DE3348003C2

DE3348003C2 -

Info

Publication number: DE3348003C2
Application number: DE19833348003
Authority: DE
Inventors: Artur 7060 Schorndorf De Foehl
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 1982-08-26
Filing date: 1983-08-10
Publication date: 1991-05-02
Anticipated expiration: 2003-08-11

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. Patentanspruchs 2.

Bei einem aus der DE-OS 30 40 667 bekannten Rückstrammer für Sicherheitsgurtwickelautomaten mit einem im Crash-Fall auslösbaren Kraftspeicher sowie mit einem Energiewandler, der nach Auslösung des Kraftspeichers auf die Gurtwelle des Wickelautomaten einwirkt und diese zu einer Rückstramm-Rota tionsbewegung veranlaßt, ist als Energiewandler eine drehba re Zugmittelrolle vorgesehen. Diese Zugmittelrolle ist mit der Gurtwelle drehfest verbunden. Nach sensorgesteuerter Ak tivierung des Kraftspeichers wird das Zugmittel z. B. durch einen Hubzylinder bewegt und umschlingt dabei die Zugmittel rolle fest.

Das Zugmittel übernimmt hierbei drei Funktionen, nämlich die eigentliche Zugmittel-Funktion, d. h. die Übertragung von Kräften von einer Antriebsvorrichtung, z. B. von einem pyrotechnischen Antrieb oder einen Federantrieb, auf die anzutreibende Welle, dann die Kupplungs-Funktion, d. h. die mechanische Verbindung zwischen dem bewegten Zugmittel und der anzutreibenden Welle im Augenblick der Aktivierung, und nicht zuletzt eine Brems-Funktion, die den Kupplungs vorgang überhaupt erst ermöglicht. Es besteht hierbei die Möglichkeit, den freien, nicht befestigten Endabschnitt des Zugmittels mit einer einfachen Druckfeder zu belasten, so daß eine vorbestimmte Bremskraft erreicht wird. Diese Bremskraft verhindert einen ungehinderten Ablauf des Zug mittels und bewirkt, daß sich der Umschlingungsabschnitt des Zugmittels einschnürt und mit der Umfangsfläche der Zugmittelrolle in durch die Umschlingungsreibung zwischen Zugmittel und der vorgenannten Oberfläche bewirkte Kupp lungsverbindung tritt, mit der Folge, daß sich die Zugmit telrolle augenblicklich dreht und z. B. eine Rückstrammung des Sicherheitsgurtes veranlaßt. Durch die Umschlingungs reibung, welche dem Gesetz e^μα folgt, kann beispielsweise bei einem Reibwert von µ = 0,4, bei S1 = 1 kp und bei drei vollen Umschlingungen eine Abzugskraft von 1800 kp übertra gen werden, wobei S1 die Rückhalte- oder Bremskraft und S2 die Abzugskraft bedeutet. Eine solche Kupplungsvorrichtung arbeitet fast trägheitslos und damit schnell. Der Antrieb, also die Rotation der anzutreibenden Welle, erfolgt so lan ge, bis der freie Endabschnitt nicht mehr der Bremskraft ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Kupplungsvorrichtung zu erreichen, daß das Zugmittel in seinem Umschlingungsbe reich beim Kupplungsvorgang in kontrollier ter Weise auf der Oberfläche der Zugmittelrolle abläuft.

Diese Aufgabe wird auf zweierlei Weise gelöst. Eine erste erfindungsgemäße Lösung ist im Patentanspruch 1, eine zweite im Patentanspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung dargestell ter Ausführungsbeispiele nachstehend erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 schematische Schnitt-Darstellungen einer Kupplungsvorrichtung in unbetätigter Normal stellung (Fig. 1) und in Aktivierungsstel lung (Fig. 2),

Fig. 3 die perspektivische Darstellung eines Sicher heitsgurtaufrollers mit angebauter Kupplungs vorrichtung,

Fig. 4a und 4b die schematische Darstellung einer zylindri schen Zugmittelrolle mit Umschlingungsab schnitt in perspektivischer Darstellung und Draufsicht und

Fig. 5a und 5b eine andere Ausgestaltung der Zugmittelrolle in perspektivischer Darstellung und Drauf sicht.

Bei der Kupplungsvorrichtung gemäß den Fig. 1, 2 und 3 ist mit 1 eine zylindrische Zugmittelrolle bezeichnet, die gemäß Fig. 3 am Umfang mit einem gummiartigen Belag 2 versehen ist. Diese Zugmittelrolle ist unmittelbar fest verbunden mit einer anzutreibenden Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers. Die Umfangsfläche der Zugmittelrolle 1 ist mehrfach umschlun gen von einem elastischen Zugmittel 3, das aus einem elastisch biegbaren Material besteht, vorzugsweie in Form eines Stahl seiles. Dieses Zugmittel 3 umschlingt mit einem Umschlingungs abschnitt 3′ die Zugmittelrolle 1 und besitzt einen freien Endabschnitt, in dessen Verlauf ein Bremselement in Form einer Feder 4 mit Widerlager 5 vorgesehen ist, wobei die Feder 4 das Zugmittel 3 mit einer vorbestimmten Druckkraft gegen das Widerlager 5 drückt und dem Abzug des Zugmittels 3 eine vor bestimmte Bremskraft N entgegensetzt. Das Zugmittel 3 be sitzt ferner einen Abschnitt 3′′′, der in Verbindung steht mit einer nicht weiter dargestellten Antriebsvorrichtung, z. B. mit dem Antriebs- oder Hubelement eines sensor gesteuerten Kraftspeichers, z. B. in Form eines pyro technischen Antriebs bekannter Art. Fig. 1 zeigt die unbetätigte Stellung der Kupplungsvorrichtung, in der keine Kupplungsverbindung zwischen dem Zugmittel 3 und der Zugmittelrolle 1 besteht. Demgemäß ist zwischen dem inneren Umfang des Zugmittels 3 und der Umfangs fläche der Zugmittelrolle 1 ein freier Abstand 6 vor handen, d. h. das Zugmittel 3 umschlingt die Zugmittel rolle 1 mit radialem Spiel. Wird nun auf das Zugmittel in Pfeilrichtung S2 infolge der Aktivierung der An triebsvorrichtung eine Zugkraft ausgeübt, so wird der Umschlingungsabschnitt 3′ zusammengezogen, d. h. einge schnürt bis zum innigen Kontakt mit der Oberfläche der Zugmittelrolle 1. Dies wird ermöglicht durch die Brems kraft N, die am Endabschnitt 3′′ wirksam ist. Mit der Anlage des Zugmittels 3 am Außenumfang der Zugmittel rolle 1 erfolgt die eigentliche Kupplungsverbindung in folge der Umschlingungsreibung nach dem Gesetzt e^μα. Bei weiterem Zug am Zugmittel 3 entsteht über den vor genannten Effekt ein so hoher Reibungsschluß zwischen Zugmittel 3 und Zugmittelrolle 1, daß die Zugmittel rolle 1 und damit die anzutreibende Welle augenblicklich in Rotation versetzt wird, d. h. mitgenommen wird. Der Antrieb erfolgt solange, bis der Endabschnitt 3′′ den Wirkungsbereich der Bremseinrichtung 4 verläßt und damit kein Reibungsschluß zwischen Zugmittel 3 und Zugmittel rolle 1 mehr vorhanden ist. Die aktivierte Stellung der Kupplungsvorrichtung ist in Fig. 2 verdeutlicht. Über diese Kupplungsverbindung lassen sich sehr hohe Kräfte übertragen, wobei bei entsprechend hohem Reibwert µ₂ z. B. 0,4 des Reibbelages 2 sehr günstige Kraftverhält nisse zwischen S1 und S2 erreicht werden können entsprechend der Gesetzmäßigkeit S1 = µ₁ × N und S2 = S1 × e^µ2 ^α, wobei µ₂ der Reibungskoeffizient der Zugmittelrollen-Oberfläche bzw. des Zugmittels ist und α der Umschlingungswinkel am Umschlingungsabschnitt 3′ ist.

Eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtung in Verbindung mit einem Sicherheits gurtaufroller 7 an sich bekannter Art zeigt die Fig. 3. In bekannter Weise ist tragender Teil des Sicherheits gurtaufrollers 7 ein U-förmiger Rahmen 8, an dem eine Wickelwelle 9 drehbar gelagert ist, auf der ein flexibles Gurtband 10 aufgewickelt ist. An der einen Seite von Wickel welle 9 und Rahmen 8 befindet sich innerhalb eines ent sprechenden Gehäuses eine sensorgesteuerte Klinkensperrein richtung 11 und daran anschließend wiederum innerhalb einer Abdeckung 12 eine Rückspulfeder, die verbunden ist mit der Wickelwelle 9. Auf der anderen Seite von Wickelwelle 9 und Rahmen 8 angeordnet, bzw. an den freien Rahmenschenkel mit tels Schrauben 13 befestigt ist ein Gehäuse 14. Innerhalb dieses Gehäuses 14 ist die scheibenförmige Zugmittelrolle 1 angeordnet, die mit der Wickel welle 9 drehfest verbunden ist. Für die Aufnah me der Zugmittelrolle 1 ist im Inneren des Gehäuses 14 eine käfig- oder kapselartige Ausnehmung 17 vorgesehen mit ring artiger, zur Zugmittelrolle 1 konzentrischer Stützfläche, die beidseitig von ringartigen Schultern 18 begrenzt ist und somit in Form einer nach innen hin offenen Nut ausge bildet ist. Diese Ausnehmung 17 bzw. die entsprechende kon zentrische Stützfläche ist beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ebenfalls mit 18 bezeichnet. Wie insbe sondere Fig. 3 zeigt, ist diese Ausnehmung 17 von einer Sei te des Gehäuses 14 her frei zugänglich, d. h. sie ist nach dieser Seite hin völlig offen. Wie ebenfalls die Fig. 3 zeigt, sind in die, dem freien Schenkel des Rahmens 8 zugewandte Begrenzungsfläche des Gehäuses 14 spiralförmig verlaufende, nutartige Kanäle 20 eingearbeitet, wobei der innerste Kanalab schnitt einen größeren Durchmesser hat als die Aus nehmung 17. Die lichte Weite dieser Kanäle 20, d. h. des spiralförmig verlaufenden Kanales ist um ein geringes größer als die Stärke des als Stahlseil ausgebildeten Zugmittels 3. Zwischen der Ausnehmung 17 und dem innersten Abschnitt des spiral förmigen Kanales 20 befindet sich in tangentialer Anordnung zur Aus nehmung 17 eine Durchführung für das Zugmittel 3. Ferner ist im Gehäuse 14 eine nach außen führende Bohrung 22 vor gesehen, die tangential in die Ausnehmung 17 einmündet und die dazu dient, den Zugmittelabschnitt 3′′′ gemäß Fig. 1 der nicht dargestellten Antriebsvorrichtung zuzu führen.

Wie insb. Fig. 3 zeigt, ist beim vorbeschriebenen Aus führungsbeispiel der Umschlingungsabschnitt 3′ relativ eng und ohne wesentliches axiales Spiel zwischen den gehäusefesten Schultern 18 angeordnet. Bei Aktivierung der Kupplungsvorrichtung, also beim Abziehen des Zug mittels 3 in Pfeilrichtung, wandert das als flexibles Seil ausgebildete Zugmittel 3 entsprechend der Steigung des Umschlingungsabschnittes 3′ in Pfeilrich tung a gemäß Fig. 4b, beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 also in Richtung der inneren Schulter 18, wo es - wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden - auf der gehäusefesten Schulter 18 aufläuft und anschlägt, ver bunden mit unerwünschten Reibungskräften, die eine freie Rotation der Zugmittelrolle 1 behindern. Aus diesem Grun de ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4a und 4b die Zugmittelrolle 1′ in Axialrichtung a mit einer Radial schulter 30 versehen, die keilförmig abgeschrägt ist. Diese Radialschulter 30 bildet für das sich beim Abspulen axial bewegende Zugmittel 3 einen Anschlag und begrenzt die Wanderbewegung des Zugmittels 3. Aufgrund der Flexi bilität und Nachgiebigkeit des Zugmittels 3 erfolgt mit der Begrenzung der axialen Bewegung des Zugmittels an der Radialschulter 30 zumindest keine nennenswerte axiale Druckeinwirkung auf die Zugmittelrolle 1′, d. h. keine axiale Verschiebung der Zugmittelrolle 1′ selbst.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5a und 5b besitzt die Zugmittelrolle 1′′ eine umlaufende Keilrille 31 mit V-förmig aufeinanderstehenden Radialschultern 32. Die mittlere Entfernung der Radialschultern 32 entspricht etwa der Stärke, d. h. der Seilstärke des Zugmittels 3. Hierbei besteht der Umschlingungsabschnitt lediglich aus nahezu einer Zugmittel-Umschlingung, wie insbesondere Fig. 5a zeigt. Dieser einlagige Umschlingungsabschnitt liegt an den V-förmigen Radialschultern 32 an, wodurch eine ausreichend große Schlingreibung zustande kommt. In den vorbeschriebenen Figuren ist wiederum mit S2 die Richtung angegeben, in der das Zugmittel 3 von der Zug mittelrolle bei Aktivierung der Antriebsvorrichtung ab gezogen wird. Der andere Zugmittelabschnitt 3′′ ist bei Aktivierung des Systems einer Bremskraft ausgesetzt.

Claims

1. Kupplungsvorrichtung für die Wickelwelle eines Sicher heitsgurtaufrollers mit Rückstrammeinrichtung, mit einem elastisch biegbaren Zugmittel, das einerseits mit einer An triebsvorrichtung verbunden ist und andererseits in Wirk verbindung steht mit einer an die anzutreibende Welle ange schlossenen Zugmittelrolle, die vom Zugmittel mit radialem Spiel mehrfach umschlungen ist, wobei durch Aktivierung der Antriebsvorrichtung der Umschlingungsabschnitt des Zugmit tels zusammengezogen und durch Umschlingungsreibung mit der Zugmittelrolle gekuppelt wird und wobei das Zugmittel sich im inaktivierten Zustand der Antriebsvorrichtung durch seine Eigenspannung im Bereich des Umschlingungsab schnitts in einem die Zugmittelrolle umgebenden Käfig mit Abstand zur Zugmittelrolle abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugmittelrolle (1′) zumindest eine in Richtung der Wickelsteigung des Zugmittels (3) angeordnete Radialschulter (30) aufweist, die beim Antrieb des Zugmittels eine axiale Bewegung des Umschlingungsabschnittes (3′) auf der Zugmit telrolle begrenzt.

2. Kupplungsvorrichtung für die Wickelwelle eines Sicher heitsgurtaufrollers mit Rückstrammeinrichtung, mit einem elastisch biegbaren Zugmittel, das einerseits mit einer An triebsvorrichtung verbunden ist und andererseits in Wirk verbindung steht mit einer an die anzutreibende Welle ange schlossenen Zugmittelrolle, die vom Zugmittel mit radialem Spiel umschlungen ist, wobei durch Aktivierung der Antriebs vorrichtung der Umschlingungsabschnitt des Zugmittels zusam mengezogen und durch Umschlingungsreibung mit der Zugmittel rolle gekuppelt wird und wobei das Zugmittel sich im inaktivierten Zustand der Antriebsvorrichtung durch sei ne Eigenspannung im Bereich des Umschlingungsabschnitts in einem die Zugmittelrolle umgebenden Käfig mit Abstand zur Zugmittelrolle abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug mittelrolle (1′′) mit einer umlaufende Keilrille (31) verse hen ist, deren einander gegenüberstehende Radialschultern (32) einen mittleren Abstand voneinander aufweisen, der etwa der Stärke des Zugmittels (3) entspricht, und daß der Um schlingungsabschnitt nur aus nahezu einer Zugmittel-Umschlin gung besteht.