DE10349178B4

DE10349178B4 - Gurtstrafferaggregat

Info

Publication number: DE10349178B4
Application number: DE10349178A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Eberle (Fh); Felix Maus; Christian Dipl.-Ing. Mayer; Albert Dipl.-Ing. Reitinger; Markus Dipl.-Ing. Woldrich (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: JP2007508991A; WO2005039942A1; DE10349178A1; US20070296198A1

Abstract

Gurtstrafferaggregat eines auf einen Gurtwickel (4) aufrollbaren Sicherheitsgurtes (1) für einen Insassen auf einem Sitz in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit
– einer mit dem Gurtwickel antriebsverbundenen Rückholeinrichtung (6) zur selbsttätigen Verkürzung des Gurtes,
– einer bei vorgegebenen Parametern, insbesondere vorgegebener Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges bzw. seines Aufbaus und/oder Überschreitung einer vorgegebenen Auszugsgeschwindigkeit des Gurtes, wirksamen Auszugssperre (5) des Gurtes,
– einer Sensorik, welche gefahren- und/oder unfallgeeignete Fahrsituationen zu verkennen vermag,
– einer mit der Sensorik zusammenwirkenden, mittels zugeordneten Motors (9) antreibbaren, reversiblen Spannvorrichtung (8), deren Motor (9) den Gurtwickel (4) in Abhängigkeit von Signalen der Sensorik in Spannrichtung des Gurtes antreibt und eine erhöhte Gurtspannung einstellt, und
– einem zwischen dem Motor (9) der reversiblen Spannvorrichtung (8) und dem Gurtwickel (4) angeordneten Zwei-Wege-Getriebe (10), dessen Wege unterschiedliche Übersetzungen mit entsprechend unterschiedlicher Verstärkung des gurtwickelseitigen Drehmoments gegenüber dem Motordrehmoment aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,...

Description

Die Erfindung betrifft ein Gurtstrafferaggregat eines auf einem Gurtwickel auf rollbaren Sicherheitsgurtes für einen Insassen auf einem Sitz in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit

– einer mit dem Gurtwickel antriebsverbundenen Rückholeinrichtung zur selbsttätigen Verkürzung des Gurtes,
– einer bei vorgegebenen Parametern, insbesondere vorgegebener Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges bzw. seines Aufbaus und/oder Überschreitung einer vorgegebenen Auszugsgeschwindigkeit des Gurtes, wirksamen Auszugssperre des Gurtes,
– einer Sensorik, welche gefahren- und/oder unfallgeneigte Fahrsituationen zu erkennen vermag,
– eine mit der Sensorik zusammenwirkende, mittels zugeordneten Motors antreibbare reversible Spannvorrichtung, deren Motor den Gurtwickel in Abhängigkeit von Signalen der Sensorik in Spannrichtung des Gurtes antreibt und eine erhöhte Gurtspannung einstellt und
– einem zwischen dem Motor der reversiblen Spannvorrichtung und dem Gurtwickel angeordneten Zwei-Wege-Getriebe, dessen Wege unterschiedliche Übersetzungen mit entsprechend unterschiedlicher Verstärkung des gurtwickelseitigen Drehmoments gegenüber dem Motordrehmoment aufweisen.

Entsprechende Gurtstrafferaggregate mit Zwei-Gang-Wechselgetrieben, die mittels eines mechanischen Schaltorgans geschaltet werden, sind aus der DE 100 01 840 A1 sowie der GB 23 26 623 bekannt.

Derzeit in Kraftfahrzeugen serienmäßig eingebaute Gurtstrafferaggregate besitzen typischerweise eine durch Spiralfeder betätigte Rückholeinrichtung. Diese gewährleistet, dass der Gurt bei Nichtgebrauch selbsttätig aufgewickelt wird und bei Gebrauch auf die notwendige Länge ausgezogen bzw. (langsamen) Bewegungen des Insassen folgen kann.

Die Auszugsperre arbeitet mit mechanischen Riegelorganen, die einerseits durch Trägheitskörper und andererseits durch Fliehkraftkörper gesteuert werden können. Die Trägheitskörper verlagern sich aus einer riegelunwirksamen Position in eine riegelwirksame Position, wenn auf den Fahrzeugaufbau wirkende Kräfte eine einen geringen Schwellwert überschreitende Aufbaubeschleunigung bzw. -verzögerung verursacht. Die Fliehkraftkörper werden regelwirksam, wenn der zur Aufnahme des Gurtes dienende Gurtwickel mit einer einen Schwellwert überschreitenden Drehbeschleunigung bzw. ruckartig in Auszugsrichtung des Gurtes gedreht wird. Durch die vorgenannten Maßnahmen ist gewährleistet, dass der Gurt bei gefährlichen Fahrsituationen oder Unfällen gegen ein – weiteres – Ausziehen des Gurtes sicher arretiert wird.

Zur Verbesserung des Komforts kann zur Betätigung der Rückholeinrichtung vorgesehenen Spiralfeder gemäß der DE 39 38 081 A1 ein Elektromotor zugeordnet sein, mit dem sich das relativ stationäre Widerlager der vorgenannten Feder verstellen läßt. Auf diese Weise kann die Gurtspannung verändert und insbesondere erreicht werden, dass auch bei sehr weit ausgezogenem Gurt, wie es bei überdurchschnittlicher Körpergröße oder -fülle des Insassen notwendig ist, die Spannung des Gurtes vergleichsweise gering bleibt und dementsprechend der Tragekomfort verbessert wird. Sobald der Gurt zum Aufwickeln zurückgeführt wird, wird das relativ stationäre Widerlager vom vorgenannten Motor in eine Ausgangsstellung zurückgeführt, um den Gurt sicher aufwickeln zu können.

Ähnliche Anordnungen werden auch in der DE 41 12 620 A1 sowie der DE 195 01 076 A1 dargestellt.

Aus der DE 100 05 010 A1 sowie der DE 100 13 870 A1 ist es bekannt, Gurtstrafferaggregate mit einer motorisch angetriebenen reversiblen Spannvorrichtung zu versehen, um in Abhängigkeit von Signalen einer Sensorik, die gefährliche und/oder unfallgeneigte Fahrsituationen zu erkennen vermag, die Gurtspannung zu erhöhen. Die Sensorik kann beispielsweise eine fahrerseitige Betätigung von Fahr- und Bremspedalen und/oder die Relativgeschwindigkeit des Fahrzeuges sowie seinen Abstand zu einem voraus fahrenden Fahrzeug oder Objekt und/oder die Sitzposition des durch den Gurt gesicherten Insassen erkennen. Damit wird die Möglichkeit geboten, die reversible Spannvorrichtung dazu einzusetzen, den gesicherten Insassen bei gefährlichen Fahrsituationen mit erhöhten und gegebenenfalls unterschiedlichen Kräften in eine vorgegebene Sitzposition zu ziehen und/oder mit verringerten Kräften in einer solchen Sitzposition zu halten.

Die vorgenannte reversible Spannvorrichtung ist zu unterscheiden von einer oftmals vorhandenen irreversiblen Spannvorrichtung, die typischer Weise pyrotechnisch betätigt wird, sobald ein im Fahrzeug vorhandener Sensor eine – starke – Kollision meldet. Für einen Einsatz bei lediglich gefahrengeneigten Fahrsituationen, denen nicht zwingend ein Unfall nachfolgen muss, sind irreversible Spannvorrichtungen schon deshalb ungeeignet, weil sie nur zu einmaliger Betätigung vorgesehen sind und nach einmaliger Betätigung einen Werkstattaufenhaltes des Fahrzeuges erfordern, um die irreversible Spannvorrichtung erneut einsatzfähig zu machen.

Im Übrigen wird zum technologischen Hintergrund auf die DE 298 05 894 U1 , die DE 195 20 721 A1 und die WO 03/099616 A1 verwiesen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine reversible Spannvorrichtung zu schaffen, welche es in konstruktiv einfacher Weise bei hoher Sicherheit und ohne getriebeseitige Umschaltmittel ermöglicht, unterschiedliche Zugkräfte für den Gurt einzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Zwei-Wege-Getriebe durch Drehrichtungsumkehr des Motors umschaltbar ist und der Gurtwickel relativ zum Motor bei Einschaltung des eines Weges in einer Drehrichtung und bei Einschaltung des anderen Weges in entgegengesetzter Drehrichtung dreht, oder dass zwischen Eingang und Ausgang des Zwei-Wege-Getriebes einerseits ein direkter Kraftschluss und andererseits ein im Vergleich zum Kraftschluss ins Langsame übersetzter, formschlüssiger Durchtrieb angeordnet sind, welcher bei Bewegung des Ausgangs in der Spannrichtung des Gurtwickels zugeordneter Bewegungsrichtung in Richtung des Eingangs zwangskopplungsfrei ist.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Hinblick auf die derzeit vergleichsweise geringe Belastbarkeit elektrischer Bordnetze von Fahrzeugen für die Betätigung der reversiblen Spannvorrichtung relativ leistungsschwache, schnell laufende Elektromotoren einzusetzen und das jeweils am Gurtwickel gewünschte hohe Drehmoment mittels eines zwischen Motor und Gurtwickel angeordneten Untersetzungsgetriebes bereit zu stellen. Durch das erfindungsgemäße Zwei-Wege-Getriebe lassen sich dabei ohne weiteres unterschiedliche Gurtspannungen erzeugen, denn die beiden Wege des Getriebes weisen unterschiedliche Übersetzungen mit entsprechend unterschiedlicher Verstärkung des gurtwickelseitigen Drehmomentes gegenüber dem Motordrehmoment auf. Der Weg mit hoher Drehmomentverstärkung wird beim Signal für unfallnahe Fahrsituatio nen und der andere Weg bei weniger gefährlichen Situationen eingeschaltet. Dabei ist das erfindungsgemäße Getriebe so ausgestaltet, dass auf getriebeseitige Umschaltelemente zur Einschaltung des einen oder anderen Getriebeweges verzichtet werden kann.

Eine besondere konstruktive Einfachheit ergibt sich, wenn das Zwei-Wege-Getriebe gemäß einer ersten Alternative der Erfindung durch Drehrichtungsumkehr des Motors umschaltbar ist und der Gurtwickel relativ zum Motor bei Einschaltung des einen Weges in einer Drehrichtung und bei Einschaltung des anderen Weges in entgegengesetzter Richtung dreht, d.h. unabhängig von der wechselnden Drehrichtung des Motors dreht der Gurtwickel in Aufwickelrichtung, und zwar je nach Drehrichtung des Motors mit unterschiedlicher Wickelkraft.

Im Übrigen ist vorteilhaft, dass die den Drehrichtungen des Motors zugeordneten Wege des Zwei-Wege-Getriebes zwangsläufig und ohne besondere Steuerungsmaßnahmen einschaltbar sind, wenn zwei Freiläufe vorgesehen sind, die jeweils einem der Wege des Getriebes zugeordnet sind, wobei der eine Freilauf in der einen Drehrichtung und andere Freilauf in der anderen Drehrichtung des Motors schließt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Alternative der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen Eingang und Ausgang des Zwei-Wege-Getriebes, das heißt zwischen dessen Motoranschluss und dessen Gurtwickelanschluss, einerseits ein direkter Kraftschluss und andererseits ein im Vergleich zum Kraftschluss ins Langsame übersetzter formschlüssiger Durchtrieb angeordnet sind, welcher bei Bewegung des Ausgangs in der Spannrichtung des Gurtwickels zugeordneter Bewegungsrichtung in Richtung des Eingangs zwangskopplungsfrei ist. Bei dieser Ausführungsform werden die beiden Wege des Getriebes in Abhängigkeit von der Gurtspannung wirksam: Solange der Gurt nur von einer geringen Kraft beaufschlagt wird, läßt sich der Gurtwickel mit geringem Drehmoment in Spannrichtung des Gurtes dre hen. Solange dieses geringe Drehmoment kleiner bleibt als das über den Kraftschluss übertragbare Drehmoment, wird der Getriebeausgang über den direkten Kraftschluss angetrieben.

Wenn nun die Spannung des Gurtes ein größeres Maß erreicht, reicht der Kraftschluss nicht mehr aus, den Widerstand zu überwinden, der einer Drehung des Gurtwickels in Spannrichtung der Gurtes entgegenwirkt. Dies hat zur Folge, dass die kraftschlüssigen Getriebeelemente durchrutschen und praktisch unwirksam werden. Nunmehr wird die Drehgeschwindigkeit des Gurtwickels durch den stark untersetzten, formschlüssigen Durchtrieb bestimmt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der formschlüssige Durchtrieb gegenüber vom Ausgang auf den Eingang rückwirkenden Kräften und Drehmomenten selbsthemmend ausgebildet sein, so dass der Motor der reversiblen Gurtstrafferanordnung nach Einstellung einer gewünschten Gurtspannung praktisch keine Haltekraft erzeugen muss.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher dargestellt werden.
Schutz wird nicht nur für die ausdrücklich dargestellten oder beschriebenen Merkmalskombinationen, sondern prinzipiell für beliebige Unterkombinationen der vorgenannten Merkmalskombinationen beansprucht.
Dabei zeigt:
1 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Gurtstrafferaggregates,
2 einen Axialschnitt eines als Planetengetriebe ausgebildeten Zwei-Wege-Getriebes, dessen Wege durch Drehrichtungswechsel eines Getriebseingangs ein- bzw. umgeschaltet werden,
3 einen Axialschnitt eines Zwei-Wege-Stirnradgetriebes, dessen Wege ebenfalls durch Drehrichtungswechsel eines Getriebeeingangs ein- bzw. umgeschaltet werden,
4 ein Schnittbild entsprechend der Schnittebene IV-IV in 3,
5 einen Axialschnitt eines Zwei-Wege-Getriebes, dessen Wege in Abhängigkeit vom übertragenen Drehmoment wirksam werden, und
6 ein Schnittbild gemäß der Schnittlinie VI-VI in 5.
Entsprechend 1 besitzt ein Sicherheitsgurt 1 in bekannter Weise eine Schlosszunge 2, die sich in ein Gurtschloss 3 einführen bzw. vom Gurtschloss 3 trennen lässt. Der Sicher heitsgurt 1 wird auf einen Wickel 4 aufgewickelt, derart, dass der Sicherheitsgurt 1 die jeweils gewünschte bzw. benötigte Länge hat, wie weiter unten dargestellt wird.
Dem Wickel 4 ist in bekannter Weise eine mechanische Auszugssperre 5 zugeordnet, die den Wickel 4 gegen eine Drehung in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes sperrt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Wickels 4 und/oder die Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugaufbaus, innerhalb dessen der Sicherheitsgurt 1 angeordnet ist, einen Schwellwert überschreiten.
Die Auszugssperre 5 ist mit einer Rückholeinrichtung 6 kombiniert, welche in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Spiralfeder gebildet sein kann, die einerseits an einem stationären Widerlager und andererseits an einem relativ zum Wickel 4 drehfesten Widerlager befestigt ist und den Wickel 4 mit relativ geringer Kraft in Aufwickelrichtung des Gurtes 1 zu drehen sucht.
Des Weiteren kann dem Wickel 4 eine irreversible Spannvorrichtung 7 zugeordnet sein, die in bekannter Weise pyrotechnisch arbeitet und gezündet wird, wenn eine fahrzeugseitige Sensorik eine Kollision bzw. eine unmittelbar bevorstehende Kollision des Fahrzeuges erkennt. In diesem Falle bewirkt die Spannvorrichtung 7 eine irreversible Gurtstraffung mit starker Kraft und schnellen Gurtstraffung, z.B. bis zu 4.000 N. Dadurch kann erreicht werden, dass der durch den Sicherheitsgurt 1 gesicherte Insasse auf seinem Sitz sicher und praktisch ohne Bewegungsspielraum festgehalten und dementsprechend optimal vor Kollisionen mit Innenraumteilen des Fahrzeuges geschützt wird.
Außerdem ist der Wickel 4 mit einer reversiblen Spannvorrichtung 8 verbunden. Die reversible Spannvorrichtung 8 hat die Aufgabe, den Gurt 1 bei vorgegebenen Situationen vorübergehend zu spannen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Ver kehrsgeschehen in der Umgebung und insbesondere vor dem Fahrzeug mit nicht dargestellter Sensorik zu überwachen, um gefahrengeneigte Situationen mit erhöhter Unfallwahrscheinlichkeit zu erkennen. In solchen Fällen soll dann die reversible Spannvorrichtung 8 bewirken, dass der Insasse in eine vorgegebene Normal-Sitzposition gebracht bzw. in dieser Position gehalten wird. Dazu wird der Gurt 1 mit entsprechender Kraft „ bis zu etwa 1.000 N, beaufschlagt.
Vorzugsweise überwacht die Sensorik auch die Sitzposition des Insassen, um die Steuerung der Gurtspannung optimieren zu können. Wenn sich der Insasse bei einer gefahrengeneigten Situation außerhalb der Normal-Sitzposition befindet, erzeugt die Spannvorrichtung 8 eine hohe Zugkraft, z.B. bis zu 1.000 N, um den Insassen in die Normal-Sitzposition zu ziehen. Wenn der Insasse bei einer unfallgeneigten Situation seine Normal-Sitzposition einnimmt, wird der Gurt mit deutlich verminderter Kraft gespannt, z.B. 100 bis 300 N, um lediglich eine eventuelle Lose des Gurtes 1 zurückzuführen.
Die reversible Spannvorrichtung 8 kann im wesentlichen aus einem Elektromotor 9 sowie einem den Elektromotor 9 mit dem Wickel 4 antriebsmäßig koppelnden Zwei-Wege-Getriebe 10 bestehen.
Die beiden Wege des Getriebes weisen deutlich unterschiedliche Übersetzungen auf, so dass das am Wickel 4 zur Verfügung stehende Drehmoment bei gleichem Motormoment entsprechend unterschiedlich ist, je nach dem, welcher Weg des Getriebes eingeschaltet ist.
Die Umschaltung zwischen den Getriebewegen erfolgt vorzugsweise durch Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 9, wobei die beiden Wege so ausgebildet sind, dass der Wickel 4 unabhängig von der Drehrichtung des antreibenden Motors 9 über jeden Getriebeweg in Aufwickelrichtung des Gurtes 1 angetrieben wird.
Die 2 zeigt nun ein Beispiel eines derartigen Zwei-Wege-Getriebes 10, welches als Planetengetriebe ausgebildet ist.
Ein nicht dargestellter, in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung antreibbarer Elektromotor ist antriebsmäßig mit der Welle 11 des Sonnenrades 12 des Planetengetriebes verbunden. Das Sonnenrad 12 kämmt mit den Planetenrädern 13, deren Planetenträger 14 über einen ersten Freilauf 15 an einen stationären Gehäusering 16 und über einen zweiten Freilauf 17 an die Welle 11 ankuppelbar ist. Die Freiläufe 15 und 17 sind so ausgebildet, dass der erste Freilauf 15 nur eine Drehung des Planetenträgers in der einen Drehrichtung zuläßt, und dass der andere Freilauf 17 sperrt, wenn sich die Welle 11 in dieser Richtung relativ zum Planetenträger zu drehen sucht.
Wenn also die Welle 11 in der einen Richtung, d.h. entsprechend dem Pfeil P₁ angetrieben wird, sind die Welle 11 und der Planetenträger 14 miteinander drehfest gekuppelt und der Planetenträger 14 dreht sich relativ zum Gehäusering 16 in Drehrichtung der Welle 11.
Wenn sich die Welle 11 in entgegengesetzter Richtung, d.h. entsprechend dem Pfeil P₂ dreht, sperrt der zweite Freilauf 15, und der Planetenträger 14 dreht sich nicht zusammen mit der Welle 11 in Pfeilrichtung P₂.
Dementsprechend wird das Hohlrad 18 unabhängig von der Antriebsrichtung der Welle 11 immer in Pfeilrichtung P₁ angetrieben. Ein am Hohlrad 18 ausgebildetes Ausgangsrad, z.B. ein Riemenrad 19 oder Zahnrad oder Antriebswelle, ist derart mit dem in 2 nicht dargestellten Gurtwickel 4 antriebsverbunden, dass der Gurtwickel 4 bei dieser Drehrichtung sich in Aufwickelrichtung des Gurtes 1 dreht.
Bei Drehung der Welle 11 in Richtung P₁ wird das Ausgangs- bzw. Riemenrad 19 mit im Vergleich zum Motordrehmoment gerin gem Drehmoment angetrieben, während bei Drehrichtung der Welle 11 in Richtung des Pfeiles P₂ eine erhebliche Drehmomentverstärkung auftritt.
Die Freiläufe 15 und 17 sind vorzugsweise mit Spiel ausgestaltet, derart, dass die Welle 11 jeweils erst einen gewissen Drehweg in der einen oder anderen Drehrichtung zurücklegen muss bevor einer der beiden Freiläufe 15 und 17 sperrt. Durch dieses Spiel kann in weiter unten dargestellter Weise gewährleistet werden, dass sich der Gurt 1 mit geringer Kraft ausziehen läßt, ohne dass das Getriebe der 2 den Gurtwickel 4 sperrt bzw. der die Welle 11 treibende Elektromotor mitgedreht werden müsste.
In den 3 und 4 ist ein als Stirnradgetriebe ausgebildetes Zwei-Wege-Getriebe dargestellt. Hier treibt ein nicht dargestellter Elektromotor eine Eingangswelle 20, die sich antriebsmäßig mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen mit einer Ausgangswelle bzw. einem Ausgangsrad 21 koppeln lässt, welches seinerseits mit dem nicht dargestellten Gurtwickel verbunden ist.
Auf der Eingangswelle ist ein erstes Zahnrad 22 mit einem ersten Freilauf 23 angeordnet. Dieses kämmt mit einem drehfest mit dem Ausgangsrad 21 verbundenen Zahnrad 24. Der Freilauf 23 ist so ausgebildet, dass die Welle 20 mit dem Zahnrad 22 nur dann antriebsgekoppelt ist, d.h. der Freilauf 23 sperrt nur dann, wenn die Eingangswelle 20 vom nicht dargestellten Motor in der einen Drehrichtung angetrieben wird.
Des Weiteren ist auf der Eingangswelle 20 ein zweites Zahnrad 25 mit einem zweiten Freilauf 26 angeordnet, der seinen Sperrzustand einnimmt, wenn die Eingangswelle in der zur vorgenannten Drehrichtung entgegengesetzten Richtung angetrieben wird. Das zweite Zahnrad 25 kämmt mit einem Zahnrad 27, welches mit einem auf dem Ausgangsrad 21 drehfest angeordneten Zahnrad 28 in Eingriff steht.
Auch hier erfolgt also die Antriebsübertragung je nach Drehrichtung der Eingangswelle 20 und dementsprechend je nach Drehrichtung des die Welle 20 antreibenden Motors über einen von zwei Getriebewegen.
Falls die Antriebsübertragung durch die Zahnräder 22 und 24 bewirkt wird, steht am Ausgangsrad 21 ein im Vergleich zum Moment des antreibenden Motors geringeres Moment zur Verfügung als es der Fall ist, wenn die Antriebsübertragung über die Zahnräder 25, 27 und 28 erfolgt.
Die der Eingangswelle 20 zugeordneten Teile der Freiläufe 23 und 26 besitzen gegenüber der Welle 20 ein gewisses Drehspiel, welches beispielsweise durch einen Nutkeil 29 gewährt wird. Die Freiläufe 23 und 26 können auch unten an der Welle 20 angeordnet sein, beispielsweise zwischen Zahnrad 24 und Antriebswelle 21 bzw. Zahnrad 28 und Antriebswelle 21.
Des Weiteren ist zwischen dem Ausgangsrad 21 und der Eingangswelle 20 eine Rutschkupplung mit den Rutschkupplungselementen 30' und 30'' angeordnet. Innerhalb des vorgenannten Spieles treibt damit der die Welle 20 antreibende Motor das Ausgangsrad 21 je nach Drehrichtung des Motors in der einen oder anderen Drehrichtung an, bevor Drehrichtung und -geschwindigkeit des Ausgangsrades 21 jeweils durch den Formschluß der Zahnräder 22 und 24 bzw. 25, 27 und 28 vorgegeben werden.
Die Möglichkeit, das Ausgangsrad 21 auch in einer Rückwärtsrichtung anzutreiben, kann dazu genutzt werden, eine nur in 1 schematisch dargestellte Schaltkupplung 31 zu steuern, die zwischen dem gurtseitigen Ausgang des Getriebes 10 und dem Gurtwickel 4 angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Ausgangs des Getriebes 10 schließt bzw. öffnet.
Immer wenn der Ausgang des Getriebes 10 in einer der Aufwickelrichtung des Gurtes 1 entsprechenden Drehrichtung angetrieben wird, schließt die Kupplung 31, so dass die reversible Spannvorrichtung 8 eine reversible Straffung des Gurtes 1 bewirken kann. Wird nun der Ausgang des Getriebes 8 innerhalb des Spieles der Freiläufe dieses Getriebes in einer der Abwickelrichtung des Gurtes 1 entsprechenden Drehrichtung angetrieben, öffnet die Kupplung 31, mit der Folge, dass der Gurt 1 vom Insassen ausgezogen werden kann, ohne dass diese Auszugsbewegung durch das Getriebe 10 oder den stehenden Motor 9 behindet werden könnte.
Das Rutschmoment der Rutschkupplungselemente 30' und 30'' ist so eingestellt, dass ein für das Öffnen der Kupplung 31 notwendiges Moment übertragen werden kann.
Funktionsmäßig entsprechende Rutschkupplungselemente können bei der Ausführungsform der 2 zwischen der Welle 11 und dem Ausgangsrad 19 angeordnet sein, welches dann seinerseits über die Kupplung 31 der 1 mit dem Gurtwickel 4 antriebsgekoppelt ist.
Bei den oben anhand der Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen kann also der Elektromotor 9 einerseits die Antriebsverbindung zum Gurtwickel 4 öffnen, so dass der jeweilige Insasse den Gurt 1 leicht ausziehen kann. Andererseits kann der Elektromotor 9 den Gurtwickel 4 mit unterschiedlich großem Moment antreiben, und zwar in Aufwickelrichtung des Gurtes 1, um eine reversible Gurtstraffung vorzunehmen. Falls diese Gurtstraffung mit großer Kraft, beispielsweise 1.000 N, erfolgen soll, arbeitet der Motor 9 in derjenigen Drehrichtung, in der das Zwei-Wege-Getriebe 10 mit vergleichsweise großer Übersetzung arbeitet und dementsprechend am Getriebeausgang ein im Vergleich zum Motormoment besonders hohes Drehmoment abgreifbar ist.
Bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen treibt der Elektromotor 9 die Eingangswelle 33 des Zwei-Wege-Getriebes 10. Auf der Eingangswelle 33 sind ein erstes Zahnrad 34 sowie ein zweites Zahnrad 35 parallel zueinander drehfest angeordnet.
Das erste Zahnrad 34 kämmt mit einem Zahnrad 36, welches auf der Eingangsseite einer Rutschkupplung 37 angeordnet ist, deren Ausgang über die Kupplung 31 mit dem Wickel 4 des hier nicht dargestellten Sicherheitsgurtes antriebsverbunden ist.
Ein auf der von der Kupplung 31 abgewandten Seite des Wickels 4 angeordnetes Gehäuse 38 nimmt die Auszugsperre 5 sowie die Rückholeinrichtung 6 (vergleiche 1) auf.
Das weitere Zahnrad 35 bildet mit einem Zahnrad 39 ein Winkelgetriebe, wobei das Zahnrad 39 über seine Welle drehfest mit einer Schnecke 40 antriebsverbunden ist, die mit einem Schneckenrad 41 zusammen wirkt.
Das Schneckenrad 41 ist über einen Freilauf 42 mit einer drehfest mit dem Ausgang der Rutschkupplung 37 verbundenen Ausgangswelle 43 antriebsverbunden. Der Freilauf 42 ist so ausgebildet, dass er öffnet, wenn die Ausgangswelle 43 relativ zum Schneckenrad 41 in Aufwickelrichtung des Wickels 4 gedreht wird. Eine Drehung der Ausgangswelle 43 relativ zum Schneckenrad 41 in Abwickelrichtung des Wickels 4 wird durch den dann sperrenden Freilauf 42 verhindert.
Die Anordnung der 5 und 6 funktioniert wie folgt, wobei zunächst davon ausgegangen wird, dass die Kupplung 31 geschlossen ist:
Wenn der Elektromotor 9 in seiner der Spannrichtung des Gurtes zugeordneten Drehrichtung, das heißt in der der Aufwickelrichtung des Gurtwickels 4 entsprechenden Drehrichtung, arbeitet, wird die Drehgeschwindigkeit des Wickels 4 zunächst durch die Zahnräder 34 und 36 bestimmt, solange einer Drehung des Wickels nur Kräfte entgegenwirken, die geringer als das von der Rutschkupplung 37 übertragbare Drehmoment sind. Die Zahnräder 34 und 36, das heißt der eine Weg des Getriebes 10, arbeiten mit deutlich direkterer Übersetzung als der von den Zahnrädern 35, 39 und der Schnecke 40 sowie dem Schneckenrad 41 gebildete zweite Weg des Getriebes 10. Aufgrund des Freilaufs 42 kann der Wickel 4 über die Zahnräder 34 und 36 ohne weiteres mit gegenüber dem Schneckenrad 41 erhöhter Drehzahl in Aufwickelrichtung des Wickels 4 gedreht werden. Auf diese Weise ist bei Betrieb des Elektromotors 9 eine schnelle Straffung des Gurtes mit geringer, durch das übertragbare Drehmoment der Rutschkupplung 37 bestimmter Maximalkraft möglich.
Sobald die Gurtspannung einen durch das übertragbare Moment der Rutschkupplung 37 bestimmten Schwellwert am Gurtwickel 4 überschreitet, rutscht die Rutschkupplung 37 bei Betrieb des Elektromotors 9 durch, und der Gurtwickel 4 wird nunmehr über den zweiten Getriebeweg mit gegenüber der Drehzahl des Zahnrades 36 deutlich verminderter Drehzahl angetrieben, wobei bei entsprechendem Motordrehmoment bzw. entsprechender Untersetzung des zweiten Getriebeweges – Zahnrad 35, Zahnrad 39, Schnecke 40 und Schneckenrad 41 – hohe Spannkräfte erreichbar sind, die ggf. ausreichen, den Insassen in eine gewünschte Soll-Sitzposition zu ziehen.
Ggf. kann durch Betrieb des Elektromotors in umgekehrter Laufrichtung die Gurtspannung vermindert werden, wobei die Drehzahl des Wickels 4 wiederum durch den stark untersetzten zweiten Getriebeweg bestimmt wird.
Im übrigen kann die Kupplung 31 geöffnet werden, um den Wickel 4 vom Getriebe 10 abzukoppeln. Auf diese Weise läßt sich insbesondere gewährleisten, dass der Gurt beim Anlegen leicht vom Wickel 4 abgerollt werden kann.
Abweichend von den oben beschriebenen Ausführungsformen sind grundsätzlich auch andere Ausführungsformen möglich.
Gegebenenfalls kann das Getriebe 10 entfallen, wenn der Motor 9 ein steuerbares großes Drehmoment erzeugen kann, wobei die Steuerung beispielsweise durch Umschalten von elektrischen Motorwicklungen möglich ist.
Im Übrigen kann anstelle des durch Drehrichtungsänderung des Getriebeeingangs umschaltbaren Getriebes 10 auch ein „normales" Schaltgetriebe vorgesehen sein, welches beispielsweise mittels elektrischer Steuerelemente zwischen unterschiedlichen Übersetzungsstufen umgeschaltet wird.

Claims

Gurtstrafferaggregat eines auf einen Gurtwickel (4) aufrollbaren Sicherheitsgurtes (1) für einen Insassen auf einem Sitz in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit – einer mit dem Gurtwickel antriebsverbundenen Rückholeinrichtung (6) zur selbsttätigen Verkürzung des Gurtes, – einer bei vorgegebenen Parametern, insbesondere vorgegebener Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges bzw. seines Aufbaus und/oder Überschreitung einer vorgegebenen Auszugsgeschwindigkeit des Gurtes, wirksamen Auszugssperre (5) des Gurtes, – einer Sensorik, welche gefahren- und/oder unfallgeeignete Fahrsituationen zu verkennen vermag, – einer mit der Sensorik zusammenwirkenden, mittels zugeordneten Motors (9) antreibbaren, reversiblen Spannvorrichtung (8), deren Motor (9) den Gurtwickel (4) in Abhängigkeit von Signalen der Sensorik in Spannrichtung des Gurtes antreibt und eine erhöhte Gurtspannung einstellt, und – einem zwischen dem Motor (9) der reversiblen Spannvorrichtung (8) und dem Gurtwickel (4) angeordneten Zwei-Wege-Getriebe (10), dessen Wege unterschiedliche Übersetzungen mit entsprechend unterschiedlicher Verstärkung des gurtwickelseitigen Drehmoments gegenüber dem Motordrehmoment aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwei-Wege-Getriebe durch Drehrichtungsumkehr des Motors (9) umschaltbar ist und der Gurtwickel (4) relativ zum Motor bei Einschaltung des eines Weges in einer Drehrichtung und bei Einschaltung des anderen Weges in entgegengesetzter Drehrichtung dreht, und dass zwischen Eingang und Ausgang des Zwei-Wege-Getriebes (10) einerseits ein direkter Kraftschluss (37) und andererseits ein im Vergleich zum Kraftschluss ins Langsame übersetzter, formschlüssiger Durchtrieb (35, 39, 40, 41) angeordnet ist, wobei der Durchtrieb bei Bewegung des Ausgangs in einer der Spannrichtung des Gurtwickels (4) zugeordneter Bewegungsrichtung zwangskopplungsfrei ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wege durch zwei Freiläufe (15, 17; 23, 26) einschaltbar sind, von denen der eine in der einen Drehrichtung und der andere in der anderen Drehrichtung des Motors schließt.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwei-Wege-Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Freilauf (15) zwischen einem stationären Teil (16) und dem Planetenträger (14) des Planetengetriebes angeordnet ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Freilauf (17) zwischen Planetenträger (14) und Sonnenrad (12) des Planetengetriebes angeordnet ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Stirnradgetriebe mit in zwei axial voneinander beabstandeten Radialebenen angeordneten Wegen ausgebildet ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Freilauf (23) zwischen Motorwelle (20) und einem darauf angeordneten Zahnrad (22) in der einen Radialebene angeordnet ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Freilauf (26) zwischen Motorwelle (20) und einem darauf angeordneten Zahnrad (25) in der anderen Radialebene angeordnet ist.
Gurtstrafferaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem motorseitigen Teil des Eingangs des Getriebes (10) und dem Getriebeausgang ein Drehspiel vorhanden ist, und dass zwischen Eingang und Ausgang eine Rutschkupplung (30', 30'') angeordnet ist, über die der Getriebeausgang je nach Drehrichtung des Getriebeeinganges in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung innerhalb des vorgenannten Spieles antreibbar ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der formschlüssige Durchtrieb gegenüber Kraftübertragung vom Ausgang zum Eingang selbsthemmend ausgebildet ist.
Gurtstrafferaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im formschlüssigen Durchtrieb eine eingangsseitige Schnecke (40) mit einem ausgangsseitigen Schneckenrad (41) zusammenwirkt.
Gurtstrafferaggregat nach einem der Ansprüche 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der direkte Kraftschluss als Rutschkupplung (37) ausgebildet ist.
Gurtstrafferaggregat nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Getriebeausgang und Gurtwickel (4) eine Kupplung (31) angeordnet ist, die in Abhängigkeit von der Drehrichtung ihrer Getriebeseite öffnet und schließt.
Gurtstrafferaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Getriebeausgang und Gurtwickel (4) eine durch Fremdkraft, insbesondere elektrisch betätigbare Kupplung (31) angeordnet ist.