DE19501076A1 - Federtrieb an einem Gurtaufroller - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Federtrieb an einem Gurtaufrol­ ler für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, mit einer vorge­ spannten Antriebsfeder, die ein am Gehäuse des Gurtaufrol­ lers festgelegtes Ende aufweist und auf die Gurtwelle in Aufrollrichtung einwirkt.

Bei herkömmlichen Gurtaufrollern ist eine spiralförmig ge­ wundene Blattfeder als Aufrollfeder vorgesehen. Das äußere Ende der Blattfeder ist an einem seitlichen Gehäusedeckel festgelegt, und ihr inneres Ende greift unmittelbar an einem in den Gehäusedeckel hineinragenden Fortsatz der Gurtwelle an. Beim Anlegen des Sicherheitsgurtes wird Gurtband von der Gurtwelle abgerollt, wodurch die Aufrollfeder zunehmend ge­ spannt wird. Die stärkere Federspannung hat eine höhere Rückzugkraft im Gurtband zur Folge, wodurch der Tragekomfort beeinträchtigt wird.

Um eine solche Beeinträchtigung des Tragekomforts zu vermei­ den, wurde bereits vorgeschlagen, eine zweite, schwächer dimensionierte Aufrollfeder mit der Haupt-Aufrollfeder funk­ tionell in Reihe zu schalten, wobei die beiden Federn durch eine drehbare, aber selektiv sperrbare Scheibe miteinander gekoppelt sind. Bei gesperrter Scheibe ist nur die schwäche­ re Feder wirksam. Um bei der Umschaltung von der schwächeren auf die stärkere Feder Stöße zu vermeiden, müssen Dämpfungs­ maßnahmen getroffen werden. Ein solcher, sogenannter Kom­ fort-Aufroller ist sehr aufwendig.

Durch die Erfindung wird ein Federtrieb an einem Gurtaufrol­ ler für Sicherheitsgurte zur Verfügung gestellt, durch den die Gurtwelle über ihren gesamten Drehwinkelbereich mit dem optimalen Drehmoment beaufschlagt wird. Gemäß der Erfindung greift die Feder an einer drehbaren Scheibe an, deren Dre­ hung durch ein Übersetzungsgetriebe auf die Gurtwelle über­ tragen wird; der Angriffspunkt der Feder an der Scheibe liegt in einem variablen Abstand von ihrer Achse, dessen Wert durch Drehung der Scheibe zwangsverändert wird. Durch den variablen Abstand des Angriffspunkts der Feder an der Scheibe von ihrer Drehachse wird der Hebelarm verändert, der in das auf die Gurtwelle übertragene Drehmoment eingeht. Wenn dieser variable Abstand so bestimmt wird, daß sein Pro­ dukt mit der jeweiligen Federkraft über den gesamten Dreh­ winkelbereich der Gurtwelle konstant bleibt, ist auch die Gurtzugkraft annähernd konstant. Unter Berücksichtigung al­ ler Parameter kann über den variablen Abstand des Angriffs­ punkts der Feder an der Scheibe von ihrer Drehachse als Funktion des Drehwinkels der Gurtwelle jede gewünschte Kenn­ linie der Gurtzugkraft erreicht werden.

Durch das Übersetzungsgetriebe werden wenige, z. B. ledig­ lich zwei, Umdrehungen der Scheibe in den gesamten Drehwin­ kelbereich der Gurtwelle umgesetzt. Die vorzugsweise spiral­ förmig gewundene Antriebsfeder benötigt daher nur wenige Windungen, die nicht aneinander anliegen, so daß Reibung in diesem Bereich vermieden wird.

Zur praktischen Realisierung des variablen Angriffspunkts der Antriebsfeder an der Scheibe ist diese mit einer zumin­ dest annähernd radial verlaufenden Führungsbahn versehen, in der ein Gleiter geführt ist, an dem die Antriebsfeder an­ greift; der Gleiter weist seinerseits einen Kurvenfolger auf, der auf einer gehäusefesten, gewundenen Steuerkurve geführt ist. Durch das Zusammenwirken des Gleiters und des Kurvenfolgers gleichzeitig sowohl mit der Führungsbahn als auch mit der Steuerkurve wird eine Zwangsverlagerung dieses Gleiters in der Führungsbahn in Abhängigkeit von der Dreh­ winkelstellung der Scheibe, und folglich der Gurtwelle, er­ reicht. Da die Antriebsfeder an dem Gleiter angreift, ändert sich durch die Position des Gleiters in der Führungsbahn zugleich die Größe des Hebels, welcher das in das Überset­ zungsgetriebe eingeleitete Drehmoment bestimmt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungs­ form des Federtriebs;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht auf den Federtrieb nach Fig. 1;

Fig. 3 und 4 Ansichten des Federtriebs analog Fig. 2, jedoch für andere Drehstellungen;

Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsformen einer Steuerkurve; und

Fig. 7 und 8 zwei Ausführungsformen einer Führungsbahn.

In Fig. 1 ist von der Gurtwelle 10 eines Gurtaufrollers für Sicherheitsgurte nur der eine Seitenplatte 12 des Aufroller­ gehäuses durchragende Teil gezeigt, welcher in den Innenraum eines seitlichen Gehäusedeckels 14 hineinragt. Der Feder­ trieb, welcher das zum Aufwickeln des Gurtbandes auf der Gurtwelle 10 erforderliche Drehmoment erzeugt, ist zwischen der Seitenplatte 12 und dem Gehäusedeckel 14 angeordnet.

Dieser Federtrieb umfaßt eine Scheibe 16, die auf einem die Gurtwelle 10 fortsetzenden Lagerzapfen 10a frei drehbar ge­ lagert und über ein Planetenradgetriebe an die Gurtwelle 10 angeschlossen ist. Dieses Planetenradgetriebe umfaßt ein mit einer Innenverzahnung 18 versehenes Hohlrad, das an die Sei­ tenplatte 12 angeformt ist, einen an der Scheibe 16 befe­ stigten Planetenradträger 20, ein fest mit der Gurtwelle 10 verbundenes Sonnenrad 22 sowie ein am Planetenradträger 20 drehbar gelagertes Planetenrad 24, welches gleichzeitig mit dem Hohlrad 18 und mit dem Sonnenrad 22 in Kämmeingriff steht. Das Planetenradgetriebe ist ein Übersetzungsgetriebe, welches die Drehung der Scheibe 16 in eine schnellere Dre­ hung der Gurtwelle 10 übersetzt, und umgekehrt.

Die Scheibe 16 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einer Führungsbahn 26 versehen, die aus Fertigungsgründen diame­ tral über die gesamte Fläche der Scheibe 16 verläuft, von der jedoch nur eine Hälfte genutzt wird. In dieser Führungs­ bahn 26 ist ein Gleiter 28 in Radialrichtung der Scheibe 16 verschiebbar geführt. An diesem Gleiter 28 greift das innere Ende einer spiralförmigen Antriebsfeder 30 an, deren äußeres Ende am Gehäusedeckel 14 festgelegt ist. Diese Antriebsfeder 30 besitzt in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand, der dem voll­ ständig aufgewickelten Gurtband entspricht, nur etwa zwei Windungen und steht in einem definierten Spannungszustand. Die Windungen der Antriebsfeder 30 liegen im radialen Ab­ stand voneinander.

Der Gleiter 28 weist einen zapfenförmigen Kurvenfolger 32 auf, der axial zum Gehäusedeckel 14 hin absteht und in eine gewundene Steuerkurve 34 eingreift, die an der Innenseite des Gehäusedeckels 14 durch eine Nut gebildet ist. Die Steu­ erkurve 34 ist allgemein spiralförmig mit etwa zwei Windun­ gen.

Der Gleiter 28 bildet den Angriffspunkt der Antriebsfeder 30 an der Scheibe 16. Dieser Angriffspunkt wird durch Verschie­ bung des Gleiters 28 in der Führungsbahn 26 verlagert, wo­ durch der Hebelarm verändert wird, mit dem die Antriebsfeder 30 an der Scheibe 16 angreift. Die Verlagerung des Gleiters 28 in der Führungsbahn 26 wird durch die Steuerkurve 34 er­ zwungen, auf welcher der mit dem Gleiter 28 verbundene Kur­ venfolger 32 geführt ist.

Beim Abwickeln des Gurtbandes von der Gurtwelle 10 wird die Scheibe 16 über das Planetenradgetriebe im Uhrzeigersinn gedreht. Nach eine vollständigen Umdrehung ist der in Fig. 3 gezeigte Zustand erreicht. Der Hebelarm, mit welchem die Antriebsfeder 30 an der Scheibe 16 angreift, hat sich nun von einem anfänglichen Wert a auf einen kleineren Wert b verändert. Nach einer weiteren vollständigen Umdrehung (Fig. 4) hat der Hebelarm nur noch die Größe c. In diesem Zustand ist das Gurtband nahezu vollständig von der Gurtwelle 10 abgewickelt. Obwohl in diesem Zustand die Antriebsfeder 30 stärker gespannt ist als im Ausgangszustand (Fig. 2), bleibt die resultierende Gurtzugkraft im Gurtband annähernd kon­ stant, weil durch die radiale Verlagerung des Gleiters 28 in Richtung der Drehachse der Scheibe 16 der wirksame Hebelarm verkleinert wird. Durch die Steigung der Steuerkurve 34 wird die Kennlinie der resultierenden Gurtzugkraft als Funktion des Drehwinkels der Gurtwelle 10 bestimmt. Angestrebt wird ein flacher Verlauf dieser Kennlinie. Durch eine variable Steigung der Steuerkurve kann auf die verschiedenen Ab­ schnitte der Kennlinie Einfluß genommen werden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Steuerkurve 34, bei welcher die Steigung zwischen den äußeren Windungen kleiner ist als zwischen den inneren Windungen. Durch diese Ausführung bleibt eine hohe Rückzugkraft erhalten, solange nur wenig Gurtband abgewickelt ist. Bei weitgehend abgewickeltem Gurt­ band, im sogenannten Tragebereich, ist hingegen die Gurtzug­ kraft stark reduziert; die entsprechende Kennlinie ist de­ gressiv.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung der Steuerkurve 34 nimmt hingegen die Gurtzugkraft bereits im Anfangsbereich der Gurtbandabwicklung schnell ab, da die Steigung zwischen den äußeren Windungen groß und zwischen den inneren Windun­ gen kleiner ist.

Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit für die Kennlinie, welche die Gurtzugkraft über den Drehwinkel der Gurtwelle darstellt, ergibt sich aus der Gestaltung der Führungsbahn 26. Diese muß nicht, wie in Fig. 2 gezeigt, geradlinig sein; sie muß jedoch eine überwiegend radiale Komponente aufwei­ sen. Zwei Ausführungsformen der Führungsbahn 26 sind in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführung ist die Führungsbahn 26 vom Außenumfang der Scheibe 16 zu ihrer Drehachse hin gebogen. Durch diesen Krümmungssinn in der Führungsbahn 26 wird der Gleiter 28 schneller in Rich­ tung der Drehachse der Scheibe 16 bewegt, der wirksame He­ bel, mit dem die Antriebsfeder 30 an der Scheibe 16 an­ greift, also schneller verkürzt. Dies entspricht einer grö­ ßeren Steigung der Steuerkurve 34. Bei der in Fig. 8 gezeig­ ten Ausführung ist die Führungsbahn 26 im entgegengesetzten Sinne gekrümmt, so daß der wirksame Hebelarm weniger schnell verkürzt wird. Dies entspricht in der Wirkung einer kleine­ ren Steigung der Steuerkurve 34.

Um Reibungsverluste zu minimieren, kann die Leichtgängigkeit des Gleiters 28 in der Führungsbahn 26 bzw. des Kurvenfol­ gers 32 in der Steuerkurve 34 durch eine Gleitbeschichtung oder auch durch Verwendung von Wälzkörpern verbessert wer­ den.

Claims (8)

1. Federtrieb an einem Gurtaufroller für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, mit einer vorgespannten Antriebsfeder (30), die ein am Gehäuse des Gurtaufrollers festgelegtes Ende aufweist und auf die Gurtwelle (10) in Aufrollrichtung einwirkt, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebsfeder (30) an einer drehbaren Scheibe (16) angreift, deren Drehung durch ein Übersetzungsgetriebe (18, 22, 24) auf die Gurtwelle (10) übertragen wird, und daß der Angriffspunkt der Antriebsfeder (30) an der Scheibe (16) in einem variablen Abstand von ih­ rer Achse liegt, dessen Größe durch Drehung der Scheibe (16) zwangsverändert wird.

2. Federtrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (16) eine Führungsbahn (26) mit einer überwie­ gend radialen Komponente aufweist, in der ein Gleiter (28) geführt ist, an dem die Antriebsfeder (30) angreift, und daß der Gleiter (28) einen Kurvenfolger (32) aufweist, der auf einer am Gehäuse gebildeten, gewundenen Steuerkurve (34) geführt ist.

3. Federtrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (34) bei Drehung der Gurtwelle (10) in Ab­ wickelrichtung den Angriffspunkt der Antriebsfeder (30) an der Scheibe (16) radial einwärts verlagert.

4. Federtrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (34) annähernd spiralförmig ist.

5. Federtrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (34) eine variable Steigung aufweist.

6. Federtrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuerkurve (34) etwa zwei Windungen aufweist.

7. Federtrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe als Planeten­ radgetriebe ausgebildet ist.

8. Federtrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenradgetriebe ein an der Scheibe (16) gelagertes Planetenrad (24), ein an der Gurtwelle (10) befestigtes Son­ nenrad (22) und ein am Gehäuse befestigtes Hohlrad (18) auf­ weist.