 entspricht der Relativ-Drehrichtung der Federscheibe, die die Federscheibe relativ zum Außenring 30 aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird und die spiralförmigen Schenkel 110 an der Innenkontur 40 des Außenrings durchrutschen.
Wenn sich im Falle einer Überlastsituation der Außenring 30 der Gurtspule 20 schneller dreht als die Federscheibe 60 mitdrehen kann, werden die Schenkelenden 120 aus den Ausnehmungen 130 herausrutschen. Die Spiralrichtung gewährleistet also, dass die Kupplung „auf Zug“ arbeitet, und nicht „auf Druck“; durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass die Überlastkupplung 50 ohne Beschädigung reversibel ein- und auskoppeln kann.
Wie sich in der 3 außerdem erkennen lässt sind die Ausnehmungen 130 - in Drehrichtung gesehen - asymmetrisch ausgeformt; beispielsweise weisen die Ausnehmungen 130 eine Sägezahnform auf. Die Formgestaltung der Ausnehmungen 130 ist vorzugsweise derart vorgegeben, dass eine jede Ausnehmung in Gurtabrollrichtung D2 der Gurtspule gesehen zunächst eine steile Flanke F1 (mit einem steilen Anstiegswinkel) und daran anschließend eine flache Flanke F2 (mit einem flachen Abfallwinkel) aufweist. Durch diese Formgestaltung wird in besonders einfacher Weise sichergestellt, dass der Außenring 30 im Überlastfall an den spiralförmigen Schenkeln 120 entlang „vorbeigezogen“ werden kann, ohne die Schenkelenden 120 zu beschädigen oder abzubrechen. Außerdem werden Schwingungen in der Federscheibe gering gehalten.
In der 4 ist dargestellt, dass die spiralförmigen Schenkel 110 einen Kreissektor 200 um den Mittelpunkt M der Federscheibe 60 - ausgehend jeweils von dem Schenkelanfang 220 am Scheibeninnenbereich 300 - überstreichen. Der Kreissektorwinkel α beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel etwas mehr als 90 Grad. Bevorzugt sind die spiralförmigen Schenkel 110 derart ausgestaltet, dass der Kreissektorwinkel α zwischen 30 und 225 Grad liegt.
In der 5 ist die Federscheibe 60 nochmals gezeigt, wobei bei dieser Darstellung der Verlauf der spiralförmigen Schenkel näher hervorgehoben ist. Man erkennt, dass jeder spiralförmige Schenkel 110 an seinem Schenkelbefestigungsende 220 - nachfolgend kurz Schenkelanfang genannt - aus dem Scheibeninnenbereich 300 zunächst näherungsweise senkrecht bzw. radial nach außen heraustritt (vgl. Pfeilrichtung P1) und erst anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung D1 umgebogen wird. Durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung D1 wird ein Drehwinkel ω zwischen dem Schenkelanfang 220 und dem Schenkelende 120 (vgl. Pfeilrichtung P3) hervorgerufen; dieser Drehwinkel ω liegt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 bei ca. 180 Grad, denn im Bereich der Schenkelmitte 310 (vgl. Pfeilrichtung P2) ist bereits ein Drehwinkel von ca. 90 Grad erreicht.
Vorzugsweise liegt der Drehwinkel ω in einem Bereich zwischen 90° und 225° und weist beispielsweise einen Wert von circa 180° auf, wie dies in der 5 beispielhaft gezeigt ist.
Die vorgegebene Gurtauszugskraft, bei der die Überlastkupplung 50 auskoppeln soll, ist vorzugsweise derart bemessen, dass die Überlastkupplung auskoppelt, wenn im Falle eines Fahrzeugunfalls, eines kritischen Fahrmanövers oder einer Notbremssituation ein durch den Sicherheitsgurt geschützter Fahrzeuginsasse massenträgheitsbedingt in den Sicherheitsgurt eintaucht und eine vorgegebene Maximalkraft in Gurtauszugsrichtung ausübt. Durch das Auskoppeln wird verhindert, dass die Gurtauszugskraft in das Getriebe 80 oder den Antrieb des Gurtaufrollers 10 eingeleitet wird und eine Beschädigung des Getriebes 80 oder des Antriebs eintritt.
Wie sich in der 5 darüber hinaus erkennen lässt, ist die Schenkelbreite in Schenkellängsrichtung zumindest näherungsweise konstant. Auch ist der Abstand zwischen den spiralförmigen Schenkeln 120 in Schenkellängsrichtung zumindest abschnittsweise konstant bzw. äquidistant.
Die Einstellung der Gurtauszugskraft, bei der die Überlastkupplung auskuppeln soll, lässt sich beispielsweise über die Härte der Federscheibe 60, die Schenkelbreite und die Dicke der Federscheibe 60 und damit die Schenkeldicke, die Formgestaltung der Schenkelenden 120 sowie die Formgestaltung der Ausnehmungen 130 beeinflussen. Außerdem kann durch eine geeignete Materialwahl der Federscheibe 60 bzw. des Materials der Schenkelenden 120 sowie des Materials der Ausnehmungen 130 noch eine zusätzliche Reibkomponente hinzugefügt werden, so dass das Kupplungsverhalten der Überlastkupplung 50 nicht allein durch Formschluss, sondern zusätzlich auch durch Reibschluss gesteuert wird.
Wie bereits erwähnt, wird nach einem Abfall des an der Überlastkupplung 50 anliegenden Drehmoments unterhalb des zum Auskuppeln vorgegebenen Überlastdrehmoments der Formschluss zwischen der Federscheibe 60 und dem Außenring 30 wieder hergestellt, so dass die Überlastkupplung 50 wieder einkoppeln wird. Der Einkoppelprozess und der Auskoppelprozess sind komplett reversibel, so dass die Überlastkupplung weitgehend verschleißarm ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 5 ist der Außenring 30 drehfest mit der Gurtspule 20 verbunden. Alternativ kann mit der Gurtspule 20 auch die Federscheibe 60 drehfest verbunden sein; in diesem Fall würde der Außenring 30 mit dem Getriebeabtrieb 70 des Getriebes 80 drehfest verbunden werden. Bei der letztgenannten Ausgestaltung kann die Federscheibe 60 mit der Gurtspule 20 beispielsweise auch einteilig verbunden sein bzw. mit dieser ein einziges Bauteil bilden.
In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring 60 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die spiralförmigen Formschlusselemente bzw. Schenkel 110 ausgehend vom Schenkelbefestigungsende 220 (Schenkelanfang) in Schenkellängsrichtung verjüngt. Somit wird das Deformationsverhalten optimiert und die Spannungsverteilung in den Formschlusselementen optimiert.
In der 7 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring 60 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Formschlusselemente bzw. Schenkel 110 von dem Innenbereich 470 radial nach außen ausgerichtet. Ein Auslaufbereich 460 ist von der flachen Flanke F1 nach innen weggebogen, um einen Abstand d zu der flachen Flanke F1 zu gewährleisten.
In der 8 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Innenring bzw. die Scheibe 60 über ein Verbindungselement 500 drehfest mit der Gurtspule 20 verbunden ist. Der Außenring 30 ist drehfest mit einem in der 8 nicht weiter gezeigten Getriebe oder mit einer in der 8 ebenfalls nicht weiter gezeigten Betriebskupplung verbunden.
Bezugszeichenliste

10: Gurtaufroller
20: Gurtspule
30: Außenring
40: Innenkontur
50: Überlastkupplung
60: Innenring, Federscheibe
70: Getriebeabtrieb
80: Getriebe
100: Bolzen
110: Formschlusselemente, Schenkel
120: Schenkelenden
130: Ausnehmungen
200: Kreissektor
220: Schenkelanfang
300: Scheibeninnenbereich
310: Schenkelmitte
460: Auslaufbereich
470: Innenbereich
500: Verbindungselement
D1: Spiraldrehrichtung
D2: Gurtabwickelrichtung
F1: steile Flanke
F2: flache Flanke
M: Scheibenmittelpunkt
α: Kreissektorwinkel
ω: Drehwinkel
P1: Ausrichtung bei Austritt aus dem Scheibeninnenbereich
P2: Ausrichtung in Schenkelmitte
P3: Ausrichtung am Schenkelende
d: Abstand

Claims

Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit - einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts, - einem mit der Gurtspule (20) in Verbindung stehenden Getriebe (80) und - einem mit dem Getriebe (80) verbundenen Antrieb, der die Gurtspule (20) zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann, - wobei zwischen dem Antrieb und der Gurtspule (20) eine formschlüssig arbeitende Überlastkupplung (50) vorhanden ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie im eingekuppelten Zustand auf einem Formschluss basiert und bei Überlast auskuppelt, indem der Formschluss aufgehoben wird, - wobei die Überlastkupplung (50) einen Außenring (30) und einen damit zusammenwirkenden Innenring (60) aufweist und - wobei die formschlüssig arbeitende Überlastkupplung zwischen der Gurtspule (20) und dem Getriebe (80) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Außenring (30) drehfest mit der Gurtspule (20) verbunden ist und - der Innenring (60) spiralförmige Schenkel (110) aufweist, die in Richtung eines Innenbereichs (300) des Innenrings (60) entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung (D1) nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung der Drehrichtung, die der Außenring (30) aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule (20) abgerollt wird, entgegengesetzt ist, und - der Innenring in dem Außenring (30) koaxial drehbar gehalten ist und die Schenkel mit Ausnehmungen in einer Innenkontur des Außenrings (30) formschlüssig zusammenwirken.
Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Betriebskupplung vorhanden ist, die bei einer Inbetriebnahme des Antriebs einkuppelt und dadurch eine Kraftübertragung zwischen dem Antrieb und der Gurtspule (20) herstellt.
Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebskupplung in dem Getriebe (80) integriert ist.
Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebskupplung zwischen der Überlastkupplung (50) und dem Getriebe (80) angeordnet ist.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Innenring (60) in dem Außenring (30) koaxial drehbar gehalten ist und die spiralförmigen Schenkel mit Ausnehmungen (130) in der Innenkontur (40) des Außenrings (30) formschlüssig zusammenwirken und eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring (30) und dem Innenring (60) herstellen, - wobei die spiralförmigen Schenkel derart elastisch federnd sind, dass sie bei Erreichen der vorgegebenen Gurtauszugskraft von den Ausnehmungen (130) getrennt werden, wodurch die Überlastkupplung (50) auskuppelt.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Innenring (60) durch eine Scheibe, insbesondere eine in radialer Richtung federnde Scheibe, gebildet ist und - die spiralförmigen Schenkel (110) gleichmäßig auf dem Umfang der Scheibe verteilt sind.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Innenring (60) bzw. die Scheibe (60) drehfest mit dem Getriebe (80) oder der Betriebskupplung verbunden ist.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die spiralförmigen Schenkel (110) jeweils einen Kreissektor (200) des Innenrings (60) bzw. der Scheibe (60) überstreichen, - wobei der Kreissektorwinkel (α) mindestens 30° Grad beträgt.
Gurtaufroller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreissektorwinkel (α) zwischen 30 und 225 Grad beträgt, insbesondere einen Wert von 90 Grad oder zumindest näherungsweise 90 Grad aufweist.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmigen Schenkel (110) aus dem Innenbereich des Innenrings (60) bzw. aus dem Scheibeninnenbereich zumindest näherungsweise radial nach außen heraustreten und anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung (D1) umgebogen sind.
Gurtaufroller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, - dass die spiralförmigen Schenkel (110) durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung einen vorgegebenen Drehwinkel (ω) zwischen dem dem Innenring (60) bzw. dem Scheibeninnenbereich abgewandten Schenkelende (120) und dem radial aus dem Innenbereich des Innenrings (60) bzw. aus dem Scheibeninnenbereich austretenden Schenkelbefestigungsende (220) aufweisen, - wobei der Drehwinkel (ω) zwischen 90 und 225 Grad liegt, insbesondere einen Wert von 180 Grad oder zumindest näherungsweise 180 Grad aufweist.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Gurtauszugskraft derart bemessen ist, dass die Überlastkupplung (50) auskuppelt, wenn im Falle eines Fahrzeugunfalls, eines kritischen Fahrmanövers oder einer Notbremssituation, ein durch den Sicherheitsgurt geschützter Fahrzeuginsasse massenträgheitsbedingt in den Sicherheitsgurt eintaucht und eine vorgegebene Maximalkraft in Gurtauszugsrichtung (D2) ausübt.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelbreite in Schenkellängsrichtung konstant ist und/oder dass der Abstand zwischen den spiralförmigen Schenkeln (110) in Schenkellängsrichtung zumindest abschnittsweise konstant bzw. äquidistant ist.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelbreite der spiralförmigen Schenkel (110) in Schenkellängsrichtung variiert.
Gurtaufroller nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die spiralförmigen Schenkel (110) in Schenkellängsrichtung verjüngen.
Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (130) in der Innenkontur des Außenrings (30) asymmetrisch ausgeformt sind.