DE20007932U1 - Kupplungsmechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsmechanismus, insbesondere zum Verbinden eines Gurtstrafferantriebs mit einer Gurtspule eines Gurtaufrollers für einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt, mit einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil, die eine gemeinsame Achse aufweisen.

Die Aufgabe eines Gurtstraffers ist es, im Fall eines Unfalls die sogenannte Gurtlose eines Sicherheitsgurtes einzuziehen, damit ein Fahrzeuginsasse möglichst früh an der Fahrzeugverlagerung teilnimmt. Das Einziehen der Gurtlose kann dadurch geschehen, daß die Gurtspule des Sicherheitsgurtes in Auf roll richtung in Drehung versetzt wird. Zu diesem Zweck muß während des Straff Vorgangs eine kraftübertragende Verbindung zwischen dem Gurtstraffer und der Gurtspule bestehen. Nach Abschluß des Straffvorgangs ist es wünschenswert, daß die Gurtspule wieder frei beweglich ist, so daß ein Kupplungsmechanismus erforderlich ist, der eine Verbindung des Gurtstraffers mit der Gurtspule für den Straffvorgang schafft und diese nach Abschluß des

Straffvorgangs wieder aufhebt.

Es sind Kupplungsmechanismen bekannt, die eine Rollenkupplung z.B.

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mit einer Klinkenkupplung verbinden, wobei vor Beginn des Straff vorgangs die Rollenkupplung ausgekuppelt und die Klinkenkupplung eingekuppelt ist. Während des Straff Vorgangs wird dann die Rollenkupplung eingekuppelt, so daß eine Kraftübertragung stattfinden kann, und nach Beendigung des Straff Vorgangs wird die Klinkenkupplung ausgekuppelt, damit die Gurtspule frei drehbar ist. Bei derartigen bekannten Kupplungsmechanismen sind Antriebs- und Abtriebsteil als konzentrisch ineinander angeordnete Bauteile ausgebildet, wobei z.B. die Klinkenkupplung radial zwischen Antriebs- und Abtriebsteil angeordnet ist. Der Nachteil dieser Konstruktionen liegt darin, daß Platzbedarf in Radialrichtung sehr hoch ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kupplungsmechanismus vorzustellen, der ein sicheres Aus- und Einkuppeln bei einem geringen Raumbedarf gewährleistet.

Dies wird bei einem eingangs aufgeführten Kupplungsmechanismus dadurch erreicht, daß in einem eingekuppelten Zustand das Antriebsteil mit dem Abtriebsteil über ein elastisches Mittel verbunden ist, wobei das elastische Mittel entlang der gemeinsamen Achse des Antriebsteils und Abtriebsteils ausgelenkt ist. Das elastische Mittel dient dabei als Kupplungsglied zur Verbindung von Antriebsteil und Abtriebsteil. Da das elastische Mittel axial neben Antriebsteil und Abtriebsteil angeordnet ist und nicht radial außerhalb, verringert sich die Baugröße in radialer Richtung. Das Antriebsteil steht dabei während eines Straffvorgangs in Verbindung mit dem Gurtstraffer, während das Abtriebsteil mit der Gurtspule verbunden ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß eine geringe Anzahl an mechanisch bewegten Bauteilen benötigt wird.

Vorzugsweise ist das elastische Mittel eine Feder, die eine kreisbogenförmige Zunge mit einer Anlagefläche zum Eingriff in das Abtriebsteil aufweist. Die Feder kann einerseits drehfest mit dem Antriebsteil verbunden sein, andererseits eine in Richtung der gemeinsamen Achse von Antriebsteil und Abtriebsteil auslenkbare kreisbogenförmige Zunge aufweisen, wobei die Anlagefläche vorzugsweise am freien Zungenende ausgebildet ist.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsl'orm der Erfindung ist im eingekuppelten Zustand die kreisbogenförmige Zunge der Feder entlang der gemeinsamen Achse von Antriebsteil und Abtriebsteil ausgelenkt und über die Anlagefläche kraftschlüssig mit dem Abtriebsteil verbunden, so daß sich das Abtriebsteil nur zusammen mit dem Antriebsteil drehen kann. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Straffbewegung bei einem Straffvorgang vom Antriebsteil auf das Abtriebsteil und damit auf die Gurtspule übertragen wird. Vorzugsweise weist das Abtriebsteil eine Ausnehmung mit einer Endfläche auf, wobei im eingekuppelten Zustand die Zunge der Feder teilweise in der Ausnehmung liegt und die Anlagefläche der Feder an der Endfläche anliegt. Durch die Anlage der Anlagefläche der Zunge der Feder an der Endfläche der Ausnehmung des Abtriebsteils kommt die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Feder und dem Abtriebsteil zustande.

Vorzugsweise ist ein Verriegelungselement vorgesehen, das vor einem Straffvorgang das elastische Mittel auslenkt. Das Verriegelungselement dient dazu, den Kupplungsmechanismus vor Beginn eines Straffvorgangs eingekuppelt zu halten, d.h. durch Aufrechterhaltung der Auslenkung der Feder das Antriebsteil mit dem Abtriebsteil zu verbinden.

Das Verriegelungselement ist bevorzugt ein Riegel, der an einem

Ende des elastischen Mittels angreift und dieses seitlich in Richtung des Abtriebsteils beaufschlagt und so für eine Auslenkung des elastischen Mittels sorgt und letztlich das Antriebsteil mit dem Abtriebsteil verbunden hält.

Vorzugsweise gibt das Verriegelungselement bei einem Straffvorgang das elastische Mittel frei. Dies geschieht bevorzugt dadurch, daß eine Kupplungsscheibe mit einer Nase vorgesehen ist, wobei bei einem Straffvorgang die Nase das Verriegelungselement in eine Stellung bewegt, in der es das elastische Mittel nicht mehr beaufschlagt. Auf diese Weise läßt sich z.B. ein an einem Ende ortsfest gehaltener elastischer Riegel in eine Freigabestellung bewegen, in der er die Feder nicht länger beaufschlagt und in der er eine Drehung des Antriebs- und des Abtriebsteils während des Straffvorgangs nicht behindert.

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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Kupplungsmcchanismus einen ausgekuppelten Zustand annehmen, in dem sich das Ablriebsteil unabhängig vom Antriebsteil drehen kann und in dem die Zunge der Feder nicht mit dem Abtriebsteil verbunden ist.

Dieser ausgekuppelte Zustand wird bevorzugt dadurch angenommen, daß nach einem Straffvorgang das elastische Mittel in eine entspannte Lage übergeht und sich vom Antriebsteil löst, wobei sich die Anlagefläche der Zunge der Feder von der Endfläche der Ausnehmung des Abtriebsteils trennt und das Abtriebsteil freigibt.

Eine Verbindung des Kupplungsmechanismus mit einer Gurtspule läßt sich vorzugsweise dadurch schaffen, daß das Abtriebsteil ein Zahnrad ist, das über eine Rollenkupplung mit einer Gurtspule in Verbindung stehen kann. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, daß das vom Gurtstraffer angetriebene Antriebsteil die gleiche Drehachse aufweist wie die Gurlspule, so daß den Platzanforderungen einer Baugruppe aus Gurtstraffer und Gurtspule besser entsprochen werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den beigefügten Figuren hervor. In diesen zeigen:

die Figuren 1 und 2 Explosionsansichten eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus;
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Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus mit einem Gehäuse;

die Figuren 4 und 5 schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus im eingekuppelten Zustand; .

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus im ausgekuppelten Zustand;

Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus im eingekuppelten Zustand;

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Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus im ausgekuppelten Zustand;

Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht einer Feder und eines Antriebsteils eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus; und

Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht einer Feder und einer Kupplungsscheibe eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus.

Ein Kupplungsmechanismus 10 ist in einem eingekuppelten Zustand vor einem Straffvorgang in Fig. 7 gezeigt. Die den Kupplungsmechanismus bildenden Einzelteile sind auf den Figuren 1 und 2 näher dargestellt.

Der Kupplungsmechanismus 10 enthält ein Antriebsteil, im vorliegenden Fall ein Ritzel 12, welches an seinem einen axialen Ende eine außenliegende Verzahnung 14 aufweist. An seinem anderen axialen Ende weist das Ritzel 12 einen Fortsatz 16 mit einer wellenförmigen Außenkontur auf, die eine drehfeste Verbindung mit anderen Bauteilen erlaubt. Die wellenförmige Außenkontur ist asymmetrisch ausgebildet, um Montagefehler zu verhindern.

Außerdem weist das Ritzel 12 einen Bund 18 auf, der zwischen der Verzahnung 14 und dem Fortsatz 16 angeordnet ist. Auf diesen Bund 18 ist als weitere Komponente des Kupplungsmechanismus ein Zahnrad 20 aufgesteckt, das das Abtriebsteil bildet. Das Zahnrad 20 weist auf einer Seite eine kreisbogenförmige Ausnehmung 22 auf, die in einer Endfläche 24 endet.

Der Kupplungsmechanismus 10 enthält außerdem eine Feder 26, die in etwa die Form eines ©-Zeichens aufweist, mit einer Nabe 27 und einer kreisbogenförmigen Zunge 28, die in einer Anlagefläche 30 endet. Die Feder ist auf den Fortsatz 16 aufgesteckt. Die innere Öffnung der Nabe 27 der Feder 26 ist in der Form der Außenkontur des Fortsatzes 16 angepaßt, so daß eine drehfeste Verbindung zwischen der Feder 26 und dem Ritzel 12 besteht. In die Zunge 28 ist eine Wölbung 32 eingeprägt, um die Stabilität der Zunge 28 zu erhöhen.

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Eine Kupplungsscheibe 34 ist eine weitere Komponente des Kupplungsmechanismus 10. Sie weist ebenfalls eine an die Außenkontur des Fortsatzes 16 angepaßte innere Öffnung auf, mit der sie auf die den Fortsatz 16 aufgesteckt ist, so daß die Kupplungsscheibe 34 drehfest mit dem Ritzel 12 verbunden ist. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, weist die Kupplungsscheibe 34 auf einer Seite, im folgenden auch als Unterseite bezeichnet, eine kreisbogenförmige Aussparung 36 auf, die so geformt ist, daß sie die Zunge 28 der Feder 26 aufnehmen kann. An einem Ende der kreisbogenförmigen Aussparung 36 befindet sich ein Vorsprung 38, am anderen Ende der kreisbogenförmigen Aussparung 36 eine Nase 40. Die Nase 40 ist zum Inneren der Kupplungsscheibe 34 hin abgeschrägt und bildet so eine radial verlaufende Führungsfläche.

Außerdem enthält der Kupplungsmechanismus ein Verriegelungselement, hier einen vorzugsweise aus einem Draht gebogenen Riegel 42, der an seinem einen Ende 44 in einem hakenförmigen Bogen endet und in seinem anderen Ende in einer Öse 46.

Vor einem Straffvorgang befindet sich der Kupplungsmechanismus 10 im eingekuppleten Zustand in Ruhe (Fig. 7). Das Zahnrad 20 liegt auf dem (hier nicht sichtbaren) Bund 18 des Ritzels 12 auf, oberhalb des Zahnrads 20 ist die Feder 26 angeordnet, oberhalb der Feder 26 liegt wiederum die Kupplungsscheibe 34. Die kreisbogenförmige Zunge 28 der Feder 26 ist direkt über der Ausnehmung 22 des Zahnrads 20 plaziert.

Durch den zwischen dem Vorsprung 38 und der Nase 40 der Kupplungsscheibe 34 bestehenden Zwischenraum an der Unterseite der Kupplungsscheibe 34 ragt das Ende 44 des Riegels 42 und drückt das freie Ende der kreisbogenförmigen Zunge 28 der Feder 26 so in die Ausnehmung 22, daß die Anlagefläche 30 der Feder in Kontakt mit der Endfläche 24 des Zahnrads 20 steht. In diesem Zustand ist der Kupplungsmechanismus auch in den Fig. 4 und 5 dargestellt.

Fig. 4 zeigt den Mechanismus bei abgenommener Kupplungsscheibe 34. Die Öse 46 des Riegels 42 ist an einer geeigneten Stelle eines Gehäuses 48, das den Kupplungsmechanismus, die Gurtspule und den Gurtstraffer aufnehmen kann (siehe Fig. 3), z.B. durch Schrauben fixiert.

Fig. 3 zeigt den Kupplungsmechanismus ohne Kupplungsscheibe 34 im

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eingekuppelten Zustand in einem Gehäuse 48. Das Gehäuse 48 weist eine Öffnung 50 auf, die z.B. eine (nicht gezeigte) Zahnstange aufnehmen kann, die von einem Gurlstrafferantrieb bewegt werden kann. Diese Zahnstange greift in die Verzahnung 14 des Ritzels 12 ein und versetzt dieses bei einem Straffvorgang in Drehung. Ebenfalls im Gehäuse 48 in einer dafür vorgesehenen Öffnung 52 angeordnet ist eine Gurtspule (nicht gezeigt). Die Gurtspule weist bevorzugt ein weiteres Zahnrad (nicht gezeigt) auf, das über eine Rollenkupplung (nicht gezeigt) mit der Gurtspule verbunden werden kann und das in Kontakt mit dem Zahnrad 20 steht.

Im folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus beschrieben. Bei einem Straffvorgang treibt ein Gurtstrafferantrieb z.B. eine Zahnstange an, die in Kontakt mit der Verzahnung 14 des Ritzels 12 steht und infolgedessen das Ritzel 12 in Pfeilrichtung A in Drehung versetzt. Da die Kupplungsscheibe 34 und die Feder 26 aufgrund der Außenkontur des Fortsatzes 16 des Ritzels 12 drehfest mit diesem verbunden sind, werden diese mit dem Ritzel 12 mitgedreht. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, bewirkt eine Drehung in Pfeilrichtung A der Kupplungsscheibe 34, daß die Nase 40 in Anlage an das Ende 44 des Riegels 42 gelangt und über ihre Führungsfläche das Ende 44 in Pfeilrichtung B radial nach außen bewegt, so daß der Riegel 44 eine Drehung des Kupplungsmechanismus 10 nicht behindern kann. Obwohl die Zunge 28 der Feder 26 nun nicht mehr durch das Ende 44 des Riegels 42 in die Ausnehmung 22 des Zahnrads 20 gedrückt wird, behält sie ihre Position aufgrund der Krafteinwirkung der Anlagefläche 30 auf die Endfläche 24 zunächst weiterhin bei. Die Drehbewegung des Ritzels wird nun über die Anlagefläche 30 und die Endfläche 24 auf das Zahnrad 20 übertragen und dieses ebenfalls in Pfeilrichtung A in Drehung versetzt. Auf diese Weise wird ein zuvor beschriebenes zweites, in Kontakt mit dem Zahnrad 20 stehendes Zahnrad in Drehung versetzt. Die Drehung des zweiten Zahnrads bewirkt das Einkuppeln einer Rollenkupplung (nicht gezeigt), die wiederum das zweite Zahnrad mit einer Gurtspule (nicht gezeigt) verbindet und diese in Drehung versetzt und so die Bewegung des Gurtstraffers auf die Gurtspule überträgt.

Nach Beendigung des Straffvorgangs befindet sich der Kupplungsmechanismus 10 erneut in Ruhe. Da die kreisbogenförmige Zunge 28 der

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Feder 26 nicht mehr durch das Ende 44 des Riegels 42 in die Ausnehmung 22 des Zahnrads 20 gedrückt wird und die Kraft, die die Anlagefläche 28 an die Endfläche 24 drückt, weggefallen ist, entspannt sich nun die Feder 26, und die Zunge 28 bewegt sich aus der Ausnehmung 22 heraus. Der Kupplungsmechanismus 10 nimmt so einen ausgekuppelten Zustand an, der in den Figuren 8, 9 und 10 gezeigt ist.

Da die Feder 26 in diesem beschriebenen ausgekuppelten Zustand in der Aussparung 36 der Kupplungsscheibe 34 aufgenommen ist, behindert die Feder 26 die Drehung des Zahnrades 20 nicht.

Eine Rückkehr des Endes 44 des Riegels 42 in seine Position im eingekuppelten Zustand wird dadurch verhindert, daß das Ende 44 an der Seite der Feder 26 anliegt.
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Das Zahnrad 20 kann sich daher auf dem Bund 18 des Ritzels 12 frei drehen, um eine Drehung der Gurtspule sowohl in Gurtaufroll- als auch in Gurtabzugsrichtung zu ermöglichen.

Claims (11)

1. Kupplungsmechanismus, insbesondere zum Verbinden eines Gurtstrafferantriebs mit einer Gurtspule eines Gurtaufrollers für einen Fahrzeugsicherheitsgurt, mit einem Antriebsteil (12) und einem Abtriebsteil (20), die eine gemeinsame Achse aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem eingekuppelten Zustand das Antriebsteil (12) mit dem Abtriebsteil (20) über ein elastisches Mittel (26) verbunden ist, wobei das elastische Mittel (26) entlang der gemeinsamen Achse des Antriebsteils (12) und des Abtriebsteils (20) ausgelenkt ist.

2. Kupplungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel eine Feder (26) ist, die eine kreisbogenförmige Zunge (28) mit einer Anlagefläche (30) zum Eingriff in das Abtriebsteil (20) aufweist.

3. Kupplungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im eingekuppelten Zustand die kreisbögenförmige Zunge (28) der Feder (26) entlang der gemeinsamen Achse von Antriebsteil (12) und Abtriebsteil (20) ausgelenkt ist und über die Anlagefläche (30) kraftschlüssig mit dem Abtriebsteil (20) verbunden ist, so daß sich das Abtriebsteil (20) nur zusammen mit dem Antriebsteil (12) drehen kann.

4. Kupplungsmechanismus nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil (20) eine Ausnehmung (22) mit einer Endfläche (24) aufweist, wobei im eingekuppelten Zustand die Zunge (28) der Feder (26) teilweise in der Ausnehmung (22) liegt und die Anlagefläche (30) der Feder (26) an der Endfläche (24) anliegt.

5. Kupplungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verriegelungselement (42) vorgesehen ist, das vor einem Straffvorgang das elastische Mittel (26) auslenkt.

6. Kupplungsmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungelement ein Riegel (42) ist und daß der Riegel (42) an einem Ende des elastischen Mittels angreift und dieses seitlich in Richtung zum Abtriebsteil (20) beaufschlagt.

7. Kupplungsmechanismus nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (42) bei einem Straffvorgang das elastische. Mittel (28) freigibt.

8. Kupplungsmechanismus nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungsscheibe (34) mit einer Nase (40) vorgesehen ist, wobei bei einem Straffvorgang die Nase (40) das Verriegelungselement (42) in eine Stellung bewegt, in der es das elastische Mittel (28) nicht mehr beaufschlagt.

9. Kupplungsmechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsmechanismus einen ausgekuppelten Zustand annehmen kann, in dem sich das Abtriebsteil (20) unabhängig vom Antriebsteil (12) drehen kann und in dem die Zunge (28) der Feder (26) nicht mit dem Abtriebsteil (20) verbunden ist.

10. Kupplungsmechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Straffvorgang das elastische Mittel (26) in eine entspannte Lage übergeht und sich vom Abtriebsteil (20) löst, so daß der Kupplungsmechanismus in den ausgekuppelten Zustand übergeht.

11. Kupplungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil ein Zahnrad (20) ist, das über eine Rollenkupplung mit einer Gurtspule in Verbindung stehen kann.