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WO2021110222A1 - Kupplungseinrichtung, insbesondere für einen gurtaufroller, sowie gurtaufroller mit kupplungseinrichtungen - Google Patents

Kupplungseinrichtung, insbesondere für einen gurtaufroller, sowie gurtaufroller mit kupplungseinrichtungen Download PDF

Info

Publication number
WO2021110222A1
WO2021110222A1 PCT/DE2020/200102 DE2020200102W WO2021110222A1 WO 2021110222 A1 WO2021110222 A1 WO 2021110222A1 DE 2020200102 W DE2020200102 W DE 2020200102W WO 2021110222 A1 WO2021110222 A1 WO 2021110222A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coupling
axis
rotation
coupling device
retractor
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2020/200102
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Tejder
Hermann Hasse
Uwe Eisemann
Peter Baumgartner
Paul Sprongl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joyson Safety Systems Germany GmbH
Original Assignee
Joyson Safety Systems Germany GmbH
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 Joyson Safety Systems Germany GmbH filed Critical Joyson Safety Systems Germany GmbH
Publication of WO2021110222A1 publication Critical patent/WO2021110222A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • B60R2022/468—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by clutching means between actuator and belt reel

Definitions

  • Coupling device in particular for a belt retractor, and belt retractor with coupling devices
  • the invention relates to coupling devices, in particular for belt retractors, and to belt retractors which are equipped with coupling devices.
  • a coupling device is known from the European patent EP 1 981 739 B1 which can be arranged between a first and a second device and can couple the first and second devices in an engaged state and decouple them in a disengaged state.
  • the coupling device has a coupling element which, in a coupling position, switches the coupling device into the coupling state and in a decoupling position switches the coupling device into the disengaging state.
  • the coupling element executes a translational movement due to inertia and thereby changes from the decoupling position to the coupling position.
  • the invention is based on the object of specifying a coupling device with improved coupling behavior.
  • the coupling element is a pivotable element which is mounted on a pivot axis and is pivotable about this.
  • a major advantage of the coupling device according to the invention is that, due to the arrangement of the pivotable element around the pivot axis, the pivotable element responds and the coupling device only engages when the second device, for example a coupling or planetary gear, is controlled by a drive element or is set in rotation immediately and only then does a pivoting or tilting of the coupling element occur.
  • the coupling device cannot be coupled in if the coupling device is only translational (or linear), for example in the case of an arrangement in a Vehicle is accelerated forward or backward.
  • the second device must therefore be set in a rotational movement so that due to the physical inertia of the coupling device and / or a change in position of the pivotable element, this initially - in comparison to the second device - stops or remains, and only after a time delay that pivotable element follows the rotational movement and then rotates.
  • the decisive factor is therefore the change in position of the pivotable element, on the basis of which it is fed into a counter-element, for example in the form of an external toothing of a belt reel, and thereby couples it.
  • An advantageous embodiment of the invention provides for the pivot axis to be arranged on a carrier unit and to connect the carrier unit to the second device in a tiltable manner, in particular on one end face.
  • the carrier unit is immediately set into a tilting movement.
  • Both carrier elements can advantageously be connected to one another via an axis, in particular a pivot axis.
  • the carrier unit can be activated when the second device also perform a tilting or bending movement and thereby beneficially supported the pivotable element in its pivoting movement for coupling.
  • the axis of rotation of the second carrier element or in the case of a one-piece design of the carrier unit, is arranged coaxially with an axis of rotation of the first and / or the second device.
  • pivot axis is arranged radially offset from the axis of rotation.
  • the bearing friction can be configured to be adjustable in order to ensure that the coupling device lags behind the second device during acceleration and the coupling device can thus be optimized.
  • adjustable or different fits of the bearing pairs are conceivable for this purpose, and / or an adaptation of the surface structure on the bearing running surfaces with appropriate lubricants.
  • the tiltable connection between the second device and the carrier unit or the carrier element is a tooth system, for example in the form of an involute tooth system.
  • the rotation or tilting should only be so small that a distance is covered that is sufficient to introduce the pivotable element into the coupling position. This depends, among other things, on the depth of engagement of a coupling partner, for example the tooth height in the case of an external toothing of the coupling partner.
  • a shape of the carrier unit or the carrier elements is designed such that a center of gravity of this alone or together with the coupling element arranged thereon corresponds to the axis of rotation or the axis of rotation. This ensures smooth, low-vibration operation of the coupling device even at high speeds.
  • the invention also relates to a belt retractor which is equipped with a coupling device as described above.
  • a belt reel of the belt retractor preferably forms the above-mentioned first device or is directly connected to it, and a retractor device of the belt retractor preferably forms the above-mentioned second device.
  • the retractor is preferably an electrical or electronic retractor.
  • the axis of rotation and the belt reel axis are preferably arranged coaxially or with the same axis.
  • the pivot axis is set in a circular rotational movement around the belt reel axis.
  • the pivotable element preferably has a first and a second end section which lie on different sides of the pivot axis.
  • the end sections are preferably deflected differently in the belt winding direction, namely preferably such that the first end section - viewed from the axis of rotation of the carrier element - pivots radially outward and the second end section - viewed from the axis of rotation of the carrier element - radially inward pivots.
  • the pivotable element in particular its second end section, preferably engages in the coupling position in an external toothing of a belt reel wheel which is connected to the belt reel or is formed thereon.
  • the pivotable element, in particular its first end section can, in the coupling position, engage in an internal toothing of the or another belt reel wheel connected to the belt reel or molded onto it.
  • One or more central gear wheels with internal and / or external toothing can also be present, into which or into which the pivotable element engages or couples.
  • the first end section has - viewed from the axis of rotation of the carrier element - preferably a tooth structure radially on the outside.
  • the second end section - viewed from the axis of rotation of the coupling wheel - has a tooth structure radially on the inside.
  • the winding device is preferably reversible. It is preferably formed by an electric motor or preferably comprises one. It is also advantageous if the belt retractor has an emergency tensioning device, which is preferably formed by a pyrotechnic drive, in particular a pyrotechnic ball tensioner drive, or comprises such a device.
  • Figure 1 shows an embodiment of a coupling device according to the invention in a perspective view
  • FIG. 2 shows the coupling device according to FIG. 1 in a perspective illustration and in a coupling state
  • FIG. 3 shows a perspective detail of a tiltable connection
  • FIG. 4 shows the coupling device according to FIG. 1 in the disengaged state and in a side view
  • FIG. 5 shows the coupling device according to FIG. 4 in an engaged state and in a side view.
  • FIG. 1 each show a coupling device according to the invention in perspective.
  • the coupling device 10 is in a decoupling position, a coupling element in the form of a pivotable element 11 not being connected to a first device 6, for example in FIG Form of a belt reel or a pinion on which the belt reel is arranged directly, is positively connected.
  • FIG. 2 the pivotable element 11 is in a coupling position, the pivotable element 11 being positively connected to the first device 6.
  • a torque or a force, proceeding from the second device 8, for example in the form of a coupling wheel, planetary gear or a pinion, can thus be transmitted to the first device 6.
  • the coupling device 10 comprises a carrier unit 13 which has an axis of rotation which, together with the first and second device 6; 8 is arranged coaxially.
  • the common axis of these components is thus the axis of rotation 14 (shown in FIG. 4).
  • the carrier unit 13 has a pivot axis 12 which pivotally connects the pivotable element 11 to the carrier unit 13.
  • the pivot axis 12 runs in particular parallel to the axis of rotation 14.
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of an enlarged section of a tiltable connection between the carrier unit 13 and the second device 8, whereby the coupling position is initiated.
  • the tiltable connection is arranged on an end face S of the carrier unit 13 or the second device 8 and is connected to the second device 8 by means of a toothing.
  • the two toothings form a pair of teeth, the toothing of the second device 8 having two teeth and the toothing of the carrier unit 13 having three teeth.
  • the carrier unit 13 is divided at least in two.
  • the Carrier unit 13 comprises a first carrier element 13a and a second carrier element 13b. Both support elements 13a; 13b are connected to one another in a pivotable manner via the pivot axis 12.
  • the carrier unit 13 thus has two pivot points - on the axis of rotation 14 and the pivot axis 12 - and a floating bearing in the form of the toothing on the end face S.
  • the toothing thus enables the carrier unit 13 to perform a tilting, swiveling or rotational movement about its axis of rotation 14, since a slight change in position relative to the second device 8 is made possible.
  • the toothing strengthens or brings about the change in position when a pressure angle of the pair of teeth changes.
  • the second bearing point on the end face S so that the carrier unit 13 can be rotated around an angular section in the circumferential direction of the axis of rotation 14 and is loosely supported, so that only a single linear (path) movement can be carried out.
  • Bearing friction between the bearing points of the carrier unit 13 to its axis of rotation 14 and of the pivotable element 11 to its pivot axis 12 also have an influence on the inertia behavior of the coupling device 10.
  • the bearing friction can accordingly be or be adaptable depending on the desired coupling behavior. So whether the bearing friction should be easy or difficult.
  • the carrier unit 13 it is desirable for the carrier unit 13 to lag behind the accelerated second device 8. Alternatively, this can also be done a deceleration behavior of the carrier unit 13 can be achieved by means of the bearing friction or a separate deceleration device.
  • the carrier unit 13 is also tilted relative to an axis of the second device 8 due to the changed pressure angle of the pair of teeth.
  • This change in position can be clearly seen in FIGS. 3, 4 and 5, for example, in the area of the end face S of the carrier element 13a. Due to this tilting, the pivotable element 11 rotates - compared to the starting position - and engages in the external toothing 6b, in this case a sawtooth toothing, of the first device 6.
  • the coupling pair is positively coupled and rotates together. In this way, at least forces can be transmitted in one direction of rotation - counterclockwise in the case of FIGS. 1 to 5.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine Kupplungseinrichtung (10), die zwischen einer ersten und einer zweiten Einrichtung (6, 8) angeordnet werden kann und in einem Einkuppelzustand die erste und zweite Einrichtung koppeln und in einem Auskuppelzustand entkoppeln kann, wobei die Kupplungseinrichtung (10) mindestens ein Koppelelement aufweist, das in einer Koppelstellung die Kupplungseinrichtung (10) in den Einkuppelzustand schaltet und in einer Entkoppelstellung die Kupplungseinrichtung (10) in den Auskuppelzustand schaltet und wobei das Koppelelement bei Inbetriebnahme der zweiten Einrichtung (8) trägheitsbedingt von der Entkoppelstellung in die Koppelstellung übergeht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Koppelelement ein schwenkbares Element (11) ist, das auf einer Schwenkachse (12) gelagert ist.

Description

Kupplungseinrichtung, insbesondere für einen Gurtaufroller, sowie Gurtaufroller mit Kupplungseinrichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungseinrichtungen, insbesondere für Gurtaufroller, sowie auf Gurtaufroller, die mit Kupplungseinrichtungen ausgestattet sind.
Aus der europäischen Patentschrift EP 1 981 739 B1 ist eine Kupplungseinrichtung bekannt, die zwischen einer ersten und einer zweiten Einrichtung angeordnet werden kann und in einem Einkuppelzustand die erste und zweite Einrichtung koppeln und in einem Auskuppelzustand entkoppeln kann. Die Kupplungseinrichtung weist ein Koppelelement auf, das in einer Koppelstellung die Kupplungseinrichtung in den Einkuppelzustand schaltet und in einer Entkoppelstellung die Kupplungseinrichtung in den Auskuppelzustand schaltet. Das Koppelelement führt bei Inbetriebnahme der zweiten Einrichtung trägheitsbedingt eine translatorische Bewegung aus und geht dadurch von der Entkoppelstellung in die Koppelstellung über.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungseinrichtung mit verbessertem Kupplungsverhalten anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Koppelelement ein schwenkbares Element ist, das auf einer Schwenkachse gelagert und um diese schwenkbar ist. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung besteht darin, dass aufgrund der Anordnung des schwenkbaren Elements um die Schwenkachse ein Ansprechen des schwenkbaren Elements und ein Einkuppeln der Kupplungseinrichtung nur dann auftritt, wenn die zweite Einrichtung, also beispielsweise ein Koppel- oder Planetenrad, von einem Antriebselement mittel oder unmittelbar in Rotation versetzt wird und erst daraufhin ein Verschwenken oder Kippen des Koppelelements eintritt.
Anders als bei vorbekannten Kupplungseinrichtungen, wie beispielsweise der in der eingangs genannten Patentschrift EP 1 981 739 B1 beschriebenen, kann es also nicht zu einem Einkoppeln der Kupplungseinrichtung kommen, wenn die Kupplungseinrichtung lediglich translatorisch (bzw. linear), also beispielsweise bei einer Anordnung in einem Fahrzeug nach vorne oder nach hinten, beschleunigt wird.
Die zweite Einrichtung muss also zwingend in eine Rotationsbewegung versetzt werden, damit aufgrund der physikalischen Trägheit der Kupplungseinrichtung und/oder einer Positionsveränderung des schwenkbaren Elements, dieses vorerst - im Vergleich zu der zweiten Einrichtung - stehen- oder zurückbleibt, und erst nach einer zeitlichen Verzögerung das schwenkbare Element der Rotationsbewegung folgt und sich daraufhin verdreht. Ausschlaggebend ist also die Positionsveränderung des schwenkbaren Elements, aufgrund dessen es in ein Gegenelement, beispielsweise in Form einer Außenverzahnung einer Gurtspule, eingesteuert wird und diese dadurch koppelt. Es entsteht somit eine formschlüssige Kopplung zur Kraftübertragung, ausgehend von der zweiten Einrichtung oder einem darauf einwirkenden Antriebselement, über die Kupplungseinrichtung mit dem schwenkbaren Element bis hin zu einem damit in Verbindung bzw. Eingriff gestehenden Ritzel, welches eine entsprechende Eingriffsstruktur - beispielsweise in Form einer Außenverzahnung - für das schwenkbare Element aufweist und beispielsweise eine Gurtspule antreibt.
Ein Vorteil dieser formschlüssigen Kopplung ist es, dass beispielsweise im Fall einer erforderlichen Entkopplung der Kuppelpaare - z.B. in einer Unfallsituation eines Fahrzeuges - problemlos und außerordentlich einfach zu realisieren ist, nämlich indem die erste Einrichtung bzw. das Ritzel mit einer höheren Winkelgeschwindigkeit/Rotationsbewegung rotiert als die zweite Einrichtung. Dadurch entkuppelt oder löst sich das schwenkbare Element aus dem Eingriff der Kraftübertragung und ein Freilauf ist gewährleistet. In anderen Worten: das schwenkbare Element wird aus dem Eingriff herausgeworfen und entkoppelt sich dadurch. Eine Kraftübertragung erfolgt somit lediglich in einer einzigen (Kraft-) Übertragungsrichtung.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, die Schwenkachse an einer Trägereinheit anzuordnen und die Trägereinheit mit der zweiten Einrichtung insbesondere an einer Stirnseite kippbar zu verbinden. Bei Inbetriebnahme der zweiten Einrichtung wird die Trägereinheit unmittelbar in eine Kippbewegung versetzt.
Dabei kann es vorteilhaft sein, die Trägereinheit in zwei Elemente aufzuteilen, nämlich in ein erstes und ein zweites Trägerelement (zweiteilige Ausführung). Beide Trägerelemente können dabei vorteilhaft über eine Achse, insbesondere einer Schwenkachse, miteinander verbunden sein.
Mittels der zwei Lagerstellen bzw. den drei Drehpunkten der Trägereinheit, nämlich an der Stirnseite mit der kippbaren Verbindung, an der Achse der beiden Trägerelemente und an einer Drehachse an einem der beiden Trägerelemente, insbesondere am zweiten Trägerelement, kann die Trägereinheit bei Ansteuerung der zweiten Einrichtung ebenfalls eine Kipp- bzw. Knickbewegung ausführen und dabei das schwenkbare Element bei dessen Schwenkbewegung zur Koppelung vorteilhaft unterstützten.
Dabei kann es vorteilhaft wirken, wenn die Drehachse des zweiten Trägerelements, oder im Fall einer einteiligen Ausführung der Trägereinheit, mit einer Rotationsachse der ersten und/oder der zweiten Einrichtung koaxial angeordnet ist.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Schwenkachse von der Rotationsachse radial versetzt angeordnet ist.
Falls es für eine verbesserte Funktionalität der trägheitsbedingten Koppelstellung notwendig ist, lässt sich die Lagerreibung einstellbar gestalten, um sicherzustellen, dass die Kupplungseinrichtung gegenüber der zweiten Einrichtung bei Beschleunigung zurückbleibt und die Kupplungseinrichtung damit optimiert werden kann. Konkret sind dazu verstellbare oder unterschiedliche Passungen der Lagerpaare denkbar, und/oder eine Anpassung der Oberflächenstruktur an den Lagerlaufflächen mit entsprechenden Schmierstoffen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die kippbare Verbindung zwischen der zweiten Einrichtung und der Trägereinheit bzw. dem Trägerelement eine Verzahnung, beispielsweise in Form einer Evolventenverzahnung.
Auch sind andere Verbindungen denkbar, die es ermöglichen die Trägereinheit aufgrund der gemeinsamen koaxialen Anordnung mit der Rotationsachse auf der einen Seite, und einer bewegbaren Verbindung, insbesondere einer linear bewegbaren Verbindung, mit der zweiten Einrichtung auf der anderen Seite, relativ zu der zweiten Einrichtung geringfügig zu verschieben, verdrehen oder zu kippen. Ein Verdrehen, Verschieben oder Kippen würde insbesondere an der Stirnseite um einen Drehpunkt oder eine Wegstrecke erfolgen, welches sich bei einer Seitenansicht in Umfangsrichtung an der zweiten Einrichtung erstreckt.
Die Verdrehung oder Verkippung sollte dabei lediglich so gering sein, damit eine Wegstrecke überwunden wird, die ausreicht um das schwenkbare Element in die Kuppelstellung einzuführen. Dies ist unter anderem von einer eingriffstiefe eines Kuppelpartners, beispielsweise der Zahnhöhe bei einer Außenverzahnung des Kuppelpartners, abhängig.
Weiter kann es vorteilhaft wirken, wenn eine Form der Trägereinheit bzw. der Trägerelemente so gestaltet ist, dass ein Schwerpunkt dieser alleine oder zusammen mit dem darauf angeordneten Koppelement, dem der Drehachse oder der Rotationsachse entspricht. Dadurch wird ein runder, vibrationsarmer Lauf der Kupplungseinrichtung auch bei hohen Drehzahlen gewährleistet.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf einen Gurtaufroller, der mit einer Kupplungseinrichtung, wie oben beschrieben, ausgestattet ist.
Eine Gurtspule des Gurtaufrollers bildet vorzugsweise die oben genannte erste Einrichtung oder ist mit dieser unmittelbar verbunden, und eine Aufrolleinrichtung des Gurtaufrollers bildet vorzugsweise die oben genannte zweite Einrichtung. Bei der Aufrolleinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische oder elektronische Aufrolleinrichtung.
Die Rotationsachse und die Gurtspulenachse sind vorzugsweise koaxial bzw. gleich achsig angeordnet.
Die Schwenkachse wird bei Inbetriebnahme der Aufrolleinrichtung in eine kreisförmige Rotationsbewegung um die Gurtspulenachse herum versetzt. Das schwenkbare Element weist vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Endabschnitt auf, die auf unterschiedlichen Seiten der Schwenkachse liegen.
Die Endabschnitte werden bei Inbetriebnahme der Aufrolleinrichtung vorzugsweise in Gurtaufrollrichtung unterschiedlich ausgelenkt, nämlich bevorzugt derart, dass der erste Endabschnitt - von der Rotationsachse des Trägerelements aus gesehen - radial nach außen schwenkt und der zweite Endabschnitt - von der Rotationsachse des Trägerelements aus gesehen - radial nach innen schwenkt.
Das schwenkbare Element, insbesondere dessen zweiter Endabschnitt, greift in der Koppelstellung vorzugsweise in eine Außenverzahnung eines mit der Gurtspule in Verbindung stehenden oder daran angeformten Gurtspulenrads ein. Alternativ oder zusätzlich kann das schwenkbare Element, insbesondere dessen erster Endabschnitt, in der Koppelstellung in eine Innenverzahnung des oder eines anderen mit der Gurtspule in Verbindung stehenden oder daran angeformten Gurtspulenrads eingreifen.
Auch können ein oder mehrere mittlere Getrieberäder mit Innen- und/oder Außenverzahnung vorhanden sein, in das oder in die das schwenkbare Element eingreift oder einkuppelt.
Der erste Endabschnitt weist - von der Rotationsachse des Trägerelements aus gesehen - vorzugsweise radial außen eine Zahnstruktur auf. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Endabschnitt - von der Rotationsachse des Koppelrads aus gesehen - radial innen eine Zahnstruktur aufweist.
Die Aufrolleinrichtung ist vorzugsweise reversibel arbeitend. Sie ist bevorzugt durch einen Elektromotor gebildet oder umfasst vorzugsweise einen solchen. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Gurtaufroller eine Notstraffeinrichtung aufweist, die vorzugsweise durch einen pyrotechnischen Antrieb, insbesondere einen pyrotechnischen Kugelstrafferantrieb, gebildet wird oder einen solchen umfasst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen bespielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in perspektivischer Darstellung;
Figur 2 die Kupplungseinrichtung gemäß Figur 1 in perspektivischer Darstellung und in einem Einkuppelzustand;
Figur 3 einen perspektivischen Ausschnitt einer kippbaren Verbindung;
Figur 4 die Kupplungseinrichtung gemäß Figur 1 in Auskuppelzustand und in einer Seitenansicht; und
Figur 5 die Kupplungseinrichtung gemäß Figur 4 in einem Einkuppelzustand und in einer Seitenansicht.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in perspektivischer Darstellung. Bei Figur 1 befindet sich die Kupplungseinrichtung 10 in einer Entkoppelstellung, wobei ein Koppelement in Form eines schwenkbaren Elements 11 nicht mit einer ersten Einrichtung 6, beispielsweise in Form einer Gurtspule oder eines Ritzels auf dem die Gurtspule unmittelbar angeordnet ist, formschlüssig verbunden ist.
In Figur 2 hingegen befindet sich das schwenkbare Element 11 in einer Koppelstellung, wobei das schwenkbare Element 11 mit der ersten Einrichtung 6 formschlüssig verbunden ist. Es kann somit ein Drehmoment oder eine Kraft, ausgehend von der zweiten Einrichtung 8, beispielsweise in Form eines Koppelrads, Planetengetriebes oder eines Ritzels, auf die erste Einrichtung 6 übertragen werden.
Um dies zu erreichen, umfasst die Kupplungseinrichtung 10 eine Trägereinheit 13, welche eine Drehachse aufweist, die zusammen mit der ersten und zweiten Einrichtung 6; 8 koaxial angeordnet ist. Die gemeinsame Achse dieser Komponenten ist somit die Rotationsachse 14 (dargestellt in Fig. 4). Außerdem weist die Trägereinheit 13 eine Schwenkachse 12 auf, die das schwenkbare Element 11 mit der Trägereinheit 13 schwenkbar verbindet. Die Schwenkachse 12 verläuft insbesondere parallel zu der Rotationsachse 14.
Die Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt einer kippbaren Verbindung zwischen der Trägereinheit 13 und der zweiten Einrichtung 8 wodurch die Koppelstellung eingeleitet wird. Demnach ist die kippbare Verbindung an einer Stirnseite S der Trägereinheit 13 oder der zweiten Einrichtung 8 angeordnet und mittels einer Verzahnung mit der zweiten Einrichtung 8 verbunden. Die beiden Verzahnungen bilden ein Zähnepaar, wobei die Verzahnung der zweiten Einrichtung 8 zwei Zähne aufweist und die Verzahnung der Trägereinheit 13 drei Zähne aufweist.
Zur vorteilhaften Ausführung der Kippbewegung der Trägereinheit 13, welche die Schwenkbewegung des schwenkbaren Elements 11 initiiert, ist die Trägereinheit 13 wenigstens zwei geteilt. Bei dieser wenigstens zweitteiligen Ausführung der Trägereinheit 13 umfasst diese ein erstes Trägerelement 13a und ein zweites Trägerelement 13b. Beide Trägerelemente 13a; 13b sind hierbei über die Schwenkachse 12 schwenkbar miteinander verbunden. Die Trägereinheit 13 weist somit zwei Drehpunkte - an der Rotationsachse 14 und der Schwenkachse 12 - und eine Loslagerung in Form der Verzahnung an der Stirnseite S auf.
Die Verzahnung ermöglicht somit der Trägereinheit 13 um deren Rotationsachse 14 eine Kipp-, Schwenk- oder Rotationsbewegung durchzuführen, da eine geringfügige Positionsänderung relativ gegenüber der zweiten Einrichtung 8 ermöglicht wird. Die Verzahnung verstärkt oder führt die Positionsänderung bei einer Änderung eines Eingriffwinkels des Zähnepaars herbei.
Eine einteilige Ausführung der Trägereinheit 13, bei der die Trägereinheit 13 lediglich eine einzige Drehachse aufweist, nämlich um die Rotationsachse 14 herum, müsste an einem zweiten Lagerpunkt anders gelagert sein. Hierbei ist beispielsweise denkbar, den zweiten Lagerpunkt an der Stirnseite S so zu gestalten, dass die Trägereinheit 13 um einen Winkelabschnitt in Umfangsrichtung der Rotationsachse 14 verdrehbar und lose gelagert ist, somit lediglich eine einzige lineare (Bahn-)Bewegung ausführbar ist.
Auch eine Lagerreibung zwischen den Lagerungsstellen der Trägereinheit 13 zu dessen Rotationsachse 14, und des schwenkbaren Elements 11 zu dessen Schwenkachse 12 haben Einfluss auf das Trägheitsverhalten der Kupplungseinrichtung 10. Die Lagerreibung kann dementsprechend in Abhängigkeit des gewünschten Koppelverhaltens angepasst werden oder anpassbar sein. Also ob die Lagerreibung leicht- oder schwerläufig sein soll.
In jedem Fall ist ein Zurückbleiben der Trägereinheit 13 gegenüber der beschleunigten zweiten Einrichtung 8 gewünscht. Dies kann alternativ auch an einem Verzögerungsverhalten der Trägereinheit 13 mittels der Lagerreibung oder einer separaten Verzögerungseinrichtung erzielt werden.
Wird nun die zweite Einrichtung 8 mit einem Drehimpuls beaufschlagt, erfolgt eine Rotationsbewegung lediglich der zweiten Einrichtung 8. Die Trägereinheit 13 mit dem damit verbunden schwenkbaren Element 11, verharrt zunächst aufgrund dessen physikalischer Trägheit an Ort und Stelle; es folgt also zunächst nicht der Rotationsbewegung der zweiten Einrichtung 8.
Auch aufgrund des veränderten Eingriffwinkels des Zähnepaars wird die Trägereinheit 13 relativ zu einer Achse der zweiten Einrichtung 8 gekippt. Dieser Stellungswechsel ist beispielsweise im Bereich der Stirnseite S des Trägerelements 13a in den Figuren 3, 4 und 5 gut erkennbar. Aufgrund dieser Verkippung verdreht sich das schwenkbare Element 11 - verglichen mit der Ausgangsposition - und greift in die Außenverzahnung 6b, in diesem Fall eine Sägezahn-Verzahnung, der ersten Einrichtung 6 ein. Das Kuppelpaar wird formschlüssig gekoppelt und rotiert gemeinsam. Damit können zumindest Kräfte in eine Rotationsrichtung - im Fall der Figuren 1 bis 5 gegen den Uhrzeigersinn - übertragen werden.
Ist im weiteren Verlauf eine Entkoppelung notwendig, beispielsweise aufgrund dessen, dass ein pyrotechnischer Antrieb wenigstens mittelbar mit der ersten Einrichtung 6 verbunden ist und ausgelöst werden soll, wird dies aufgrund von verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Einrichtung 6; 8 erzielt. Sobald die erste Einrichtung 6 eine größere Winkelgeschwindigkeit wie die zweite Einrichtung 8 aufweist, springt das schwenkbare Element 11 aus der Außenverzahnung 6b. Es erfolgt somit eine Entkoppelstellung der Kupplungseinrichtung 10. Bezugszeichenliste
6 erste Einrichtung
6b Außenverzahnung 8 zweite Einrichtung 10 Kupplungseinrichtung 11 schwenkbares Element 11a erster Endabschnitt 11b zweiter Endabschnitt
12 Schwenkachse
13 Trägereinheit 13a erstes Trägerelement 13b zweites Trägerelement
14 Rotationsachse S Stirnseite

Claims

Patentansprüche
1. Kupplungseinrichtung (10), die zwischen einer ersten und einer zweiten Einrichtung (6, 8) angeordnet werden kann und in einem Einkuppelzustand die erste und zweite Einrichtung (6, 8) koppelt und in einem Auskuppelzustand nicht koppelt, wobei die Kupplungseinrichtung (10) mindestens ein Koppelelement aufweist, das in einer Koppelstellung die Kupplungseinrichtung (10) in den Einkuppelzustand schaltet und in einer Entkoppelstellung die Kupplungseinrichtung (10) in den Auskuppelzustand schaltet und wobei das Koppelelement bei Inbetriebnahme der zweiten Einrichtung (8) trägheitsbedingt von der Entkoppelstellung in die Koppelstellung übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement ein schwenkbares Element (11) ist, das auf einer Schwenkachse (12) gelagert ist.
2. Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (12) an einer Trägereinheit (13) angeordnet ist, wobei die Trägereinheit (13) mit der zweiten Einrichtung (8) an einer Stirnseite (S) kippbar verbunden ist und von der zweiten Einrichtung (8) bei Inbetriebnahme unmittelbar in eine Kippbewegung versetzt wird.
3. Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (13) ein erstes Trägerelement (13a) und ein zweites Trägerelement (13b) umfasst, wobei beide Trägerelemente (13a; 13b) über die Schwenkachse (12) verbunden sind.
4. Kupplungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (12) von einer Rotationsachse (14) radial versetzt angeordnet ist.
5. Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trägerelement (13b) oder die Trägereinheit (13) eine Drehachse aufweist, die mit der Rotationsachse (14) der ersten und/oder der zweiten Einrichtung (6, 8) koaxial angeordnet ist.
6. Kupplungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Trägereinheit (13) oder des ersten Trägerelements (13a) mit der zweiten Einrichtung (8) an der Stirnseite (S) über eine Verzahnung, insbesondere eine Evolventenverzahnung erfolgt.
7. Kupplungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerreibung der Drehachse mit der Rotationsachse (14) und/oder eine Lagerreibung der Schwenkachse (12) mit dem schwenkbaren Element (11) dermaßen eingestellt ist, dass die trägheitsbedingte Koppelstellung optimiert wird.
8. Kuppeleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form des Trägerelements (13) so gestaltet ist, dass der Schwerpunkt des Trägerelements (13) auf der Drehachse oder der Rotationsachse (14) liegt.
9. Gurtaufroller, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer Kupplungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestattet ist, wobei eine Gurtspule des Gurtaufrollers die erste Einrichtung (6) bildet oder mit dieser unmittelbar verbunden ist und wobei eine Aufrolleinrichtung, insbesondere eine elektronische Aufrolleinrichtung, die zweite Einrichtung (8) bildet oder mit dieser unmittelbar verbunden ist.
10. Gurtaufroller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (14) und die Gurtspulenachse koaxial angeordnet sind und die Schwenkachse (12) bei Inbetriebnahme der Aufrolleinrichtung in eine kreisförmige Rotationsbewegung um die Gurtspulenachse herum versetzt wird.
11. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das schwenkbare Element (11) einen ersten und einen zweiten Endabschnitt (11a, 11b) aufweist, die auf unterschiedlichen Seiten der Schwenkachse (12) liegen, und die Endabschnitte bei Inbetriebnahme der Aufrolleinrichtung in Gurtaufrollrichtung unterschiedlich ausgelenkt werden, nämlich derart, dass der erste Endabschnitt (11a) - von der Rotationsachse (14) der Trägereinheit (13) aus gesehen - radial nach außen schwenkt und der zweite Endabschnitt (11b) - von der Rotationsachse (14) der Trägereinheit (13) aus gesehen - radial nach innen schwenkt.
12. Gurtaufroller nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das schwenkbare Element (11), insbesondere dessen zweiter Endabschnitt (11b), in der Koppelstellung in eine Außenverzahnung (6b) eines mit der Gurtspule in Verbindung stehenden oder daran angeformten Gurtspulenrads (6) eingreift, und/oder das schwenkbare Element (11), insbesondere dessen erster Endabschnitt (11a), in der Koppelstellung in eine Innenverzahnung eines mit der Gurtspule in Verbindung stehenden oder daran angeformten Gurtspulenrads (6) eingreift.
13. Gurtaufroller nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endabschnitt (11a) - von der Rotationsachse (14) der Trägereinheit (13) aus gesehen - radial außen eine Zahnstruktur aufweist und/oder der zweite Endabschnitt (11b) - von der Rotationsachse (14) der Trägereinheit (13) aus gesehen - radial innen eine Zahnstruktur aufweist.
14. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufrolleinrichtung eine reversibel arbeitende Aufrolleinrichtung ist, die durch einen Elektromotor gebildet ist oder einen solchen umfasst, und/oder eine Notstraffeinrichtung vorhanden ist, die durch einen pyrotechnischen Antrieb, insbesondere einen pyrotechnischen Strafferantrieb, gebildet ist oder einen solchen umfasst.
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