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Gurtaufrollvorrichtung mit Freilaufkupplung - Dokument DE102005017367B4
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005017367B4 19.07.2007
Titel Gurtaufrollvorrichtung mit Freilaufkupplung
Anmelder Hugo Kern und Liebers GmbH & Co. KG Platinen- und Federnfabrik, 78713 Schramberg, DE
Erfinder Benner, Markus, 78739 Hardt, DE
Vertreter Patentanwälte Westphal Mussgnug & Partner, 78048 Villingen-Schwenningen
DE-Anmeldedatum 14.04.2005
DE-Aktenzeichen 102005017367
Offenlegungstag 19.10.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.07.2007
IPC-Hauptklasse B60R 22/44(2006.01)A, F, I, 20060208, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Gurtaufrollvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der EP 1 157 905 B1 bekannten Gurtaufrollvorrichtung ist eine Haupttriebfeder vorgesehen, die eine Welle mit einem Gurtaufrollabschnitt in eine Aufrollrichtung vorspannt. Ferner ist eine Ausgleichfeder vorgesehen, die der Haupttriebfeder entgegenwirkend angeordnet ist. Die Ausgleichfeder ist zum einen mit ihrem äußeren Ende fest mit einem Sperrrad und zum anderen mit ihrem inneren Ende fest mit einem Ring einer Rutschkupplung verbunden. Das Sperrrad ist mittels einer Blockiereinrichtung in Aufrollrichtung blockierbar.

Bei angelegtem Gurt ist es wünschenswert, dass das von der Haupttriebfeder auf die Welle aufgebrachte Aufrolldrehmoment reduziert wird. Dieses reduzierte Drehmoment entsteht dadurch, dass, sobald das Gurtschloss eingerastet ist, das Sperrrad mittels der Blockiereinrichtung in Aufrollrichtung blockiert wird, wodurch die Haupttriebfeder die Ausgleichfeder bei einer Rückwärtsbewegung des Fahrers bzw. eines Mitfahrers aufzieht. Dabei reduziert sich das Drehmoment der Haupttriebfeder um das zum Aufziehen der Ausgleichfeder benötigte Drehmoment.

Wird bei der Bewegung des Fahrers bzw. eines Mitfahrers entgegen der Fahrtrichtung, also in Richtung Lehne, der Arbeitsbereich der Ausgleichfeder überschritten, so ermöglicht eine Drahtfeder der Rutschkupplung, dass, wenn die Ausgleichfeder von der Haupttriebfeder auf Block gezogen wurde, sich die Welle immer noch in Aufrollrichtung drehen lässt, um das Gurtband weiter aufzuwickeln.

Aus der gattungsgemäßen Gurtaufrollvorrichtung der EP 0 543 044 A1 ist es weiter bekannt, zwischen der Welle und der Ausgleichfeder eine Freilaufkupplung vorzusehen, wobei die Freilaufkupplung einerseits bei Drehung der Welle in Aufrollrichtung eine Kraftübertragung von der Welle auf die Ausgleichfeder ermöglicht und andererseits eine Relativbewegung des Kupplungsabschnitts der Ausgleichfeder zur Welle in Aufrollrichtung zulässt. Die Freilaufkupplung ermöglicht, dass die Haupttriebfeder die Ausgleichfeder bei blockiertem Sperrrad durch Drehung der Welle vorspannt. In diesem Fall reduziert sich das von der Haupttriebfeder auf die Welle wirkende Drehmoment um das zum Aufziehen der Ausgleichfeder benötigte Drehmoment. Wird die Blockierung des Sperrrades bei Ausrasten des Gurtschlosses gelöst, so dreht sich das Sperrrad aufgrund der auf es wirkenden, vorgespannten Ausgleichfeder in Aufrollrichtung. Da die Freilaufkupplung eine Relativbewegung des Kupplungsabschnitts der Ausgleichfeder zur Welle zulässt, erfolgt keine abrupte Abbremsung des Sperrrades bei vollständig aufgewickelter Ausgleichfeder. Das Sperrrad kann sich mit der Ausgleichfeder in Aufrollrichtung relativ zur Welle drehen, bis die kinetische Energie durch Verrichtung von Reibungsarbeit aufgebraucht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare Gurtaufrollvorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst, durch eine Gurtaufrollvorrichtung mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeben.

Erfindungsgemäß umfasst die Freilaufkupplung eine drehfest mit der Welle gekoppelte Mitnehmereinrichtung, und zwischen der Mitnehmereinrichtung und der Ausgleichfeder ist ein selbstständig lösbarer Formschluss herstellbar. Die Mitnehmereinrichtung nimmt die Ausgleichfeder mittels ihres Kupplungsabschnitts bei blockiertem Sperrrad und bei Drehung der Welle in Aufrollrichtung mit, sodass die Ausgleichfeder von der Haupttriebfeder vorgespannt wird und sich dadurch wiederum das auf die Welle in Aufrollrichtung wirkende Drehmoment der Haupttriebfeder reduziert. Die Kraftübertragung zwischen Mitnehmereinrichtung und Ausgleichfeder erfolgt über einen Formschluss. Der Formschluss zwischen Mitnehmereinrichtung und Ausgleichfeder ist derart ausgebildet, dass er sich bei einer Relativbewegung des Kupplungsabschnitts zur Welle in Aufrollrichtung selbstständig löst, wodurch das Sperrrad mit Ausgleichfeder frei in Aufrollrichtung um die Welle bzw. um die Mitnehmereinrichtung rotieren kann.

Die Mitnehmereinrichtung ist als Mitnehmerrad mit mindestens einer Aufnahme zum lösbaren Einhängen der Ausgleichfeder ausgebildet. Damit die Aufnahmefeder bei einer Rückwärtsbewegung des Fahrers bzw. eines Mitfahrers in Richtung Sitzlehne möglichst unmittelbar von dem Mitnehmerrad in Aufrollrichtung mitgenommen wird, sind mehrere über den Umfang des Mitnehmerrades verteilte Aufnahmen zur formschlüssigen Verbindung mit dem Kupplungsabschnitt der Ausgleichfeder vorgesehen. Dabei sind die Aufnahmen von sich in radialer Richtung erstreckenden Zähnen am Umfang des Mitnehmerrades gebildet.

Es ist von Vorteil, wenn die Ausgleichfeder eine Triebfeder ist. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Freilaufkupplung können Ausgleichfedern eingesetzt werden, die nahezu gleich stark sind wie die verwendete Haupttriebfeder.

Erfindungsgemäß ist der Kupplungsabschnitt zur Herstellung eines Formschlusses mit der Mitnehmereinrichtung von dem inneren Ende der Ausgleichfeder gebildet. Konstruktiv einfach ist der Kupplungsabschnitt der Ausgleichfeder hakenförmig ausgebildet. Mittels des Hakens kann sich die Ausgleichfeder in die Aufnahmen der Mitnehmereinrichtung einhängen, wobei der hakenförmige Kupplungsabschnitt sich relativ zur Welle in Aufrollrichtung über die Aufnahmen der Mitnehmereinrichtung hinwegbewegen kann.

Zur Vereinfachung der Montage ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Welle mehrteilig, insbesondere zusammensteckbar ausgebildet ist. Die Mitnehmereinrichtung kann dabei einteilig mit der Welle oder mit einem Wellenteilstück ausgebildet sein.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher beschrieben.

Dabei zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Gurtaufrollvorrichtung und

2 eine montierte Gurtaufrollvorrichtung.

In den Figuren ist eine Gurtaufrollvorrichtung 1 dargestellt. Mittels der Gurtaufrollvorrichtung 1 kann ein Sicherheitsgurt 2 auf einen Gurtaufrollabschnitt 3 einer Welle 4 aufgerollt werden. Die Welle 4 ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus dem Gurtaufrollabschnitt 3 und einem Antriebsabschnitt 5. Die Welle 4 ist drehbar in einem Metallgehäuse 6 gelagert.

Weiterhin umfasst die Gurtaufrollvorrichtung 1 eine Haupttriebfeder 7, die mit ihrem äußeren Ende 8 fest mit einem Kunststoffgehäuse 9 verbunden ist. Das Kunststoffgehäuse 9 ist mit Hilfe von drei Zapfen 10 seitlich mit dem Metallgehäuse 6 verbunden.

Die Haupttriebfeder 7 ist mit ihrem inneren Ende 11 drehfest mit dem Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 verbunden. Hierdurch wird die Welle 4, bei Drehung der Welle 4 in Abrollrichtung b, also beim Abrollen des Gurtes 2, von der Haupttriebfeder 7 in Aufrollrichtung a vorgespannt.

Des Weiteren umfasst die Gurtaufrollvorrichtung 1 ein benachbart zur Haupttriebfeder 7 sowie koaxial zum Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 angeordnetes Sperrrad 12, welches in zwei Drehrichtungen relativ zu dem Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 verdrehbar ist. Aus Stabilitätsgründen ist an der der Haupttriebfeder 7 zugewandten Seite des Sperrrades 12 eine Scheibe 13 vorgesehen, die einstückig mit dem Sperrrad 12 ausgebildet ist. Die Scheibe 13 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 14 für den Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 auf. Dem Sperrrad 12 ist eine Blockiereinrichtung 15, umfassend einen Magnetaktuator 16 mit Betätigungsstößel 17 sowie einen verschwenkbar gelagerten Sperrhebel 18, zugeordnet. Weiterhin umfasst die Blockiereinrichtung 15 eine Feder 31 für den Sperrhebel 18. Der Sperrhebel 18 wirkt mit über den Außenumfang des Sperrrades vorgesehenen Zähnen 19 zusammen. Die Blockiereinrichtung dient zum Blockieren einer Drehbewegung des Sperrrades 12 in Aufrollrichtung a. Eine Drehung des Sperrrades 12 in Abrollrichtung b ist jederzeit möglich. Bei anliegendem Sperrhebel 18 überspringt dieser dabei die Verzahnung 19 des Sperrrades 12.

Innerhalb des Sperrrades 12 ist eine ebenfalls als Triebfeder ausgebildete Ausgleichfeder 20 angeordnet. Die Ausgleichfeder 20 ist nicht formschlüssig mit dem Sperrrad 12 verbunden, sondern liegt mit ihrer äußeren Windung am Innenumfang 21 des Sperrrades 12 an. Zur Erhöhung des Anpressdrucks der Ausgleichfeder 20 am Innenumfang 21 des Sperrrades 12 ist eine als Umfangsfederstück ausgebildete Spreizfeder 22 vorgesehen, die innerhalb der äußeren Windung der Ausgleichfeder angeordnet ist und so die äußere Windung der Ausgleichfeder 20 gegen den Innenumfang 21 des Sperrrades 12 drückt. Das äußere Ende 23 der Ausgleichfeder 20 ist hakenförmig nach innen gebogen. Hierdurch wird die Spreizfeder 22 in ihrer Umfangsposition zur Ausgleichsfeder 20 gehalten. Die Kraftübertragung zwischen der Ausgleichfeder 20 und dem Sperrrad 12 erfolgt sowohl in Aufrollrichtung a, als auch in Abrollrichtung b reibschlüssig durch die von der Ausgleichfeder 20 und dem Innenumfang 21 des Sperrrades 12 gebildeten Rutschkupplung.

Innerhalb der Ausgleichfeder 20 ist eine als Mitnehmerrad ausgebildete Mitnehmereinrichtung 24 vorgesehen. Die Mitnehmereinrichtung 24 umfasst eine Vielzahl von in Aufrollrichtung a geneigte, sich in radialer Richtung erstreckende Zähne 25. Die Zähne 25 bilden an ihren in Aufrollrichtung a zeigenden Flanken 26 Aufnahmen 27 zur Mitnahme eines Kupplungsabschnitts 28 der Ausgleichfeder 20. Der Kupplungsabschnitt 28 ist von dem inneren Ende 29 der Ausgleichfeder 20 gebildet. Das innere Ende 29 ist hakenförmig nach innen in Abrollrichtung b gebogen. Mit dem hakenförmig ausgebildeten Kupplungsabschnitt 28 kann ein Formschluss zwischen den Zähnen 25 bzw. den Flanken 26 des Mitnehmerrades 24 und der Ausgleichfeder 20 hergestellt werden. Der Formschluss zwischen Ausgleichfeder 20 und Mitnehmereinrichtung 24 ist selbstständig lösbar, so dass eine Relativbewegung des Kupplungsabschnitts 28 zum Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 in Aufrollrichtung a möglich ist. Dabei gleitet das innere Ende 29 der Ausgleichfeder 20 entlang der den Flanken 26 gegenüberliegenden, flachen Flanken 30 der Zähne 25.

Bei der Drehung der Welle 4 in Aufrollrichtung a wird von der durch die Mitnehmereinrichtung 24 und die Ausgleichfeder 20 bzw. den Kupplungsabschnitt 28 der Ausgleichfeder 20 gebildeten Freilaufkupplung eine Vorspannkraft auf die Ausgleichfeder 20 übertragen, so dass die Ausgleichfeder 20 auf den Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 eine Drehvorspannkraft in Abrollrichtung b ausübt.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Gurtaufrolleinrichtung 1 beschrieben.

Die Haupttriebfeder 7 ist ständig im Eingriff mit dem Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 sowie mit dem Kunststoffgehäuse 9, so dass von der Haupttriebfeder 7 bei ausgezogenem Sicherheitsgurt 2 ständig eine Vorspannkraft in Aufrollrichtung a auf den Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 ausgeübt wird. Beim Anlegen des Sicherheitsgurtes 2 ist das Sperrrad 12 bis zum Einrasten des nicht dargestellten Gurtschlosses frei in Aufrollrichtung a drehbar. Beim Einrasten des Gurtschlosses wird der Magnetaktuator 16 aktiviert, wodurch der Betätigungsstößel 17 eingezogen wird. Hierdurch wird der mit dem Betätigungsstößel 17 gekoppelte Sperrhebel 18 in seine Blockierposition verschwenkt. In dieser Blockierposition wirkt der Sperrhebel 18 mit den steilen Flanken der Zähne 19 des Sperrrades 12 formschlüssig zusammen und verhindert so eine Drehung des Sperrrades 12 in Aufrollrichtung a. Das Sperrrad 12 kann sich dann nur noch in Abrollrichtung b durch Überspringen der Verzahnung am Sperrhebel 18 drehen.

Beim Aufrollen des Sicherheitsgurtes, also bei Drehung der Welle 4 in Aufrollrichtung a durch Kraftbeaufschlagung mittels der Haupttriebfeder 7 wird auch die einstückig mit dem Antriebsabschnitt 5 der Welle 4 ausgebildete Mitnehmereinrichtung 24 in Aufrollrichtung a verdreht. Dabei nimmt die Mitnehmereinrichtung 24 mit ihren Zähnen 26 den Kupplungsabschnitt 28 der Ausgleichfeder 20 mit, wodurch die Ausgleichfeder 20 bei blockiertem Sperrrad 12 aufgezogen wird. Das zum Aufziehen der Ausgleichfeder 20 benötigte Drehmoment wirkt dabei dem Drehmoment der Haupttriebfeder 7 entgegen, so dass das Drehmoment der Haupttriebfeder 7 um das zum Aufziehen der Ausgleichfeder 20 benötigte Drehmoment reduziert wird. Dieses reduzierte Drehmoment wirkt auf die Welle 4 und damit auf den Gurt 2 in Aufrollrichtung a und erzeugt für den Fahrer den gewünschten Komforteffekt.

Wenn bei blockiertem Sperrrad 12 der Arbeitsbereich der Ausgleichfeder 20 überschritten wird, also die zum Aufrollen des Sicherheitsgurtes 12 benötigten Umdrehungen der Welle 4 die möglichen maximalen Gesamtumdrehungen der Ausgleichfeder 20 überschreiten, kann die Ausgleichfeder am Innenumfang 21 des blockierten Sperrrades 12 in Aufrollrichtung a entlang rutschen. Die Welle 4 kann sich also in Aufrollrichtung a weiterdrehen, bis dass der Sicherheitsgurt 2 am Körper des Fahrers bzw. des Mitfahrers anliegt. Je nach Dimensionierung der Spreizfeder 22 kann die Haft- sowie die Gleitreibung zwischen Außenumfang der Ausgleichfeder 20 und dem Innenumfang 21 des Sperrrades 12 variiert werden. Durch das Vorsehen der Spreizfeder 22 wird ein definiertes Rutschmoment erzeugt.

Beim Öffnen des Gurtschlosses wird der Betätigungsstößel 17 des Magnetaktuators 16 ausgefahren, wodurch der Sperrhebel 18 aus seiner Blockierposition entgegen der Federkraft der Feder 31 in radialer Richtung herausgeschwenkt wird. Getrieben durch das Drehmoment der Ausgleichfeder 20 beginnt sich das Sperrrad 12 unmittelbar in Aufrollrichtung a zu drehen, wobei die Ausgleichfeder 20 entspannt wird. Das Verdrehen des Sperrrades 12 erfolgt mit hoher Geschwindigkeit in Aufrollrichtung a. Spätestens wenn sich die Ausgleichfeder 20 vollständig entspannt hat, löst sich der hakenförmige Kupplungsabschnitt 28 der Ausgleichfeder 20 selbstständig von der entsprechenden Aufnahme 27 der Mitnehmereinrichtung 24 und gleitet bis zum völligen Stillstand des Sperrrades 12 über die Zähne 25 der Mitnehmereinrichtung 24 hinweg. Das Aufrollen des Sicherheitsgurtes 2 erfolgt bei nicht blockiertem Sperrrad 12 durch das volle Drehmoment der Haupttriebfeder 7.

1
Gurtaufrollvorrichtung
2
Sicherheitsgurt
3
Aufrollabschnitt
4
Welle
5
Antriebsabschnitt
6
Metallgehäuse
7
Haupttriebfeder
8
Äußeres Ende
9
Kunststoffgehäuse
10
Zapfen
11
Inneres Ende
12
Sperrrad
13
Scheibe
14
Durchgangsöffnung
15
Blockiereinrichtung
16
Magnetaktuator
17
Betätigungsstößel
18
Sperrhebel
19
Zähne
20
Ausgleichfeder
21
Innenumfang
22
Spreizfeder
23
Äußeres Ende
24
Mitnehmereinrichtung
25
Zähne
26
Flansch
27
Aufnahmen
28
Kupplungsabschnitt
29
Inneres Ende
30
Flache Flanken
31
Feder
a
Aufrollrichtung
b
Abrollrichtung.


Anspruch[de]
Gurtaufrollvorrichtung (1), mit einer Welle (4), mit einer Haupttriebfeder (7), die die Welle (4) in eine Aufrollrichtung (a) eines Sicherheitsgurtes (2) vorspannend angeordnet ist, mit einem relativ zur Welle (4) drehbar angeordneten Sperrrad (12), mit einer Blockiereinrichtung (15) zur Blockierung einer Drehbewegung des Sperrrades (12) in Aufrollrichtung (a), mit einer Ausgleichfeder (20), die derart angeordnet ist, dass mit dieser bei blockiertem Sperrrad (12) eine der Vorspannkraft der Haupttriebfeder (7) entgegenwirkende Vorspannkraft auf die Welle (4) übertragbar ist, und mit einer Freilaufkupplung, die einerseits bei blockiertem Sperrrad (12) eine Kraftübertragung von der Welle (4) auf die Ausgleichfeder (20) in Aufrollrichtung (a) ermöglicht und andererseits bei nicht blockiertem Sperrrad (12) eine Relativdrehbewegung eines Kupplungsabschnitts (28) der Ausgleichfeder (20) zur Welle (4) in Aufrollrichtung (a) zulässt, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung eine drehfest mit der Welle (4) gekoppelte, als Mitnehmerrad ausgebildete Mitnehmereinrichtung (24) umfasst, dass über den Umfang des Mitnehmerrades verteilte, sich in radialer Richtung erstreckende und in Aufrollrichtung (a) geneigte Zähne (25) gebildet sind, und dass die Zähne (25) als Aufnahmen (27) zum selbstständig lösbaren formschlüssigen Einhängen des Kupplungsabschnittes (28) der Ausgleichfeder (20) dienen, wozu der Kupplungsabschnitt (28) der Ausgleichfeder (20) von einem hakenförmigen inneren Ende (29) der Ausgleichfeder (20) gebildet ist. Gurtaufrollrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichfeder (20) eine Triebfeder ist. Gurtaufrollrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) in axialer Richtung mehrteilig, insbesondere zusammensteckbar ausgebildet ist. Gurtaufrollvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmereinrichtung (24) einteilig mit der Welle (4) oder einem Wellenteilstück (3, 5) ausgebildet ist.






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