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Die Erfindung betrifft einen selbstsperrenden Gurtaufroller mit einer gurtbandsensitiv und/oder fahrzeugsensitiv ansteuerbaren Blockiereinrichtung für die Gurtwelle und mit einer an die Gurtwelle ankoppelbaren, reversibel arbeitenden Vorstraffeinrichtung, die über eine im Vorstrafffall angesteuerte Kupplung mit einer über eine drehfeste, eine Sollbruchstelle aufweisende Verbindung mit der Gurtwelle verbundenen Kupplungsglocke kuppelbar ist.
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Ein selbstsperrender Gurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen ist aus der
DE 10 2006 005 434 A1 bekannt. Die reversibel arbeitende Vorstraffeinrichtung besteht aus einem Elektromotor, der im Vorstrafffall ein Abtriebsrad in Aufwickelrichtung der Gurtwelle dreht. An dem Abtriebsrad ist als Kupplungsglied eine Zahnscheibe radial nach außen verschiebbar angeordnet, die in ihrer ausgeschobenen Stellung in die Innenverzahnung einer Kupplungsglocke eingreift, die ihrerseits drehfest, wenn auch unter Einschaltung einer Sollbruchstelle mit der Gurtwelle verbunden ist. Somit erfolgt aufgrund der Kupplung von Abtriebsrad und Kupplungsglocke eine Übertragung der vom Elektromotor bewirkten Drehung des Abtriebsrades in eine entsprechende Drehung der Gurtwelle in deren Aufwickelrichtung. Die Anordnung der Sollbruchstelle zwischen Kupplungsglocke und Gurtwelle hat dabei ihren technischen Hintergrund darin, dass bei dem in der
DE 10 2006 005 434 A1 beschriebenen Gurtaufroller zusätzlich zu der Vorstraffeinrichtung noch eine Notfallstraffeinrichtung vorgesehen ist, die mit einer im Auslösefall wirksamen größeren Drehgeschwindigkeit ausgelegt ist als die von der Vorstraffeinrichtung erzeugte Drehgeschwindigkeit. Zu Beginn der Einwirkung der Notfallstraffeinrichtung wird die Kupplung zwischen Abtriebsrad und Kupplungsglocke wieder ausgesteuert und damit aufgehoben. Damit anschließend keine erneute Dreh-Übertragung von dem Abtriebsrad auf die Gurtwelle möglich ist, ist die Kupplungsglocke über die Sollbruchstelle mit der Gurtwelle verbunden, und diese Sollbruchstelle wird durch die Einwirkung der Notfallstraffeinrichtung auf die Gurtwelle zerstört, so dass anschließend keine Dreh-Übertragung von der Kupplungsglocke auf die Gurtwelle mehr möglich ist.
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Mit dem bekannten Gurtaufroller ist der Nachteil verbunden, dass bei einem während des Vorstraffens auftretenden leichten Unfall, einem sogenannten Low-Speed-Crash, eine Ansteuerung der Blockiereinrichtung für die Gurtwelle nicht möglich ist, weil eine derartige Ansteuerung eine Drehung der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung, also entgegengesetzt zu der von der Vorstraffeinrichtung ausgeübten Drehrichtung, voraussetzt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Elektromotor als Vorstraffantrieb eine gewisse Selbsthemmung aufweist, die eine Rückdrehung der Gurtwelle verhindert; bei Überschreiten eines konstruktiv bedingten Kraftniveaus kommt es zu einem Wirksamwerden der Sollbruchstelle, so dass anschließend nach einem solchen leichten Unfall der Gurtaufroller nicht mehr funktionsfähig, das heißt nicht mehr brauchbar ist.
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Aus der
DE 103 46 967 A1 ist ein ebenfalls gattungsgemäßer selbstsperrender Gurtaufroller bekannt, bei welchem in den Kraftfluss zwischen einem Antriebsmotor und der Gurtwelle eine derart ausgebildete Kupplung eingeschaltet ist, dass Lastspitzen im Antrieb verursachende Widerstände durch eine elastisch gedämpfte Verformung von Formschlusselementen gedampft und nicht auf die übrigen Getriebe- und Antriebsbauteile übertragen werden. Wird die maximal zulässige Drehmitnahmebelastung überschritten, können die federnden Formschlusselemente wie bei einer Rutschkupplung überratschen, wodurch das übertragende Moment begrenzt wird. Es kommt jedoch nicht zu einer vollständigen Aufhebung der Momentenübertragung wie beim Vorsehen einer Sollbruchstelle.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen selbstsperrenden Gurtaufroller mit den gattungsgemäßen Merkmalen so einzurichten, dass auch nach einem Low-Speed-Crash mit paralleler Vorstraffung der Gurtaufroller noch einsatzfähig ist und nicht erneuert werden muss.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung sieht im einzelnen vor, dass die Verbindung zwischen Gurtwelle und Kupplungsglocke derart ausgeführt ist, dass bei einer an der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung angreifenden Kraft über einen ersten Lastbereich eine starre Verbindung zwischen Gurtwelle und Kupplungsglocke gegeben ist und dass über einen zweiten Lastbereich mit einem höheren Kraftniveau aufgrund einer reversiblen Verformung der Verbindung eine Einsteuerung der Blockiereinrichtung für die Gurtwelle ermöglichende Relativdrehung der Gurtwelle zur Kupplungsglocke gegeben ist, wobei die in der Verbindung ausgebildete Sollbruchstelle bei Erreichen der oberen Lastgrenze des zweiten Lastbereichs bricht und die Trennung von Gurtwelle und Kupplungsglocke herbeiführt.
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Somit stellt die Erfindung auf das Prinzip ab, dass allein die an der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung angreifende Last maßgeblich für das Verhalten der zwischen der Vorstraffeinrichtung und der Gurtwelle eingerichteten Kupplung ist. Kommt es während der Vorstraffbewegung zu einer an der Gurtwelle angreifenden, in Gurtauszugsrichtung wirkenden Kraft, so ist über einen ersten Lastbereich von nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise 0–500 Newton eine starre Kupplungsverbindung vorgesehen, so dass die Vorstraffeinrichtung diese Kraft hält. Kommt es zu einer höheren Belastung von nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise 500–1000 Newton, was einem leichten Low-Speed-Crash entspricht, so lässt die Verbindung aufgrund einer an ihr eingerichteten reversiblen Verformung eine Relativdrehung der Gurtwelle bezüglich des Selbsthaltezustandes der Vorstraffeinrichtung zu, die ausreicht, dass durch diese Drehung der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung die Blockiereinrichtung für die Gurtwelle angesteuert wird und den angeschnallten Insassen sicher festlegt. Wird das für den zweiten Lastbereich eingestellte Kraftniveau nicht überschritten, so bleibt die Verbindung zwischen Gurtwelle und Kupplungsglocke für nachfolgende Beanspruchungen weiterhin funktionsfähig, so dass der Gurtaufroller auch im Anschluss an einen derartigen Low-Speed-Crash weiterhin voll gebrauchsfähig ist. Entwickelt sich jedoch eine so schwere Belastung an der Gurtwelle, dass die Kraftobergrenze des zweiten Lastbereichs von beispielsweise 1000 Newton überschritten wird, so bricht die Sollbruchstelle mit der Folge, dass die Verbindung zwischen Gurtwelle und Kupplungsglocke vollständig aufgehoben ist und die Gurtwelle unbeeinflusst von der angeschlossenen Vorstraffeinrichtung blockiert werden kann.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen Gurtwelle und Kupplungsglocke über wenigstens zwei symmetrisch angeordnete und sich von der Gurtwelle über einen Umfangsbereich in die beim Vorstraffen wirksame Drehrichtung der Kupplungsglocke erstreckende Arme aus einem elastischen Material gebildet ist, wobei die Arme einen eine Streckung der Arme in ihrer Verlaufsrichtung ermöglichenden teilelastischen Bereich aufweisen.
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Im einzelnen kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass der teilelastische Bereich von einer in die Verlaufsrichtung der Arme eingeschalteten und sich radial zur Verlaufsrichtung erstreckenden Schlaufe gebildet ist.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der teilelastische Bereich dem Anschluss der Arme an der Gurtwelle benachbart angeordnet ist bzw. dass die Sollbruchstelle dem Anschluss der Arme an die Kupplungsglocke benachbart angeordnet ist.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind über den Umfang von Gurtwelle und Kupplungsglocke verteilt drei Arme als Verbindung zwischen Gurtwelle und Kupplungsglocke angeordnet.
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Im Hinblick auf eine einfache Herstellung kann vorgesehen sein, dass die Arme aus einem Kunststoff bestehen und einstückig mit einer Ummantelung der Gurtwelle und mit der Kupplungsglocke ausgebildet sind.
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Zur Einstellung üblicher Lastbereiche mit entsprechenden Kraftniveaus kann vorgesehen sein, dass der erste Lastbereich bei 0–500 Newton und der zweite Lastbereich bei 500–1000 Newton liegt und die Sollbruchstelle bei Erreichen von 1000 Newton wirksam wird.
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Die Vorstraffeinrichtung kann in an sich bekannter Weise aus einem Elektromotor bestehen. Außerdem kann zusätzlich zu der Vorstraffeinrichtung eine bei einem Unfall auslösbare Notfallstraffeinrichtung für die Gurtwelle vorgesehen sein, wie dies in der gattungsbildenden
DE 10 2006 005 434 A1 beschrieben ist. Dabei kann das Zusammenwirken zwischen Notfalleinrichtung und Vorstraffeinrichtung entsprechend der in der gattungsbildenden
DE 10 2006 005 434 A1 beschriebenen Weise ausgebildet sein. Dabei entfällt jedoch die zusätzliche Kupplungsverbindung zwischen Kupplungsglocke und Abtriebsrad, da es für die Trennung der Kupplungsglocke von der Gurtwelle allein auf die an der Gurtwelle angreifende Last und nicht mehr wie beim Stand der Technik auf den Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Notfallstraffdrehung und der Vorspannstraffdrehung von Kupplungsglocke und Abtriebsrad ankommt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:
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1 einen Gurtaufroller mit Vorstraffeinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht,
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2 die Kupplungsverbindung zwischen Vorstraffeinrichtung und Gurtwelle in der Ausgangsstellung des Kupplungsgliedes in einer Einzeldarstellung im Schnitt, wobei die Bewegungsverhältnisse beim Vorstraffen kenntlich gemacht sind,
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3 die Verbindung zwischen Gurtwelle und der zugeordneten Kupplungsglocke in einer Einzeldarstellung,
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4 die Einzelheit IV der Verbindung gemäß 3 in einer vergrößerten Darstellung.
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Der aus 1 ersichtliche Gurtaufroller 10 besteht in einer vereinfachten Darstellung aus der Anordnung der Gurtwelle 11 und einer Vorstraffeinrichtung in Form eines Elektromotors 12 als Antrieb dafür; die Gurtwellenanordnung und der Elektromotor 12 sind über ein Verbindungsgehäuse 13 miteinander verbunden, welches als Getriebegehäuse ausgebildet ist derart, dass die Antriebsbewegung des Elektromotors 12 beispielsweise über ein in dem Verbindungsgehäuse 13 angeordnetes, im einzelnen nicht dargestelltes Getriebe in eine Drehung eines Abtriebsrades 14 umgesetzt werden kann, wobei das Abtriebsrad 14 an dem Verbindungsgehäuse 13 gelagert ist. Auf der nicht weiter dargestellten linken Seite, welche der Vorstraffeinrichtung gegenüberliegt, kann eine in herkömmlicher Weise ausgebildete Blockiereinrichtung für die Gurtwelle 11 angeordnet sein, einschließlich zugehöriger fahrzeugsensitiver und/oder gurtbandsensitiver Steuerungsglieder. Eine solche Blockiereinrichtung zählt zum Stand der Technik und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Eine innenverzahnte Kupplungsglocke 15 ist fest mit der Gurtwelle 11 verbunden, wobei die Kupplungsglocke 15 in das Abtriebsrad 14 hineinreicht und sich mit einem inneren Ansatz 16 des Abtriebsrades 14 derart überlagert, dass die noch zu beschreibende Kupplung ausgebildet werden kann, die im einzelnen aus 2 ersichtlich ist.
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Soweit diese Kupplungsverbindung zwischen dem Abtriebsrad 14 und der Kupplungsglocke 15 in 2 dargestellt ist, ist in einer in dem Abtriebsrad 14 ausgebildeten Ausnehmung 17 als Kupplungsglied eine Zahnscheibe 18 mit einer an dieser ausgebildeten Außenverzahnung 19 verschiebbar angeordnet. In einer Stellung, in welcher die Zahnscheibe 18 gegenüber der in 2 dargestellten Stellung derart nach außen verschoben ist, dass die Außenverzahnung 19 über den Umfang des inneren Ansatzes 16 des Abtriebsrades 14 hervorsteht, gelangt die Außenverzahnung 19 der Zahnscheibe 18 in Eingriff mit der Innenverzahnung 20 der Kupplungsglocke 15, wodurch die Kupplungsverbindung zwischen dem Abtriebsrad 14 der Vorstraffeinrichtung und der Gurtwelle 11 hergestellt ist. Zur Einleitung der Verschiebebewegung der Zahnscheibe 18 nach außen aus der in der 2 dargestellten Position ist ein in 1 mit 21 bezeichnetes Reibelement vorgesehen, welches bei anfänglicher Drehung des Abtriebsrades 14 zunächst die Zahnscheibe 18 festhält, so dass aufgrund der anfänglichen Relativbewegung zwischen Abtriebsrad 14 und Reibelement 21 die Zahnscheibe 18 längs der Führungsbahn 29 nach außen verschoben wird.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird nachstehend der Bewegungsablauf bei Ansprechen des Elektromotors 11 beschrieben, der zunächst das Abtriebsrad 14 in Richtung des Pfeils 30, also in im Uhrzeigersinn wirkende Gurtaufwickelrichtung dreht. Da die Zahnscheibe 18 in der Ausnehmung 19 des Abtriebsrades 14 aufgrund der Wirkung des Reibelements 21 zunächst einmal festgehalten ist, kommt es zu einer Ausschubbewegung der Zahnscheibe 18 längs der Führungsbahn 29 in Richtung des Pfeils 31, so dass die Außenverzahnung 19 in Eingriff mit der Innenverzahnung 20 der Kupplungsglocke 15 gelangt. Dabei sind die in der Drehrichtung (Pfeil 30) des Abtriebsrades 14 orientierten Zahnflanken 25 der Außenverzahnung 19 und Zahnflanken 26 der Innenverzahnung 20 in etwa radial derart ausgerichtet, dass ein fester Verzahnungseingriff gegeben ist. Dies führt zu einer Mitnahme der Kupplungsglocke 15 in Richtung des Pfeils 32 (im Uhrzeigersinn) so dass aufgrund der festen Verbindung der Kupplungsglocke 15 mit der Gurtwelle 11 die Gurtwelle 11 ebenfalls in Straffrichtung, dass heißt in Gurtaufwickelrichtung gedreht wird.
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Aus den 3 und 4 ergibt sich nun die drehfeste, wenn auch unter Einschaltung einer Sollbruchstelle ausgebildete Verbindung zwischen der Gurtwelle 11 und der Kupplungsglocke 15 zur Übertragung der Drehbewegung des Abtriebsrades 14 mit daran gekuppelter Kupplungsglocke 15 auf die Gurtwelle 11.
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Diese Verbindung zwischen Gurtwelle 11 und Kupplungsglocke 15 ist über bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei, über den Umfang von Gurtwelle 11 und Kupplungsglocke 15 verteilt angeordnete Arme 22 realisiert, die sich von der Gurtwelle 11 aus über einen Umfangsbereich in die beim Vorstraffen wirksame Drehrichtung der Kupplungsglocke 15 (Pfeil 30) erstrecken und aus einem elastischen Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehen. Soweit üblicherweise auch die Kupplungsglocke 15 aus Kunststoff gefertigt ist und die Gurtwelle 11 mit einer entsprechenden Kunststoff-Ummantelung versehen sein kann, ist es zweckmäßig, die Arme 22 jeweils einstückig mit der Ummantelung der Gurtwelle 11 und der Kupplungsglocke 15 auszuführen.
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Funktionsbedingt ist in die Verlaufsrichtung der Arme 22 ein teilelastischer Bereich 23 eingeschaltet, der durch eine sich radial zur Verlaufsrichtung der Arme 22 erstreckenden Schlaufe gebildet ist, die dem Anschluss der Arme 22 an der Gurtwelle 11 benachbart angeordnet ist. Diese Schlaufe hat eine solche Ausbildung, dass bei Einwirken einer entsprechenden Last eine reversible Streckung der Arme 22 in deren Verlaufsrichtung erfolgen kann, so dass eine Relativdrehung der Gurtwelle 11 in Gurtabwickelrichtung (Pfeil 34) erfolgen kann. Im Bereich des dem teilelastischen Bereich 23 gegenüberliegenden Anschlusses der Arme 22 an die Kupplungsglocke 15 ist jeweils eine Sollbruchstelle 24 ausgebildet.
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Wird nun bei Auslösung der Vorstraffeinrichtung und Antrieb der Kupplungsglocke 15 vom Elektromotor 12 in Richtung des Pfeils 30 eine Kraft auf die Gurtwelle 11 in Gurtauszugsrichtung gemäß Pfeil 34 ausgeübt, so stellen die Arme 22 in einem Kraftbereich von beispielsweise 0 bis 500 Newton eine starre Verbindung zwischen der Gurtwelle 11 und der Kupplungsglocke 15 her, so dass die Antriebsdrehung der Kupplungsglocke 15 über den Elektromotor 12 trotz der an der Gurtwelle in entgegengesetzter Drehrichtung angreifenden Last die Gurtwelle 11 in Gurtaufwickelrichtung hält.
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Kommt es nun während der vom Elektromotor 12 aufrechterhaltenen Drehung der Gurtwelle 11 in Gurtaufwickelrichtung (Pfeil 30) zu einer an der Gurtwelle 11 in Gurtauszugsrichtung (Pfeil 34) angreifenden Kraft zwischen 500 und 1000 Newton, beispielsweise als Folge eines Low-Speed-Crashs, so kann sich die Gurtwelle 11 aufgrund der durch den teilelastischen Bereich 23 in den Armen 22 ermöglichten Streckung der Arme 22 um einen gewissen Betrag in Gurtauszugsrichtung (Pfeil 34) drehen, der ausreicht, die (nicht dargestellte) Blockiereinrichtung für die Gurtwelle 11 in Funktion zu setzen. Übersteigt allerdings die an der Gurtwelle 11 angreifende Kraft die durch den teilelastischen Bereich 23 eingestellte Kraftaufnahme, so kommt es zu einem Abriss der Arme 22 von der Kupplungsglocke 15 an den Sollbruchstellen 24, so dass nunmehr die Gurtwelle 11 von der Kupplungsglocke 15 frei ist und ihre Funktion ohne Beeinträchtigung durch die an der Kupplungsglocke 15 angeschlossenen Funktionsteile ausüben kann.
