WO2015197174A1 - Kupplung für einen gurtstraffer - Google Patents

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WO2015197174A1
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control
input
inertial mass
control element
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Wolfgang Holbein
Bernd Greiner
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TRW Automotive GmbH
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    • B60R2022/4695—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up without winding function during normal use

Definitions

  • the invention relates to a coupling for a belt tensioner in a vehicle, comprising an input element, an output element, a coupling element, which is movably mounted on the input element between an initial position and an activated position and coupled in the activated position, the input element to the output element, and a Control element which moves the coupling element between the starting position and the controlled position when the input element moves relative to the output element.
  • Reversible belt tensioners have a drive which can be coupled by means of a coupling with the winding axis of a belt reel. In regular operation of the belt retractor, the belt reel is decoupled from this drive, so that unhindered rolling or unwinding of the belt from the belt reel is possible. In the event of an emergency, the drive is coupled via the coupling with the belt spool, so that the belt can be wound up on the belt spool and thus retracted.
  • a coupling for such a belt tensioner is shown for example in DE 10 2011 119 343 A1.
  • the clutch consists essentially of an input member formed as a disc which is permanently coupled to the drive, an output member coupled to the belt spool, and a coupling member which can couple the input member and the output member. Furthermore, a control element is provided which, in the case of a movement of the input element relative to the output element
  • CONFIRMATION COPY Clutch member moves to a controlled position in which the input member and the output member are coupled, and a control lever which can fix the control stationary.
  • the input element is moved by the drive, so rotated.
  • the control lever engages the control element, for example a control disk, and holds it stationary so that the driven input element is displaced with the coupling element relative to the control element.
  • the coupling element is moved to the controlled position, in which the input element and the output element are coupled.
  • the object of the invention is to provide a coupling for a belt tensioner in a vehicle, which allows easier control.
  • the coupling element is coupled to an inertial mass.
  • the previously known couplings have a relatively low weight, so that for a relative movement of the input element to the control, an additional blocking device, such as a control lever, is required, which retains the control when driving the input member.
  • the blocking device remains engaged during decoupling.
  • the input member In order to move the input member to a position relative to the control, in which a decoupling of the input member from the output member, the input member must also be actively moved in an opposite direction, for example, rotated.
  • the control according to the invention is coupled with an inertial mass, it can not follow due to the high mass of a rapid movement of the input element and remains behind this. As a result, a rapid movement of the input element is automatically a remaining of the control element and thus a movement of the coupling element from the starting position to the controlled position, without an additional element such as a control lever is necessary.
  • control Since the control is not blocked by a lever, the control can return to the original position relative to the input member after completion of the tightening process or upon release of the acceleration of the input member by the drive, for example spring loaded, whereby the coupling element can return to the starting position. It is therefore no opposite rotation of the input element required by the drive.
  • the drive and the control for the drive can be constructed much easier, since only one turn in one direction of rotation is required.
  • the input element and the control element may be, for example, disc-like or ring-shaped and rotatably mounted about a common axis. This allows a simple and compact construction of the clutch and thus of the belt tensioner.
  • the input element and the control element are coupled together via a spring element, wherein the spring element is biased in the activated position of the coupling element.
  • the control element can be moved by deactivating the drive relative to the input element back to an original position after completion of the tightening process or the release of a driving force, in which the coupling element can be moved back to the starting position.
  • the spring element is also ensured that only at a high acceleration, in which the inertial mass remains behind the input element, an activation of the clutch takes place. With a slow movement of the drive or a slow rotation of the belt reel, the control moves due to the spring tension with the input member so that no activation of the clutch takes place.
  • the Spring hardness can affect the response of the clutch. With a hard spring, a very high acceleration is required, with a soft spring, a lower acceleration is sufficient.
  • the inertial mass may for example be annular and surround the control in the circumferential direction.
  • the inertial mass has the largest possible moment of inertia, whereby the inertial mass can have a low mass.
  • the control may be coupled to the inertial mass in various ways.
  • the control element in particular spring-loaded, is pressed against the inertial mass.
  • high friction exists between the control and the inertial mass. The friction is selected so that upon acceleration of the input member, the control is coupled to the inertial mass such that there is no displacement of the control member against the inertial mass. If a larger force acts on the control element or the inertial mass, for example if the inertia element is blocked by an additional control lever, the control element can nevertheless be displaced against the inertial mass.
  • the control element is formed for example by an interrupted ring, which is pressed apart spring-loaded and thus pressed on the inside against the inertial mass. The control is thereby pressed evenly against the entire inner circumference of the inertial mass, whereby a high friction between inertial mass and control acts.
  • the coupling element may for example be a coupling pawl, which engages in the activated position in a toothing on the output element.
  • the coupling pawl can for example be designed so that when a voltage applied to the input element no release of the coupling pawl takes place, so that the coupling pawl is held in addition to the control element in the controlled position.
  • the coupling pawl can be moved, for example, from radially outward against the toothing of the output element into the controlled position, wherein the coupling pawl is preferably loaded to train. This is about the tightening process, that is, while maintaining the tensioning force, ensures a permanent coupling of the input element with the output element.
  • a toothing can additionally be provided on the control element and / or on the inertial mass, in which a control lever can engage to the inertial mass and / or the control stationary hold, so that when a drive of the input member is a movement relative to the control.
  • FIGS. 1a to 1d show a belt tensioner with a coupling according to the invention during a tightening process
  • FIG. 2 is a detailed view of the coupling of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a view from the underside of the coupling from FIG. 2 in the region of the input element and of the control element
  • FIG. 4 is a side view of the coupling of Figure 2
  • FIGS. 1 a to 1 d show a belt tensioner 10 for a belt spool 2.
  • a webbing 14 of a safety belt of a motor vehicle in a direction of rotation D can be wound.
  • a tightening of the webbing 14 can be initiated in a case of restraint by a drive 16 is coupled via a coupling 18 with the belt reel 12, whereby the belt reel 12 is acted upon in the direction of rotation D.
  • the drive 16 has a drive motor 20 with a motor gear 22 which is coupled to a spur gear 24.
  • the spur gear 24 is coupled to an input member 26 of the clutch 18.
  • the input member 26 is formed by a disc (see also Figures 3 and 4), which is about the axis 27 of the belt reel 12 is rotatable. On the outer circumference of the input member 26, a toothing is provided, in which engages the spur gear 24.
  • a coupling element 28 in the embodiment shown here, a coupling lever is provided on the input element 26, which is movable from a starting position shown in Figure 1a in a controlled position shown in Figure 1 b.
  • the coupling element 28 is pivotable about a pivot point 30 on the input element 26.
  • the coupling element 28 is arcuate and extends over an angle of approximately 140 ° in the circumferential direction about the axis 27.
  • a plurality of circumferentially spaced teeth 29 are provided, as follows is explained, can engage in a toothing 32 of an output element 34.
  • the coupling element 28 In the activated position, the coupling element 28 with the toothing 32 of the output member 34 which is coupled to the belt shaft 35 of the belt reel 12 and is rotatable about the axis 27 in engagement. If the coupling element 28 is in the activated position, the coupling element 28 engages in the toothing 32 and couples the output element 34 to the input element 26.
  • the output element 34 and thus the belt reel 12 can thus be moved in the direction of rotation D by the drive 16 and the belt webbing 14 are wound on the belt reel 12 ( Figures 1 b to 1 d).
  • the teeth 29 have an undercut, so that a release of the teeth 29 of the teeth 32 can be made only with an opposite rotation of the output member 34.
  • the coupling element 28 is reliably coupled in the controlled position with the output element. A release of the coupling element 28 is only possible if no force acts on the input element and the output element.
  • a control element 36 is provided, which is formed by an interrupted ring, which is rotatably mounted to the input element about the axis 27.
  • the control element 36 is coupled to the input element 26 via a spring element 38, wherein in the embodiment shown in FIG Starting position of the coupling element, the spring element 38 is substantially unloaded.
  • a control geometry 40 is provided on the control element 36, which moves the coupling element 28 into the activated position relative to the control element during a movement of the input element 26, that is to say also of the coupling element 28 mounted on the input element (FIG. 1 b). Furthermore, a Ausberichtgeometrie 42 is provided, which moves the coupling element 28 at an opposite rotation of the input element 26 to the control element 36, the coupling element 28 back to the starting position.
  • the Ausberichtgeometrie 42 has for this purpose a pin 43 which rests on the coupling element 28 and this moves in a rotation against the direction of rotation D of the toothing 32 away ( Figures 2 and 5).
  • the clutch further comprises an inertial mass 44, which is formed by a ring which surrounds the control element 36 in the circumferential direction.
  • the inertial mass 44 is coupled to the control element 36. This coupling is made by the control element 36 is pressed apart by a arranged at the interruption of the ring spring 44 such that it is pressed on the inside against the inertial mass 44. Due to the resulting friction, the control 36 and the inertial mass 44 are frictionally coupled together.
  • the inertial mass 44 remains behind due to the large mass behind the movement of the input member 26.
  • the control element 36 coupled to the inertial mass 44 likewise remains behind the movement of the input element 26 together with the inertial mass 44, with the spring element 38 being tensioned (FIG. 1 b).
  • the Einberichtgeometrie 40 has an inclined contact surface 41 on which the coupling element 28 comes into abutment. It is urged by this in a further rotation of the control element 36 in the direction of rotation D radially inwardly until the teeth 29 engage in the toothing 32 of the output element 34. In In this controlled position, the input element 26 is coupled to the output element 34. In a further rotation of the input member 26 so the output member 34 and thus the belt reel 12 is moved in the direction of rotation D, whereby the webbing 14 is tightened ( Figure 1 c).
  • a stop for the coupling element 28 is provided on the input element 26, against which the coupling element 28 rests in the activated position, so that it can not be pushed further against the output element 34.
  • the Einberichtgeometrie 40 is so on the coupling element 28, so the input member 26 that the control element 36 and the inertial mass 44 are rotated in a further rotation of the input member with this.
  • This is also supported by the prestressed spring element 38, which allows a further displacement or rotation of the control element 36 against the input element 26 only against a higher force.
  • the drive 16 is deactivated, so that no force is exerted on the input element 26 and thus the clutch 18.
  • the control element 36 and thus the inertial mass 44 is moved to the original position relative to the input member 26, wherein the Ausberichtgeometrie 44, the coupling element 28 is moved back to the starting position.
  • the decoupling of the input element 26 from the output element 34 thus takes place automatically after completion of the tightening process, without additional control is required.
  • the drive 16 or the control for the drive 16 can thus be designed much simpler, since the input member 26 is not rotated in the opposite direction or a pawl for the control 36 has to be removed to move the control member 36 relative to the input member 26. This process is performed by the biased during the engagement process spring element 38.
  • the output element 34 is thereby moved by the belt spring not shown in the feed direction D, so that the coupling element 28 can be released from the undercut.
  • a reversal of the direction of rotation of the drive is not required, thus also no reversal of the direction of rotation or polarity reversal of the motor.
  • no active control or no additional control lever is required to activate the clutch 18 and thus of the belt tensioner 10 except for the activation of the drive 16 no active control or no additional control lever is required.
  • an additional control lever 48 can still be present, which can engage in a toothing 50 on the outside of the inertial mass 44.
  • a slow rotation of the input member 26 would not be sufficient due to the coupling by the spring member 38 to cause relative movement of the Kuppiungselements and the input member.
  • the control lever 48 engages the toothing 50 of the inertial mass 44, the inertial mass 44 is held stationary regardless of the speed or acceleration of the input element 26.
  • control lever is controlled so takes place even with a slow rotation of the input member 26, a rotation of the input member 26 and thus the clutch lever 28 against the control element 36 and thus a coupling with the output element 34th
  • the input element 26 and the control member 36 are disc-like or annular and rotatably mounted about a common axis, which here is the axis 27 of the belt reel 12.
  • the input element 26 and the control element 36 may be of any desired design independently, as long as it is ensured that a movement of the input element 26 relative to the control element 36 results in a movement of the coupling element 28 into the controlled position.
  • the inertial mass 44 is also annular in this embodiment, whereby it has a very high moment of inertia.
  • the inertial mass 44 can be of any desired design, as long as it is ensured that the inertial mass 44 is sufficiently large for the control element 36 to remain behind it when the input element 26 accelerates.
  • the inertial mass 44 can be adjusted to the desired acceleration at which an activation of the clutch 12 is to take place.

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Abstract

Bei einer Kupplung (18) für einen Gurtstraffer (10) in einem Fahrzeug, mit einem Eingangselement (26), einem Abtriebselement (34), einem Kupplungselement (28), das an dem Eingangselement (26) zwischen einer Ausgangsstellung und einer eingesteuerten Stellung bewegbar gelagert ist und in der eingesteuerten Stellung das Eingangselement (26) mit dem Abtriebselement (34) koppelt, und einem Steuerelement (36), das bei einer Bewegung des Eingangselements (26) relativ zum Steuerelement (36) das Kupplungselement (28) zwischen der Ausgangsstellung und der eingesteuerten Stellung bewegt, ist das Steuerelement (36) mit einer Trägheitsmasse (44) gekoppelt.

Description

Kupplung für einen Gurtstraffer
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für einen Gurtstraffer in einem Fahrzeug, mit einem Eingangselement, einem Abtriebselement, einem Kupplungselement, das an dem Eingangselement zwischen einer Ausgangsstellung und einer eingesteuerten Stellung bewegbar gelagert ist und in der eingesteuerten Stellung das Eingangselement mit dem Abtriebselement koppelt, und einem Steuerelement, das bei einer Bewegung des Eingangselements relativ zum Abtriebselement das Kupplungselement zwischen der Ausgangsstellung und der eingesteuerten Stellung bewegt. Reversible Gurtstraffer weisen einen Antrieb auf, der mittels einer Kupplung mit der Aufrollachse einer Gurtspule gekoppelt werden kann. Im regulären Betrieb des Gurtaufrollers ist die Gurtspule von diesem Antrieb entkoppelt, sodass ein ungehindertes Aufrollen bzw. Abrollen des Gurtbandes von der Gurtspule möglich ist. Im Strafffall wird der Antrieb über die Kupplung mit der Gurtspule gekoppelt, sodass das Gurtband auf der Gurtspule aufgewickelt und somit eingezogen werden kann.
Eine Kupplung für einen solchen Gurtstraffer ist beispielsweise in der DE 10 2011 119 343 A1 gezeigt. Die Kupplung besteht im Wesentlichen aus einem als Scheibe ausgebildeten Eingangselement, das permanent mit dem Antrieb gekoppelt ist, einem Abtriebselement, das mit der Gurtspule gekoppelt ist, sowie einem Kupplungselement, das das Eingangselement und das Abtriebselement koppeln kann. Des Weiteren ist ein Steuerelement vorgesehen, das bei einer Bewegung des Eingangselements relativ zum Abtriebselement das
BESTÄTIGUNGSKOPIE Kupplungselement in eine eingesteuerte Stellung bewegt, in der das Eingangselement und das Abtriebselement gekoppelt sind, sowie ein Steuerhebel, der das Steuerelement ortsfest fixieren kann.
Im Strafffall wird das Eingangselement durch den Antrieb bewegt, also gedreht. Der Steuerhebel greift am Steuerelement, beispielsweise einer Steuerscheibe, ein und hält diese ortsfest, sodass das angetriebene Eingangselement mit dem Kupplungselement relativ zum Steuerelement verschoben wird. Dadurch wird das Kupplungselement in die eingesteuerte Stellung bewegt, in der das Eingangselement und das Abtriebselement gekoppelt sind.
Um das Eingangselement vom Abtriebselement zu entkoppeln, ist es erforderlich, den Antrieb so anzusteuern, dass dieser sich in die entgegengesetzte Richtung dreht und durch die Bewegung des Steuerelements gegen das Eingangselement das Kupplungselement wieder zurück in die Ausgangsstellung bewegt wird.
Dies erfordert aber einen Antrieb, der das Eingangselement in zwei entgegengesetzte Richtungen drehen kann, sowie eine Steuerung, durch die die Drehrichtung des Antriebs und des Eingangselements gesteuert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung für einen Gurtstraffer in einem Fahrzeug bereitzustellen, der eine einfachere Steuerung ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Kupplung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Kupplungselement mit einer Trägheitsmasse gekoppelt ist.
Die bisher bekannten Kupplungen weisen ein relativ geringes Gewicht auf, sodass für eine Relativbewegung des Eingangselements zum Steuerelement eine zusätzliche Blockiereinrichtung, beispielsweise ein Steuerhebel, erforderlich ist, der das Steuerelement beim Antrieb des Eingangselements zurückhält. Die Blockiereinrichtung bleibt bei der Entkopplung im Eingriff. Um das Eingangselement in eine Position relativ zum Steuerelement zu bewegen, in der eine Entkoppelung des Eingangselements vom Abtriebselement erfolgt, muss zudem das Eingangselement aktiv in eine Gegenrichtung bewegt, beispielsweise gedreht werden. Da das Steuerelement erfindungsgemäß aber mit einer Trägheitsmasse gekoppelt ist, kann es aufgrund der hohen Masse einer schnellen Bewegung des Eingangselements nicht folgen und bleibt hinter diesem zurück. Dadurch erfolgt bei einer schnellen Bewegung des Eingangselements automatisch ein Zurückbleiben des Steuerelements und somit eine Bewegung des Kupplungselements von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung, ohne dass ein zusätzliches Element wie ein Steuerhebel nötig ist.
Da das Steuerelement nicht durch einen Hebel blockiert wird, kann das Steuerelement nach Beendigung des Straffvorgangs bzw. bei Nachlassen der Beschleunigung des Eingangselements durch den Antrieb, beispielsweise federbeaufschlagt, in die Ursprungsposition relativ zum Eingangselement zurückkehren, wodurch das Kupplungselement zurück in die Ausgangsstellung gelangen kann. Es ist also keine entgegengesetzte Drehung des Eingangselements durch den Antrieb erforderlich. Der Antrieb sowie die Steuerung für den Antrieb können wesentlich einfacher konstruiert werden, da lediglich ein Drehen in eine Drehrichtung erforderlich ist.
Das Eingangselement und das Steuerelement können beispielsweise scheibenartig oder ringartig ausgebildet sein und um eine gemeinsame Achse drehbar gelagert sein. Dies ermöglicht einen einfachen und kompakten Aufbau der Kupplung und somit des Gurtstraffers.
Vorzugsweise sind das Eingangselement und das Steuerelement über ein Federelement miteinander gekoppelt, wobei das Federelement in der eingesteuerten Stellung des Kupplungselements vorgespannt ist. Durch dieses Federelement kann das Steuerelement nach Beendigung des Straffvorgangs bzw. dem Nachlassen einer Antriebskraft durch Deaktivieren des Antriebs relativ zum Eingangselement zurück in eine Ursprungsposition bewegt werden, in der das Kupplungselement in die Ausgangsstellung zurückbewegt werden kann. Durch das Federelement ist zudem sichergestellt, dass nur bei einer hohen Beschleunigung, bei der die Trägheitsmasse hinter dem Eingangselement zurückbleibt, eine Aktivierung der Kupplung erfolgt. Bei einer langsamen Bewegung des Antriebs oder einer langsamen Drehung der Gurtspule bewegt sich das Steuerelement aufgrund der Federspannung mit dem Eingangselement mit, sodass keine Aktivierung der Kupplung erfolgt. Durch die Wahl der Federhärte kann das Ansprechverhalten der Kupplung beeinflusst werden. Bei einer harten Feder ist eine sehr hohe Beschleunigung erforderlich, bei einer weichen Feder ist eine geringere Beschleunigung ausreichend.
Die Trägheitsmasse kann beispielsweise ringförmig ausgebildet sein und das Steuerelement in Umfangsrichtung umschließen. Somit hat die Trägheitsmasse ein möglichst großes Massenträgheitsmoment, wodurch die Trägheitsmasse eine geringe Masse aufweisen kann.
Das Steuerelement kann auf verschiedene Weisen mit der Trägheitsmasse gekoppelt sein. Vorzugsweise wird das Steuerelement, insbesondere federbeaufschlagt, gegen die Trägheitsmasse gedrückt. Dadurch ist zwischen dem Steuerelement und der Trägheitsmasse eine hohe Reibung vorhanden. Die Reibung ist so gewählt, dass bei einer Beschleunigung des Eingangselements das Steuerelement so mit der Trägheitsmasse gekoppelt ist, dass keine Verschiebung des Steuerelements gegen die Trägheitsmasse erfolgt. Wirkt auf das Steuerelement oder die Trägheitsmasse eine größere Kraft, beispielsweise wenn das Trägheitselement durch einen zusätzlichen Steuerhebel blockiert ist, kann das Steuerelement dennoch gegen die Trägheitsmasse verschoben werden.
Das Steuerelement ist beispielsweise durch einen unterbrochenen Ring gebildet, der federbeaufschlagt auseinandergedrückt wird und somit innenseitig gegen die Trägheitsmasse gedrückt wird. Das Steuerelement wird dadurch gleichmäßig gegen den gesamten Innenumfang der Trägheitsmasse gedrückt, wodurch eine hohe Reibung zwischen Trägheitsmasse und Steuerelement wirkt.
Das Kupplungselement kann beispielsweise eine Kupplungsklinke sein, die in der eingesteuerten Stellung in eine Verzahnung am Abtriebselement eingreift. Die Kupplungsklinke kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass bei einer an dem Eingangselement anliegenden Kraft kein Lösen der Kupplungsklinke erfolgt, sodass die Kupplungsklinke zusätzlich zum Steuerelement in der eingesteuerten Position gehalten wird.
Die Kupplungsklinke kann beispielsweise von radial außen gegen die Verzahnung des Abtriebselements in die eingesteuerte Stellung bewegt werden, wobei die Kupplungsklinke vorzugsweise auf Zug belastet wird. Dadurch ist über den Straffvorgang, das heißt bei einem Aufrechterhalten der Straffkraft, eine permanente Kopplung des Eingangselements mit dem Abtriebselement sichergestellt.
Um auch bei einer langsamen Bewegung des Eingangselements eine Kopplung des Eingangselements mit dem Abtriebselement zu ermöglichen, kann zusätzlich am Steuerelement und/oder an der Trägheitsmasse eine Verzahnung vorgesehen sein, in die ein Steuerhebel eingreifen kann, um die Trägheitsmasse und/oder das Steuerelement ortsfest zu halten, sodass bei einem Antrieb des Eingangselements eine Bewegung relativ zum Steuerelement erfolgt.
Weitere Vorteile und Merkmale finden sich in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figuren 1a bis 1d einen Gurtstraffer mit einer erfindungsgemäßen Kupplung während eines Straffvorgangs,
- Figur 2 eine Detailansicht der Kupplung aus Figur 1 ,
- Figur 3 eine Ansicht von der Unterseite der Kupplung aus Figur 2 im Bereich des Eingangselements und des Steuerelements,
- Figur 4 eine Seitenansicht der Kupplung aus Figur 2, und
- Figur 5 die Kupplung aus Figur 2 mit dem Kupplungselement in einer eingesteuerten Stellung im Schnitt.
In den Figuren 1 a bis 1d ist ein Gurtstraffer 10 für eine Gurtspule 2 gezeigt. Auf der Gurtspule 12 kann ein Gurtband 14 eines Sicherheitsgurtes eines Kraftfahrzeuges in einer Drehrichtung D aufgewickelt werden. Durch den Gurtstraffer 10 kann bei einem Rückhaltefall eine Straffung des Gurtbandes 14 eingeleitet werden, indem ein Antrieb 16 über eine Kupplung 18 mit der Gurtspule 12 gekoppelt wird, wodurch die Gurtspule 12 in Drehrichtung D beaufschlagt wird.
Der Antrieb 16 weist einen Antriebsmotor 20 mit einem Motorzahnrad 22 auf, das mit einem Stirnradgetriebe 24 gekoppelt ist. Das Stirnradgetriebe 24 ist mit einem Eingangselement 26 der Kupplung 18 gekoppelt. Das Eingangselement 26 ist durch eine Scheibe (siehe auch Figuren 3 und 4) gebildet, die um die Achse 27 der Gurtspule 12 drehbar ist. Am Außenumfang des Eingangselements 26 ist eine Verzahnung vorgesehen, in die das Stirnradgetriebe 24 eingreift.
Des Weiteren ist an dem Eingangselement 26 ein Kupplungselement 28, in der hier gezeigten Ausführungsform ein Kupplungshebel, vorgesehen, das von einer in Figur 1a gezeigten Ausgangsstellung in eine in Figur 1 b gezeigte eingesteuerte Stellung bewegbar ist. Das Kupplungselement 28 ist um einen Drehpunkt 30 auf dem Eingangselement 26 verschwenkbar.
Wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, ist das Kupplungselement 28 bogenförmig ausgebildet und erstreckt sich über einen Winkel von ca. 140° in Umfangsrichtung um die Achse 27. Am Kupplungselement 28 sind mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Zähne 29 vorgesehen, die, wie nachfolgend erläutert wird, in eine Verzahnung 32 eines Abtriebselements 34 eingreifen können.
In der eingesteuerten Stellung ist das Kupplungselement 28 mit der Verzahnung 32 des Abtriebselements 34, das mit der Gurtwelle 35 der Gurtspule 12 gekoppelt und um dessen Achse 27 drehbar ist, in Eingriff. Befindet sich das Kupplungselement 28 in der eingesteuerten Stellung, greift das Kupplungselement 28 in die Verzahnung 32 ein und koppelt das Abtriebselement 34 mit dem Eingangselement 26. Dadurch kann durch den Antrieb 16 das Abtriebselement 34 und somit die Gurtspule 12 in Drehrichtung D bewegt und das Gurtband 14 auf der Gurtspule 12 aufgewickelt werden (Figuren 1 b bis 1d).
Die Zähne 29 weisen einen Hinterschnitt auf, sodass ein Lösen der Zähne 29 von der Verzahnung 32 nur bei einer entgegengesetzten Drehung des Abtriebselements 34 erfolgen kann. Somit ist das Kupplungselement 28 in eingesteuerter Stellung zuverlässig mit dem Abtriebselement gekoppelt. Ein Lösen des Kupplungselements 28 ist erst möglich, wenn keine Kraft auf das Eingangselement und das Abtriebselement wirkt.
Um das Kupplungselement 28 von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung zu bewegen, ist ein Steuerelement 36 vorgesehen, das durch einen unterbrochenen Ring gebildet ist, der drehbar zum Eingangselement um die Achse 27 gelagert ist. Das Steuerelement 36 ist über ein Federelement 38 mit dem Eingangselement 26 gekoppelt, wobei in der in Figur 1 a gezeigten Ausgangsstellung des Kupplungselements das Federelement 38 im Wesentlichen unbelastet ist.
Am Steuerelement 36 ist eine Einsteuergeometrie 40 vorgesehen, die bei einer Bewegung des Eingangselements 26, also auch des auf dem Eingangselement gelagerten Kupplungselements 28, relativ zum Steuerelement das Kupplungselement 28 in die eingesteuerte Stellung bewegt (Figur 1 b). Des Weiteren ist eine Aussteuergeometrie 42 vorgesehen, die das Kupplungselement 28 bei einer entgegengesetzten Drehung des Eingangselements 26 zum Steuerelement 36 das Kupplungselement 28 in die Ausgangsstellung zurück bewegt. Die Aussteuergeometrie 42 weist dazu einen Pin 43 auf, der am Kupplungselement 28 anliegt und dieses bei einer Drehung entgegen der Drehrichtung D von der Verzahnung 32 weg bewegt (Figuren 2 und 5).
Wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, weist die Kupplung des Weiteren eine Trägheitsmasse 44 auf, die durch einen Ring gebildet ist, der das Steuerelement 36 in Umfangsrichtung umschließt. Die Trägheitsmasse 44 ist mit dem Steuerelement 36 gekoppelt. Diese Kopplung ist hergestellt, indem das Steuerelement 36 durch eine an der Unterbrechung des Ringes angeordneten Feder 44 derart auseinander gedrückt wird, dass diese innenseitig gegen die Trägheitsmasse 44 gedrückt wird. Aufgrund der sich ergebenden Reibung sind das Steuerelement 36 und die Trägheitsmasse 44 reibschlüssig miteinander gekoppelt.
Wird das Eingangselement 26 durch den Antrieb 16 in Drehrichtung D beschleunigt, bleibt die Trägheitsmasse 44 aufgrund der großen Masse hinter der Bewegung des Eingangselements 26 zurück. Das mit der Trägheitsmasse 44 gekoppelte Steuerelement 36 bleibt ebenfalls gemeinsam mit der Trägheitsmasse 44 hinter der Bewegung des Eingangselements 26 zurück, wobei das Federelement 38 gespannt wird (Figur 1 b).
Aufgrund der Bewegung des Eingangselements 26 relativ zum Steuerelement 36 gelangt das Kupplungselement 28 mit der Einsteuergeometrie 40 in Anlage. Die Einsteuergeometrie 40 weist eine geneigte Anlagefläche 41 auf, an der das Kupplungselement 28 in Anlage kommt. Es wird von dieser bei einer weiteren Drehung des Steuerelements 36 in Drehrichtung D radial nach innen gedrängt, bis die Zähne 29 in die Verzahnung 32 des Abtriebselements 34 eingreifen. In dieser eingesteuerten Stellung ist das Eingangselement 26 mit dem Abtriebselement 34 gekoppelt. Bei einer weiteren Drehung des Eingangselements 26 wird so das Abtriebselement 34 und somit die Gurtspule 12 in Drehrichtung D bewegt, wodurch das Gurtband 14 gestrafft wird (Figur 1 c).
Wie in den Figuren 1 b und 1c zu sehen ist, ist an dem Eingangselement 26 ein Anschlag für das Kupplungselement 28 vorgesehen, an dem das Kupplungselement 28 in der eingesteuerten Position anliegt, sodass dieses nicht weiter gegen das Abtriebselement 34 gedrängt werden kann. In dieser Position liegt die Einsteuergeometrie 40 so am Kupplungselement 28, also dem Eingangselement 26 an, dass das Steuerelement 36 und die Trägheitsmasse 44 bei einer weiteren Drehung des Eingangselements mit diesem mit gedreht werden. Dies wird zudem durch das vorgespannte Federelement 38 unterstützt, das eine weitere Verschiebung bzw. Verdrehung des Steuerelements 36 gegen das Eingangselement 26 nur gegen eine höhere Kraft zulässt.
Nach Beendigung des Straffvorgangs wird der Antrieb 16 deaktiviert, sodass keine Kraft auf das Eingangselement 26 und somit die Kupplung 18 ausgeübt wird. Durch das Federelement 38 wird das Steuerelement 36 und somit die Trägheitsmasse 44 in die Ursprungsposition gegenüber dem Eingangselement 26 bewegt, wobei durch die Aussteuergeometrie 44 das Kupplungselement 28 in die Ausgangsstellung zurück bewegt wird.
Die Entkoppelung des Eingangselements 26 vom Abtriebselement 34 erfolgt also nach Beendigung des Straffvorgangs selbstständig, ohne dass eine zusätzliche Steuerung erforderlich ist. Der Antrieb 16 bzw. die Steuerung für den Antrieb 16 können somit wesentlich einfacher ausgebildet sein, da das Eingangselement 26 nicht in entgegengesetzter Richtung gedreht oder eine Sperrklinke für das Steuerelement 36 entfernt werden muss, um das Steuerelement 36 relativ zum Eingangselement 26 zu bewegen. Dieser Vorgang erfolgt durch das während des Einkuppelvorgangs vorgespannte Federelement 38. Das Abtriebselement 34 wird dabei durch die nicht dargestellte Gurtwickelfeder in Einzugsrichtung D bewegt, so dass sich das Kupplungselement 28 aus dem Hinterschnitt lösen kann. Eine Drehrichtungsumkehr des Antriebes ist nicht erforderlich, somit auch keine Drehrichtungsumkehr bzw. Umpolung des Motors. Zudem ist zur Aktivierung der Kupplung 18 und somit des Gurtstraffers 10 außer der Aktivierung des Antriebs 16 keine aktive Steuerung bzw. kein zusätzlicher Steuerhebel erforderlich.
Wie in den Figuren 1a bis 1 d zu sehen ist, kann dennoch ein zusätzlicher Steuerhebel 48 vorhanden sein, der in eine Verzahnung 50 auf der Außenseite der Trägheitsmasse 44 eingreifen kann. Eine langsame Drehung des Eingangselements 26 würde aufgrund der Kopplung durch das Federelement 38 nicht ausreichen, um eine relative Bewegung des Kuppiungselements und des Eingangselements zu bewirken. Greift der Steuerhebel 48 in die Verzahnung 50 der Trägheitsmasse 44 ein, wird die Trägheitsmasse 44 unabhängig von der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung des Eingangselements 26 ortsfest gehalten. Bei eingesteuertem Steuerhebel erfolgt also auch bei einer langsamen Drehung des Eingangselements 26 eine Verdrehung des Eingangselements 26 und somit des Kupplungshebels 28 gegen das Steuerelement 36 und somit eine Koppelung mit dem Abtriebselement 34.
In der hier gezeigten Ausführungsform sind das Eingangselement 26 und das Steuerelement 36 scheibenartig bzw. ringartig ausgebildet und um eine gemeinsame Achse, die hier die Achse 27 der Gurtspule 12 ist, drehbar gelagert. Dadurch ist die Kupplung sehr kompakt, sodass diese auch bei einem geringen Bauraum verwendet werden kann. Das Eingangselement 26 und das Steuerelement 36 können unabhängig davon beliebig ausgebildet sein, solange sichergestellt ist, dass durch eine Bewegung des Eingangselements 26 relativ zum Steuerelement 36 eine Bewegung des Kuppiungselements 28 in die eingesteuerte Stellung erfolgt. Die Trägheitsmasse 44 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls ringförmig ausgebildet, wodurch diese ein sehr hohes Massenträgheitsmoment aufweist. Davon unabhängig kann die Trägheitsmasse 44 beliebig ausgebildet sein, solange sichergestellt ist, dass die Trägheitsmasse 44 ausreichend groß ist, damit das Steuerelement 36 bei einer Beschleunigung des Eingangselements 26 hinter diesem zurück bleibt. Die Trägheitsmasse 44 kann dabei auf die gewünschte Beschleunigung, bei der eine Aktivierung der Kupplung 12 erfolgen soll, eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kupplung (18) für einen Gurtstraffer (10) in einem Fahrzeug, mit einem Eingangselement (26), einem Abtriebselement (34), einem Kupplungselement (28), das an dem Eingangselement (26) zwischen einer Ausgangsstellung und einer eingesteuerten Stellung bewegbar gelagert ist und in der eingesteuerten Stellung das Eingangselement (26) mit dem Abtriebselement (34) koppelt, und einem Steuerelement (36), das bei einer Bewegung des Eingangselements (26) relativ zum Steuerelement (36) das Kupplungselement (28) zwischen der Ausgangsstellung und der eingesteuerten Stellung bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (36) mit einer Trägheitsmasse (44) gekoppelt ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement (26) und das Steuerelement (36) scheibenartig oder ringartig ausgebildet und um eine gemeinsame Achse drehbar gelagert sind.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement (26) und das Steuerelement (36) über ein Federelement (38) miteinander gekoppelt sind, wobei das Federelement (38) in der eingesteuerten Stellung des Kupplungselements (28) vorgespannt ist.
4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägheitsmasse (44) ringförmig ausgebildet ist und das Steuerelement (36) in Umfangsrichtung umschließt.
5. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (36) insbesondere federbeaufschlagt gegen die Trägheitsmasse (44) gedrückt wird.
6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (36) durch einen unterbrochenen Ring gebildet ist, der federbeaufschlagt auseinandergedrückt wird.
7. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungseiement (28) eine Kupplungsklinke ist, die in der eingesteuerten Stellung in eine Verzahnung (32) am Abtriebselement (34) eingreift.
8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (28) von radial außen gegen die Verzahnung (32) des Abtriebselements (34) in die eingesteuerte Stellung bewegt wird.
9. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (36) und/oder die Trägheitsmasse (44) eine Verzahnung zum Eingriff eines Steuerhebels (48) aufweisen.
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