DE102020121236A1

DE102020121236A1 - Gurtaufroller

Info

Publication number: DE102020121236A1
Application number: DE102020121236.4A
Authority: DE
Inventors: Alexandru Cirstea; Ronald Jabusch; Antto-Christian Gläßer; Arndt Söhnchen; Jens Ehlers
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller (1) mit einer in einem fahrzeugfest befestigbaren Gehäuse drehbar gelagerten Gurtwelle (4), auf welcher ein Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, und einem Elektromotor (5) mit einem Antriebsrad (17) zum Antrieb der Gurtwelle (4) zu einer Drehbewegung, und einem die Drehbewegung von dem Antriebsrad (17) auf die Gurtwelle (4) übertragenden Getriebe (6), wobei das Getriebe (6) in einem ersten Kraftübertragungsweg als Baugruppe zum Antrieb der Gurtwelle (4) mit einem ersten Drehmoment antreibbar ist, und das Getriebe (6) durch Schalten einer in Abhängigkeit von der Drehzahl, dem Drehmoment- oder der Drehbeschleunigung gesteuerten Kupplung (8) unter Eröffnung eines zweiten Kraftübertragungsweges zum Antrieb der Gurtwelle (4) mit einem zweiten Drehmoment antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (8) zwischen dem Antriebsrad (17) und dem Getriebe (6) angeordnet ist, und dass eine Kupplungsfeder (15) vorgesehen ist, welche die Antriebsbewegung von dem Antriebsrad (17) auf die Kupplung (8) in dem ersten Kraftübertragungsweg überträgt, und dass die Kupplungsfeder (15) bei einem Überschreiten einer durch ihre Federkraft vorbestimmten Drehzahl, einem vorbestimmten Drehmoment oder einer vorbestimmten Drehbeschleunigung eine Relativbewegung des Antriebsrades (17) zu der Kupplung (8) ermöglicht, welche den Schaltvorgang der Kupplung (8) auslöst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Gurtaufroller weisen als Grundbauteile einen lasttragenden Rahmen und eine in dem Rahmen drehbar gelagerte Gurtspule auf, auf welcher ein Sicherheitsgurt aufwickelbar ist. Der Rahmen dient neben der Lagerung der Gurtspule außerdem zur Befestigung des Gurtaufrollers an einer Sitzstruktur oder an einer Fahrzeugstruktur und ist dafür aus einem entsprechend dicken Stahlblech hergestellt, welches zu einem U-förmigen Rahmen gebogen ist.
Ferner werden Gurtaufroller in modernen Sicherheitsgurteinrichtungen mit Elektromotoren versehen, welche die Gurtwelle bei einer Aktivierung zum Beispiel zu einer reversiblen Gurtstraffung in Aufwickelrichtung antreiben. Der Elektromotor ist dabei ebenfalls an dem Rahmen befestigt und seitlich der Gurtwelle mit einer parallel zu der Drehachse der Gurtwelle ausgerichteten Antriebswelle angeordnet. Ferner ist es bekannt, zwischen der Gurtwelle und dem Elektromotor ein Getriebe vorzusehen, durch welches die Drehzahl des Elektromotors in eine vorbestimmte Drehzahl der Gurtwelle übersetzt wird. Durch die Verwendung des Getriebes wird es außerdem ermöglicht, einen möglichst kleinbauenden Elektromotor mit einer hohen Drehzahl zur Erzeugung von vergleichsweisen hohen Rückzugskräften im Sicherheitsgurt zu verwenden. Insgesamt ergibt sich dadurch trotz der durch das Getriebe ermöglichten Verwendung des kleinbauenden Elektromotors ein Gurtaufroller mit einem vergrößerten Bauraumbedarf. Ein solcher Gurtaufroller ist z.B. aus der Druckschrift WO 03/0 99 619 A2 bekannt.
Sofern die Gurtwelle mit unterschiedlichen Drehzahlen und Drehmomenten angetrieben werden soll, müssen weitere Getriebestufen vorgesehen werden, welche den Bauraumbedarf weiter vergrößern. Ein solcher Gurtaufroller ist z.B. aus der Druckschrift DE 199 27 731 C2 bekannt.
Da die an der Sitzstruktur der Fahrzeugsitze oder auch allgemein in sehr kleinen Fahrzeugen zur Verfügung stehenden Bauräume in ihrer Größe sehr begrenzt sind und aus Designgründen nicht beliebig vergrößert werden können, ist die Anordnung eines derartigen Gurtaufrollers am Fahrzeugsitz oder auch in einem kleinen Fahrzeug grundsätzlich problematisch.
Aus der DE 10 2018 219 040 A1 ist ein Gurtaufroller bekannt, bei dem der Bauraumbedarf dadurch weiter reduziert ist, indem das Getriebe in einem ersten Kraftübertragungsweg als Baugruppe angetrieben wird, und indem eine Kupplung vorgesehen ist, welche durch einen Schaltvorgang das Getriebe aktiviert und einen zweiten Kraftübertragungsweg eröffnet. Dadurch kann ein Getriebe mit einem einzigen Kraftübertragungsweg zur Verwirklichung von zwei verschiedenen Übersetzungen genutzt werden. Dabei wird das Getriebe selbst in dem ersten Kraftübertragungsweg als Baugruppe also als ein Block angetrieben, ohne dass die Getriebeteile in sich eine Relativbewegung zueinander ausführen. Die Kupplung weist hier ein von dem Elektromotor angetriebenes Antriebsrad mit drei dreieckförmigen sich radial nach außen verengenden Öffnungen auf, in welche jeweils eine Kupplungsklinke mit jeweils einem Steuerstift eingreifen. Die Kupplungsklinken sind in Radialrichtung längsverschieblich geführt und jeweils über eine Feder radial nach außen federbelastet. Zur Schaltung der Kupplung werden die Kupplungsklinken durch bei dem Überschreiten einer bestimmten Drehbeschleunigung des Antriebsrades entgegen der Federkraft radial nach innen gezogen, wodurch die Drehverbindung zwischen den Kupplungsklinken und einem dem Getriebe zugeordneten ersten Teil aufgehoben wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Gurtaufroller mit einem Elektromotor und einem Getriebe mit einer Kupplung mit einem vereinfachten Aufbau zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass die Kupplung zwischen dem Antriebsrad und dem Getriebe angeordnet ist, und dass eine Kupplungsfeder vorgesehen ist, welche die Antriebsbewegung von dem Antriebsrad auf die Kupplung in dem ersten Kraftübertragungsweg überträgt, und dass die Kupplungsfeder bei einem Überschreiten einer durch ihre Federkraft vorbestimmten Drehzahl, einem vorbestimmten Drehmoment oder einer vorbestimmten Drehbeschleunigung eine Relativbewegung des Antriebsrades zu der Kupplung ermöglicht, welche den Schaltvorgang der Kupplung auslöst.
Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Auslösung der Schaltbewegung konstruktiv sehr einfach durch das Vorsehen und bemessen der Kupplungsfeder verwirklicht werden, wobei die Kupplungsfeder selbst durch die Auslegung ihrer Federkraft die Auslösung der Relativbewegung bei dem Überschreiten der vorbestimmten Drehzahl, Drehmoment oder Drehbeschleunigung des Antriebsrades also des Elektromotors ermöglicht und den Schaltpunkt definiert. Die Kupplung selbst ist in dem Zusammenwirken mit dem Antriebsrad so ausgebildet, dass der Schaltvorgang bei dieser Relativbewegung selbsttätig ausgelöst wird.
Dabei reicht es aus, wenn die zur Auslösung der Schaltbewegung vorgesehene Relativbewegung eine Drehbewegung des Antriebsrades mit einem Drehwinkel von weniger als 25 Grad zu der Kupplung ist.
Eine konstruktiv besonders einfache und kompakte Lösung kann dadurch verwirklicht werden, indem die Kupplungsfeder durch eine Bogenfeder gebildet ist, welche mit einem ersten Ende in Umfangsrichtung mit dem Antriebsrad und mit einem zweiten Ende in Umfangsrichtung mit einem ersten Kupplungsteil der Kupplung verbunden ist. Die Federwirkung wird bei der Bogenfeder allein durch den Bogenabschnitt zwischen den beiden in Umfangsrichtung festgelegten Enden der Kupplungsfeder erreicht, welcher sich z.B. über einen Bogenabschnitt von 45 bis 90 Grad erstrecken kann. Dadurch kann die Kupplungsfeder sehr kurz und bauraumsparend verwirklicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplung ein erstes Kupplungsteil, ein zweites Kupplungsteil und ein Kupplungselement aufweist, wobei das Kupplungselement in der geschlossenen Stellung der Kupplung eine kraftübertragende Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil und dem zweiten Kupplungsteil bildet.
In diesem Fall kann das zweite Kupplungsteil bevorzugt einen axial vorstehenden zylindrischen Kraftübertragungsabschnitt aufweisen, wobei das Kupplungselement in der geschlossenen Stellung der Kupplung in einer kraftübertragenden Verbindung mit dem Kraftübertragungsabschnitt steht. Der axial vorstehende zylindrische Kraftübertragungsabschnitt ermöglich einen kompakten Aufbau der Kupplung, indem er radial außen eine Kraftübertragungsfläche bereitstellt, welche eine Kraftübertragung in einer axial überlappenden Anordnung des ersten Kupplungsteils zu dem zweiten Kupplungsteil ermöglicht.
Dabei kann auf dem Kraftübertragungsabschnitt in einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Verzahnung vorgesehen sein, wobei das Kupplungselement in diesem Fall durch eine Sperrklinke gebildet ist, welche in der geschlossenen Stellung der Kupplung in die Verzahnung eingreift. Die Sperrklinke bildet in der Stellung in der sie in die Verzahnung eingreift eine formschlüssige Verbindung, indem sie sich an dem ersten Kupplungsteil abstützt und mit ihrer Spitze in die Verzahnung des Kraftübertragungsabschnitts des zweiten Kupplungsteils formschlüssig eingreift.
Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass die Sperrklinke durch eine Feder in Richtung einer Außereingriffsstellung aus der Verzahnung federbelastet ist, und das Antriebsrad eine Steuerkontur aufweist, welche die Sperrklinke in der geschlossenen Stellung der Kupplung durch ihre Formgebung in Richtung einer Eingriffsstellung in die Verzahnung drängt, und welche eine Ausnehmung aufweist, welche durch die Relativbewegung des Antriebsrades in eine Stellung zu der Sperrklinke gelangt, in welcher sie eine durch die Feder ausgelöste Freigabebewegung der Sperrklinke aus der Eingriffsstellung in die Außereingriffsstellung ermöglicht. Durch die Steuerkontur und die Federbelastung der Sperrklinke kann die Kupplungsbewegung des Kupplungselementes konstruktiv sehr einfach ausgelöst und in ihrem Verlauf gesteuert werden, ohne dass dazu zusätzliche zwischengeordnete Teile bewegt werden oder wirken müssen. Dabei liegt die Sperrklinke unmittelbar an der Steuerkontur an und führt dadurch eine unmittelbar durch die Steuerkontur gesteuerte und durch die ausgeübte Federkraft erzwungene Bewegung aus.
Gemäße einer zweiten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Kupplungselement durch eine Ringfeder gebildet ist, welche mit einem ersten Ende in Umfangsrichtung an dem Antriebsrad und mit einem zweiten Ende an dem ersten Kupplungsteil festgelegt ist und mit einem zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordneten Ringabschnitt bei geschlossener Kupplung auf dem Kraftübertragungsabschnitt festgeklemmt ist. Die Ringfeder ermöglicht mit dem festgeklemmten Ringabschnitt eine reibschlüssige Übertragung der Antriebsbewegung über den Kraftübertragungsabschnitt, ohne dass der Kraftübertragungsabschnitt dazu gesondert ausgebildet sein muss. Er muss lediglich eine Oberfläche bereitstellen, an welcher die Ringfeder mit dem Ringabschnitt festklemmen kann. Ferner kann die Kupplung dadurch sehr leicht geöffnet werden, indem die beiden Enden der Ringfeder durch die Relativbewegung soweit gegeneinander gespannt werden, dass sich der Ringabschnitt aufweitet und die vorher vorhandene reibschlüssige Verbindung dadurch aufgehoben wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit zwei Gehäuseschalen montiert und demontiert
2 ein Getriebe, einen Elektromotor und eine dazwischen angeordnete Kupplung des Gurtaufrollers in Explosionsdarstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
3 eine Schnittdarstellung mit der Kupplung des ersten Ausführungsbeispiels in einer ersten und einer zweiten Stellung, und
4 ein Getriebe, einen Elektromotor und eine dazwischen angeordnete Kupplung des Gurtaufrollers in Explosionsdarstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
5 eine Schnittdarstellung mit der Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels in einer ersten und einer zweiten Stellung.

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Gurtaufroller 1 mit einem durch zwei Gehäuseschalen 2 und 3 zusammengesetzten Gehäuse zu erkennen, welches sowohl der Befestigung des Gurtaufrollers 1 an einem Fahrzeug, bevorzugt in einem schmalen länglichen Bauraum eines Fahrzeugsitzes, als auch zur Lagerung und Befestigung der nachfolgend noch näher beschriebenen Einzelteile des Gurtaufrollers 1 dient. Das Gehäuse kann auch Teil einer übergeordneten Struktur des Fahrzeugsitzes oder des Fahrzeugs, wie z.B. eine Strebe oder ein Holm, sein.
Das Gehäuse ist innenseitig mit mehreren Stegen 24 zur Lagerung des Gurtaufrollers 1 versehen, welche senkrecht zu der Drehachse des Gurtaufrollers ausgerichtet und in Bezug zu der Drehachse einer Gurtwelle 4 des Gurtaufrollers 1 formschlüssig und drehfest mit dem Gehäuse verbunden sind. Der Gurtaufroller 1 weist als Grundbauteil die Gurtwelle 4 auf, auf welcher ein zur Rückhaltung eines Insassen vorgesehener Sicherheitsgurt aufwickelbar ist. Ferner ist ein irreversibler Gurtstraffer 7 zum Antrieb der Gurtwelle 4 in Aufwickelrichtung und damit zum Herausziehen vorhandener Gurtlose in einer Frühphase eines nicht mehr zu vermeidenden Unfalles vorgesehen. Außerdem ist ein Elektromotor 5 und ein Getriebe 6 vorgesehen. Die Gurtwelle 4, der irreversible Gurtstraffer 7, der Elektromotor 5 und das Getriebe 6 sind koaxial zueinander angeordnet. Ferner sind der Elektromotor 5, das Getriebe 6 und der irreversible Gurtstraffer 7 in den Außenabmaßen senkrecht zu der Drehachse der Gurtwelle so bemessen, dass sie kleiner als der maximale Durchmesser des vollständig aufgewickelten Gurtwickels auf der Gurtwelle 4 sind. Da das Gehäuse hier im Querschnitt eckig ausgebildet ist, bleiben in den Ecken zusätzliche Freiräume, welche z.B. zur Anordnung eines Strafferantriebsrohres des irreversiblen Gurtstraffers 7 oder anderer Anbauteile, wie z.B. Steuereinheiten oder auch elektrischen Leitungen genutzt werden können. Damit sind die maximalen Außenabmaße durch den maximalen Durchmesser des Gurtwickels vorgegeben. Da der maximale Durchmesser wiederum durch die Dicke des Gurtbandes und die maximal aufzuwickelnde Länge des Gurtbandes vorgegeben ist und ohne eine Änderung des Gurtbandes nicht verringert werden kann, weist der Gurtaufroller 1 damit die kleinstmöglichen Abmaße senkrecht zu der Drehachse der Gurtwelle 4 auf und kann damit auch in sehr schmalen und länglichen Freiräumen des Fahrzeugsitzes und der Fahrzeugstruktur angeordnet und befestigt werden.
In den 2 und 4 ist jeweils der Elektromotor 5 mit dem Getriebe 6, einer dazwischen angeordneten Kupplung 8 und einer zusätzlich vorgesehenen optionalen Kraftbegrenzungseinheit 11 gemäß einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel zu erkennen.
Das Getriebe 6 umfasst als Grundbauteile jeweils die Kupplung 8, ein Übersetzungsgetriebe 9, welches hier als Planetengetriebe ausgebildet ist, und ein Getriebegehäuse 10. Das Getriebe 6 wird außen von dem Getriebegehäuse 10 umfasst und weist eine zylindrische Grundform auf. Das Getriebegehäuse 10 selbst ist rohr- oder ringförmig ausgebildet und weist an seiner Innenseite eine Innenverzahnung auf, in der sich die Planetenräder des Planetengetriebes abwälzen. Das Getriebegehäuse 10 kann über eine Blockiereinrichtung mit einer Steuerscheibe 19, einer an dem Getriebegehäuse 10 schwenkbar gelagerten Blockierklinke 20, einem nicht dargestellten Aktuator mit einem in eine Verzahnung der Steuerscheibe eingreifenden Blockierhebel und einer dadurch erzwungenen Schwenkbewegung der Blockierklinke 20 in einer Innenverzahnung eines ringförmigen fahrzeugfesten Flansches 16 fahrzeugfest blockiert werden. Dadurch kann der nachfolgend noch näher beschriebene Schaltvorgang des Getriebes 6 über die Kupplung 8 unterstützt werden.
Der Elektromotor 5 ist über eine Verzahnung an dem Ende seiner herausgeführten Antriebswelle 18 drehfest mit einem Antriebsrad 17 verbunden. Die Kupplung 8 umfasst in beiden Ausführungsbeispielen jeweils ein erstes Kupplungsteil 13 und ein zweites Kupplungsteil 12 mit einem dazwischen angeordneten Kupplungselement 14. Das erste Kupplungsteil 13 ist über eine Kupplungsfeder 15 mit dem Antriebsrad 17 verbunden und wird bei einer Aktivierung des Elektromotors 5 von dem Antriebsrad 17 über die Kupplungsfeder 15 zu einer Drehbewegung angetrieben. Das zweite Kupplungsteil 12 ist scheibenförmig ausgebildet und verschließt das Getriebegehäuse 10 stirnseitig zu einem geschlossenen Gehäuse. Ferner ist das zweite Kupplungsteil 13 drehfest mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden und weist einen ringförmigen, axial in Richtung des ersten Kupplungsteils 13 vorstehenden Kraftübertragungsabschnitt 29 auf. Das Kupplungselement 14 bildet in der geschlossenen Stellung der Kupplung 8 eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem zweiten Kupplungsteil 12.
Vor dem Schalten der Kupplung 8 also bei geschlossener Kupplung 8 treibt der Elektromotor 5 das Getriebe 6 in dem ersten Kraftübertragungsweg über die Kupplung 8 als Baugruppe an, d.h. das Getriebe 6 ist deaktiviert und die Antriebsdrehbewegung des Elektromotors 5 wird 1:1 auf die Gurtspule 4 übertragen. Die Blockierklinke 20 greift in diesem Fall nicht in die Innenverzahnung des Flansches 16 ein, so dass die Drehbewegung in beide Drehrichtungen frei auf die Gurtspule 4 übertragen wird. Dadurch kann eine Komfortfunktion z.B. zur Verringerung oder Erhöhung der auf die Gurtspule 4 wirkenden Rückzugskraft z.B. als Wickelhilfe verwirklicht werden kann. Diese Übertragung der Drehbewegung erfolgt bis zu einer durch die Federkraft der Kupplungsfeder 15 definierten Drehzahl, einem definierten Drehmoment oder einer dadurch definierten Drehbeschleunigung.
In dem ersten, in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungselement 14 in Form einer federbelasteten Sperrklinke ausgebildet, welche an dem ersten Kupplungsteil 13 radial verschiebbar gelagert ist und über eine sich an dem ersten Kupplungsteil 13 abstützende Feder 21 radial nach außen federbelastet ist. An dem ringförmigen Kraftübertragungsabschnitt 29 des zweiten Kupplungsteils 12 ist hier eine Verzahnung 22 vorgesehen, in welche die Sperrklinke in der geschlossenen Stellung der Kupplung 8, wie in der linken Darstellung der 3 zu erkennen ist, eingreift. Dabei liegt die Sperrklinke radial außen an einer Steuerkontur 30 an und wird über die Steuerkontur 30 gegen die Federkraft der Feder 21 radial nach innen in die Eingriffsstellung in die Verzahnung 22 gedrängt.
In dem in den 4 und 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungselement 14 durch eine Ringfeder gebildet, welche den in diesem Fall glatten Kraftübertragungsabschnitt 29 mit einem Ringabschnitt 26 mit mehreren Windungen umfasst. Ferner liegt die Ringfeder mit einem ersten Ende 23 an einem Anschlag des Antriebsrades 17 in Umfangsrichtung an und ist mit einem zweiten Ende 25 in Umfangsrichtung an dem ersten Kupplungsteil 13 festgelegt. Die Ringfeder ist so ausgelegt und bemessen, dass sie den Kraftübertragungsabschnitt 29 im entspannten Zustand unter Ausübung einer Vorspannung mit dem Ringabschnitt 26 reibschlüssig umfasst also auf diesem festgeklemmt ist. Aufgrund des gegenüber dem ersten Kupplungsteil 13 festgelegten zweiten Endes 25 bildet die Ringfeder über den festgeklemmten Ringabschnitt 26 eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem zweiten Kupplungsteil 12 bis zu einem durch die Klemmkraft der Ringfeder vorbestimmten Drehmoment, einer vorbestimmten Drehzahl und/oder einer vorbestimmten Drehbeschleunigung. Die Ringfeder ist dabei so ausgelegt, dass die Kräfte in dem ersten Kraftübertragungsweg bei einer Aktivierung des Elektromotors 5 zu Komfortzwecken in jedem Fall über die geschlossene Kupplung 8 und das Getriebe 6 auf die Gurtwelle 4 übertragen werden, wobei das Getriebe 6 in diesem Fall als Baugruppe zusammen mit dem Getriebegehäuse 10 über das zweite Kupplungsteil 12 angetrieben wird, ohne dass die Zahnräder des Getriebes 6 eine Relativbewegung zueinander ausführen.
Der Elektromotor 5 weist in beiden Ausführungsbeispielen jeweils eine herausgeführte Antriebswelle 18 auf, auf der ein Antriebsrad 17 drehfest über einen Verzahnungseingriff festgelegt ist. Der Elektromotor 8 treibt das Antriebsrad 17 damit bei einer Aktivierung unmittelbar an. Zwischen dem Antriebsrad 17 und der Kupplung 8 also zwischen der durch das erste Kupplungsteil 13 gebildeten Eingangsseite der Kupplung 8 und dem Antriebsrad 17 ist eine Kupplungsfeder 15 vorgesehen, welche mit einem ersten Ende 27 in Umfangsrichtung an dem Antriebsrad 17 und mit einem zweiten Ende 28 in Umfangsrichtung an dem ersten Kupplungsteil 13 festgelegt ist. Die Kupplungsfeder 17 hat die Aufgabe, die Drehbewegung des Antriebsrades 17 bis zu einer durch die Federkraft der Kupplungsfeder 15 definierten Drehzahl, einem vorbestimmten Drehmoment oder einer vorbestimmten Drehbeschleunigung auf das erste Kupplungsteil 13 zu übertragen. Aufgrund ihrer Federeigenschaften ermöglicht die Kupplungsfeder 17 bei einem Überschreiten der vorbestimmten Drehzahl, des vorbestimmten Drehmomentes oder der vorbestimmten Drehbeschleunigung eine Relativdrehbewegung des Antriebsrades 17 zu dem ersten Kupplungsteil 13 also zu der Kupplung 8. Diese Relativdrehbewegung des Antriebsrades 17 zu der Kupplung 8 wird zum Schalten der Kupplung 8 ausgenutzt.
Der Schaltvorgang erfolgt bei dem in den 2 und 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel dadurch, indem das Antriebsrad 17 gegenüber dem ersten Kupplungsteil 13 eine Drehbewegung von ca. 20 Grad ausführt, während der das Kupplungselement 14 in Form der Sperrklinke an der Steuerkontur 30 in den Bereich einer Ausnehmung 31 gelangt und dadurch seine radial äußere Unterstützung verliert. Das Antriebsrad 17 weist dazu an seiner radial inneren Seite die Steuerkontur 30 mit einer entsprechend konturierten Anlagefläche mit der radial nach außen gerichteten Ausnehmung 31 auf, und die Sperrklinke rutscht bei der Relativdrehbewegung durch die von der Feder 21 ausgeübte Federkraft unter Ausnutzung des durch die Ausnehmung 31 geschaffenen Freiraumes radial nach außen. Dabei gelangt die Sperrklinke außer Eingriff aus der Verzahnung 22, und die Drehverbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem zweiten Kupplungsteil 12 wird aufgehoben, die Kupplung 8 wird praktisch geöffnet.
Der Schaltvorgang erfolgt bei dem in den 4 und 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, indem das Antriebsrad 17 gegenüber dem ersten Kupplungsteil 13 die Drehbewegung von 20 Grad bevorzugt von weniger als 25 Grad ausführt, und das Kupplungselement 14 in Form der Ringfeder über das an dem Antriebsrad 17 in Umfangsrichtung anliegende erste Ende 23 unter Aufweitung des Ringabschnittes 26 zwischen dem Antriebsrad 17 und dem ersten Kupplungsteil 13 gespannt wird. Durch die Aufweitung des Ringabschnittes 26 wird die reibschlüssige Verbindung der Ringfeder auf dem Kraftübertragungsabschnitt 29 aufgehoben und dadurch die Drehverbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem zweiten Kupplungsteil 12 gelöst.
Beiden Ausführungsbeispielen ist dabei gemeinsam, dass das zweite Kupplungsteil 12 jeweils einen ringförmigen axial vorstehenden Kraftübertragungsabschnitt 29 aufweist, über den das zweite Kupplungsteil 12 über das Kupplungselement 14 mitgenommen wird. Das zweite Kupplungsteil 12 bildet zugleich einen Verschluss des axial offenen Getriebegehäuse 10 und bildet zusammen mit diesem einen drehfesten Verbund, so dass das Getriebe 6 bei geschlossener Kupplung 8 als Baugruppe angetrieben wird, ohne dass die Zahnräder des Getriebes 6 eine Relativbewegung zueinander ausführen, das Getriebe 6 ist praktisch deaktiviert.
Bei geöffneter Kupplung 8 ist die Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem zweiten Kupplungsteil 12 aufgehoben. Das Antriebrad 17 treibt in diesem Fall das erste Kupplungsteil 13 über die gespannte Kupplungsfeder 15 an. Es kann aber alternativ oder zusätzlich auch ein Anschlag an dem Antriebsrad 17 und/oder dem ersten Kupplungsteil 13 vorgesehen sein, über den das Antriebsrad 17 das erste Kupplungsteil 13 unmittelbar durch eine körperliche Anlage antreibt, so dass die Kupplungsfeder 15 dabei nicht belastet wird. Die Kupplungsfeder 15 hat in diesem Fall lediglich die Aufgabe, die Drehbewegung in dem ersten Kraftübertragungsweg zu übertragen und die Relativbewegung zur Auslösung des oben beschriebenen Schaltvorganges zu ermöglichen. Damit kann sie entsprechend schwächer ausgelegt werden, bzw. die über den oder die Anschläge zu übertragende Leistung kann erheblich höher sein. In gleicher Weise wie der Schaltvorgang aus dem ersten Kraftübertragungsweg in den zweiten Kraftübertragungsweg, bewirkt die Kupplungsfeder 15 bei einem nachfolgenden Unterschreiten der vorbestimmten Drehzahl, Drehmoment oder Drehbeschleunigung eine Rückschaltbewegung in der umgekehrten Reihenfolge des oben beschriebenen Bewegungsablaufes zum Schalten der Kupplung 8 und einem Wechsel aus dem zweiten Kraftübertragungsweg zurück in den ersten Kraftübertragungsweg. Dabei wird die Sperrklinke in dem ersten Ausführungsbeispiel über die Steuerkontur 30 des Antriebsrades 17 zurück in die Verzahnung 22 gedrängt und die Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem zweiten Kupplungsteil 12 wieder hergestellt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Ringfeder wieder entspannt, indem die Relativbewegung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem Antriebsrad 17 in umgekehrter Bewegungsrichtung vollzogen wird, und der Ringabschnitt 26 der Ringfeder wird wieder zur Herstellung der Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 13 und dem zweiten Kupplungsteil 12 auf dem Kraftübertragungsabschnitt 29 festgeklemmt. Diese Rückstellbewegungen beider Ausführungsbeispiele wird dabei durch die sich entspannende Kupplungsfeder 15 bewirkt.
Bei geöffneter Kupplung 8 ist die Verbindung des ersten Kupplungsteils 13 mit dem zweiten Kupplungsteil 12 aufgehoben. Das erste Kupplungsteil 13 weist an seiner dem Getriebe 6 zugewandten Seite einen zylindrischen Fortsatz mit einer Verzahnung auf und befindet sich mit der Verzahnung in einem Verzahnungseingriff mit den Zahnrädern des Getriebes 6 in diesem Fall mit den Planetenrädern einer ersten Stufe des Getriebes 6. Damit treibt das erste Kupplungsteil 13 bei geöffneter Kupplung 8 das Getriebe 6 über die Zahnräder an, während es gegenüber dem Getriebegehäuse 10 und dem zweiten Kupplungsteil 12 dreht. Das Getriebegehäuse 10 ist in diesem Fall im Idealfall zusätzlich über die Blockierklinke 20 blockiert, so dass sich das Getriebegehäuse 10 fahrzeugfest abstützt, und die Zahnräder des Getriebes 6 mit einer Übersetzung der Drehbewegung der Antriebswelle 18 drehen und die Gurtwelle 4 in einem Übersetzungsverhältnis von z.B. 1:80 oder 1:36 antreiben. Dabei ist in diesem Fall das Öffnen der Kupplung 8 von entscheidender Bedeutung, da hierdurch erst die Aktivierung des Getriebes 6 ermöglicht wird, da die bei geschlossener Kupplung 8 über die beiden Kupplungsteile 12 und 13 hergestellte drehfeste Verbindung des Getriebegehäuses 10 zu den Zahnrädern des Getriebes 6 erst durch das Öffnen der Kupplung 8 aufgehoben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 03/099619 A2 [0003]
DE 19927731 C2 [0004]
DE 102018219040 A1 [0006]

Claims

Gurtaufroller (1) mit -einer in einem fahrzeugfest befestigbaren Gehäuse drehbar gelagerten Gurtwelle (4), auf welcher ein Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, und -einem Elektromotor (5) mit einem Antriebsrad (17) zum Antrieb der Gurtwelle (4) zu einer Drehbewegung, und -einem die Drehbewegung von dem Antriebsrad (17) auf die Gurtwelle (4) übertragenden Getriebe (6), wobei -das Getriebe (6) in einem ersten Kraftübertragungsweg als Baugruppe zum Antrieb der Gurtwelle (4) mit einem ersten Drehmoment antreibbar ist, und -das Getriebe (6) durch Schalten einer in Abhängigkeit von der Drehzahl, dem Drehmoment- oder der Drehbeschleunigung gesteuerten Kupplung (8) unter Eröffnung eines zweiten Kraftübertragungsweges zum Antrieb der Gurtwelle (4) mit einem zweiten Drehmoment antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kupplung (8) zwischen dem Antriebsrad (17) und dem Getriebe (6) angeordnet ist, und -dass eine Kupplungsfeder (15) vorgesehen ist, welche die Antriebsbewegung von dem Antriebsrad (17) auf die Kupplung (8) in dem ersten Kraftübertragungsweg überträgt, und -dass die Kupplungsfeder (15) bei einem Überschreiten einer durch ihre Federkraft vorbestimmten Drehzahl, einem vorbestimmten Drehmoment oder einer vorbestimmten Drehbeschleunigung eine Relativbewegung des Antriebsrades (17) zu der Kupplung (8) ermöglicht, welche den Schaltvorgang der Kupplung (8) auslöst.
Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass -die Relativbewegung eine Drehbewegung des Antriebsrades (17) mit einem Drehwinkel von weniger als 25 Grad zu der Kupplung (8) ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kupplungsfeder (15) durch eine Bogenfeder gebildet ist, welche mit einem ersten Ende (27) in Umfangsrichtung mit dem Antriebsrad (17) und mit einem zweiten Ende (28) in Umfangsrichtung mit einem ersten Kupplungsteil (13) der Kupplung (8) verbunden ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kupplung (8) ein erstes Kupplungsteil (13), ein zweites Kupplungsteil (12) und ein Kupplungselement (14) aufweist, wobei -das Kupplungselement (14) in der geschlossenen Stellung der Kupplung (8) eine kraftübertragende Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil (13) und dem zweiten Kupplungsteil (12) bildet.
Gurtaufroller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass -das zweite Kupplungsteil (12) einen axial vorstehenden zylindrischen Kraftübertragungsabschnitt (29) aufweist, und -das Kupplungselement (14) in der geschlossenen Stellung der Kupplung (8) in einer kraftübertragenden Verbindung mit dem Kraftübertragungsabschnitt (29) steht.
Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass -auf dem Kraftübertragungsabschnitt (29) eine Verzahnung (22) vorgesehen ist, und -das Kupplungselement (14) durch eine Sperrklinke gebildet ist, welche in der geschlossenen Stellung der Kupplung (8) in die Verzahnung (22) eingreift.
Gurtaufroller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass -die Sperrklinke durch eine Feder (21) in Richtung einer Außereingriffsstellung aus der Verzahnung (22) federbelastet ist, und -das Antriebsrad (17) eine Steuerkontur (30) aufweist, welche die Sperrklinke in der geschlossenen Stellung der Kupplung (8) durch ihre Formgebung in Richtung einer Eingriffsstellung in die Verzahnung (22) drängt, und welche eine Ausnehmung (31) aufweist, welche durch die Relativbewegung des Antriebsrades (17) in eine Stellung zu der Sperrklinke gelangt, in welcher sie eine durch die Feder (21) ausgelöste Freigabebewegung der Sperrklinke aus der Eingriffsstellung in die Außereingriffsstellung ermöglicht.
Gurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass -das Kupplungselement (14) durch eine Ringfeder gebildet ist, welche mit einem ersten Ende (23) in Umfangsrichtung an dem Antriebsrad und mit einem zweiten Ende (25) an dem ersten Kupplungsteil (13) festgelegt ist und mit einem zwischen dem ersten Ende (23) und dem zweiten Ende (25) angeordneten Ringabschnitt (26) bei geschlossener Kupplung (8) auf dem Kraftübertragungsabschnitt (19) festgeklemmt ist.