WO2009086818A2 - Gurtaufroller - Google Patents

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WO2009086818A2
WO2009086818A2 PCT/DE2009/000011 DE2009000011W WO2009086818A2 WO 2009086818 A2 WO2009086818 A2 WO 2009086818A2 DE 2009000011 W DE2009000011 W DE 2009000011W WO 2009086818 A2 WO2009086818 A2 WO 2009086818A2
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WO
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belt
retractor according
spiral
belt retractor
inner ring
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PCT/DE2009/000011
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English (en)
French (fr)
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WO2009086818A3 (de
Inventor
Thomas Schwer
Wilhelm Tejder
Walter Schwerzinger
Original Assignee
Takata-Petri Ag
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Publication date
Application filed by Takata-Petri Ag filed Critical Takata-Petri Ag
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Publication of WO2009086818A3 publication Critical patent/WO2009086818A3/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R22/4676—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R2022/468—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by clutching means between actuator and belt reel

Definitions

  • the invention relates to a belt retractor with the features according to the preamble of claim 1.
  • Such a belt retractor is known from German Offenlegungsschrift DE 10 2004 045 452.
  • This prior art belt retractor comprises a belt spool for winding and unwinding a seat belt, a transmission associated with the belt spool and a drive connected to the transmission which can drive the belt spool to wind up the seat belt.
  • the transmission At the interface between the transmission and the belt spindle, the transmission has a pawl coupling with which the transmission can be coupled with the belt spindle for the purpose of transmitting power.
  • the pawl clutch comprises two pawls, which engage in the engaged state in a toothing of the belt spindle and are otherwise separated from this.
  • Such a clutch for establishing a connection between transmission and belt spindle or for separating such a connection is hereinafter referred to as "operating clutch.”
  • the transmission of the previously known belt retractor has a positive clutch based on overload clutch, this overload clutch separates transmission parts from each other and interrupts the Power transmission within the transmission, if too large forces act in Gurtabwickelrich- direction, for example, if in the event of an accident, the vehicle occupant due mass inertia dips into the seat belt
  • the overload clutch is in the transmission - from
  • the present invention seeks to provide a belt retractor, which allows even better adjustability of Gurtkraftmons in the event of a vehicle accident, a critical maneuver or emergency braking situation and at the same time even more cost-effective than previous belt retractor produced is.
  • the invention provides that the positively acting overload clutch between the belt spindle and the transmission is arranged.
  • a significant advantage of the belt retractor according to the invention is the fact that in this case the overload clutch is arranged outside the transmission and directly on the belt spindle, which ensures that in the event of an overload situation none of the parts of the transmission must be load-bearing. As soon as an overload situation occurs, the overload clutch will disengage and separate the belt spindle from the gear so that damage to the gearbox are excluded in any case.
  • the operating clutch that provides a connection between the belt reel and drive in the engaged state perform for an overload situation "load-bearing."
  • the transmission of the belt retractor according to the invention can therefore be be produced cheaper and also may be lighter than previously known belt retractor, since - as already explained - none of the components of the transmission must be able to survive an overload situation.
  • Another significant advantage of the belt retractor according to the invention is the fact that in this the Gurt Weghaltekraft alone by provided therefor Gurtkraftbegren- zungsstoff such. B. by a torsion bar, and a Kraftméverfabschung is prevented by a partially mitcardendes gear, for example, a co-rotating clutch operation, namely because all gear parts, in particular an operating clutch, are reliably decoupled by the inventively provided arrangement of the overload clutch in Ü overload case.
  • an operating clutch which engages when the drive is put into operation and thereby produces a force transmission between the drive and the belt reel.
  • an operating clutch can for example be integrated in the transmission or arranged between the overload clutch and the transmission.
  • the overload clutch is "reversible” designed so that they can engage and disengage as often as desired.
  • the overload clutch has an inner ring and an outer ring, wherein the inner ring is rotatably supported coaxially in the outer ring and has interlocking elements, which with recesses in an inner contour of the Outer ring form-locking cooperate and provide a positive connection between the outer ring and the inner ring forth ⁇ , wherein the interlocking elements are resiliently resilient so that they slip out of the recesses on reaching a predetermined Gurtausskraft force, whereby the overload clutch disengages.
  • the inner ring as a positive locking elements on spiral legs converge towards an inner region of the inner ring (inner ring portion) along a predetermined spiral rotation direction inwardly, wherein the Spiralrehraum the direction of rotation, which has the outer ring, when the seat belt is unrolled from the belt reel is opposite ,
  • the spiral direction of rotation can be opposite to the direction of belt withdrawal (belt rolling direction) of the belt reel.
  • the inner ring is formed by a disc, in particular a radially resilient or “radially resilient” flat disc (hereafter referred to as a flat spring disc) with spiral legs.
  • a disc in particular a radially resilient or “radially resilient” flat disc (hereafter referred to as a flat spring disc) with spiral legs.
  • the interlocking elements are preferably distributed uniformly on the circumference of the spring washer in order to achieve a uniform force transmission.
  • the inner ring or the spring washer for example, rotatably connected to the transmission or the operating clutch, in this case, the outer ring is preferably rotatably connected to the belt reel.
  • the inner ring or the spring washer can be rotatably connected to the belt reel; at this al- ternative embodiment of the outer ring is preferably rotatably connected to the transmission or the operating clutch.
  • the spiral legs each cover a circular sector of the inner ring and the spring washer, wherein the circular sector angle is at least 30 degrees. More preferably, the circular sector angle is between 30 and 225 degrees, and has, for example, a value of 90 degrees, or of at least approximately 90 degrees (eg, between 70 and 110 degrees).
  • the spiral legs emerge from the inner region of the inner ring or from the inner pane at least approximately radially or vertically outwardly and are then bent against the direction of spiral rotation.
  • the helical legs preferably have a predetermined angle of rotation between the leg end facing away from the inner ring region and the disk inner region and the leg attachment end emerging radially from the inner region of the inner ring or from the inner disk region, the angle of rotation being between 90 and 225 degrees and, for example, has a value of 180 degrees or at least approximately 180 degrees (eg, between 150 and 210 degrees).
  • the predetermined belt pull-out force is dimensioned such that the overload clutch disengages, if in the event of a vehicle accident, a critical maneuver or an emergency braking situation, a vehicle occupant protected by the seat belt mass inertially in the Si immersed safety belt and exerts a predetermined Maxiraalkraft in Gurtauszugsraum.
  • the leg width in the leg longitudinal direction is constant and / or the distance between the spiral
  • Legs in the leg longitudinal direction at least partially constant or equidistant.
  • the recesses are formed asymmetrically in the inner contour of the outer ring.
  • the term "asymmetrically shaped" is to be understood, for example, as meaning that one edge of the recesses has a different shape than the respective other edge of the respective recess.
  • the positive coupling will therefore be mainly loaded in a single power transmission direction, so that the force-transmitting edge of the recess in Gurtauszugsplatz with regard to the desired or required Power transmission characteristics of the clutch will be designed; in the other power transmission direction, however, the clutch must be able to transmit less force.
  • Asymetric recesses now create the possibility of adapting the shape of the recess in the less stressed edge region of the recess or in the less stressed direction of force transmission in such a way that the slippage of the recess Positive locking elements is less vibration after disengagement and the mechanical stress on the interlocking elements is reduced by a swing.
  • the mechanical load of the ( overload clutch in a belt retractor is dependent on the direction of rotation and that this can be exploited for vibration reduction and for reducing the mechanical loading of the form-locking elements.
  • a particularly good slip-through behavior of the form-fitting elements and a good re-engagement behavior can be achieved according to a further preferred embodiment if the recesses have at least one steep flank and at least one flank which is comparatively flatter. Seen in the relative direction of rotation of the inner ring, which has the inner ring relative to the outer ring, when the seat belt is unrolled from the belt spool and the positive locking elements slip on the inner contour of the outer ring, the flank on which the positive locking elements slide into the recess, preferably flatter than the flank on which the interlocking elements slip out of the recess.
  • flank on which the interlocking elements slide into the recess when the coupling is disengaged and the interlocking elements slip on the inner contour of the outer ring is preferably flatter than the flank on which the interlocking elements slip out of the recess.
  • the steep flank and its edge height determines the force required for disengaging in the webbing extension direction; the flatter edge prevents after disengaging and slipping of the form-fitting elements that they each occur abruptly in the respective next recess and swing the inner ring and its positive locking elements ginnen.
  • the outer ring can be "pulled past" the positive-locking elements in the event of overloading without these being subjected to large mechanical vibration loads.
  • the flanks may be rectilinear or curved in whole or in part.
  • curved flanks of the radius of curvature is - seen in the relative direction of rotation of the inner ring, which has the inner ring relative to the outer ring when the seat belt is unrolled from the belt spool and the positive locking elements slip on the inner contour of the outer ring - in the recess preferably initially large, to allow a small slope and a gentle re-coupling, and preferably smaller out of the recess to prevent accidental slippage of the positive-locking elements and to provide the required power transmission in Gurtsauszugsraum.
  • the recesses have a sawtooth shape.
  • a belt retractor for a seat belt is also considered with a belt reel for winding and unwinding of the seat belt and a drive which can drive the belt reel for winding the seat belt, wherein between the drive and the belt spindle a positive-working overload clutch is present is designed such that it is based on a form-fitting in the engaged state and disengages in overload, in particular when exceeding a predetermined, acting in Gurtbandauszugsplatz belt pullout force by the positive engagement is canceled.
  • the overload clutch an interior ring, in particular a radially resilient disc, having an inner ring portion on which legs are formed, which cooperate with an outer ring of the overload clutch.
  • the legs are aligned radially outward.
  • the legs are spiral and converge in the direction of the inner ring portion along a predetermined spiral rotation direction inwardly, wherein the spiral rotational direction of the direction of rotation, which has an associated outer ring, when the seat belt is unrolled from the belt reel is opposite.
  • FIG. 1 shows an exploded view of an embodiment of a belt retractor according to the invention
  • FIG. 2 shows the belt retractor according to FIG. 1 in the assembled state
  • FIG. 3 shows an inner ring and an outer ring of the belt retractor according to FIG. 1 in plan view
  • FIG. 4 shows the inner ring according to FIG. 3 in another illustration with circular sectors
  • FIG. 5 shows the inner ring according to FIG. 3 in a different representation
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an inner ring
  • Figure 7 is yet another embodiment of an inner ring
  • Figure 8 shows an embodiment in which the inner ring is rotatably connected to the belt reel.
  • FIG. 1 can be seen components of an embodiment of a belt retractor 10 with a belt spool 20.
  • an outer ring 30 To the belt spool 20 rotatably connected is an outer ring 30.
  • This outer ring 30 may be a separate component which is connected to the belt reel 20, or a part of Belt reel 20 form. In the latter case, the outer ring 30 and the belt reel 20 would thus be made in one piece.
  • FIG. 1 shows that the outer ring 30 has an inner contour 40 in the form of an internal toothing.
  • the outer ring 30 forms part of a form-fitting overload clutch 50, to which an inner ring 60 belongs.
  • the inner ring 60 is formed, for example, by a radially resilient flat disc (referred to below as “spring washer” for short) and is non-rotatably connected to a transmission output 70 of a transmission 80 of the belt retractor 10 (not shown).
  • spring washer a radially resilient flat disc
  • a transmission 80 of the belt retractor 10 (not shown).
  • a likewise not shown operating clutch is provided, with which a non-illustrated drive of the belt retractor 10 can be coupled to the belt reel 20, for example, to tighten a seat belt.
  • the inner ring 60 is coaxially rotatably supported in the outer ring 30 on a bolt 100. The inner ring 60 can thus rotate in the outer ring 30 and thus relative to the outer ring 30.
  • the inner ring 60 has positive-locking elements 110, which are formed by spiral-shaped limbs.
  • the leg ends 120 engage in recesses 130 of the inner contour 40, so that during normal operation of the belt retractor 10, the inner ring 60 and the outer ring 30 rotatably coupled to each other and the outer ring 30 rotates when the inner ring 60 is rotated, and vice versa Inner ring 60 rotates when the outer ring 30 is rotated.
  • the recesses 130 are pulled away from the leg ends 120, so that the outer ring 30 will rotate relative to the inner ring 60.
  • each leg end 120 slides out of its respective recess 130 and slides into the respectively closest recess 130. This slip continues as long as the overload situation continues; only after the end of the overload situation, the leg ends 120 will snap back into a nearest recess 130, whereby a positive connection formed det, a coupling is restored and the overload clutch 50 is engaged again.
  • the helical legs 120 are resilient, so that the described engagement and disengagement
  • overload clutch 50 is not damaged when disengaged but remains operational for subsequent engagement and disengagement operations.
  • the belt retractor 10 is shown in the assembled state. You can see the spring washer 60, which is used in the au ⁇ basedring 30th The leg ends 120 each engage in an associated recess 130 in the outer ring 30. In addition, it can be seen the connection of the spring washer 60 to the transmission output of the transmission 80th
  • the spring washer 60 and the outer ring 30 are shown in Figures 1 and 2 in a plan view. It can be seen the spiral legs 110 with the leg ends 120, which are evenly distributed on the circumference of the spring washer. It can also be seen that the spiral
  • the direction of rotation D2 thus corresponds to the direction of rotation which the outer ring 30 has when the seat belt is unrolled from the belt spool.
  • the spiral direction Dl corresponds to the relative direction of rotation of the spring washer, which has the spring washer relative to the outer ring 30 when the seat belt is unrolled from the belt reel and the helical legs 110 slip on the inner contour 40 of the outer ring.
  • the recesses 130 - seen in the direction of rotation - asymmetrically shaped;
  • the recesses 130 have a sawtooth shape.
  • the shape of the recesses 130 is preferably predetermined such that each recess in Gurtrechollraum D2 seen the belt spool first has a steep flank Fl (with a steep angle of rise) and then a flat flank F2 (with a flat drop angle).
  • This shape design ensures in a particularly simple manner that the outer ring 30 can be "pulled past" along the spiral legs 120 in the event of overloading without damaging or breaking off the leg ends 120.
  • vibrations in the spring washer are kept low.
  • FIG. 4 shows that the spiral legs 110 cover a circular sector 200 about the center point M of the spring washer 60, starting in each case from the leg beginning 220 on the disk inner region 300.
  • the circle sector angle ⁇ is slightly more than 90 degrees in this embodiment.
  • the spiral legs 110 are configured such that the circular sector angle ⁇ is between 30 and 225 degrees.
  • a rotational angle ⁇ between the leg beginning 220 and the leg end 120 is produced; In the exemplary embodiment according to FIG. 5, this angle of rotation ⁇ is approximately 180 degrees, because an angle of rotation of approximately 90 degrees has already been reached in the area of the leg center 310 (cf., arrow direction P2).
  • the angle of rotation ⁇ is in a range between 90 ° and 225 ° and, for example, has a value of approximately 180 °, as shown by way of example in FIG.
  • the predetermined belt pullout force at which the overload clutch 50 is to decouple is preferably dimensioned such that the overload clutch disengages when in the event of a vehicle accident, a critical driving maneuver or a
  • Notbremssituation a protected by the seat belt vehicle occupant due mass inertia dips into the seat belt and exerts a predetermined maximum force in Gurtauszugsraum.
  • the decoupling prevents the belt pullout force from being introduced into the gear 80 or the drive of the belt retractor 10 and damaging the gear 80 or the drive.
  • the leg width in the leg longitudinal direction is at least approximately constant. Also, the distance between the spiral legs 120 in the leg longitudinal direction is at least partially constant or equidistant.
  • the setting of the belt pull-out force at which the overload clutch is to disengage can be influenced, for example, by the hardness of the spring washer 60, the leg width and the thickness of the spring washer 60 and thus the thigh thickness, the shape of the leg ends 120 and the shape of the recesses 130.
  • an additional friction component can be added by a suitable choice of material of the spring washer 60 and the material of the leg ends 120 and the material of the recesses 130, so that the coupling behavior of the overload clutch 50 is controlled not only by form fit, but in addition by frictional engagement ,
  • the positive connection between the spring washer 60 and the outer ring 30 is restored after the torque applied to the overload clutch 50 falls below the overload torque predetermined for disengaging, so that the overload clutch 50 will engage again.
  • the coupling process and the decoupling process are completely reversible, so that the overload clutch is largely wear-resistant.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an inner ring 60.
  • the helical form-fitting elements or legs 110 are tapered starting from the leg attachment end 220 (leg beginning) in the leg longitudinal direction.
  • FIG 7 yet another embodiment of an inner ring 60 is shown.
  • the interlocking elements or legs 110 are radially ' outwardly aligned from the inner region 470.
  • An outlet region 460 is bent inwardly away from the flat flank Fl in order to ensure a distance d from the flat flank Fl.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment in which the inner ring or the disk 60 is connected in a rotationally fixed manner to the belt reel 20 via a connecting element 500.
  • the outer ring 30 is non-rotatably connected to a transmission, not further shown in FIG. 8, or to an operating clutch likewise not further shown in FIG.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtauf roller (10) für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts, einem mit der Gurt spule in Verbindung stehenden Getriebe (80) und einem mit dem Getriebe verbundenen Antrieb, der die. Gurtspule zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann, wobei zwischen dem Antrieb und der Gurtspindel 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. Erfindungsgemäß ist u. a. vorgesehen, dass die formschlüssig arbeitende Überlastkupplung zwischen der Gurtspindel (20) und dem Getriebe (80) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Gurtaufroller
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Gurtaufroller ist aus der deutschen Offenle- gungsschrift DE 10 2004 045 452 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 Gurtabwickelrich- tung 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 . 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 Fahr- manövers oder einer Notbremssituation ermöglicht und dabei gleichzeitig auch noch kostengünstiger als bisherige Gurtaufroller herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gurtaufroller der ein- gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die formschlüssig arbeitende Überlastkupplung zwischen der Gurtspindel und dem Getriebe angeordnet ist.
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 Ü- berlastsituation 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 erforder- lieh, 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 kos- tengünstiger 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 Gurtkraftbegren- zungsmittel, 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 Ü- berlastfall 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 ei- ner 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 Gurtaufrol- lers ist vorgesehen, dass die Überlastkupplung einen Innenring und einen Außenring aufweist, wobei der Innenring in dem Außenring koaxial drehbar gehalten ist und Formschlusselemente aufweist, die mit Ausnehmungen in einer Innenkontur des Außenrings formschlüssig zusammenwirken und eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring und dem Innenring her¬ stellen, wobei die Formschlusselemente derart elastisch federnd sind, dass sie bei Erreichen einer vorgegebenen Gurt- auszugskraft aus den Ausnehmungen herausrutschen, wodurch die Überlastkupplung auskuppelt.
Vorzugsweise weist der Innenring als Formschlusselemente spiralförmige Schenkel auf, die in Richtung eines Innenbereichs des Innenrings (Innenringbereich) entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung der Drehrichtung, die der Außenring aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird, entgegengesetzt ist. So kann die Spiraldrehrichtung bei- spielsweise der Gurtauszugsrichtung (Gurtabrollrichtung) der Gurtspule entgegengesetzt sein.
Vorzugsweise ist der Innenring durch eine Scheibe, insbesondere eine in radialer Richtung federnde bzw. „radial federn- de" plane Scheibe (nachfolgend kurz plane Federscheibe genannt) , mit spiralförmigen Schenkeln gebildet.
Die Formschlusselemente sind bevorzugt gleichmäßig auf dem Umfang der Federscheibe verteilt, um eine gleichmäßige Kraft- Übertragung zu erreichen.
Der Innenring bzw. die Federscheibe kann beispielsweise drehfest mit dem Getriebe oder der Betriebskupplung verbunden sein, in diesem Falle wird der Außenring vorzugsweise dreh- fest mit der Gurtspule verbunden.
Alternativ kann auch der Innenring bzw. die Federscheibe drehfest mit der Gurtspule verbunden werden; bei dieser al- ternativen Ausgestaltung wird der Außenring vorzugsweise drehfest mit dem Getriebe oder der Betriebskupplung verbunden.
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 Si- cherheitsgurt eintaucht und eine vorgegebene Maxiraalkraft 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 Au- ßenrings 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 Formschlusselemente erreichen lässt als bei symmetrischen Ausnehmungen. So erfolgt eine Überlastsituation und damit ein überlastbedingtes Auskuppeln in den meisten Fällen in Gurtaus- zugsrichtung, 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. Asym- metrische 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 (Jberlastkupplung 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 Formschlussele- mente 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 Außen- ring 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 Formschlussele- mente 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 be- ginnen. 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 ausge- setzt 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 Säge- zahnform auf.
Als selbstständige Erfindung wird außerdem ein Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt angesehen mit einer Gurtspule zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und einem Antrieb, der die Gurtspule zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann, wobei zwischen dem Antrieb und der Gurtspindel eine formschlüssig arbeitende Überlastkupplung vorhanden ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie im eingekuppelten Zustand auf einem Formschluss basiert und bei Überlast, insbe- sondere bei einem Überschreiten einer vorgegebenen, in Gurt- bandauszugsrichtung wirkenden Gurtauszugskraft, auskuppelt, indem der Formschluss aufgehoben wird. Bei diesem Gurtaufroller ist vorgesehen, dass die Überlastkupplung einen Innen- ring, insbesondere eine radial federnde Scheibe, aufweist mit einem Innenringbereich, an dem Schenkel angeformt sind, die mit einem Außenring der Überlastkupplung zusammenwirken.
Beispielsweise sind die Schenkel radial nach außen ausgerichtet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Schenkel spiralförmig sind und in Richtung Innenringbereich entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung der Drehrichtung, die ein zugeordneter Außenring aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird, entgegengesetzt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
Figur 1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller,
Figur 2 den Gurtaufroller gemäß Figur 1 im montierten Zu- stand,
Figur 3 einen Innenring und einen Außenring des Gurtaufrollers gemäß Figur 1 in der Draufsicht,
Figur 4 den Innenring gemäß Figur 3 in einer anderen Darstellung mit Kreissektoren,
Figur 5 den Innenring gemäß Figur 3 in einer wiederum anderen Darstellung,
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring, Figur 7 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring und
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Innenring mit der Gurtspule drehfest verbunden ist.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische o- der vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .
In der Figur 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 Figur 1 lässt sich erkennen, dass der Außenring 30 ei- ne 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 ge- nannt) 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 Figur 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 Innen- ring 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 gebil- det, 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 Figur 2 ist der Gurtaufroller 10 im montierten Zustand dargestellt. Man erkennt die Federscheibe 60, die in dem Au¬ ßenring 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 Figur 3 sind die Federscheibe 60 und der Außenring 30 gemäß den Figuren 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 Dl nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung Dl 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 Dl 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 al- so, 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 Figur 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 Fl (mit einem steilen Anstiegswinkel) und daran anschließend eine flache Flanke F2 (mit einem flachen Abfallwinkel) aufweist. Durch diese Formgestaltung wird in beson- ders 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 Figur 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 Kreis- Sektorwinkel 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 Figur 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 Pl) und erst anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung Dl um- gebogen wird. Durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung Dl 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Reib- schluss 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 Figuren 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 Figur 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 Figur 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 Fl nach innen weggebogen, um einen Abstand d zu der flachen Flanke Fl zu gewähr- leisten.
In der Figur 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 Außen- ring 30 ist drehfest mit einem in der Figur 8 nicht weiter gezeigten Getriebe oder mit einer in der Figur 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
Dl Spiraldrehrichtung
D2 Gurtabwickelrichtung Fl steile Flanke
F2 flache Flanke
M Scheibenmittelpunkt α Kreissektorwinkel ω Drehwinkel Pl Ausrichtung bei Austritt aus dem Scheibeninnenbereich
P2 Ausrichtung in Schenkelmitte
P3 Ausrichtung am Schenkelende d Abstand

Claims

Patentansprüche
1. Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit
- einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicher- heitsgurts,
- einem mit der Gurtspule in Verbindung stehenden Getriebe (80) und
- einem mit dem Getriebe verbundenen Antrieb, der die Gurtspule zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann, - wobei zwischen dem Antrieb und der Gurtspindel eine formschlüssig arbeitende Überlastkupplung (50) vorhanden ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie im eingekuppelten Zustand auf einem Formschluss basiert und bei Überlast, insbesondere bei einem Überschreiten einer vorgegebenen, in Gurtbandauszugsrichtung wirkenden Gurtauszugskraft, auskuppelt, indem der Formschluss aufgehoben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die formschlüssig arbeitende Überlastkupplung zwischen der Gurtspindel (20) und dem Getriebe (80) angeordnet ist.
2. 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 herstellt.
3. Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebskupplung in dem Getriebe integriert ist.
4. Gurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebskupplung zwischen der Überlastkupplung und dem Getriebe angeordnet ist.
5. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Überlastkupplung einen Innenring (60) und einen Außenring (30) aufweist, wobei der Innenring in dem Außenring koaxial drehbar gehalten ist und Formschlusselemente (110) aufweist, die mit Ausnehmungen (130) in der Innenkontur
(40) des Außenrings formschlüssig zusammenwirken und eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring und dem Innenring herstellen,
- wobei die Formschlusselemente derart elastisch federnd sind, dass sie bei Erreichen der vorgegebenen Gurtauszugskraft von den Ausnehmungen getrennt werden, wodurch die Ü- berlastkupplung auskuppelt.
6. Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (110) durch spiralförmige Schenkel gebildet sind, die in Richtung eines Innenbereichs (300) des Innenrings entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung nach innen (Dl) zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung (Dl) der Drehrichtung (D2) , die der Außenring (30) aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird, entgegengesetzt ist.
7. Gurtaufroller nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass - der Innenring (60) durch eine Scheibe, insbesondere eine in radialer Richtung federnde Scheibe, gebildet ist und
- die Formschlusselemente gleichmäßig auf dem Umfang der Federscheibe verteilt sind.
8. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastkupplung (50) einen Außenring (30) und einen da- mit zusammenwirkenden Innenring (60) mit spiralförmigen
Schenkeln (110) aufweist, die in Richtung eines Innenbereichs (300) des Innenrings entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung (Dl) nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung der Drehrichtung, die der Außenring aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird, entgegengesetzt ist.
9. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastkupplung (50) eine Scheibe, insbesondere eine radial federnde Scheibe (60), mit spiralförmigen Schenkeln (110) aufweist, die gleichmäßig auf dem Umfang der Scheibe verteilt sind.
10. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche 5- 9, dadurch gekennzeichnet,
-dass der Innenring bzw. die Scheibe (60) drehfest mit dem Getriebe (80) oder der Betriebskupplung verbunden ist und
- dass der Außenring (30) drehfest mit der Gurtspule (20) verbunden ist.
11. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche 5- 9, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Innenring bzw. die Scheibe drehfest mit der Gurt- spule verbunden ist und
- dass der Außenring drehfest mit dem Getriebe oder der Betriebskupplung verbunden ist.
12. Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit
- einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts und
- einem Antrieb, der die Gurtspule zum Aufwickeln des Sicher- heitsgurtes antreiben kann,
- wobei zwischen dem Antrieb und der Gurtspindel eine formschlüssig arbeitende Überlastkupplung (50) vorhanden ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie im eingekuppelten Zustand auf einem Formschluss basiert und bei einer Überlast, insbesondere bei einem Überschreiten einer vorgegebenen, in Gurtbandauszugsrichtung wirkenden Gurtauszugskraft, auskuppelt, indem der Formschluss aufgehoben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Überlastkupplung (50) einen Innenring (60), insbesondere eine radial federnde Scheibe, aufweist mit einem Innenringbe- reich (300), an dem Schenkel (110) angeformt sind, die mit einem Außenring (30) der Überlastkupplung (50) zusammenwir- ken.
13. Gurtaufroller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (110) radial nach außen ausgerichtet sind.
14. Gurtaufroller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel spiralförmig sind und in Richtung Innen- ringbereich entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung (Dl) nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung der Drehrichtung (D2), die ein zugeordneter Außenring (30) aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird, entgegengesetzt ist.
15. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche 6- 14, dadurch gekennzeichnet,
- dass die spiralförmigen Schenkel jeweils einen Kreissektor (200) des Innenrings bzw. der Scheibe überstreichen, -wobei der Kreissektorwinkel (α) mindestens 30° Grad beträgt.
16. Gurtaufroller nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreissektorwinkel (α) zwischen 30 und 225 Grad be- trägt, insbesondere einen Wert von 90 Grad oder zumindest näherungsweise 90 Grad aufweist.
17. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche 6- 16, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmigen Schenkel aus dem Innenbereich des Innenrings bzw. aus dem Scheibenin- nenbereich zumindest näherungsweise radial nach außen heraustreten und anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung (Dl) umgebogen sind.
18. Gurtaufroller nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
- dass die spiralförmigen Schenkel durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung einen vorgegebenen Drehwinkel (ω) zwischen dem dem Innering bzw. dem Scheibeninnenbereich abgewandten Schenkelende (120) und dem radial aus dem In- nenbereich des Innenrings 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.
19. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Gurtauszugskraft derart bemessen ist, dass die Überlastkupplung auskuppelt, wenn im Falle eines Fahrzeugunfalls, eines kritischen Fahrrαa- növers oder einer Notbremssituation, ein durch den Sicherheitsgurt geschützter Fahrzeuginsasse massenträgheitsbedingt in den Sicherheitsgurt eintaucht und eine vorgegebene Maxi- malkraft in Gurtauszugsrichtung ausübt.
20. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelbreite in Schenkellängsrichtung konstant ist und/oder dass der Abstand zwischen den spiralförmigen Schenkeln in Schenkellängsrichtung zumindest abschnittsweise konstant bzw. äquidistant ist.
21. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelbreite der spiral- förmigen Schenkel (110) in Schenkellängsrichtung variiert.
22. Gurtaufroller nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich die spiralförmigen Schenkel (110) in Schenkellängsrichtung verjüngen.
23. Gurtaufroller nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen in der Innenkontur des Außenrings asymmetrisch ausgeformt sind.
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