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Die
Erfindung betrifft einen reversiblen Gurtstraffer für ein
Sicherheitsgurtsystem, mit einem Gehäuse, einem Energiespeicher
und einem Antrieb, der einen Motor und ein von diesem angetriebenes Antriebselement
aufweist und sowohl eine Vorspannung des Energiespeichers als auch
dessen Freigabe bewirken kann.
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Ein
gattungsgemäßer Gurtstraffer ist aus der
DE 203 19 071 U1 bekannt.
Als Energiespeicher dient eine Spiralfeder, deren eines Ende fahrzeugfest und
deren anderes Ende beispielsweise mit einem Schloßbeschlag
gekoppelt ist. Die Spiralfeder ist in einem Federaufnahmegehäuse
gelagert, das durch einen Elektromotor gedreht werden kann, um die
Spiralfeder vorzuspannen oder, bei Drehung in entgegengesetzter
Richtung, die vorgespannte Spiralfeder zu entriegeln und so einen
Sicherheitsgurt zu straffen. Ein solcher reversibler Gurtstraffer
mit einem Energiespeicher zeichnet sich gegenüber einem
ausschließlich durch einen Elektromotor angetrieben Gurtstraffer
durch einen geringeren Strombedarf aus.
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Die
Erfindung schafft einen reversiblen Gurtstraffer, dessen Fertigungskosten
gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Gurtstraffer deutlich
reduziert sind.
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Erfindungsgemäß ist
dazu bei einem reversiblen Gurtstraffer der eingangs genannten Art
vorgesehen, daß das Antriebselement ein Antriebsrad ist, welches
nur eine einzige Drehrichtung aufweist. Dies bedeutet, daß sich
während des gesamten Vorspann- und Freigabevorgangs des
Energiespeichers durch das Antriebsrad dieses nur in eine einzige Richtung
dreht, was es ermöglicht, einen Motor mit nur einer einzigen
Drehrichtung zu verwenden. Auf diese Weise lassen sich Kosten einsparen,
da keine zusätzliche Elektronik für eine zweite
Drehrichtung des Motors benötigt wird.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Energiespeicher um eine Spiralfeder, deren
erstes Ende eine Abtriebswelle beaufschlagt und deren zweites Ende
mit dem Antriebsrad gekoppelt ist. Durch die Kopplung mit dem Antriebsrad
läßt sich die gewünschte Vorspannung
der Feder realisieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist eine gehäusefeste
Halteklinke vorgesehen, die vor der Freigabe des Energiespeichers
in eine an einer Abtriebswelle angeordnete Verzahnung eingreift. Auf
diese Weise wird die Abtriebswelle, die insbesondere durch den Energiespeicher
beaufschlagt wird, vor Auslösung des reversiblen Gurtstraffers
gehäusefest gehalten.
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Das
Antriebsrad kann einen Auslösenocken aufweisen, der die
Halteklinke löst. Auf diese Weise läßt
sich durch eine Drehung des Antriebsrads die Abtriebswelle und damit
der mit der Abtriebswelle gekoppelte Energiespeicher freigeben.
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Eine
besonders einfache und stabile Ausgestaltung ergibt sich dadurch,
daß das Antriebsrad eine umlaufende Verzahnung aufweist,
mit der ein vom Motor angetriebenes Schneckenrad kämmt.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist ein Mechanismus vorgesehen, der
einen zumindest teilweisen Abbau der Restenergie des Energiespeichers
nach einem Straffvorgang bewirkt. Wird also im Auslösefall
des reversiblen Gurtstraffers nur wenig Gurtband eingezogen, so
läßt sich die noch immer am Gurtband anliegende
Kraft reduzieren, die anderenfalls für den Fahrzeuginsassen
unangenehm sein und bei einem tatsächlichen Unfall das
Abrollen des Gurtbandes und damit den Energieabbau durch den Gurtaufroller
behindern könnte. Insbesondere wird die Restenergie des
Energiespeichers kurz nach dem Lösen der Halteklinke und
vor einem erneuten Vorspannen (bzw. vor einem Wiedereinsteuern der Halteklinke
in die Verzahnung der Abtriebswelle) abgebaut.
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Der
Mechanismus zur Reduzierung der Restenergie wird insbesondere durch
Drehen des Antriebsrads in dessen Drehrichtung betätigt.
Somit ergibt sich ein durch Drehen des Antriebsrads in dessen vorgegebener
Drehrichtung durchlaufener Betriebszyklus des reversiblen Gurtstraffers,
der nacheinander die Freigabe des Energiespeichers, den Abbau der
Restenergie des Energiespeichers sowie dessen erneutes Vorspannen
umfaßt.
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Vorzugsweise
weist der Mechanismus eine mit dem Antriebsrad gekoppelte Federaufnahme
auf, wodurch sich eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt.
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Die
Kopplung zwischen dem Antriebsrad und der Federaufnahme erfolgt
insbesondere über eine Reibungskupplung, bei deren Freigabe
sich die Federaufnahme relativ zum Antriebsrad drehen kann. Durch
die Relativdrehung wird die Restenergie des Energiespeichers abgebaut.
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Eine
besonders einfache mechanische Ausgestaltung erhält man,
wenn das Antriebsrad eine Steuerkontur aufweist, durch die die Reibungskupplung
geschlossen bzw. freigegeben wird.
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Die
Reibungskupplung weist insbesondere eine Schlingfeder auf, deren
freies Ende sich längs der Steuerkontur bewegt. Dadurch
erhält man einen einfachen und dennoch zuverlässigen
Mechanismus.
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Gemäß der
bevorzugten Ausführungsform entspricht ein vollständiger
Betriebszyklus von der Freigabe des Energiespeichers bis zur vollständigen erneuten
Vorspannung desselben einer Umdrehung des Antriebsrads. Dies stellt
sicher, daß nach Durchlaufen des Betriebszyklus sich alle
Bauteile wieder in ihrer Ausgangsstellung befinden und der reversible Gurtstraffer
für die nächste Straffung bereit 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:
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1 eine
Perspektivansicht der wesentlichen Bauteile des erfindungsgemäßen
Gurtstraffers im Zustand unmittelbar vor einer Auslösung;
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2 eine
Perspektivansicht des Gurtstraffers aus 1 im ausgelösten
Zustand;
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3 ebenfalls
eine Perspektivansicht des Gurtstraffers aus 1 im ausgelösten
Zustand;
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4 eine
Perspektivansicht der Rückseite des Gurtstraffers aus 1;
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5 eine
Perspektivansicht ähnlich 4 vor der
Auslösung des Gurtstraffers;
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6 eine
Perspektivansicht des Gurtstraffers ähnlich 5,
jedoch nach der Auslösung während des Abbaus der
Restenergie; und
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7 eine
Explosionsansicht der beim Gurtstraffer der 1 bis 6 eingesetzten
Reibungskupplung.
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1 zeigt
einen reversiblen Gurtstraffer 10 für ein Sicherheitsgurtsystem,
der ein nur zum Teil dargestelltes Gehäuse 12 sowie
eine darin angeordnete Abtriebswelle 14 aufweist, die an
eine Gurtspule eines Gurtaufrollers ankoppelbar ist. Weiterhin ist
ein Energiespeicher in Form einer Spiralfeder 16 vorhanden,
deren erstes, inneres Ende sich an der Abtriebswelle 14 und
deren zweites, äußeres Ende sich an einer glockenartigen
Federaufnahme 18 abstützt (siehe insbesondere 4).
Die Federaufnahme 18 wiederum ist über eine Reibungskupplung 20 mit
einem Antriebselement in Form eines Antriebsrads 22 gekoppelt.
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Das
Antriebsrad 22 weist eine in den Figuren nur angedeutete
umlaufende Verzahnung 24 auf, mit der ein Schneckenrad 26 kämmt,
das durch einen Elektromotor 28 angetrieben werden kann.
Der Motor 28 bildet zusammen mit dem Antriebsrad 22 einen Antrieb
des Gurtstraffers 10 und ist derart ausgelegt, daß er
das Schneckenrad 26 und somit auch das Antriebsrad 22 lediglich
in eine einzige Richtung dreht, die mit Bezug auf das Antriebsrad 22 in 1 durch den
Pfeil P angedeutet ist. Natürlich ist neben dem gezeigten
Schneckenrad 26 auch eine beliebige andere Übertragung
der Antriebsenergie des Motors auf den Energiespeicher möglich.
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Der
Gurtstraffer 10 weist weiterhin eine gehäusefeste
Halteklinke 30 auf, die in dem in 1 gezeigten
Ausgangszustand unmittelbar vor Aktivierung des Gurtstraffers in
eine an der Abtriebswelle 14 angeordnete Verzahnung 32 eingreift.
Auf der Stirnseite des Antriebsrads 22 ist ein Auslösenocken 34 angebracht,
der die Halteklinke 30 lösen kann.
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Die
zwischen dem Antriebsrad 22 und der Federaufnahme 18 angeordnete
Reibungskupplung 20 ist in den 5 und insbesondere 7 im
Detail dargestellt. Sie weist ein erstes Rad 36 auf, das
mit dem Antriebsrad 22 kämmt und drehfest mit
einem Trägerteil 38 verbunden ist, das mehrere
Taschen hat, in denen jeweils eine Klinke 40 über
einen Stift 42 verschwenkbar angeordnet ist. Axial neben
dem ersten Rad 36 ist eine Kupplungsscheibe 44 angeordnet,
die mit Steuerlaschen 46 versehen ist, die derart in das
Trägerteil 38 hineinragen, daß sie mit den
Klinken 40 zusammenwirken können. Zwischen der
Kupplungsscheibe 44 und dem Trägerfeil 38 ist wenigstens
eine Rückstellfeder 48 vorgesehen. Weiterhin ist
eine Schlingfeder 50 vorhanden, die die Kupplungsscheibe 44 umgibt
und deren freies Ende 51 an einer am Antriebsrad 22 rückseitig
ausgebildeten Steuerkontur 52 anliegt.
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Ferner
sind ein mit dem Rad 36 drehfest verbundener Deckel 54 sowie
eine darauf angeordnete Feder 56 vorgesehen (7).
Schließlich umfaßt die Reibungskupplung 20 ein
zweites Rad 58 (siehe 1, 4),
das mit der Federaufnahme 18 kämmt und drehfest
mit einem radial innerhalb der Kupplungsscheibe 44 angeordneten
Ritzel (nicht gezeigt) verbunden ist, in das die Klinken 40 eingesteuert
werden können.
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In
dem in den 1 und 5 gezeigten Ausgangszustand
unmittelbar vor Aktivierung des Gurtstraffers 10 ist die
Spiralfeder 16 vorgespannt. Tritt nun eine Situation ein,
die eine reversible Straffung des Sicherheitsgurts erfordert, so
erhält der Motor 28 ein entsprechendes Signal
und dreht daraufhin das Schneckenrad 26 und damit das Antriebsrad 22 entgegen
dem Uhrzeigersinn. Dabei ist die Reibungskupplung 20 geschlossen
(siehe insbesondere 5), da die Schlingfeder 50 in
einem Abschnitt der Steuerkontur 52 mit vergleichsweise
großem Radius anliegt, weshalb bei einer Drehung des Antriebsrads 22 (und
damit des Trägerteils 38) die Kupplungsscheibe 44 zunächst
an einer Drehung gehindert wird. Aufgrund der daraus resultierenden
Relativdrehung zwischen dem Trägerteil 38 und
der Kupplungsscheibe 44 bewirken die Steuerlaschen 46 ein
Einsteuern der Klinken 40 in das mit dem zweiten Rad 58 drehfest
verbundene Ritzel, so daß sich das erste Rad 36 und
das zweite Rad 58 der Reibungskupplung 20 gemeinsam
drehen. Folglich dreht sich auch die Federaufnahme 18 zusammen
mit dem Antriebsrad 22.
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Sobald
sich das Antriebsrad 22 um einen gewissen Winkel gedreht
hat (2, 3), löst der Auslösenocken 34 die
Halteklinke 30 aus der Verzahnung 32 der Abtriebswelle 14,
die sich nun aufgrund der Beaufschlagung durch die vorgespannte
Spiralfeder 16 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn dreht,
wobei sich die Spiralfeder 16 zumindest teilweise entspannt
(das zweite Ende der Spiralfeder 16 ist dabei relativ zum
Antriebsrad 22 fest). Gleichzeitig koppelt die Abtriebswelle 14 an
die Gurtspule an und bewirkt so eine Straffung des Sicherheitsgurts.
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Um
nach erfolgter Vorstraffung eine eventuell vorhandene Restenergie
der Spiralfeder 16 zumindest teilweise abzubauen, wird
das Antriebsrad 22 aus der in den 2 und 3 gezeigten
Position, in der die Halteklinke 30 noch nicht wieder in
die Verzahnung 32 eingesteuert ist, geringfügig
weiter entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Reibungskupplung 20 gelöst
wird, da das freie Ende 51 der Schlingfeder 50,
wie in 6 gezeigt, in einen Bereich der Steuerkontur 52 mit
kleinerem Radius gelangt. Weil die Kupplungsscheibe 44 nicht
länger durch die Schlingfeder 50 gehalten wird,
reicht die Kraft der Rückstellfeder 48 aus, um
die Klinken 40 aus dem Ritzel auszusteuern. Da nun das
erste Rad 36 und das zweite Rad 58 nicht länger
miteinander gekoppelt sind, kann sich die Federaufnahme 18 relativ
zum Antriebsrad 22 drehen. Dies ermöglicht es der
Spiralfeder 16, sich weiter zu entspannen, da die Federaufnahme 18 nun
nicht mehr durch das Schneckenrad 26 gehalten wird. Somit
wird die Restenergie der Spiralfeder 16 (zumindest teilweise)
abgebaut, und das Gurtsystem wird nicht länger durch die
Federkraft belastet. Die Federaufnahme 18, die Reibungskupplung 20 und
die Steuerkontur 52 bilden also einen Mechanismus, der
einen zumindest teilweisen Abbau der Restenergie des Energiespeichers (der
Spiralfeder 16) nach dem Straffvorgang bewirkt.
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Im
Unterschied zum beschriebenen, durch die Steuerkontur 52 zeitlich
gesteuerten Abbau der Restenergie ließe sich dieser Abbau
mit Hilfe einer zusätzlichen Kupplung alternativ auch kräftemäßig steuern.
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Nach
Entspannung der Spiralfeder 16 dreht sich das Antriebsrad 22 entgegen
dem Uhrzeigersinn weiter, wodurch das freie Ende 51 der
Schlingfeder 50 wieder in einen Bereich der Steuerkontur 52 gerät, der
einen größeren Radius aufweist. Daraufhin schließt
sich die Reibungskupplung 20 und die Federaufnahme 18 dreht
sich wieder gemeinsam mit dem Antriebsrad 22. Ungefähr
zur gleichen Zeit hat der Auslösenocken 34 die
Halteklinke 30 vollständig passiert, so daß die
Halteklinke 30 wieder in die Verzahnung 32 der
Abtriebswelle 14 einrastet, die somit gehäusefest
gehalten ist. Dieses Einrasten der Halteklinke 30 kann
mittels eines Sensors (nicht gezeigt) abgefragt werden.
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Das
Antriebsrad 22 dreht sich zusammen mit der Federaufnahme 18 weiter
und spannt dadurch die Spiralfeder 16 vor, deren inneres
Ende ja an der Abtriebswelle 14 fest gehalten ist, bis
sich der Gurtstraffer 10 schließlich nach einer
vollständigen Umdrehung des Antriebsrads 22 wieder
in der in 1 gezeigten Ausgangsstellung
befindet. Nach dem Spannen der Spiralfeder 16 kann das
Antriebsrad 22 durch eine geeignet gestaltete Mechanik
von der anstehenden Federkraft entlastet werden, wodurch sich das
(erneute) Auslösen schneller realisieren läßt. Auch
kann das Antriebsrad 22 zur Eliminierung evtl. vorhandener
Toleranzen des Systems etwas weiter gedreht werden.
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Beim
erfindungsgemäßen Gurtstraffer 10 entspricht
ein vollständiger Betriebszyklus von der Freigabe des durch
die Spiralfeder 16 gebildeten Energiespeichers bis zur
vollständigen erneuten Vorspannung der Spiralfeder 16 gerade
einer vollständigen Umdrehung des Antriebsrads 22.
Dabei bestimmt im wesentlichen die Länge des Auslösenockens 34 die
zeitliche Dauer der Spann- bzw. der Auslösephase.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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