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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungselement für einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und einen Gurtaufroller mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung und einem Leistungsstraffer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 10.
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Gurtaufroller in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen dienen im Allgemeinen dazu, einen Sicherheitsgurt aufzuwickeln, welchen der Insasse während des Fahrens anlegt. Der Insasse wird durch den Sicherheitsgurt im Unfall zurückgehalten, so dass ein Aufprall des Insassen auf die innere Fahrzeugstruktur im Unfall verhindert oder zumindest geschwächt wird. Dazu weist der Gurtaufroller eine in einem Rahmen drehbar gelagerte Gurtwelle auf, auf welcher der Sicherheitsgurt aufwickelbar ist.
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Ferner können Gurtaufroller zusätzlich eine elektromotorische Antriebseinrichtung aufweisen, welche auf die Gurtwelle wirkt und diese bei einer Aktivierung entweder in Aufwickelrichtung oder in Abwickelrichtung antreibt. Die elektromotorische Antriebseinrichtung kann dazu genutzt werden, die Gurtwelle zu einem Aufwickeln des Sicherheitsgurtes in die Parkposition, zu einer reversiblen Gurtstraffung oder auch zu einer Erhöhung der Gurtkraft im Anlegezustand des Sicherheitsgurtes anzutreiben. Ferner kann zusätzlich eine Triebfeder vorgesehen sein, welche sich mit einem Ende an dem Rahmen abstützt und die Gurtwelle über das andere Ende in Aufwickelrichtung vorspannt, so dass die Gurtwelle nach dem Ablegen über die Triebfeder in Aufwickelrichtung angetrieben und in die Parkposition aufgewickelt wird. In diesem Fall kann die elektromotorische Antriebseinrichtung auch dazu genutzt werden, die auf die Gurtwelle wirkende Federkraft der Triebfeder zu verringern und so den Tragekomfort des Sicherheitsgurtes zu erhöhen.
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Ferner können gattungsgemäße Gurtaufroller zusätzlich einen Leistungsstraffer aufweisen, welcher die Gurtwelle bei einer Aktivierung mit einer deutlich höheren Straffleistung in Aufwickelrichtung antreibt als die elektromotorische Antriebseinrichtung. Ein solcher Leistungsstraffer kann z.B. in Form eines pyrotechnischen irreversiblen Straffers oder auch in Form eines Elektromotors mit einer deutlich höheren Leistung verwirklicht sein. Der Leistungsstraffer wird z.B. in einer Frühphase eines nicht mehr zu vermeidenden Unfalles oder in einer kritischeren Fahrsituation aktiviert, welche eine deutlich höhere Rückzugskraft in dem Sicherheitsgurt zur Rückhaltung des Insassen erfordern. Damit kann der Insasse z.B. aus einer „Out Of Position“ Position in den Sitz zurückgezogen werden oder im Falle eines nicht zu vermeidenden Unfalles stärker in den Sitz zurückgezogen werden, damit der anschließend zur Verfügung stehende Vorverlagerungsweg für den kraftbegrenzten Gurtbandauszug vergrößert wird.
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Ein solcher Gurtaufroller mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung und einem Leistungsstraffer ist z.B. aus der Druckschrift
WO 2005/021339 A1 bekannt. Ein Problem eines derartigen Gurtaufroller ist es, dass sich die Antriebsbewegungen der Gurtwelle, welche durch die Aktivierungen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und des Leistungsstraffers bewirkt werden, möglichst nicht überlagern sollen. Ferner soll die Antriebsdrehbewegung der Gurtwelle bei einer Aktivierung des Leistungsstraffers möglichst nicht durch die elektromotorische Antriebseinrichtung nachteilig beeinflusst werden. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die elektromotorische Antriebseinrichtung die Gurtwelle in einer Vor-Unfallphase als reversibler Gurtstraffer zu einer Vorstraffung in Aufwickelrichtung antreibt oder angetrieben hat, und der Leistungsstraffer dann in einer Frühphase des eingetretenen Unfalles im Anschluss aktiviert wird, wenn zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle noch eine Verbindung besteht.
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Zur Vermeidung dieses Problems ist bei dem aus der
WO 2005/021339 A1 bekannten Gurtaufroller zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle eine Kupplung vorgesehen. Ferner ist der Leistungsstraffer so ausgelegt, dass er die Gurtwelle bei einer Aktivierung zu einer höheren Drehgeschwindigkeit antreibt, und dass die dadurch zu einer höheren Drehgeschwindigkeit angetriebene Gurtwelle die Kupplung in deren Freigabestellung zurückführt und so die Kupplungsverbindung zwischen der Gurtwelle und der elektromotorischen Antriebseinrichtung aufhebt. Die Kupplung ist hier durch zwei Zahnscheiben gebildet, welche zur Herstellung der Kupplungsverbindung zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle in eine Innenverzahnung einer drehfest mit der Gurtwelle verbundenen Kupplungsglocke einsteuern und bei einer Aktivierung des Leistungsstraffers aufgrund ihrer Verzahnungsgeometrie und der höheren Drehgeschwindigkeit der Gurtwelle wieder aus der Innenverzahnung der Kupplungsglocke herausgedrängt werden.
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Ein Nachteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass das Abkoppeln der elektromotorischen Antriebseinrichtung eine Bewegung der Zahnscheiben voraussetzt. Dadurch besteht das Risiko, dass ein Klemmen der Zahnscheiben das Abkoppeln der elektromotorischen Antriebseinrichtung möglicherweise behindern oder sogar blockieren kann. Ferner setzt das Abkoppeln eine durch den Entriegelungsweg der Zahnscheiben bedingte Mindestrelativdrehbewegung der Gurtwelle voraus, bevor die Verbindung vollständig aufgehoben ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungselement für einen Gurtaufroller bereitzustellen, welches kostengünstig herzustellen und so ausgebildet sein soll, dass es sowohl die Antriebsbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung zuverlässig überträgt als auch die Drehverbindung bei einem Antrieb der Gurtwelle von dem Leistungsstraffer zuverlässig wieder aufhebt. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Gurtaufroller mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung und einem Leistungsstraffer zu schaffen, welcher die genannten Funktionen zuverlässig erfüllt.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kupplungselement für einen Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 10 vorgeschlagen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass das Kupplungselement einen Außenring mit einer radial außen angeordneten Kraftübertragungsfläche und einen Innenring mit einer radial innen liegenden Kraftübertragungsfläche aufweist, und der Außenring über einen Verformungsabschnitt mit dem Innenring verbunden ist, wobei der Verformungsabschnitt den Außenring bei einer Verdrehung des Außenringes in eine erste Drehrichtung durch radial nach außen ausgeübte Druckkräfte nach außen drängt, und bei einer Verdrehung des Innenringes in die erste Drehrichtung durch radial nach innen gerichtete Zugkräfte unter Verringerung seines Außendurchmessers zusammenzieht. Das Kupplungselement ist zwischen der Kupplung und der Gurtwelle bzw. zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle angeordnet und zwar so, dass es mit dem Innenring drehfest mit der Gurtwelle verbunden ist und die elektromotorische Antriebseinrichtung oder die Kupplung bei der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung drehfest mit dem Außenring verbunden ist. Das Kupplungselement ermöglicht durch den darin vorgesehenen Verformungsabschnitt die Übertragung der Antriebsdrehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung in die erste Drehrichtung, indem der Außenring in die erste Drehrichtung angetrieben wird und den Innenring über den Verformungsabschnitt mitnimmt. Dabei wird der Außenring gleichzeitig durch eine Erhöhung der Anpresskraft zu der Kupplung bzw. zu der elektromotorischen Antriebseinrichtung verspannt und die Antriebsdrehbewegung wird zuverlässig auf die Gurtwelle übertragen. Wenn der Leistungsstraffer aktiviert und die Gurtwelle stattdessen in die erste Drehrichtung angetrieben wird, wird der Innenring gegenüber dem Außenring in die erste Drehrichtung angetrieben, und der Außenring wird daraufhin durch eine Verformung des Verformungsabschnittes radial nach innen wirkenden Zugkräften ausgesetzt und auf einen kleineren Außendurchmesser zusammengezogen. Das Auseinanderdrücken und Zusammenziehen des Außenringes wird, allein durch die innere Verformung des Kupplungselementes im Bereich des Verformungsabschnittes bewirkt, ohne dass weitere Elemente vorgesehen und bewegt werden müssen. Der Verformungsabschnitt bildet dabei bewusst eine in sich flexible Verbindung zwischen dem Außenring und dem Innenring, welche den Außenring durch eine Verformung in Abhängigkeit von den beschriebenen Drehbewegungen des Außenringes und des Innenringes bewusst aufweitet oder zusammenzieht und dadurch die Drehverbindung bewusst versteift oder aufhebt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Verformungsabschnitt eine Formgestaltung aufweist, welche die Druckkräfte bei der Drehbewegung des Außenringes und die Zugkräfte bei der Drehbewegung des Innenringes durch ihre Formgebung und die während der Drehbewegungen des Außenringes und des Innenringes bewirkte Verformung erzwingt. Der Vorteil dieser Weiterentwicklung ist darin zu sehen, dass die für das Herstellen und das Lösen der Drehverbindung erforderliche Verformung des Verformungsabschnittes allein durch die Formgebung des Verformungsabschnittes selbst erreicht wird, so dass der Verformungsabschnitt, der Innenring und der Außenring im Idealfall aus ein und demselben Werkstoff hergestellt sein können und dennoch die ihnen zugewiesenen Funktionen erfüllen.
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Dabei kann die Formgestaltung bevorzugt durch eine Mehrzahl von regelmäßig angeordneten, entgegen der ersten Drehrichtung radial schräg nach außen gerichteten Stegen gebildet sein. Durch die vorgeschlagene Formgestaltung weist der Verformungsabschnitt bewusst eine gerichtete drehrichtungsabhängig unterschiedliche Steifigkeit auf, welche dazu genutzt wird, dass die Drehbewegung des Außenringes in die erste Drehrichtung bei der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung durch eine höhere Steifigkeit übertragen wird, während die Drehbewegung des Innenringes bei der Aktivierung des Leistungsstraffers bewusst nicht übertragen wird. Dabei wird die Steifigkeit des Verformungsabschnittes bei dem Antrieb über die elektromotorische Antriebseinrichtung durch die Drehung des Außenringes sogar bewusst erhöht, da sich die Stege aufgrund ihrer Ausrichtung bei der Drehbewegung des Außenringes in die erste Drehrichtung aufstellen und dadurch eine radial von innen auf den Außenring wirkende Druckkraft erzeugen. Der Außenring wird dadurch selbsttätig verspannt. Für den Fall des Antriebes des Innenringes in die erste Drehrichtung bei der Aktivierung des Leistungsstraffers wird über die Stege aufgrund ihrer Ausrichtung hingegen eine radial von innen schräg gerichtete Zugkraft auf den Außenring ausgeübt, so dass dieser mitgezogen und dabei radial auf einen kleineren Außendurchmesser zusammengezogen wird.
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Dabei hat sich herausgestellt, dass die bewusst herbeizuführende Verformung in dem Verformungsabschnitt und damit auch die Verformung des Außenringes dadurch erzielt werden kann, wenn die Stege in ihrer Richtung radial nach außen eine konstante Breite aufweisen und/oder die Stege durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, welche radial nach außen eine zunehmende Breite aufweisen.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Außenring und der Innenring durch kreisförmige Ringe gebildet sind, und die Ringe senkrecht zu ihren Ringebenen eine identische Dicke aufweisen. Das Kupplungselement ist damit besonders vorteilhaft mit dem Außenring und dem Innenring in einer bauraumsparenden kompakten Formgebung mit planparallelen Seitenflächen und einem größtmöglichen Materialausnutzungsgrad geformt.
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Diese kompakte Bauform und der damit verbundene Materialausnutzungsgrad kann weiter erhöht werden, indem auch die Stege senkrecht zu den Ringebenen eine der Dicken des Außenringes und des Innenringes entsprechende Dicke aufweisen.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kraftübertragungsfläche des Innenringes ein Profil in Form von regelmäßig angeordneten Vertiefungen aufweist. Durch die Vertiefungen kann das Kupplungselement unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung mit der Gurtwelle zur Übertragung des hohen Drehmomentes des Leistungsstraffers verbunden werden. Solche Vertiefungen können z.B. durch eine Verzahnung oder auch eine allgemein durch eine von der Kreisform abweichende unrunde Formgebung verwirklicht sein.
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Ferner kann das Kupplungselement bevorzugt durch einen einstückigen Elastomerkörper gebildet sein, wodurch es besonders kostengünstig auch in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.
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In diesem Fall hat es sich als besonders vorteilhaft für die zu verwirklichende Funktion herausgestellt, wenn der Elastomerkörper aus einem Elastomer mit einer Shore-Härte A von größer als 70 gebildet ist.
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Weiter wird zur Lösung der Aufgabe ein Gurtaufroller mit einer Gurtwelle, auf der ein Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, und einer elektromotorischen Antriebseinrichtung, welche die Gurtwelle bei einer Aktivierung über eine schaltbare Kupplung in Aufwickelrichtung antreibt, und einem die Gurtwelle bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung antreibenden Leistungsstraffer vorgeschlagen, bei dem zwischen der Gurtwelle und der Kupplung ein Kupplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in drei verschiedenen Ansichten; und
- 2 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in Seitenansicht auf ein Getriebe; und
- 3 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in Explosionsdarstellung; und
- 4 ein Strafferantriebsrad mit einer Kupplung und einem Kupplungselement in Explosionsdarstellung; und
- 5 das Strafferantriebsrad, das Kupplungselement mit einem profilierten Wellenfortsatz in verschiedenen Ansichten; und
- 6 das Strafferantriebsrad mit der Kupplung in einer Freigabestellung und einer Geschlossenstellung; und
- 7 das Kupplungselement vor der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung, während der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung und während der Aktivierung eines Leistungsstraffers als Einzelteil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 8 das Kupplungselement mit einer Gurtwelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßer Gurtaufroller 1 mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung in Form eines Elektromotors 2 und einem Leistungsstraffer in Form eines irreversiblen pyrotechnischen Gurtstraffers 3 zu erkennen. Der Gurtaufroller 1 weist eine drehbar in einem Rahmen 4 gelagerte Gurtwelle 100 auf, von der ein nach außen geführter, profilierter Wellenfortsatz 5 zu erkennen ist. Auf der Gurtwelle 100 ist ein Sicherheitsgurt 6 aufwickelbar, und die Gurtwelle 100 ist über eine nicht dargestellte, sich an dem Rahmen 4 abstützende Triebfeder in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes 6 federvorgespannt, so dass der Sicherheitsgurt 6 nach dem Ablegen selbsttätig in die Parkposition aufgewickelt wird. Der Elektromotor 2 treibt die Gurtwelle 100 bei einer Aktivierung über ein Getriebe 7, eine Kupplung 8 und ein Kupplungselement 9 an, welches drehfest auf dem Wellenfortsatz 5 festgelegt ist. (siehe 4 bis 7)
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Der Elektromotor 2 dient hier als Wickelhilfe zum Antreiben der Gurtwelle 100 in Aufwickelrichtung nach dem Ablegen des Sicherheitsgurtes, zum reversiblen Gurtstraffen in einer Vor-Unfallphase oder zum Warnen des Insassen mit einer leichten Straffung des Sicherheitsgurtes. Dabei können je nach der Funktion Rückzugskräfte zwischen 2 N und 300 N in dem Sicherheitsgurt 6 erzeugt werden. Hierzu wird die Antriebsdrehzahl des Elektromotors 2 von bis zu 15000 U/min über das Getriebe 7 in kleinere Drehzahlen unter einer Erhöhung des Drehmomentes untersetzt, und es kann ein kleinbauender Elektromotor 2 mit einer kleinen Leistung verwendet werden. Da die Gurtwelle 100 im Normalgebrauch des Gurtaufrollers 1 frei drehen können muss, wird die Drehbewegung des Getriebes 7 erst durch das Schließen der Kupplung 8 über das erfindungsgemäß vorgesehene Kupplungselement 9 auf die Gurtwelle 100 übertragen. Die Kupplung 8 ist dabei so ausgelegt, dass sie die Drehverbindung über das Kupplungselement 9 auf die Gurtwelle 100 bei einer Aktivierung des Elektromotors 2 selbsttätig herstellt.
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Als Leistungsstraffer ist hier ein irreversibler pyrotechnischer Gurtstraffer 3 vorgesehen, welcher sich im Stand der Technik bewährt hat und bei einer Aktivierung durch das Zünden einer pyrotechnischen Treibladung in kürzester Zeit eine sehr hohe Leistung bereitstellt. Der Gurtstraffer 3 treibt die Gurtwelle 100 dabei schlagartig mit einer sehr hohen Drehbeschleunigung und einem sehr hohen Drehmoment in Aufwickelrichtung an. Dabei treibt der Leistungsstraffer die Gurtwelle 100 unmittelbar oder gegebenenfalls über eine weitere Kupplung unabhängig von dem Elektromotor 2 in Aufwickelrichtung an. Der Leistungsstraffer wird z.B. in einer Frühphase eines nicht mehr zu vermeidenden Unfalles aktiviert und dient dazu, die vorhandene Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt herauszuziehen, und den Insassen so eng wie möglich an die Fahrzeugverzögerung anzukoppeln. Dabei treibt der Leistungsstraffer die Gurtwelle 100 zur Verwirklichung von Rückzugskräften in dem Sicherheitsgurt von 1000 N und mehr an. Statt eines pyrotechnischen Gurtstraffers 3 wäre es auch denkbar, einen weiteren Elektromotor mit einer entsprechend hohen Leistung oder eine andere vergleichbare Energiequelle als Leistungsstraffer zu nutzen.
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Sofern der Elektromotor 2 zur reversiblen Gurtstraffung vor der Aktivierung des Leistungsstraffers aktiviert wurde, befindet sich die eingangs beschriebene Kupplung 8 zu Beginn der Aktivierung des Leistungsstraffers noch in der Geschlossenstellung. Das Kupplungselement 9 weist in dieser Phase eine Form auf, in der es die Kupplung 8 in Aufwickelrichtung drehfest mit der Gurtwelle 100 verbindet. Die Gurtwelle 100 ist damit in der Geschlossenstellung der Kupplung 8 noch mit dem Elektromotor 2 gekoppelt. Wird der Leistungsstraffer dann aktiviert, so muss die Kopplung des Elektromotors 2 mit der Gurtwelle 100 schnellstmöglichst aufgehoben werden, damit die Leistung des Leistungsstraffers nicht durch den noch aufgekuppelten Elektromotor 2 verringert wird. Dies erfolgt in der erfindungsgemäßen Lösung durch das vorgesehene Kupplungselement 9, welches in seiner Form und Funktionsweise nachfolgend anhand der 4 bis 7 beschrieben wird.
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Die Antriebsdrehbewegung des Elektromotors 2 wird durch das Getriebe 7 in eine kleinere Drehzahl untersetzt, wobei das Getriebe 7 mit einem letzten Zahnrad in eine Außenverzahnung eines Strafferantriebsrades 10 eingreift und darüber das Strafferantriebsrad 10 bei einer Aktivierung des Elektromotors 2 in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes 6 antreibt. Das Strafferantriebsrad 10 ist haubenförmig ausgebildet und weist an seiner radial nach innen gerichteten Ringfläche zwei sich entgegen der Antriebsdrehrichtung des Strafferantriebsrades 10 radial nach innen verengende Steuerkonturen 19 und 20 auf. Die Kupplung 8 umfasst zwei Kupplungsklemmen 17 und 18, welche mit ihren Radialaußenseiten an den Steuerkonturen 19 und 20 des Strafferantriebsrades 10 anliegen und über einen offenen Federring 21 radial nach außen in die Freigabestellung der Kupplung 8 federvorgespannt sind. Ferner ist ein Reibring 22 mit zwei Ausnehmungen 23 und 24 vorgesehen, in welche die Kupplungsklemmen 17 und 18 mit jeweils einem Steuerstift 25,26 eingreifen. Der Reibring 22 deckt die Kupplungsklemmen 17 und 18 seitlich ab und liegt reibschlüssig an einer nicht zu erkennenden, nicht angetriebenen Gegenfläche des Gurtaufrollers 1 an.
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Das Kupplungselement 9 ist als ein Elastomerring ausgebildet, welcher mit einem Innenring 12 mit radial inneren Kraftübertragungsfläche in Form einer profilierten radial inneren Ringfläche 13 drehfest auf einem formkorrespondierenden Gegenprofil eines drehfest mit der Gurtwelle 100 verbundenen Wellenfortsatzes 5 festgelegt ist. Der Elastomerring weist weiter einen Außenring 11 auf, welcher radial außen eine Kraftübertragungsfläche in Form einer äußeren Ringfläche 16 aufweist, welche eine Klemmfläche für die Kupplungsklemmen 17 und 18 der Kupplung 8 bildet. In dem Abschnitt des Elastomerringes zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 11 ist ein Verformungsabschnitt 29 mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 14 vorgesehen, welche durch Stege 15 voneinander getrennt sind. Der Innenring 12 und der Außenring 11 sind massiv ohne Ausnehmungen ausgebildet und damit in sich steifer und schaffen radial außen und innen möglichst großflächige formstabile Kraftübertragungsflächen. Ferner ist der Elastomerring im Bereich der Ausnehmungen 14 bewusst geschwächt, so dass der Innenring 12 geringfügige Relativdrehbewegungen zu dem Außenring 11 ausführen kann. Gleiches gilt hinsichtlich der Bewegungsmöglichkeit des Außenringes 11 zu dem Innenring 12. Die Ausnehmungen 14 sind durch radial schräg nach außen, entgegen der Antriebsdrehrichtung des Strafferantriebsrades 10 gerichtete Schlitze mit einer nach außen hin sich vergrößernden Breite in Form von Dreiecken mit einem Winkel von 14 Grad in Umfangsrichtung gebildet, und die dazwischen angeordneten Stege 15 weisen entlang ihrer Längserstreckung radial nach außen eine konstante Breite auf.
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In der linken Darstellung der 6 ist die Kupplung 8 in der Freigabestellung zu erkennen. Die Kupplungsklemmen 17 und 18 sind durch den Federring 21 radial nach außen gedrückt und befinden sind nicht in einer kraftübertragenden Anlage an der äußeren Ringfläche 16 des Kupplungselementes 9, so dass die Gurtwelle 100 mit dem Wellenfortsatz 5 und dem Kupplungselement 9 frei gegenüber der Kupplung 8 und dem Strafferantriebsrad 10 drehen kann.
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Wenn der Elektromotor 2 aktiviert wird, wird das Strafferantriebsrad 10 über das Getriebe 7 im Uhrzeigersinn in Pfeilrichtung A gemäß der rechten Darstellung der 6 angetrieben. Die Kupplungsklemmen 17 und 18 werden dabei über den Reibring 22 gegenüber dem Strafferantriebsrad 10 zurückgehalten und aufgrund der dadurch bewirkten Relativbewegung über die Steuerkonturen 19 und 20 gegen die Federkraft des Federringes 21 radial nach innen gedrängt. Dabei gelangen die Kupplungsklemmen 17 und 18 mit ihren radial inneren Klemmflächen 27 und 28 reibschlüssig zur Anlage an der radial äußeren Ringfläche 16 des Kupplungselementes 9. Zur Erhöhung des über den Reibschluss übertragbaren Drehmomentes können die Ringfläche 16 des Kupplungselementes 9 und/oder die Klemmflächen 27 und 28 der Kupplungsklemmen 17,18 mit einer den Reibwert erhöhenden Oberflächenstruktur wie z.B. einer Profilierung, einer Aufrauhung oder dergleichen versehen sein.
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Nach der Herstellung des reibschlüssigen Kontaktes steht das Strafferantriebsrad 10 über die Kupplung 8 durch das Festklemmen der Kupplungsklemmen 17 und 18 in einer Antriebsdrehverbindung mit dem Kupplungselement 9. Diese reibschlüssige Einleitung des Drehmomentes in das Kupplungselement 9 führt dazu, dass der Außenring 11 bei der Aktivierung des Elektromotors 2 und einem Antrieb in eine erste Drehrichtung unter Ausübung von Druckkräften die Stege 15 mitnimmt, welche ihrerseits den Innenring 12 mitnehmen. Aufgrund der Ausrichtung der Stege 15 bzw. der Ausnehmungen 14 entgegen der Antriebsrichtung A wird die Übertragung des Drehmomentes dabei dadurch unterstützt, indem die Stege 15 dieses Drehmoment aufgrund ihrer Ausrichtung vektoriell in eine Umfangskraft und eine radial einwärts wirkende Druckkraft umwandeln, wobei die radial wirkende Druckkraft die Anpresskraft der Ringfläche 16 an den Klemmflächen 27 und 28 erhöht also den Außenring 11 gegenüber der Kupplung 8 verspannt. Die Verbindung verspannt sich praktisch selbst während dieser Antriebsbewegung der Gurtwelle 100 in Aufwickelrichtung bei einer geschlossenen Kupplung 8. Die Geschlossenstellung der Kupplung 8 wird dann während der gesamten Aktivierung des Elektromotors 2 und auch noch anschließend aufrechterhalten.
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Wird nach oder während der Aktivierung des Elektromotors 2 der Leistungsstraffer aktiviert, wenn sich die Kupplung 8 noch in der Geschlossenstellung befindet, so wird die Gurtwelle 100 und damit der Wellenfortsatz 5 ebenfalls in Pfeilrichtung A angetrieben. Dieser Antrieb der Gurtwelle 100 über den Leistungsstraffer erfolgt allerdings mit einer erheblich höheren Drehbeschleunigung und/oder Drehzahl der Gurtwelle 100 und des Wellenfortsatzes 5, so dass das Kupplungselement 9 in diesem Fall über den drehfest mit dem Wellenfortsatz 5 verbundenen Innenring 12 ebenfalls in Pfeilrichtung A in die erste Drehrichtung angetrieben wird. Dieses von dem Innenring 12 eingeleitete Drehmoment führt dazu, dass in den Stegen 15 des Verformungsabschnittes 29 eine Zugkraft erzeugt wird, welche durch die Ausrichtung der Stege 15 vektoriell in eine Umfangskraft und eine radial nach innen gerichtete Zugkraft auf den Außenring 11 übertragen wird. Dadurch wird der Außenring 11 radial zusammengezogen, hier von einem Außendurchmesser von 29 mm auf einen Außendurchmesser von 28 mm. Durch dieses Zusammenziehen des Außenringes 11 wird die reibschlüssige Verbindung zwischen der Ringfläche 16 und den Klemmflächen 27,28 der Kupplungsklemmen 17,18 aufgehoben, ohne dass die Kupplungsklemmen 17,18 dazu eine Bewegung ausführen müssen.
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Die Entkopplung der elektromotorischen Antriebseinrichtung, hier des Elektromotors 2 von der Gurtwelle 100, erfolgt damit im Gegensatz zu der im Stand der Technik bekannten Lösung nicht durch ein Öffnen der Kupplung 8, sondern durch eine selbsttätige Aufhebung der Verbindung der Kupplung 8 zu der Gurtwelle 100 in einer durch das zusätzliche Kupplungselement 9 neu geschaffenen Schnittstelle.
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Ein besonderer Vorteil des hier beschriebenen Kupplungselementes 9 liegt in der drehrichtungsabhängigen Steifigkeit, welche so ausgebildet ist, dass die Steifigkeit des Kupplungselementes 9 bei einer Verdrehung des Außenringes 11 in Antriebsrichtung des Strafferantriebsrades 10 bzw. der Kupplung 8 gegenüber dem Innenring 12 höher ist und sich sogar noch durch das Aufstellen der Stege 15 erhöht, während die Steifigkeit bei einer Drehung des Innenringes 12 in dieselbe Drehrichtung gegenüber dem Außenring 11 geringer ist. Die Drehung des Innenringes 12 im Uhrzeigersinn (Pfeilrichtung A) in die erste Drehrichtung ist für das Kupplungselement 9 selbst hinsichtlich der in dem Kupplungselement 9 aufzunehmenden Spannungen gleichbedeutend mit einer Drehung des Außenringes 11 entgegen dem Uhrzeigersinn, da es hier nur auf die Relativdrehbewegung des Außenringes 11 zu dem Innenring 12 ankommt. Die unterschiedliche drehrichtungsabhängige Steifigkeit des Kupplungselementes 9 kann auch daran erkannt werden, da der Außenring 11 einem im Uhrzeigersinn auf ihn einwirkenden Drehmoment bei der Drehung in die erste Drehrichtung eine höhere Steifigkeit entgegensetzt als einem entgegen dem Uhrzeigersinn einwirkenden Drehmoment. Diese gerichtete Steifigkeit wird durch den Verformungsabschnitt 29 bewirkt, welcher den Außenring 11 mit dem Innenring 12 verbindet bzw. dazwischen angeordnet ist
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Das Kupplungselement 9 ist hier durch ein einziges Teil verwirklicht, nämlich dem Elastomerring aus einem Elastomer mit einer bevorzugten Shore-Härte A von größer als 70 ausgebildet. Der Elastomerring ermöglicht das Abkoppeln allein durch seine Verformung in dem Verformungsabschnitt 29, wobei die Verformung hier durch eine Formgestaltung des Verformungsabschnittes 29 mit den darin vorgesehenen Stegen 15 bewusst so gestaltet ist, dass sie drehrichtungsabhängig unterschiedlich ist.
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Gleichzeitig bildet das Kupplungselement 9 aber auch eine Kraftübertragungsfläche für die Kupplung 8 aus, wenn die elektromotorische Antriebseinrichtung die Gurtwelle 100 z.B. zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes in die Parkposition oder zum reversiblen Gurtstraffen antreibt.
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Dabei ist die drehrichtungsabhängige unterschiedliche Steifigkeit des Kupplungselementes 9 hier besonders einfach durch die Formgebung des Kupplungselementes 9 selbst verwirklicht. Es wäre aber auch denkbar, diese durch eine bestimmte Struktur von zwei oder mehr unterschiedlichen Werkstoffen, durch eine Mehrteiligkeit des Kupplungselementes 9 und das Zusammenwirken verschiedener Teile zu verwirklichen. Wichtig ist nur, dass die Drehverbindung bei der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung und einer Drehung des Außenringes 11 in die erste Drehrichtung hergestellt bzw. aufrechterhalten bleibt und bei der Aktivierung des Leistungsstraffers und einem Antrieb des Innenringes 12 in die erste Drehrichtung wieder aufgehoben wird.
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In der 8 ist eine Ausführungsform zu erkennen, in der das Kupplungselement 9 an der radial inneren Ringfläche 16 eine Kraftübertragungsfläche in Form eines achteckigen Polygonprofils aufweist, mit der es drehfest auf einem entsprechend im Querschnitt achteckig geformten Wellenfortsatz 5 der Gurtwelle 100 festgelegt ist. Der Wellenfortsatz 5 ist hier weiter verlängert und an seinem Ende als Aufnahme 101 für das Federherz einer Triebfeder geformt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/021339 A1 [0005, 0006]
