DE3328874C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Kupplungsvorrichtung ist aus der DE-OS 30 40 667 bekannt. Sie besitzt einen im Crash-Fall auslösbaren Kraft­ speicher und einen Energiewandler, der nach Auslösung des Kraftspeichers auf die Gurtwelle des Wickelautomaten ein­ wirkt und diese zu einer Rückstramm-Rotationsbewegung ver­ anlaßt. Als Energiewandler ist eine rotierbare Zugmittel­ rolle vorgesehen. Die Zugmittelrolle wird vom Zugmittel mit radialem Spiel mehrfach umschlungen. Bei Auslösung des Kraftspeichers wird der Umschlingungsabschnitt des Zugmit­ tels zusammengezogen und durch Umschlingungsreibung mit der Zugmittelrolle gekuppelt. Im Ruhezustand stützt sich das Zugmittel durch eine Eigenspannung im Bereich des Umschlin­ gungabschnittes in einem die Zugmittelrolle umgebenden Kä­ fig mit Abstand zur Zugmittelrolle ab. Das Zugmittel weist ferner einen auf eine Vorratsrolle aufgewickelten Endab­ schnitt auf, der gebremst dem Käfig zugeführt wird, indem die Drehbewegung der Vorratsrolle gehemmt wird.

Die Ausbildung dieser bekannten Kupplungsvorrichtung mit einer von der Zugmittelrolle getrennten Vorratsrolle be­ dingt eine relativ große Bauform und ist relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kupp­ lungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art konstruk­ tionsmäßig zu vereinfachen und den Bedarf an erforderlichen Bauteilen zu vermindern sowie gleichzeitig mit einfachen Mitteln zu gewährleisten, daß auf den freien Endabschnitt des Zugmittels eine wohldefinierte Bremskraft ausgeübt wird.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Kupplungsvorrich­ tung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

In den spiralförmig verlaufenden Kanälen des Gehäuses der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung kann der Endabschnitt des Zugmittels mit Hemmwirkung aufgrund seiner Eigenstei­ figkeit verlegt werden. Eine Vorratsrolle für den Endab­ schnitt des Zugmittels kann daher entfallen. Die spiralför­ mige Anordnung der Kanäle gewährleistet ferner eine präzise Führung des Zugmittels während des Strammvorganges, bei wel­ chem das Zugmittel aus den Kanälen herausgezogen wird und auf die Zugmittelrolle aufläuft. Eine solche Führung ist für die einwandfreie Funktion der Kupplungsvorrichtung wichtig.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 und 2 schematische Schnitt-Darstellungen zur Funktion der Kupplungsvorrichtung in unbetätigter Normalstellung (Fig. 1) und in Aktivierungsstellung (Fig. 2),

Fig. 3 die perspektivische Darstellung eines Sicherheitsgurtaufrollers mit angebauter Kupplungsvorrichtung, die sich in Einzel­ heiten von der Kupplungsvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 unterscheidet,

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der Kupplungs­ vorrichtung gemäß Fig. 3 in Zusammenhang mit dem Sicherheitsgurtaufroller gemäß Fig. 3,

Fig. 5 und 6 zwei Varianten einer Bremsvorrichtung für das Zugmittel in schematischer Darstellung.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 ist mit 1 eine scheibenartige Zugmittelrolle bezeichnet, die gemäß Fig. 4 am Umfang mit einem gummiartigen Belag 2 versehen ist. Diese Zugmittelrolle 1 ist unmittelbar fest verbunden mit einer anzutreibenden Welle, im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 3 und 4 mit einer Wic­ kelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers. Die Umfang­ fläche der Zugmittelrolle 1 ist mehrfach umschlungen von einem elastischen Zugmittel 3, das aus einem elastisch biegebaren Material besteht, vorzugsweise in Form eines Stahlseiles ausgebildet ist. Dieses Zugmittel 3 umschlingt mit einem Umschlingungsabschnitt 3′ die Zugmittelrolle 1 und besitzt einen freien Endabschnitt 3′′, in dessen Verlauf ein Bremselement in Form einer Feder 4 mit Widerlager 5 vorgesehen ist, wobei die Feder 4 das Zugmittel 3 mit einer vorbestimmten Druckkraft gegen das Widerlager 5 drückt und dem Abzug des Zugmittels 3 eine vorbestimmte Bremskraft N entgegensetzt. Das Zugmittel 3 besitzt fer­ ner einen Abschnitt 3′′′, der in Verbindung steht mit einer nicht weiter dargestellten Antriebsvorrichtung, z. B. mit dem Antriebs- oder Hubelement eines sonsor­ gesteuerten Kraftspeichers, z. B. in Form eines pyro­ technischen Antriebs bekannter Art. Fig. 1 zeigt die unbetätigte Stellung der Kupplungsvorrichtung, in der keine Kupplungsverbindung zwischen dem Zugmittel 3 und der Zugmittelrolle 1 besteht. Demgemäß ist zwischen dem inneren Umfang des Zugmittels 3 und der Umfangs­ fläche der Zugmittelrolle 1 ein freier Abstand 6 vor­ handen, d. h. das Zugmittel 3 umschlingt die Zugmittel­ rolle 1 mit radialem Spiel. Wird nun auf das Zugmittel in Pfeilrichtung S 2 infolge der Aktivierung der An­ triebsvorrichtung eine Zugkraft ausgeübt, so wird der Umschlingungsabschnitt 3′ zusammengezogen, d. h. einge­ schnürt bis zum innigen Kontakt mit der Oberfläche der Zugmittelrolle 1. Dies wird ermöglicht durch die Brems­ kraft N, die am Endabschnitt 3′′ wirksam ist. Mit der Anlage des Zugmittels 3 am Außenumfang der Zugmittel­ rolle 1 erfolgt die eigentliche Kupplungsvorrichtung in­ folge der Umschlingungsreibung nach dem Gesetz µ e^µα. Bei weiterem Zug am Zugmittel 3 entsteht über den vor­ genannten Effekt ein so hoher Reibungsschluß zwischen Zugmittel 3 und Zugmittelrolle 1, daß die Zugmittel­ rolle 1 und damit die anzutreibende Welle in Rotation versetzt wird, d. h. mitgenommen wird. Der Antrieb erfolgt solange, bis der Endabschnitt 3′′ den Wirkungsbereich der als Feder 4 ausgebildeten Bremseinrichtung verläßt und damit der Reibungsschluß zwischen Zugmittel 3 und Zugmittel­ rolle 1 aufgehoben wird. Die aktivierte Stellung der Kupplungsvorrichtung ist in Fig. 2 verdeutlicht. Über diese Kupplungsverbindung lassen sich sehr hohe Kräfte übertragen, wobei bei entsprechend hohem Reibwert µ₂ z. B. 0,4 zwischen dem Reibbelag 2 und demZugmittel 1 sehr günstige Übersetzungsverhält­ nisse zwischen S 1 und S 2 erreicht werden können entsprechend der Gesetzmäßigkeit S 1 = µ₁× N und S 2 = S 1 × e^µ_2α , wobei µ₂ der Reibungskoeffizient zwischen der Zugmittelrolle und dem Zugmittel ist und α der Umschlingungswinkel des Umschlingungsabschnittes 3′ ist.

Eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtung in Verbindung mit einem Sicherheits­ gurtaufroller 7 an sich bekannter Art zeigen die Fig. 3 und 4. In bekannter Weise ist tragender Teil des Sicher­ heitsgurtaufrollers 7 ein U-förmiger Rahmen 8, an dem eine Wickelwelle für einen Gurtwickel 9 drehbar gelagert ist, auf der ein flexibles Gurtband 10 aufgewickelt ist. An der einen Seite des Rahmens 8 befindet sich innerhalb eines ent­ sprechenden Gehäuses eine sensorgesteuerte Klinkensperrein­ richtung 11 und daran anschließend wiederum innerhalb einer Abdeckung 12 eine Rückspulfeder, die verbunden ist mit der Wickelwelle. Auf der anderen Seite des Rahmens 8 angeordnet, bzw. an den freien Rahmenschenkel mit­ tels Schrauben 13 befestigt ist ein Gehäuse 14. Innerhalb dieses Gehäuses 14 ist die scheibenförmige Zugmittelrolle 1 angeordnet, die mit einer Innenverzahnung 15 versehen ist, die auf eine Außenverzahnung 16 an der anzutreibenden Wickel­ welle aufsteckbar ist, womit Zugmittelrolle 1 und Wickel­ welle drehfest miteinander verbunden sind. Für die Aufnah­ me der Zugmittelrolle 1 ist im Inneren des Gehäuses 14 eine käfig- oder kapselartige Ausnehmung 17 vorgesehen mit einer zur Zugmittelrolle 1 konzentrischen Stützfläche, die beidseitig von ringartigen Schultern 18 begrenzt ist und somit in Form einer nach innen hin offenen Nut ausge­ bildet ist. Diese kon­ zentrische Stützfläche ist beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ebenfalls mit 17 bezeichnet. Wie insbe­ sondere Fig. 4 zeigt, ist diese Ausnehmung 17 von einer Sei­ te des Gehäuses 14 her frei zugänglich, d. h. sie ist nach dieser Seite hin völlig offen. Wie ebenfalls die Fig. 3 und 4 zeigen, sind in die, dem Schenkel des Rahmens 8 zugewandte Begrenzungsfläche 19 des Gehäuses 14 spiralförmig verlaufende, nutartige Kanäle 20 eingearbeitet, wobei der innerste Kanalab­ schnitt einen größeren Durchmesser hat als die Aus­ nehmung 17. Die lichte Weite dieser Kanäle 20, d. h. des spiralförmig verlaufenden Kanales ist um ein geringes größer als die Stärke des als Stahlseil ausgebildeten Zugmittels 3. Zwischen der Ausnehmung 17 und dem innersten Abschnitt des spiral­ förmigen Kanales 20 befindet sich in tangentialer Anordnung zur Aus­ nehmung 17 eine Durchführung 21 für das Zugmittel 3. Ferner ist im Gehäuse 14 eine nach außen führende Bohrung 22 vor­ gesehen, die tangential in die Ausnehmung 17 einmündet und die dazu dient, den Zugmittel-Abschnitt 3′′′ gemäß Fig. 1 der nicht dargestellten Antriebsvorrichtung zuzu­ führen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist zur Bildung dieser Bohrung oder eines entsprechenden Durchführungsspaltes für das Zugmittel 3 die Ausnehmung 17 an dieser Stelle unterbrochen, wie die Figuren zeigen. Bei der Montage der Kupplungsvorrichtung wird zunächst das als Stahlseil ausgebildete Zugmittel 3 durch die Bohrung 22 hindurchgeführt, wonach der Umschlingungsab­ schnitt 3′ gewickelt und in die Ausnehmung 17 hineinge­ legt wird. Durch die Eigenspannung des Zugmittel-Materials legt sich dieser Umschlingungsabschnitt 3′ des Zugmittels 3 an der ringartigen Stützfläche der Ausnehmung 17 mit Vor­ spannung an, wobei ein Herausspringen dieses Umschlingungs­ abschnittes 3′ aus der Ausnehmung 17 durch die seitlichen Schultern 18 verhindert wird. Danach wird der Endabschnitt 3′′ in den spiralförmig verlaufenden Kanal 20 eingelegt, in welchem sich das Zugmittel 3 wiederum mit mechani­ scher Vorspannung an den Kanalwänden abstützt. Zwischen Ausnehmung 17 und Kanal 20 durchläuft das Zugmittel 3 die tangentiale Durchführung an der Stelle 21. Das so fertig montierte Gehäuse 14 wird auf die Seitenplatte des Rahmens 8 aufgesetzt und mittels der Schrauben 13 daran befestigt. In dieser Stellung befindet sich der Umschlingungsabschsnitt 3′ mit radialem Abstand von der Umfangsfläche der Zugmittelrolle 1, wie Fig. 3 deutlich zeigt und wie auch in Fig. 1 angedeutet. In dieser unbe­ tätigten Normalstellung kann die Wickelwelle ungehindert zum freien Auf- und Abspulen des Gurtbandes 10 rotiert werden. Im Aktivierungsfalle, z. B. im Crash-Falle, wenn also die Klinkensperreinrichtung 11 die Wickelwelle sperrt, wird gleichzeitig die Antriebsvorrichtung z. B. der pyrotechnische Treibsatz ausgelöst und das Zugmittel 3 wird am Abschnitt 3′′′ in Pfeilrichtung gemäß Fig. 2 und 3 aus dem Gehäuse 14 herausgezogen. Es tritt die schon beschriebene Wirkung ein, d. h. der Umschlingungsab­ schnitt 3′ wird auf die Zugmittelrolle 1 durch Einschnüren aufgebracht, was ermöglicht wird durch die Bremskraft am Endabschnitt 3′′ des Zugmittels 3. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 dient hierbei als Bremselement die Reibungskraft, mit der sich das elastische Zugmittel 3 an den Wänden der Durchführung 21 abstützt. Diese Reibungskraft ist der Abzugskraft entgegengesetzt und ermöglicht das vorbeschrie­ bene Einschnüren des Umschlingungsabschnittes 3′′. Mit dem Einschnüren ist der Kupplungsvorgang vollzogen und das von der Antriebsvorrichtung ausgehende Kraftmoment wird unverzö­ gert auf die Wickelwelle übertragen, die sich augenblick­ lich dreht und eine Rückstrammung des Gurtbandes 10 bewirkt.

Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsformen von Bremselementen. In Fig. 5 durchläuft das Zugmittel 3 an dem Zugmittelabschnitt 3′′ eine eine Schikane dar­ stellende Bremsvorrichtung in Form von z. B. drei Bremsele­ menten, die als stationäre Stifte 34 oder dergleichen ausgebildet sind und zwischen denen das Zugmittel 3 geführt und an dieser Stelle verformt und damit gebremst wird. In Fig. 6 ist angedeutet, daß ein solches Bremselement auch in Form einer gekrümmten Führungsbahn 35 für das Zugmittel 3 ausgebildet sein kann.

Claims (5)

1. Kupplungsvorrichtung für die Wickelwelle eines Sicher­ heitsgurtaufrollers mit Rückstrammeinrichtung, mit einem elastisch biegbaren Zugmittel, das einerseits mit einer An­ triebsvorrichtung verbunden ist und andererseits in Wirk­ verbindung steht mit einer an die anzutreibende Welle ange­ schlossenen Zugmittelrolle, die vom Zugmittel mit radialem Spiel mehrfach umschlungen ist, wobei durch Aktivierung der Antriebsvorrichtung der Umschlingungsabschnitt des Zugmit­ tels zusammengezogen und durch Umschlingungsreibung mit der Zugmittelrolle gekuppelt wird und wobei das Zugmittel sich durch seine Eigenspannung im Bereich des Umschlingungsab­ schnitts in einem die Zugmittelrolle umgebenden Käfig mit Abstand zur Zugmittelrolle abstützt, und einen aufgewickelten Endabschnitt aufweist, der gebremst dem Käfig zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem den Käfig (Ausnehmung 17) bildenden Gehäuse (14) ein mit dem Käfig verbundener, umlaufender, rillen- oder nutartiger Kanal (20) zur Aufnahme des Endabschnitts (3′′) des Zugmittels (3) vorgesehen ist.

2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindung zwischen der den Käfig bildenden Ausneh­ mung (17) und dem Kanal (20) als eine zur Ausnehmung tangentia­ le Durchführung (21) ausgebildet ist.

3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmung (17) beidseitig von Schultern (18) begrenzt ist.

4. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (21) zwischen Ausnehmung (17) und dem Kanal (20) so gekrümmt ist, daß auf das Zugmittel (3) das erforderliche Bremsmoment wirkt.

5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krümmung in der Durchführung (21) durch gehäusefeste Stifte (34) gebildet ist.