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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller
für einen
Fahrzeugsicherheitsgurt, mit einer in einem Rahmen drehbar gelagerten
Gurtspule, einer relativ zu der Gurtspule drehbar gelagerten Kupplungsscheibe,
die bei einer Drehung relativ zu der Gurtspule eine Sperrung der
Drehung der Gurtspule in Abwickelrichtung des Sicherheitsgurts herbeiführen kann.
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Gattungsgemäße Gurtaufroller, wie etwa
aus dem deutschen Gebrauchsmuster 201 09 534 bekannt, dienen dazu,
einem Fahrzeuginsassen Sicherheitsgurtband zur Verfügung zu
stellen. Im Normalfall kann das Gurtband gegen den Widerstand eines
Federelements von der Gurtspule abgezogen werden. Im blockierten
Zustand ist ein Gurtbandabzug nicht möglich, wobei prinzipiell zwischen
zwei Blockademöglichkeiten
unterschieden wird. Erfolgt die Blockade in Abhängigkeit von dem auf das Gurtband
einwirkenden Kräften,
so spricht man von gurtbandsensitiver Aktivierung der Sperrung;
ist sie von den auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigungskräften bestimmt,
wird von fahrzeugsensitiver Aktivierung der Sperrung gesprochen.
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Für
die gurtbandsensitive Aktivierung des Sperrmechanismus eines Gurtaufrollers
ist eine Kupplungsscheibe an der Gurtspule relativ zu dieser verdrehbar
angeordnet. Bleibt die Kupplungsscheibe aufgrund ihrer Massenträgheit hinter
der Drehung der Gurtspule zurück,
so veranlaßt
sie durch ein Betätigungselement
das Verschwenken einer Sperrklinke, die so in eine Sperrverzahnung
einsteuern kann.
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Zur fahrzeugsensitiven Aktivierung
ist die Kupplungsscheibe an ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung
versehen, in die ein Blockierelement eines fahrzeugsensitiven Sensors
eingreifen kann, um so das Einsteuern der Sperrklinke in die Sperrverzahnung
zu ermöglichen.
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Um das Wiederaufrollen des Sicherheitsgurts
zu ermöglichen,
ist es erforderlich, den Gurtaufroller zu entsperren. Während der
Entriegelungsweg bei gurtbandsensitiver Sperrung bereits sehr klein
ist, ist für
die Entriegelung der fahrzeugsensitiven Sperrung eine Verkürzung des
Entriegelungswegs erwünscht.
Nach dem Stand der Technik werden im Fall der fahrzeugsensitiven
Sperrung für
die Verkürzung
des Entriegelungswegs zusätzliche
Bauteile benötigt,
die zu erhöhten
Bauteil- und Montagekosten führen.
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Die Erfindung schafft einen Gurtaufroller,
mit dem eine drastische Verkürzung
des Entriegelungswegs nach fahrzeugsensitiver Sperrung bei Rückdrehung
der Gurtspule möglich
wird. Gemäß der Erfindung
ist beim Gurtaufroller der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Gurtspule
ein erstes Reibelement und die Kupplungsscheibe ein zweites Reibelement
aufweist, wobei erstes und zweites Reibelement so positioniert sind,
daß sie
die Gurtspule und die Kupplungsscheibe reibschlüssig miteinander verbinden
können.
Diese aus dem Kontakt des ersten und des zweiten Reibelements resultierende
reibschlüssige
Verbindung zwischen Gurtspule und Kupplungsscheibe macht es möglich, daß bei einer erforderlichen
Entriegelung nach einer fahrzeugsensitiven Sperrung des Gurtaufrollers
die Gurtspule bei ihrer Rückdrehung
die Kupplungsscheibe unmittelbar mitnimmt und damit dafür sorgt,
daß der
Sensorhebel für
die fahrzeugsensitive Sperrung nach sehr kurzem Rückdrehweg
freigegeben wird, wodurch die fahrzeugsensitive Sperrung beendet
werden kann. Bei einem weiteren Zurückdrehen der Gurtspule wälzt die
Sperrklinke auf der Sperrverzahnung ab, so daß das mit der Kupplungsscheibe
verbundene Betätigungselement
eine Relativbewegung zwischen Gurtspule und Kupplungsscheibe erzwingt,
die dazu führt,
daß sich
das erste und das zweite Reibelement voneinander trennen, wodurch
sich die Reibverbindung löst
und die Kupplungsscheibe wieder freigegeben ist. Diese Lösung erfordert
keine zusätzlichen Bauteile,
wodurch die Stück-
und Montagekosten gegenüber
Lösungen
zur Verkürzung
des Entriegelungswegs nach dem Stand der Technik reduziert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das erste Reibelement ein Stiftelement und das zweite Reibelement
federnd mit der Kupplungsscheibe verbunden. Das zweite Reibelement
kann leicht an die Kupplungsscheibe und das Stiftelement an die Gurtspule
angespritzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das zweite Reibelement einen Fortsatz und der
Gurtaufroller ein fest mit dem Rahmen verbundenes Gehäuseelement
auf, das die Kupplungsscheibe aufnimmt. Weiter weist das Gehäuseelement eine
Anetierverzahnung auf und der Fortsatz kann mit der Arretierverzahnung
in Eingriff gelangen, wobei die Gurtspule und die Kupplungsscheibe
aus einer Lage, in der sie reibschlüssig miteinander verbunden
sind, in eine Lage, in der sie relativ zueinander drehbar sind,
gelangen können.
Auch in dieser Ausführungsform
sind Gurtspule und Kupplungsscheibe bei Rückdrehung der Gurtspule zuerst
reibschlüssig
miteinander verbunden, und die fahrzeugsensitive Sperrung wird nach
sehr kurzem Rückdrehweg
aufgehoben. Bei weiterer Rückdrehung
der Gurtspule ermöglicht
die Arretierverzahnung, daß der
am zweiten Reibelement angebrachte Fortsatz an der Arretierverzahnung
anstößt, wodurch die
Kupplungsscheibe gestoppt wird, sich erstes und zweites Reibelement
zuverlässig
voneinander lösen können, wodurch
die Reibverbindung zwischen Gurtspule und Kupplungsscheibe aufgehoben
ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die
in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers,
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2 eine
schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ohne Kupplungsscheibe,
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3 eine
schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht einer ersten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
mit in die Sperrverzahnung eingesteuerter Sperrklinke,
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4 eine
schematische, teilweise geschnittene und gebrochene Seitenansicht
der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers,
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5 eine
schematische, teilweise geschnittene und gebrochene Seitenansicht
einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
mit teilweise in die Sperrverzahnung eingesteuerter Sperrklinke,
und
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6 eine
schematische und teilweise geschnittene Detailansicht der zweiten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
mit aus der Sperrverzahnung ausgesteuerter Sperrklinke.
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In 1 ist
in einer Explosionsansicht ein Gurtaufroller dargestellt. Dieser
weist einen Rahmen 10, eine Gurtspule 12, eine
Sperrklinke 26, eine Kupplungsscheibe 32, eine
Spiralfeder 40, einen fahrzeugsensitiven Sensor 46 und
ein Gehäuseelement 54 auf.
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Die Gurtspule 12 hat eine
Spulenachse 14, durch die die Gurtspule drehbar im Rahmen 10 gelagert
ist. Die Gurtspule umfaßt
einen im wesentlichen zylinderförmigen
Spulenkörper 16 und
zwei Flansche 18 und 20, die den Spulenkörper 16 bezüglich 1 rechts und links begrenzen.
Auf dem Spulenkörper kann
zwischen den beiden Flanschen 18 und 20 ein (nicht
dargestelltes) Gurtband aufgespult werden. An dem bezüglich 1 rechten Flansch 20 der Gurtspule 12 ist
gurtspulenaußenseitig
ein erstes Reibelement 22 und eine Haltetasche 24 angeordnet,
deren Funktion weiter unten erläutert
wird.
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Die Sperrklinke 26 weist
wenigstens einen Blockierzahn 28 und eine Steuerkontur 30 auf.
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Die Kupplungsscheibe 32 hat
eine Zentralöffnung 34,
durch die die Spulenachse 14 der Gurtspule 12 hindurchtreten
kann, wodurch eine koaxiale Verbindung zwischen Kupplungsscheibe
und Gurtspule hergestellt werden kann. An ihrem Außenumfang
ist die Kupplungsscheibe mit einer Steuerverzahnung 36 versehen.
Die Kupplungsscheibe weist weiter ein Betätigungselement 38 auf,
das in die Steuerkontur 30 der Sperrklinke 26 eingreifen
kann.
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Die Spiralfeder 40 umfaßt ein erstes
Federende 42 und ein zweites Federende 44.
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Der fahrzeugsensitive Sensor 46 besteht
aus einem Lager 48, einer darin beweglich gelagerten Sensorkugel 50 und
einem Sensorhebel 52, der mit der Sensorkugel in Kontakt
ist und durch diese bewegt werden kann.
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Ein Gehäuseelement 54 schließt Sperrklinke 26,
Kupplungsscheibe 32, Spiralfeder 40 und fahrzeugsensitiven
Sensor 46 sowie den gurtspulenaußenseitigen Bereich des Flansches 20 gegenüber der
Umgebung ab.
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2 zeigt
den Gurtaufroller in einer Seitenansicht, wobei Kupplungsscheibe
und Spiralfeder abgenommen sind und das Gehäuseelement 54 geschnitten
ist. Im Rahmen 10 befindet sich eine erste Öffnung 56,
die über
360° von
einer Sperrverzahnung 58 berandet ist. Innerhalb der ersten Öffnung 56 ist
der gurtspulenaußenseitige
Bereich des Flansches 20 der Gurtspule 12 zu sehen.
Darauf ist eine Tasche 60 ausgespart, auf der die Sperrklinke 26 angeordnet
ist. Die Steuerkontur 30 der Sperrklinke 26 ist
aus mindestens zwei, hier drei in etwa rechteckigen Aussparungen
zusammengesetzt, die jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet
sind. Die Sperrklinke 26 ist in einem (nicht dargestellten)
Lagerloch der Gurtspule 12 um eine Achse A, die senkrecht
zur Bildebene steht, schwenkbar gelagert und so ausgeführt, daß der Blockierzahn 28 in
die Sperrverzahnung 58 eingesteuert werden kann. Auf dem
gurtspulenaußenseitigen
Bereich des Flansches 20 befindet sich weiter das als Stiftelement
ausgeführte
erste Reibelement 22. Der fahrzeugsensitive Sensor 46 ist fest
am Gehäuse element 54 gelagert
und wird im Rahmen 10 von einer zweiten Öffnung 62 aufgenommen.
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In den 3 und 4 ist der Gurtaufroller in Seitenansicht
mit Kupplungsscheibe 32 und Spiralfeder 40 bei
geschnittenem Gehäuseelement 54 dargestellt.
Die Kupplungsscheibe 32 ist drehbar auf der Spulenachse 14 der
Gurtspule 12 gelagert. Das Betätigungselement 38 ist über einen
Verbindungsarm 64 mit der Kupplungscheibe 32 verbunden
und greift in die Steuerkontur 30 der Sperrklinke 26 ein.
Das erste Federende 42 der Spiralfeder 40 ist
nahe der Spulenachse 14 an der Kupplungsscheibe 32 arretiert.
Das zweite Federende 44 liegt in der Haltetasche 24 der
Gurtspule 12, wodurch eine Federkopplung zwischen der Kupplungsscheibe 32 und
der Gurtspule 12 hergestellt wird. Ist der Sensorhebel 52, wie
in 3, in die Steuerverzahnung 36 eingesteuert,
so übt
die Spiralfeder 40 üblicherweise
eine Rotationskraft auf die Kupplungsscheibe auf, durch die Kupplungsscheibe
im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der 3 gegen den Sensorhebel 52 gedrückt und dieser
damit in der Steuerverzahnung 36 arretiert wird. Ein zweites
Reibelement 66 ist einstöckig mit der Kupplungsscheibe 26 verbunden
und hat zwei dem ersten Reibelement 22 zugewandte Flanken 66a und 66b, über die
es mit dem ersten Reibelement 22 der Gurtspule zusammenwirken
kann. Die Kupplungsscheibe 32 verfügt außerdem über ein Trägheitselement 68,
das durch Verbindungsstege 70 an die Kupplungsscheibe 32 angeformt
ist.
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Im folgenden soll die Entsperrfunktion
der ersten Ausführungsform
des Gurtaufrollers dargestellt werden. Die Ausgangsposition ist
dabei 3, in der die
Sperrklinke 26 in die Sperrverzahnung 58 eingesteuert
ist. Das erste als Stiftelement ausgeführte Reibelement 22 liegt
hier an der ersten Flanke 66a des zweiten Reibelements 66 an,
wodurch eine Reibverbindung zwischen Kupplungsscheibe 32 und Gurtspule 12 besteht.
Aufgrund dieser Reibverbindung nimmt die Gurtspule 12 die
Kupplungsscheibe 32 beim Weiterdrehen im Uhrzeigersinn
bezüglich der 3 und 4 (Pfeil a) mit. Die Reibkraft des ersten Reibelements 22 an
der ersten Flanke 66a muß dabei größer sein als die Rückstellkraft
der Spiralfeder 40, da ansonsten das erste Reibelement 22 auf
die zweite Flanke 66b des zweiten Reibelements gelangt und
der direkte Kontakt zwischen Gurtspule und Kupplungsscheibe aufgehoben
wird, was eine fortgesetzte Arretierung des Sensorhebels 52 in
der Steuerverzahnung 36 bewirken würde. Sind erstes und zweites
Reibelement miteinander in Kontakt, so wird der Sensorhebel 52 durch
die erzwungene Drehung der Kupplungsscheibe 32 im Uhrzeigersinn
schon nach sehr kurzem Drehweg der Gurtspule 12 freigegeben
und kann aus der Steuerverzahnung 36 ausschwenken, wie
in 4 anhand der unterschiedlichen
Positionen des Sensorhebels 52 (Bewegung des Sensorhebels
in Pfeilrichtung b) dargestellt.
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Eine weitere Drehung der Gurtspule 12 in Pfeilrichtung
a führt
dazu, daß der
Blockierzahn 28 der Sperrklinke 26 auf der Sperrverzahnung 58 abgewälzt wird.
Damit wird über
die Steuerkontur 30 der Sperrklinke 26 eine Bewegung
des mit der Kupplungsscheibe 32 verbundenen Betätigungselements 38 verursacht.
Diese Bewegung des Betätigungselements 38 erzwingt
eine geringfügige
Verschiebung der Kupplungsscheibe 32 gegenüber der
Gurtspule 12 im Gegenuhrzeigersinn, wodurch das erste Reibelement 22 auf
die zweite Flanke 66b des zweiten Reibelements 66 gelangt.
Damit löst
sich die Reibverbindung und die feste Kopplung zwischen Kupplungsscheibe 32 und
Gurtspule 12 ist aufgehoben.
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In einer zweiten Ausführungsform,
wie sie in 5 und 6 zu sehen ist, weist das
Gehäuseelement 54 eine
Arretierverzahnung auf, die aus einer Vielzahl von Zahnelementen 74 zusammengesetzt
ist, die äquidistant
auf einem Kreis liegen, dessen Mittelpunkt mit der Spulenachse 14 zusammenfällt. Der Winkelabstand
der Zahnelemente 74 ist dabei sowohl mit der Winkeldifferenz
zwischen zwei Zähnen der
Steuerverzahnung 36 der Kupplungsscheibe 32 als
mit der zwischen zwei Zähnen
der Sperrverzahnung 58 identisch (siehe Kreisausschnitte
K in 5). Das zweite
Reibelement 66 weist einen Fortsatz 76 auf, wobei
die Positionen von Fortsatz 76 und Zahnelementen 74 so
gewählt
werden, daß der
Fortsatz mit den Zahnelementen der Arretierverzahnung in Eingriff
gelangen kann, wenn das erste Reibelement im Übergangsbereich zwischen den
beiden Flanken 66a und 66b des zweiten Reibelements steht.
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Die Funktion der zweiten Ausführungsform des
Gurtaufrollers wird im folgenden beschrieben. In der Ausgangsposition
(5) ist die fahrzeugsensitive
Sperrung entsprechend der Beschreibung der ersten Ausführungsform
bereits aufgehoben, d.h. der Sensorhebel 52 wird nicht
mehr von der Steuerverzahnung 36 festgehalten und kann
ausschwenken. Beim weiteren Zurückdrehen
von Gurtspule 12 und Kupplungsscheibe 32 in Pfeilrichtung
a wird die Kupplungsscheibe mit dem Fortsatz 76 an einem
der Zahnelemente 74 der Arretierverzahnung gestoppt. Da
sich die Gurtspule 12 nun im Uhrzeigersinn gegenüber der
Kupplungsscheibe 32 weiterdrehen kann, kann das erste Reibelement 22 von
der ersten Flanke 66a auf die zweite Flanke 66b des
zweiten Reibelements 66 gelangen. Die Reibverbindung zwischen
dem ersten Reibelement 22 und dem zweiten Reibelement 66 ist
nun gelöst
(Endposition 6) und
die feste Kopplung zwischen Kupplungsscheibe 32 und Gurtspule
ist aufgehoben.
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Es versteht sich, daß die Arretierverzahnung auch
an anderen festen Teilen des Gurtaufrollers angebracht werden kann,
solange damit eine definierte Stellung der Zahnelemente 74 gegenüber dem
zweiten Reibelement 66 der Kupplungsscheibe und damit gegenüber dem
Sensor 46 gewährleistet
ist.