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Dokumentenidentifikation DE102005047212B4 15.11.2007
Titel Gurtaufroller-Straffer-Einheit mit einem in Abhängigkeit von der Drehrichtung ihres Antriebes ansteuerbaren Getriebe
Anmelder Autoliv Development AB, Vargarda, SE
Erfinder Jabusch, Ronald, 25336 Elmshorn, DE
Vertreter Becker und Kollegen, 40878 Ratingen
DE-Anmeldedatum 01.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005047212
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse B60R 22/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60R 22/34(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Gurtaufroller-Straffer-Einheit mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Gurtwelle und mit einem Elektromotor zum Aufbringen einer in Gurtaufwickelrichtung wirkenden Rückzugskraft auf die Gurtwelle, wobei zwischen der Abtriebswelle des Elektromotors und der Gurtwelle ein in zwei Getriebestellungen für eine geringe Erhöhung und eine starke Erhöhung der Rückzugskraft schaltbares Getriebe angeordnet ist, und wobei die beiden Getriebestellungen des Getriebes über die Änderung der Drehrichtung der Abtriebswelle des Elektromotors schaltbar sind.

Eine Gurtaufroller-Straffer-Einheit mit den vorgenannten Merkmalen ist in der DE 103 49 178 A1 beschrieben. Neben den in dieser Schrift geschilderten technischen Zusammenhängen besteht ein technischer Hintergrund für die Einstellung einer geringeren und einer stärkeren Erhöhung der auf die Gurtwelle des Gurtaufrollers in Gurtaufwickelrichtung aufgebrachten Rückzugskraft auch zum einen in einer Unterstützung der Wirkung der Aufwickelfeder beim Ablegen des Sicherheitsgurtes, für die eine geringe Erhöhung der Rückzugskraft ausreicht. Zum anderen soll mit der entsprechend starken Erhöhung der Rückzugskraft es möglich sein, im Vorfeld einer Gefahrensituation eine insbesondere reversible Vorstraffung eines angeschnallten Insassen mit einer Beseitigung etwaig vorhandener Gurtlose auszuführen. Bei der bekannten Gurtaufroller-Straffer-Einheit ist an die jeweils mit unterschiedlicher Drehrichtung von dem Elektromotor in Drehung versetzte Abtriebswelle ein durch die Drehrichtungsumkehr des Motors schaltbares Zwei-Wege-Getriebe angeschlossen. Hiermit ist der Nachteil verbunden, dass ein derartiges Getriebe nicht nur kompliziert in seinem Aufbau ist, sondern auch hinsichtlich der Getriebeabgänge Beschränkungen in den Anschlussmöglichkeiten für die Gurtwelle mit sich bringt.

Weiterhin ist aus der DE 100 01 840 A1 eine Gurtaufroller-Straffer-Einheit bekannt, bei der zum Aufbringen unterschiedlicher Anzugskräfte auf die Gurtwelle zwischen die Gurtwelle und die Abtriebswelle des Elektromotors zwei Reduziergetriebe mit unterschiedlicher Auslegung geschaltet sind, wobei die jeweilige Verbindung der Abtriebswelle mit dem einen oder dem anderen Reduziergetriebe über eine Schalteinrichtung mit einer komplizierten technischen Auslegung erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gurtaufroller-Straffer-Einheit mit den gattungsgemäßen Merkmalen derart auszulegen, dass der Anschluss der Gurtwelle an die beiden Getriebestellungen des durch die Änderung der Drehrichtung der Abtriebswelle des Elektromotors schaltbaren Getriebes vereinfacht ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass die Abtriebswelle des Elektromotors in den beiden Getriebestellungen über ein Schaltelement jeweils ein in Kontakt bringbares Antriebselement antreibt, wobei das Schaltelement mittels einer Feder bei stehender Abtriebswelle des Elektromotors in einer neutralen Ruheposition ohne Kopplung eines der Antriebselemente mit der Gurtwelle gehalten ist. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass aus der Mittelstellung des Schaltelementes heraus bei Anlaufen des Elektromotors mit einer Drehung seiner Abtriebswelle in den beiden möglichen unterschiedlichen Drehrichtungen es möglich ist, je nach der angesteuerten Drehrichtung entweder das eine oder das andere Antriebselement in Kontakt mit der Gurtwelle zu bringen und diese dadurch in Gurtaufwickelrichtung zu drehen. Dabei sind in vorteilhafter Weise keine weiteren Sensoren beziehungsweise Erfassungsvorrichtungen erforderlich; ferner erfordert die Baueinheit nur wenige Einzelteile.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltelement aus einer zwischen zwei den Getriebestellungen zugeordneten Positionen beweglichen Wippe besteht, auf der die beiden Antriebselemente für die Gurtwelle angeordnet sind. Hierbei handelt es sich um eine einfach zu realisierende konstruktive Ausbildung.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass in das Getriebe ein die Auslenkung der Wippe aus ihrer Ruheposition bei Drehung der Abtriebswelle bewirkendes Reibelement eingeschaltet ist. Aufgrund der erforderlichen Überwindung der durch das Reibelement bewirkten Reibung erfolgt bei Anlaufen des Elektromotors und beginnender Drehung der Abtriebswelle eine Verbringung der Wippe in die der notwendigen Getriebeposition entsprechende Stellung.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das in der Getriebestellung für die geringe Erhöhung der Rückzugskraft wirksame Antriebselement ein an dem Umfang der Gurtwelle angreifendes Reibrad ist, welches in einer zusätzlichen Ebene mit einer Außenverzahnung versehen ist, die mit einem von der Abtriebswelle des Elektromotors angetriebenen Zahnrad kämmt. Die Ausbildung der bei einer geringen Erhöhung der Rückzugskraft wirksamen Reibkupplung hat den Vorteil, dass hiermit ein Überlastschutz realisiert ist, wenn beispielsweise in dem Betriebszustand einer geringen Erhöhung der Rückzugskraft, der der Unterstützung der Kraft der Aufwickelfeder beim Ablegen des Sicherheitsgurtes dient, der Sicherheitsgurt noch von dem Benutzer festgehalten wird und sich sonstwie im Fahrzeug verhakt und somit nicht unmittelbar in seine Ablegeposition gelangt. In einem solchem Fall ist durch die Anordnung der Reibkupplung vermieden, dass der Elektromotor das von der Gurtwelle aufgewickelte Gurtband trotz eines entsprechenden Widerstandes in die Ablegestellung überführen will, womit entsprechende Beschädigungen der Mechanik verbunden sein könnten.

Soweit es in der Getriebestellung für die starke Erhöhung der Rückzugskraft eine Strammung des Gurtbandes erfolgen soll, ist nach einem Ausführungsbeipiel der Erfindung vorgesehen, dass das in diesem Fall wirksame Antriebselement eine tangential an einer Verzahnung der Gurtwelle angreifende Schneckenverzahnung ist, welche über eine zwischengeschaltete Stirnverzahnung mit einer an der Abtriebswelle des Elektromotors ausgebildeten Antriebsverzahnung kämmt. In diesem Fall ist durch den Formschluss der jeweils miteinander zusammenwirkenden Getriebeteile die aktive Strammung des Gurtbandes sichergestellt.

Hinsichtlich der Ausbildung des die Bewegung der Wippe hervorrufenden Reibelementes ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass das Reibelement als ein zur Lagerung eines der Antriebselemente herangezogenes, leicht gehemmtes Reiblager ausgebildet ist, wobei beispielsweise ein derartiges Reiblager Teil der Lagerung des die Gurtwelle antreibenden Reibrades sein kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

1 eine Gurtaufroller-Straffer-Einheit in einer Perspektivansicht in der neutralen Ruheposition des an die Abtriebswelle des Elektromotors angeschlossenen Getriebes,

2 den Gegenstand der 1 in dem Schalt- bzw. Betriebszustand der Ausübung einer geringen Rückzugskraft auf die Gurtwelle,

3 den Gegenstand der 1 in dem Schalt- bzw. Betriebszustand der Ausübung einer starken Rückzugskraft auf die Gurtwelle,

4 das Getriebe der Gurtaufroller-Straffer-Einheit gemäß 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung.

5 den Teil des die starke Erhöhung der Rückzugskraft aufbringenden Getriebes gemäß 4 in einer Draufsicht.

Wie sich zunächst aus 1 ergibt, weist ein Gurtaufroller 10 ein U-förmiges Gehäuse 11 auf, in dessen Seitenschenkeln eine Gurtwelle 12 drehbar gelagert ist; die Gurtwelle 12 überragt einen der Seitenschenkel des Gehäuses 11 mit einem Wellenfortsatz 13, an welchem das zu Straffzwecken der Gurtwelle angeschlossene Getriebe angreift. Hierzu befindet sich am Ende des Wellenfortsatzes 13 eine Reibscheibe 15 mit einem vergleichsweise großen Durchmesser, während an dem Wellenfortsatz 13 zusätzlich eine Verzahnung 14 zum Angriff eines entsprechenden Getriebeteils ausgebildet ist.

Als Antrieb für die Straffbewegung, d.h. die Drehung der Gurtwelle 12 in Gurtaufwickelrichtung, wie diese durch den Pfeil 28 angedeutet ist, ist ein an dem Gehäuse 11 des Gurtaufrollers 10 angeflanschter Elektromotor 16 vorgesehen, der mit einer Abtriebswelle 17 sich in den von dem Wellenfortsatz 13 der Gurtwelle 12 überdeckten Bereich erstreckt, und der an seinem freien Ende ein außenverzahntes Zahnrad 18 aufweist, mittels dessen die Drehung der Abtriebswelle 17 in den durch die Pfeile 29 und 30 gekennzeichneten möglichen Drehrichtungen des Elektromotors übertragbar ist. Ferner ist an der Abtriebswelle 17 eine sich über deren Umfang erstreckende Stirnverzahnung als Antriebsverzahnung 19 ausgebildet.

Zur Übertragung der Drehung des von der Abtriebswelle 17 angetriebenen Zahnrades 18 auf die Gurtwelle 12 dienen zwei nachstehend im einzelnen beschriebene Antriebselemente, die an einer an dem Gehäuse 11 drehbar gelagerten Wippe 20 gehaltert sind. Das eine Antriebselement besteht aus einem an der Wippe 20 drehbar gelagerten Reibrad 21, welches an seinem äußeren Umfang eine Reibfläche 21a aufweist, die mit dem äußeren Umfang der Reibscheibe 15 der Gurtwelle 12 in Eingriff bringbar ist. In einer neben der Reibfläche 21a angeordneten Ebene ist das Reibrad 21 zusätzlich mit einer Außenverzahnung 22 versehen, welche in ständigem Kammeingriff mit dem Zahnrad 18 der Abtriebswelle 17 des Elektromotors 16 steht. Das Reibrad 21 ist an der Wippe 20 mittels eines Reiblagers 23 gelagert, welches der Drehung des Reibrades 21 einen leichten Widerstand entgegensetzt.

An dem anderen Arm der Wippe 20 ist eine Antriebswelle 24 drehbar gelagert, die eine Stirnverzahnung 25 aufweist, die mit der Antriebsverzahnung 19 der Antriebswelle 17 kämmt, so dass über die ineinandergreifenden Verzahnungen 19, 25 die Drehung der Abtriebswelle 17 in eine Drehung der Antriebswelle 24 umsetzbar ist. Im Bereich des Wellenfortsatzes 13 ist an der Antriebswelle 24 eine Schneckenverzahnung 26 ausgebildet, die bei einer entsprechenden Verschwenkung der Wippe 20 tangential in Eingriff mit der an dem Wellenfortsatz 13 ausgebildeten Verzahnung 14 der Gurtwelle 12 kommt, so dass die Drehung der Antriebswelle 24 in eine Drehung der Gurtwelle 12 in Aufwickelrichtung (Pfeil 28) umsetzbar ist.

In der in 1 dargestellten Ruheposition, bei welcher der Elektromotor 16 nicht angesteuert ist, ist die Wippe 20 durch eine Blattfeder 27 in einer neutralen Ruheposition festgelegt und gehalten, in welcher weder das Reibrad 21 noch die Schneckenverzahnung 26 der Antriebswelle 24 in Eingriff mit den zugehörigen Gestaltungen 14 bzw. 15 der Gurtwelle 12 steht. Soll nun der Betriebszustand einer geringen Erhöhung der Rückzugskraft eingestellt werden, wie er zur Verstärkung der Aufwickelfeder beim Ablegen des Sicherheitsgurtes gewünscht ist, so wird der Elektromotor 16 mit einer Drehrichtung angesteuert, die zu einer Drehung des Zahnrades 18 in Richtung des Pfeils 29 (im Uhrzeigersinn) führt. Aufgrund des ständigen Kämmeingriffs wird über die Drehung des Zahnrades 18 gleichzeitig das Reibrad 21 über dessen Außenverzahnung 22 mitgedreht, und zwar in einer gegenläufigen Drehrichtung. Aufgrund der von dem Reiblager 23 ausgeübten leichten Hemmung führt die Drehung des Reibrades 21 in Richtung des Pfeils 29 dazu, dass sich die Wippe 20 entgegen der Kraft der Blattfeder 27 in eine Position verschwenkt, in welcher die Reibfläche 21a des Reibrades 21 an der Reibscheibe 15 der Gurtwelle 12 anliegt und so die Gurtwelle 12 in Gurtaufwickelrichtung (Pfeil 28) dreht. Aufgrund des Reibschlusses ist sichergestellt, dass bei einem zu großen Widerstand des Gurtbandes gegen dessen Aufwicklung auf der Gurtwelle 12 Reibfläche 21a und Reibscheibe 15 aneinander vorbeirutschen können. Nach Beendigung des Ablegevorganges wird der Elektromotor 16 stillgesetzt und die Blattfeder 27 führt die Wippe 20 in die Ausgangsstellung gemäß 1 zurück.

In 3 ist diejenige Schaltstellung dargestellt, bei der eine entsprechend starke Erhöhung der Rückzugskraft eingeleitet werden soll, und hierzu wird der Elektromotor 16 mit einer zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 2 entgegengesetzten Drehrichtung angesteuert, die zu einer Drehung des Zahnrades 18 in Richtung des Pfeils 30 (entgegen dem Uhrzeigersinn) führt. Aufgrund dieser Drehrichtung des Zahnrades 18 führt das durch das Reiblager 23 gehemmte Mitdrehen des Reibrades 21 dazu, dass das Reibrad 21 nach außen weggedrückt wird und dadurch die Wippe 20 in eine Position verschwenkt, in welcher nun die Antriebswelle 24 mit Schneckenverzahnung 26 in Eingriff mit der Verzahnung 14 der Gurtwelle 12 gebracht wird. Über die an der Antriebswelle 17 des Elektromotors 16 ausgebildete Antriebsverzahnung 19 wird die Antriebswelle 24 in Drehung gemäß Pfeil 31 versetzt, wodurch die Schneckenverzahnung 26 der Antriebswelle 24 die Gurtwelle 12 in Gurtaufwickelrichtung (Pfeil 28) dreht.

Wie sich dabei aus 5 ergibt, kann die Schneckenverzahnung 26 als "mitlaufendes" Getriebe ausgebildet sein, welches sich beim Einkuppeln selbstverstärkend in die entsprechend ausgebildete Verzahnung 14 der Gurtwelle 12 zieht. Damit ist nur eine kleine Reibkraft im Bereich des Reiblagers 23 erforderlich, um das Getriebe in Eingriff zu halten.

Wie nicht weiter dargestellt, kann anstelle des zur Lagerung des Reibrades 21 an der Wippe 20 herangezogenen Reiblagers 23 die erforderliche Reibkraft auch an anderer Stelle der auf der Wippe 20 angeordneten Getriebeteile eingeleitet werden. Insofern werden durch Reibung entstehende Leistungsverluste bei der Übertragung des Antriebes auf die Drehung der Gurtwelle gering gehalten.


Anspruch[de]
Gurtaufroller-Straffer-Einheit mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Gurtwelle (12) und mit einem Elektromotor (16) zum Aufbringen einer in Gurtaufwickelrichtung wirkenden Rückzugskraft auf die Gurtwelle (12), wobei zwischen der Abtriebswelle (17) des Elektromotors (16) und der Gurtwelle (12) ein in zwei Getriebestellungen für eine geringe Erhöhung und eine starke Erhöhung der Rückzugskraft schaltbares Getriebe (18; 21, 22; 26) angeordnet ist, und wobei die beiden Getriebestellungen des Getriebes (18; 21, 22; 26) über die Änderung der Drehrichtung der Abtriebswelle (17) des Elektromotors (16) schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (17) des Elektromotors (16) in den beiden Getriebestellungen über ein Schaltelement (20) jeweils ein in Kontakt bringbares Antriebselement (21, 26) antreibt, wobei das Schaltelement (20) mittels einer Feder (27) bei stehender Abtriebswelle (17) des Elektromotors (16) in einer neutralen Ruheposition ohne Kopplung eines der Antriebselemente (21, 26) mit der Gurtwelle (12, 14, 15) gehalten ist. Gurtaufroller-Straffer-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement aus einer zwischen zwei den Getriebestellungen zugeordneten Positionen beweglichen Wippe (20) besteht, auf der die beiden Antriebselemente (21, 26) für die Gurtwelle (12, 14, 15) angeordnet sind. Gurtaufroller-Straffer-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Getriebe (18; 21, 22; 26) ein die Auslenkung der Wippe (20) aus ihrer Ruheposition bei Drehung der Abtriebswelle (17) bewirkendes Reibelement (23) eingeschaltet ist. Gurtaufroller-Straffer-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Getriebestellung für die geringe Erhöhung der Rückzugskraft wirksame Antriebselement ein an dem Umfang der Gurtwelle angreifendes Reibrad (21) ist, welches in einer zusätzlichen Ebene mit einer Außenverzahnung (22) versehen ist, die mit einem von der Abtriebswelle (17) des Elektromotors (16) angetriebenen Zahnrad (18) kämmt. Gurtaufroller-Straffer-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Getriebestellung für die starke Erhöhung der Rückzugskraft wirksame Antriebselement eine tangential an einer Verzahnung (14) der Gurtwelle (12) angreifende Schneckenverzahnung (26) ist, welche über eine zwischengeschaltete Stirnverzahnung (25) mit einer an der Abtriebswelle (17) des Elektromotors (16) ausgebildeten Antriebsverzahnung (19) kämmt. Gurtaufroller-Straffer-Einheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement als ein zur Lagerung eines der Antriebselemente (21, 26) herangezogenes, leicht gehemmtes Reiblager (23) ausgebildet ist. Gurtaufroller-Straffer-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reiblager (23) Teil der Lagerung des die Gurtwelle (12) antreibenden Reibrades (21) ist.






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