DE4418438A1 - Kupplung zur Übertragung der von einem Strafferantrieb erzeugten Antriebsbewegung auf eine Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 bzw. 2.

Eine derartige Kupplung dient zur Übertragung der von einem Gurt strafferantrieb erzeugten Antriebsbewegung auf eine Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers, um an dem Sicherheitsgurtband, das auf die Wickelwel­ le aufrollbar ist, einen Strammvorgang durchzuführen. Hierdurch werden locker auf die Wickelwelle aufge­ wickelte Gurtbandlagen stramm gezogen bzw. eine aus Fahrkomfortgründen vorhandene Gurtlose, mit welcher der Sicherheitsgurt am Fahrzeuginsassen anliegt, be­ seitigt, bevor die Wickelwelle gegen einen Gurtband­ auszug blockiert wird.

Die für den Strammvorgang erzeugte Antriebsbewegung kann mit Hilfe eines in einem Rohr längs verschiebli­ chen Kolben erzeugt werden, wobei die Bewegung des Kolbens über ein Zugseil auf eine Scheibe und damit verbundener Kupplung auf die Wickelwelle übertragen wird. Es ist jedoch auch möglich, die Antriebsbewe­ gung durch einen Rotationsantrieb, der über die Kupp­ lung an die Wickelwelle anschließbar ist, zu erzeu­ gen.

Aus der EP 0 153 726 A2 ist es bekannt, nach dem Strammvorgang die Kupplung wieder auszurücken, damit Wickelwelle und Strafferantrieb wieder voneinander getrennt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei welcher mit ein­ fachen Mitteln ein sicheres Einrücken der Kupplung in die Antriebsposition und ein sicheres Ausrücken der Kupplung aus der Antriebsposition nach dem Strammvor­ gang erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 ge­ löst.

Sowohl bei der Lösung nach dem Patentanspruch 1 als auch nach dem Patentanspruch 2 wird auf das wenig­ stens eine Kupplungselement aktiv durch den pyrotech­ nisch erzeugten Druck eine Kraft ausgeübt, durch wel­ che die Kupplung in der eingerückten Antriebsposition gehalten wird. In dieser Antriebsposition kann sie z. B. durch Fliehkraftwirkung oder durch Relativver­ schiebung beweglicher Teile gegeneinander oder durch den pyrotechnisch erzeugten Druck gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 2 eingerückt worden sein. Der Druck wird so lange aufrecht erhalten, bis die vom Strafferantrieb erzeugte Antriebsbewegung bzw. der Strammvorgang beendet ist. Während der Antriebsbewe­ gung bzw. während des Strammvorgangs werden die an­ einander liegenden Kupplungsteile mit dem pyrotech­ nisch erzeugten Druck aktiv so gegeneinander ge­ drückt, daß ein Kraftschluß, beispielsweise durch Reib- und/oder Formschluß hergestellt wird, der sich nach Beendigung der Druckbeaufschlagung selbsttätig oder mit Hilfe einer in Richtung zur Ruheposition hin wirkenden Vorspannung wieder löst. Insbesondere kann durch die Druckbeaufschlagung eine Klemmkraft zwi­ schen den Kupplungsteilen erzeugt werden, durch die die gewünschte Drehmomentübertragung vom Strafferan­ trieb auf die Wickelwelle erreicht wird. Da der Kupp­ lungseingriff pyrotechnisch initiiert wird, erreicht man auch im Falle eines Klemmeingriffes eine schlupf­ freie Klemmung. Der nach der Antriebsbewegung wieder lösbare Kraftschluß zwischen den Kupplungselementen kann unterstützt werden durch entsprechend hart aus­ gebildete im Kupplungseingriff aneinander liegende Oberflächen der Kupplungselemente.

Die Kupplung wird bevorzugt vor der vom Strafferan­ trieb erzeugten Antriebsbewegung (Strammvorgang) in die Antriebsposition eingerückt. Der für das Einrücken in die Antriebsposition und/oder zum Halten des wenigstens einen in die Antriebsposition eingerückten Kupplungselementes zu erzeugende Druck kann von dem pyrotechnischen Antriebsmittel für den Strafferan­ trieb, beispielsweise einem Gasgenerator, erzeugt werden. Dieser Gasgenerator kann bevorzugt mehrstufig ausgebildet sein, wie es aus der EP 0 585 612 A3 be­ kannt ist. Beispielsweise kann zum Einrücken der Kupplung in die Antriebsposition der Druck der ersten Stufe (Vorkammerdruck) des Gasgenerators, bei welchem noch keine Antriebsbewegung ausgelöst wird, verwendet werden.

Für den Fall, daß durch den pyrotechnisch erzeugten Druck die Kupplung in die Antriebsposition aktiv ein­ gerückt worden ist, kann das Halten der Kupplung, insbesondere in Klemmeingriff, durch das in der An­ triebsposition übertragene Drehmoment gehalten wer­ den. Die Kupplung löst sich, wenn dieses Drehmoment nicht mehr vorhanden ist, d. h. wenn der Strammvorgang beendet ist.

Die Antriebsbewegung des Strafferantriebs kann bei­ spielsweise über ein Zugseil auf einen als Seilschei­ be ausgebildeten Rotor, wie er aus der EP 0 529 265 A1 bekannt ist, übertragen werden. Zwischen diesem Rotor und der Wickelwelle kommt dann die erfindungs­ gemäße Kupplung zum Einsatz.

Der Rotor kann auch gebildet sein von einem Exzenter, über welchen die Antriebsbewegung eines als Drehkol­ benantrieb ausgebildeten Strafferantriebes übertragen wird. Zwischen dem Exzenter und der Wickelwelle kann die erfindungsgemäße Kupplung angeordnet werden.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel; und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist in einem Gehäuse 4 ein Rotor 5 drehbar ge­ lagert. Der Rotor 5 kann als Seilscheibe bzw. Kupp­ lungsscheibe ausgebildet sein, wie sie in der EP 0 529 265 A1 beschrieben ist oder als Exzenter­ scheibe eines Rotationskolbenantriebs, wie er in der deutschen Patentanmeldung P 43 35 284 beschrieben ist, ausgebildet sein. Der Rotor 5 kann über eine Welle 16 mit der er drehsicher über eine Drehverbin­ dung 6 verbunden ist, drehbar am Gehäuse 4 gelagert sein. Die Achse der Welle 16 ist koaxial zur Wickel­ wellenachse 15. An die Welle 16 ist ein Kupplungsele­ ment 11 angeformt. Das Kupplungselement 11 besitzt eine konisch geformte Kupplungsfläche 17.

Im Abstand eines Kupplungsweges s befindet sich als Kupplungsgegenstück ein an die Wickelwelle 1 ange­ formtes Kupplungselement 12, das ebenfalls eine ange­ paßte konische Kupplungsfläche 18 aufweist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kupp­ lung durch eine Feder 2, welche als Tellerfeder aus­ gebildet sein kann, in ihrer Ruheposition gehalten. In dieser Ruheposition befinden sich die beiden Kupp­ lungselemente 11 und 12 in einem Abstand s (Kupp­ lungsweg) voneinander. In dieser Ruheposition dreht sich die Wickelwelle 1 frei gegenüber dem Kupplungs­ element 11 und dem damit verbundenen Strafferantrieb, zu welchem als Drehmomentübertragungsmittel der Rotor 5 und die drehfest damit verbundene Welle 16 gehören.

Zwischen dem in axialer Richtung fest im Gehäuse 4 gelagerten Rotor 5 und der Welle 16 ist ein Druckraum 19 gebildet. Dieser Druckraum 19 kann ringförmig um­ laufend um die Welle 16 ausgebildet sein. Der Druck­ raum 19 kann jedoch auch zwischen dem Gehäuse 4 und einer den Druckraum umfassenden Druckbeaufschlagungs­ fläche 20, welche in Ringform senkrecht zur Achse 15 sich erstreckt, gebildet werden. Dieser Druckraum ist gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Druckraum 19 nach rechts verschoben.

Die Welle 16 und das damit verbundene Kupplungsele­ ment 11 sind in axialer Richtung verschiebbar im Ge­ häuse 4 gelagert. Die Welle 16 ist auch gegenüber dem Rotor 5 in axialer Richtung verschiebbar.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist durch den Rotor 5 ein Druckkanal 3 zum Druckraum 19 geführt. Dieser Druckkanal 3 kann auch durch die Wand des Ge­ häuses 4 in den Druckraum geleitet sein, der zwischen der Gehäusewand und der radial sich erstreckenden Druckeinwirkungsfläche 20 gebildet ist.

Der Druckkanal 3 ist mit einem Gasgenerator verbun­ den, welcher vor dem Einsetzen der Drehbewegung des Rotors 3 im Druckraum 19 einen Druck erzeugt, durch welchen die Welle 16 und das damit verbundene Kupp­ lungselement 11 in Kupplungseingriff mit dem Kupp­ lungselement 12 an der Wickelwelle 1 gebracht wird. Dabei wird die Welle 16 und das Kupplungselement 11 um den Kupplungsweg s kolbenartig verschoben.

Wenn der Rotor 5 Bestandteil einer Exzenterscheibe eines Rotationskolbenantriebs, wie er in der deut­ schen Patentanmeldung P 43 35 284 beschrieben ist, ausgebildet ist, kann der im Druckraum 19 erzeugte Druck gebildet werden von einem Gasgenerator, der zum Antrieb des Rotationskolbens zuerst gezündet wird. Dieser Gasgenerator ist insbesondere mit einem ge­ stuften Treibsatz ausgebildet, wie er z. B. in der EP 0 585 612 A3 beschrieben ist.

Um das drehfest mit dem Rotor 5 verbundene Kupplungs­ element 11 vor dem Beginn der vom Strafferantrieb bewirkten Drehbewegung des Rotors 5 in Eingriff mit der Wickelwelle 1 zu bringen, wird der Druck der er­ sten Stufe des mehrstufigen Gasgenerators, insbeson­ dere der mit der Zündung erzeugte Druck bzw. der Vor­ kammerdruck zum Einrücken der Kupplung ausgenützt. Das Einrücken der Kupplung erfolgt gegen die Vorspan­ nung, welche von der Feder 2 erzeugt wird. Um den eingerückten Zustand der Kupplung aufrecht zu erhal­ ten, wird im Druckraum 19 der während des Drehkolben­ antriebs jeweils von aufeinander folgenden Gasgenera­ toren in den expandierenden Druckräumen des Rota­ tionskolbenantriebs erzeugte Druck im Druckraum 19 aufgebaut.

Sobald die Antriebsdrehbewegung des Rotors 5 und da­ mit der Strammvorgang beendet ist, erfolgt keine Zün­ dung von Gasgeneratoren mehr, so daß der im Druckraum 19 vorhandene Druck abgebaut wird. Aufgrund der Kraft der Feder 2, welche zwischen dem Gehäuse 4 und der axial verschiebbaren Welle 16 und dem damit verbunde­ nen Kupplungselement 11 wirkt, wird die Kupplung aus­ gerückt.

Der Kupplungseingriff an den konischen Flächen 17 und 18 wird dabei gelöst, so daß die Wickelwelle 1 wieder frei ist vom Strafferantrieb.

Die konisch ausgebildeten Kupplungsflächen 17 und 18 können gehärtet sein, so daß während des Kupplungs­ eingriffes eine Klemmung zwischen den beiden Flächen 17 und 18 stattfindet. Die erforderliche Klemmkraft wird durch den im Druckraum 19 aufgebauten Druck ge­ liefert. Sobald die Klemmkraft fehlt, werden aufgrund der Rückstellkraft der Feder 2 die Kupplungselemente 11 und 12 wieder voneinander getrennt.

Im Druckraum 19 kann, wie es strichliert dargestellt ist, ein Treibsatz 21 vorgesehen sein, der als Ring­ ladung ausgebildet sein kann. Durch den Treibsatz 21 kann der erforderliche Druck geliefert werden, um das Kupplungselement 11 axial gegenüber dem an die Wickelwelle 1 angeformten Kupplungselement 12 zu ver­ schieben und die Kupplung einzurücken. Der den Kupp­ lungseingriff aufrecht erhaltende Druck kann dann von dem Treibgasdruck abgeleitet werden, welcher zum Strafferantrieb dient.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind rollbare Kupplungselemente 13 in Form von Kupplungswalzen oder Kugeln vorgesehen. Die Kupp­ lungselemente 13 befinden sich in Ausnehmungen des Rotors 5 und sind um ein zylindrisches Ansatzstück, das mit der Wickelwelle 1 starr verbunden ist, um die Wickelwellenachse 15 auf einem Kreis angeordnet. In den Ausnehmungen des Rotors 5 sind Kupplungselemente 14 gebildet in Form von gegenüber der jeweiligen Tan­ genten in Abstützstellen der Kupplungselemente am zylindrischen Ansatzstück der Wickelwelle 1 schräg geneigten Klemmflächen. Ferner sind in den Ausnehmun­ gen Druckräume 10 gebildet. Die Druckräume 10 sind über Druckkanäle 8 mit einer Druckmittelquelle, bei­ spielsweise einem mehrstufigen Gasgenerator, verbun­ den.

Die abwälzbaren Kupplungselemente 13 werden in der in der Fig. 2 dargestellten Ruheposition durch einen Federring 7 gehalten. Der Federring 7 befindet sich zwischen dem zylindrischen Ansatzstück an der Wickel­ welle 1 und dem Rotor 5 bzw. den Kupplungselementen 13. Zwischen der Innenseite des Federringes 7 und der Außenseite des zylindrischen Ansatzstückes an der Wickelwelle 1 kann eine einen Kraftschluß erhöhende Belegung 9 in Form eines Reibbelages oder einer Ver­ zahnung oder dergl. vorgesehen sein.

Die Außenseite des Federringes 7 ist bevorzugt gehär­ tet, und auch die Oberflächen der abwälzbaren Kupp­ lungselemente 13 sind gehärtet. Ferner können auch die Klemmflächen, welche die Kupplungselemente 14 am Rotor 5 bilden, gehärtet sein.

Wenn, beispielsweise ausgelöst durch eine Sensorein­ richtung, der für den pyrotechnischen Antrieb des Gurtstraffers vorgesehene Gasgenerator gezündet wird, kann der Zündungsdruck oder der Vorkammerdruck über die Druckkanäle 8 in die Druckräume 10 eingeleitet werden, so daß vor Beginn der Rotordrehung die Kupp­ lungselemente 13 mit den als Klemmflächen ausgebilde­ ten Kupplungselementen 14 am Rotor 5 angedrückt wer­ den. Dabei verformt sich an den entsprechenden Stel­ len der Federring 7, so daß die Kupplungselemente 13 zwischen dem zylindrischen Ansatz an der Wickelwelle 1 und den Klemmflächen 14 am Rotor 15 eingeklemmt sind. Hierdurch erreicht man eine schlupffreie Klemm­ körpereinsteuerung bei der in der Fig. 2 dargestell­ ten Kupplung.

Während der Rotordrehung, bei welcher das Drehmoment des Strafferantriebs auf die Wickelwelle 1 übertragen wird, wird der Druck in den Druckräumen 10 durch den Treibgasdruck des Strafferantriebs aufrecht erhalten. Die Klemmung kann jedoch auch aufgrund des übertrage­ nen Drehmoments aufrecht erhalten werden. Wenn der Strammvorgang beendet ist, baut sich der Druck bzw. das Drehmoment ab, und aufgrund der Rückstellkraft des Federringes 7 werden die als Klemmkörper bzw. Wälzkörper ausgebildeten Kupplungselemente 13 wieder in ihre Ruhelage zurückgebracht. Die Wickelwelle 1 ist dann wieder frei vom Rotor 5.

Claims (10)

1. Kupplung zur Übertragung der von einem Straffer­ antrieb erzeugten Antriebsbewegung auf eine Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers mit wenigstens einem aus einer Ruheposition in eine den Strafferantrieb mit der Wickelwelle kraft­ schlüssig verbindende Antriebsposition einrück­ baren Kupplungselement, das nach Beendigung der Antriebsbewegung aus der Antriebsposition aus­ rückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kupplungselement (11; 13) durch einen pyrotechnisch erzeugten Druck in der eingerückten Antriebsposition während der Dauer der Antriebsbewegung gehalten ist.

2. Kupplung zur Übertragung der von einem Straffer­ antrieb erzeugten Antriebsbewegung auf eine Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers mit wenigstens einem aus einer Ruheposition in eine den Strafferantrieb mit der Wickelwelle kraft­ schlüssig verbindenden Antriebsposition einrück­ baren Kupplungselement, das nach der Antriebs­ bewegung aus der Antriebsposition ausrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kupplungselement (11; 13) durch einen pyro­ technisch erzeugten Druck in die Antriebsposi­ tion einrückbar ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druck für das wenigstens eine Kupplungselement (11; 13) von einem pyrotechni­ schen Antriebsmittel erzeugt ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die in der Antriebs­ position miteinander verbundenen Kupplungsele­ mente (11, 12; 13, 14) durch Klemmkraft, welche vom pyrotechnisch erzeugten Druck gebildet ist, verbunden sind.

5. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die in der Antriebsposition miteinander verbundenen Kupplungselemente (11, 12; 13, 14) durch das in der Antriebsposition übertragene Drehmoment in Eingriff gehalten sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kupplungselement (11; 13) durch den pyrotech­ nisch erzeugten Druck beaufschlagbar ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kupplungselement (11) in Richtung der Wickelwel­ lenachse (15) verschiebbar ist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kupplungselement (13) radial zur Wickelwellen­ achse (15) verschiebbar ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kupplungselement (11; 13) gegen eine Vorspann­ kraft in die Antriebsposition einrückbar ist und nach der Antriebsbewegung durch die Vorspann­ kraft aus der Antriebsposition ausrückbar ist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kupplungselement (11; 13) vor der vom Straffer­ antrieb erzeugten Antriebsbewegung in die An­ triebsposition einrückbar ist.