WO2017045814A1 - Kupplung für einen gurtstraffer - Google Patents

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WO2017045814A1
WO2017045814A1 PCT/EP2016/067711 EP2016067711W WO2017045814A1 WO 2017045814 A1 WO2017045814 A1 WO 2017045814A1 EP 2016067711 W EP2016067711 W EP 2016067711W WO 2017045814 A1 WO2017045814 A1 WO 2017045814A1
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WO
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coupling
control
rotation
input
coupling element
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/067711
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Holbein
Martin Nuding
Thomas Adam
Original Assignee
Trw Automotive Gmbh
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Publication date
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Publication of WO2017045814A1 publication Critical patent/WO2017045814A1/de

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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
    • B60R2022/468—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by clutching means between actuator and belt reel

Definitions

  • the invention relates to a coupling for a belt tensioner in a vehicle, having an input element and an output member which are rotatable about a common axis of rotation, with a coupling element which is pivotally mounted on the input member about a pivot axis between an initial position and an actuated position and in the coupled input position with the output element coupled, and with a control element which moves in a rotation of the input member in a direction of rotation relative to the control element, the coupling element between the starting position and the controlled position, wherein on the control a Ein facedgeometrie is provided with one of the Facing away from the axis of rotation, provided on a control portion of the coupling element Ein theory can cooperate to move the coupling element from the starting position to the controlled position.
  • Reversible belt tensioners have a drive which can be coupled by means of a coupling with the reel axle 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 by the belt spool and thus pulled in.
  • Such a coupling for a belt tensioner is shown for example in DE 10 201 1 1 19 343 A1.
  • the clutch has an input member configured as a disc that is permanently coupled to the drive, an output member that is coupled to the belt spool, and a clutch member that can couple the input member and the output member.
  • a control which moves the coupling element relative to the output element in a controlled position, in which the input element and the output element are coupled, and a control lever which can fix the control stationary in a movement of the input element relative to the output element.
  • the input element is moved by the drive, so rotated.
  • the control lever engages the control element and holds it stationary, so that the driven input element is moved with the coupling element relative to the control.
  • 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, which allows a faster control of the coupling element in the controlled position to reduce the stress on the coupling in the penalty case.
  • a clutch for a belt tensioner in a vehicle, having an input member and an output member which are rotatable about a common axis, with a coupling member which is pivotally mounted on the input member about a pivot axis between an initial position and a controlled position and in the controlled position coupling the input element to the output element, and to a control element which, upon rotation of the input element moved in a direction of rotation relative to the control element, the coupling element between the starting position and the controlled position.
  • a Ein geometrie is provided which can cooperate with a remote from the axis of rotation, provided on a control portion of the coupling element Ein theory to move the coupling element from the starting position to the controlled position.
  • the coupling element is pivoted into the controlled position at a substantially smaller angle of rotation of the input element relative to the control element than in the prior art. Due to the rapid control of the coupling element this is no longer moved in the direction of rotation relative to the driven element, but guided in a straight line or one of the opposite direction, for example, spiral, movement path against the driven element, so that a toothing of the coupling element arcuately around the teeth of a provided on the output element toothing be guided around and out against the direction of rotation against them.
  • the coupling according to the invention thus enables a much faster control of the coupling element and thus a faster coupling of the input element with the output element.
  • the pivoting of the coupling element from the starting position to the controlled position is preferably carried out at a rotational angle of the input element relative to the control of less than 20 °, so that a very fast coupling of the input element takes place with the output element.
  • a driving teeth can be provided and on the coupling element a toothing, which cooperates in the activated position with the driving toothing, wherein the distance of the toothing to the pivot axis of the coupling element is greater than the distance of Control surface to the pivot axis.
  • the control surface is moved radially inwards, ie in the direction of the controlled position, a larger, ie faster, movement of the toothing against the entrainment toothing of the output element.
  • the entrainment toothing is preferably directed radially outward with respect to the axis of rotation and the coupling element engages with respect to the axis of rotation from radially outside into the entrainment toothing.
  • the coupling element is thus pivoted radially inwards.
  • the control element may, for example, have an annular section and the input geometry is located radially with respect to the rotation axis from the outside at the control surface.
  • a Aus confusegeometrie is preferably provided on the control.
  • the Aus confusegeometrie attacks on a control surface on the coupling element.
  • the driving surface is provided, for example, on the radial outside of the control section and the driving surface on the radially inner side of the control section.
  • the driving surface and the driving surface define therebetween a web which forms the control section. Since the control surface and the control surface at the same distance from the pivot axis of the coupling element and in particular may be parallel to each other, the Aus confusevorgang takes place similarly fast as the Einberichtgang.
  • the input element and the control are, for example, disc-shaped or annular. This allows a very compact construction of the coupling.
  • the input element and the control preferably have the same axis of rotation, so that they can be arranged one inside the other.
  • the input element and the control element are preferably coupled to each other via a spring element, wherein the spring element is biased in the activated position. In the initial position of the clutch or the coupling element, the spring element is not or only slightly biased. When rotating the input member relative to the control, ie when activating the clutch, the spring element is further biased during the pivoting of the coupling element in the controlled position, so that the control element is acted upon in a starting position relative to the input member.
  • the input element After completion of the tightening process and the drive of the input element, the input element is moved counter to the direction of rotation relative to the control, so that the coupling element is moved back to the starting position by the control surface and the Ausberichtgeometrie. Thus, no additional drive is required to move the coupling element from the controlled position to the starting position.
  • annular housing is further provided, wherein the receptacle surrounds the control element in the circumferential direction.
  • FIG. 1 shows a belt tensioner with a coupling according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of the coupling from FIG. 1,
  • FIG. 3 is a coupling of the prior art.
  • FIG. 1 shows a belt tensioner 10 for a belt spool 12.
  • 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 element 26 is formed by a disc (see also Figure 2), which is rotatable about the axis of rotation 27 of the belt reel 12. 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 to a controlled position. In the activated position, as will be explained below, the input element is non-positively coupled to an output element 34, which is coupled to the belt reel 12.
  • the coupling element 28 is pivotable about a pivot axis 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 of rotation 27.
  • a plurality of circumferentially spaced teeth 29 are provided, which will be explained as follows , can engage in a toothing 32 of the 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 of rotation 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.
  • 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 to the driven element 34 in the activated position. A release of the coupling element 28 is only possible if no force acts on the input element 26 and the output element 34.
  • a control 36 is provided, which by a broken ring is formed, which is rotatably mounted to the input member about the axis of rotation 27.
  • the control element 36 is coupled to the input element 26 via a spring element 38, wherein in the initial position of the coupling element 28 shown in FIGS. 1 and 2 the spring element 38 is essentially unloaded.
  • a control geometry 40 is provided on the control element 36 and bears against a control surface 41 provided on the coupling element 28.
  • the driving surface 41 is at a control portion
  • the coupling element 28 is formed by the input geometry
  • a Ausberichtgeometrie 42 is provided, which is also formed by a projection on the control 36.
  • the Ausberichtgeometrie 42 is applied to a control surface 43 which is provided on the control element 36 opposite to the Einbericht materials 41, ie on the pivot axis 30 facing side of the control section 39.
  • the Ausberichtgeometrie 42, the coupling element 28 at an opposite rotation of the input member 26 to the control 36th move back to the starting position.
  • the control element 36 and the ratchet wheel 44 initially rotate as well.
  • the control element 36 and the ratchet wheel 44 are interconnected by frictional engagement.
  • the annular control element is acted upon by a compression spring 46.
  • the control member 36 has an interruption of the ring, in which the compression spring 46 is arranged so that it presses the control element apart and on the inside against the ratchet wheel 44. If the ratchet wheel 44 is prevented by a stop not shown here on the further rotation, the ratchet wheel 44 and the control element 36 initially remain behind the movement of the input member 26 back.
  • the control surface 41 of the coupling element 28 comes with the Einberichtgeometrie 40 in Appendix and is pushed by this in a further rotation of the control member 36 in the direction of rotation D radially inward until the teeth 29 engage in the toothing 32 of the output element 34.
  • the input element 26 is coupled to the output element 34.
  • the control element 36 is rotated relative to the ratchet wheel 44 via the input element 26 and the coupling element 28, wherein the frictional force generated by the compression spring 46 is overcome.
  • the spring element 38 is tensioned.
  • the output member 34 and thus the belt reel 12 is moved in the direction of rotation D, whereby the webbing 14 is tightened.
  • a stop 47 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 are rotated at a further rotation of the input member with this.
  • the drive 16 is rotated in the opposite direction.
  • the ratchet wheel 44 is then held at a predetermined rotation angle to another stop not shown.
  • the coupling element 28 is then moved back via the Ausberichtgeometrie 42 in the starting position.
  • an additional control lever 48 may be present, which can engage in a toothing 50 on the outside of the ratchet wheel 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 coupling member and the input member.
  • Engages the control lever 48 in the toothing of the ratchet wheel 44 this is held stationary regardless of the speed or the acceleration of the input element 26.
  • a plane 52 running tangentially to the adjustment surface 41 at the point of contact of the input geometry 41 in the direction of rotation D is at a plane 54 defined by the pivot axis 30 of the coupling element and the axis of rotation 27 an angle of more than 90 °, in the embodiment shown here by an angle 56 of about 95 °, pivoted.
  • This arrangement of the control surface 41 and the Einberichtgeometrie 40 takes place a pivoting of the coupling element 28 from the initial position shown in Figure 1 in the controlled position at a rotational angle of the input member 26 relative to the control element 36 of less than 20 °.
  • This quick pivoting of the coupling element 28 in the controlled position has the advantage that the provided at the front end of the coupling element 28 teeth 29 are performed very quickly against the teeth 32 of the driven element.
  • the teeth 29 move on a spiral path opposite to the direction of rotation D. This causes the teeth 29 are moved in a curved movement against the teeth 32 so that they can engage behind the teeth of the teeth 32.
  • FIG. 3 shows a comparison of a coupling 18 'from the prior art.
  • the pivoting of the coupling element 28 ' takes place here at a rotation of the control element 36' by an angle of approximately 40 °.
  • the teeth 29 ' are taken in the direction of rotation D and pulled on an arcuate or spiral path 56', which extends substantially in the direction of rotation D, against the toothing 32 '. In this case, however, it may happen that the teeth 29 'strike the teeth of the toothing 32 directly.
  • the probability of such a tooth-on-tooth position is significantly reduced by the coupling 18 according to the invention by the teeth 29 arcuately against the direction of rotation D against the teeth 32 are moved.
  • the arcuate trajectory is a straight line which extends radially to the axis of the output element 34.
  • the teeth 29 are arranged at the free end of the coupling element 28, so that the teeth 29 cover even a small movement of the coupling element, which is caused by the Einberichtgeometrie 40, a greater path radially inward, so that a quick turn on the Coupling element 28 is ensured.
  • the toothing 32 is directed radially outward with respect to the axis of rotation, and the coupling element 28 engages in the driving toothing 32 with respect to the axis of rotation from radially outside.
  • the driving teeth on the output element with respect to the axis of rotation is directed radially inwardly and the coupling element is pivoted radially outward and engages in the driving teeth 32.
  • control surface 43 may be provided on a radial outer side and the Ausberichtgeometrie 42 attack from radially outward on this control surface, contrary
  • the control surface 43 and the control surface 41 may also be curved. It is only necessary that the plane 52, which is tangent to the Einberichtgeometrie 40 at the Einberichtgeometrie 40 to the Einbericht materials 41, in the direction of rotation D to the plane 54, which is defined by the pivot axis 30 of the coupling element and the axis of rotation 27 by an angle is pivoted by more than 90 °.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)

Abstract

Kupplung (18) für einen Gurtstraffer (10) in einem Fahrzeug, mit einem Eingangselement (26) und einem Abtriebselement (34), die um eine gemeinsame Drehachse verdrehbar sind, mit einem Kupplungselement (28), das am Eingangselement (26) um eine Schwenkachse (30) zwischen einer Ausgangsstellung und einer eingesteuerten Stellung verschwenkbar angebracht ist und in der eingesteuerten Stellung das Eingangselement (26) mit dem Abtriebselement (34) koppelt, und mit einem Steuerelement (36), das bei einem Verdrehen des Eingangselements (26) in einer Drehrichtung (D) relativ zum Steuerelement (36) das Kupplungselement (28) zwischen der Ausgangsstellung und der eingesteuerten Stellung bewegt, wobei am Steuerelement (36) eine Einsteuergeometrie (40) vorgesehen ist, die mit einer von der Drehachse abgewandten, an einem Steuerabschnitt (39) des Kupplungselements (28) vorgesehenen Einsteuerfläche (41) zusammenwirken kann, um das Kupplungselement (28) von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung zu bewegen.

Description

Kupplung für einen Gurtstraffer
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für einen Gurtstraffer in einem Fahrzeug, mit einem Eingangselement und einem Abtriebselement, die um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind, mit einem Kupplungselement, das am Eingangselement um eine Schwenkachse zwischen einer Ausgangsstellung und einer eingesteuerten Stellung verschwenkbar angebracht ist und in der eingesteuerten Stellung das Eingangselement mit dem Abtriebselement koppelt, und mit einem Steuerelement, das bei einem Verdrehen des Eingangselements in einer Drehrichtung relativ zum Steuerelement das Kupplungselement zwischen der Ausgangsstellung und der eingesteuerten Stellung bewegt, wobei am Steuerelement eine Einsteuergeometrie vorgesehen ist, die mit einer von der Drehachse abgewandten, an einem Steuerabschnitt des Kupplungselements vorgesehenen Einsteuerfläche zusammenwirken kann, um das Kupplungselement von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung zu bewegen.
Reversible Gurtstraffer weisen einen Antrieb auf, der mittels einer Kupplung mit der Aufrollerachse 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 von der Gurtspule aufgewickelt und somit eingezogen werden kann. Eine solche Kupplung für einen Gurtstraffer ist beispielsweise in der DE 10 201 1 1 19 343 A1 gezeigt. Die Kupplung hat ein als Scheibe ausgebildetes Eingangselement, das permanent mit dem Antrieb gekoppelt ist, ein Abtriebselement, das mit der Gurtspule gekoppelt ist, sowie ein 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 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 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.
Bei den bekannten Kupplungen ist aber ein relativ großer Verdrehwinkel des Eingangselements relativ zum Steuerelement erforderlich, um das Kupplungselement in die eingesteuerte Stellung zu bewegen. Dadurch wird das Kupplungselement zunächst mit dem Eingangselement mitgedreht, wodurch es vorkommen kann, dass eine Zahn-auf-Zahn-Stellung einer gurtspulenseitigen Verzahnung mit der Verzahnung an der Kupplungsklinke auftritt. Dadurch werden die Verzahnungen wesentlich stärker beansprucht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung für einen Gurtstraffer bereitzustellen, die ein schnelleres Einsteuern des Kupplungselements in die eingesteuerte Stellung ermöglicht, um die Beanspruchung der Kupplung im Strafffall zu reduzieren.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Kupplung für einen Gurtstraffer in einem Fahrzeug vorgesehen, mit einem Eingangselement und einem Abtriebselement, die um eine gemeinsame Achse drehbar sind, mit einem Kupplungselement, das am Eingangselement um eine Schwenkachse zwischen einer Ausgangsstellung und einer eingesteuerten Stellung verschwenkbar angebracht ist und in der eingesteuerten Stellung das Eingangselement mit dem Abtriebselement koppelt, und mit einem Steuerelement, das bei einem Verdrehen des Eingangselements in einer Drehrichtung relativ zum Steuerelement das Kupplungselement zwischen der Ausgangsstellung und der eingesteuerten Stellung bewegt. Am Steuerelement ist eine Einsteuergeometrie vorgesehen, die mit einer von der Drehachse abgewandten, an einem Steuerabschnitt des Kupplungselements vorgesehenen Einsteuerfläche zusammenwirken kann, um das Kupplungselement von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung zu bewegen. Erfindungsgemäß ist in der Ausgangsstellung des Kupplungselements eine im Berührpunkt der Einsteuergeometrie an der Einsteuerfläche tangential zur Einsteuerfläche verlaufende Ebene zu einer Ebene, die durch die Schwenkachse des Kupplungselements und die Drehachse definiert ist, in Drehrichtung um einen Winkel von mindestens 90°, insbesondere um einen Winkel von mehr als 135°, verschwenkt.
Durch die erfindungsgemäße Geometrie bzw. Anordnung der Einsteuerfläche erfolgt ein Verschwenken des Kupplungselements in die eingesteuerte Stellung bei einem wesentlich geringeren Drehwinkel des Eingangselements relativ zum Steuerelement als im Stand der Technik. Durch das schnelle Einsteuern des Kupplungselementes wird dieses nicht mehr in Drehrichtung relativ zum Abtriebselement bewegt, sondern auf einer geradlinigen oder einer der Drehrichtung entgegengesetzten, beispielsweise spiralförmigen, Bewegungsbahn gegen das Abtriebselement geführt, sodass eine Verzahnung des Kupplungselements bogenförmig um die Zähne einer am Abtriebselement vorgesehenen Verzahnung herumgeführt werden und entgegen der Drehrichtung gegen diese geführt werden. Die erfindungsgemäße Kupplung ermöglicht also ein wesentlich schnelleres Einsteuern des Kupplungselements und somit eine schnellere Koppelung des Eingangselements mit dem Abtriebselement.
Das Verschwenken des Kupplungselements von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung erfolgt vorzugsweise bei einem Drehwinkel des Eingangselements relativ zum Steuerelement von weniger als 20°, sodass ein sehr schnelles Koppeln des Eingangselements mit dem Abtriebselement erfolgt. Am Abtriebselement kann eine Mitnahmeverzahnung vorgesehen sein und am Kupplungselement eine Verzahnung, die in der eingesteuerten Stellung mit der Mitnahmeverzahnung zusammenwirkt, wobei der Abstand der Verzahnung zur Schwenkachse des Kupplungselements größer ist als der Abstand der Einsteuerfläche zur Schwenkachse. Der erfindungsgemäße Effekt, wonach ein wesentlich schnelleres Einschwenken des Kupplungselements in die eingesteuerte Stellung erfolgt, ist unabhängig von der Positionierung der Verzahnung am Kupplungselement. Ist die Verzahnung des Kupplungselements aber weiter von der Schwenkachse entfernt als die Einsteuerfläche, erfolgt bei einer Bewegung der Einsteuerfläche radial nach innen, also in Richtung der eingesteuerten Stellung eine betragsmäßig größere, also schnellere Bewegung der Verzahnung gegen die Mitnahmeverzahnung des Abtriebselements. Es erfolgt somit ein noch schnelleres Einsteuern des Kupplungselements. Die Mitnahmeverzahnung ist vorzugsweise bezüglich der Drehachse radial nach außen gerichtet und das Kupplungselement greift bezüglich der Drehachse von radial außen in die Mitnahmeverzahnung ein. Das Kupplungselement wird also radial nach innen verschwenkt. Bei einem solchen Aufbau kann das Steuerelement beispielsweise einen ringförmigen Abschnitt aufweisen und die Einsteuergeometrie liegt bezüglich der Drehachse radial von außen an der Einsteuerfläche an.
Um das Kupplungselement nach Beendigung eines Straffvorgangs zurück in die Ausgangsstellung zu bewegen, in der das Eingangselement nicht mit dem Abtriebselement gekoppelt ist, ist am Steuerelement vorzugsweise eine Aussteuergeometrie vorgesehen. Die Aussteuergeometrie greift an einer Aussteuerfläche am Kupplungselement an. Die Einsteuerfläche ist beispielsweise auf der radialen Außenseite des Steuerabschnitts und die Aussteuerfläche auf der radialen Innenseite des Steuerabschnitts vorgesehen. Die Aussteuerfläche und die Einsteuerfläche definieren beispielsweise zwischen sich einen Steg, der den Steuerabschnitt bildet. Da die Aussteuerfläche und die Einsteuerfläche den gleichen Abstand zur Schwenkachse des Kupplungselements aufweisen und insbesondere parallel zueinander verlaufen können, erfolgt der Aussteuervorgang ähnlich schnell wie der Einsteuervorgang.
Das Eingangselement und das Steuerelement sind beispielsweise scheibenartig oder ringförmig ausgebildet. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Konstruktion der Kupplung. Das Eingangselement und das Steuerelement weisen vorzugsweise die gleiche Drehachse auf, sodass diese ineinander angeordnet werden können. Das Eingangselement und das Steuerelement sind vorzugsweise über ein Federelement miteinander gekoppelt, wobei das Federelement in der eingesteuerten Stellung vorgespannt ist. In der Ausgangsstellung der Kupplung bzw. des Kupplungselements ist das Federelement nicht oder nur geringfügig vorgespannt. Beim Verdrehen des Eingangselements relativ zum Steuerelement, also beim Aktivieren der Kupplung, wird das Federelement während des Verschwenkens des Kupplungselements in die eingesteuerte Stellung weiter vorgespannt, so dass das Steuerelement in eine Ausgangsstellung relativ zum Eingangselement beaufschlagt ist. Nach Beendigung des Straffvorgangs und des Antriebs des Eingangselements wird das Eingangselement relativ zum Steuerelement entgegen der Drehrichtung bewegt, sodass durch die Aussteuerfläche und die Aussteuergeometrie das Kupplungselement zurück in die Ausgangsstellung bewegt wird. Es ist also kein zusätzlicher Antrieb erforderlich, um das Kupplungselement von der eingesteuerten Stellung in die Ausgangsstellung zu bewegen.
Vorzugsweise ist des Weiteren ein ringförmiges Gehäuse vorgesehen, wobei die Aufnahme das Steuerelement in Umfangsrichtung umschließt.
Weitere Vorteile und Merkmale finden sich in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen: - Figur 1 einen Gurtstraffer mit einer erfindungsgemäßen Kupplung,
Figur 2 eine Detailansicht der Kupplung aus Figur 1 ,
Figur 3 eine Kupplung aus dem Stand der Technik.
In Figur 1 ist ein Gurtstraffer 10 für eine Gurtspule 12 gezeigt. Auf der Gurtspule 12 kann ein Gurtband 14 eines Sicherheitsgurtes eines Kraftfahrzeugs 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 auf, mit einem Motorzahnrad 22, 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 Figur 2) gebildet, die um die Drehachse 27 der Gurtspule 12 drehbar ist. Am Außenumfang des Eingangselements 26 ist eine Verzahnung vorgesehen, in die das Stirnradgetriebe 24 eingreift.
Des Weiteren ist am Eingangselement 26 ein Kupplungselement 28, in der hier gezeigten Ausführungsform ein Kupplungshebel, vorgesehen, das von einer Ausgangsstellung in eine eingesteuerte Stellung bewegbar ist. In der eingesteuerten Stellung wird, wie nachfolgend erläutert wird, das Eingangselement mit einem Abtriebselement 34, das mit der Gurtspule 12 gekoppelt ist, kraftschlüssig gekoppelt. Das Kupplungselement 28 ist um eine Schwenkachse 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 Drehachse 27. Am Kupplungselement 28 sind mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Zähne 29 vorgesehen, die wie nachfolgend erläutert wird, in eine Verzahnung 32 des 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 ist und um dessen Drehachse 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. 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 der eingesteuerten Stellung zuverlässig mit dem Abtriebselement 34 gekoppelt. Ein Lösen des Kupplungselements 28 ist nur möglich, wenn keine Kraft auf das Eingangselement 26 und das Abtriebselement 34 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 Drehachse 27 gelagert ist. Das Steuerelement 36 ist über ein Federelement 38 mit dem Eingangselement 26 gekoppelt, wobei in der in Figur 1 und 2 gezeigten Ausgangsstellung des Kupplungselements 28 das Federelement 38 im Wesentlichen unbelastet ist. Am Steuerelement 36 ist eine Einsteuergeometrie 40 vorgesehen, die an einer am Kupplungselement 28 vorgesehenen Einsteuerfläche 41 anliegt. Die Einsteuerfläche 41 ist an einem Steuerabschnitt
39 vorgesehen, der durch einen axial vom Kupplungselement 28 vorstehenden Steg am Kupplungselement 28 gebildet ist. Die Einsteuerfläche 41 ist auf der von der Drehachse 27 abgewandten Seite des Steuerabschnitts 39 vorgesehen. Bei einer Bewegung des Eingangselements 26, also auch des auf dem Eingangselement 26 gelagerten Kupplungselements 28, relativ zum Steuerelement 36 wird das Kupplungselement 28 durch die Einsteuergeometrie
40 um die Schwenkachse 30 in die eingesteuerte Stellung bewegt. Des Weiteren ist eine Aussteuergeometrie 42 vorgesehen, die ebenfalls durch einen Vorsprung am Steuerelement 36 gebildet ist. Die Aussteuergeometrie 42 liegt an einer Aussteuerfläche 43 an, die am Steuerelement 36 gegenüberliegend zur Einsteuerfläche 41 vorgesehen ist, also auf der zur Schwenkachse 30 zugewandten Seite des Steuerabschnitts 39. Die Aussteuergeometrie 42 kann das Kupplungselement 28 bei einer entgegengesetzten Drehung des Eingangselements 26 zum Steuerelement 36 in die Ausgangsstellung zurückbewegen.
Wird das Eingangselement 26 durch den Antrieb 16 in Drehrichtung D beschleunigt, drehen sich das Steuerelement 36 und das Sperrrad 44 zunächst mit. Dazu sind das Steuerelement 36 und das Sperrrad 44 per Reibschluss miteinander verbunden. Zur Erzielung der Reibkraft wird das ringförmige Steuerelement durch eine Druckfeder 46 beaufschlagt. Dazu hat das Steuerelement 36 eine Unterbrechung des Ringes, in der die Druckfeder 46 so angeordnet ist, dass sie das Steuerelement auseinander und innenseitig gegen das Sperrrad 44 drückt. Wird das Sperrrad 44 durch einen hier nicht näher dargestellten Anschlag an der Weiterdrehung gehindert, bleiben das Sperrrad 44 und das Steuerelement 36 zunächst hinter der Bewegung des Eingangselements 26 zurück. Aufgrund der Bewegung des Eingangselements 26 relativ zum Steuerelement 36 gelangt die Einsteuerfläche 41 des Kupplungselements 28 mit der Einsteuergeometrie 40 in Anlage und 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 Abtriebs- element 34 gekoppelt. Über das Eingangselement 26 und die das Kupplungselement 28 wird dabei auch das Steuerelement 36 relativ zum Sperrrad 44 verdreht, wobei die durch die Druckfeder 46 erzeugte Reibkraft überwunden wird. Dabei wird das Federelement 38 gespannt. 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.
Wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, ist an dem Eingangselement 26 ein Anschlag 47 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 bei einer weiteren Drehung des Eingangselements mit diesem mit gedreht werden.
Nach Beendigung des Straffvorgangs wird der Antrieb 16 in die entgegengesetzte Richtung gedreht. Das Sperrrad 44 wird dann nach einem festgelegten Drehwinkel an einem weiteren nicht näher dargestellten Anschlag festgehalten. Über den Reibschluss wird dabei das Steuerelement 36 zunächst mit gedreht und kommt dann mit dem Sperrrad zum Stehen. Durch die Relativdrehung zwischen dem Steuerelement 36 und dem Eingangselement 26 wird dann das Kupplungselement 28 über die Aussteuergeometrie 42 in die Ausgangsstellung zurück bewegt wird.
Zur Aktivierung der Kupplung 18 und somit des Gurtstraffers 10 ist außer der Aktivierung des Antriebs 16 keine aktive erforderlich.
Wie in Figur 1 zu sehen ist, kann dennoch ein zusätzlicher Steuerhebel 48 vorhanden sein, der in eine Verzahnung 50 auf der Außenseite des Sperrrades 44 eingreifen kann. Eine langsame Drehung des Eingangselements 26 würde aufgrund der Kopplung durch das Federelement 38 nicht ausreichen, um eine relative Bewegung des Kupplungselements und des Eingangselements zu bewirken. Greift der Steuerhebel 48 in die Verzahnung des Sperrrades 44 ein, wird dieses 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 Kupplungselements 28 gegen das Steuerelement 36 und somit eine Koppelung mit dem Abtriebselement 34.
Wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, ist eine im Berührpunkt der Einsteuergeometrie 40 an der Einsteuerfläche 41 tangential zur Einsteuerfläche 41 laufende Ebene 52 in Drehrichtung D zu einer Ebene 54, die durch die Schwenkachse 30 des Kupplungselements und die Drehachse 27 definiert ist, um einen Winkel von mehr als 90°, in der hier gezeigten Ausführungsform um einen Winkel 56 von ca. 95°, verschwenkt.
Durch diese Anordnung der Einsteuerfläche 41 bzw. der Einsteuergeometrie 40 erfolgt ein Verschwenken des Kupplungselements 28 von der in Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung bei einem Drehwinkel des Eingangselements 26 relativ zum Steuerelement 36 von weniger als 20°. Dieses schnelle Einschwenken des Kupplungselements 28 in die eingesteuerte Stellung hat den Vorteil, dass die am vorderen Ende des Kupplungselements 28 vorgesehenen Zähne 29 sehr schnell gegen die Verzahnung 32 des Abtriebselements geführt werden. Wie in Figur 2 zu sehen ist, bewegen sich die Zähne 29 auf einer Spiralbahn entgegen der Drehrichtung D. Dies führt dazu, dass die Zähne 29 in einer Bogenbewegung gegen die Verzahnung 32 bewegt werden, sodass diese hinter die Zähne der Verzahnung 32 eingreifen können.
In Figur 3 ist zum Vergleich eine Kupplung 18' aus dem Stand der Technik dargestellt. Das Verschwenken des Kupplungselements 28' erfolgt hier bei einem Verdrehen des Steuerelements 36' um einen Winkel von ca. 40°. Wie in dieser Figur zu sehen ist, werden die Zähne 29' in Drehrichtung D mitgenommen und auf einer bogenförmigen bzw. spiralförmigen Bewegungsbahn 56', die im Wesentlichen in Drehrichtung D verläuft, gegen die Verzahnung 32' gezogen. Hierbei kann es aber vorkommen, dass die Zähne 29' direkt auf die Zähne der Verzahnung 32 treffen.
Die Wahrscheinlichkeit einer solchen Zahn-auf-Zahn-Stellung wird durch die erfindungsgemäße Kupplung 18 deutlich verringert, indem die Zähne 29 bogenförmig entgegen der Drehrichtung D gegen die Verzahnung 32 bewegt werden. Im Grenzfall ist die bogenförmige Bewegungsbahn eine Gerade, die radial zur Achse des Abtriebselements 34 verläuft.
In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Zähne 29 am freien Ende des Kupplungselements 28 angeordnet, sodass die Zähne 29 bereits bei einer kleinen Bewegung des Kupplungselements, die durch die Einsteuergeometrie 40 veranlasst wird, einen größeren Weg radial nach innen zurücklegen, sodass ein schnelles Einsteuern des Kupplungselements 28 sichergestellt ist.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Verzahnung 32 bezüglich der Drehachse radial nach außen gerichtet und das Kupplungselement 28 greift bezüglich der Drehachse von radial außen in die Mitnahmeverzahnung 32 ein. Es ist aber auch denkbar, dass die Mitnahmeverzahnung am Abtriebselement bezüglich der Drehachse radial nach innen gerichtet ist und das Kupplungselement nach radial außen verschwenkt wird und in die Mitnahmeverzahnung 32 eingreift.
Ebenso kann die Aussteuerfläche 43 auf einer radialen Außenseite vorgesehen sein und die Aussteuergeometrie 42 von radial außen an dieser Aussteuerfläche angreifen, entgegen
Die Aussteuerfläche 43 und die Einsteuerfläche 41 können auch gekrümmt ausgebildet sein. Es ist lediglich erforderlich, dass die Ebene 52, die im Berührpunkt der Einsteuergeometrie 40 an der Einsteuerfläche 41 tangential zur Einsteuerfläche 41 verläuft, in Drehrichtung D zur Ebene 54, die durch die Schwenkachse 30 des Kupplungselements und die Drehachse 27 definiert ist, um einen Winkel von mehr als 90° verschwenkt ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Kupplung (18) für einen Gurtstraffer (10) in einem Fahrzeug,
mit einem Eingangselement (26) und einem Abtriebselement (34), die um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind,
mit einem Kupplungselement (28), das am Eingangselement (26) um eine Schwenkachse (30) zwischen einer Ausgangsstellung und einer eingesteuerten Stellung verschwenkbar angebracht ist und in der eingesteuerten Stellung das Eingangselement (26) mit dem Abtriebselement (34) koppelt, und
mit einem Steuerelement (36), das bei einem Verdrehen des Eingangselements (26) in einer Drehrichtung (D) relativ zum Steuerelement (36) das Kupplungselement (28) zwischen der Eingangsstellung und der eingesteuerten Stellung bewegt,
wobei am Steuerelement (36) eine Einsteuergeometrie (40) vorgesehen ist, die mit einer von der Drehachse abgewandten, an einem Steuerabschnitt (39) des Kupplungselements (28) vorgesehenen Einsteuerfläche (41 ) zusammenwirken kann, um das Kupplungselement (28) von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung zu bewegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Ausgangsstellung des Kupplungselements (28) eine im Berührpunkt der Einsteuergeometrie (40) an der Einsteuerfläche (41 ) tangential zur Einsteuerfläche (41 ) verlaufende Ebene (45) zu einer Ebene, die durch die Schwenkachse des Kupplungselements (28) und die Drehachse definiert ist, in Drehrichtung (D) um einen Winkel von mindestens 90°, insbesondere um einen Winkel von mehr als 135°, verschwenkt ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verschwenken des Kupplungselements (28) von der Ausgangsstellung in die eingesteuerte Stellung bei einem Drehwinkel des Eingangselements (26) relativ zum Steuerelement (36) von weniger als 20° erfolgt.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Abtriebselement (34) eine Mitnahmeverzahnung (32) vorgesehen ist und am Kupplungselement (28) eine Verzahnung, die in der eingesteuerten Stellung mit der Mitnahmeverzahnung (32) zusammenwirkt, wobei der Abstand der Verzahnung zur Schwenkachse des Kupplungselements (28) größer ist als der Abstand des Steuerabschnitts (39) zur Schwenkachse (30).
4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeverzahnung (32) bezüglich der Drehachse radial nach außen gerichtet ist und das Kupplungselement (28) bezüglich der Drehachse von radial außen in die Mitnahmeverzahnung (32) eingreift.
5. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Steuerelement (36) eine Aussteuergeometrie (42) vorgesehen ist, um das Kupplungselement (28) von der eingesteuerten Stellung in die Ausgangsstellung zu bewegen, wobei die Aussteuergeometrie an einer Aussteuerfläche (43) am Steuerabschnitt des Kupplungselements (28) angreift.
6. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteuerfläche (43) auf der radialen Innenseite des Steuerabschnitts (39) vorgesehen ist.
7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement (26) und das Steuerelement (36) scheibenartig oder ringförmig ausgebildet sind.
8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement (26) und das Steuerelement (36) über ein Federelement miteinander gekoppelt sind, wobei das Federelement in der ausgesteuerten Stellung vorgespannt ist.
9. Kupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Gehäuse mit einer ringförmigen Aufnahme vorgesehen ist, das die Aufnahme das Steuerelements (36) in Umgangsrichtung umschließt.
10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (36) insbesondere federbeaufschlagt gegen die Aufnahme gedrückt wird.
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