DE10159341A1 - Kupplung für einen Gurtaufroller mit Gurtstraffer - Google Patents

Abstract

Eine Kupplung für einen Gurtaufroller mit Gurtstraffer, mit einer Nabe (10), die von dem Gurtstraffer (5) angetrieben werden kann und mehrere Andruckflächen (40) aufweist, mehreren Klemmwalzen (24), die in der Nabe so angeordnet sind, daß sie von den Andruckflächen radial einwärts beaufschlagt werden können, und einer Welle (9), die mittels der Klemmwalzen (24) mit der Nabe (10) gekoppelt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rückstellelement (16) vorgesehen ist, das die Klemmwalzen (24) in eine Stellung außer Eingriff mit der Welle (9) beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für einen Gurtaufroller mit Gurtstraffer, mit einer Nabe, die von dem Gurtstraffer angetrieben werden kann und mehrere Andruckflächen aufweist, mehreren Klemmwalzen, die in der Nabe so angeordnet sind, daß sie von den Andruckflächen radial einwärts beauf­ schlagt werden können, und einer Welle, die mittels der Klemmwalzen mit der Nabe gekoppelt werden kann.

Der Gurtstraffer dient dazu, den auf einer Gurtspule des Gurtauf­ rollers aufgenommenen Sicherheitsgurt für einen Fahrzeuginsassen zu straf­ fen, wenn ein Unfall des Fahrzeugs von einem geeigneten Sensor erfaßt wird. Durch das Straffen des Gurtes wird die sogenannte Gurtlose beseitigt, damit der angegurtete Fahrzeuginsasse möglichst früh an der Verzögerung des Fahr­ zeugs teilnimmt. Die Kupplung hat verschiedene Funktionen zu erfüllen. Zum einen muß sie im Ausgangszustand den Gurtstraffer von der Welle, die mit der Gurtspule verbunden ist, trennen, damit sich die Gurtspule frei drehen kann und Gurtband von dieser abgezogen und wieder auf diese aufgespult werden kann. Zum anderen muß sie bei der Aktivierung des Gurtstraffers eine Verbindung zwischen dem Gurtstraffer und der mit der Gurtspule des Gurtaufrollers verbundenen Welle mit möglichst wenig Schlupf herstellen, damit der vom Gurtstraffer bereitgestellte Straffhub ohne Verluste auf die Gurtspule übertragen wird. Unter Straffhub versteht man die Länge des Gurtbandes, die bei einer Auslösung des Gurtstraffers auf die Gurtspule aufgewickelt wird. Schließlich muß die Kupplung nach einem durchgeführten Straffvorgang die Verbindung zwi­ schen der Gurtspule und dem Gurtstraffer wieder lösen, damit die Gurtspule wieder drehbar und der Gurtaufroller wieder benutzbar ist.

Bei den bisher bekannten Kupplungen wurden üblicherweise drei Walzen oder Kugeln verwendet, die bei einer Aktivierung des Gurtstraffers sich zwischen den Andruckflächen der Nabe und der Welle verklemmt haben. Bei einer solchen Klemmrollenkupplung kommt es zwar zu einer zuverlässigen Kopplung zwischen der Nabe und der Welle bei einer Aktivierung des Gurtstrafferantriebs; ein Lösen der Kupplung nach beendetem Straffvorgang ist jedoch nicht möglich, da die Klemmkörper selbsthemmend zwischen den Andruckflächen und der Welle eingeklemmt sind. Dies verhindert, daß sich die Gurtspule des Gurtaufrollers nach einem Straffen des Gurtbandes wieder frei drehen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kupplung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Kupplung nach beendetem Straffvorgang wieder zuverlässig gelöst werden kann.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß mindestens ein Rückstellelement vorgesehen, welches die Klemmwalzen in einer Stellung außer Eingriff mit der Welle beaufschlagt. Das Rückstellelement ist so ausgelegt, daß es einer­ seits zu Beginn des Straffvorgangs ermöglicht, die Klemmwalzen in eine solche Stellung zwischen den Andruckflächen und der Welle zu bringen, daß die Nabe zuverlässig mit der Welle gekoppelt wird. Andererseits ist das Rückstell­ element so ausgelegt, daß es bei einer Entlastung der Kupplung nach einem Straffvorgang, beispielsweise bei einem Nachlassen der Spannung im gestraff­ ten Gurtband, die Klemmwalzen wieder in ihre Ausgangsstellung verstellt, in der sie nicht an der Welle angreifen. Dadurch ist die Gurtspule wieder von dem Gurtstraffer getrennt, so daß sie frei drehbar ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Rückstellelement ein Federkäfig ist, der die Klemmwalzen in die Stellung außer Eingriff mit der Welle beaufschlagt. Die Verwendung eines Federkäfigs ermöglicht es, die Klemmwalzen mit sehr geringem Aufwand in der Nabe zu montieren, da der Klemmkäfig zusammen mit den vormontierten Klemmwalzen als ein einziges Bauteil eingesetzt werden kann. Somit ergeben sich geringe Herstellungskosten.

Zur Leistungssteigerung der Kupplung ist vorgesehen, daß die Nabe mit einer Außenverzahnung versehen ist, an welcher der Gurtstraffer angreift, und daß die Außenverzahnung, in axialer Richtung gesehen, innerhalb des von den Klemmwalzen definierten Bereichs liegt. Anders ausgedrückt sind die Klemm­ walzen, in radialer Richtung gesehen, unter der Verzahnung angeordnet und nicht in Längsrichtung versetzt zu dieser. Diese Anordnung gewährleistet einen kürzestmöglichen Kraftflußweg von der Verzahnung der Nabe zur Welle und verhindert, daß die Nabe beim Eingriff der Klemmwalzen verkantet, was zu einer Verschlechterung der Leistungsübertragung führt. Ferner birgt eine verkantete Nabe das Risiko, daß sich die Klemmwalzen nach erfolgter Straffung schlechter von der Nabe lösen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

• - Fig. 1 in einer Explosionsansicht eine erfindungsgemäße Kupplung;
• - Fig. 2 einen Schnitt durch die Kupplung von Fig. 1 im Ausgangs­ zustand;
• - Fig. 3 eine Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 2 mit der Kupplung im eingekuppelten Zustand; und
• - Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine teilgeschnittene Ansicht der Kupplung im eingekuppelten Zustand.

In Fig. 1 ist eine Kupplung dargestellt, die zum Verbinden eines Gurtstraffers mit einer Gurtspule eines Gurtaufrollers dient. Der Gurtstraffer ist hier durch eine schematisch gezeigte Zahnstange 5 angedeutet, die beispiels­ weise von einer pyrotechnischen Ladung beaufschlagt werden kann. Vom Gurtaufroller ist hier lediglich eine Gurtspule 7 gezeigt, auf der ein Sicherheits­ gurt eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems aufgenommen werden kann. Die Gurtspule 7 ist mit einer einstückig mit ihr ausgeführten Welle 9 versehen, mit der die Kupplung zusammenwirken kann.

Die Kupplung besteht aus einer Nabe 10 aus Metall, die mit einer Verzahnung 12 versehen ist, mit der die Zahnstange 5 zusammenwirken kann. Die Nabe 10 weist einen Innenhohlraum 14 auf, der in einem axialen Quer­ schnitt (siehe Fig. 2) einen angenähert quadratischen Querschnitt mit ausge­ bauchten Seitenwänden hat.

Die Kupplung weist ferner einen Federkäfig 16 auf, der aus Kunststoff besteht und die Form einer etwa zylindrischen Hülse 18 mit angesetztem Bund 20 hat. Der Federkäfig 16 weist vier Aufnahmen 22 auf, in welche jeweils eine Klemmwalze 24 eingesetzt werden kann, die aus Metall besteht. Jede Klemmwalze 24 weist einen zylindrischen Körper mit einem Haltestift 26 an jedem axialen Ende auf.

Die Aufnahmen 22 für die Klemmwalzen 24 bestehen aus einer Aussparung zwischen zwei einander gegenüberliegenden Federzungen 28 (siehe Fig. 4 die Darstellung für die Klemmwalze auf der 3-Uhr-Position), wobei sich der zwischen den Federzungen definierte Spalt entlang der Mittellängsachse des Federkäfigs erstreckt. Jede Aufnahme ist ferner mit zwei Führungsschlitzen 30 versehen (siehe Fig. 4 die Darstellung auf der 9-Uhr-Position), die am freien Ende der Hülse 18 sowie im Bund 20 des Federkäfigs angeordnet sind. Jedem Führungsschlitz gegenüber liegt ein federnder Steg 32 mit einem Widerlager 34. Der Führungsschlitz 30 zusammen mit dem federnd aufge­ hängten Widerlager 34 dienen zur verschieblichen Aufnahme der Haltestifte 26 der Klemmwalzen 24.

In der Ausgangsstellung der Kupplung, die in Fig. 2 gezeigt ist, befinden sich die Klemmwalzen 24 in den Eckabschnitten des Innenhohlraums 14 der Nabe 10. Die Klemmwalzen 24 haben also einen maximalen Abstand von der Mittellängsachse der Nabe, und sie liegen im Abstand von der Welle 9, so daß diese berührungsfrei innerhalb der Klemmwalzen 24 drehbar ist.

Wenn der Gurtstraffer aktiviert wird, treibt er die Nabe 10 in der Richtung des Pfeils P von Fig. 3 an. Aufgrund der Massenträgheit bleiben die Klemmwalzen 24 sowie der Federkäfig 16 hinter der Drehung zurück, so daß er sich relativ zur Nabe 10 um einen Winkel α verdreht. Dabei wirken die Oberflächenbereiche des Innenhohlraums 14, die an die Ecken angrenzen, als Andruckflächen 40, welche die Klemmwalzen 24 radial nach innen beauf­ schlagen. Die Klemmwalzen 24 werden somit gegen die Oberfläche der Nabe 9 gedrückt und stellen eine mechanische Verbindung zwischen der Nabe 10 und der Nabe 9 her. Dabei kommt es aufgrund der Einwärtsbewegung der Klemmwalzen zu einer elastischen Verformung der Federlaschen 28 sowie der Stege 32 des Federkäfigs (siehe Fig. 4).

Wenn der Straffvorgang beendet ist, genügt eine minimale Relativ­ bewegung zwischen der Nabe und der Welle, damit die Klemmwalzen vom Federkäfig zurück in ihre Ausgangsstellung gedrückt werden, in der sie nicht mehr mit der Welle 9 in Verbindung stehen. Diese Relativbewegung kann dadurch entstehen, daß der Hub des Gurtstraffers beendet ist, bevor das Gurt­ band vollständig gestrafft ist, und sich die Gurtspule aufgrund ihrer Massen­ trägheit in der Aufrollrichtung weiterdreht; dies ist möglich, da die Kupplung keinerlei Selbsthemmung hat und sich leicht löst. Die Relativdrehung zwischen der Nabe und der Welle kann auch dadurch hervorgerufen werden, daß nach erfolgter Gurtstraffung die im Gurtband wirkende Kraft nachläßt, so daß die am Gurtaufroller vorhandene Aufrollerfeder in der Lage ist, die Gurtspule etwas in der Aufwickelrichtung zu drehen. Auch diese Relativdrehung führt dazu, daß die Klemmwalzen von dem Federkäfig wieder zurück in ihre Ausgangsstel­ lung gebracht werden.

Ein wesentlicher Aspekt der Kupplung besteht darin, daß durch geeig­ nete Wahl der Anzahl der Klemmwalzen sowie ihrer Länge verhindert wird, daß sich die Klemmwalzen während des Straffvorgangs zwischen den Andruckflächen der Nabe und der Welle selbsthemmend verklemmen können. Im vorliegenden Beispiel wurden vier Klemmwalzen verwendet, deren Breite in der Größen­ ordnung von 2 mm liegt.

Claims (7)

1. Kupplung für einen Gurtaufroller mit Gurtstraffer, mit einer Nabe (10), die von dem Gurtstraffer (5) angetrieben werden kann und mehrere Andruck­ flächen (40) aufweist, mehreren Klemmwalzen (24), die in der Nabe so ange­ ordnet sind, daß sie von den Andruckflächen radial einwärts beaufschlagt werden können, und einer Welle (9), die mittels der Klemmwalzen (24) mit der Nabe (10) gekoppelt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rückstellelement (16) vorge­ sehen ist, das die Klemmwalzen (24) in eine Stellung außer Eingriff mit der Welle (9) beaufschlagt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rück­ stellelement ein Federkäfig (16) ist, der die Klemmwalzen (24) in die Stellung außer Eingriff mit der Welle (9) beaufschlagt.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe mit einer Außenverzahnung (12) versehen ist, an der der Gurtstraffer (5) angreift, und daß die Außenverzahnung, in axialer Richtung gesehen, innerhalb des von den Klemmwalzen (24) definierten Bereichs liegt.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Klemmwalzen (24) vorgesehen sind.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe einen Innenhohlraum (14) mit etwa quadratischem Querschnitt hat und die Andruck­ flächen (40) gebildet sind durch Oberflächenbereiche des Innenhohlraums, die an die Ecken des Innenhohlraums angrenzen.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkäfig (24) eine Aufnahme (22) für jede Klemmwalze (24) aufweist und daß an jeder Aufnahme zwei einander gegenüberliegende Federzungen (28) vorgesehen sind, an denen die entsprechende Klemmwalze (24) entlang ihrer Mittellängsachse anliegt.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmwalze an jedem axialen Ende einen Haltestift (26) aufweist, der in einem Führungsschlitz (30) der Aufnahme (22) aufgenommen ist.