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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für einen reversiblen Gurtstraffer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Aus der
DE 103 42 230 A1 ist ein reversibler Gurtstraffer mit einem Getriebe der gattungsgemäßen Art bekannt. Das Getriebe umfasst unter anderem einen Drehkörper in Form eines außenverzahnten Zahnrades, welcher bei einer Aktivierung des reversiblen Gurtstraffers durch eine von einem Elektromotor antreibbare Schnecke rotatorisch angetrieben wird. Die Drehbewegung des Drehkörpers wird über gegenüberliegende Kupplungsklinken auf eine Gurtwelle eines Gurtaufrollers übertragen, auf der dann ein Sicherheitsgurt zur Verminderung der Gurtlose aufgewickelt wird. Die Kupplungsklinken sind in jeweils einer Führung an dem Drehkörper zwangsgeführt. Ferner ist ein Reibring vorgesehen, welcher die beiden Kupplungsklinken miteinander koppelt und welcher die Kupplungsklinken bei einer Relativbewegung zu dem Drehkörper zu einer Aussteuerbewegung zwingt. Durch die Aussteuerung der Kupplungsklinken werden diese in Eingriff mit einer Verzahnung eines drehfest mit der Gurtwelle verbundenen Antriebsrades gebracht, so dass sie anschließend die Drehbewegung des Abtriebsrades über das Antriebsrad auf die Gurtwelle übertragen.
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Das Abtriebsrad ist aus Gründen der Geräuschreduzierung, aus Gewichtsgründen und aus Kostengründen aus Kunststoff, z.B. aus POM, hergestellt. Mit modernen reversiblen Gurtstraffern können maximale Zugkräfte von 500–600 N in dem an der Schulter anliegenden oberen Ende des Diagonalgurtabschnitts erzeugt werden, welche in diesem Fall von dem Elektromotor über die Getriebewelle, das außenverzahnte Abtriebsrad, die Kupplungsklinken, das Antriebsrad und die Gurtwelle auf den Sicherheitsgurt übertragen werden. Ein dabei besonders hoch belastetes Teil in dem Kraftübertragungsweg ist das Abtriebsrad, welches insbesondere im Bereich der Abstützung der Kupplungsklinken besonders hoch belastet wird und dadurch einer erhöhten Versagenswahrscheinlichkeit unterliegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Getriebe für einen reversiblen Gurtstraffer der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei dem die Versagenswahrscheinlichkeit durch eine überhöhte Bauteilbelastung des Abtriebsrades vermindert ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass an dem Abtriebsrad ein drehfest mit dem Abtriebsrad verbundener Stützring aus einem Werkstoff mit einer höheren Festigkeit als das Abtriebsrad vorgesehen ist, welcher mit einem Vorsprung in eine erste Ausnehmung des Abtriebsrades hineinragt, wobei die Ausnehmung derart positioniert ist, dass sich die wenigstens eine Kupplungsklinke in der Last übertragenden Stellung über den in die Ausnehmung eingreifenden Vorsprung des Stützringes an dem Abtriebsrad abstützt. Durch den in die Ausnehmung eingreifenden Vorsprung des Stützringes wird bewusst eine festere Abstützfläche für die wenigstens eine Kupplungsklinke geschaffen, so dass die Kupplungsklinke in der Last übertragenden Stellung besser unterstützt ist. Durch die bessere Unterstützung der Kupplungsklinke kann die Wahrscheinlichkeit eines seitlichen Ausweichens der Kupplungsklinke und einer dadurch bedingten Unterbrechung der Kraftübertragung verringert werden. Die zu übertragenden Kräfte können dabei insbesondere von einer kleineren Anlagefläche des Vorsprunges, an der die Kupplungsklinke anliegt, über eine größere Abstützfläche, mit der der Vorsprung bzw. der Stützring an dem Abtriebsrad anliegt, in das Abtriebsrad eingeleitet werden, wodurch die maximalen lokalen Bauteilspannungen in dem Abtriebsrad und damit die Schadenswahrscheinlichkeit des Abtriebsrades weiter verringert werden können. Der Stützring ist dabei bewusst aus einem Werkstoff höherer Festigkeit ausgebildet, so dass er größere Beanspruchungen aufnehmen kann, ohne dabei selbst verformt zu werden. Der Stützring dient praktisch zu einer Vergleichmäßigung der von der Kupplungsklinke im Lastfall in das Abtriebsrad eingeleiteten Kräfte und der dadurch erzeugten lokalen Bauteilspannungen.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass an dem Abtriebsrad eine Führung mit einer Führungsfläche vorgesehen ist, an der die Kupplungsklinke in der Last übertragenden Stellung anliegt, und die erste Ausnehmung angrenzend zu der Führungsfläche angeordnet ist, und der Vorsprung derart geformt ist, dass er die Führungsfläche in einem homogenen Verlauf verlängert oder ergänzt. Durch die vorgeschlagene Lösung wird die Führungsfläche selbst oder in der Verlängerung durch den in die Ausnehmung eingreifenden Vorsprung lokal verfestigt, während die Führungsfläche ansonsten in Ihrer Form nicht verändert wird, so dass die Ausfahrbewegung der Kupplungsklinken und der Kupplungsvorgang identisch zu dem im Stand der Technik bekannten und bewährten Kupplungsvorgang ist.
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Da die Belastung des Abtriebsrades im Lastfall in dem radial äußeren Abschnitt der Führungsfläche am größten ist, ist es besonders sinnvoll, wenn die erste Ausnehmung mit dem darin eingreifenden Vorsprung im Bereich eines radial äußeren Abschnitts der Führungsfläche angeordnet ist. Die Belastung ist in dem radial äußeren Abschnitt der Führungsfläche deshalb am größten, da dieser dem Eingriffsabschnitt der Kupplungsklinken in die Verzahnung des Antriebsrades am nächsten ist bzw. gegenüberliegt, so dass die Belastung des Abtriebsrades in diesem Bereich am größten ist. Dadurch ist eine Versteifung der Führungsfläche in diesem Abschnitt bzw. in der Verlängerung der Führungsfläche besonders sinnvoll.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Führung durch eine offene Nut in dem Abtriebsrad gebildet ist, in welche die Kupplungsklinke eingelegt ist, und der Stützring die Führung mit der eingelegten Kupplungsklinke an der offenen Seite abdeckt. Der Stützring sichert die Kupplungsklinken damit zusätzlich gegen ein seitliches Herausrutschen aus der Führung. Der Stützring dient damit in einer zusätzlichen Funktion zur seitlichen Sicherung der Kupplungsklinken, so dass außerdem die Versagenswahrscheinlichkeit des Getriebes durch das außer Eingriff Gelangen der Kupplungsklinken verringert werden kann.
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Ferner kann der Stützring über eine Rastverbindung axial an dem Abtriebsrad gesichert sein. Durch die vorgeschlagene axiale Verbindung kann der Stützring mit dem Vorsprung besonders einfach und montagefreundlich durch Aufschieben und Verrasten an dem Abtriebsrad gehalten werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Stützring über wenigstens einen in eine Ausnehmung des Abtriebsrades eingreifenden Zapfen gegenüber dem Abtriebsrad verdrehgesichert ist. Der Zapfen bildet eine Drehmomentstütze, welche verhindert, dass der Stützring durch auftretende Umfangskräfte aus seiner vorgesehenen Position gedrängt wird.
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Insbesondere kann der Stützring kostengünstig als Metallstanzteil oder durch ein Kunststoffteil mit einer größeren Festigkeit als das Abtriebsrad gebildet sein, wobei das Metallstanzteil den Vorteil einer besonders großen Festigkeit bei einer einfachen Umformbarkeit, und das Kunststoffteil den Vorteil einer sehr kostengünstigen Formgebung in einem Spritzverfahren aufweist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1: ein Abtriebsrad mit zwei Kupplungsklinken und einem Stützring in Explosionsdarstellung;
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2: ein Abtriebsrad mit aufgesetztem Stützring;
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3: ein Abtriebsrad ohne aufgesetzten Stützring;
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4: einen Stützring in einer ersten Ansicht;
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5: einen Stützring in einer zweiten Ansicht;
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6: ein Abtriebsrad in einer ersten Ansicht; und
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7: ein Abtriebsrad in einer zweiten Ansicht.
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In der
1 ist ein Abtriebsrad
1 eines erfindungsgemäßen Getriebes eines reversiblen Gurtstraffers zu erkennen, wie es z.B. in der Grundform aus der
DE 103 42 230 A1 bekannt ist. Die Funktionsweise des reversiblen Gurtstraffers ist ferner aus der
WO 03/099619 A2 bekannt. Diese Druckschriften zählen hinsichtlich des Verständnisses der Funktionsweise des reversiblen Gurtstraffers und des zugehörigen Getriebes zu dem Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung dazu.
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Neben dem Abtriebsrad 1 sind ferner ein Reibring 2, ein Stützring 3 und zwei Kupplungsklinken 4 zu erkennen. Die Kupplungsklinken 4 werden in offenen Führungen 6 und 7 des Abtriebsrades 1 eingelegt, anschließend wird der Reibring 2 aufgelegt und der Verbund durch Aufstecken des Stützringes 3 axial gesichert. Die Kupplungsklinken 4 weisen jeweils eine Vertiefung 11 und 12 auf, in die der Reibring 2 mit jeweils einer Nase 8 und 9 eingreift. Der Reibring 2 ist ferner in bekannter Weise mit radial nach innen ragenden Reibarmen 10 auf einem nicht drehfest mit dem Abtriebsrad 1 verbundenen Teil reibschlüssig gehalten, so dass der Reibring 2 bei einem rotatorischen Antrieb des Abtriebsrades 1 gegenüber diesem zurückbleibt und die Kupplungsklinken 4 während der Drehbewegung des Abtriebsrades 1 durch den Eingriff der Nasen 8 und 9 in die Vertiefungen 11 und 12 gegenüber dem Abtriebsrad 1 zurückhält. Durch das Zurückhalten der Kupplungsklinken 4 fahren die Kupplungsklinken 4 während der Drehbewegung des Abtriebsrades 1 selbsttätig aus den Führungen 6 und 7 radial nach außen aus und steuern gleichzeitig in eine Verzahnung eines nicht dargestellten, in den oben genannten Druckschriften beschriebenen Antriebsrades ein, wodurch die Gurtwelle des reversiblen Gurtstraffers in Aufwickelrichtung angetrieben wird. Soweit entspricht das Getriebe in der Funktionsweise bis auf den vorgesehenen Stützring 3 dem Stand der Technik.
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In den 2 und 3 ist das Abtriebsrad 1 mit den eingelegten Kupplungsklinken 4 mit und ohne Stützring 3 zu erkennen, während das Abtriebsrad 1 in den 6 und 7 ohne die Kupplungsklinken 4 in verschiedenen Ansichten zu erkennen ist. Die Kupplungsklinken 4 liegen in den offenen Führungen 6 und 7 an radial inneren Führungsflächen 25 und 26 an, welche die Richtung und den Verlauf der oben beschriebenen Ausfahrbewegung der Kupplungsklinken 4 steuern. An den Führungsflächen 25 und 26 sind in dem radial äußeren Abschnitt, d.h. angrenzend zu den Ausfahröffnungen der Führungen 6 und 7, jeweils eine erste Ausnehmung 15 und 16 vorgesehen. Ferner sind an dem Abtriebsrad 1 zwei zu dem Betrachter hin vorstehende Rasthaken 13 und 14 und zwei zweite kreisförmige Ausnehmungen 27 und 28 vorgesehen.
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Der Stützring 3 ist in den 4 und 5 in verschiedenen Ansichten zu erkennen. Der Stützring 3 weist zwei an einer Seite in Axialrichtung vorstehende, im Querschnitt trapezförmige, diametral gegenüberliegende Vorsprünge 21 und 22 auf, welche sich radial nach außen im Querschnitt in der Breite verjüngen. Ferner sind an dem Stützring 3 zwei diametral gegenüberliegend angeordnete, axial vorstehende Zapfen 19 und 20 und zwei diametral angeordnete, an der Radialaußenseite vorgesehene Ausschnitte 17 und 18 vorgesehen. Der Stützring 3 wird nach dem Einlegen der Kupplungsklinken 4 in die Führungen 6 und 7 und dem Einsetzen des Reibringes 2 aufgesetzt und zwar in einer derartigen Ausrichtung, dass der Stützring 3 mit den Vorsprüngen 21 und 22 in die ersten Ausnehmungen 15 und 16 und mit den Zapfen 19 und 29 in die zweiten Ausnehmungen 27 und 29 eingreift. Gleichzeitig greifen die Rasthaken 13 und 14 in die Ausschnitte 17 und 18 des Stützringes 3 und verrasten hinter der Kante des Stützringes 3, so dass der Stützring 3 anschließend in Axialrichtung an dem Abtriebsrad 1 festgelegt ist.
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Ferner ist der Stützring 3 durch die in die zweiten Ausnehmungen 27 und 28 eingreifenden Zapfen 19 und 20 und durch die in die Ausschnitte 17 und 18 greifenden Rasthaken 13 und 14 gegen ein Verdrehen gegenüber dem Abtriebsrad 1 gesichert. Die Vorsprünge 21 und 22 sind so geformt, dass sie in die ersten Ausnehmungen 15 und 16 eingreifen und die Ausnehmungen 15 und 16 vollständig ausfüllen. Dabei weist jeder der Vorsprünge 21 und 22 jeweils eine seitliche Flanke 23 und 24 auf, welche derart geformt und positioniert sind, dass sie sich in der montierten Stellung des Stützringes 3 an die Führungsfläche 25 und 26 anschließen und die Führungsflächen 25 und 26 in einem homogenen, ebenen, d.h. stufenlosen Verlauf ergänzen bzw. verlängern.
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Der Stützring 3 ist aus einem Werkstoff, wie z.B. einem Metall oder einem Hartkunststoff, ausgebildet, welcher eine größere Festigkeit als der Werkstoff des Abtriebsrades 1 aufweist. Ferner sind die Flanken 23 und 24, an denen die Kupplungsklinken 4 im Lastfall, d.h. in der ausgefahrenen Stellung, anliegen, in der Fläche kleiner bemessen als die Fläche, mit der die Vorsprünge 21 und 22 in dem Bereich der verbleibenden Umfangsfläche an dem Abtriebsrad 1 anliegen. Aufgrund der vorgeschlagenen Ausbildung des Stützringes 3 mit einer größeren Festigkeit als das Abtriebsrad 1 verformt sich die durch die Vorsprünge 21 und 22 gebildete Anlagefläche der Flanken 23 und 24 für die Kupplungsklinken 4 zumindest in einem geringeren Maße, so dass die Kupplungsklinken 4 im Lastfall besser unterstützt werden. Außerdem wird die Reaktionskraft von den festeren Vorsprünge 21 und 22 über eine größere Anlagefläche auf das Abtriebsrad 1 übertragen, so dass die lokalen maximalen Bauteilspannungen in dem Abtriebsrad 1 im Bereich der Anlage der Vorsprünge 21 und 22 verringert werden. Ferner sind die Kupplungsklinken 4 mit dem darauf liegenden Reibring 2 zusätzlich durch den über die Rasthaken 13 und 14 gehaltenen Stützring 3 axial gesichert. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass der Stützring 3 die offenen Führungen 6 und 7 mit den darin angeordneten Kupplungsklinken 4 seitlich abdeckt, so dass die Kupplungsklinken 4 insbesondere im Lastfall nicht seitlich aus den Führungen 6 und 7 herausrutschen können.
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Die ersten Ausnehmungen 15 und 16 sind in einem radial äußeren Abschnitt der Führungsflächen 25 und 26 bzw. angrenzend zu den radial äußeren Ausfahröffnungen der Führungen 6 und 7 angeordnet. Dadurch werden die Führungen 6 und 7 genau in dem Bereich versteift, welcher im Lastfall über die Kupplungsklinken 4 am größten belastet wird. Dies liegt daran, da die Kupplungsklinken 4 beim Ausfahren mit den Zähnen in die radial äußere Verzahnung des Antriebsrades eingreifen und während der Übertragung der Drehbewegung im Umfangsrichtung belastet und dadurch an die formsteifen Flanken 23 und 24 der Vorsprünge 21 und 22 mit einer besonders großen Druckkraft angepresst werden.
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Unter dem Begriff der Festigkeit werden im Sinne der Erfindung insbesondere eine größere Verformungssteifigkeit und eine größere Härte verstanden. Dazu kann der Stützring 3 z.B. als Metallumformteil oder aus einem Hartkunststoff gebildet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stützring 3 aus POM oder Zamak ausgebildet, wodurch dieser kostengünstig herstellbar ist und die an ihn gestellten Festigkeitsanforderungen erfüllt.
