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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für ein Sicherheitsgurtsystem, mit einer in einem Rahmen drehbar gelagerten Gurtspule zur Aufnahme eines Gurtbands, einem reversiblen Gurtstraffer mit einem Motor, der ein Rad antreibt, und einem Kupplungsmechanismus, über den das Rad an die Gurtspule ankoppelbar ist.
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Motorbetriebene reversible Gurtstraffer werden in modernen Gurtaufrollern eingesetzt, um in einer kritischen Fahrzeugsituation bereits vor einem möglichen Unfall eine im Gurtband vorhandene Gurtlose zu reduzieren und den Fahrzeuginsassen besser zu positionieren. Hierzu versetzt der Motor über ein Getriebe und einen Kupplungsmechanismus die Gurtspule in Rotation, wodurch Gurtband eingezogen wird. Wenn nach diesem Vorstraffen des Sicherheitsgurtes die als kritisch eingestufte Fahrzeugsituation nicht mehr vorliegt, wird die Gurtspule vom Getriebe entkoppelt oder vom Motor zurückgedreht.
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Aus der gattungsgemäßen
EP 1 529 699 A1 ist ein Gurtaufroller für ein Sicherheitsgurtsystem bekannt, mit einer in einem Rahmen drehbar gelagerten Gurtspule zur Aufnahme eines Gurtbands , einem reversiblen Gurtstraffer mit einem Motor, der ein Rad antreibt. Über einen Kupplungsmechanismus ist das Rad an die Gurtspule ankoppelbar ist, wobei der Kupplungsmechanismus eine Kupplungsscheibe und ein verschwenkbares Bremselement aufweist, welches die Kupplungsscheibe bei einer Drehung des Rades in einer ersten Richtung bremst und bei einer Drehung in einer entgegengesetzten zweiten Richtung derart verschwenkt wird, dass es die Kupplungsscheibe (
34) nicht beeinflusst.
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Ein weiterer gattungsgemäßer Gurtaufroller ist aus der
DE 602 00 927 T2 bekannt.
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Ein weiterer Gurtaufroller ist z.B. aus der
DE 10 2004 008 173 A1 bekannt. Das Rad ist konzentrisch mit einem mit der Gurtspule verbundenen Ritzel gelagert und weist zum Zweck der Ankopplung an das Ritzel mehrere verschwenkbare Klinken auf, auf die jeweils eine Rückstellfeder wirkt. Axial neben dem Rad ist eine mit Steuerlaschen versehene Kupplungsscheibe angeordnet, die bei einer Relativdrehung zwischen Kupplungsscheibe und Rad in einer bestimmten Richtung ein Einschwenken der Klinken in die Verzahnung des Ritzels und somit eine Kopplung zwischen Rad und Gurtspule bewirkt. Zur Erzielung der Relativdrehung ist die Kupplungsscheibe über eine Reibungskupplung in Form einer Schlingfeder am Rahmen des Gurtaufrollers abgestützt, wodurch die Kupplungsscheibe bei einer Drehung des Rades in Straffrichtung zunächst festgehalten wird. Sobald eine vorgegebene maximale Verdrehung der Kupplungsscheibe zum Rad erreicht ist, rutscht die Kupplungsscheibe durch. Um nach erfolgter Vorstraffung die Klinken aus der Verzahnung des Ritzels auszuschwenken und dadurch die Kopplung aufzuheben, muss das Rad rückwärts gedreht werden, und zwar schneller als die Gurtspule, die sich möglicherweise durch eine vom Fahrzeuginsassen auf das Gurtband ausgeübte Zugkraft ebenfalls in Abwickelrichtung dreht. Daher benötigt der reversible Gurtstraffer einen Motor, der sich in beide Richtungen antreiben lässt, wozu ein erheblicher Steuerungsaufwand nötig ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller mit einem reversiblen Gurtstraffer zu schaffen, der sich durch einen Motor betreiben lässt, welcher nur in einer Richtung bestromt werden muss, und bei dem die Kupplungsscheibe zuverlässig gebremst wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird dies bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Kupplungsmechanismus eine Kupplungsscheibe und ein verschwenkbares Bremselement aufweist, das die Kupplungsscheibe bei einer Drehung des Rades in einer ersten Richtung bremst und bei einer Drehung in einer entgegengesetzten zweiten Richtung derart verschwenkt wird, dass es die Kupplungsscheibe nicht beeinflusst. Wird also das Rad durch den Motor in einer Richtung angetrieben, die zum Straffen des Gurtbandes dient, so bremst das Bremselement die Kupplungsscheibe, die somit relativ zum Rad verdreht wird. Dadurch werden z.B. am Rad vorgesehene Klinken in eine Verzahnung eines mit der Gurtspule gekoppelten Ritzels eingesteuert. Ist der Vorstraffvorgang beendet, wird das Bremselement verschwenkt und die Kupplungsscheibe ist somit (innerhalb gewisser Grenzen) frei bewegbar. Daher genügt bereits eine Rückstellkraft, die z.B. durch eine zwischen der Kupplungsscheibe und dem Rad angeordnete Rückstellfeder ausgeübt wird, um die Kupplungsscheibe gegenüber dem Rad in ihre unverdrehte Ausgangsstellung zu bringen. Folglich wird die Kopplung zwischen der Gurtspule und dem reversiblen Gurtstraffer ohne aktive Motorrückdrehung, d.h. ohne Bestromung des Motors in Löserichtung gelöst. Der erfindungsgemäße Gurtaufroller zeichnet sich somit durch eine einfache Schaltung aus, da der Motor nur in einer Richtung gedreht werden muss, wobei ein herkömmliches Übersetzungsgetriebe verwendet werden kann.
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Dabei ist eine mit der Kupplungsscheibe gekoppelte Bremsverzahnung vorgesehen, in die das Bremselement bei einer Drehung in der ersten Richtung eingesteuert wird. Auf diese Weise wird die Kupplungsscheibe zuverlässig gebremst.
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Erfindungsgemäß ist die Bremsverzahnung an einem Bremsrad angeordnet, das mit der Kupplungsscheibe über eine Rutschkupplung verbunden ist. Beginnt das durch den Motor angetriebene Rad sich zu drehen, wird das Bremselement in die Bremsverzahnung eingesteuert, wodurch das Bremsrad und über die Rutschkupplung auch die Kupplungsscheibe zunächst festgelegt ist. Die Kupplungsscheibe verdreht sich relativ zum Rad und koppelt dadurch das Rad an die Gurtspule an. Ist die maximal mögliche Verdrehung der Kupplungsscheibe relativ zum Rad erreicht, rutscht das nach wie vor festgelegte Bremsrad dank der Rutschkupplung auf der Kupplungsscheibe durch, die sich nun mit dem Rad dreht.
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Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Bremselement einen Hebel aufweist. Dieser kann verschwenkt werden, um in die Bremsverzahnung einzugreifen.
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Der Hebel ist insbesondere an einem vom Motor angetriebenen Aktivierungsrad angeordnet, vorzugsweise über eine Rutschkupplung. Wird das Aktivierungsrad in einer Richtung angetrieben, die einer Straffung des Gurtbandes entspricht, so dreht sich der Hebel mit und erreicht so seine Bremsstellung. Anschließend kann der Hebel bei einer weiteren Drehung des Aktivierungsrads auf diesem durchrutschen. Zur Beendigung der Vorstraffung wird der Motor angehalten. Der Fahrzeuginsasse übt eine gewisse Zugkraft auf das nun straff anliegende Gurtband aus, wodurch die Gurtspule in Abwickelrichtung gedreht wird. Aufgrund der noch vorliegenden Kopplung dreht sich auch das Getriebe des Motors und somit das Aktivierungsrad geringfügig zurück, wodurch der Hebel aus seiner Bremsstellung zurück in eine Neutralstellung verschwenkt wird. Die Kupplungsscheibe wird nun nicht länger durch das Bremselement beeinflusst und kann die Kopplung zwischen Rad und Gurtspule lösen.
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Das Aktivierungsrad ist vorzugsweise ein Zahnrad eines mit dem Motor verbundenen Getriebes, also direkt oder indirekt mit dem Rad gekoppelt.
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Um bei Abschaltung des Motors die Rückstellung der Kupplungsscheibe relativ zum Rad zu ermöglichen, ist, wie bereits erwähnt, die Kupplungsscheibe über eine Rückstellfeder mit dem vom Motor angetriebenen Rad gekoppelt.
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Dabei ist die maximale, durch die Rückstellfeder ausgeübte Rückstellkraft geringer als die zwischen der Kupplungsscheibe und dem Bremsrad wirkende Reibungskraft. Dies ist notwendig, um bei der Aktivierung des reversiblen Gurtstraffers die Kupplungsscheibe durch das blockierte Bremsrad zunächst ebenfalls festzulegen und sie somit entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder relativ zum Rad zu verdrehen. Gibt nach erfolgter Vorstraffung das Bremselement das Bremsrad (und damit auch die Kupplungsscheibe) frei, so genügt die Rückstellkraft der Rückstellfeder, um die Kupplungsscheibe und das Bremsrad gemeinsam relativ zum Rad in die Ausgangsstellung der Kupplungsscheibe zu drehen. Im Gegensatz hierzu ist bei bekannten Gurtaufrollern mit einer in beiden Drehrichtungen wirksamen Reibungskupplung, die eine Kupplungsscheibe ständig bremst, eine Rückstellung der Kupplungsscheibe durch die Rückstellkraft einer Rückstellfeder nicht möglich, da die durch die Reibungskupplung ausgeübte Bremskraft stets vorhanden und zudem größer als die Rückstellkraft ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:
- - 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller;
- - 2 eine Explosionsansicht einiger wesentlicher Bauteile eines beim erfindungsgemäßen Gurtaufroller verwendeten Kupplungsmechanismus;
- - 3 eine Perspektivansicht des Kupplungsmechanismus in einer nicht aktivierten Ausgangsstellung;
- - 4 eine Seitenansicht des Kupplungsmechanismus aus 3;
- - 5 eine Draufsicht auf den Kupplungsmechanismus aus 3;
- - 6 einen Schnitt durch den Kupplungsmechanismus längs der Linien VI-VI in 5;
- - 7 eine Perspektivansicht des Kupplungsmechanismus unmittelbar nach einer Aktivierung des Motors;
- - 8 eine Draufsicht auf den Kupplungsmechanismus aus 7;
- - 9 eine Perspektivansicht des Kupplungsmechanismus im aktivierten Zustand während eines Straffvorgangs;
- - 10 eine Draufsicht auf den Kupplungsmechanismus aus 9; und
- - 11 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller 10 mit einem Rahmen 12, in dem eine Gurtspule 11 (11) drehbar gelagert ist, auf der ein Gurtband 13 aufgenommen ist. Drehfest mit der Gurtspule 11 (bzw. einem mit der Gurtspule 11 gekoppelten Kraftbegrenzer wie z.B. einem Torsionsstab) ist ein Ritzel 14 verbunden, das eine Außenverzahnung 16 aufweist. Die Außenverzahnung 16 ist Teil eines Kupplungsmechanismus, durch den ein Antriebsmoment von einem Rad 18 (siehe 2) auf die Gurtspule 11 übertragen werden kann. Das Rad 18 ist über ein in einem Getriebegehäuse 20 angeordnetes Getriebe 22 mit einem Antriebsritzel 24 eines Motors 25 (11), insbesondere Elektromotors, verbunden.
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Drehfest mit dem Rad 18 verbunden ist ein Trägerteil 26 mit mehreren Taschen 28, in denen jeweils eine Klinke 30 über einen Stift 32 verschwenkbar angeordnet ist (2). Axial neben dem Rad 18 ist eine Kupplungsscheibe 34 angeordnet, die mit Steuerlaschen 36 versehen ist, die derart in das Trägerteil 26 hineinragen, dass sie mit den Klinken 30 zusammenwirken können. Zwischen der Kupplungsscheibe 34 und dem Trägerteil 26 ist wenigstens eine Rückstellfeder 37 vorgesehen.
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Die Kupplungsscheibe 34 ist zudem über eine durch eine Feder 38 gebildete Rutschkupplung mit einem auf die Kupplungsscheibe 34 aufgesetzten Bremsrad 40 gekoppelt, das an seinem Umfang eine Bremsverzahnung 42 aufweist. Ferner sind ein mit dem Rad 18 drehfest verbundener Deckel 44 sowie eine darauf angeordnete Feder 46 vorgesehen.
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An einem Aktivierungsrad 48 (siehe 1), das ein Zahnrad des mit dem Motor 25 verbundenen Getriebes 22 ist und folglich durch den Motor 25 angetrieben wird, ist ein verschwenkbares Bremselement 50 in Form eines Hebels angeordnet. Der Hebel ist mit dem Aktivierungsrad 48, das bei der gezeigten Ausgestaltung mit dem Rad 18 kämmt, ebenfalls über eine Rutschkupplung verbunden, die durch eine vorgespannte Feder 51 gebildet wird (3). Im Ausgangszustand liegt der Hebel an einem Anschlag 52 des Getriebegehäuses 20 an (1).
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Das Trägerteil 26, die Rückstellfeder 37, die Klinken 30, die Kupplungsscheibe 34 (inklusive Steuerlaschen 36 und Feder 38), das Bremsrad 40 sowie das Bremselement 50 bilden zusammen mit der Außenverzahnung 16 den erwähnten Kupplungsmechanismus.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise des durch den Motor 25 sowie das Getriebe 22 gebildeten reversiblen Gurtstraffers und insbesondere des Kupplungsmechanismus beschrieben, dessen Ausgangsstellung in den 1 sowie 3 bis 6 gezeigt ist. In einer als kritisch eingestuften Fahrzeugsituation wird der Motor 25 aktiviert, der (mit dem restlichen Getriebe 22) das Aktivierungsrad 48 im Uhrzeigersinn dreht, wodurch das Rad 18 in einer ersten Richtung, nämlich entgegen dem Uhrzeigersinn, angetrieben wird. Durch die Drehung des Aktivierungsrads 48 wird das Bremselement 50 verschwenkt und steuert in die Bremsverzahnung 42 des Bremsrads 40 ein. Dadurch wird das Bremsrad 40 angehalten (7, 8).
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Zwischen dem Bremsrad 40 und der Kupplungsscheibe 34 besteht eine Reibverbindung, die stärker als die durch die Rückstellfeder 37 ausgeübte Rückstellkraft ist, weshalb die Kupplungsscheibe 34 zunächst ebenfalls festgehalten wird, während sich das Rad 18 und damit auch das Trägerteil 26 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Dadurch laufen die Klinken 30 auf die Steuerlaschen 36 auf und werden in die Außenverzahnung 16 des Ritzels 14 eingesteuert. Sind die Klinken 30 auf Zahngrund des Ritzels 14 gefahren, ist das Rad 18 mit der Gurtspule 11 gekoppelt, so dass der Motor 25 die Gurtspule 11 in der Aufwickelrichtung des Gurtbands 13 antreiben kann. Mit dem vollständigen Einsteuern der Klinken 30 ist die maximal mögliche Verdrehung zwischen der Kupplungsscheibe 34 und dem Trägerteil 26 bzw. Rad 18 erreicht, weshalb das noch immer festgelegte Bremsrad 40 bei der weiteren Drehung auf der Kupplungsscheibe 34 durchrutscht, die sich nun mit dem Rad 18 dreht.
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Wird nach erfolgter Vorstraffung der Motor 25 abgeschaltet, bewirkt die vom Fahrzeuginsassen auf das Gurtband 13 ausgeübte Zugkraft kurzzeitig eine Drehung der Gurtspule 11 und damit des Ritzels 14 in Gurtbandabzugsrichtung, die der Straffrichtung entgegengesetzt ist. Da die Klinken 30 noch in Eingriff mit der Verzahnung 16 des Ritzels 14 sind, wird das gesamte Getriebe 22 ein gewisses Stück zurückgedreht. Dabei wirkt der Widerstand des Getriebes 22 als Dämpfung, weshalb die Gurtbandkraft sanft absinkt. Das Aktivierungsrad 48 dreht sich hierbei gegen den Uhrzeigersinn und verschwenkt das Bremselement 50 zurück in seine Ausgangslage, in der es am Anschlag 52 im Getriebegehäuse 20 anliegt. Dadurch wird das Bremsrad 40 und damit die Kupplungsscheibe 34 freigegeben.
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Ist die Verzahnung 16 des Ritzels 14 ohne Hinterschnitt ausgeführt, können die Klinken 30 aufgrund der durch die Rückstellfeder 37 auf die Kupplungsscheibe 34 ausgeübten Rückstellkraft bereits jetzt ausschwenken, wodurch die Verbindung zwischen der Gurtspule 11 und dem reversiblen Gurtstraffer ohne aktiv eingeleitete Motorrückdrehung gelöst wird. Besitzt die Verzahnung 16, wie in den Figuren dargestellt, einen Hinterschnitt, der die Mitnahme des Ritzels 14 während des Straffvorgangs verbessert, so ist eine minimale Drehung der Gurtspule 11 bzw. des Ritzels 14 in Gurtbandeinzugsrichtung nötig, um das System zu lösen. Hierzu reicht die normale Aufwickelfunktion einer Aufrollertriebfeder (nicht gezeigt). Das System ist nun für die nächste Vorstraffung bereit.
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Alternativ zur gezeigten Ausführungsform kann zwischen dem Hebel des Bremselements 50 und dem Bremsrad 40 eine zusätzliche Klinke angebracht werden, die verschwenkbar im Getriebegehäuse 20 gelagert ist. Diese wird über den Hebel angesteuert und schwenkt bei Drehung des Aktivierungsrads 48 im Uhrzeigersinn in die Bremsverzahnung 42 ein, wodurch noch definiertere Kräfte auf das Bremsrad 40 übertragen werden.
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Der erfindungsgemäße Gurtaufroller 10 zeichnet sich durch eine kompakte Bauform, einfache Montage und wenig Bauteile aus.
