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WO2024208608A1 - Gurtaufroller für eine sicherheitsgurteinrichtung eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Gurtaufroller für eine sicherheitsgurteinrichtung eines kraftfahrzeuges Download PDF

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Publication number
WO2024208608A1
WO2024208608A1 PCT/EP2024/057753 EP2024057753W WO2024208608A1 WO 2024208608 A1 WO2024208608 A1 WO 2024208608A1 EP 2024057753 W EP2024057753 W EP 2024057753W WO 2024208608 A1 WO2024208608 A1 WO 2024208608A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
belt
drive wheel
pawl
clutch pawl
bearing pin
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/057753
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Geert Wittenberg
Sven KRAMBEER
Original Assignee
Autoliv Development Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Autoliv Development Ab filed Critical Autoliv Development Ab
Publication of WO2024208608A1 publication Critical patent/WO2024208608A1/de

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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R2022/4666—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by electric actuators
    • 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 present invention relates to a belt retractor for a safety belt device of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1.
  • Belt retractors are used in the safety belt systems of motor vehicles and are used to wind up one end of a safety belt intended to restrain a passenger.
  • the belt retractor is attached either to the vehicle structure or to a vehicle seat attached to the vehicle structure or to a bench seat attached to it.
  • the basic structure of the belt retractor has a frame provided for fastening and a belt reel mounted rotatably in the frame, whereby the safety belt can be wound onto the belt reel.
  • the belt reel is spring-loaded in the winding direction by a drive spring and can be blocked by a blocking device against further withdrawal of the safety belt if a predetermined belt pull-out acceleration or vehicle deceleration is exceeded, so that the passenger is subsequently restrained from impacting the inner vehicle structure in order to avoid more serious injuries.
  • force limiting devices In order to reduce the load on the occupant when restrained, force limiting devices have proven to be advantageous. These allow a force-limited rotation of the belt spool in the direction of extension and thus a force-limited forward displacement of the occupant when the belt reel is blocked and a predetermined belt webbing pull-out force is exceeded. Since the reduction in the load on the occupant made possible by this is directly related to the available forward displacement path, it has also proven to be advantageous to pull out the slack in the seat belt using a belt tensioner before activating the force limiting device in order to increase the available forward displacement path and to couple the occupant to the vehicle deceleration as early as possible.
  • Reversible belt tensioners have a lower Tensioning power of around 100 to 800 N and are used to pull out the slack in a dangerous situation in preparation for a possible subsequent accident. If no accident occurs afterwards, the seat belt is loosened again. Electric motors have proven to be effective for driving the reversible belt tensioners, as they are particularly easy to control and reversible. Irreversible belt tensioners have a higher tensioning power of 400 to 2000 N and are only activated when the accident can no longer be avoided, i.e. in an early phase of the accident.
  • the irreversible belt tensioners are therefore always activated after the reversible belt tensioners.
  • Pyrotechnic drives have proven to be effective as drives for the irreversible belt tensioners, which cannot be activated again after they have been activated once, so in this case the entire seat belt device with the irreversible belt tensioner must be replaced.
  • Belt tensioners can act on different parts of the seat belt, for example on the belt buckle, the end fitting or even on the belt retractor.
  • the belt tensioner When the belt tensioner is used on the belt retractor, it drives the belt reel in the winding direction when activated and thereby pulls the slack in the seat belt out of the seat belt.
  • the term belt tensioner should only be understood to mean those that are arranged on a belt retractor and drive the belt reel. Since the belt reel must be able to rotate freely in normal use for buckling and unbuckling, the drives of both the reversible belt tensioner and the irreversible belt tensioner are only connected to the belt reel via couplings when activated.
  • the couplings should be designed in such a way that they never inadvertently create a rotating connection, which would hinder normal use of the belt retractor due to a disruption of the rotary movement of the belt reel caused by this.
  • the coupling of the reversible belt tensioner must also be designed to be reversible. Furthermore, the coupling of the reversible belt tensioner must also be deliberately disengaged if an accident subsequently occurs and the irreversible belt tensioner is activated so that the drive movement of the irreversible belt tensioner is not disturbed by the clutch of the reversible belt tensioner which is still engaged.
  • the couplings of the various belt tensioners must be designed in such a way that they automatically establish the rotary connection between the drive and the belt reel when the drive is activated, which can be caused by friction, inertial forces or a control contour, for example.
  • the movement of the coupling is thus forcibly controlled by the incipient movement of the drive.
  • a belt retractor with a reversible belt tensioner from the applicant is known, which has a friction-controlled clutch with a clutch pawl and a braking element.
  • the clutch pawl is movably mounted on the drive wheel and, in order to establish a clutch connection, engages an internal toothing of a clutch bell that is connected in a rotationally fixed manner to the belt shaft.
  • a clutch for a belt tensioner which has two clutch pawls mounted on a drive wheel, referred to there as the input element, which, in order to establish the clutch connection, engage an external toothing of an output element that is connected to the belt reel.
  • the input element which, in order to establish the clutch connection, engage an external toothing of an output element that is connected to the belt reel.
  • a control element coupled to an inertial mass is provided, on which an input control geometry and an output control geometry are provided for controlling the movements of the clutch pawls.
  • the clutch pawls each have a base body with a toothed section, wherein a toothing is provided with which they engage with the clutch bell or with the external teeth of the output element.
  • a problem with such belt retractors with reversible belt tensioners is that a comparatively large number of interacting parts are provided, which require a correspondingly large amount of installation space, and that the parts must simultaneously interact in a process-reliable manner so that the coupling and uncoupling processes of the reversible belt tensioner are carried out safely.
  • the invention is based on the object of providing a belt retractor with a reversible belt tensioner and a coupling with a coupling pawl, which should have a compact design and at the same time a process-reliable engagement of the coupling pawl in a toothing fixed to the belt reel.
  • the clutch pawl has a greater width in the region of the toothed section perpendicular to the direction of the engagement movement than in the region of the base body.
  • the gear engagement takes place with a lower local load on the clutch pawl in the area of the gear section, while at the same time the clutch pawl is narrow in the area of the base body, so that it requires less installation space in this area and can therefore also be arranged in a narrower annular space. Furthermore, the load-bearing capacity of the clutch pawl in the area of the gearing is increased, thus reducing the probability of plastic deformation of the clutch pawl during gear engagement. Furthermore, the clutch engagement takes place with improved process reliability due to the increased overlap caused by the thickening.
  • the width is deliberately perpendicular to the direction of the engagement movement, since this defines the engagement surface of the toothing section in the belt reel-fixed toothing.
  • the clutch pawl in the area of the toothing section perpendicular to the direction of the engagement movement has a greater or identical width than or as the toothing fixed to the belt reel. This makes it possible to provide a toothing fixed to the belt reel that is as narrow as possible with the smallest possible installation space requirement, and the clutch pawl is in any case used to the maximum extent possible for transmitting the torque in its increased width.
  • the clutch pawl has a flat surface on one side surface, and that the greater thickness in the area of the toothed section is achieved by a one-sided thickening on the opposite side surface of the clutch pawl.
  • the one-sided flat surface can improve the guidance of the clutch pawl during the clutch movement by the clutch pawl resting on a counter surface of the reversible belt tensioner over the flat surface on the side with as large a surface as possible.
  • the clutch pawl has a first bearing pin, the first bearing pin protrudes on the side of the thickening of the clutch pawl, and the clutch pawl is mounted on the side of the thickening via the first bearing pin. Due to the thickening on one side, the point of force application in the teeth of the clutch pawl is shifted laterally from the center, so that in extreme cases tilting moments act on the clutch pawl. So that these tilting moments are absorbed accordingly in the bearing of the clutch pawl, the first bearing pin protrudes on the same side of the thickening, and the clutch pawl is mounted on this side via the first bearing pin on the reversible belt tensioner.
  • a second bearing pin is arranged upstream of the toothed section in relation to the drive rotation direction of the drive wheel, and the teeth of the toothed section are directed in the direction of the second bearing pin.
  • the drive wheel takes the clutch pawl along via the second bearing pin, and the drive torque is then transferred from the clutch pawl via the toothed section to the toothing fixed to the belt reel.
  • the teeth of the toothed section of the clutch pawl are preferably directed in the direction of the second bearing pin.
  • the drive wheel and/or a cover plate covering the drive wheel have a recess into which the clutch pawl engages with the thickened toothed section.
  • the clutch pawl itself with the narrow base body can be arranged in a correspondingly narrow installation space of the belt retractor, and the necessary space for the thickening of the toothed section is created by the recess.
  • the larger width of the toothed section corresponds to 1.1 to 1.3 times the width of the clutch pawl in the area of the base body. This results in a contact surface of the toothed section on the toothing fixed to the belt reel that is enlarged by a factor of 1.1 to 1.3.
  • the clutch pawl has an arc shape and that the toothed section is arranged on the radial inner side of the clutch pawl.
  • the clutch pawl thus encompasses the toothing fixed to the belt reel on the radial outer side and engages with the toothing fixed to the belt reel with its radial inner side.
  • Fig. 1 a belt retractor according to the invention with a reversible belt tensioner
  • Fig. 2 a clutch pawl of a clutch of the belt retractor as a single part; and Fig. 3: a housing part of the reversible belt tensioner with the clutch pawl, a cover plate and a toothed ring in an oblique view; and
  • Fig. 4 is a sectional view through the housing part of Fig. 5 in section direction A-A;
  • Fig. 5 the housing part with the clutch pawl and the toothed ring in view of the cover plate and the toothed ring.
  • Figure 1 shows a belt retractor 1 according to the invention with a reversible belt tensioner 3, a drive wheel 20, a tensioner coupling 2 and a winding unit 4.
  • the winding unit 4 comprises as basic components a belt reel 5 rotatably mounted in a frame 6 with an axial extension 8 and an irreversible pyrotechnic belt tensioner 7 or power tensioner.
  • the reversible belt tensioner 3 is activated in pre-accident situations and is used to tighten the seat belt in preparation for a possible accident.
  • the seat belt is tightened with a tensile force of 100 to 800 N, whereby the tensioning force can be selected to varying degrees according to the vehicle manufacturer's specifications or can also be designed in a graduated manner with an increase in the tensioning force depending on various pre-accident-specific criteria.
  • the irreversible belt tensioner 7 is only activated when the accident can no longer be avoided, or when it has just started, and causes a greater increase in the tensile force in the seat belt of 400 to 2000 N compared to the increase in the tensile force when the reversible belt tensioner 3 is activated. Accordingly, the belt spool 5 is driven with a considerably greater torque and a higher rotational acceleration when the irreversible belt tensioner 7 is activated than when the reversible belt tensioner 3 is activated.
  • the reversible belt tensioner 3 comprises an electric motor and a gear housing with a gear mounted therein, which transmits the drive rotational movement of the electric motor to the drive wheel 20.
  • a toothed ring 23 which can be seen in Figure 2, is held in a rotationally fixed manner on the extension 8 of the belt reel 5 via an overload ring 26 until a torque defined by the overload ring 26 is reached.
  • the toothed ring 23 has a radially outer toothing which, in the fastened position of the toothed ring 23 on the extension 8, forms a toothing 231 which is fixed to the belt reel.
  • a housing part 25 is provided on the gear housing of the reversible belt tensioner 3, in which the drive wheel 20 is rotatably mounted.
  • the housing part 25 has an annular axial extension that passes through a central bearing opening in the drive wheel 20.
  • a control element 22 is also provided, which is frictionally secured to the axial extension.
  • a clutch pawl 21 is provided, which is arcuately shaped and has a protruding first bearing pin 211 and a protruding second bearing pin 215 at one of its ends.
  • annular cover disk 24 is provided with a bearing opening 241, which can be seen in Figure 3, in which the clutch pawl 21 is mounted with the first bearing pin 211, while the second bearing pin 215 engages in a bearing opening of the drive wheel 20 (not shown).
  • the clutch pawl 21 is thus supported on both sides in the drive wheel 20 and on the cover plate 24 by the first bearing pin 211 and the second bearing pin 215.
  • the engagement movement of the clutch pawl 21 is positively controlled by the control element 22 when the reversible belt tensioner 3 is activated.
  • the clutch pawl 21 is forced to perform a radially inward pivoting movement during which its toothed section 213 engages the toothing 231 fixed to the belt reel.
  • the clutch pawl 21 can be seen enlarged as a single part.
  • the clutch pawl 21 is curved in an arc shape and has a toothed section 213 at one end on its radial inner side. At its other end, the clutch pawl 21 has the axially protruding first bearing pin 211 and the axially protruding second bearing pin 215.
  • the clutch pawl 21 has a narrow base body 212 and is thickened in the area of the toothed section 213 by a one-sided thickening 214 to a width that is increased by a factor of 1.1 to 1.3 compared to the base body 212.
  • the toothing of the toothed section 213 is aligned such that the teeth are directed in the direction of the bearing pin 211.
  • the housing part 25 with the cover plate 24, the clutch pawl 21 and the toothed ring 23 can be seen without the drive wheel 20, the extension 8 and the overload ring 26 arranged between them.
  • the cover plate 24 has a recess 242 which is dimensioned and arranged such that the clutch pawl 21 engages therein with the thickening 214.
  • This means that the clutch pawl 21 can be arranged with its narrow base body 212 in a correspondingly narrow installation space between the cover plate 24 and the drive wheel 20 (not shown) despite the thickening 214.
  • the housing part 25 with the cover plate 24, the clutch pawl 21 and the toothed ring 23 of Figure 3 can be seen in view of the cover plate 24, while Figure 4 shows a section of Figure 5 in the cutting direction A-A.
  • the clutch pawl 21 is arranged such that the first bearing pin 211 and the second bearing pin 215 are arranged upstream of the toothed section 213 in relation to the drive rotation direction of the drive wheel 20 (not shown), in this case clockwise.
  • the teeth of the toothed section 213 are aligned in the direction of the first bearing pin 211 and the second bearing pin 215, so that the clutch pawl 21 is pulled clockwise starting from the first bearing pin 211 and the second bearing pin 215 and thereby transmits the torque from the toothed section 213 via the belt spool-fixed toothing 231 and the overload ring 26 to the belt spool 5 for pre-tightening the seat belt.
  • the clutch pawl 21 has a broadened overlap with the belt reel-fixed toothing 231 due to the one-sided thickening 214 in the area of the toothing section 213, so that the local material stress is reduced and at the same time the toothing engagement is designed to be more reliable.
  • the clutch pawl 21 has a flat surface on its non-thickened surface, i.e. on the right-hand surface in the illustration in Figure 4, so that the installation space required by the clutch pawl 21 on this side is optimized and reduced, and the clutch pawl 21 can be arranged in a correspondingly narrow disc-shaped installation space in the belt retractor.
  • the first bearing pin 211 engages with one side in the bearing opening 241 of the cover plate 24, so that the clutch pawl 21 is mounted on the same side on which the thickening 214 also extends outwards. If tilting moments act on the clutch pawl 21 due to the toothed section 213 widened on one side, these are absorbed by the mounting of the clutch pawl 21 on the same side via the first bearing pin 211 engaging in the bearing opening 241, and the clutch pawl 21 is held with its toothed section 213 in as flat a contact as possible with the toothing 231 fixed to the belt reel.
  • the clutch pawl 21 is also mounted in the drive wheel 20 at the same time as the second bearing pin 215, the clutch pawl 21 is additionally mounted on the other side against the tilting moments acting.
  • the clutch pawl 21 is thus supported on both sides via the first bearing pin 211 and the second bearing pin 215 in the bearing opening 241 of the cover plate 24 and in a bearing opening of the drive wheel 20.
  • the first bearing pin 211 and the second bearing pin 215 are preferably formed integrally onto the clutch pawl 21.
  • the first bearing pin 211 and the second bearing pin 215 can also be formed by a single bearing pin which protrudes through the clutch pawl 21.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller (1) für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit einer drehbar gelagerten Gurtspule (5), auf welcher ein Sicherheitsgurt der Sicherheitsgurteinrichtung aufwickelbar ist, und einem reversiblen Gurtstraffer (3) mit einem Antriebsrad (20), welcher die Gurtspule (5) bei einer Aktivierung über das Antriebsrad (20) in Aufwickelrichtung antreibt, und einer die Antriebsbewegung von dem Antriebsrad (20) auf die Gurtspule (5) übertragenden zwangsgesteuerten Strafferkupplung (2), mit wenigstens einer an dem Antriebsrad (20) gelagerten Kupplungsklinke (21), welche zur Schaffung und Aufhebung einer Drehverbindung des Antriebsrades (20) mit einer gurtspulenfesten Verzahnung (231) in Eingriff und außer Eingriff bewegbar ist, wobei die Kupplungsklinke (21) einen Grundkörper (212) mit einem Verzahnungsabschnitt (213) aufweist, und die Kupplungsklinke (21) im Bereich des Verzahnungsabschnittes (213) senkrecht zur Richtung der Eingriffsbewegung eine größere Breite aufweist als im Bereich des Grundkörpers (212).

Description

Gurtaufroller für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Gurtaufroller werden in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen verwendet und dienen dazu, ein Ende eines zur Rückhaltung eines Insassen vorgesehenen Sicherheitsgurtes aufzuwickeln. Der Gurtaufroller ist entweder an der Fahrzeugstruktur oder an einem an der Fahrzeugstruktur befestigten Fahrzeugsitz bzw. an einer daran befestigten Sitzbank befestigt. Der Gurtaufroller weist in seinem Grundaufbau einen zur Befestigung vorgesehenen Rahmen und eine in dem Rahmen drehbar gelagerte Gurtspule auf, wobei der Sicherheitsgurt auf der Gurtspule aufwickelbar ist. Die Gurtspule ist über eine Triebfeder in Aufwickelrichtung federbelastet und über eine Blockiereinrichtung bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Gurtbandauszugsbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung mittels einer Blockiereinrichtung gegen einen weiteren Auszug des Sicherheitsgurtes blockierbar, so dass der Insasse nachfolgend zur Vermeidung schwererer Verletzungen vor einem Aufprall auf die innere Fahrzeugstruktur zurückgehalten wird.
Um die Insassenbelastung bei der Rückhaltung zu reduzieren, haben sich Kraftbegrenzungseinrichtungen als vorteilhaft herausgestellt, welche bei blockierter Gurtspule und Überschreiten einer vorbestimmten Gurtbandauszugskraft eine kraftbegrenzte Drehung der Gurtspule in Auszugsrichtung und damit eine kraftbegrenzte Vorwärtsverlagerung des Insassen ermöglichen. Da die dadurch ermöglichte Reduzierung der Insassenbelastung unmittelbar mit dem zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsweg zusammenhängt, hat es sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, die in dem Sicherheitsgurt vorhandene Gurtlose vor der Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung durch einen Gurtstraffer herauszuziehen, um den zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsweg zu vergrößern, und um den Insassen möglichst frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung anzukoppeln.
Bei Gurtstraffern wird zwischen reversiblen Gurtstraffern und irreversiblen Gurtstraffern oder auch Leistungsstraffern unterschieden. Reversible Gurtstraffer haben eine geringere Straffleistung von ca. 100 bis 800 N und dienen dazu, die Gurtlose in einer Gefahrensituation zur Vorbereitung auf einen möglichen nachfolgenden Unfall herauszuziehen. Tritt nachfolgend kein Unfall ein, so wird der Sicherheitsgurt wieder gelockert. Zum Antrieb der reversiblen Gurtstraffer haben sich Elektromotoren bewährt, welche besonders gut und reversibel zu steuern sind. Irreversible Gurtstraffer weisen eine höhere Straffleistung von 400 bis zu 2000 N auf und werden erst dann aktiviert, wenn der Unfall nicht mehr zu vermeiden ist, also in einer Frühphase des Unfalles. Die irreversiblen Gurtstraffer werden also zeitlich immer nach den reversiblen Gurtstraffern aktiviert. Als Antriebe für die irreversiblen Gurtstraffer haben sich pyrotechnische Antriebe bewährt, welche nach ihrer einmaligen Aktivierung nicht mehr aktiviert werden können, so dass in diesem Fall die gesamte Sicherheitsgurteinrichtung mit dem irreversiblen Gurtstraffer ausgetauscht werden muss.
Gurtstraffer können dabei an unterschiedlichen Stellen des Sicherheitsgurtes angreifen, so z.B. an dem Gurtschloss, dem Endbeschlag oder auch an dem Gurtaufroller. Bei der Anwendung des Gurtstraffers am Gurtaufroller treibt dieser die Gurtspule bei einer Aktivierung schlagartig in Aufwickelrichtung an und zieht dadurch die in dem Sicherheitsgurt vorhandene Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen unter dem Begriff Gurtstraffer nur solche verstanden werden, welche an einem Gurtaufroller angeordnet sind und die Gurtspule antreiben. Da die Gurtspule sich grundsätzlich im Normalgebrauch zum Anschnallen und zum Abschnallen frei drehen können muss, werden die Antriebe sowohl des reversiblen Gurtstraffers als auch des irreversiblen Gurtstraffers erst bei einer Aktivierung über Kupplungen mit der Gurtspule verbunden. Die Kupplungen sollten dabei so beschaffen sein, dass sie in keinem Fall unbeabsichtigt eine Drehverbindung herstellen, wodurch der Normalgebrauch des Gurtaufrollers aufgrund einer dadurch verursachten Störung der Drehbewegung der Gurtspule behindert werden würde.
Da der reversible Gurtstraffer für den Fall, dass nachfolgend kein Unfall eintritt, wieder deaktiviert und der Gurtaufroller wieder normal verwendet werden soll, muss die Kupplung des reversiblen Gurtstraffers überdies ebenfalls reversibel ausgebildet sein. Ferner muss die Kupplung des reversiblen Gurtstraffers auch dann bewusst außer Eingriff gebracht werden, wenn nachfolgend ein Unfall auftritt und der irreversible Gurtstraffer aktiviert wird, damit die Antriebsbewegung des irreversiblen Gurtstraffers nicht durch die noch im Eingriff befindliche Kupplung des reversiblen Gurtstraffers gestört wird.
Ferner müssen die Kupplungen der verschiedenen Gurtstraffer so ausgebildet sein, dass sie die Drehverbindung zwischen dem Antrieb und der Gurtspule bei einer Aktivierung des Antriebes selbsttätig herstellen, was z.B. durch Reibung, durch Trägheitskräfte oder auch durch eine Steuerkontur bewirkt werden kann. Die Bewegung der Kupplung wird dadurch durch die beginnende Bewegung des Antriebes zwangsgesteuert.
Damit wird an die Kupplungen einerseits die Anforderung gestellt, dass sie die Kupplungsbewegung bei einer Aktivierung der Antriebseinrichtung selbsttätig ausführen sollen, unter anderen Umständen die Kupplungsbewegung aber bewusst nicht ausführen sollen, um eine ungewollte Kupplungsverbindung zu vermeiden.
Aus der Druckschrift DE 100 59 227 CI ist zum Beispiel ein Gurtaufroller mit einem reversiblen Gurtstraffer der Anmelderin bekannt, welcher eine reibungsgesteuerte Kupplung mit einer Kupplungsklinke und einem Bremselement aufweist. Die Kupplungsklinke ist an dem Antriebsrad verschieblich gelagert und steuert zur Herstellung einer Kupplungsverbindung in eine Innenverzahnung einer drehfest mit der Gurtwelle verbundenen Kupplungsglocke ein.
Aus der DE 10 2014 009 038 B4 ist ferner eine Kupplung für einen Gurtstraffer bekannt, welche zwei an einem Antriebsrad, dort als Eingangselement bezeichnet, gelagerte Kupplungsklinken aufweist, welche zur Herstellung der Kupplungsverbindung in eine Außenverzahnung eines Abtriebselementes einsteuern, das mit der Gurtspule verbunden ist. Zur Steuerung der Bewegungen der Kupplungselemente ist ein mit einer Trägheitsmasse gekoppeltes Steuerelement vorgesehen, an dem eine Einsteuergeometrie und eine Aussteuergeometrie zur Steuerung der Bewegungen der Kupplungsklinken vorgesehen ist.
In beiden Ausführungsbeispielen weisen die Kupplungsklinken jeweils einen Grundkörper mit einem Verzahnungsabschnitt auf, wobei an dem Verzahnungsabschnitt eine Verzahnung vorgesehen ist, mit der sie zum Eingriff in die Kupplungsglocke oder in die Außenverzahnung des Abtriebselementes gelangen.
Ein Problem derartiger Gurtaufroller mit reversiblen Gurtstraffern ist darin zu sehen, dass vergleichsweise viele zusammenwirkende Teile vorgesehen sind, welche einen entsprechend hohen Bauraumbedarf aufweisen, und dass die Teile gleichzeitig prozesssicher Zusammenwirken müssen, damit der Kupplungsvorgang und der Entkupplungsvorgang des reversiblen Gurtstraffers sicher vollzogen werden.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller mit einem reversiblen Gurtstraffer und einer Kupplung mit einer Kupplungsklinke bereitzustellen, welcher einen kompakten Aufbau bei einem gleichzeitig prozesssicheren Eingriff der Kupplungsklinke in eine gurtspulenfeste Verzahnung aufweisen soll.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsklinke im Bereich des Verzahnungsabschnittes senkrecht zur Richtung der Eingriffsbewegung eine größere Breite aufweist als im Bereich des Grundkörpers.
Die vorgeschlagene Lösung weist mehrere Vorteile auf. Zum einen erfolgt der Verzahnungseingriff mit einer geringeren lokalen Belastung der Kupplungsklinke im Bereich des Verzahnungsabschnittes bei einer gleichzeitig schmalen Gestaltung der Kupplungsklinke im Bereich des Grundkörpers, so dass sie in diesem Bereich einen geringeren Bauraumbedarf aufweist und damit auch in einem schmaleren Ringraum angeordnet werden kann. Ferner wird die Tragfähigkeit der Kupplungsklinke im Bereich der Verzahnung erhöht und damit die Wahrscheinlichkeit einer plastischen Verformung der Kupplungsklinke beim Verzahnungseingriff reduziert. Ferner erfolgt der Kupplungseingriff aufgrund der durch die Verdickung vergrößerten Überdeckung mit einer verbesserten Prozesssicherheit. Dabei ist die Breite bewusst senkrecht zu der Richtung der Eingriffsbewegung vergrößert, da diese die Eingriffsfläche des Verzahnungsabschnittes in die gurtspulenfeste Verzahnung definiert.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsklinke im Bereich des Verzahnungsabschnitts senkrecht zu der Richtung der Eingriffsbewegung eine größere oder eine identische Breite als oder wie die gurtspulenfeste Verzahnung aufweist. Damit kann eine möglichst schmale gurtspulenfeste Verzahnung mit einem möglichst kleinen Bauraumbedarf vorgesehen werden, und die Kupplungsklinke wird in ihrer vergrößerten Breite in jedem Fall maximal zur Übertragung des Drehmomentes ausgenutzt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsklinke an einer Seitenfläche eine plane Oberfläche aufweist, und die größere Dicke im Bereich des Verzahnungsabschnitts durch eine einseitige Verdickung auf der gegenüberliegenden Seitenfläche der Kupplungsklinke verwirklicht ist. Durch die einseitige plane Oberfläche kann die Führung der Kupplungsklinke während der Kupplungsbewegung verbessert werden, indem die Kupplungsklinke über die seitliche plane Oberfläche in einer möglichst großen Oberfläche an einer Gegenfläche des reversiblen Gurtstraffers anliegt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsklinke einen ersten Lagerstift aufweist, der erste Lagerstift auf der Seite der Verdickung der Kupplungsklinke vorsteht, und die Kupplungsklinke über den ersten Lagerstift auf der Seite der Verdickung gelagert ist. Durch die einseitige Verdickung wird der Kraftangriffspunkt in die Verzahnung der Kupplungsklinke seitlich aus der Mitte verschoben, so dass im Extremfall Kippmomente auf die Kupplungsklinke wirken. Damit diese Kippmomente in der Lagerung der Kupplungsklinke entsprechend aufgenommen werden, ragt der erste Lagerstift an derselben Seite der Verdickung vor, und die Kupplungsklinke ist an dieser Seite über den ersten Lagerstift an dem reversiblen Gurtstraffer gelagert.
Weiter wird vorgeschlagen, dass ein zweiter Lagerstift in Bezug zu der Antriebsdrehrichtung des Antriebsrades stromaufwärts zu dem Verzahnungsabschnitt angeordnet ist, und die Zähne des Verzahnungsabschnitts in Richtung des zweiten Lagerstiftes gerichtet sind. Das Antriebsrad nimmt die Kupplungsklinke über den zweiten Lagerstift mit, und das Antriebsdrehmoment wird weiter von der Kupplungsklinke über den Verzahnungsabschnitt auf die gurtspulenfeste Verzahnung übertragen. Hierzu sind die Zähne des Verzahnungsabschnittes der Kupplungsklinke bevorzugt in Richtung des zweiten Lagerstiftes gerichtet.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Antriebsrad und/oder eine das Antriebsrad abdeckende Abdeckscheibe eine Ausnehmung aufweisen, in welche die Kupplungsklinke mit dem verdickten Verzahnungsabschnitt eingreift. Damit kann die Kupplungsklinke selbst mit dem schmalen Grundkörper in einem entsprechend schmalen Bauraum des Gurtaufrollers angeordnet werden, und der nötige Freiraum für die Verdickung des Verzahnungsabschnittes wird durch die Ausnehmung geschaffen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die größere Breite des Verzahnungsabschnitts dem 1,1 bis 1,3-fachen der Breite der Kupplungsklinke im Bereich des Grundkörpers entspricht. Hierdurch ergibt sich eine um den Faktor 1,1 bis 1,3 vergrößerte Anlagefläche des Verzahnungsabschnittes an der gurtspulenfesten Verzahnung.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsklinke eine Bogenform aufweist, und der Verzahnungsabschnitt an der Radialinnenseite der Kupplungsklinke angeordnet ist. Die Kupplungsklinke umfasst die gurtspulenfeste Verzahnung damit an der Radialaußenseite und gelangt mit ihrer Radialinnenseite zum Eingriff in die gurtspulenfeste Verzahnung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit einem reversiblen Gurtstraffer; und
Fig. 2 eine Kupplungsklinke einer Kupplung des Gurtaufrollers als Einzelteil; und Fig. 3: ein Gehäuseteil des reversiblen Gurtstraffers mit der Kupplungsklinke, einer Abdeckscheibe und einem Verzahnungsring in Schrägansicht; und
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch das Gehäuseteil der Fig. 5 in Schnittrichtung A-A; und
Fig. 5 das Gehäuseteil mit der Kupplungsklinke und dem Verzahnungsring in Sicht auf die Abdeckscheibe und den Verzahnungsring.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Gurtaufroller 1 mit einem reversiblen Gurtstraffer 3, einem Antriebsrad 20, einer Strafferkupplung 2 und einer Aufwickeleinheit 4 zu erkennen. Die Aufwickeleinheit 4 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Grundbauteile eine drehbar in einem Rahmen 6 gelagerte Gurtspule 5 mit einem axialen Fortsatz 8 und einen irreversiblen pyrotechnischen Gurtstraffer 7 oder auch Leistungsstraffer. Denkbar ist aber auch die Aufwickeleinheit 4 ohne einen Leistungsstraffer und nur mit einem reversiblen Gurtstraffer 3 zu versehen.
Der reversible Gurtstraffer 3 wird in Vorunfallsituationen aktiviert und dient dem Straffen des Sicherheitsgurtes zur Vorbereitung eines möglicherweise eintretenden Unfalles. Dabei wird der Sicherheitsgurt mit einer Zugkraft von 100 bis 800 N gestrafft, wobei die Straffkraft nach den Vorgaben der Fahrzeughersteller unterschiedlich hoch gewählt oder auch in einem gestuften Verlauf mit einer Erhöhung der Straffkraft in Abhängigkeit von verschiedenen vorunfallspezifischen Kriterien ausgelegt werden kann.
Der irreversible Gurtstraffer 7 wird erst dann aktiviert, wenn der Unfall nicht mehr zu vermeiden ist, oder wenn dieser gerade angefangen hat, und bewirkt eine im Vergleich zu der Erhöhung der Zugkraft bei der Aktivierung des reversiblen Gurtstraffers 3 größere Erhöhung der Zugkraft in dem Sicherheitsgurt von 400 bis 2000 N. Dementsprechend wird die Gurtspule 5 bei einer Aktvierung des irreversiblen Gurtstraffers 7 mit einem erheblich größeren Drehmoment und einer höheren Drehbeschleunigung angetrieben als bei einer Aktivierung des reversiblen Gurtstraffers 3. Der reversible Gurtstraffer 3 umfasst einen Elektromotor und ein Getriebegehäuse mit einem darin gelagerten Getriebe, welches die Antriebsdrehbewegung des Elektromotors auf das Antriebsrad 20 überträgt.
Auf dem Fortsatz 8 der Gurtspule 5 ist ein in der Figur 2 zu erkennender Verzahnungsring 23 über einen Überlastring 26 bis zum Erreichen eines durch den Überlastring 26 definierten Drehmomentes drehfest gehalten. Der Verzahnungsring 23 weist eine radial äußere Verzahnung auf, die in der befestigten Stellung des Verzahnungsringes 23 auf dem Fortsatz 8 eine gurtspulenfeste Verzahnung 231 bildet.
An dem Getriebegehäuse des reversiblen Gurtstraffers 3 ist ein Gehäuseteil 25 vorgesehen, in dem das Antriebsrad 20 drehbar gelagert ist. Hierzu weist das Gehäuseteil 25 einen ringförmigen axialen Fortsatz auf, der eine zentrale Lageröffnung in dem Antriebsrad 20 durchgreift. Ferner ist ein Steuerelement 22 vorgesehen, welches reibschlüssig auf dem axialen Fortsatz festgelegt ist. Außerdem ist eine Kupplungsklinke 21 vorgesehen, welche bogenförmig geformt ist und an einem ihrer Enden einen vorstehenden ersten Lagerstift 211 und einen vorstehenden zweiten Lagerstift 215 aufweist. Weiter ist eine ringförmige Abdeckscheibe 24 mit einer in der Figur 3 zu erkennenden Lageröffnung 241 vorgesehen, in welcher die Kupplungsklinke 21 mit dem ersten Lagerstift 211 gelagert ist, während der zweite Lagerstift 215 in eine nicht zu erkennende Lageröffnung des Antriebsrades 20 eingreift. Damit ist die Kupplungsklinke 21 mit dem ersten Lagerstift 211 und dem zweiten Lagerstift 215 beidseitig in dem Antriebsrad 20 und an der Abdeckscheibe 24 gelagert. Die Eingriffsbewegung der Kupplungsklinke 21 wird durch das Steuerelement 22 zwangsgesteuert, wenn der reversible Gurtstraffer 3 aktiviert wird. Dabei wird die Kupplungsklinke 21 zu einer radial einwärts gerichteten Schwenkbewegung gezwungen, während der sie mit ihrem Verzahnungsabschnitt 213 zum Eingriff in die gurtspulenfeste Verzahnung 231 gelangt.
In der Figur 2 ist die Kupplungsklinke 21 als Einzelteil vergrößert zu erkennen. Die Kupplungsklinke 21 ist bogenförmig gekrümmt und weist an ihrem einen Ende an ihrer Radialinnenseite einen Verzahnungsabschnitt 213 auf. An ihrem anderen Ende weist die Kupplungsklinke 21 den axial vorstehenden ersten Lagerstift 211 und den auf der anderen Seite axial vorstehenden zweiten Lagerstift 215 auf. Die Kupplungsklinke 21 weist einen schmalen Grundkörper 212 auf und ist im Bereich des Verzahnungsabschnittes 213 durch eine einseitige Verdickung 214 zu einer gegenüber dem Grundkörper 212 um den Faktor 1,1 bis 1,3 vergrößerten Breite verdickt. Die Verzahnung des Verzahnungsabschnittes 213 ist so ausgerichtet, dass die Zähne in Richtung des Lagerstifts 211 gerichtet sind.
In der Figur 3 ist das Gehäuseteil 25 mit der Abdeckscheibe 24, der Kupplungsklinke 21 und dem Verzahnungsring 23 ohne das Antriebsrad 20, den Fortsatz 8 und den dazwischen angeordneten Überlastring 26 zu erkennen. Die Abdeckscheibe 24 weist eine Ausnehmung 242 auf, welche so bemessen und angeordnet ist, dass die Kupplungsklinke 21 mit der Verdickung 214 darin eingreift. Damit kann die Kupplungsklinke 21 trotz der Verdickung 214 mit ihrem schmalen Grundkörper 212 in einem entsprechend schmalen Bauraum zwischen der Abdeckscheibe 24 und dem nicht dargestellten Antriebsrad 20 angeordnet werden.
In der Figur 5 ist das Gehäuseteil 25 mit der Abdeckscheibe 24, der Kupplungsklinke 21 und dem Verzahnungsring 23 der Figur 3 in Sicht auf die Abdeckscheibe 24 zu erkennen, während Figur 4 einen Schnitt der Figur 5 in Schnittrichtung A-A zeigt. Die Kupplungsklinke 21 ist so angeordnet, dass der erste Lagerstift 211 und der zweite Lagerstift 215 in Bezug zu der Antriebsdrehrichtung des nicht dargestellten Antriebsrades 20, in diesem Fall im Uhrzeigersinn, stromaufwärts zu dem Verzahnungsabschnitt 213 angeordnet sind. Ferner sind die Zähne des Verzahnungsabschnittes 213 in Richtung des ersten Lagerstifts 211 und des zweiten Lagerstifts 215 ausgerichtet, so dass die Kupplungsklinke 21 ausgehend von dem ersten Lagerstift 211 und dem zweiten Lagerstift 215 im Uhrzeigersinn mitgezogen wird und dabei das Drehmoment von dem Verzahnungsabschnitt 213 über die gurtspulenfeste Verzahnung 231 und den Überlastring 26 auf die Gurtspule 5 zur Vorstraffung des Sicherheitsgurtes überträgt.
In der Schnittdarstellung der Figur 4 ist zu erkennen, dass die Kupplungsklinke 21 durch die einseitige Verdickung 214 im Bereich des Verzahnungsabschnitts 213 eine verbreiterte Überdeckung mit der gurtspulenfesten Verzahnung 231 aufweist, so dass die lokale Materi- albeanspruchung reduziert und gleichzeitig der Verzahnungseingriff prozesssicherer gestal- tet werden kann. Die Kupplungsklinke 21 weist an ihrer nicht verdickten Oberfläche, also in der Darstellung der Figur 4 an der rechten Oberfläche eine plane Oberfläche auf, so dass der Bauraumbedarf der Kupplungsklinke 21 an dieser Seite hier optimiert und reduziert ist, und die Kupplungsklinke 21 in einem entsprechend schmalen scheibenförmigen Bauraum in dem Gurtaufroller angeordnet werden kann.
Der erste Lagerstift 211 greift mit seiner einen Seite in die Lageröffnung 241 der Abdeckscheibe 24 ein, so dass die Kupplungsklinke 21 an derselben Seite gelagert ist, an der sich auch die Verdickung 214 nach außen erstreckt. Sofern auf die Kupplungsklinke 21 aufgrund des einseitig verbreiterten Verzahnungsabschnitts 213 Kippmomente wirken, werden diese durch die Lagerung der Kupplungsklinke 21 an derselben Seite über den in die Lageröffnung 241 eingreifenden ersten Lagerstift 211 aufgenommen, und die Kupplungsklinke 21 wird mit ihrem Verzahnungsabschnitt 213 in einer möglichst flächigen Anlage zu der gurtspulenfesten Verzahnung 231 gehalten. Da die Kupplungsklinke 21 gleichzeitig mit dem zweiten Lagerstift 215 auch in dem Antriebsrad 20 gelagert ist, wird die Kupplungsklinke 21 zusätzlich auf der anderen Seite gegenüber wirkenden Kippmomenten gelagert. Die Kupplungsklinke 21 ist damit beidseitig über den ersten Lagerstift 211 und den zweiten Lagerstift 215 in der Lageröffnung 241 der Abdeckscheibe 24 und in einer Lageröffnung des Antriebsrades 20 gelagert.
Der erste Lagerstift 211 und der zweite Lagerstift 215 sind bevorzugt einstückig an die Kupplungsklinke 21 angeformt. Alternativ können der erste Lagerstift 211 und der zweite Lagerstift 215 aber auch durch einen einzigen Lagerstift gebildet sein, welcher durch die Kupplungsklinke 21 hindurchragt.

Claims

Ansprüche:
1. Gurtaufroller (1) für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit
-einer drehbar gelagerten Gurtspule (5), auf welcher ein Sicherheitsgurt der Sicherheitsgurteinrichtung aufwickelbar ist, und
-einem reversiblen Gurtstraffer (3) mit einem Antriebsrad (20), welcher die Gurtspule (5) bei einer Aktivierung über das Antriebsrad (20) in Aufwickelrichtung antreibt, und -einer die Antriebsbewegung von dem Antriebsrad (20) auf die Gurtspule (5) übertragenden zwangsgesteuerten Strafferkupplung (2), mit
-wenigstens einer an dem Antriebsrad (20) gelagerten Kupplungsklinke (21), welche zur Schaffung und Aufhebung einer Drehverbindung des Antriebsrades (20) mit einer gurtspulenfesten Verzahnung (231) in Eingriff und außer Eingriff bewegbar ist, wobei -die Kupplungsklinke (21) einen Grundkörper (212) mit einem Verzahnungsabschnitt (213) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Kupplungsklinke (21) im Bereich des Verzahnungsabschnittes (213) senkrecht zur Richtung der Eingriffsbewegung eine größere Breite aufweist als im Bereich des Grundkörpers (212).
2. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Kupplungsklinke (21) im Bereich des Verzahnungsabschnitts (213) senkrecht zu der Richtung der Eingriffsbewegung eine größere oder eine identische Breite als oder wie die gurtspulenfeste Verzahnung (231) aufweist.
3. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kupplungsklinke (21) an einer Seitenfläche eine plane Oberfläche aufweist, und die größere Dicke im Bereich des Verzahnungsabschnitts (213) durch eine einseitige Verdickung (214) auf der gegenüberliegenden Seitenfläche der Kupplungsklinke (21) verwirklicht ist.
4. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kupplungsklinke (21) einen ersten Lagerstift (211) aufweist, und
-der erste Lagerstift (211) auf der Seite der Verdickung (214) der Kupplungsklinke (21) vorsteht, und
-die Kupplungsklinke (21) über den ersten Lagerstift (211) auf der Seite der Verdickung (214) gelagert ist.
5. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass -ein zweiter Lagerstift (215) in Bezug zu der Antriebsdrehrichtung des Antriebsrades (20) stromaufwärts zu dem Verzahnungsabschnitt (213) angeordnet ist, und
-die Zähne des Verzahnungsabschnitts (213) in Richtung des zweiten Lagerstiftes (215) gerichtet sind.
6. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass -das Antriebsrad (20) und/oder eine das Antriebsrad (20) abdeckende Abdeckscheibe (24) eine Ausnehmung (242) aufweist, in welche die Kupplungsklinke (21) mit dem verdickten Verzahnungsabschnitt (213) eingreift.
7. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass -die größere Breite des Verzahnungsabschnitts (213) dem 1,1 bis 1,3-fachen der Breite der Kupplungsklinke (21) im Bereich des Grundkörpers (212) entspricht.
8. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kupplungsklinke (21) eine Bogenform aufweist, und
-der Verzahnungsabschnitt (213) an der Radialinnenseite der Kupplungsklinke (21) angeordnet ist.
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