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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurtes.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 039 215 A1 ist ein Gurtaufroller mit einer Sperrvorrichtung bekannt, mit der sich die Gurtspule in Gurtabwickelrichtung sperren lässt. Die vorbekannte Sperrvorrichtung arbeitet trägheitsbedingt und basiert auf einem Massekörper in Form einer Kugel, die bei einer abrupten Änderung des Fahrzustands, insbesondere einer abrupten Bremsung, relativ zum Fahrzeug ausgelenkt wird und dadurch die Sperrvorrichtung aktiviert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller anzugeben, bei dem Getriebeelemente konstruktiv einfach in vorgegebene Endlagen gestellt werden können, insbesondere zum Sperren des Gurtbandauszugs einer Gurtspule.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gurtaufroller ein mit der Gurtspule in Verbindung stehendes erstes Getriebeelement und ein mit dem ersten Getriebeelement kuppelbares zweites Getriebeelement aufweist, das zweite Getriebeelement mit einer Verstelleinrichtung in eine Kuppelstellung, in der das erste und zweite Getriebeelement miteinander verkuppelt sind, und in eine Entkuppelstellung, in der das erste und zweite Getriebeelement voneinander entkuppelt sind, verstellbar ist, und die Verstelleinrichtung ein axial verschiebbares Verstellelement aufweist, das derart angeordnet ist, dass es bei Verschieben entlang einer vorgegebenen Verschiebeachse in eine Aktivierungsposition jeweils einen Übergang des zweiten Getriebeelements von der Entkuppelstellung in die Kuppelstellung auslöst, sofern sich das zweite Getriebeelement zu diesem Zeitpunkt in der Entkuppelstellung befindet, und einen Übergang des zweiten Getriebeelements von der Kuppelstellung in die Entkuppelstellung auslöst, sofern sich das zweite Getriebeelement zu diesem Zeitpunkt in der Kuppelstellung befindet.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass sich die erfindungsgemäß vorgesehenen Elemente in sehr einfacher Weise dazu verwenden lassen, den Gurtbandauszug des Sicherheitsgurts bzw. das Drehen der Gurtspule in Gurtbandauszugsrichtung zu blockieren, beispielsweise indem das zweite Getriebeelement in der Kuppelstellung (zumindest in seiner Drehrichtung in Gurtbandauszugsrichtung) blockiert wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers beruht auf dem axial verstellbaren Verstellelement, das allein durch ein Verschieben entlang der vorgegebenen Verschiebeachse ein Umstellen des zweiten Getriebeelements relativ zum ersten Getriebeelement auslösen kann. Das zweite Getriebeelement kann allein dadurch verstellt werden, dass die axiale Verschiebebewegung des Verstellelements wiederholt in derselben Weise und in ein und derselben Richtung - sozusagen bezogen auf die Auslösung des Verstellvorgangs undirektional - durchgeführt wird.
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Ein zusätzlicher wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass ein Antrieb, beispielsweise ein Elektromagnet, zum Antreiben des Verstellelements nur zum kurzzeitigen Bewegen des Verstellelements in die Aktivierungsposition aktiviert, insbesondere bestromt, werden muss, nicht hingegen in den Endlagen bzw. der Entkuppelstellung oder der Kuppelstellung des zweiten Getriebeelements. In den Endlagen kann der Antrieb abgeschaltet sein.
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Wie bereits angesprochen bilden das zweite Getriebeelement und die Verstelleinrichtung vorzugsweise eine Sperrvorrichtung zum Sperren der Gurtspule.
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Das zweite Getriebeelement ist vorzugsweise zumindest in seiner Kuppelstellung in mindestens einer Drehrichtung drehfest. Werden das zweite Getriebeelement und die Verstelleinrichtung als Sperrvorrichtung zum Sperren eines Gurtbandsauszugs eingesetzt, so ist das zweite Getriebeelement vorzugsweise in der Kuppelstellung zumindest in der Gurtbandauszugsrichtung drehfest.
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Das erste Getriebeelement ist bevorzugt drehfest mit der Gurtspule verbunden oder an dieser einteilig angeformt.
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Das zweite Getriebeelement ist vorzugsweise ein Sperrrad, das um die Verschiebeachse drehbar und axial entlang der Verschiebeachse verschiebbar ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn das zweite Getriebeelement bei jedem Übergang von der Entkuppelstellung in die Kuppelstellung jeweils um einen ersten Drehwinkel um die Verschiebeachse gedreht wird und beim Übergang von der Kuppelstellung in die Entkuppelstellung jeweils um einen zweiten Drehwinkel um die Verschiebeachse gedreht wird.
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Die Verstelleinrichtung weist bevorzugt ein drehfestes und entlang der vorgegebenen Verschiebeachse axial festes Aufnahmeelement auf, demgegenüber das zweite Getriebeelement axial entlang der vorgegebenen Verschiebeachse verschiebbar ist.
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Das zweite Getriebeelement ist vorzugsweise derart verschiebbar, dass es relativ zu dem Aufnahmeelement eine erste oder eine zweite axiale Relativlage aufweisen kann.
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Die erste axiale Relativlage legt vorzugsweise die Kuppelstellung und die zweite axiale Relativlage die Entkuppelstellung fest.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Aufnahmeelement zumindest zwei Stützabschnitte aufweist, die sich - beabstandet von der Verschiebeachse - parallel zu der Verschiebeachse in Richtung auf das zweite Getriebeelement erstrecken und zwischen sich einen Aufnahmespalt bilden, das zweite Getriebeelement zumindest zwei Eingriffsabschnitte aufweist, die sich - beabstandet von der Verschiebeachse - parallel zu der Verschiebeachse in Richtung auf das Aufnahmeelement erstrecken und zwischen sich einen Spalt bilden, und das zweite Getriebeelement und das Aufnahmeelement in der ersten Relativlage tiefer ineinander geschoben sind als in der zweiten Relativlage.
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Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn in der ersten Relativlage die in den Aufnahmespalt des Aufnahmeelements eingeschobenen Eingriffsabschnitte des zweiten Getriebeelements und die in den Spalt des zweiten Getriebeelements eingeschobenen Stützabschnitte des Aufnahmeelements eine Art Feder-Nut-Verbindung bzw. einen Formschluss (zumindest in Drehrichtung des zweiten Getriebeelements) bilden.
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Die Eingriffsabschnitte sind vorzugsweise drehsymmetrisch angeordnet.
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Die Stützabschnitte sind vorzugsweise drehsymmetrisch angeordnet.
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Auch ist es von Vorteil, wenn das zweite Getriebeelement und das Aufnahmeelement in der ersten Relativlage derart ineinander geschoben sind, dass die mindestens zwei Eingriffsabschnitte jeweils in einen zugeordneten Aufnahmespalt in dem Aufnahmeelement eingesteckt sind und sich axiale Seitenwände der Eingriffsabschnitte auf axialen Seitenwänden der Stützabschnitte abstützen und eine Relativdrehung zwischen dem zweiten Getriebeelement und dem Aufnahmeelement durch die axialen Seitenwände blockiert wird. In der zweiten Relativlage liegen vorzugsweise endseitige Stirnflächen der Eingriffsabschnitte jeweils auf einer endseitigen Stirnfläche eines der Stützabschnitte auf.
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Die endseitigen Stirnflächen der Eingriffsabschnitte und die endseitigen Stirnflächen der Stützabschnitte greifen in der zweiten Relativlage vorzugsweise ineinander, insbesondere bilden sie vorzugsweise einen Formschluss (zumindest in Drehrichtung des zweiten Getriebeelements).
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Die endseitigen Stirnflächen der Stützabschnitte sind relativ zur Verschiebeachse vorzugsweise in einem Winkel zwischen 10 und 80 Grad geneigt.
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Die endseitigen Stirnflächen der Eingriffsabschnitte weisen vorzugsweise jeweils zwei zueinander axial versetzte Rampenflächen, die parallel zu den geneigten Stirnflächen der Stützabschnitte angeordnet sind, und jeweils eine zwischen den zwei Rampenflächen befindliche stirnseitige Anschlagsfläche auf.
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Die stirnseitigen Anschlagsflächen blockieren vorzugsweise in der zweiten Relativlage eine Relativdrehung des zweiten Getriebeelements, besonders bevorzugt in dessen Gurtbandauszugsdrehrichtung, relativ zu dem Aufnahmeelement. Die Gurtbandauszugsdrehrichtung ist dabei diejenige Drehrichtung, die das zweite Getriebeelement aufweisen würde, wenn es mit der Gurtspule gekoppelt wäre und die Gurtspule in Gurtabwickelrichtung gedreht wird.
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Die Verstelleinrichtung weist vorzugsweise einen Schieber auf.
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Der Schieber weist bevorzugt auf der dem zweiten Getriebeelement zugewandten Stirnfläche eine Zahnstruktur, insbesondere eine Sägezahnstruktur, auf.
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Das zweite Getriebeelement weist auf der der Zahnstruktur des Schiebers zugewandten Stirnfläche bevorzugt eine korrespondierende Zahnstruktur, insbesondere Sägezahnstruktur, auf.
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Die Zahnstrukturen sind vorzugsweise jeweils aus „steilen“ Flächen und „flachen“ Flächen zusammengesetzt.
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Die steilen Flächen liegen vorzugsweise parallel zur Verschiebeachse oder weisen zumindest einen Winkel dazu von weniger als 10° auf. Die steilen Flächen können somit auch als axiale Flächen bezeichnet werden.
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Die flachen Flächen weisen vorzugsweise einen Winkel zwischen 30° und 60°, vorzugsweise von 45°, zur Verschiebeachse auf.
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Auch ist es von Vorteil, wenn in der Aktivierungsposition des Verstellelements des Schiebers - angetrieben durch die Federkraft einer Entsperrfeder - seine Zahnstruktur gegen die des zweiten Getriebeelements drückt, dadurch das zweite Getriebeelement relativ zum Aufnahmeelement anhebt sowie das zweite Getriebeelement um die Verschiebeachse um einen durch die Zahnstrukturen definierten Verstelldrehwinkel dreht, sobald das zweite Getriebeelement und das Aufnahmeelement durch das Anheben außer Eingriff stehen.
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Der erste Drehwinkel, um den das zweite Getriebeelement bei jedem Übergang von der Entkuppelstellung in die Kuppelstellung gedreht wird, wird vorzugsweise durch den Abstand zwischen den axialen Seitenwänden (auf denen sich jeweils die in Drehrichtung vordere axiale Seitenwand der Eingriffsabschnitte abstützen kann) benachbarter Stützelemente abzüglich des Abstands zwischen der stirnseitigen Anschlagsfläche in den endseitigen Stirnflächen der Eingriffsabschnitte und der in Drehrichtung jeweils davor liegenden axialen Seitenwand des jeweiligen Eingriffsabschnitts festgelegt.
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Der zweite Drehwinkel, um den das zweite Getriebeelement bei jedem Übergang von der Kuppelstellung in die Entkuppelstellung gedreht wird, wird vorzugsweise durch den Abstand zwischen der stirnseitigen Anschlagsfläche in den endseitigen Stirnflächen der Eingriffsabschnitte und der in Drehrichtung jeweils davor liegenden axialen Seitenwand des jeweiligen Eingriffsabschnitts festgelegt.
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Die Verstelleinrichtung weist vorzugsweise einen Elektromagneten auf, der im eingeschalteten Zustand das Verstellelement von dem Aufnahmeelement wegzieht und dadurch in die Aktivierungsposition bewegt und im ausgeschalteten Zustand es der Federkraft einer oder mehrerer Rückstellfedern (Solenoidfeder und/oder Sperrfeder) ermöglicht, das Verstellelement und das zweite Getriebeelement in Richtung auf das Aufnahmeelement zu bewegen bzw. zu drücken.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
- 1 in einer dreidimensionalen Darstellung Bestandteile eines Ausführungsbeispieles für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller, wobei die 1 eine Kuppelstellung eines ersten und eines zweiten Getriebeelements des Gurtaufrollers zeigt,
- 2 die Bestandteile gemäß 1 in einer Entkuppelstellung der zwei Getriebeelemente,
- 3 die Bestandteile gemäß den 1 und 2 in der Entkuppelstellung, wobei eine umlaufende Seitenwand eines Aufnahmeelements zum besseren Verständnis weggelassen ist,
- 4 ein Ausführungsbeispiel für eine endseitige Stirnfläche eines Eingriffsabschnitts des zweiten Getriebeelements,
- 5 den Übergang von der in der 1 dargestellten Kuppelstellung in die Entkuppelstellung gemäß den 2 und 3 bei einem Anheben eines Verstellelements,
- 6 einen Zwischenzustand zwischen der Entkuppelstellung und der Kuppelstellung der zwei Getriebeelemente,
- 7 die Kuppelstellung der zwei Getriebeelemente näher im Detail,
- 8-9 die Funktionsweise einer Zahnstruktur in einem Schieber des Gurtaufrollers, die mit einer korrespondierenden Zahnstruktur in dem zweiten Getriebeelement zusammenwirkt,
- 10 ein Ausführungsbeispiel für einen Gurtaufroller, der mit den Teilen gemäß den 1 bis 9 ausgestattet ist, wobei die 10 die Teile in einer schematischen zweidimensionalen Darstellung zeigt,
- 11 zum besseren Verständnis die Entkuppelstellung gemäß der 3 nur anhand des ersten und zweiten Getriebeelements und anhand des Aufnahmeelements,
- 12 ein Ausführungsbeispiel für eine vorteilhafte Ausgestaltung von Eingriffsabschnitten bei dem zweiten Getriebeelement näher im Detail,
- 13 ein Ausführungsbeispiel für eine vorteilhafte Ausgestaltung von Stützabschnitten bei einem Aufnahmeelement näher im Detail und
- 14 zum besseren Verständnis den Zwischenzustand zwischen der Entkuppelstellung und der Kuppelstellung gemäß der 6 nur anhand des ersten und zweiten Getriebeelements und anhand des Aufnahmeelements.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt Bestandteile eines Ausführungsbeispiels für einen Sperrmechanismus für einen nicht weiter gezeigten Gurtaufroller. Man erkennt ein erstes Getriebeelement 10, das drehfest mit einer nicht gezeigten Gurtspule des Gurtaufrollers verbunden ist. Bei dem ersten Getriebeelement 10 kann es sich beispielsweise um ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung handeln.
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Das erste Getriebeelement 10 wirkt mit einem zweiten Getriebeelement zusammen, das nachfolgend Sperrrad 20 genannt wird. Das Sperrrad 20 dient dazu, in einer mit dem ersten Getriebeelement 10 verkuppelten Kuppelstellung ein Drehen des ersten Getriebeelements 10 und damit ein Drehen der Gurtspule in Gurtabwickelrichtung zu unterbinden.
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Das Sperrrad 20 kann von der in der 1 dargestellten Kuppelstellung in eine Entkuppelstellung überführt werden, bei der das Sperrrad 20 vom ersten Getriebeelement 10 in axialer Richtung entlang einer Verschiebeachse Vx versetzt ist.
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Zum Verstellen des Sperrrades 20 von der in der 1 gezeigten Kuppelstellung in die Entkuppelstellung und umgekehrt dient eine Verstelleinrichtung 30. Von der Verstelleinrichtung 30 sind in der 1 einzelne Bestandteile gezeigt, nämlich ein drehfestes sowie axial festes Aufnahmeelement 40, ein entlang der Verschiebeachse Vx verschiebbarer Schieber 50, eine Entsperrfeder 60, die auf den Schieber 50 einwirkt und diesen entlang der Verschiebeachse Vx in der Verschieberichtung X bei der Darstellung gemäß der 1 nach oben drückt, eine Sperrfeder 70 sowie ein Verstellelement 80. Die Sperrfeder 70 drückt das Sperrrad 20 entlang der Verschiebeachse Vx und entgegen der Verschieberichtung X nach unten und somit das Sperrrad 20 in Richtung auf das Aufnahmeelement 40.
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Das Aufnahmeelement 40 weist eine topfförmig umlaufende Seitenwand auf, die aus Gründen der Übersicht in der 1 nicht näher gezeigt ist. Die topfförmig umlaufende Seitenwand dient dazu, die radiale Position des Sperrrades 20 relativ zu bzw. innerhalb des Aufnahmeelements 40 festzulegen.
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Die 2 zeigt die Bestandteile gemäß 1 in einer anderen Darstellung, wobei das Sperrrad 20 seine Entkuppelposition einnimmt. Es lässt sich erkennen, dass das Sperrrad 20 in axialer Richtung von dem ersten Getriebeelement 10 getrennt ist.
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Darüber hinaus lässt sich die topfförmig umlaufende Seitenwand 49 erkennen, die das Aufnahmeelement 40 randseitig abschließt bzw. umhüllt.
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Die 3 zeigt das Sperrrad 20 nochmals in der in der 2 gezeigten Entkuppelstellung, wobei die topfförmig umlaufende Seitenwand 49 zum besseren Verständnis weggelassen ist. Die 11 zeigt denselben Zustand, wobei - zur besseren Übersicht - hier zusätzlich noch die Federn 60 und 70 und der Schieber 50 weggelassen worden sind.
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Die 12 und 13 zeigen das Sperrrad 20 und das Aufnahmeelement 40 in einer dreidimensionalen Darstellung schräg vor der Seite.
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Es lässt sich in den 3, 11 und 12 erkennen, dass das Sperrrad 20 Eingriffsabschnitte 21 aufweist, die sich - beabstandet von der Verschiebeachse Vx - parallel zu der Verschiebeachse Vx in Richtung auf das Aufnahmeelement 40 erstrecken und jeweils zwischen sich einen Spalt 22 bilden.
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Bei der in den 3 und 11 gezeigten Entkuppelstellung liegen die Stirnflächen 23 der Eingriffsabschnitte 21 auf zugeordneten Stirnflächen 43 von Stützabschnitten 41 des Aufnahmeelements 40 auf.
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Die Stützabschnitte 41 des Aufnahmeelements 40 sind ebenfalls beabstandet von der Verschiebeachse Vx angeordnet und erstrecken sich parallel zur Verschiebeachse Vx in Richtung auf das Sperrrad 20. Die Stützelemente 41 bilden zwischen sich jeweils einen Aufnahmespalt 42.
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Die Größe der Aufnahmespalte 42 zwischen den Stützabschnitten 41 ist jeweils derart bemessen, dass die Eingriffsabschnitte 21 des Sperrrades 20 in die Aufnahmespalte 42 eintauchen können, so dass sich das Sperrrad 20 entgegen der Verschieberichtung X, also in der 3 nach unten, in das Aufnahmeelement 40 hinein erstrecken und mit diesem einen Formschluss in der Art einer Feder-Nut-Verbindung bilden kann. Dabei wird das Sperrrad 20 relativ zum ersten Getriebeelement 10 abgesenkt, so dass es in Eingriff mit diesem gelangen kann und die Kuppelstellung erreichen kann, wie sie in der 1 gezeigt ist.
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Die 3 und 11 lassen darüber hinaus erkennen, dass die Formgestaltung der Stirnflächen 23 der Eingriffsabschnitte 21 des Sperrrades auf die Formgestaltung der Stirnflächen 43 der Stützabschnitte 41 des Aufnahmeelements 40 abgestimmt ist, um ein Abrutschen der Eingriffsabschnitte 21 von den zugeordneten Stützabschnitten 41 zu vermeiden.
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Die 4 zeigt die Ausgestaltung der Stirnflächen 23 der Eingriffsabschnitte 21 näher im Detail. Es lässt sich erkennen, dass die Stirnflächen 23 jeweils zwei zueinander radial versetzte Rampenflächen 231 und 232 aufweisen, die parallel zu den geneigten Stirnflächen 43 der Stützabschnitte 41 angeordnet sind. Die Rampenflächen 231 und 232 sind voneinander durch eine stirnseitige Anschlagsfläche 233 getrennt.
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Die stirnseitige Anschlagsfläche 233 verhindert in der in den 3 und 11 gezeigten Entkuppelstellung ein Verdrehen der Eingriffsabschnitte 21 entlang der Drehrichtung D, weil sie am Rand des darunter befindlichen Stützabschnitts 41 (vgl. 3 und 11) aufliegt.
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Die entlang der Drehrichtung D vordere axiale Seitenwand der Eingriffsabschnitte 21 ist in der 4 mit dem Bezugszeichen 234 gekennzeichnet, die entlang der Drehrichtung D gesehen hintere axiale Seitenwand trägt das Bezugszeichen 235.
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Der Abstand zwischen der entlang der Drehrichtung D vorderen axialen Seitenwand 234 und der stirnseitigen Anschlagsfläche 233 ist in der 4 mit dem Bezugszeichen A gekennzeichnet. Auf den Abstand A wird weiter unten im Zusammenhang mit den Drehwinkeln, um die das Sperrrad 20 bei jedem Übergang von einer Kuppelstellung in die Entkuppelstellung und umgekehrt gedreht wird, noch näher eingegangen.
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Die 5 zeigt eine erste Phase des Übergangs des Sperrrads 20 von der in den 2, 3 und 11 gezeigten Entkuppelstellung in die in der 1 gezeigte Kuppelstellung des Sperrrades 20. Die 14 zeigt denselben Zustand bzw. dieselbe erste Phase, wobei - zur besseren Übersicht - hier zusätzlich die Federn 60 und 70 und der Schieber 50 weggelassen worden sind. In der 14 sind die axialen Seitenwände 44, auf denen sich die in Drehrichtung D vorderen axialen Seitenwände 234 der Eingriffsabschnitte 21 in der Kuppelstellung abstützen, jeweils mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Abstand zwischen - in Drehrichtung gesehen - aufeinanderfolgenden Seitenwänden 44 ist mit dem Bezugszeichen B markiert.
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Es lässt sich erkennen, dass das Sperrrad 20 entlang der Verschiebeachse Vx vom Schieber 50 angehoben wird, wodurch die Stirnflächen 23 der Eingriffsabschnitte 21 von den zugeordneten Stirnflächen 43 der Stützabschnitte 41 getrennt werden.
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Das Anheben des Sperrrades 20 kann erfolgen, sobald das in der 1 gezeigte Verstellelement 80 entlang der Verschieberichtung X angehoben wird, wodurch die Rückstellkraft der Sperrfeder 70 reduziert wird und die Entsperrfeder 60 in die Lage versetzt wird, den Schieber 50 in der gezeigten Weise anzuheben.
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Sobald das Sperrrad 20 in axialer Richtung von dem Aufnahmeelement 40 getrennt ist, kann es entlang der Drehrichtung D gedreht werden. Das Drehen des Sperrrades 20 beruht auf Zahnstrukturen im Sperrrad 20 und korrespondierenden Zahnstrukturen im Schieber 50, die in der 5 nicht näher dargestellt sind; die Zahnstrukturen werden weiter unten im Zusammenhang mit den 8 und 9 näher erläutert.
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Die 6 zeigt das Sperrrad 20 nach einer gewissen Drehung um die Drehachse D. Darüber hinaus zeigt die 6 den Zustand, bei dem das Verstellelement 80 (siehe 1) wieder seine Ausgangsposition eingenommen hat und somit die Sperrfeder 70 das Sperrrad 20 entgegen der Kraft der Entsperrfeder 60 auf das Aufnahmeelement 40 drückt. Durch das Verdrehen des Sperrrades 20 relativ zum Aufnahmeelement 40 ist die in Drehrichtung D hinten liegende Rampenfläche 231 der Eingriffsabschnitte 21 zur Auflage auf der Stirnfläche 43 des jeweiligen Stützabschnitts 41 gelangt, so dass die Eingriffsabschnitte 21 auf der schrägen Stirnfläche 43 abrutschen können und die Eingriffsabschnitte 21 in den jeweils nächstfolgenden Aufnahmespalt 42 rutschen können.
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Die 7 zeigt die Kuppelstellung des Sperrrades 20, bei dem die Eingriffsabschnitte 21 vollständig im jeweils nächsten Aufnahmespalt 42 versenkt worden sind, wodurch das Sperrrad 20 insgesamt in dem Aufnahmeelement 40 versenkt wurde und somit in Eingriff mit dem ersten Getriebeelement 10 gelangt.
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Die 8 und 9 zeigen einen Querschnitt durch das Sperrrad 20 und den Schieber 50 näher im Detail.
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In der 8 lässt sich erkennen, dass das Sperrrad 20 in seinem Mittenbereich bzw. seinem radialen Innenbereich stirnflächenseitig eine Zahnstruktur 25 aufweist, die mit einer korrespondierenden Zahnstruktur 51 des Schiebers 50 zusammenwirkt. Wird das Verstellelement 80 gemäß 1 angehoben und der Schieber 50 durch die Entsperrfeder 60 nach oben gedrückt, so bewirken die Zahnstrukturen 25 und 51 ein Drehen des Sperrrades 20 entlang der Pfeilrichtung D, weil Rampenflächen 251 der Zahnstruktur 25 des Sperrrades 20 auf zugeordneten Rampenflächen 511 der Zahnstruktur 51 des Schiebers 50 abrutschen. Durch das Abrutschen wird das Sperrrad 20 entlang der Drehrichtung D relativ zum Schieber 50 verdreht.
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Die 9 zeigt den Endzustand des Verdrehens des Sperrrades 20 durch die Zahnstrukturen 25 und 51. Es lässt sich erkennen, dass die Rampenflächen 251 des Sperrrades 20 nun vollständig auf den zugeordneten Rampenflächen 511 des Schiebers 50 aufliegen.
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Durch das Verdrehen des Sperrrades 20 relativ zum Schieber 50 erfolgt gleichzeitig das Verdrehen des Sperrrades 20 relativ zu den Stützabschnitten 41 des Aufnahmeelements 40, wie beispielsweise für den Übergang von der Entkuppelstellung in die Kuppelstellung in den 3, 5 und 6 gezeigt wurde.
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Wieder Bezug nehmend auf die 5 und 6 lässt sich dort erkennen, dass - ausgehend von der Entkuppelstellung - bei dem Anheben des Sperrrades 20 aufgrund des Anliegens der stirnseitigen Anschlagsflächen 233 am zugeordneten Stützabschnitt 41 zunächst keine Verdrehung möglich ist. Erst nachdem die stirnseitigen Anschlagsflächen 233 von den zugeordneten Stützabschnitten 41 getrennt sind, kann es zu dem in den 8 und 9 gezeigten Verdrehen des Sperrrades 20 relativ zum Schieber 50 und relativ zum Aufnahmeelement 40 kommen, wodurch nachfolgend die Rampenflächen 231 auf den zugeordneten Stirnflächen 43 der Stützabschnitte 41 abrutschen können und das Sperrrad 20 im Aufnahmeelement 40 versinkt, wie dies in der 7 gezeigt ist. Dabei wird das Sperrrad 20 gegenüber dem nicht verdrehbaren Schieber 50 weitergedreht und gelangt wieder in die Zahnstrukturstellung gemäß der 8.
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Wird nun das Sperrrad 20 mittels des Schiebers 50 ausgehend von der Position gemäß der 7 erneut angehoben, so stehen die Zahnstrukturen 25 und 51 zu diesem Zeitpunkt in der verdrehten Position zueinander, wie sie in der 8 gezeigt ist, so dass bei dem erneuten Anheben wieder ein Verdrehen des Sperrrades 20 in der Drehrichtung D auftritt. Bei dem erneuten Anheben des Sperrrades 20 von der in der 7 gezeigten Stellung wird folglich danach die verdrehte Position der Eingriffsabschnitte 21 relativ zu den Stützabschnitten 41 gemäß den 3 und 11 erreicht.
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Mit anderen Worten kommt es bei jedem kurzzeitigen Anheben des Verstellelements 80 und des Schiebers 50 zu einem Verdrehen des Sperrrades 20 entlang der Drehrichtung D, sei es durch das Zusammenwirken der Zahnstrukturen 25 mit den Zahnstrukturen 51 oder durch das Abrutschen der Stirnflächen 23 des Sperrrades 20 auf den Stirnflächen 43 des Aufnahmeelements 40, und damit nachfolgend zu einem Übergang von der Entkuppelposition in die Kuppelposition oder umgekehrt.
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Bezüglich der Zahnstrukturen 251 und 511 wird es als vorteilhaft angesehen, wenn diese Sägezahnstrukturen sind, die aus steilen und flachen Flächen zusammengesetzt sind. Die steilen Flächen sind vorzugsweise parallel zur Verschiebeachse Vx. Die flachen Flächen weisen vorzugsweise einen Winkel zwischen 30° und 60°, vorzugsweise von 45° zur Verschiebeachse Vx auf.
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Wieder Bezug nehmend auf die 4 und das Bezugszeichen A sei ergänzend erwähnt, dass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 9 und 11 bis 14 der erste Drehwinkel, um den das Sperrrad 20 bei jedem Übergang von der Entkuppelstellung in die Kuppelstellung gedreht wird, durch den Abstand B zwischen aufeinander folgenden axialen Seitenwänden 44 benachbarter Stützelemente 41 abzüglich des Abstands A zwischen der stirnseitigen Anschlagsfläche 233 und der in Drehrichtung D jeweils davor liegenden axialen Seitenwand 234 des jeweiligen Eingriffsabschnitts 21 bestimmt wird.
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Der zweite Drehwinkel, um den das Sperrrad 20 bei jedem Übergang von der Kuppelstellung in die Entkuppelstellung gedreht wird, wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 9 und 11 bis 14 durch den Abstand A zwischen der stirnseitigen Anschlagsfläche 233 und der in Drehrichtung D jeweils davor liegenden axialen Seitenwand 234 des jeweiligen Eingriffsabschnitts 21 bestimmt.
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Die 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen mit den Komponenten gemäß den 1 bis 9 und 11 bis 15 ausgestatteten Gurtaufroller. Man erkennt eine Gurtspule 100, die zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurtes 110 geeignet ist. Drehfest mit der Gurtspule 100 ist das erste Getriebeelement 10 verbunden.
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Das Sperrrad 20 und das Aufnahmeelement 40 sind in der 10 in einer schematischen zweidimensionalen bzw. einer zweidimensional aufgeklappten Darstellung gezeigt.
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Darüber hinaus erkennt man in der 10 das Zusammenwirken des Verstellelements 80 mit einem Elektromagneten 120, der im eingeschalteten Zustand das Verstellelement 80 von dem Aufnahmeelement 40 wegzieht und dadurch in eine Aktivierungsposition bewegt, in der die Verstelleinrichtung 30, insbesondere deren Entsperrfeder 60 und deren Schieber 50, das Sperrrad 20 anheben und drehen kann, wodurch es vom Entkuppelzustand in den Kuppelzustand oder umgekehrt übergeht. Im ausgeschalteten Zustand drückt eine Rückstellfeder 121 des Elektromagneten 120 das Verstellelement 80 entgegen der Verschieberichtung X wieder auf die Sperrfeder 70, die wiederum mittels ihrer Federkraft - entgegen der Federkraft der Entsperrfeder 60 - das Sperrrad 20 in Richtung auf das Aufnahmeelement 40 bewegt.
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Die Kraftsumme der Federkraft der Rückstellfeder 121 und der Federkraft der Sperrfeder 70 ist zu diesem Zwecke größer als die Federkraft der Entsperrfeder 60.
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Mit anderen Worten erfolgt ein Umschalten von der Entkuppelstellung in die Kuppelstellung oder umgekehrt allein durch ein kurzzeitiges Aktivieren des Elektromagneten 120 bzw. eine kurzzeitige axiale Auslenkung des Verstellelements 80 in der Verschieberichtung Vx.
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Zur Überwachung der korrekten Stellung des Sperrrades 20 kann ein Endlagensensor 200 vorhanden sei. Wird eine gewünschte Endstellung des Sperrrades 20 nicht erreicht, kann der Elektromagnet 120 erneut betätigt werden.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebeelement
- 20
- Sperrrad
- 21
- Eingriffsabschnitt
- 22
- Spalt
- 23
- Stirnfläche
- 25
- Zahnstruktur
- 30
- Verstelleinrichtung
- 40
- Aufnahmeelement
- 41
- Stützabschnitt
- 42
- Aufnahmespalt
- 43
- Stirnfläche
- 44
- axiale Seitenwand
- 49
- Seitenwand
- 50
- Schieber
- 51
- Zahnstruktur
- 60
- Entsperrfeder
- 70
- Sperrfeder
- 80
- Verstellelement
- 100
- Gurtspule
- 110
- Sicherheitsgurt
- 120
- Elektromagnet
- 121
- Rückstellfeder
- 200
- Endlagensensor
- 231
- Rampenfläche
- 232
- Rampenfläche
- 233
- stirnseitige Anschlagsfläche
- 234
- vordere axiale Seitenwand
- 235
- hintere axiale Seitenwand
- 251
- Rampenfläche
- 511
- Rampenfläche
- A
- Abstand
- B
- Abstand
- D
- Drehrichtung
- Vx
- Verschiebeachse
- X
- Verschieberichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008039215 A1 [0002]
