WO2022167245A1 - Kupplungselement für einen gurtaufroller und gurtaufroller mit einer elektromotorischen antriebseinrichtung - Google Patents

Kupplungselement für einen gurtaufroller und gurtaufroller mit einer elektromotorischen antriebseinrichtung Download PDF

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WO2022167245A1
WO2022167245A1 PCT/EP2022/051471 EP2022051471W WO2022167245A1 WO 2022167245 A1 WO2022167245 A1 WO 2022167245A1 EP 2022051471 W EP2022051471 W EP 2022051471W WO 2022167245 A1 WO2022167245 A1 WO 2022167245A1
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WO
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belt
coupling element
ring
radially
outer ring
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/051471
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English (en)
French (fr)
Inventor
Geert Wittenberg
Original Assignee
Autoliv Development Ab
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Publication date
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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a coupling element for a belt retractor with the features of the preamble of claim 1 and a belt retractor with an electromotive drive device and a power tensioner with the features of the preamble of claim 10 or 11.
  • Belt retractors in safety belt devices in motor vehicles are generally used to wind up a safety belt that the occupant puts on while driving.
  • the occupant is restrained by the seat belt in the accident, so that an impact of the occupant on the inner vehicle structure in the accident is prevented or at least weakened.
  • the belt retractor has a belt shaft which is rotatably mounted in a frame and on which the safety belt can be wound up.
  • belt retractors can additionally have an electromotive drive device which acts on the belt shaft and, when activated, drives it either in the winding direction or in the unwinding direction.
  • the electromotive drive device can be used to drive the belt shaft to wind up the seat belt into the parked position, to reversibly tighten the seat belt or to increase the belt force when the seat belt is fastened.
  • a drive spring can also be provided, which is supported at one end on the frame and prestresses the belt shaft in the winding direction via the other end, so that the belt shaft is driven in the winding direction by the drive spring after it has been put down and is wound up in the parking position becomes.
  • the electromotive drive device can also be used to reduce the spring force of the drive spring acting on the belt shaft and thus increase the wearing comfort of the safety belt.
  • generic belt retractors can also have a power tensioner which, when activated, drives the belt shaft in the winding direction with a significantly higher tensioning power than the electromotive drive device.
  • a performance tighter can be implemented, for example, in the form of a pyrotechnic irreversible tightener or in the form of an electric motor with a significantly higher output.
  • the power tightener is activated, for example, in an early phase of an accident that can no longer be avoided or in a more critical driving situation, which requires a significantly higher retraction force in the seat belt to restrain the occupant.
  • the occupant can, for example, be pulled back into the seat from an "out of position" position or, in the event of an unavoidable accident, be pulled back more into the seat so that the forward displacement path then available for the force-limited belt webbing extension is increased .
  • Such a belt retractor with an electric motor drive device and a power tensioner is known, for example, from publication WO 2005/021339 A1.
  • a problem with such a belt retractor is that the drive movements of the belt shaft, which are caused by the activation of the electromotive drive device and the power tensioner, should not overlap if possible. Furthermore, the rotary drive movement of the belt shaft should not be adversely affected by the electromotive drive device when the power tensioner is activated.
  • the electromotive drive device drives or has driven the belt shaft in a phase prior to the accident as a reversible belt tensioner for pre-tensioning in the winding direction, and the power tensioner then subsequently in an early phase of the accident that has occurred is activated if there is still a connection between the electromotive drive device and the belt shaft.
  • the belt retractor known from WO 2005/021339 A1 has a clutch between the electromotive drive device and the belt shaft. Furthermore, the power tensioner is designed in such a way that it drives the spool to a higher rotational speed when activated, and that the spool driven thereby to a higher rotational speed returns the clutch to its release position and thus the clutch connection between the spool and the electric motor Drive device cancels.
  • the clutch is formed here by two toothed discs, which to produce the coupling connection between the electric motor Drive device and the spool in an internal gear rotatably connected to the
  • the clutch bell housing connected to the belt shaft and, when the power tensioner is activated, are pushed back out of the inner teeth of the clutch bell housing due to their toothing geometry and the higher rotational speed of the belt shaft.
  • the invention is based on the object of providing a coupling element for a belt retractor which should be inexpensive to produce and designed in such a way that it reliably transmits both the drive movement of the electromotive drive device and the rotary connection when the belt shaft is driven by the power tensioner cancels.
  • the invention is also based on the object of creating a belt retractor with an electromotive drive device and a power tensioner which reliably fulfills the functions mentioned.
  • the coupling element has an outer ring with a force transmission surface arranged radially on the outside and an inner ring with a force transmission surface on the radially inside, and the outer ring is connected to the inner ring via a deformation section, wherein the deformation section presses the outer ring outwards when the outer ring rotates in a first direction of rotation by compressive forces exerted radially outwards pushes, and when the inner ring rotates in the first direction of rotation, it contracts due to tensile forces directed radially inwards, reducing its outer diameter.
  • the coupling element is arranged between the clutch and the belt shaft or between the electromotive drive device and the belt shaft in such a way that it is connected to the inner ring in a rotationally fixed manner with the belt shaft and the electromotive drive device or the clutch engages when the electromotive drive is activated.
  • drive device is rotatably connected to the outer ring.
  • the outer ring is braced by increasing the contact pressure to the clutch or to the electromotive drive device and the rotary drive movement is reliably transmitted to the belt shaft.
  • the power tensioner is activated and the spool is driven in the first direction of rotation instead, the inner ring is driven in the first direction of rotation relative to the outer ring, and the outer ring is then subjected to tensile forces acting radially inwards due to a deformation of the deformation section and contracted to a smaller outer diameter.
  • the expansion and contraction of the outer ring is brought about solely by the internal deformation of the coupling element in the area of the deformation section, without the need for additional elements to be provided and moved.
  • the deformation section deliberately forms an inherently flexible connection between the outer ring and the inner ring, which deliberately widens or contracts the outer ring through deformation depending on the described rotational movements of the outer ring and the inner ring and thereby deliberately stiffens the rotary connection or cancels.
  • the deformation section has a shape that forces the compressive forces during the rotary movement of the outer ring and the tensile forces during the rotary movement of the inner ring through its shape and the deformation caused during the rotary movements of the outer ring and the inner ring.
  • the shape can preferably be formed by a plurality of regularly arranged webs which are directed radially obliquely outwards counter to the first direction of rotation. Due to the proposed shape, the deformation section deliberately has a different rigidity depending on the direction of rotation, which is used to ensure that the rotary movement of the outer ring in the first direction of rotation when the electromotive drive device is activated is transmitted by greater rigidity, while the rotary movement of the inner ring is transmitted during activation of the power tensioner is deliberately not transmitted.
  • the rigidity of the deformation section is even deliberately increased during the drive via the electromotive drive device through the rotation of the outer ring, since the webs stand up due to their orientation during the rotary movement of the outer ring in the first direction of rotation and thereby a compressive force acting radially from the inside on the outer ring generate. This automatically clamps the outer ring. If the inner ring is driven in the first direction of rotation when the power booster is activated, a radially inclined tensile force is exerted on the outer ring via the webs due to their orientation, so that it is pulled along and radially on a smaller one Outer diameter is contracted.
  • the outer ring and the inner ring are formed by circular rings, and the rings have an identical thickness perpendicular to their ring planes.
  • the coupling element is therefore particularly advantageous with the outer ring and the inner ring in a space-saving, compact shape with plane-parallel side surfaces and the greatest possible degree of material utilization.
  • This compact design and the associated degree of material utilization can be further increased in that the webs perpendicular to the planes of the ring have a thickness corresponding to the thicknesses of the outer ring and the inner ring.
  • the force transmission surface of the inner ring has a profile in the form of regularly arranged indentations.
  • the coupling element can be connected to the belt shaft to transmit the high torque of the power tensioner, forming a form-fitting connection.
  • Such indentations can be realized, for example, by a toothing or also by a generally non-circular shape that deviates from the circular shape.
  • the coupling element can preferably be formed by a one-piece elastomer body, as a result of which it can also be produced in large numbers in a particularly cost-effective manner.
  • the elastomer body is formed from an elastomer with a Shore hardness A greater than 70.
  • a belt retractor with a belt shaft on which a seat belt can be wound up and an electromotive drive device which drives the belt shaft in the winding direction when activated via a switchable clutch, and with a belt shaft when activated in Proposed winding direction driving power tensioner, in which a coupling element according to one of claims 1 to 9 is arranged between the spool and the clutch.
  • a belt retractor with the features of the preamble of claim 11, in which between the clutch and the belt shaft Coupling element is provided which, in the closed position of the clutch, produces a rotary connection between the clutch and the spool for transmission of the drive rotary movement of the electromotive drive device and automatically cancels the rotary connection when the power tensioner is activated.
  • the additional coupling element introduced into the power transmission path between the coupling and the belt shaft creates the possibility of canceling the rotary connection between the coupling and thus also between the electric motor drive device and the belt shaft independently of the position of the clutch and the electric motor drive device of of the belt shaft so that the power tensioner can then drive the belt shaft in the winding direction without this movement being able to be disturbed by the drive device, even if the clutch is still in the closed position.
  • the coupling element is deliberately designed in such a way that it transmits the rotary drive movement of the drive device to the belt shaft, while deliberately releasing the rotary connection when the power tensioner is activated when the belt shaft is actively driving in relation to the coupling element in the winding direction.
  • the reversal of the rotary connection via the coupling element is brought about by the higher rotational acceleration, the higher torque to be transmitted or also by the higher speed of the belt shaft when it is driven by the power tensioner.
  • the coupling element enables the rotary connection to be canceled independently of the position of the coupling, so that jamming of the toothed discs no longer has any effect on the decoupling process. Furthermore, the angle of rotation of the belt shaft required for decoupling the electromotive drive device can be further reduced since the actual coupling no longer has to be transferred to the release position for decoupling.
  • the inserted coupling element practically forms an interface independent of the coupling in the power transmission path from the electromotive drive device to the belt shaft and vice versa, in which the rotary connection is only canceled when the power tensioner is activated and the belt shaft is then active in relation to the electromotive drive device is driven in the winding direction.
  • the coupling element is thus deliberately designed to act as a function of the direction of rotation and transmits the torque in only one direction of rotation. In this case, this is the direction of rotation, starting from the clutch, in the winding direction of the belt shaft during reversible belt tensioning.
  • a rectified torque exerted by the belt shaft acts in the coupling element, which in this case leads to the revolving connection being canceled.
  • this torque exerted by the belt shaft is identical to a purely theoretical rotary drive movement of the reversible belt tensioner in the unwinding direction of the seat belt when the belt shaft is stationary.
  • the coupling element does not necessarily have to be in the form of a single element; it can also be implemented by combining and interacting with a number of individual sub-elements.
  • the realization of both requirements, ie the transmission of the torque during the reversible belt tensioning and the release of the rotary connection when the power tensioner is activated, can be realized in a particularly simple manner in terms of design by the coupling element having a different rigidity depending on the direction of rotation.
  • the rigidity of the coupling element for transmitting the rotary motion of the electromotive drive device to drive the belt shaft in the winding direction is higher than the stiffness which the coupling element counteracts with a rotary motion of the belt shaft in the winding direction when driven by the power tensioner.
  • the coupling element itself can be designed in such a way that it transmits the rotary movement of the electromotive drive device simply because of the different stiffnesses that depend on the direction of rotation, while it is deliberately deformed to a greater extent during the drive rotary movement of the power tensioner, whereby the rotary connection is then eliminated.
  • the coupling element can be deliberately designed in such a way that it deliberately widens when the rotary movement of the electromotive drive device is transmitted and braces itself between the coupling and the belt shaft, increasing the contact pressure forces, while it deliberately expands more when the power tensioner is activated deformed and thereby deformed and contracted while reducing the contact pressure until the slewing ring is completely released.
  • the different rigidity corresponds to a different deformation resistance, which means that the coupling element consciously opposes a higher resistance to the drive of the electromotive drive device transmitted via the coupling in the winding direction of the seat belt than to a drive of the belt shaft by the power tensioner in winding up. direction of the seat belt.
  • the different rigidity is used here in a targeted manner to transmit the rotational movement of the electromotive drive device, while the rotational movement transmitted by the belt shaft during activation of the power tensioner deliberately leads to a distortion due to the lower rigidity. forming of the coupling element and a cancellation of the slewing ring.
  • Such a coupling element can be manufactured particularly inexpensively by being designed as an elastomer ring.
  • elastomer rings can be manufactured with very high dimensional accuracy and in large quantities.
  • elastomeric rings can be installed in the belt retractor very inexpensively by means of a simple insertion process.
  • the coupling element thus has a certain elasticity, as a result of which irregularities in the coupling movement can be compensated for and the coupling process can be made softer overall.
  • the elastomer ring can preferably be made of an elastomer with a Shore hardness greater than 70.
  • the elastomer ring is preferably non-rotatably connected to the belt shaft with a radially inner annular surface.
  • the radially inner annular surface thus forms the force transmission surface for a direct transmission of the torque from the belt shaft to the clutch element when the power tensioner is activated.
  • the elastomer ring can preferably have a profile on the radially inner ring surface which forms a non-rotatable connection of the elastomer ring with the belt shaft by contacting a shape-corresponding counter-profile of the belt shaft in relation to the axis of rotation of the belt shaft. In cooperation with the counter-profile, the profile thus forms a form-fitting force transmission surface.
  • the profile can be a multi-tooth profile, for example Polygon profile or a generally non-round profile. Both the rotary drive movement during the reversible belt tightening and the rotary movement for releasing the rotary connection during activation of the power tensioner are transmitted via this profile, so that this rotary connection is independent of the direction of rotation.
  • the elastomer ring preferably has a radially outer annular surface for transmitting the rotary drive motion of the electromotive drive device.
  • the radially outer ring surface thus forms the force transmission surface or clamping surface via which the rotary drive motion of the electromotive drive device is introduced via the clutch directly into the clutch element and further transmitted to the belt shaft.
  • the elastomer ring can preferably have a surface structure on the radially outer ring surface that increases the coefficient of friction, as a result of which the torque that can be transmitted is increased.
  • a surface structure that increases the coefficient of friction can be formed, for example, by profiling or increased surface roughness.
  • the elastomer ring has an inner ring and an outer ring, and that a multiplicity of recesses arranged regularly distributed over the circumference are provided between the inner ring and the outer ring.
  • the proposed structure of the elastomer ring is advantageous in that the inner ring and the outer ring create dimensionally stable sections with the largest possible force transmission surfaces with increased rigidity, while the recesses provided between the outer ring and the inner ring create a deliberately weaker section in the elastomer ring is formed, which allows a relative movement between the inner and the outer ring.
  • the recesses can preferably be formed by slits directed radially, obliquely outwards, counter to the driving direction of rotation of the belt shaft when the power tensioner is activated.
  • the forces introduced by the belt shaft when the power tensioner is activated in the elastomer ring are absorbed by the recesses formed in this way Webs located between the recesses are converted vectorially into tensile forces directed radially obliquely outwards, counter to the direction of rotation of the belt shaft Inner ring is used while reducing its outer diameter. This reduction in the outer diameter then reduces the torque that can be transmitted from the outer ring to the clutch until, in the extreme case, the slewing ring is completely eliminated.
  • the outer ring of the elastomer ring is driven in the winding direction of the spool, and the torque thus introduced is also vectorially deflected by the webs, which in this case, however, leads to the webs being subjected to a compressive force. Due to the alignment of the webs, the pressure forces acting in the webs and thus the contact pressure of the outer ring on the coupling are increased because the outer ring is slightly expanded as a result.
  • the coupling element braces itself in relation to the coupling.
  • the slots can preferably have a width that increases radially outwards, whereby the weakening of the elastomer ring in the area of the recesses can be evened out starting from the radial inside to the radial outside, taking into account the increasing radius.
  • the slots are separated from one another by webs which have a constant width radially outward.
  • the elastomer ring has a constant width over its radial extent. In this way, the elastomer ring can be made very compact and its material can be used to transmit the rotary movements with maximum utilization.
  • FIG. 2 shows a belt retractor according to the invention in a side view of a gear
  • FIG. 3 shows a belt retractor according to the invention in an exploded view
  • FIG. 7 shows the coupling element before the activation of the electric motor drive device, during the activation of the electric motor drive device and during the activation of a power tensioner as a single part according to a first exemplary embodiment
  • FIG 8 shows the coupling element with a belt shaft according to a second exemplary embodiment.
  • a belt retractor 1 according to the invention with an electromotive drive device in the form of an electric motor 2 and a power tensioner in the form of an irreversible pyrotechnic belt tensioner 3 can be seen in FIGS.
  • the belt retractor 1 has a belt shaft 100 which is rotatably mounted in a frame 4 and from which a profiled shaft extension 5 leading to the outside can be seen.
  • a seat belt 6 can be wound up on the seat belt shaft 100, and the seat belt shaft 100 is spring-loaded in the winding direction of the seat belt 6 by a drive spring (not shown) supported on the frame 4, so that the seat belt 6 automatically moves into the parking position after it has been removed on- is wound.
  • the electric motor 2 drives the belt shaft 100 when activated
  • the electric motor 2 is used here as a winding aid for driving the belt shaft 100 in the winding direction after the seat belt has been removed, for reversible belt tightening in the pre-accident phase or for warning the occupant with a slight tightening of the seat belt.
  • retraction forces of between 2 N and 300 N can be generated in the seat belt 6 .
  • the drive speed of the electric motor 2 is reduced from up to 15,000 rpm via the gear 7 to lower speeds with an increase in torque, and a small-sized electric motor 2 with a low output can be used.
  • the spool 100 Since the spool 100 must be able to rotate freely during normal use of the belt retractor 1, the rotary movement of the gear 7 is only transmitted to the spool 100 by the closing of the clutch 8 via the coupling element 9 provided according to the invention.
  • the clutch 8 is designed in such a way that it automatically establishes the rotary connection via the clutch element 9 on the belt shaft 100 when the electric motor 2 is activated.
  • An irreversible pyrotechnic belt tensioner 3 is provided here as the power tensioner, which has proven itself in the prior art and, when activated by igniting a pyrotechnic propellant charge, provides a very high level of performance in a very short time.
  • the belt tensioner 3 suddenly drives the belt shaft 100 with a very high rotational acceleration and a very high torque in the winding direction.
  • the power tensioner drives the belt shaft 100 directly or, if appropriate, via a further clutch, independently of the electric motor 2 in the winding direction.
  • the power tensioner is activated, for example, in the early phase of an accident that can no longer be avoided and is used to pull the existing seat belt slack out of the seat belt and to couple the occupant as closely as possible to the vehicle deceleration.
  • the power tensioner drives the belt shaft 100 to achieve retraction forces in the seat belt of 1000 N and more.
  • a pyrotechnic belt tensioner 3 it would also be conceivable ton electric motor with a correspondingly high power or another comparable energy source to use as a power booster.
  • the coupling element 9 has a shape in which it connects the coupling 8 to the belt shaft 100 in a rotationally fixed manner in the winding direction.
  • the belt shaft 100 is thus still coupled to the electric motor 2 when the clutch 8 is in the closed position. If the power tensioner is then activated, the coupling of the electric motor 2 to the belt shaft 100 must be canceled as quickly as possible so that the power of the power tensioner is not reduced by the electric motor 2 that is still coupled. This takes place in the solution according to the invention by means of the provided coupling element 9, the form and function of which is described below with reference to FIGS.
  • the drive rotational movement of the electric motor 2 is reduced by the gear 7 to a lower speed, with the gear 7 engaging with a last gear wheel in an external toothing of a tensioner drive wheel 10 and thereby driving the tensioner drive wheel 10 when the electric motor 2 is activated in the winding direction of the seat belt 6 .
  • the tensioner drive wheel 10 is hood-shaped and has on its radially inwardly directed annular surface two control contours 19 and 20 that narrow radially inward counter to the direction of rotation of the tensioner drive wheel 10 .
  • the clutch 8 comprises two clutch clamps 17 and 18 which rest with their radial outer sides on the control contours 19 and 20 of the tensioner drive wheel 10 and are spring-biased radially outwards via an open spring ring 21 into the release position of the clutch 8 . Furthermore, a friction ring 22 is provided with two recesses 23 and 24, in which engage the clutch clamps 17 and 18, each with a control pin 25,26. The friction ring 22 covers the side of the clutch clamps 17 and 18 and is in frictional contact with a non-driven mating surface of the belt retractor 1 that cannot be seen.
  • the coupling element 9 is designed as an elastomer ring, which is non-rotatably fixed with an inner ring 12 with a radially inner force transmission surface in the form of a profiled radially inner annular surface 13 on a shape-corresponding counter-profile of a shaft extension 5 non-rotatably connected to the belt shaft 100.
  • the elastomer ring also has an outer ring 11 which has a force transmission surface radially on the outside in the form of an outer annular surface 16 which forms a clamping surface for the clutch clamps 17 and 18 of the clutch 8 .
  • the elastomer ring In the section of the elastomer ring between the inner ring 12 and the outer ring 11 there is a deformation section 29 with a large number of recesses 14 which are separated from one another by webs 15 .
  • the inner ring 12 and the outer ring 11 are solid without recesses and are therefore inherently stiffer and create the largest possible dimensionally stable force transmission surfaces radially on the outside and inside.
  • the elastomer ring is deliberately weakened in the area of the recesses 14 so that the inner ring 12 can perform slight rotary movements relative to the outer ring 11 . The same applies with regard to the possibility of movement of the outer ring 11 in relation to the inner ring 12.
  • the recesses 14 are slits which are oriented radially obliquely outwards, counter to the direction of rotation of the tensioner drive wheel 10 and have an outwardly increasing width in the form of triangles with an angle of 14 degrees in the circumferential direction, and the webs 15 arranged between them have a constant width along their longitudinal extension radially outwards.
  • the clutch 8 can be seen in the release position.
  • the coupling clamps 17 and 18 are pressed radially outwards by the spring ring 21 and are not in force-transmitting contact with the outer annular surface 16 of the coupling element 9, so that the belt shaft 100 with the shaft extension 5 and the coupling element 9 is free relative to the coupling 8 and the tensioner drive wheel 10 can rotate.
  • the ring surface 16 of the clutch element 9 and/or the clamping surfaces can be used 27 and 28 of the clutch clamps 17, 18 can be provided with a surface structure that increases the coefficient of friction, such as profiling, roughening or the like.
  • the tensioner drive wheel 10 is in a rotary drive connection with the clutch element 9 via the clutch 8 due to the clamping of the clutch clamps 17 and 18.
  • This frictional introduction of the torque into the clutch element 9 causes the outer ring 11 upon activation of the electric motor 2 and a drive in a first direction of rotation under the exertion of compressive forces, the webs 15 are entrained, which in turn entrain the inner ring 12 .
  • the transmission of the torque is supported in that the webs 15 convert this torque vectorially into a circumferential force and a radially inward acting compressive force due to their orientation, the radially acting compressive force the contact pressure of the annular surface 16 on the clamping surfaces 27 and 28 thus increases the outer ring 11 clamped against the clutch 8 .
  • the connection tightens itself practically during this drive movement of the belt shaft 100 in the winding direction when the clutch 8 is closed. The closed position of the clutch 8 is then maintained during the entire activation of the electric motor 2 and even afterwards.
  • the belt shaft 100 and thus the shaft extension 5 are also driven in the direction of the arrow A.
  • this drive of the spool 100 via the power tensioner takes place with a significantly higher rotational acceleration and/or speed of the spool 100 and the shaft extension 5, so that the coupling element 9 in this case also rotates in the direction of arrow A in the direction of the arrow A in driven the first direction of rotation becomes.
  • This torque introduced by the inner ring 12 results in a tensile force being generated in the webs 15 of the deformation section 29 , which is transmitted vectorially into a circumferential force and a radially inward-directed tensile force on the outer ring 11 through the alignment of the webs 15 .
  • the outer ring 11 is radially contracted, here from an outside diameter of 29 mm to an outside diameter of 28 mm. This contraction of the outer ring 11 breaks the frictional connection between the annular surface 16 and the clamping surfaces 27, 28 of the coupling clamps 17, 18 without the coupling clamps 17, 18 having to move.
  • the electromotive drive device here the electric motor 2
  • the electromotive drive device is decoupled from the spool 100, not by opening the clutch 8, but by automatically canceling the connection of the clutch 8 to the spool 100 in an interface newly created by the additional coupling element 9 .
  • a particular advantage of the coupling element 9 described here lies in the direction of rotation-dependent rigidity, which is designed such that the rigidity of the coupling element 9 when the outer ring 11 rotates in the drive direction of the tensioner drive wheel 10 or the clutch 8 relative to the inner ring 12 is higher and is even increased by the raising of the webs 15, while the rigidity when the inner ring 12 rotates in the same direction of rotation compared to the outer ring 11 is lower.
  • the clockwise rotation of the inner ring 12 (direction of arrow A) in the first direction of rotation is, for the coupling element 9 itself, with regard to the stresses to be absorbed in the coupling element 9, equivalent to a counterclockwise rotation of the outer ring 11, since here only the relative rotary movement of the Outer ring 11 to the inner ring 12 arrives.
  • the different rigidity of the coupling element 9 depending on the direction of rotation can also be recognized by the fact that the outer ring 11 opposes a clockwise torque acting on it when rotating in the first direction of rotation with greater rigidity than a counterclockwise torque.
  • the coupling element 9 is realized here by a single part, namely the elastomer ring made of an elastomer with a preferred Shore A hardness of greater than 70.
  • the elastomer ring enables decoupling solely through its deformation in the deformation section 29, the deformation here being deliberately designed by shaping the deformation section 29 with the webs 15 provided therein so that it differs depending on the direction of rotation.
  • the coupling element 9 also forms a force transmission surface for the coupling 8 when the electromotive drive device drives the belt shaft 100, for example to wind up the seat belt into the parking position or for reversible belt tensioning.
  • the different rigidity of the coupling element 9, which depends on the direction of rotation, is implemented here in a particularly simple manner by the shape of the coupling element 9 itself. However, it would also be conceivable to realize this through a specific structure of two or more different materials, through a multi-part design of the coupling element 9 and through the interaction of different parts. It is only important that the rotary connection is established or maintained when the electromotive drive device is activated and the outer ring 11 rotates in the first direction of rotation, and is canceled again when the power tensioner is activated and the inner ring 12 is driven in the first direction of rotation.
  • Figure 8 shows an embodiment in which the coupling element 9 has a force transmission surface in the form of an octagonal polygonal profile on the radially inner annular surface 16, with which it is non-rotatably mounted on a shaft extension 5 of the belt shaft 100, which is correspondingly octagonal in cross section is fixed.
  • the shaft extension 5 is further extended here and shaped at its end as a receptacle 101 for the spring heart of a mainspring.

Abstract

Kupplungselement (9) für einen Gurtaufroller (1), wobei, dass das Kupplungselement (9) einen Außenring (11) mit einer radial außen angeordneten Kraftübertragungsfläche und einen Innenring (12) mit einer radial innen liegenden Kraftübertragungsfläche aufweist, und der Außenring (11) über einen Verformungsabschnitt (29) mit dem Innenring (12) verbunden ist, wobei der Verformungsabschnitt (29) den Außenring (11) bei einer Verdrehung des Außenringes (11) in eine erste Drehrichtung durch radial nach außen ausgeübte Druckkräfte nach außen drängt, und bei einer Verdrehung des Innenringes (12) in die erste Drehrichtung durch radial nach innen gerichtete Zugkräfte unter Verringerung seines Außendurchmessers zusammenzieht.

Description

Kupplungselement für einen Gurtaufroller und Gurtaufroller mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungselement für einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und einen Gurtaufroller mit einer elektromoto- rischen Antriebseinrichtung und einem Leistungsstraffer mit den Merkmalen des Oberbe- griffs von Anspruch 10 oder 11.
Gurtaufroller in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen dienen im Allgemeinen dazu, einen Sicherheitsgurt aufzuwickeln, welchen der Insasse während des Fahrens anlegt. Der Insasse wird durch den Sicherheitsgurt im Unfall zurückgehalten, so dass ein Aufprall des Insassen auf die innere Fahrzeugstruktur im Unfall verhindert oder zumindest geschwächt wird. Dazu weist der Gurtaufroller eine in einem Rahmen drehbar gelagerte Gurtwelle auf, auf welcher der Sicherheitsgurt aufwickelbar ist.
Ferner können Gurtaufroller zusätzlich eine elektromotorische Antriebseinrichtung aufwei- sen, welche auf die Gurtwelle wirkt und diese bei einer Aktivierung entweder in Aufwickel- richtung oder in Abwickelrichtung antreibt. Die elektromotorische Antriebseinrichtung kann dazu genutzt werden, die Gurtwelle zu einem Aufwickeln des Sicherheitsgurtes in die Parkposition, zu einer reversiblen Gurtstraffung oder auch zu einer Erhöhung der Gurtkraft im Anlegezustand des Sicherheitsgurtes anzutreiben. Ferner kann zusätzlich eine Triebfeder vorgesehen sein, welche sich mit einem Ende an dem Rahmen abstützt und die Gurtwelle über das andere Ende in Aufwickelrichtung vorspannt, so dass die Gurtwelle nach dem Able- gen über die Triebfeder in Aufwickelrichtung angetrieben und in die Parkposition aufgewi- ckelt wird. In diesem Fall kann die elektromotorische Antriebseinrichtung auch dazu genutzt werden, die auf die Gurtwelle wirkende Federkraft der Triebfeder zu verringern und so den Tragekomfort des Sicherheitsgurtes zu erhöhen.
Ferner können gattungsgemäße Gurtaufroller zusätzlich einen Leistungsstraffer aufweisen, welcher die Gurtwelle bei einer Aktivierung mit einer deutlich höheren Straffleistung in Auf- wickelrichtung antreibt als die elektromotorische Antriebseinrichtung. Ein solcher Leistungs- straffer kann z.B. in Form eines pyrotechnischen irreversiblen Straffers oder auch in Form eines Elektromotors mit einer deutlich höheren Leistung verwirklicht sein. Der Leistungs- straffer wird z.B. in einer Frühphase eines nicht mehr zu vermeidenden Unfalles oder in ei- ner kritischeren Fahrsituation aktiviert, welche eine deutlich höhere Rückzugskraft in dem Sicherheitsgurt zur Rückhaltung des Insassen erfordern. Damit kann der Insasse z.B. aus ei- ner „Out Of Position" Position in den Sitz zurückgezogen werden oder im Falle eines nicht zu vermeidenden Unfalles stärker in den Sitz zurückgezogen werden, damit der anschließend zur Verfügung stehende Vorverlagerungsweg für den kraftbegrenzten Gurtbandauszug ver- größert wird.
Ein solcher Gurtaufroller mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung und einem Leis- tungsstraffer ist z.B. aus der Druckschrift WO 2005/021339 Al bekannt. Ein Problem eines derartigen Gurtaufroller ist es, dass sich die Antriebsbewegungen der Gurtwelle, welche durch die Aktivierungen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und des Leistungsstraf- fers bewirkt werden, möglichst nicht überlagern sollen. Ferner soll die Antriebsdrehbewe- gung der Gurtwelle bei einer Aktivierung des Leistungsstraffers möglichst nicht durch die elektromotorische Antriebseinrichtung nachteilig beeinflusst werden. Dies kann insbesonde- re dann der Fall sein, wenn die elektromotorische Antriebseinrichtung die Gurtwelle in einer Vor-Unfallphase als reversibler Gurtstraffer zu einer Vorstraffung in Aufwickelrichtung an- treibt oder angetrieben hat, und der Leistungsstraffer dann in einer Frühphase des eingetre- tenen Unfalles im Anschluss aktiviert wird, wenn zwischen der elektromotorischen Antriebs- einrichtung und der Gurtwelle noch eine Verbindung besteht.
Zur Vermeidung dieses Problems ist bei dem aus der WO 2005/021339 Al bekannten Gur- taufroller zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle eine Kupplung vorgesehen. Ferner ist der Leistungsstraffer so ausgelegt, dass er die Gurtwelle bei einer Aktivierung zu einer höheren Drehgeschwindigkeit antreibt, und dass die dadurch zu einer höheren Drehgeschwindigkeit angetriebene Gurtwelle die Kupplung in deren Freigabe- stellung zurückführt und so die Kupplungsverbindung zwischen der Gurtwelle und der elekt- romotorischen Antriebseinrichtung aufhebt. Die Kupplung ist hier durch zwei Zahnscheiben gebildet, welche zur Herstellung der Kupplungsverbindung zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle in eine Innenverzahnung einer drehfest mit der
Gurtwelle verbundenen Kupplungsglocke einsteuern und bei einer Aktivierung des Leis- tungsstraffers aufgrund ihrer Verzahnungsgeometrie und der höheren Drehgeschwindigkeit der Gurtwelle wieder aus der Innenverzahnung der Kupplungsglocke herausgedrängt wer- den.
Ein Nachteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass das Abkoppeln der elektromotorischen Antriebseinrichtung eine Bewegung der Zahnscheiben voraussetzt. Dadurch besteht das Ri- siko, dass ein Klemmen der Zahnscheiben das Abkoppeln der elektromotorischen Antriebs- einrichtung möglicherweise behindern oder sogar blockieren kann. Ferner setzt das Abkop- peln eine durch den Entriegelungsweg der Zahnscheiben bedingte Mindestrelativdrehbewe- gung der Gurtwelle voraus, bevor die Verbindung vollständig aufgehoben ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungselement für einen Gurtaufroller bereitzustellen, welches kostengünstig herzustellen und so ausgebildet sein soll, dass es sowohl die Antriebsbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung zuverlässig überträgt als auch die Drehverbindung bei einem Antrieb der Gurtwelle von dem Leistungsstraffer zuverlässig wieder aufhebt. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de einen Gurtaufroller mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung und einem Leis- tungsstraffer zu schaffen, welcher die genannten Funktionen zuverlässig erfüllt.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kupplungselement für einen Gurtaufroller mit den Merkma- len von Anspruch 1 und ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 10 oder 11 vor- geschlagen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass das Kupplungselement einen Außenring mit einer radial außen angeordneten Kraftübertragungs- fläche und einen Innenring mit einer radial innen liegenden Kraftübertragungsfläche auf- weist, und der Außenring über einen Verformungsabschnitt mit dem Innenring verbunden ist, wobei der Verformungsabschnitt den Außenring bei einer Verdrehung des Außenringes in eine erste Drehrichtung durch radial nach außen ausgeübte Druckkräfte nach außen drängt, und bei einer Verdrehung des Innenringes in die erste Drehrichtung durch radial nach innen gerichtete Zugkräfte unter Verringerung seines Außendurchmessers zusammen- zieht. Das Kupplungselement ist zwischen der Kupplung und der Gurtwelle bzw. zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle angeordnet und zwar so, dass es mit dem Innenring drehfest mit der Gurtwelle verbunden ist und die elektromotori- sche Antriebseinrichtung oder die Kupplung bei der Aktivierung der elektromotorischen An- triebseinrichtung drehfest mit dem Außenring verbunden ist. Das Kupplungselement ermög- licht durch den darin vorgesehenen Verformungsabschnitt die Übertragung der Antriebs- drehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung in die erste Drehrichtung, indem der Außenring in die erste Drehrichtung angetrieben wird und den Innenring über den Ver- formungsabschnitt mitnimmt. Dabei wird der Außenring gleichzeitig durch eine Erhöhung der Anpresskraft zu der Kupplung bzw. zu der elektromotorischen Antriebseinrichtung ver- spannt und die Antriebsdrehbewegung wird zuverlässig auf die Gurtwelle übertragen. Wenn der Leistungsstraffer aktiviert und die Gurtwelle stattdessen in die erste Drehrichtung ange- trieben wird, wird der Innenring gegenüber dem Außenring in die erste Drehrichtung ange- trieben, und der Außenring wird daraufhin durch eine Verformung des Verformungsab- schnittes radial nach innen wirkenden Zugkräften ausgesetzt und auf einen kleineren Au- ßendurchmesser zusammengezogen. Das Auseinanderdrücken und Zusammenziehen des Außenringes wird, allein durch die innere Verformung des Kupplungselementes im Bereich des Verformungsabschnittes bewirkt, ohne dass weitere Elemente vorgesehen und bewegt werden müssen. Der Verformungsabschnitt bildet dabei bewusst eine in sich flexible Verbin- dung zwischen dem Außenring und dem Innenring, welche den Außenring durch eine Ver- formung in Abhängigkeit von den beschriebenen Drehbewegungen des Außenringes und des Innenringes bewusst aufweitet oder zusammenzieht und dadurch die Drehverbindung be- wusst versteift oder aufhebt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Verformungsabschnitt eine Formgestaltung aufweist, welche die Druckkräfte bei der Drehbewegung des Außenringes und die Zugkräfte bei der Drehbewegung des Innenringes durch ihre Formgebung und die während der Drehbewe- gungen des Außenringes und des Innenringes bewirkte Verformung erzwingt. Der Vorteil dieser Weiterentwicklung ist darin zu sehen, dass die für das Herstellen und das Lösen der Drehverbindung erforderliche Verformung des Verformungsabschnittes allein durch die Formgebung des Verformungsabschnittes selbst erreicht wird, so dass der Verformungsab- schnitt, der Innenring und der Außenring im Idealfall aus ein und demselben Werkstoff her- gestellt sein können und dennoch die ihnen zugewiesenen Funktionen erfüllen.
Dabei kann die Formgestaltung bevorzugt durch eine Mehrzahl von regelmäßig angeordne- ten, entgegen der ersten Drehrichtung radial schräg nach außen gerichteten Stegen gebildet sein. Durch die vorgeschlagene Formgestaltung weist der Verformungsabschnitt bewusst eine gerichtete drehrichtungsabhängig unterschiedliche Steifigkeit auf, welche dazu genutzt wird, dass die Drehbewegung des Außenringes in die erste Drehrichtung bei der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung durch eine höhere Steifigkeit übertragen wird, während die Drehbewegung des Innenringes bei der Aktivierung des Leistungsstraffers be- wusst nicht übertragen wird. Dabei wird die Steifigkeit des Verformungsabschnittes bei dem Antrieb über die elektromotorische Antriebseinrichtung durch die Drehung des Außenringes sogar bewusst erhöht, da sich die Stege aufgrund ihrer Ausrichtung bei der Drehbewegung des Außenringes in die erste Drehrichtung aufstellen und dadurch eine radial von innen auf den Außenring wirkende Druckkraft erzeugen. Der Außenring wird dadurch selbsttätig ver- spannt. Für den Fall des Antriebes des Innenringes in die erste Drehrichtung bei der Aktivie- rung des Leistungsstraffers wird über die Stege aufgrund ihrer Ausrichtung hingegen eine radial von innen schräg gerichtete Zugkraft auf den Außenring ausgeübt, so dass dieser mit- gezogen und dabei radial auf einen kleineren Außendurchmesser zusammengezogen wird.
Dabei hat sich herausgestellt, dass die bewusst herbeizuführende Verformung in dem Ver- formungsabschnitt und damit auch die Verformung des Außenringes dadurch erzielt werden kann, wenn die Stege in ihrer Richtung radial nach außen eine konstante Breite aufweisen und/oder die Stege durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, welche radial nach außen eine zunehmende Breite aufweisen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Außenring und der Innenring durch kreisförmige Ringe gebildet sind, und die Ringe senkrecht zu ihren Ringebenen eine identische Dicke aufweisen. Das Kupplungselement ist damit besonders vorteilhaft mit dem Außenring und dem Innen- ring in einer bauraumsparenden kompakten Formgebung mit planparallelen Seitenflächen und einem größtmöglichen Materialausnutzungsgrad geformt.
Diese kompakte Bauform und der damit verbundene Materialausnutzungsgrad kann weiter erhöht werden, indem auch die Stege senkrecht zu den Ringebenen eine der Dicken des Au- ßenringes und des Innenringes entsprechende Dicke aufweisen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kraftübertragungsfläche des Innenringes ein Profil in Form von regelmäßig angeordneten Vertiefungen aufweist. Durch die Vertiefungen kann das Kupplungselement unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung mit der Gurtwelle zur Übertragung des hohen Drehmomentes des Leistungsstraffers verbunden werden. Solche Vertiefungen können z.B. durch eine Verzahnung oder auch eine allgemein durch eine von der Kreisform abweichende unrunde Formgebung verwirklicht sein.
Ferner kann das Kupplungselement bevorzugt durch einen einstückigen Elastomerkörper gebildet sein, wodurch es besonders kostengünstig auch in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.
In diesem Fall hat es sich als besonders vorteilhaft für die zu verwirklichende Funktion her- ausgestellt, wenn der Elastomerkörper aus einem Elastomer mit einer Shore-Härte A von größer als 70 gebildet ist.
Weiter wird zur Lösung der Aufgabe ein Gurtaufroller mit einer Gurtwelle, auf der ein Si- cherheitsgurt aufwickelbar ist, und einer elektromotorischen Antriebseinrichtung, welche die Gurtwelle bei einer Aktivierung über eine schaltbare Kupplung in Aufwickelrichtung an- treibt, und einem die Gurtwelle bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung antreibenden Leistungsstraffer vorgeschlagen, bei dem zwischen der Gurtwelle und der Kupplung ein Kupplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
Weiter wird zur Lösung der Aufgabe ein Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 11 vorgeschlagen, bei dem zwischen der Kupplung und der Gurtwelle ein Kupplungselement vorgesehen ist, welches in der Geschlossenstellung der Kupplung eine Drehverbindung zwischen der Kupplung und der Gurtwelle zur Übertragung der Antriebs- drehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung herstellt und bei einer Aktivie- rung des Leistungsstraffers die Drehverbindung selbsttätig aufhebt. Durch das zusätzlich in den Kraftübertragungsweg zwischen die Kupplung und die Gurtwelle eingebrachte Kupp- lungselement wird eine Möglichkeit geschaffen, die Drehverbindung zwischen der Kupplung und somit auch zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle unabhängig von der Stellung der Kupplung aufzuheben und die elektromotorische Antriebs- einrichtung von der Gurtwelle zu trennen, so dass der Leistungsstraffer die Gurtwelle an- schließend in Aufwickelrichtung antreiben kann, ohne dass diese Bewegung durch die An- triebseinrichtung gestört werden kann, auch wenn sich die Kupplung noch in der Geschlos- senstellung befindet. Dabei ist das Kupplungselement bewusst so ausgelegt, dass es die An- triebsdrehbewegung der Antriebseinrichtung auf die Gurtwelle überträgt, während es die Drehverbindung bei einer Aktivierung des Leistungsstraffers, wenn die Gurtwelle aktiv ge- genüber dem Kupplungselement in Aufwickelrichtung antreibt, bewusst aufhebt. Die Aufhe- bung der Drehverbindung über das Kupplungselement wird dabei durch die höhere Drehbe- schleunigung, das höhere zu übertragende Drehmoment oder auch durch die höhere Dreh- zahl der Gurtwelle beim Antrieb durch den Leistungsstraffer bewirkt. Durch das Kupplungs- element wird eine von der Stellung der Kupplung unabhängige Aufhebung der Drehverbin- dung ermöglicht, so dass ein Klemmen der Zahnscheiben keinen Einfluss auf den Abkoppel- vorgang mehr hat. Ferner kann der erforderliche Drehwinkel der Gurtwelle zum Abkoppeln der elektromotorischen Antriebseinrichtung weiter reduziert werden, da die eigentliche Kupplung zum Abkoppeln nicht mehr in die Freigabestellung überführt werden muss. Das eingeführte Kupplungselement bildet praktisch eine von der Kupplung unabhängige Schnitt- stelle in dem Kraftübertragungsweg von der elektromotorischen Antriebseinrichtung auf die Gurtwelle und umgekehrt, in welcher die Drehverbindung nur dann aufgehoben wird, wenn der Leistungsstraffer aktiviert und die Gurtwelle daraufhin aktiv gegenüber der elektromoto- rischen Antriebseinrichtung in Aufwickelrichtung angetrieben wird. Das Kupplungselement ist damit bewusst drehrichtungsabhängig wirkend ausgebildet und überträgt das Drehmo- ment nur in eine Drehrichtung. Dies ist hier die Drehrichtung ausgehend von der Kupplung in Aufwickelrichtung der Gurtwelle bei der reversiblen Gurtstraffung. Bei einem Antrieb der Gurtwelle von dem Leistungsstraffer in Aufwickelrichtung wirkt dagegen in dem Kupplungs- element ein gleichgerichtetes, aber von der Gurtwelle ausgeübtes Drehmoment, was in die- sem Fall zu einer Aufhebung der Drehverbindung führt. Dieses von der Gurtwelle ausgeübte Drehmoment ist hinsichtlich der Belastung des Kupplungselementes identisch zu einer rein theoretischen Antriebsdrehbewegung des reversiblen Gurtstraffers in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes bei stillstehender Gurtwelle. Das Kupplungselement muss nicht notwendi- gerweise als ein einziges Element ausgebildet sein, es kann auch durch die Kombination und das Zusammenwirken von mehreren einzelnen Teilelementen verwirklicht sein.
Die Verwirklichung beider Anforderungen also der Übertragung des Drehmomentes wäh- rend der reversiblen Gurtstraffung und die Aufhebung der Drehverbindung bei der Aktivie- rung des Leistungsstraffers kann konstruktiv besonders einfach verwirklicht werden, indem das Kupplungselement eine drehrichtungsabhängig unterschiedliche Steifigkeit aufweist. Dabei ist die Steifigkeit des Kupplungselementes zur Übertragung der Drehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung zu einem Antrieb der Gurtwelle in Aufwickelrich- tung höher als die Steifigkeit, welche das Kupplungselement einer Drehbewegung der Gurt- welle in Aufwickelrichtung bei einem Antrieb von dem Leistungsstraffer entgegensetzt.
Dadurch kann das Kupplungselement selbst so ausgelegt werden, dass es allein aufgrund der unterschiedlichen drehrichtungsabhängigen Steifigkeiten die Drehbewegung der elektromo- torischen Antriebseinrichtung überträgt, während es sich bei der Antriebsdrehbewegung des Leistungsstraffers bewusst stärker verformt, wodurch die Drehverbindung dann aufgehoben wird. Dabei kann das Kupplungselement bewusst so ausgelegt werden, dass es sich bei der Übertragung der Drehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung bewusst auf- weitet und sich zwischen der Kupplung und der Gurtwelle unter Vergrößerung der Anpress- kräfte verspannt, während es sich bei der Aktivierung des Leistungsstraffers bewusst stärker verformt und dabei unter Verringerung der Anpresskräfte bis zu einem vollständigen Lösen der Drehverbindung verformt und zusammenzieht. Die unterschiedliche Steifigkeit ent- spricht einem unterschiedlichen Formänderungswiderstand, welcher dazu führt, dass das Kupplungselement dem über die Kupplung übertragenen Antrieb der elektromotorischen Antriebseinrichtung in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes bewusst einen höheren Wi- derstand entgegensetzt als einem Antrieb der Gurtwelle von dem Leistungsstraffer in Aufwi- ckelrichtung des Sicherheitsgurtes. Da hierfür allein die Relativdrehbewegung der Kraftan- griffsfläche der Gurtwelle zu der Kraftangriffsfläche der Kupplung an dem Kupplungselement entscheidend ist, und der Antrieb des Kupplungselementes von der Gurtwelle über den Leis- tungsstraffer in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes für das Kupplungselement gleichbe- deutend mit einem Antrieb des Kupplungselementes von der elektromotorischen Antriebs- einrichtung über die Kupplung in Abwickelrichtung ist, wird die unterschiedliche Steifigkeit hier gezielt dazu ausgenutzt die Drehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung zu übertragen, während die von der Gurtwelle übertragene Drehbewegung während der Aktivierung des Leistungsstraffers bewusst aufgrund der geringeren Steifigkeit zu einer Ver- formung des Kupplungselementes und einer Aufhebung der Drehverbindung genutzt wird.
Dabei kann ein solches Kupplungselement besonders kostengünstig hergestellt werden, in- dem es als ein Elastomerring ausgebildet ist. Elastomerringe können grundsätzlich sehr formgenau und in großen Stückzahlen hergestellt werden. Außerdem können Elastomerrin- ge sehr kostengünstig durch einen einfachen Einsetzvorgang in dem Gurtaufroller montiert werden. Außerdem weist das Kupplungselement dadurch eine gewisse Elastizität auf, wodurch Ungleichmäßigkeiten in der Kupplungsbewegung ausgeglichen werden können und der Kupplungsvorgang insgesamt weicher gestaltet werden kann. Dazu kann der Elastomer- ring bevorzugt aus einem Elastomer mit einer Shore-Härte von größer als 70 ausgebildet sein.
Dabei ist der Elastomerring bevorzugt mit einer radial inneren Ringfläche drehfest mit der Gurtwelle verbunden. Die radial innere Ringfläche bildet damit die Kraftübertragungsfläche zu einer unmittelbaren Übertragung des Drehmomentes von der Gurtwelle auf das Kupp- lungselement bei der Aktivierung des Leistungsstraffers.
In diesem Fall kann der Elastomerring bevorzugt an der radial inneren Ringfläche ein Profil aufweisen, welches durch Anlage an einem formkorrespondierenden Gegenprofil der Gurt- welle eine in Bezug zu der Drehachse der Gurtwelle drehfeste Verbindung des Elastomerrin- ges mit der Gurtwelle bildet. Das Profil bildet damit im Zusammenwirken mit dem Gegenpro- fil eine formschlüssige Kraftübertragungsfläche. Das Profil kann z.B. ein Vielzahnprofil, ein Polygonprofil oder auch ein allgemein unrundes Profil sein. Dabei wird über dieses Profil sowohl die Antriebsdrehbewegung während des reversiblen Gurtstraffens als auch die Dreh- bewegung zum Aufheben der Drehverbindung während der Aktivierung des Leistungsstraf- fers übertragen, so dass diese Drehverbindung drehrichtungsunabhängig ist.
Ferner weist der Elastomerring bevorzugt eine radial äußere Ringfläche zu einer Übertragung der Antriebsdrehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung auf. Die radial äuße- re Ringfläche bildet damit die Kraftübertragungsfläche oder Klemmfläche über welche die Antriebsdrehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung über die Kupplung un- mittelbar in das Kupplungselement eingeleitet und darüber weiter auf die Gurtwelle über- tragen wird.
Dabei kann der Elastomerring an der radial äußeren Ringfläche bevorzugt eine den Reibwert erhöhenden Oberflächenstruktur aufweisen, wodurch das übertragbare Drehmoment er- höht wird. Eine solche den Reibwert erhöhenden Oberflächenstruktur kann z.B. durch eine Profilierung oder erhöhte Oberflächenrauhigkeit gebildet sein.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Elastomerring einen Innenring und einen Außenring aufweist, und dass zwischen dem Innenring und dem Außenring eine Vielzahl von über den Umfang regelmäßig verteilt angeordneten Ausnehmungen vorgesehen sind. Der vorgeschla- gene Aufbau des Elastomerringes ist insofern von Vorteil, da über den Innenring und den Außenring formstabilere Abschnitte mit möglichst großflächigen Kraftübertragungsflächen mit einer erhöhten Steifigkeit geschaffen werden, während durch die zwischen dem Außen- ring und dem Innenring vorgesehene Ausnehmungen ein bewusst schwächerer Abschnitt in dem Elastomerring gebildet wird, welcher eine Relativbewegung zwischen dem Innen- und dem Außenring ermöglicht.
Dabei können die Ausnehmungen bevorzugt durch entgegen der Antriebsdrehrichtung der Gurtwelle bei der Aktivierung des Leistungsstraffers radial, schräg nach außen hin, gerichtete Schlitze gebildet sein. Durch die so geformten Ausnehmungen werden die von der Gurtwelle bei der Aktivierung des Leistungsstraffers in den Elastomerring eingeleiteten Kräfte in den zwischen den Ausnehmungen befindlichen Stegen vektoriell in radial schräg nach außen ent- gegen der Drehrichtung der Gurtwelle gerichtete Zugkräfte umgewandelt, welche dazu füh- ren, dass der Innenring sich relativ zu dem Außenring verdreht, und der Außenring dabei unter den wirkenden Zugkräften komprimiert und an den Innenring unter Verringerung sei- nes Außendurchmessers herangezogen wird. Durch diese Verringerung des Außendurch- messers wird dann das von dem Außenring auf die Kupplung übertragbare Drehmoment verringert bis die Drehverbindung im Extremfall vollständig aufgehoben wird. Im anderen Fall der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung wird der Außenring des Elastomerringes in Aufwickelrichtung der Gurtwelle angetrieben, und das dadurch eingelei- tete Drehmoment durch die Stege gleichfalls vektoriell umgelenkt, was in diesem Fall aber dazu führt, dass die Stege einer Druckkraft ausgesetzt werden. Aufgrund der Ausrichtung der Stege werden die in den Stegen wirkenden Drückkräfte und damit die Anpresskraft des Au- ßenringes an der Kupplung erhöht, da der Außenring dadurch geringfügig aufgeweitet wird. Das Kupplungselement verspannt sich dabei selbst gegenüber der Kupplung.
Dabei können die Schlitze bevorzugt eine in Richtung radial nach außen hin, zunehmende Breite aufweisen, wodurch die Schwächung des Elastomerringes in Bereich der Ausnehmun- gen ausgehend von der Radialinnenseite zu der Radialaußenseite hin unter Berücksichtigung des zunehmenden Radius vergleichmäßigt werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schlitze durch Stege voneinander getrennt sind, welche radial nach außen hin eine konstante Breite aufweisen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Elastomerring über seine Radialerstreckung eine kon- stante Breite aufweist. Damit kann der Elastomerring sehr kompakt ausgeführt und mit ei- nem maximalen Maximalausnutzungsgrad seines Materials zur Übertragung der Drehbewe- gungen ausgenutzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnah- me auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in drei verschiedenen Ansichten; und
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in Seitenansicht auf ein Getriebe; und
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in Explosionsdarstellung; und
Fig. 4 ein Strafferantriebsrad mit einer Kupplung und einem Kupplungselement in Explosi- onsdarstellung; und
Fig. 5 das Strafferantriebsrad, das Kupplungselement mit einem profilierten Wellenfortsatz in verschiedenen Ansichten; und
Fig. 6 das Strafferantriebsrad mit der Kupplung in einer Freigabestellung und einer Ge- schlossenstellung; und
Fig. 7 das Kupplungselement vor der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrich- tung, während der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung und während der Aktivierung eines Leistungsstraffers als Einzelteil gemäß ei- nem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 8 das Kupplungselement mit einer Gurtwelle gemäß einem zweiten Ausführungsbei- spiel.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßer Gurtaufroller 1 mit einer elektromotori- schen Antriebseinrichtung in Form eines Elektromotors 2 und einem Leistungsstraffer in Form eines irreversiblen pyrotechnischen Gurtstraffers 3 zu erkennen. Der Gurtaufroller 1 weist eine drehbar in einem Rahmen 4 gelagerte Gurtwelle 100 auf, von der ein nach außen geführter, profilierter Wellenfortsatz 5 zu erkennen ist. Auf der Gurtwelle 100 ist ein Sicher- heitsgurt 6 aufwickelbar, und die Gurtwelle 100 ist über eine nicht dargestellte, sich an dem Rahmen 4 abstützende Triebfeder in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes 6 federvorge- spannt, so dass der Sicherheitsgurt 6 nach dem Ablegen selbsttätig in die Parkposition auf- gewickelt wird. Der Elektromotor 2 treibt die Gurtwelle 100 bei einer Aktivierung über ein
Getriebe 7, eine Kupplung 8 und ein Kupplungselement 9 an, welches drehfest auf dem Wel- lenfortsatz 5 festgelegt ist. (siehe Fig. 4 bis 7)
Der Elektromotor 2 dient hier als Wickelhilfe zum Antreiben der Gurtwelle 100 in Aufwickel- richtung nach dem Ablegen des Sicherheitsgurtes, zum reversiblen Gurtstraffen in einer Vor- Unfallphase oder zum Warnen des Insassen mit einer leichten Straffung des Sicherheitsgur- tes. Dabei können je nach der Funktion Rückzugskräfte zwischen 2 N und 300 N in dem Si- cherheitsgurt 6 erzeugt werden. Hierzu wird die Antriebsdrehzahl des Elektromotors 2 von bis zu 15000 U/min über das Getriebe 7 in kleinere Drehzahlen unter einer Erhöhung des Drehmomentes untersetzt, und es kann ein kleinbauender Elektromotor 2 mit einer kleinen Leistung verwendet werden. Da die Gurtwelle 100 im Normalgebrauch des Gurtaufrollers 1 frei drehen können muss, wird die Drehbewegung des Getriebes 7 erst durch das Schließen der Kupplung 8 über das erfindungsgemäß vorgesehene Kupplungselement 9 auf die Gurt- welle 100 übertragen. Die Kupplung 8 ist dabei so ausgelegt, dass sie die Drehverbindung über das Kupplungselement 9 auf die Gurtwelle 100 bei einer Aktivierung des Elektromotors 2 selbsttätig herstellt.
Als Leistungsstraffer ist hier ein irreversibler pyrotechnischer Gurtstraffer 3 vorgesehen, wel- cher sich im Stand der Technik bewährt hat und bei einer Aktivierung durch das Zünden ei- ner pyrotechnischen Treibladung in kürzester Zeit eine sehr hohe Leistung bereitstellt. Der Gurtstraffer 3 treibt die Gurtwelle 100 dabei schlagartig mit einer sehr hohen Drehbeschleu- nigung und einem sehr hohen Drehmoment in Aufwickelrichtung an. Dabei treibt der Leis- tungsstraffer die Gurtwelle 100 unmittelbar oder gegebenenfalls über eine weitere Kupplung unabhängig von dem Elektromotor 2 in Aufwickelrichtung an. Der Leistungsstraffer wird z.B. in einer Frühphase eines nicht mehr zu vermeidenden Unfalles aktiviert und dient dazu, die vorhandene Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt herauszuziehen, und den Insassen so eng wie möglich an die Fahrzeugverzögerung anzukoppeln. Dabei treibt der Leistungsstraffer die Gurtwelle 100 zur Verwirklichung von Rückzugskräften in dem Sicherheitsgurt von 1000 N und mehr an. Statt eines pyrotechnischen Gurtstraffers 3 wäre es auch denkbar, einen wei- teren Elektromotor mit einer entsprechend hohen Leistung oder eine andere vergleichbare Energiequelle als Leistungsstraffer zu nutzen.
Sofern der Elektromotor 2 zur reversiblen Gurtstraffung vor der Aktivierung des Leistungs- straffers aktiviert wurde, befindet sich die eingangs beschriebene Kupplung 8 zu Beginn der Aktivierung des Leistungsstraffers noch in der Geschlossenstellung. Das Kupplungselement 9 weist in dieser Phase eine Form auf, in der es die Kupplung 8 in Aufwickelrichtung drehfest mit der Gurtwelle 100 verbindet. Die Gurtwelle 100 ist damit in der Geschlossenstellung der Kupplung 8 noch mit dem Elektromotor 2 gekoppelt. Wird der Leistungsstraffer dann akti- viert, so muss die Kopplung des Elektromotors 2 mit der Gurtwelle 100 schnellstmöglichst aufgehoben werden, damit die Leistung des Leistungsstraffers nicht durch den noch aufge- kuppelten Elektromotor 2 verringert wird. Dies erfolgt in der erfindungsgemäßen Lösung durch das vorgesehene Kupplungselement 9, welches in seiner Form und Funktionsweise nachfolgend anhand der Figuren 4 bis 7 beschrieben wird.
Die Antriebsdrehbewegung des Elektromotors 2 wird durch das Getriebe 7 in eine kleinere Drehzahl untersetzt, wobei das Getriebe 7 mit einem letzten Zahnrad in eine Außenverzah- nung eines Strafferantriebsrades 10 eingreift und darüber das Strafferantriebsrad 10 bei einer Aktivierung des Elektromotors 2 in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes 6 antreibt. Das Strafferantriebsrad 10 ist haubenförmig ausgebildet und weist an seiner radial nach in- nen gerichteten Ringfläche zwei sich entgegen der Antriebsdrehrichtung des Strafferan- triebsrades 10 radial nach innen verengende Steuerkonturen 19 und 20 auf. Die Kupplung 8 umfasst zwei Kupplungsklemmen 17 und 18, welche mit ihren Radialaußenseiten an den Steuerkonturen 19 und 20 des Strafferantriebsrades 10 anliegen und über einen offenen Federring 21 radial nach außen in die Freigabestellung der Kupplung 8 federvorgespannt sind. Ferner ist ein Reibring 22 mit zwei Ausnehmungen 23 und 24 vorgesehen, in welche die Kupplungsklemmen 17 und 18 mit jeweils einem Steuerstift 25,26 eingreifen. Der Reibring 22 deckt die Kupplungsklemmen 17 und 18 seitlich ab und liegt reibschlüssig an einer nicht zu erkennenden, nicht angetriebenen Gegenfläche des Gurtaufrollers 1 an. Das Kupplungselement 9 ist als ein Elastomerring ausgebildet, welcher mit einem Innenring 12 mit radial inneren Kraftübertragungsfläche in Form einer profilierten radial inneren Ring- fläche 13 drehfest auf einem formkorrespondierenden Gegenprofil eines drehfest mit der Gurtwelle 100 verbundenen Wellenfortsatzes 5 festgelegt ist. Der Elastomerring weist weiter einen Außenring 11 auf, welcher radial außen eine Kraftübertragungsfläche in Form einer äußeren Ringfläche 16 aufweist, welche eine Klemmfläche für die Kupplungsklemmen 17 und 18 der Kupplung 8 bildet. In dem Abschnitt des Elastomerringes zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 11 ist ein Verformungsabschnitt 29 mit einer Vielzahl von Ausneh- mungen 14 vorgesehen, welche durch Stege 15 voneinander getrennt sind. Der Innenring 12 und der Außenring 11 sind massiv ohne Ausnehmungen ausgebildet und damit in sich steifer und schaffen radial außen und innen möglichst großflächige formstabite Kraftübertragungs- flächen. Ferner ist der Elastomerring im Bereich der Ausnehmungen 14 bewusst geschwächt, so dass der Innenring 12 geringfügige Relativdrehbewegungen zu dem Außenring 11 ausfüh- ren kann. Gleiches gilt hinsichtlich der Bewegungsmöglichkeit des Außenringes 11 zu dem Innenring 12. Die Ausnehmungen 14 sind durch radial schräg nach außen, entgegen der An- triebsdrehrichtung des Strafferantriebsrades 10 gerichtete Schlitze mit einer nach außen hin sich vergrößernden Breite in Form von Dreiecken mit einem Winkel von 14 Grad in Umfangs- richtung gebildet, und die dazwischen angeordneten Stege 15 weisen entlang ihrer Längser- streckung radial nach außen eine konstante Breite auf.
In der linken Darstellung der Figur 6 ist die Kupplung 8 in der Freigabestellung zu erkennen. Die Kupplungsklemmen 17 und 18 sind durch den Federring 21 radial nach außen gedrückt und befinden sind nicht in einer kraftübertragenden Anlage an der äußeren Ringfläche 16 des Kupplungselementes 9, so dass die Gurtwelle 100 mit dem Wellenfortsatz 5 und dem Kupplungselement 9 frei gegenüber der Kupplung 8 und dem Strafferantriebsrad 10 drehen kann.
Wenn der Elektromotor 2 aktiviert wird, wird das Strafferantriebsrad 10 über das Getriebe 7 im Uhrzeigersinn in Pfeilrichtung A gemäß der rechten Darstellung der Figur 6 angetrieben. Die Kupplungsklemmen 17 und 18 werden dabei über den Reibring 22 gegenüber dem Straf- ferantriebsrad 10 zurückgehalten und aufgrund der dadurch bewirkten Relativbewegung über die Steuerkonturen 19 und 20 gegen die Federkraft des Federringes 21 radial nach in- nen gedrängt. Dabei gelangen die Kupplungsklemmen 17 und 18 mit ihren radial inneren Klemmflächen 27 und 28 reibschlüssig zur Anlage an der radial äußeren Ringfläche 16 des Kupplungselementes 9. Zur Erhöhung des über den Reibschluss übertragbaren Drehmomen- tes können die Ringfläche 16 des Kupplungselementes 9 und/oder die Klemmflächen 27 und 28 der Kupplungsklemmen 17,18 mit einer den Reibwert erhöhenden Oberflächenstruktur wie z.B. einer Profilierung, einer Aufrauhung oder dergleichen versehen sein.
Nach der Herstellung des reibschlüssigen Kontaktes steht das Strafferantriebsrad 10 über die Kupplung 8 durch das Festklemmen der Kupplungsklemmen 17 und 18 in einer Antriebs- drehverbindung mit dem Kupplungselement 9. Diese reibschlüssige Einleitung des Drehmo- mentes in das Kupplungselement 9 führt dazu, dass der Außenring 11 bei der Aktivierung des Elektromotors 2 und einem Antrieb in eine erste Drehrichtung unter Ausübung von Druck- kräften die Stege 15 mitnimmt, welche ihrerseits den Innenring 12 mitnehmen. Aufgrund der Ausrichtung der Stege 15 bzw. der Ausnehmungen 14 entgegen der Antriebsrichtung A wird die Übertragung des Drehmomentes dabei dadurch unterstützt, indem die Stege 15 dieses Drehmoment aufgrund ihrer Ausrichtung vektoriell in eine Umfangskraft und eine radial einwärts wirkende Druckkraft umwandeln, wobei die radial wirkende Druckkraft die An- presskraft der Ringfläche 16 an den Klemmflächen 27 und 28 erhöht also den Außenring 11 gegenüber der Kupplung 8 verspannt. Die Verbindung verspannt sich praktisch selbst wäh- rend dieser Antriebsbewegung der Gurtwelle 100 in Aufwickelrichtung bei einer geschlosse- nen Kupplung 8. Die Geschlossenstellung der Kupplung 8 wird dann während der gesamten Aktivierung des Elektromotors 2 und auch noch anschließend aufrechterhalten. Wird nach oder während der Aktivierung des Elektromotors 2 der Leistungsstraffer aktiviert, wenn sich die Kupplung 8 noch in der Geschlossenstellung befindet, so wird die Gurtwelle 100 und damit der Wellenfortsatz 5 ebenfalls in Pfeilrichtung A angetrieben. Dieser Antrieb der Gurtwelle 100 über den Leistungsstraffer erfolgt allerdings mit einer erheblich höheren Drehbeschleunigung und/oder Drehzahl der Gurtwelle 100 und des Wellenfortsatzes 5, so dass das Kupplungselement 9 in diesem Fall über den drehfest mit dem Wellenfortsatz 5 verbundenen Innenring 12 ebenfalls in Pfeilrichtung A in die erste Drehrichtung angetrieben wird. Dieses von dem Innenring 12 eingeleitete Drehmoment führt dazu, dass in den Stegen 15 des Verformungsabschnittes 29 eine Zugkraft erzeugt wird, welche durch die Ausrichtung der Stege 15 vektoriell in eine Umfangskraft und eine radial nach innen gerichtete Zugkraft auf den Außenring 11 übertragen wird. Dadurch wird der Außenring 11 radial zusammenge- zogen, hier von einem Außendurchmesser von 29 mm auf einen Außendurchmesser von 28 mm. Durch dieses Zusammenziehen des Außenringes 11 wird die reibschlüssige Verbindung zwischen der Ringfläche 16 und den Klemmflächen 27,28 der Kupplungsklemmen 17,18 auf- gehoben, ohne dass die Kupplungsklemmen 17,18 dazu eine Bewegung ausführen müssen. Die Entkopplung der elektromotorischen Antriebseinrichtung, hier des Elektromotors 2 von der Gurtwelle 100, erfolgt damit im Gegensatz zu der im Stand der Technik bekannten Lö- sung nicht durch ein Öffnen der Kupplung 8, sondern durch eine selbsttätige Aufhebung der Verbindung der Kupplung 8 zu der Gurtwelle 100 in einer durch das zusätzliche Kupplungs- element 9 neu geschaffenen Schnittstelle.
Ein besonderer Vorteil des hier beschriebenen Kupplungselementes 9 liegt in der drehrich- tungsabhängigen Steifigkeit, welche so ausgebildet ist, dass die Steifigkeit des Kupplungs- elementes 9 bei einer Verdrehung des Außenringes 11 in Antriebsrichtung des Strafferan- triebsrades 10 bzw. der Kupplung 8 gegenüber dem Innenring 12 höher ist und sich sogar noch durch das Aufstellen der Stege 15 erhöht, während die Steifigkeit bei einer Drehung des Innenringes 12 in dieselbe Drehrichtung gegenüber dem Außenring 11 geringer ist. Die Drehung des Innenringes 12 im Uhrzeigersinn (Pfeilrichtung A) in die erste Drehrichtung ist für das Kupplungselement 9 selbst hinsichtlich der in dem Kupplungselement 9 aufzuneh- menden Spannungen gleichbedeutend mit einer Drehung des Außenringes 11 entgegen dem Uhrzeigersinn, da es hier nur auf die Relativdrehbewegung des Außenringes 11 zu dem In- nenring 12 ankommt. Die unterschiedliche drehrichtungsabhängige Steifigkeit des Kupp- lungselementes 9 kann auch daran erkannt werden, da der Außenring 11 einem im Uhrzei- gersinn auf ihn einwirkenden Drehmoment bei der Drehung in die erste Drehrichtung eine höhere Steifigkeit entgegensetzt als einem entgegen dem Uhrzeigersinn einwirkenden Drehmoment. Diese gerichtete Steifigkeit wird durch den Verformungsabschnitt 29 bewirkt, welcher den Außenring 11 mit dem Innenring 12 verbindet bzw. dazwischen angeordnet ist Das Kupplungselement 9 ist hier durch ein einziges Teil verwirklicht, nämlich dem Elastomer- ring aus einem Elastomer mit einer bevorzugten Shore-Härte A von größer als 70 ausgebil- det. Der Elastomerring ermöglicht das Abkoppeln allein durch seine Verformung in dem Ver- formungsabschnitt 29, wobei die Verformung hier durch eine Formgestaltung des Verfor- mungsabschnittes 29 mit den darin vorgesehenen Stegen 15 bewusst so gestaltet ist, dass sie drehrichtungsabhängig unterschiedlich ist. Gleichzeitig bildet das Kupplungselement 9 aber auch eine Kraftübertragungsfläche für die Kupplung 8 aus, wenn die elektromotorische Antriebseinrichtung die Gurtwelle 100 z.B. zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes in die Parkposition oder zum reversiblen Gurtstraffen antreibt.
Dabei ist die drehrichtungsabhängige unterschiedliche Steifigkeit des Kupplungselementes 9 hier besonders einfach durch die Formgebung des Kupplungselementes 9 selbst verwirklicht. Es wäre aber auch denkbar, diese durch eine bestimmte Struktur von zwei oder mehr unter- schiedlichen Werkstoffen, durch eine Mehrteiligkeit des Kupplungselementes 9 und das Zu- sammenwirken verschiedener Teile zu verwirklichen. Wichtig ist nur, dass die Drehverbin- dung bei der Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrichtung und einer Drehung des Außenringes 11 in die erste Drehrichtung hergestellt bzw. aufrechterhalten bleibt und bei der Aktivierung des Leistungsstraffers und einem Antrieb des Innenringes 12 in die erste Drehrichtung wieder aufgehoben wird.
In der Figur 8 ist eine Ausführungsform zu erkennen, in der das Kupplungselement 9 an der radial inneren Ringfläche 16 eine Kraftübertragungsfläche in Form eines achteckigen Polygo- nprofils aufweist, mit der es drehfest auf einem entsprechend im Querschnitt achteckig ge- formten Wellenfortsatz 5 der Gurtwelle 100 festgelegt ist. Der Wellenfortsatz 5 ist hier wei- ter verlängert und an seinem Ende als Aufnahme 101 für das Federherz einer Triebfeder ge- formt.

Claims

Ansprüche:
1. Kupplungselement (9) für einen Gurtaufroller (1), dadurch gekennzeichnet, dass
-das Kupplungselement (9) einen Außenring (11) mit einer radial außen angeordne- ten Kraftübertragungsfläche und einen Innenring (12) mit einer radial innen liegen- den Kraftübertragungsfläche aufweist, und
-der Außenring (11) über einen Verformungsabschnitt (29) mit dem Innenring (12) verbu ei
-der Verformungsabschnitt (29) den Außenring (11) bei einer Verdrehung des Außen- ringes (11) rste Drehrichtung durch radial nach außen ausgeübte Druckkräfte nach außen drängt, und bei einer Verdrehung des Innenringes (12) in die erste Dreh- richtung durch radial nach innen gerichtete Zugkräfte unter Verringerung seines Au- ßendurchmessers zusammenzieht.
2. Kupplungselement (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Verformungsabschnitt (29) eine Formgestaltung aufweist, welche die Druckkräf- te bei der Drehbewegung des Außenringes (11) und die Zugkräfte bei der Drehbewe- gung des Innenringes (12) durch ihre Formgebung und die während der Drehbewe- gungen des Außenringes (11) und des Innenringes (12) bewirkte Verformung er- zwingt.
3. Kupplungselement (9) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Formgestaltung durch eine Mehrzahl von regelmäßig angeordneten, entgegen der ersten Drehrichtung radial schräg nach außen gerichteten Stegen (15) gebildet ist.
4. Kupplungselement (9) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Stege (15) in ihrer Richtung radial nach außen eine konstante Breite aufweisen, und/oder
-die Stege (15) durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, welche radial nach außen eine zunehmende Breite aufweisen.
5. Kupplungselement (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass -der Außenring (11) und der Innenring (12) durch kreisförmige Ringe gebildet sind, und
-die Ringe senkrecht zu ihren Ringebenen eine identische Dicke aufweisen.
6. Kupplungselement (9) nach einem der Ansprüche 3 oder 4 und nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Stege (15) senkrecht zu den Ringebenen eine der Dicken des Außenringes (11) und des Innenringes (12) entsprechende Dicke aufweisen.
7. Kupplungselement (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Kraftübertragungsfläche des Innenringes (12) ein Profil in Form von regelmäßig angeordneten Vertiefungen aufweist.
8. Kupplungselement (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
-das Kupplungselement (9) durch einen einstückigen Elastomerkörper gebildet ist.
9. Kupplungselement (9) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Elastomerkörper aus einem Elastomer mit einer Shore-Härte A von größer als 70 gebildet ist.
10. Gurtaufroller (1) mit
-einer Gurtwelle (100), auf der ein Sicherheitsgurt (6) aufwickelbar ist, und
-einer elektromotorischen Antriebseinrichtung, welche die Gurtwelle (100) bei einer Aktivierung über eine schaltbare Kupplung (8) in Aufwickelrichtung antreibt, und
-einem die Gurtwelle (100) bei einer Aktivierung in Aufwickelrichtung antreibenden Leistungsstraffer, dadurch gekennzeichnet, dass
-zwischen der Gurtwelle (100) und der Kupplung (8) ein Kupplungselement (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
11. Gurtaufroller (1) mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung und einem Leis- tungsstraffer für eine Sicherheitsgurteinrichtung in einem Kraftfahrzeug, mit
-einer in einem fahrzeugfest befestigbaren Rahmen (4) drehbar gelagerten Gurtwelle (100), auf der ein Sicherheitsgurt (6) der Sicherheitsgurteinrichtung aufwickelbar ist, wobei
-die Gurtwelle (100) durch die Aktivierung der elektromotorischen Antriebseinrich- tung zur Verwirklichung einer ersten Rückzugskraft in dem Sicherheitsgurt (6) we- nigstens in Aufwickelrichtung antreibbar ist, wobei
-die Gurtwelle (100) durch die Aktivierung des Leistungsstraffers zur Verwirklichung einer zweiten Rückzugskraft in dem Sicherheitsgurt (6) in Aufwickelrichtung antreib- bar ist, wobei die zweite Rückzugskraft höher als die erste Rückzugskraft ist, und -einer zwischen der elektromotorischen Antriebseinrichtung und der Gurtwelle (100) angeordneten Kupplung (8), welche die Drehbewegung der Antriebseinrichtung in einer Geschlossenstellung auf die Gurtwelle (100) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass
-zwischen der Kupplung (8) und der Gurtwelle (100) ein Kupplungselement (9) vorge- sehen ist, welches in der Geschlossenstellung der Kupplung (8) eine Drehverbindung zwischen der Kupplung (8) und der Gurtwelle (100) zur Übertragung der Antriebs- drehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung herstellt und bei einer Aktivierung des Leistungsstraffers die Drehverbindung selbsttätig aufhebt.
12. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
-das Kupplungselement (9) eine drehrichtungsabhängig unterschiedliche Steifigkeit aufweist.
13. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
-das Kupplungselement (9) durch einen Elastomerring gebildet ist.
14. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Elastomerring mit einer radial inneren Ringfläche (13) drehfest mit der Gurtwelle (100) verbunden ist.
15. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Elastomerring an der radial inneren Ringfläche (13) ein Profil aufweist, welches durch Anlage an einem formkorrespondierenden Gegenprofil der Gurtwelle (100) ei- ne in Bezug zu der Drehachse der Gurtwelle (100) drehfeste Verbindung zwischen dem Elastomerring und der Gurtwelle (100) bildet.
16. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass -der Elastomerring eine radial äußere Ringfläche (16) zu einer Übertragung der An- triebsdrehbewegung der elektromotorischen Antriebseinrichtung aufweist.
17. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass -der Elastomerring an der radial äußeren Ringfläche (16) eine den Reibwert erhöhen- den Oberflächenstruktur aufweist.
18. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass -der Elastomerring einen Innenring (12) und einen Außenring (11) aufweist, und dass -zwischen dem Innenring (12) und dem Außenring (11) eine Vielzahl von über den Umfang regelmäßig verteilten Ausnehmungen (14) vorgesehen sind.
19. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Ausnehmungen (14) durch entgegen der Drehrichtung der Gurtwelle (100) bei der Aktivierung des Leistungsstraffers radial schräg nach außen hin, gerichtete Schiit- ze gebildet sind.
20. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Schlitze in Richtung radial nach außen hin eine zunehmende Breite aufweisen.
21. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Schlitze (15) voneinander getrennt sind, welche radial nach außen eine konstante Breite aufweisen.
22. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass -der Elastomerring über seine Radialerstreckung eine konstante Breite aufweist.
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