DE102008004128B4

DE102008004128B4 - Gurtaufroller

Info

Publication number: DE102008004128B4
Application number: DE102008004128.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwer; Wilhelm Tejder; Walter Scherzinger
Original assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2028-01-12
Also published as: DE102008004128A1; WO2009086819A3; WO2009086819A2

Abstract

Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts, einem Antrieb, der die Gurtspule (20) zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann, und einer formschlüssig arbeitenden Überlastkupplung (50) zwischen dem Antrieb und der Gurtspindel (20), wobei- die Überlastkupplung (50) einen Außenring (30) und einen Innenring (60) aufweist, der in dem Außenring (30) um eine Rotationsachse koaxial drehbar gehalten ist,- Formschlusselemente (110) des Innenrings (60) mit Ausnehmungen (130) in der Innenkontur (40) des Außenrings (30) formschlüssig zusammenwirken und eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring (30) und dem Innenring (60) herstellen, und- die Formschlusselemente (110) derart elastisch federnd sind, dass sie bei Überlast von ihrer jeweiligen Ausnehmung (130) trennbar sind, wodurch die Überlastkupplung (50) auskuppeln kann, dadurch gekennzeichnet, dassdie Ausnehmungen (130) in der Innenkontur (40) des Außenrings (30) asymmetrisch ausgeformt sind,wobei die Ausnehmungen (130) in Gurtabrollrichtung (D2) der Gurtspule (20) gesehen zunächst eine steile Flanke (F1) und daran anschließend eine flache Flanke (F2) aufweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Gurtaufroller ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 2006 / 123 750 A1 bekannt. Dieser vorbekannte Gurtaufroller umfasst eine Gurtspule zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts, einen Antrieb, der die Gurtspule zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann, und eine formschlüssig arbeitende Überlastkupplung innerhalb eines Getriebes, das zwischen dem Antrieb und der Gurtspindel angeordnet ist. Die Überlastkupplung weist einen Außenring und einen Innenring auf, der in dem Außenring um eine Rotationsachse koaxial drehbar gehalten ist. An dem Innenring sind mehrere Formschlusselemente aufgesteckt, die mit Ausnehmungen in der Innenkontur des Außenrings formschlüssig zusammenwirken und im eingekuppelten Zustand der Überlastkupplung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring und dem Innenring herstellen. Die Formschlusselemente sind elastisch federnd, so dass sie bei Überschreiten einer vorgegebenen, in Gurtbandauszugsrichtung wirkenden Gurtauszugskraft jeweils von ihrer Ausnehmung getrennt werden und die Überlastkupplung auskuppelt.
Ein anderer Gurtaufroller ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 46 967 A1 bekannt. Dieser Gurtaufroller weist einen Elektromotor-Getriebe-Antrieb auf, der mit Hilfe einer schaltbaren Drehmitnahme-Dämpfungs-Kupplung mit Überlastsicherung an die Gurtspule der Sicherheitsgurtvorrichtung gekuppelt wird. Der Schaltvorgang erfolgt mittels einer fremdbetätigten Schaltvorrichtung, welche ein Antriebsrad und/oder ein Abtriebsrad gegeneinander verschiebt und dadurch Drehmitnahmemittel und korrespondierende Gegenlager in oder außer Eingriff bringt.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2004 047 803 A1 offenbart einen Freilauf in einer besonderen Ausführung für sehr geringe Anteile im Betriebszeitenkollektiv im Überholbetrieb, der speziell die Übertragung von Schwingungen im Antriebsstrang dadurch reduziert, dass Momente nur in einer Richtung übertragen werden und so keine Resonanzen entstehen können, gekennzeichnet durch eine Vielzahl elastischer Zähne, die Umfangskräfte zwischen Antrieb und Abtrieb richtungsgebunden übertragen, da sie in einer Drehrichtung selbsthemmend einriegeln und in der Gegenrichtung ausgekämmt werden.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller zu schaffen, der ein besseres Kuppelverhalten der Überlastkupplung aufweist als bisherige Gurtaufroller.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ausnehmungen in der Innenkontur des Außenrings asymmetrisch ausgeformt sind, wobei die Ausnehmungen in Gurtabrollrichtung der Gurtspule gesehen zunächst eine steile Flanke und daran anschließend eine flache Flanke aufweisen.
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 wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers 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. Erfinderseitig wurde erkannt, dass eine Überlastsituation und damit ein überlastbedingtes Auskuppeln in den meisten Fällen in Gurtauszugsrichtung erfolgen wird, 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. Asymmetrische 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. Der Kern der Erfindung besteht also in der erfinderseitigen Erkenntnis, dass die mechanische Belastung der Überlastkupplung in einem Gurtaufroller drehrichtungsabhängig ist und dass dieser Umstand zur Schwingungsreduktion und zur Reduktion der mechanischen Belastung der Formschlusselemente ausgenutzt werden kann.
Ein besonders gutes Durchrutschverhalten der Formschlusselemente und ein gutes Wiedereinkuppelverhalten wird dadurch erreicht, dass die Ausnehmungen zumindest eine steile und zumindest eine demgegenüber flachere Flanke aufweisen. 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, ist die Flanke, an der die Formschlusselemente in die Ausnehmung hineinrutschen, vorzugsweise flacher als die Flanke, an der die Formschlusselemente 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 beginnen. 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 ausgesetzt 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 Sägezahnform auf.
Im Hinblick auf eine kostengünstige Herstellung und Montage wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Innenring mit den Formschlusselementen einteilig ausgebildet ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Innenring um ein Blechteil, beispielsweise ein Blech-Stanzteil oder ein Blech-Stanzbiegeteil.
Vorzugsweise weist der Innenring einen Innenringbereich auf, an den die Formschlusselemente einteilig angeformt sind. Beispielsweise ist der Innenring durch eine Scheibe, zum Beispiel eine radial federnde Scheibe, mit einem Scheibeninnenbereich als Innenringbereich gebildet, an dem die Formschlusselemente einteilig angeformt sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Gurtaufrollers ist vorgesehen, dass die Formschlusselemente an der Anschlussstelle an den Innenringbereich aus der Ebene des Innenringbereichs herausgebogen sind. Im Falle eines solchen Herausbiegens verläuft die Biege- bzw. Falzkante der Formschlusselemente vorzugsweise tangential zum Innenringbereich bzw. koaxial zur Drehrichtung des Innenrings. Beispielsweise ist die senkrecht zur Längsrichtung der Formschlusselemente verlaufende Querrichtung der Formschlusselemente senkrecht zur Ebene des Innenringbereichs und parallel zur Rotationsachse des Innenrings ausgerichtet.
Vorzugsweise sind die Formschlusselemente an ihren dem Innenringbereich abgewandten Enden jeweils ein weiteres Mal umgebogen, und zwar jeweils unter Bildung einer Kupplungsfläche, mit der das jeweilige Formschlusselement an der Innenkontur des Außenrings anliegt bzw. in die zugeordnete Ausnehmung eingreift. Die Biegeachsen, um die die Formschlusselemente an den Enden umgebogen sind, sind bevorzugt jeweils senkrecht zur Ebene des Innenringbereichs ausgerichtet. Der Innenring kann zum Beispiel durch ein Blech-Stanzbiegeteil gebildet werden.
Alternativ können der Innenringbereich und die Formschlusselemente plan in derselben Ebene liegen, so dass beispielsweise sowohl die Längsrichtung als auch die senkrecht zur Längsrichtung verlaufende Querrichtung der Formschlusselemente in der Ebene des Innenringbereichs liegen. Bei dieser Ausgestaltung des Innenrings kann auf ein Umbiegen und damit auf einen zusätzlichen Herstellungsschritt bei der Herstellung des Innenrings verzichtet werden; der Innenring kann somit zum Beispiel durch ein Blech-Stanzteil gebildet werden.
Die Formschlusselemente können beispielsweise radial nach außen ausgerichtet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gurtaufrollers ist vorgesehen, dass die Formschlusselemente durch spiralförmige Schenkel gebildet sind, die in Richtung des Innenringbereichs entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung der Drehrichtung des Außenrings, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgerollt wird, entgegengesetzt ist.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Schenkelbreite in Schenkelquerrichtung in Schenkellängsrichtung konstant ist und/oder wenn der Abstand zwischen den spiralförmigen Schenkeln in Schenkellängsrichtung zumindest abschnittsweise konstant bzw. äquidistant ist.
Alternativ kann die Schenkelbreite der Schenkel in Schenkellängsrichtung variieren, beispielsweise können sich die Schenkel in Schenkellängsrichtung verjüngen.
Ein besonders schwingungsarmes Kuppeln wird erreicht, wenn die Formschlusselemente jeweils einen Kreissektor des Innenrings bzw. der Scheibe überstreichen, wobei der Kreissektorwinkel mindestens 30° Grad beträgt. Der Kreissektorwinkel kann beispielsweise zwischen 30 und 225 Grad betragen und insbesondere einen Wert von 90 Grad oder zumindest näherungsweise 90 Grad aufweisen.
Die spiralförmigen Schenkel können aus dem Innenringbereich beispielsweise zumindest näherungsweise radial nach außen heraustreten und anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung umgebogen sein.
Bezüglich der spiralförmigen Schenkel wird es außerdem als vorteilhaft angesehen, wenn die spiralförmigen Schenkel durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung einen vorgegebenen Drehwinkel zwischen dem dem Innenringbereich abgewandten Schenkelende und dem radial aus dem Innenringbereich austretenden Schenkelbefestigungsende aufweisen, wobei der Drehwinkel zwischen 90 und 225 Grad liegt, insbesondere einen Wert von 180 Grad oder zumindest näherungsweise 180 Grad aufweist.
Die vorgegebene Gurtauszugskraft ist vorzugsweise 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 Sicherheitsgurt eintaucht und eine vorgegebene Maximalkraft in Gurtauszugsrichtung ausübt.
Die formschlüssig arbeitende Überlastkupplung kann beispielsweise zwischen der Gurtspule und dem Getriebe oder innerhalb des Getriebes angeordnet sein. Bei einer Anordnung innerhalb des Getriebes kann die Überlastkupplung beispielsweise in einem Stufenrad integriert sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert; dabei zeigen beispielhaft:

1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller,
2 den Gurtaufroller gemäß 1 im montierten Zustand,
3 einen Innenring und einen Außenring des Gurtaufrollers gemäß 1 in der Draufsicht, 4 den Innenring gemäß 3 in einer anderen Darstellung mit Kreissektoren,
5 den Innenring gemäß 3 in einer wiederum anderen Darstellung,
6-10 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in verschiedenen Sichten,
11 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring und
12 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der 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 1 lässt sich erkennen, dass der Außenring 30 eine 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 genannt) 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 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 Innenring 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 gebildet, 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 2 ist der Gurtaufroller 10 im montierten Zustand dargestellt. Man erkennt die Federscheibe 60, die in dem Außenring 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 3 sind die Federscheibe 60 und der Außenring 30 gemäß den 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 D1 nach innen zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung D1 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 D1 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 also, 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 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 F1 (mit einem steilen Anstiegswinkel) und daran anschließend eine flache Flanke F2 (mit einem flachen Abfallwinkel) aufweist. Durch diese Formgestaltung wird in besonders 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 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 Kreissektorwinkel 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 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 P1) und erst anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung D1 umgebogen wird. Durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung D1 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 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 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 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 Reibschluss 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 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 den 6 bis 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Überlastkupplung 50 für einen Gurtaufroller in einer dreidimensionalen Explosionsdarstellung gezeigt. Die 7 bis 10 zeigen andere Sichten auf die Teile dieses Ausführungsbeispiels.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 6 bis 10 ist die Überlastkupplung 50 in einem Stufenrad 400 eines nicht weiter dargestellten Getriebes des Gurtaufrollers integriert. Das Stufenrad 400 umfasst ein großes Rad 410 sowie ein kleines Rad bzw. Ritzel 420; die beiden Räder sind über die Überlastkupplung 50 miteinander verbunden.
Die Überlastkupplung 50 umfasst einen Außenring 30 der in dem großen Rad 410 integriert ist bzw. mit diesem drehfest verbunden ist. Mit dem kleinen Rad 420 steht ein Innenring 60 der Überlastkupplung 50 in drehfester Verbindung. Die drehfeste Verbindung wird durch eine Öffnung 425 und ein Gegenstück 426 des kleinen Rads 420 gebildet (vgl. 7).
Der Innenring 60 weist einen Innenringbereich 300 auf, an den beispielsweise vier Formschlusselemente 110 einteilig angeformt sind. Man erkennt, dass die Formschlusselemente 110 an deren Anschlussstelle an den Innenringbereich 300 aus der Ebene A des Innenringbereichs herausgebogen, und zwar in der 6 nach hinten heraus gebogen, sind, wodurch Falzkanten bzw. Biegekanten 430 gebildet sind. Diese Biegekanten 430 verlaufen in der Ebene A des Innenringbereichs 300, liegen tangential an dem Innenringbereich 300 an und begrenzen diesen seitlich.
Die senkrecht zur Längsrichtung L der Formschlusselemente 110 verlaufende Querrichtung Q der Formschlusselemente 110 steht senkrecht zur Ebene A des Innenringbereichs 300 und ist parallel zur R Rotationsachse des Innenrings ausgerichtet.
Außerdem erkennt man, dass die Formschlusselemente 110 an ihren dem Innenringbereich 300 abgewandten Enden 435 jeweils ein weiteres Mal umgebogen sind, und zwar jeweils unter Bildung einer Kupplungsfläche 440, mit der das jeweilige Formschlusselement an der Innenkontur 40 des Außenrings anliegt bzw. in eine der Ausnehmungen 130 eingreift. Die Biegeachsen B, um die die Formschlusselemente an den Enden umgebogen sind, sind jeweils senkrecht zur Ebene A des Innenringbereichs 300 ausgerichtet, so dass die Biegeachsen B und die Rotationsachse R parallel verlaufen.
In der 6 erkennt man außerdem, dass die Ausnehmungen 130 in der Innenkontur 40 des Außenrings 30 asymmetrisch ausgeformt sind. Jede Ausnehmung weist jeweils eine flache Flanke F1 und eine demgegenüber steilere Flanke F2 auf.
Die Flanken F1 und F2 sowie die Kupplungsflächen 440 sind bezüglich ihrer Form aneinander angepasst. So lässt sich in den 9 und 10 erkennen, dass die Kupplungsflächen 440 in ihrem Krümmungsbereich 450 dem Verlauf der steilen Flanke F2 und in ihrem Auslaufbereich 460 dem Verlauf der flachen Flanke F2 folgen bzw. einen dazu zumindest annähernd parallelen Verlauf aufweisen. Alternativ kann der Auslaufbereich 460 auch von der flachen Flanke F1 nach innen weggebogen sein, um einen Abstand zu der flachen Flanke F1 zu gewährleisten. Ein solcher Abstand ist beispielhaft schematisch in der 9 mit dem Bezugszeichen d gekennzeichnet.
In der 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Innenring 60 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die spiralförmigen Formschlusselemente bzw. Schenkel 110 ausgehend vom Schenkelbefestigungsende 220 in Schenkellängsrichtung verjüngt. Somit wird das Deformationsverhalten optimiert und die Spannungsverteilung in den Formschlusselementen optimiert.
In der 12 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. Der Auslaufbereich 460 ist von der flachen Flanke F1 nach innen weggebogen, um einen Abstand d zu der flachen Flanke F1 zu gewährleisten.
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
400: Stufenrad
410: großes Rad
420: kleines Rad
425: Öffnung
426: Gegenstück
430: Falzkanten
440: Kupplungsflächen
450: Krümmungsbereich
460: Auslaufbereich
470: Innenbereich
A: Ebene
D1: Spiraldrehrichtung
D2: Gurtabwickelrichtung
F1: steile Flanke
F2: flache Flanke
M: Scheibenmittelpunkt
P1: Ausrichtung bei Austritt aus dem Scheibeninnenbereich
P2: Ausrichtung in Schenkelmitte
P3: Ausrichtung am Schenkelende
Q: Querrichtung
R: Rotationsachse
α: Kreissektorwinkel
ω: Drehwinkel
d: Abstand

Claims

Gurtaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule (20) zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurts, einem Antrieb, der die Gurtspule (20) zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes antreiben kann, und einer formschlüssig arbeitenden Überlastkupplung (50) zwischen dem Antrieb und der Gurtspindel (20), wobei - die Überlastkupplung (50) einen Außenring (30) und einen Innenring (60) aufweist, der in dem Außenring (30) um eine Rotationsachse koaxial drehbar gehalten ist, - Formschlusselemente (110) des Innenrings (60) mit Ausnehmungen (130) in der Innenkontur (40) des Außenrings (30) formschlüssig zusammenwirken und eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring (30) und dem Innenring (60) herstellen, und - die Formschlusselemente (110) derart elastisch federnd sind, dass sie bei Überlast von ihrer jeweiligen Ausnehmung (130) trennbar sind, wodurch die Überlastkupplung (50) auskuppeln kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (130) in der Innenkontur (40) des Außenrings (30) asymmetrisch ausgeformt sind, wobei die Ausnehmungen (130) in Gurtabrollrichtung (D2) der Gurtspule (20) gesehen zunächst eine steile Flanke (F1) und daran anschließend eine flache Flanke (F2) aufweisen.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rand der Ausnehmungen (130) anders ausgeformt ist als der jeweils andere Rand der Ausnehmungen (130).
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (60) einen Innenringbereich (300) aufweist, an den die Formschlusselemente (110) einteilig angeformt sind.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (60) durch eine Scheibe (60) und der Innenringbereich (300) durch einen Scheibeninnenbereich (300) der Scheibe (60) gebildet ist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (110) an der Anschlussstelle an den Innenringbereich (300) aus der Ebene des Innenringbereichs (300) herausgebogen sind.
Gurtaufroller (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Formschlusselemente (110) an ihren dem Innenringbereich (300) abgewandten Enden jeweils ein weiteres Mal umgebogen sind, und zwar jeweils unter Bildung einer Kupplungsfläche, mit der das jeweilige Formschlusselement (110) an der Innenkontur (40) des Außenrings (30) zumindest abschnittsweise anliegt, - wobei die Biegeachsen, um die die Formschlusselemente (110) an den Enden umgebogen sind, jeweils senkrecht zur Ebene des Innenringbereichs (300) ausgerichtet sind.
Gurtaufroller (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenringbereich (300) und die Formschlusselemente (110) plan in derselben Ebene liegen.
Gurtaufroller (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (110) durch spiralförmige Schenkel (110) gebildet sind, die in Richtung des Innenringbereichs (300) entlang einer vorgegebenen Spiraldrehrichtung nach innen (D1) zusammenlaufen, wobei die Spiraldrehrichtung (D1) der Drehrichtung, die der Außenring (30) aufweist, wenn der Sicherheitsgurt von der Gurtspule (20) abgerollt wird, entgegengesetzt ist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelbreite in Schenkellängsrichtung konstant ist und/oder dass der Abstand zwischen den spiralförmigen Schenkeln (110) in Schenkellängsrichtung zumindest abschnittsweise konstant bzw. äquidistant ist.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelbreite der spiralförmigen Schenkel (110) in Schenkellängsrichtung variiert.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die spiralförmigen Schenkel (110) in Schenkellängsrichtung verjüngen.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Formschlusselemente (110) jeweils einen Kreissektor (200) des Innenrings (60) überstreichen, - wobei der Kreissektorwinkel (α) mindestens 30° Grad beträgt.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreissektorwinkel (α) zwischen 30 und 225 Grad beträgt, insbesondere einen Wert von 90 Grad oder zumindest näherungsweise 90 Grad aufweist.
Gurtaufroller (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmigen Schenkel (110) aus dem Innenringbereich (300) zumindest näherungsweise radial nach außen heraustreten und anschließend entgegen der Spiraldrehrichtung (D1) umgebogen sind.
Gurtaufroller (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, - dass die spiralförmigen Schenkel (110) durch das Umbiegen entgegen der Spiraldrehrichtung (D1) einen vorgegebenen Drehwinkel (ω) zwischen dem dem Innenringbereich (300) abgewandten Schenkelende (120) und dem radial aus dem Innenringbereich (300) 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.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (110) radial nach außen ausgerichtet sind.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Gurtauszugskraft derart bemessen ist, dass die Überlastkupplung (50) auskuppelt, 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.
Gurtaufroller (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssig arbeitende Überlastkupplung (50) zwischen der Gurtspindel (20) und dem Getriebe (80) oder innerhalb des Getriebes angeordnet ist.