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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer in einem Gehäuse gelagerten Gurtspule, auf die ein Gurtband eines Sicherheitsgurtes aufgewickelt werden kann, und mit einer Dämpfungseinrichtung, die die Aufwickeldrehung der Gurtspule in einem definierten Endbereich dämpfen kann.
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Einige Gurtaufroller für Sicherheitsgurte weisen eine Dämpfungseinrichtung auf, die die Aufrollbewegung der Gurtspule, kurz bevor der Sicherheitsgurt vollständig auf der Gurtspule aufgerollt ist, abbremsen. Wird die Aufrollbewegung nicht gebremst, kann aufgrund der hohen Aufrollgeschwindigkeit und der Trägheit der gurtbandsensitive Blockiermechanismus des Gurtaufrollers nach dem vollständigen Aufrollen des Sicherheitsgurtes ansprechen und die Gurtspule blockieren, so dass ein Ausziehen des Sicherheitsgurtes nicht möglich ist. Der Blockiermechanismus kann nur durch eine Drehung der Gurtspule in Aufrollrichtung gelöst werden. Da der Sicherheitsgurt aber vollständig aufgewickelt ist, ist dies nur möglich, in dem so fest am Sicherheitsgurt gezogen wird, dass durch den Filmspuleneffekt ein kurzes Stück des Sicherheitsgurtes abgezogen werden kann. Beim anschließenden Freigeben des Sicherheitsgurtes kann sich die Gurtspule geringfügig zurückdrehen und der Blockiermechanismus gelöst werden.
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Um ein solches unerwünschtes Blockieren zu verhindern, ist beispielsweise aus der gattungsgemäßen
DE 103 44 785 A1 ein Gurtaufroller mit einer Dämpfungseinrichtung bekannt, die über ein Planetengetriebe mit der Gurtspule gekoppelt werden kann. Das Planetengetriebe weist eine Steuerscheibe auf, die in einem definiertem Bereich des Außenumfangs ein Zahnprofil aufweist. Bei einer definierten Umdrehungszahl der Gurtspule wird die Steuerscheibe so verschwenkt, dass dieses in Eingriff mit einem Zahnrad gelangt, das mit der Dämpfungseinrichtung gekoppelt ist, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Gurtspule und Dämpfungseinrichtung hergestellt ist.
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Nachteilig an diesem Gurtaufroller ist aber, dass die Koppelung nur in einem definierten Bereich erfolgt, der durch die Steuerscheibe beziehungsweise das Planetengetriebe fest vorgegeben ist. Eine Anpassung an eine andere Länge des Gurtbandes ist nur mit einer entsprechenden Anpassung der Steuerscheibe beziehungsweise des Planetengetriebes möglich.
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Aus der
DE 10 2011 114 572 A1 ist ein weiterer Gurtaufroller mit einer Dämpfungseinrichtung bekannt, wobei das Dämpfungselement in Axialrichtung der Gurtspule beweglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt bereitzustellen, der einen einfachen Aufbau hat und gleichzeitig eine flexible Anpassung des Dämpfungszeitpunkts ermöglicht.
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Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Gurtaufroller der eingangs genannten Art ein Koppelelement mit einem Sperrelement vorgesehen, das zwischen einer Koppelposition, in der das Koppelelement die Gurtspule mit der Dämpfungseinrichtung koppelt, und einer Ruheposition, in der das Koppelelement von der Gurtspule getrennt ist, verschiebbar ist, wobei das Sperrelement als gehäuseseitig gelagerte Schaltwippe ausgebildet ist, und durch ein Planetenrad eines Planetenzahnradgetriebes angesteuert wird, dessen Sonnenrad permanent mit der Gurtspule gekoppelt ist, und dessen Hohlrad gehäuseseitig ausgebildet ist.
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Die Kopplung kann dadurch flexibler gestaltet werden, da nicht nach einer festen Umdrehungsanzahl, sondern zu einem zu bestimmenden Zeitpunkt, der beliebig durch das Einsteuern des Koppelelements festgelegt werden kann, eine Aktivierung des Dämpfungselements erfolgt. Das Verschieben des Koppelelements kann beispielsweise zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgen, die fahrzeug- oder sicherheitsgurtbezogen eingestellt werden können.
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Vorzugsweise ist das Koppelelement ein Zahnrad, das in ein gurtspulenseitiges Zahnrad und ein dämpfungseinrichtungsseitiges Zahnrad eingreifen kann. Ein solches Zahnrad ermöglicht eine einfache Übertragung der Drehbewegung der Gurtspule auf die Dämpfungseinrichtung. Die Kopplung über mehrere Zahnräder hat zudem den Vorteil, das eine einfach Untersetzung der Umdrehung der Gurtspule möglich ist. Durch die Wahl eines entsprechenden Untersetzungsverhältnisses zwischen Koppelelement und gurtspulenseitigem Zahnrad kann beispielsweise bei konstanter Dämpfungskraft der Dämpfungseinrichtung eine gewünschte Verzögerung beziehungswiese Dämpfung der Gurtspule eingestellt werden.
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Das Koppelelement kann konstant mit dem gurtspulenseitigen Zahnrad in Eingriff sein und auf einer Kreisbahn um die Achse der Gurtspule verschiebbar gelagert sein. Die Lagerung ist beispielsweise eine Nut, in der die Achse eines solchen Koppelelements auf einer Kreisbahn verschiebbar gelagert ist. Das Koppelelement kann durch die konstante Koppelung mit dem gurtspulenseitigen Zahnrad bei einer Drehung des gurtspulenseitigen Zahnrads von der Koppelposition in die Ruheposition beziehungsweise zurück in die Koppelposition zurückbewegt werden, so dass dazu keine externe Steuerung oder ein Antrieb erforderlich ist.
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Um zu verhindern, dass das Koppelelement bei dieser Ausführungsform bei jeder Bewegung des gurtspulenseitigen Zahnrads mitgenommen wird, ist erfindungsgemäß ein Sperrelement vorgesehen, das das Koppelelement in der Ruheposition fixieren kann. Durch dieses Sperrelement wird das Koppelelement im normalen Betrieb des Gurtaufrollers in der Ruheposition fixiert. Durch ein Lösen des Sperrelements kann zu einem definierten Zeitpunkt das Koppelelement freigegeben werden, sodass dieses von der Ruheposition in die Koppelposition verschoben werden kann. Das Sperrelement wird zwar durch die Koppelung mit dem gurtspulenseitigen Zahnrad angetrieben, kann sich aber in der Ruheposition widerstandsfrei um die eigene Achse drehen.
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Das Sperrelement ist eine gehäuseseitig gelagerte Schaltwippe, die zwischen der Sperrstellung und einer Freigabestellung verschwenkbar ist. Eine solche Schaltwippe kann einfach zwischen zwei Positionen geschwenkt werden, so dass eine einfache Freigabe oder Sperrung des Koppelelements möglich ist.
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Vorzugsweise ist ein Federelement vorgesehen, das die Schaltwippe bistabil in der Freigabestellung oder der Sperrstellung hält. Dadurch ist sichergestellt, dass das Sperrelement nicht in eine Zwischenposition, in der das Sperrelement das Koppelelement teilweise behindert oder lediglich teilweise sperrt, bewegt werden kann. Das Koppelelement wird eindeutig entweder freigegeben oder gesperrt.
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Vorzugsweise ist für dieses Sperrelement eine Steuerung vorgesehen, durch die der Zeitpunkt der Freigabe oder des Sperrens des Koppelelements vorgegeben ist oder eingestellt werden kann.
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Die Steuerung weist ein Planetenzahnradgetriebe auf, wobei das Planetengetriebe ein gurtspulenseitiges Sonnenrad, ein gehäuseseitiges Hohlrad sowie zumindest ein Planetenrad aufweist, das mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Eingriff steht. Das Planetenrad bewegt die Schaltwippe zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung. Das Planetenrad bewegt sich bei einer Drehung der Gurtspule auf der Kreisbahn um die Achse der Gurtspule, wobei das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit der Gurtspule zur Umlaufgeschwindigkeit des Planentenrades durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Planetenrad, Sonnenrad und Hohlrad bestimmt wird. Gleichzeitig dreht sich das Planetenrad um seine eigene Achse. Die Schaltwippe ist so ausgebildet, dass diese in die Kreisbahn des Planetenrades ragt und von diesem beim Drehen des Gurtaufrollers betätigt werden kann.
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Zur Betätigung der Schaltwippe sind vorzugsweise am Planetenrad Mitnehmer vorgesehen, die an Vorsprüngen der Schaltwippe angreifen und diese betätigen können. Die Mitnehmer können beispielsweise axial vorstehende Stege sein, die an den Vorsprüngen der Schaltwippe angreifen beziehungsweise diese betätigen. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Planetenrad, Sonnenrad und Hohlrad kann so gewählt werden, dass die Mitnehmer bei einem Umlauf des Planetenrades so ausgerichtet sind, dass diese die Schaltwippe betätigen, während in einem vorhergehenden oder nachfolgenden Umlauf die Mitnehmer so ausgerichtet sind, dass diese an den Vorsprüngen der Schaltwippe vorbei geführt werden. Dadurch sind auch mehrere Umdrehungen des Planetenrades möglich, wodurch der Gurtaufroller einen größeren Einzugs- beziehungsweise Auszugsbereich aufweist, ohne nach einem längeren Auszug die Gurtspule wieder mit der Dämpfungseinrichtung zu koppeln. Dieser Effekt kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass das Übersetzungsverhältnis so gewählt wird, dass in einer ersten Umdrehung der Mitnehmer der bezüglich des Hohlrades radialen Außenseite gegen die Schaltwippe geführt wird, und in einer weiteren Umdrehung auf der radialen Innenseite an der Schaltwippe vorbeigeführt wird, sodass die Mitnehmer nicht an der Schaltwippe angreifen.
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Die Dämpfungseinrichtung ist vorzugsweise geschwindigkeitsabhängig, sodass bei großen Drehgeschwindigkeiten der Gurtspule eine größere Dämpfung erfolgt.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers,
- - 2 eine Seitenansicht des Gehäusedeckels des Gurtaufrollers aus 1,
- - 3 eine erste Schnittansicht durch den Gurtaufroller aus 1 im Bereich des Planetengetriebes,
- - 4 eine zweite Schnittansicht durch den Gurtaufroller aus 1 mit dem Koppelelement sowie dem Sperrelement, und
- - 5 den Gurtaufroller aus 4 mit dem Koppelelement in der Ruheposition.
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In 1 ist ein Gurtaufroller 10 mit einer Gurtspule 12 gezeigt, auf der ein Gurtband eines Sicherheitsgurtes aufgewickelt werden kann. Die Gurtspule 12 ist in einem Gehäuse 14 drehbar gelagert und weist an einem ersten Flansch 15 einen hier nicht näher dargestellten Antrieb 16 zum Aufrollen des Gurtbandes auf. Der Antrieb kann einen normalen Aufrollerantrieb und/oder einen Gurtstraffer aufweisen. Am zweiten Flansch 18 der Gurtspule 12 ist eine Koppeleinrichtung 20 vorgesehen, die die Gurtspule 12 mit einer Dämpfungseinrichtung 22 koppeln kann, die eine Aufrollbewegung der Gurtspule 12 bremsen kann. Die Dämpfungseinrichtung 22 sowie die Koppeleinrichtung 20 sind in einem Gehäusedeckel 24 angeordnet.
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Die Koppeleinrichtung 20 weist eine Steuerung auf, die im Wesentlichen durch ein Planetengetriebe gebildet ist. Das Planetengetriebe weist ein mit der Gurtspule 12 permanent gekoppeltes Sonnenrad 26, ein Planetenrad 28 sowie ein Hohlrad 30, das durch eine Verzahnung 48 auf der Innenseite des Gehäusedeckels 24 gebildet ist, auf (siehe auch 2). Des Weiteren weist die Steuerung ein als Schaltwippe ausgebildetes Sperrelement 34 auf, deren Funktion nachfolgend erläutert wird.
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Mit dem Sonnenrad 26 ist ein weiteres gurtspulenseitiges Zahnrad 36 gekoppelt, das über ein als Zahnrad ausgebildetes Koppelelement 32 mit einem dämpfungseinrichtungsseitigen Zahnrad 38 gekoppelt werden kann (siehe auch 3 und 4).
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Am Gehäuse 14 ist eine Nut 40 vorgesehen, in der das Koppelelement 32 mit einer Achse 39 gelagert und zwischen einer Koppelposition und einer Ruheposition verschiebbar ist (siehe 3 und 4). Die Nut 40 verläuft auf einer Kreisbahn um die Achse des Zahnrads 36 beziehungsweise der Gurtspule 12, wobei der Abstand der Nut 40 von der Achse so gewählt ist, dass das Koppelelement 32 unabhängig von der Position in der Nut 40 konstant mit dem Zahnrad 36 in Eingriff steht (siehe 4 und 5).
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In der in 4 gezeigten Koppelposition ist das Koppelelement 32 in Eingriff mit dem dämpfungseinrichtungsseitigen Zahnrad 38, sodass die Gurtspule 12 mit der Dämpfungseinrichtung 22 gekoppelt ist und eine Bewegung der Gurtspule 12 somit gedämpft wird.
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Von dieser Koppelposition kann das Koppelelement 32 in der Nut 40 in die in 5 gezeigte Ruheposition bewegt werden, in der die Verbindung zwischen Gurtspule 12 und Dämpfungseinrichtung 22 unterbrochen ist. Das Koppelelement 32 kann sich in dieser Ruheposition bei einer Drehung des gurtspulenseitigen Zahnrades 36 widerstandsfrei um die eigene Achse 39 drehen, so dass keine Beeinflussung der Drehung der Gurtspule erfolgt.
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Die Bewegung des Koppelelements 32 zwischen der Koppelposition und der Ruheposition erfolgt durch die Drehung des Sonnenrades 26, indem das Koppelelement 32 durch die die Verzahnung des Zahnrades 36 mitgenommen wird. Eine zusätzliche Steuerung, um das Koppelelement 32 zu bewegen, ist nicht erforderlich.
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Um das Koppelelement 32 in der Ruheposition zu fixieren und lediglich in einem definierten Einzugsbereich freizugeben, sodass dieses in die Koppelposition verschoben werden kann, ist ein Sperrelement 34 vorgesehen, das hier als Schaltwippe ausgebildet ist. Dieses Sperrelement 34 fixiert das Koppelelement 32 in der Ruheposition (siehe 5), so dass dieses nicht in Eingriff mit der Dämpfungseinrichtung 22 gelangen kann. Die Drehung des Koppelelements 32 um die eigene Achse 39 wird dagegen nicht behindert. Zu einem festgelegten Zeitpunkt kann das Sperrelement 34 das Koppelelement freigeben, so dass dieses vom Zahnrad 36 mitgenommen und in der Nut 40 in die Koppelposition verschoben werden kann.
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Das Sperrelement 34 ist gehäuseseitig um einen Schwenkpunkt 42 gelagert und weist ein herzförmig ausgebildetes Federelement 44 auf, das an einem gehäuseseitigen Anschlag 46 anliegt. Das Federelement 44 beziehungsweise der Anschlag 46 sind so ausgebildet, dass das Sperrelement 34 bistabil zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung verschwenkbar ist. In der in 5 dargestellten Sperrstellung liegt das Sperrelement 34 am Koppelelement 32 an und fixiert dieses in der Ruheposition. In der Freigabestellung gibt das Sperrelement 34 das Koppelelement 32 frei, sodass dieses in die Koppelposition bewegt werden kann.
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Die Steuerung der Schaltwippe beziehungsweise des Sperrelements 34 erfolgt über das Planetengetriebe des Gurtaufrollers 10. Wie in den 2 und 3 zu sehen ist, ist das Planetenrad 28 permanent sowohl mit dem Sonnenrad 26 wie auch mit der Verzahnung 48 des Hohlrades 30 gekoppelt. Dadurch wird das Planetenrad 28 auf einer konzentrisch zur Achse der Gurtspule 12 verlaufenden Kreisbahn 50 um das Sonnenrad 26 bewegt und dabei um seine eigene Achse gedreht. Am Planetenrad 28 sind axial vorstehende Mitnehmer 52 vorgesehen (wie in 2 zu sehen ist), die beim Drehen der Gurtspule 12, und dem daraus resultierenden Drehen des Planetenrades 28 um sich selbst, das Sperrelement 34 betätigen, sodass dieses von der Sperrstellung in die Freigabestellung beziehungsweise bei einer Drehung der Gurtspule 12 in entgegengesetzter Richtung von der Freigabestellung in die Sperrposition verschwenkt wird.
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Das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad 26, Planetenrad 28 und Hohlrad 30 ist so gewählt, dass das Planetenrad 28 bei jedem Umlauf eine andere Orientierung aufweist, so dass die Mitnehmer 52 nicht bei jedem Umlauf an den Vorsprüngen 54 des Sperrelements 34 anliegen. Das Planetenrad 28 beziehungsweise die Mitnehmern 52 betätigen in einem Umlauf das Sperrelement 34. In einem nächsten Umlauf sind die Mitnehmer 52 aber so versetzt, dass diese an den Vorsprüngen 54 der Schaltwippe vorbeigeführt werden, ohne diese zu betätigen. Dies ermöglicht mehrere Umläufe des Planetenrades 28, wobei nicht bei jedem Umlauf die Schaltwippe betätigt wird und die Dämpfung der Gurtspule 12 aktiviert wird. Somit ist ein wesentlich größerer Auszugsweg auch über mehrere Umläufe des Planetenrades 28 möglich.
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Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, sind am Planetenrad 28 zwei Mitnehmer 52 vorgesehen, wobei jeweils ein Mitnehmer 52 zum Verschwenken des Sperrelements 34 die Sperrstellung und ein Mitnehmer 52 zum Verschwenken in die Freigabestellung vorgesehen ist, wobei am Sperrelement 34 jeweils ein Vorsprung 54 für jeden Mitnehmer 52 vorgesehen ist. Die Anzahl und Position der Mitnehmer 52 kann beliebig angepasst werden. Insbesondere müssen die Mitnehmer 52 nicht in axialer Richtung vorstehen.
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Wird das Sperrelement 34 in die Sperrstellung bewegt, während sich das Koppelelement 32 in der Koppelposition befindet, wird das Sperrelement 34 beim Verschieben des Koppelelements32 in die Ruheposition von diesem automatisch in die Freigabeposition zurück gedrängt. Eine Fehlfunktion beispielsweise durch ein Sperren des Koppelelements 32 in der Koppelposition ist somit sicher ausgeschlossen.
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Da die Steuerung der Koppeleinrichtung 20 und des Sperrelements 34 in dieser Ausführungsform ausschließlich durch die Drehung der Gurtspule 12 erfolgen, ist keine separate Steuerung zum Einsteuern des Koppelelements 32 erforderlich. Es sind aber auch andere Steuerungen für das Koppelelement 32 beziehungsweise das Sperrelement 34 denkbar. Es ist lediglich sicherzustellen, dass das Koppelelement 32 in der Ruheposition fixiert werden und erst zu einem definierten Zeitpunkt freigegeben beziehungsweise in die Sperrposition verschoben wird.
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Die Dämpfungseinrichtung 22 kann eine an sich bekannte Dämpfungseinrichtung sein. Vorzugsweise ist diese geschwindigkeitsabhängig, sodass bei großen Drehgeschwindigkeiten der Gurtspule 12 eine stärkere Dämpfungswirkung auf sie ausübt.
