-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurtspule, einer elektromagnetischen Auslenkeinrichtung und einer Sperrklinke.
-
Ein Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 18 214 Al beschrieben.
-
Weitere Einrichtungen für Sicherheitsgurte sind aus der deutschen Patentschrift
DE 103 51 403 B4 und der deutschen Offenlegungsschrift
DE 33 43 325 A1 bekannt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller der angegebenen Art weiterzuentwickeln.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemaßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
-
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sperrklinke mit der Gurtspule verbunden ist, bei einer Rotation der Gurtspule mit der Gurtspule mitgedreht wird und eine Sperrstellung und eine Freigabestellung einnehmen kann, die Sperrklinke in der Sperrstellung mit einer Sperrverzahnung zusammenwirkt und ein Drehen der Gurtspule in Abrollrichtung sperrt und in der Freigabestellung von der Sperrverzahnung getrennt ist und ein Drehen der Gurtspule erlaubt und die elektromagnetische Auslenkeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie im aktiven Betrieb die Sperrklinke unmittelbar oder mittelbar schwenkt. Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass die Sperrklinke über eine Koppeleinrichtung mit einer Hilfsklinke gekoppelt ist und die elektromagnetische Auslenkeinrichtung mit der Hilfsklinke zusammenwirkt und bei Aktivierung diese um eine Achse schwenkt. Die Achse ist vorzugsweise parallel zur Rotationsachse der Gurtspule. Außerdem ist bezüglich der Ausgestaltung der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung vorgesehen, dass diese ein drehfest angeordnetes Sperrrad mit einer drehfesten Innenverzahnung und zumindest einer elektrischen Spule zum Erzeugen eines Magnetfelds aufweist, die Hilfsklinke im Bereich innerhalb der Innenverzahnung des Sperrrads angeordnet ist und bei Stromfluss durch die Spule ein Sperrabschnitt der Hilfsklinke radial nach außen geschwenkt und in die Innenverzahnung eingesteuert wird. Bezuglich der Kopplung zwischen der Sperrklinke und der Koppeleinrichtung bzw. bezüglich der Kopplung zwischen der Sperrklinke und der Hilfsklinke ist vorgesehen, dass ein mit der Sperrklinke zusammenwirkender oder mit dieser einteilig verbundener Steuerstift in einer Steuerkulisse der Koppeleinrichtung geführt wird und bei blockierter Koppeleinrichtung und drehender Gurtspule die Sperrklinke nach außen in die Sperrverzahnung schwenkt.
-
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass die Sperrklinke, anders als bei dem Gurtaufroller gemäß der deutschen Patentschrift
DE 103 51 403 B4 , mit der Gurtspule mitgedreht wird. Die Sperrklinke kann somit auf zweierlei Weise ausgelenkt werden, nämlich durch die Einwirkung der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung oder trägheitsbedingt bei abruptem Gurtbandauszug, beispielsweise unter Mitwirkung einer Koppeleinrichtung und einer Hilfsklinke. Die Sperrklinke kann somit in vorteilhafter Weise eine Doppelfunktion ausüben, nämlich als Stellglied der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung arbeiten sowie außerdem ein Stellglied einer separaten Sensoreinheit für das Erkennen eines abrupten Gurtbandauszugs, einer Lageanderung und/oder einer Änderung der Beschleunigung des Fahrzeugs bilden.
-
Die Sperrverzahnung ist vorzugsweise drehfest. Besonders vorteilhaft ist die Sperrverzahnung rahmenfest, beispielsweise am Rahmen angebracht oder im Rahmen ausgebildet.
-
Die Koppeleinrichtung wird - im unverschwenkten Zustand der Hilfsklinke - vorzugsweise mit der Gurtspule mitgedreht; das Mitdrehen der Koppeleinrichtung wird vorzugsweise nach dem Schwenken/Verschwenken der Hilfsklinke durch die Hilfsklinke blockiert.
-
Die Hilfsklinke ist vorzugsweise schwenkbar auf der Koppeleinrichtung montiert. Die Hilfsklinke ist vorzugsweise derart auf der Koppeleinrichtung angeordnet, dass sie - im unverschwenkten Zustand der Hilfsklinke - mit der Gurtspule mitgedreht wird; das Mitdrehen der Hilfsklinke und damit das der Koppeleinrichtung wird nach dem Schwenken der Hilfsklinke blockiert.
-
Die Hilfsklinke besteht vorzugsweise in zumindest einem Abschnitt aus ferromagnetischem Material. Auch ist es von Vorteil, wenn die Hilfsklinke in zumindest einem anderen Abschnitt aus einem anderem Material (z. B. Kunststoff) besteht.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hilfsklinke in dem Sperrabschnitt aus ferromagnetischem Material besteht und bei Stromfluss durch die Spule der ferromagnetische Sperrabschnitt radial nach außen geschwenkt wird.
-
Die Hilfsklinke besteht bei der letztgenannten Ausfuhrungsform außerhalb des Sperrabschnitts oder in zumindest einem anderen Abschnitt vorzugsweise aus Kunststoff.
-
Das Sperrrad besteht bevorzugt ganz oder zumindest abschnittsweise aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise Eisen.
-
Das Sperrrad ist vorzugsweise mit mindestens einer Spule versehen oder mit mindestens einer Spule magnetisch gekoppelt, die im stromdurchflossenen Zustand ein Magnetfeld im Sperrrad oder zumindest in einem Abschnitt des Sperrrades (vorzugsweise am Außendurchmesser bzw. an der Umlauffläche des Sperrrades) erzeugt. Durch das Magnetfeld kann die Hilfsklinke angezogen werden.
-
Das Sperrrad weist bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform zumindest drei Speichen auf, die jeweils mit einer Spule versehen sind.
-
Alternativ oder zusätzlich kann - in ebenfalls vorteilhafter Weise - vorgesehen sein, dass auf der äußeren Umlauffläche des Sperrrads zumindest eine Spule angeordnet ist, die ein Magnetfeld in das Sperrrad einkoppeln kann. Vorteilhaft ist es bei dieser Variante, wenn zwei oder mehr Spulen auf der äußeren Umlauffläche des Sperrrads angeordnet sind, vorzugsweise drehsymmetrisch.
-
Alternativ oder zusatzlich kann - in ebenfalls vorteilhafter Weise - vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Spulen außerhalb des Sperrrades angeordnet sind, insbesondere drehsymmetrisch bzw. „sternförmig“ oder „sonnenstrahlförmig“, und ein Magnetfeld von außen in das Sperrrad einkoppeln.
-
Bei einer anderen, ebenfalls als vorteilhaft angesehenen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die elektromagnetische Auslenkeinrichtung einen innenliegenden Elektromagneten zum Erzeugen eines Magnetfelds im Zentrum oder zumindest im mittleren Bereich des Sperrrads aufweist, bei Stromfluss durch den Elektromagneten ein Auslenkabschnitt der Hilfsklinke radial nach innen in Richtung des Zentrums bzw. mittleren Bereichs und damit ein von dem Auslenkabschnitt durch eine Achse (Schwenkachse) der Hilfsklinke getrennter Sperrabschnitt radial nach außen in die Innenverzahnung eines Sperrrades der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung oder in eine oder die oben genannte Sperrverzahnung geschwenkt wird.
-
Die Hilfsklinke besteht in dem Auslenkabschnitt vorzugsweise aus ferromagnetischem Material und in zumindest einem anderen Abschnitt, insbesondere dem Sperrabschnitt, vorzugsweise aus einem anderen Material (z. B. Kunststoff).
-
Die Hilfsklinke ist vorzugsweise um eine Achse schwenkbar, deren Schwenkachse parallel beabstandet zu der Drehachse der Gurtspule angeordnet ist. Die Achse wird vorzugsweise von einem Grundkörper der Koppeleinrichtung gebildet.
-
Die Masse der Hilfsklinke und/oder deren Masseverteilung sind vorzugsweise derart bemessen, dass im Falle eines abrupten Gurtbandauszugs die Hilfsklinke trägheitsbedingt verschwenkt wird und deren Sperrabschnitt in die Innenverzahnung des Sperrrades oder in die Sperrverzahnung einsteuert.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
- 1 in einer dreidimensionalen Explosionsdarstellung schräg von der Seite ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem ein ferromagnetischer Sperrabschnitt einer Sperrklinke durch eine elektromagnetische Auslenkeinrichtung radial nach außen geschwenkt werden kann,
- 2 den Gurtaufroller gemäß 1 im zusammengesetzten Zustand in einer dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite,
- 3 in einer dreidimensionalen Explosionsdarstellung schräg von der Seite ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem ein ferromagnetischer Sperrabschnitt einer Sperrklinke durch eine elektromagnetische Auslenkeinrichtung radial nach außen geschwenkt werden kann,
- 4 den Gurtaufroller gemäß 3 im zusammengesetzten Zustand in einer dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite,
- 5 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, bei dem eine elektromagnetische Auslenkeinrichtung einen ferromagnetischen Auslenkabschnitt einer Hilfsklinke radial nach innen schwenkt.
-
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
-
Die 1 zeigt in einer dreidimensionalen Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10. Der Gurtaufroller 10 umfasst eine Gurtspule 20, die über eine Koppeleinrichtung 30 mit einer Hilfsklinke 40 gekoppelt ist. Zum Auslenken der Hilfsklinke 40 weist der Gurtaufoller 10 eine elektromagnetische Auslenkeinrichtung 50 auf.
-
Die elektromagnetische Auslenkeinrichtung 50 umfasst ein drehfest angeordnetes Sperrrad 51, das aus ferromagnetischem Material besteht und mit Speichen 52 ausgestattet ist. Die Speichen 52 sind jeweils mit einer Spule 53 bestückt. Im Falle eines Stromflusses durch die Spulen 53 wird das Sperrrad 51 insgesamt und damit auch dessen äußere Umlauffläche 54 magnetisiert. Das Sperrrad 51 ist mit einer drehfesten Innenverzahnung 55 versehen, in die die Hilfsklinke 40 einsteuern kann.
-
Der Gurtaufroller 10 gemäß 1 arbeitet wie folgt:
-
Im Normalbetrieb, wenn die Gurtspule 20 bei einem Abrollen oder Aufrollen nur mäßig beschleunigt wird, dreht sich die Koppeleinrichtung 30 mit der Gurtspule 20 mit; die Hilfsklinke 40 ist inaktiv.
-
Kommt es zu einem abrupten Abrollen des Sicherheitsgurtes bzw. zu einer abrupten Rotation der Gurtspule 20 in Abwickelrichtung, so wird ein Sperrabschnitt 41 der Hilfsklinke 40, der durch die äußere Spitze der Hilfsklinke 40 gebildet ist, trägheitsbedingt entlang der Pfeilrichtung P1 radial nach außen schwenken und in die außen befindliche drehfeste Innenverzahnung 55 des Sperrrades 51 einsteueren. Durch das Einsteuern der Hilfsklinke 40 wird die weitere Rotation der Koppeleinrichtung 30 blockiert, so dass es zu einer Relativdrehung zwischen der Gurtspule 20 und der Koppeleinrichtung 30 kommt.
-
Durch die Relativdrehung zwischen der Gurtspule 20 und der Koppeleinrichtung 30 wird eine Sperrklinke 60, die mit der Gurtspule 20 mitrotiert, radial nach außen entlang der Pfeilrichtung P2 verschwenkt. Das Verschwenken der Sperrklinke 60 kann beispielsweise durch einen mit der Sperrklinke 60 zusammenwirkenden oder an diesem einteilig angeformten Steuerstift 70 hervorgerufen werden, der in einer Steuerkulisse 70a der Koppeleinrichtung 30 geführt wird und bei blockierter Koppeleinrichtung 30 und sich drehender Gurtspule 20 die Sperrklinke 60 nach außen in eine vorzugsweise rahmenfeste Sperrverzahnung 80 des Gurtaufrollers 20 einsteuert. Sobald die Sperrklinke 60 in die Sperrverzahnung 80 eingreift, ist die Gurtspule 20 insgesamt blockiert und der Sicherheitsgurt kann nicht weiter abgerollt werden.
-
Eine in den Figuren nicht gezeigte Rückstellfeder bewirkt ein Zurückschwenken der Hilfsklinke 40 in deren Grundposition und eine Rückstellfeder 71 bewirkt ein Zurückschwenken der Sperrklinke 60 in deren Grundposition, sobald die Gurtspule entlastet und/oder geringfügig in Aufwickelrichtung zurückgedreht wird und die Sperrklinke 60 aus der Sperrverzahnung 80 und die Hilfsklinke 40 aus der Innenverzahnung 55 herausschwenken können.
-
Bei dem Gurtaufroller 10 ermöglicht die elektromagnetische Auslenkeinrichtung 50, die Koppeleinrichtung 30 elektrisch zu blockieren, und zwar unabhängig davon, ob es zu einem abrupten Abrollen vom Sicherheitsgurt kommt oder nicht. Die elektromagnetische Auslenkeinrichtung 50 kann aktiviert werden, indem ein elektrischer Strom durch die Spulen 53 hervorgerufen wird. Das Aktivieren der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung 50 kann von einer in den Figuren nicht gezeigten elektrischen Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Sensormessergebnissen ebenfalls nicht gezeigter Sensoren erfolgen.
-
Im Falle eines Stromflusses durch die Spulen 53 werden diese und damit auch das Sperrrad 51 magnetisiert, so dass der Sperrabschnitt 41, der aus ferromagnetischem Material wie beispielsweise Eisen besteht, der Hilfsklinke 40 entlang der Pfeilrichtung P1 radial nach außen geschwenkt und in die drehfeste Innenverzahnung 55 des Sperrades 51 eingesteuert wird. Durch das Einsteuern des ferromagnetischen Sperrabschnitts 41 in die drehfeste Innenverzahnung 55 wird - wie oben bereits im Zusammenhang mit einer trägheitsbedingten Auslenkung des Sperrabschnitts 41 beschrieben - die weitere Rotation der Koppeleinrichtung 30 blockiert, so dass im Falle einer Relativdrehung der Gurtspule 20 relativ zur Koppeleinrichtung 30 der Steuerstift 70 im Zusammenwirken mit der Steuerkulisse in der Koppeleinrichtung 30 die Sperrklinke 60 entlang der Pfeilrichtung P2 nach außen in die Sperrverzahnung 80 einsteuern wird.
-
Die bereits erwähnte Rückstellfeder für die Hilfsklinke 40 und die Rückstellfeder 71 für die Sperrklinke 60 bewirken im Übrigen ebenfalls ein Zurückschwenken der Hilfsklinke 40 und der Sperrklinke 60 in deren Grundpositionen, sobald die elektromagnetische Auslenkeinrichtung 50 bzw. die Bestromung der Spulen 53 abgeschaltet wird.
-
Die Hilfsklinke 40 besteht vorzugsweise nur im Sperrabschnitt 41 aus ferromagnetischem Material; im Übrigen bzw. im Bereich ihres Grundkörpers 42 kann die Hilfsklinke 40 beispielsweise aus Kunststoff bestehen. Die Hilfsklinke 40 wird vorzugsweise von einer Achse 43 drehbar gehalten, die parallel beabstandet zur Rotationsachse R der Gurtspule 20 angeordnet ist. Die Achse 43 wird vorzugsweise durch die Koppeleinrichtung 30 gebildet.
-
Die 2 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß 1 im zusammengebauten Zustand.
-
Die Koppeleinrichtung 30 besteht vorzugsweise aus einen nicht magnetisierbaren, insbesondere nicht ferromagnetischem Material. Vorteilhaft ist es, wenn die Koppeleinrichtung 30 aus Kunststoff besteht.
-
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller 10, bei dem die elektromagnetische Auslenkeinrichtung 50 anders als bei der Ausführungsvariante gemäß den 1 und 2 ausgestaltet ist. Es lässt sich erkennen, dass die Spulen 53 nicht auf den Speichen 52 des Sperrrades 51 angeordnet sind, sondern auf der äußeren Umlauffläche 54 des Sperrrades 51.
-
Im Übrigen, insbesondere mit Blick auf die Funktionsweise und das radiale Ausschwenken des Sperrabschnitts 41 im Falle einer Aktivierung der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung 50, entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 3 dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2. Wird also ein elektrischer Strom in die Spulen 53 eingespeist, so führen die Spulen zu einer Magnetisierung des Sperrrades 51 sowie deren äußerer Umlauffläche 54, so dass der ferromagnetische Sperrabschnitt 41 der Hilfsklinke 40 radial nach außen entlang der Pfeilrichtung P1 in 3 nach außen geschwenkt und in die drehfeste Innenverzahnung 55 eingesteuert wird. Sobald die Hilfsklinke 40 ausgeschwenkt ist, ist ein weiteres Drehen der Koppeleinrichtung 30 blockiert, so dass im Falle eines Gurtbandauszuges die Gurtspule 20 relativ zur Koppeleinrichtung 30 gedreht wird, wodurch wiederum die Sperrklinke 60 mittels des Steuerstiftes 70 und der Steuerkulisse in der Koppeleinrichtung 30 entlang der Pfeilrichtung P2 nach außen in die äußere Sperrverzahnung 80 des Gurtaufrollers 10 eingeschwenkt wird.
-
Die 4 zeigt den Gurtaufroller 10 gemäß 3 im zusammengesetzten Zustand.
-
Die 5 zeigt eine andere Ausführungsvariante für die Ausgestaltung der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung 50 und der Hilfsklinke 40. Die elektromagnetische Auslenkeinrichtung 50 umfasst ein Sperrrad 51 und einen innenliegenden Elektromagneten 58, der mit einem ferromagnetischen Auslenkabschnitt 45 der Hilfsklinke 40 zusammenwirkt. Der Sperrabschnitt 41 und der Auslenkabschnitt 45 bilden zwei Hebelenden eines Hebels, dessen Hebelenden durch die Achse 43 separiert sind.
-
Wird der innenliegende Elektromagnet 58 aktiviert, so wird der Auslenkabschnitt 45 der Hilfsklinke 40 radial nach innen entlang der Pfeilrichtung P3 geschwenkt, so dass der Sperrabschnitt 41 entlang der Pfeilrichtung P1 nach außen in die drehfeste Innenverzahnung 55 des außenliegenden Sperrrades 51 der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung 50 eingesteuert wird. Sobald die Hilfsklinke 40 in das Sperrrad 51 eingreift, wird ein weiteres Drehen der Koppeleinrichtung 30 (vgl. 1 bis 4) verhindert, so dass nachfolgend die Sperrklinke 60 (vgl. 1 bis 4) nach außen in die Sperrverzahnung 80 eingreifen kann, wie dies oben im Zusammenhang mit den 1 bis 4 bereits erläutert wurde; diesbezüglich gelten die obigen Ausführungen also entsprechend.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 kann der Sperrabschnitt 41 aus einem nicht magnetisierbaren bzw. nicht ferromagnetischen Material bestehen, z. B. Kunststoff.
-
Zum Zurückschwenken der Hilfsklinke 40 dient eine Rückstellfeder 59, bei der es sich vorzugsweise um eine Druckfeder handelt.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Gurtaufroller
- 20
- Gurtspule
- 30
- Koppeleinrichtung
- 40
- Hilfsklinke
- 41
- Sperrabschnitt
- 42
- Grundkörper
- 43
- Achse
- 45
- ferromagnetischer Auslenkabschnitt
- 50
- elektromagnetische Auslenkeinrichtung
- 51
- Sperrrad
- 52
- Speichen
- 53
- Spule
- 54
- äußere Umlauffläche
- 55
- drehfeste Innenverzahnung
- 58
- Elektromagnet
- 59
- Rückstellfeder
- 60
- Sperrklinke
- 70
- Steuerstift
- 70a
- Steuerkulisse
- 71
- Rückstellfeder
- 80
- Sperrverzahnung
- P1
- Pfeilrichtung
- P2
- Pfeilrichtung
- P3
- Pfeilrichtung
- R
- Rotationsachse
