WO2003099619A2 - Sicherheitsgurtaufroller mit einer vorstraffeinrichtung - Google Patents

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WO2003099619A2
WO2003099619A2 PCT/EP2003/005545 EP0305545W WO03099619A2 WO 2003099619 A2 WO2003099619 A2 WO 2003099619A2 EP 0305545 W EP0305545 W EP 0305545W WO 03099619 A2 WO03099619 A2 WO 03099619A2
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shaft
seat belt
belt retractor
gear
retractor according
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Andreas Lucht
Geert Helge Wittenberg
Frank Matzen
Erik Ziel
Peer Gross
Yogel Patel
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Autoliv Development Ab
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Priority to US10/522,608 priority patent/US20050173580A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R2022/4666—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by electric actuators

Definitions

  • the invention relates to a seat belt retractor, in particular for use in motor vehicles, with a locking system controlled by a vehicle-sensitive and / or belt-strap-sensitive system and with a tensioning device acting on the belt shaft for carrying out a reversible pretensioning of the occupant, the belt shaft being interposed by an electric motor as a tensioner drive Gear can be coupled.
  • a seat belt retractor with the aforementioned features results from EP 0 893 313 A2.
  • An electric motor which can be rotated both in the belt unwinding direction and in the belt rewinding direction can be coupled to the belt shaft of the belt retractor, from which adjustable torques can be brought into effect on the belt shaft via an intermediate gear depending on specific driving situations. It can be done in one predetermined switching position of the transmission, the torque supplied by the electric motor for tightening the webbing can be transmitted to the belt shaft.
  • a tightening a distinction is made in the known seat belt retractor into a so-called pre-tensioning and into a power tightening. As part of the so-called pre-tensioning process, the belted-in occupant is released when
  • Speed changes or deceleration values below the trigger threshold relevant for triggering the power tightening in an accident are pulled into its normal sitting position with a reduced torque of the electric motor and belt straps are removed from the seat belt. Since the advance tightening is terminated when the speed change subsides and is initiated again as a reversible process when another corresponding driving situation occurs, the belted-on vehicle occupants are given a feeling of active safety. If the triggering threshold for the power tightening is exceeded in an accident, the electric motor operates with a correspondingly high torque.
  • the disadvantageous situation of self-locking of the seat belt can occur in that all pretensioners are removed from the seat belt system and the seat belt is tight against the body of the person wearing the seat belt, depending on the driving situation at the end of the pretensioner process is that the locking disk of the locking system on the belt retractor side is engaged in a load-transmitting engagement with a housing part via a slight forward displacement of the body of the belted occupant.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding an early activation of the locking system in a seat belt retractor with the generic features and thereby eliminating self-locking.
  • a worm toothing meshing with an external toothing of the belt shaft is provided as a gear for connecting the belt shaft to the electric motor, the worm toothing being supported against a stationary abutment in such a way that the axial load directed against the abutment Helical toothing is caused by a load acting on the belt shaft in the belt pull-out direction by means of a supporting force to inhibit the screw rotation in order to absorb the torque exerted by the belt shaft.
  • the idea of the invention also includes, through a suitable design of the To prevent worm gearing or by other measures following the tightening movement with a rotation of the belt shaft in the belt winding direction, a reverse rotation of the belt shaft due to a load acting on the belt shaft in the belt winding direction in that the rotation of the screw toothing in the corresponding direction of rotation is inhibited to such an extent that the torque emanating from the belt shaft is intercepted without allowing the belt shaft to turn back.
  • the worm toothing is designed such that in one direction of rotation of the worm toothing, namely in the direction of punishment according to the belt winding direction, the gear efficiency is fully usable, while in the opposite direction of rotation, i.e. according to the belt winding direction, the inhibition of the screw rotation is brought about by the fact that the Helical worm gear against a fixed abutment supports such that in the event of an axial load on the worm gear against the abutment by the belt shaft, the screw rotation is inhibited by the supporting force. Insofar as a torque acts on the worm gear after the pretensioning has been carried out from the belt shaft, this leads to an axial load on the worm gear, which can be converted into a correspondingly acting supporting force.
  • a power tightening is also provided for the event of a crash
  • the use of an electric motor with a gear designed as a worm gear is also not excluded for power tightening insofar as the electric motor is set up to apply a corresponding torque.
  • the power can also be tightened via another tensioner drive acting on the belt shaft or via a tensioning device arranged in other areas of the seat belt system, such as a buckle tensioner.
  • the worm gear is coupled to a drive shaft of the electric motor by means of an angular gear.
  • the worm teeth are formed on a carrier shaft and the carrier shaft is connected to the angular gear.
  • the inhibition of the screw rotation can be brought about according to an embodiment of the invention in that a friction-increasing component is arranged between the abutment and the first gear of the worm gear.
  • the friction-increasing component can be designed as an intermediate disk made of a material with a non-linear coefficient of friction; In particular, elastomers are available in which an exponentially increasing frictional force occurs with an increasing force.
  • an axially elastically deforming bearing disk is arranged with increasing load, so that the first gear of the worm gear runs under the action of the supporting force on a larger diameter in the bearing than without the action of the supporting force.
  • the surface of the gear housing facing the worm toothing is provided with a conical recess and a conical friction body made of an elastic material is arranged on the carrier shaft;
  • the increase in the frictional force is brought about by the conical shape of the retraction and the friction body as well as the elastic deformation.
  • a compression spring is arranged between the gear housing and worm toothing and the carrier shaft and gear housing have interlocking latching designs when the carrier shaft is axially displaced; instead of the compression spring can also a tension spring may be arranged at the corresponding end of the carrier shaft.
  • the carrier shaft is supported on the end against a shaft of the drive shaft of the electric motor, so that a corresponding braking torque is generated.
  • the crown gear toothing of the crown gear mechanism which is effective between the drive shaft of the electric motor and the carrier shaft for the worm teeth, is designed in such a way that the transmission ratio of the crown gear mechanism changes when the carrier shaft is axially loaded, thus generating a braking torque for the rotation of the carrier shaft with worm teeth becomes.
  • the electric motor is designed with a further power range for applying a holding torque that serves to support the inhibition of the worm toothing, so that in addition in order to inhibit the screw rotation from the electric motor, blocking the reverse rotation of the worm toothing in accordance with the unwinding direction of the belt webbing is applied via a corresponding holding torque.
  • the design of the electric motor with a power range which serves to generate a holding torque additionally opens up the possibility of setting a controlled holding torque during a force limitation phase additionally provided for the generic seat belt retractor and thus to implement an adaptive force limitation, for example, together with a single-stage or multi-stage torsion bar.
  • the holding torque of the electric motor can be adjusted by the motor control as a function of the load acting on the belt shaft in the belt pull-out direction.
  • the carrier shaft carrying the worm toothing is held in a bearing at its end opposite the angular gear and is mounted in an additional axial bearing enclosed by a bearing housing in the area between the worm toothing and the angular gear ,
  • the axial bearing as a spherical bearing, because this enables the carrier shaft to be deflected from the axial starting position by a small angle, which also makes it possible to increase the gear friction in the sense of the invention.
  • the bearing housing forms the abutment for the worm gear.
  • FIG. 2 the seat belt retractor according to FIG. 1 in a side view of its tensioner side with pre-tensioning device
  • FIGS. 1 and 2 are side views of the pre-tensioning device according to FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 5 shows the subject of FIG. 4 in a further embodiment
  • FIG. 6 shows the subject of FIG. 4 in a further embodiment
  • FIG. 7 shows the subject of FIG. 4 in a further embodiment
  • FIG. 8 shows the subject of FIG. 4 in a further embodiment
  • 9 shows the principle of the inhibition of screw rotation by utilizing the radial forces in the bearings of the carrier shaft
  • the seat belt retractor 10 shown in FIG. 1 has a U-shaped housing 11, in the U-legs of which a belt shaft 12 is mounted in a manner known per se.
  • the belt shaft 12 is under the action of a winding spring arranged in a spring cassette 13 which, after the belt webbing (not shown) has been unwound from the belt shaft 12 when the seat belt is removed, ensures that the belt webbing is rewound on the belt shaft 12.
  • a winding spring arranged in a spring cassette 13 which, after the belt webbing (not shown) has been unwound from the belt shaft 12 when the seat belt is removed, ensures that the belt webbing is rewound on the belt shaft 12.
  • the blocking system of the belt retractor which is not shown in its details and is therefore presupposed as known, is arranged under a cover cap 14, which acts by means of webbing-sensitive or vehicle-sensitive Function of control systems is to be controlled.
  • a pre-tensioner housing is additionally indicated by reference numeral 15, to which an electric motor 16 is assigned as a tensioner drive.
  • the electric motor 16 acts with its drive shaft 34 via a crown gear 17 on a carrier shaft 18 arranged in a tangential orientation to the belt shaft 12, on which a worm toothing 19 is arranged, which with a the belt shaft 12 located external teeth 20 combs.
  • the carrier shaft 18 is mounted in a final bearing 21 and in a spherical bearing 22 arranged between the worm teeth 19 and the crown gear 17, the spherical bearing 22 in a not shown in FIGS. 2 and 3, but can be seen from FIGS. 4 to 8 Bearing housing 23 is arranged.
  • the worm toothing 19 is not designed as a self-locking worm, so that additional constructive measures ensure that a load acting on the belt shaft 12 following pretensioning in the belt pulling direction (arrow 42) is from the belt shaft 12 on the worm gear 19 and thus on the carrier shaft 18, the axial force (arrow 40) is converted into a friction-increasing supporting force, so that this inhibits the rotational movement of the worm gear 19.
  • FIGS. 4 to 8 Examples of effecting the increase in the frictional force are initially shown in FIGS. 4 to 8, wherein in the embodiment shown in FIG. 4, an intermediate disk 25 made of a material with a between the first gear of the worm toothing 19 and the bearing housing 23 of the spherical bearing 22 nonlinear Coefficient of friction is arranged.
  • This material can be a suitable elastomer, in which the frictional force increases exponentially with an increase in the acting axial force.
  • the worm toothing 19 has a bearing disk 26 arranged between the worm toothing 19 and the bearing housing 23, in which, under the action of the axial force (arrow 40), the worm toothing runs on a larger diameter in the bearing than under normal load.
  • the bearing housing 23 has a conical indentation 27, in which a form-fitting conical friction body 28 made of an elastic material engages, so that the frictional force between the worm teeth 19 and 19 by the conical shape and the elastic deformation of the friction body 28 Bearing housing 23 is increased.
  • a sheet metal disk 29 is arranged between worm toothing 19 and bearing housing 23, which sheet deforms elastically under the action of force, so that the friction surface increases and the friction resistance increases.
  • a so-called “cracked frog" solution could also be implemented here.
  • a compression spring 30 is arranged between the bearing housing 23 and the worm toothing 19, with an additional form-fitting design 31 between the bearing housing 23 and the First gear of the worm toothing 19 is provided so that the spring 30 is compressed when force is applied (arrow 40) until the form-fitting designs 31 lock into one another.
  • crown gear teeth of the effective between the drive shaft 34 of the electric motor 16 and the carrier shaft 18 crown gear 17 is formed in such a way that with axial loading of the carrier shaft (arrow 40) the translation of the crown gear 17 changes from fast to slow , alternatively or additionally, a deterioration in the gear efficiency in the stages of the crown gear 17 can be set up.

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Abstract

Ein Sicherheitsgurtaufroller, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einem fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv angesteuerten Blockiersystem und mit einer auf die Gurtwelle einwirkenden Straffeinrichtung zur Ausführung einer reversiblen Vorabstraffung des Insassen, wobei die Gurtwelle mit einem von einem Elektromotor als Strafferantrieb über ein zwischengeschaltetes Getriebe koppelbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebe zum Anschluss der Gurtwelle (12) an den Elektromotor (16) eine mit einer Aussenverzahnung (20) der Gurtwelle (12) kämmende Schneckenverzahnung (19) vorgesehen ist, wobei in der durch eine an der Gurtwelle (12) in Gurtauszugsrichtung (Pfeil 40) angreifenden Last bewirkten Drehrichtung der Schneckenverzahnung (19) eine Hemmung der Schneckendrehung zur Aufnahme des von der Gurtwelle (12) ausgeübten Drehmoments eingerichtet ist.

Description

Sicherheitsgurtaufroller mit einer Vorstraffeinrichtung
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einem fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv angesteuerten Blockiersystem und mit einer auf die Gurtwelle einwirkenden Straffeinrichtung zur Ausführung einer reversiblen Vorabstraffung des Insassen, wobei die Gurtwelle mit einem von einem Elektromotor als Strafferantrieb über ein zwischengeschaltetes Getriebe kuppelbar ist.
Ein Sicherheitsgurtaufroller mit dem vorgenannten Merkmalen ergibt sich aus der EP 0 893 313 A2. An die Gurtwelle des Gurtaufrollers ist ein sowohl in der Gurtabwickelrichtung als auch in der Gurtaufwickelrichtung drehbarer Elektromotor ankuppelbar, von welchem über ein zwischengeschaltetes Getriebe in Abhängigkeit von bestimmten Fahrsituationen einstellbare Drehmomente auf die Gurtwelle zur Einwirkung bringbar sind. Dabei kann in einer vorgegebenen Schaltposition des Getriebes das vom Elektromotor gelieferte Drehmoment zum Straffen des Gurtbandes auf die Gurtwelle übertragen werden. Hinsichtlich eines derartigen Straffens ist bei dem bekannten Sicherheitsgurtaufroller in eine sogenannte Vorstraffung und in eine Leistungsstraffung unterschieden. Im Rahmen der sogenannten Vorstraffung wird der angeschnallte Insasse bei Auftreten von
Geschwindigkeitsänderungen bzw. Verzögerungswerten unterhalb der für die Auslösung der Leistungsstraffung bei einem Unfall maßgeblichen Auslöseschwelle mit einem verminderten Drehmoment des Elektromotors in seine normale Sitzposition gezogen und Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt herausgenommen. Da bei Nachlassen der Geschwindigkeitsänderung die Vorab-Straffung beendet wird und als reversibler Vorgang bei Auftreten einer weiteren entsprechenden Fahrsituation erneut eingeleitet wird, wird dem angeschnallten Fahrzeuginsassen ein Gefühl aktiver Sicherheit vermittelt. Wird die Auslöseschwelle für die Leistungsstraffung bei einem Unfall überschritten, arbeitet der Elektromotor mit einem entsprechend hohen Drehmoment.
Im Zusammenhang mit der Vorstraffung des Sicherheitsgurtes kann die nachteilige Situation einer Selbstblockade des Sicherheitsgurtes eintreten dadurch, daß über die Vorstraffung alle Gurtlose aus dem Sicherheitsgurtsystem genommen ist und der Sicherheitsgurt am Körper der angeschnallten Person stramm anliegt, wobei je nach Fahrsituation am Ende des Vorstraffervorganges nicht ausgeschlossen ist, daß über eine geringe Vorwärtsver-lagerung des Körpers des angeschnallten Insassen die Sperrscheibe des gurtaufrollerseitigen Blockiersystems in einen lastübertragenden Eingriff mit einem Gehäuseteil einsteuert wird. Soweit in dieser Sperrstellung der Sperrscheibe es einer Rückdrehung der Gurtwelle in Gurteinzugsrichtung bedarf, um die Sperrscheibe aus ihrer lastübertragenden Stellung herauszuführen, muß in nachteiliger Weise auch nach Abschluß jeder reversiblen Vorstraffung eine zusätzliche Nachstraffung mit einer etwas höheren Kraft als beim Vorstraffen erfolgen, was zu einer unerwünschten Belastung des Systems bzw. Minderung des Tragekomforts für den Fahrzeuginsassen führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Sicherheitsgurtaufroller mit den gattungsgemäßen Merkmalen ein frühzeitiges Ansprechen des Blockiersystems zu vermeiden und dadurch eine Selbstblockade auszuschalten.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass als Getriebe zum Anschluss der Gurtwelle an den Elektromotor eine mit einer Außenverzahnung der Gurtwelle kämmende Schneckenverzahnung vorgesehen ist, wobei sich die Schneckenverzahnung gegen ein ortsfestes Widerlager derart abstützt, dass bei einer gegen das Widerlager gerichteten axialen Belastung der Schneckenverzahnung durch eine an der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung angreifende Last mittels einer Abstützkraft eine Hemmung der Schneckendrehung zur Aufnahme des von der Gurtwelle ausgeübten Drehmoments herbeigeführt ist.
Soweit die Erfindung als Getriebestufe zur Übertragung der Antriebsbewegung des Elektromotors auf die Gurtwelle eine Schneckenverzahnung vorschlägt, beinhaltet der Erfindungsgedanke auch, durch eine geeignete Auslegung der Schneckenverzahnung bzw. durch sonstige Maßnahmen im Anschluß an die Straffbewegung mit einer Drehung der Gurtwelle in Gurtaufwickelrichtung eine Rückdrehung der Gurtwelle aufgrund einer an der Gurtwelle in Gurtabwickelrichtung angreifenden Last dadurch zu verhindern, daß die Drehung der Schneckenverzahnung in der entsprechenden Drehrichtung so weit gehemmt ist, daß das von der Gurtwelle ausgehende Drehmoment abgefangen wird, ohne eine Rückdrehung der Gurtwelle zuzulassen. Damit ist in vorteilhafter Weise ein Ansprechen des Blockiersystems verhindert. Dabei ist die Schneckenverzahnung derart ausgelegt, daß in der einen Drehrichtung der Schneckenverzahnung, nämlich in der Straffrichtung entsprechend der Gurtaufwickelrichtung, der Getriebewirkungsgrad voll nutzbar ist, während in der Gegendrehrichtung, also entsprechend der Gurtabwickelrichtung, die Hemmung der Schneckendrehung dadurch herbeigeführt wird, daß sich die Schneckenverzahnung gegen ein ortsfestes Widerlager derart abstützt, daß bei einer gegen das Widerlager gerichteten axialen Belastung der Schneckenverzahnung durch die Gurtwelle die Hemmung der Schneckendrehung durch die Abstützkraft herbeigeführt ist. Soweit nämlich im Anschluß an die Ausführung der Vorstraffung von der Gurtwelle her ein Drehmoment auf die Schneckenverzahnung einwirkt, führt dies zu einer axialen Belastung der Schneckenverzahnung, die in eine entsprechend wirkende Abstützkraft umsetzbar ist.
Soweit gemäß der EP 0 893 313 A2 auch eine Leistungsstraffung für den Crashfall vorgesehen ist, ist der Einsatz eines Elektromotors mit einem als Schneckenverzahnung ausgebildeten Getriebe auch für die Leistungsstraffung nicht ausgeschlossen, soweit der Elektromotor zur Aufbringung eines entsprechenden Drehmoments eingerichtet ist. Allerdings kann die Leistungsstraffung auch über einen anderen, auf die Gurtwelle einwirkenden Strafferantrieb oder über eine in anderen Bereichen des Sicherheitsgurtsystems angeordnete Straffeinrichtung wie beispielsweise einen Schloßstraffer erfolgen.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schneckenverzahnung mittels eines Winkelgetriebes an eine Antriebswelle des Elektromotors gekoppelt ist. Hiermit ist eine besonders platzsparende Bauweise des
Sicherheitsgurtaufrollers verbunden, weil der Elektromotor unmittelbar über dem Wellenteil des Sicherheitsgurtaufrollers angeordnet werden kann.
Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Winkelgetriebe ein Kronenradgetriebe vorgesehen ist, ergeben sich daraus fertigungstechnische Vorteile. Alternativ ist jedoch auch die Anordnung eines Kegelradgetriebes denkbar, wobei die Toleranzlagen eines Kegelradgetriebes bei einer Großserienfertigung nur mit hohem Aufwand beherrschbar wären. Insofern ist aber die Anwendung eines Kegelradgetriebes zur Verwirklichung der Erfindung nicht ausgeschlossen.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schneckenverzahnung an einer Trägerwelle ausgebildet und die Trägerwelle an das Winkelgetriebe angeschlossen ist. Die Hemmung der Schneckendrehung läßt sich dabei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch herbeiführen, daß zwischen dem Widerlager und dem ersten Gang der Schneckenverzahnung ein reibungserhöhendes Bauteil angeordnet ist. Das reibungserhöhende Bauteil kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung als eine Zwischenscheibe aus einem Material mit einem nichtlinearen Reibungskoeffizienten ausgebildet sein; so stehen insbesondere Elastomere zur Verfügung, bei denen mit einer zunehmenden Krafteinwirkung eine exponentiell ansteigende Reibkraft auftritt.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß eine sich mit zunehmender Last axial elastisch verformende Lagerscheibe angeordnet ist, so daß der erste Gang der Schneckenverzahnung unter Einwirkung der Abstützkraft auf einen größeren Durchmesser im Lager läuft als ohne Einwirken der Stützkraft.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die der Schneckenverzahnung zugewandte Fläche des Getriebegehäuses mit einer kegelförmigen Einziehung versehen ist und auf der Trägerwelle ein formentsprechend ausgestalteter kegelförmiger Reibungskörper aus einem elastischen Material angeordnet ist; hierbei wird die Erhöhung der Reibkraft durch die kegelige Form von Einziehung und Reibungskörper sowie die elastische Verformung bewirkt.
In einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, daß zwischen Getriebegehäuse und Schneckenverzahnung eine Druckfeder angeordnet ist und Trägerwelle und Getriebegehäuse bei axialer Verschiebung der Trägerwelle ineinandergreifende Rastgestaltungen aufweisen; anstelle der Druckfeder kann auch am entsprechenden Ende der Trägerwelle eine Zugfeder angeordnet sein.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Erzeugung der Hemmung der Schneckendrehung vorgesehen, daß sich die Trägerwelle stirnseitig gegen einen Schaft der Antriebswelle des Elektromotors abstützt, so daß dadurch ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Kronenradverzahnung des zwischen Antriebswelle des Elektromotors und der Trägerwelle für die Schneckenverzahnung wirksamen Kronenradgetriebes mehrstufig ausgebildet ist derart, daß sich bei axialer Belastung der Trägerwelle die Übersetzung des Kronenradgetriebes ändert und so ein Bremsmoment für die Drehung der Trägerwelle mit Schneckenverzahnung erzeugt wird.
Sofern die konstruktiven Maßnahmen zur Hemmung der Schneckendrehung noch nicht ausreichen sollten, kann zur weiteren Aufnahme des von der Gurtwelle ausgehenden Drehmoments vorgesehen sein, daß der Elektromotor mit einem weiteren Leistungsbereich zur Aufbringung eines der Unterstützung der Hemmung der Schneckenverzahnung dienenen Haltemoments ausgelegt ist, so daß zusätzlich zu der Hemmung der Schneckendrehung vom Elektromotor eine Blockierung der Rückdrehung der Schneckenverzahnung entsprechend der Abwickelrichtung des Gurtbandes über ein entsprechendes Haltemoment aufgebracht wird. Da jedoch mit den Maßnahmen zur Hemmung der Rückdrehung der Schneckenverzahnung bereits ausreichende Momente aufgefangen werden können, eröffnet die Auslegung des Elektromotors mit einem der Erzeugung eines Haltemoments dienenden Leistungsbereich zusätzlich die Möglichkeit, während einer bei dem gattungsgemäßen Sicherheitsgurtaufroller zusätzlich vorgesehenen Kraftbegrenzungsphase ein gesteuertes Haltemoment einzustellen und damit eine adaptive Kraftbegrenzung beispielsweise gemeinsam mit einem einstufig oder auch mehrstufig ausgebildeten Torsionsstab zu verwirklichen. Hierzu kann vorgesehen sein, daß das Haltemoment des Elektromotors durch die Motorsteuerung in Abhängigkeit von der an der Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung wirkenden Last einstellbar ist.
Hinsichtlich der Anordnung der Schneckenverzahnung ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die die Schneckenverzahnung tragende Trägerwelle an ihrem dem Winkelgetriebe gegenüberliegenden Ende in einem Lager gehalten und in dem Bereich zwischen der Schneckenverzahnung und dem Winkelgetriebe in einem zusätzlichen, von einem Lagergehäuse umschlossenen Axiallager gelagert ist.
Zweckmäßig ist dabei die Ausbildung des Axiallagers als Kalottenlager, weil hierdurch eine Auslenkung der Trägerwelle aus der axialen Ausgangslage um einen geringen Winkel ermöglicht wird, womit ebenfalls eine Erhöhung der Getriebereibung im Sinne der Erfindung einstellbar ist.
Soweit die Lagerung der Trägerwelle in einem zusätzlichen Lagergehäuse verwirklicht ist, ist es nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in zweckmäßiger Weise vorgesehen, daß das Lagergehäuse das Widerlager für die Schneckenverzahnung bildet .
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
Fig. 1 einen Sicherheitsgurtaufroller mit
Vorstraffeinrichtung in einer Gesamtansicht,
Fig. 2 den Sicherheitsgurtaufroller gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht seiner Strafferseite mit Vorstraffeinrichtung,
Fig. 3 die Vorstraffeinrichtung gemäß Fig. 1 und 2 in einer Einzeldarstellung in Seitenansicht,
Fig. 4 die Hemmung der Schneckendrehung durch Abstützung der Schneckenverzahnung gegen das Lagergehäuse in einer Prinzipdarstellung in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 5 den Gegenstand der Fig. 4 in einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 4 in einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 7 den Gegenstand der Fig. 4 in einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 8 den Gegenstand der Fig. 4 in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 9 die Hemmung der Schneckendrehung durch Ausnutzung der Radialkräfte in den Lagerungen der Trägerwelle in einer Prinzipdarstellung,
Fig. 10 die Hemmung der Schneckendrehung durch Abstützung der Trägerwelle gegen die Antriebswelle des Elektromotors,
Fig. 11 die Hemmung der Schneckendrehung durch Abstützung der Trägerwelle in dem Kronenradgetriebe.
Der aus Fig. 1 ersichtliche Sicherheitsgurtaufroller 10 hat ein U-förmiges Gehäuse 11, in dessen U-Schenkeln eine Gurtwelle 12 in an sich bekannter Weise gelagert ist. Die Gurtwelle 12 steht unter der Wirkung einer in einer Federkassette 13 angeordneten Aufwickelfeder, die nach Abwickeln des nicht dargestellten Gurtbandes von der Gurtwelle 12 beim Ablegen des Sicherheitsgurtes für das Wiederaufwickeln des Gurtbandes auf der Gurtwelle 12 sorgt. Auf der in Fig. 1 nicht weiter dargestellten, der der Anbringung der Federkassette 13 gegenüberliegenden Systemseite des Gehäuses 11 ist das in seinen Einzelheiten nicht dargestellte, insoweit also als bekannt vorauszusetzende Blockiersystem des Gurtaufrollers unter einer Abdeckkappe 14 angeordnet, welches mittels gurtbandsensitiv bzw. fahrzeugsensitiv wirkender Steuersysteme in seiner Funktion anzusteuern ist.
Auf der die Federkassette 13 aufweisenden Seite des Gehäuses ist zusätzlich mit dem Bezugszeichen 15 ein Vorstraffergehäuse angedeutet, dem ein Elektromotor 16 als Strafferantrieb zugeordnet ist. Wie sich hierzu näher aus Fig. 2 und 3 entnehmen läßt, wirkt der Elektromotor 16 mit seiner Antriebswelle 34 über ein Kronenradgetriebe 17 auf eine in einer tangentialen Ausrichtung zur Gurtwelle 12 angeordnete Trägerwelle 18, auf der eine Schneckenverzahnung 19 angeordnet ist, die mit einer an der Gurtwelle 12 befindlichen Außenverzahnung 20 kämmt. Die Trägerwelle 18 ist in einem Endlager 21 sowie in einem zwischen der Schneckenverzahnung 19 und dem Kronenradgetriebe 17 angeordneten Kalottenlager 22 gelagert, wobei das Kalottenlager 22 in einem in den Fig. 2 und 3 nicht weiter dargestellten, jedoch aus den Fig. 4 bis 8 ersichtlichen Lagergehäuse 23 angeordnet ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schneckenverzahnung 19 nicht als selbsthemmende Schnecke ausgebildet, so daß durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen dafür Sorge getragen ist, daß bei einer im Anschluß an eine Vorstraffung auf die Gurtwelle 12 einwirkenden Last in Gurtauszugsrichtung (Pfeil 42) die von der Gurtwelle 12 auf die Schneckenverzahnung 19 und damit auf die Trägerwelle 18 ausgeübte Axialkraft (Pfeil 40) in eine reibungserhöhende Abstützkraft umgesetzt wird, so daß hierdurch eine Hemmung der Drehbewegung der Schneckenverzahnung 19 herbeigeführt ist.
Ausführungsbeispiele für die Bewirkung der Erhöhung der Reibkraft sind in den Fig. 4 bis 8 zunächst dargestellt, wobei bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten Gang der Schneckenverzahnung 19 und dem Lagergehäuse 23 des Kalottenlagers 22 eine Zwischenscheibe 25 aus einem Material mit einem nichtlinearen Reibungskoeffizienten angeordnet ist. Bei diesem Material kann es sich um ein geeignetes Elastomer handeln, bei dem mit einer Steigerung der einwirkenden Axialkraft die Reibkraft exponentiell ansteigt.
In ähnlicher Weise wirkt die gemäß Fig. 5 zwischen Schneckenverzahnung 19 und Lagergehäuse 23 angeordnete Lagerscheibe 26, bei der unter Einwirkung der Axialkraft (Pfeil 40) die Schneckenverzahnung auf einem größeren Durchmesser im Lager läuft als unter normaler Belastung.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Lagergehäuse 23 eine kegelförmige Einziehung 27 auf, in die ein formentsprechender kegelförmiger Reibungskörper 28 aus einem elastischen Material eingreift, so daß durch die kegelige Form sowie die elastische Verformung des Reibungskörpers 28 die Reibkraft zwischen Schneckenverzahnung 19 und Lagergehäuse 23 erhöht wird.
In gleicher Weise ist bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen Schneckenverzahnung 19 und Lagergehäuse 23 eine Blechscheibe 29 angeordnet, die sich unter Krafteinwirkung elastisch verformt, so daß sich die Reibfläche erhöht und der Reibwiderstand ansteigt. Hier wäre alternativ auch eine sogenannte "Knackfrosch"-Lösung zu verwirklichen.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Lagergehäuse 23 und der Schneckenverzahnung 19 eine Druckfeder 30 angeordnet, wobei zusätzlich eine Formschlußgestaltung 31 zwischen Lagergehäuse 23 und dem ersten Gang der Schneckenverzahnung 19 vorgesehen ist, so daß bei Krafteinwirkung (Pfeil 40) die Feder 30 zusammengedrückt wird, bis die Formschlußgestaltungen 31 ineinander verrasten.
In Fig. 9 ist die Möglichkeit dargestellt, die Reibkraft zwischen der Schneckenverzahnung 19 und der Außenverzahnung 20 der Gurtwelle 12 dadurch zu erhöhen, daß bei axialer Krafteinwirkung auf die Trägerwelle 18 sich diese in dem Kalottenlager 22 um einen geringen Winkel 32 verkippt.
In Fig. 10 ist die Möglichkeit dargestellt, daß sich die Trägerwelle 18 stirnseitig auf einem Schaft 33 der Antriebswelle 34 des Elektromotors 16 abstützt und hierdurch ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt wird.
In Fig. 11 ist angedeutet, daß die Kronenradverzahnungen des zwischen Antriebswelle 34 des Elektromotors 16 und der Trägerwelle 18 wirksamen Kronenradgetriebes 17 mehrstufig ausgebildet ist derart, daß sich bei axialer Belastung der Trägerwelle (Pfeil 40) die Übersetzung des Kronenradgetriebes 17 von schnell auf langsam ändert, wobei alternativ oder zusätzlich eine Verschlechterung des Verzahnungswirkungsgrades in den Stufen des Kronenradgetriebes 17 eingerichtet sein kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Sicherheitsgurtaufroller (10), insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einem fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv angesteuerten Blockiersystem und mit einer auf die Gurtwelle (12) einwirkenden Straffeinrichtung zur Ausführung einer reversiblen Vorabstraffung des Insassen, wobei die Gurtwelle (12) mit einem von einem Elektromotor (16) als Strafferantrieb über ein zwischengeschaltetes Getriebe kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebe zum Anschluss der Gurtwelle (12) an den Elektromotor (16) eine mit einer Außenverzahnung (20) der Gurtwelle (12) kämmende Schneckenverzahnung (19) vorgesehen ist, wobei sich die Schneckenverzahnung (19) gegen ein ortsfestes Widerlager
(23) derart abstützt, dass bei einer gegen das Widerlager
(23) gerichteten axialen Belastung der Schneckenverzahnung
(19) durch eine an der Gurtwelle (12) in Gurtauszugsrichtung (Pfeil 40) angreifende Last mittels einer Abstützkraft eine Hemmung der Schneckendrehung zur Aufnahme des von der Gurtwelle (12) ausgeübten Drehmoments herbeigeführt ist.
2. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenverzahnung (19) mittels eines Winkelgetriebes (17) an eine Antriebswelle (34) des Elektromotors (16) gekoppelt ist.
3. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelgetriebe als Kronenradgetriebe (17) ausgebildet ist.
4. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenverzahnung (19) an einer Trägerwelle (18) ausgebildet und die Trägerwelle (18) an das Winkelgetriebe (17) angeschlossen ist.
5. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Widerlager (23) und dem ersten Gang der Schneckenverzahnung (19) ein reibungserhöhendes Bauteil (25, 26, 28, 30) angeordnet ist.
6. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenscheibe (25) aus einem Material mit einem nichtlinearen Reibungskoeffizienten vorgesehen ist.
7. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich mit zunehmender Last axial elastisch verformende Lagerscheibe (26) angeordnet ist.
8. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schneckenverzahnung (19) zugewandte Fläche des Widerlagers (23) mit einer kegelförmigen Einziehung versehen ist und auf der Trägerwelle (18) ein formentsprechend ausgestalteter kegelförmiger Reibungskörper (28) aus einem elastischen Material angeordnet ist.
9. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Widerlager (23) und Schneckenverzahnung (19) eine Druckfeder (30) angeordnet ist und Trägerwelle (18) und Widerlager (23) bei axialer Verschiebung der Trägerwelle (18) ineinandergreifende Rastgestaltungen (31) aufweisen.
10. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Trägerwelle (18) stirnseitig gegen einen Schaft (33) der Antriebwelle (34) des Elektromotors (16) abstützt.
11. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kronenradverzahnung des zwischen Antriebswelle (34) des Elektromotors (16) und Trägerwelle
(18) wirksamen Kronenradgetriebes (17) mehrstufig ausgebildet ist derart, dass sich bei axialer Belastung der Trägerwelle (18) die Übersetzung des Kronenradgetriebes (17) ändert.
12. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (16) mit einem weiteren Leistungsbereich zur Aufbringung eines der Unterstützung der Hemmung der Schneckenverzahnung (19) dienenen Haltemoments ausgelegt ist.
13. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemoment des Elektromotors (16) durch die Motorsteuerung in Abhängigkeit von der an der Gurtwelle (12) in Gurtauszugsrichtung wirkenden Last einstellbar ist.
14. Sicherheitsgurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schneckenverzahnung (19) tragende Trägerwelle (18) an ihrem dem Winkelgetriebe gegenüberliegenden Ende in einem Lager (21) gehalten und in dem Bereich zwischen der Schneckenverzahnung (19) und dem Winkelgetriebe (17) in einem zusätzlichen, von einem Lagergehäuse (23) umschlossenen Axiallager (22) gelagert ist.
15. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager als Kalottenlager (22) ausgebildet ist.
16. Sicherheitsgurtaufroller nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (23) das Widerlager für die Schneckenverzahnung (19) bildet.
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