Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges, mit einer drehbar in einem Gehäuserahmen gelagerten Gurtwelle, einem gegenüber dem Gehäuserahmen verriegelbaren Profilkopf, einer mehrstufigen ersten Kraftbegrenzungseinrichtung, wobei die erste Kraftbegrenzungseinrichtung einerseits mit dem Profilkopf und andererseits mit der Gurtwelle koppelbar ist und wobei die erste Kraftbegrenzungseinrichtung eine kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle gegenüber dem verriegelten Profilkopf ermöglicht, und einer zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung.

Ein Gurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen ist beispielsweise aus WO 2020 021 003 A l bekannt, bei dem eine mehrstufige erste Kraftbegrenzungseinrichtung zwei Torsionsstäbe umfasst, die zur Einstellung unterschiedlicher Kraftbegrenzungsniveaus voneinander entkoppelt werden können. Zudem ist eine zweite Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die in einem Ausgangszustand mit der ersten mehrstufigen Kraftbegrenzungseinrichtung gekoppelt ist und die aktiv von der mehrstufigen ersten Kraftbegrenzungseinrichtung entkoppelt werden kann. Mit einem solchen Gurtaufroller können drei Kraftbegrenzungsniveaus für die kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle eingestellt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug zum Stand der Technik geschilderten Nachteile zu beseitigen und insbesondere einen Gurtaufroller anzugeben, bei dem die kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle gegenüber dem verriegelten Profilkopf mit mehr Kraftbegrenzungsniveaus möglich ist. Eine Lösung für diese Aufgabe ist mit dem Gurtaufroller mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 angegeben, wobei weitere Lösungen und vorteilhafte Weiterbildungen in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben sind, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar sind.

Gelöst wird die Aufgabe insbesondere durch einen Gurtaufroller mit den eingangs genannten Merkmalen, bei dem in einem Ausgangszustand die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung entkoppelt ist, so dass die kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle gegenüber dem verriegelten Profilkopf ohne kraftbegrenzende Beteiligung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung erfolgen kann.

Mit anderen Worten: Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung in dem anfänglichen Ausgangszustand nicht direkt oder indirekt mit der Gurtwelle verbunden ist, so dass ohne eine gewollte Aktivierung der zweiten Begrenzungseinrichtung die kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle nur durch mindestens ein Kraftbegrenzungselement der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung bewirkt wird. Somit kann die kraftbegrenzte Relativdrehung am Anfang der Relativdrehung, während der Relativdrehung und am Ende der Relativdrehung völlig unabhängig von der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung erfolgen.

Die Erfindung schlägt gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vielmehr vor, dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung mit dem Profilkopf und/oder mit der Gurtwelle koppelbar ist, so dass in einem dann gekoppelten Zustand die kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle gegenüber dem verriegelten Profilkopf mit kraftbegrenzender Beteiligung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung erfolgt. Es wird also vorgeschlagen, dass die kraftbegrenzte Wirkung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung optional zu einer Stufe der mehrstufigen ersten Kraftbegrenzungseinrichtung hinzugeschaltet werden kann. Die Anzahl der durch die Stufen der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung erzielbaren Kraftbegrenzungsniveaus kann somit durch die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung verdoppelt werden.

Mehrstufige erste Kraftbegrenzungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispielsweise kann eine zweistufige erste Kraftbegrenzungseinrichtung zwei Torsionsstäbe umfassen, wobei eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, über die beispielsweise mittels eines pyrotechnischen Antriebs umgeschaltet werden kann, ob beide Torsionsstäbe oder nur ein Torsionsstab an der kraftbegrenzten Relativdrehung der Gurtwelle beteiligt ist. Somit können zwei Kraftbegrenzungsniveaus mir der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung eingestellt werden. Bezüglich der Ausführung einer mehrstufigen ersten, insbesondere einer zweistufigen ersten Kraftbegrenzungseinrichtung, sei auf die bereits eingangs erwähnte WO 2020 021 003 A l vollumfänglich verwiesen.

Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass ein beispielsweise elektronisch aktivierbarer Antrieb vorgesehen ist, mit welchem eine Kopplung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung derart möglich ist, dass auch die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung an der kraftbegrenzten Relativdrehung der Gurtwelle beteiligt ist. Es wird dabei insbesondere vorgeschlagen, dass es sich bei dem Antrieb um einen pyrotechnischen Antrieb handelt, mittels welchem eine Überführung des Gurtaufrollers von dem Ausgangszustand in einen gekoppelten Zustand auslösbar ist, in dem die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung an der kraftbegrenzten Relativdrehung zusätzlich zu der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung beteiligt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung ein Radelement, welches in dem Ausgangszustand gegenüber dem Gehäuserahmen drehbar gelagert ist und sich mit der Gurtwelle und/oder einem Element der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung dreht. In einem gekoppelten Zustand ist das Radelement hingegen in seiner Rotation blockiert. Das Radelement kann beispielsweise ein auf seinem Außenumfang Zähne aufweisendes Zahnrad sein.

Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass das Radelement mittels eines Klemmelements in seiner Rotation blockierbar ist. Die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung umfasst also ein Klemmelement, welches bevorzugt von dem pyrotechnischen Antrieb antreibbar ist. In dem Ausgangszustand ist das Klemmelement beabstandet zu dem insbesondere als Zahnrad ausgebildeten Radelements angeordnet. Durch den pyrotechnischen Antrieb kann das Klemmelement auf das sich drehende Radelement zubewegt werden, so dass die Zähne des Radelements in Eingriff mit dem Klemmelement gelangen. Somit wird das Klemmelement von dem sich drehenden Radelement zunächst mitgenommen.

In diesem Zusammenhang ist insbesondere vorgesehen, dass ein das Radelement umgebendes Gehäuse eine Klemmgestaltung aufweist. Die Klemmgestaltung ist so angeordnet und ausgestaltet, dass das von dem Radelement mitgenommene Klemmelement in beziehungsweise an die Klemmgestaltung gelangt, so dass das sich in Eingriff mit den Zähnen des Radelements befindende Klemmelement an einer Weiterbewegung gehindert wird, so dass auch die Rotation des Radelements blockiert ist. Beispielsweise kann die Klemmgestaltung als eine Ausnehmung in dem Gehäuse ausgebildet sein, in welche hinein das Klemmelement von dem Radelement mitgenommen wird, wobei das Klemmelement insbesondere gegen einen Anschlag gelangt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Klemmgestaltung eine Anlaufschräge aufweist, entlang der das Klemmelement zunächst von dem Radelement mitgenommen wird, wobei durch die Anlaufschräge das Klemm- element und damit auch das Radelement quer zur Rotationsachse des Radelements verschoben wird, wodurch eine Blockade des Radelements erfolgt.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung einen Mitnehmer umfasst, welcher im gekoppelten Zustand ein Kraftbegrenzungselement antreibt und mit der Gurtwelle und/oder der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung rotiert. So kann der Mitnehmer beispielsweise mit einem als Kraftbegrenzungselement dienenden verformbaren Band verbunden sein, welches im gekoppelten Zustand während der kraftbegrenzten Relativdrehung von dem Mitnehmer angetrieben wird, wobei das Kraftbegrenzungselement durch die Verformungsarbeit die kraftbegrenzende Wirkung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung bereitstellt.

So kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass ein als Kraftbegrenzungselement wirkendes Band einerseits mit dem Mitnehmer gekoppelt ist und andererseits mit dem Radelement gekoppelt ist. Wird nun das Radelement insbesondere mittels des pyrotechnischen Antriebs und des Klemmelements in seiner Rotation blockiert, so dreht sich der Mitnehmer gegenüber dem festgelegten Radelement weiter, wodurch das Band angetrieben und verformt wird.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Mitnehmer, welcher im gekoppelten Zustand ein Kraftbegrenzungselement antreibt, im Ausgangszustand von der Gurtwelle entkoppelt ist. Der Mitnehmer ist im Ausgangszustand also nicht von der Gurtwelle und/oder der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung angetrieben, wird aber aktiv mit der Gurtwelle und/oder der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung gekoppelt. Hierzu kann der Mitnehmer beispielsweise mittels Sperrklinken mit der Gurtwelle koppelbar sein, wobei die Sperrklinken insbesondere an einem Kopplungsring gelagert sind, welcher mit der Gurtwelle und/oder der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung rotiert und im Ausgangszustand mit einem Radelement verbunden ist. Hierzu kann das Radelement beispielsweise stiftartige Vorsprünge aufweisen, auf die der Kopplungsring mit Ausnehmungen aufgesteckt ist. Wird das Radelement beispielsweise mittels des pyrotechnisch angetriebenen Klemmelements in seiner Rotation blockiert, so bricht der Kopplungsring von dem Radelement ab, da der Kopplungsring mit der Gurtwelle und/oder der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung drehfest verbunden ist. Durch die dann folgende Relativdrehung zwischen dem Kopplungsring und dem Radelement werden die Sperrklinken in Eingriff mit Sperrvorsprüngen an dem Radelement gebracht.

Durch die Relativdrehung des Kopplungsrings relativ zu dem blockierten Radelement werden die Sperrklinken zudem in Eingriff mit dem Mitnehmer gebracht, wodurch der zunächst stationär gehaltene Mitnehmer zu einer Rotationsbewegung gemeinsam mit dem Kopplungsring angetrieben wird. Der Mitnehmer wiederum ist beispielsweise mit einem verformbaren Bandelement verbunden, wobei das Bandelement insbesondere durch eine Schikane gezogen wird, wodurch Verformungsarbeit geleistet wird, welche den kraftbegrenzende Beitrag der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung leistet.

In einer Ausführungsform kann die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung zwischen dem Profilkopf und der Gurtwelle angeordnet sein. Alternativ kann die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung auf einer dem Profilkopf gegenüberliegenden Seite der Gurtwelle angeordnet sein. Prinzipiell wäre es auch möglich, zwei zweite Kraftbegrenzungseinrichtungen vorzusehen, wobei die Kraftbegrenzungseinrichtungen auf gegenüberliegenden Seiten der Gurtwelle angeordnet sind. Somit kann eine ideale Gewichtsverteilung des gesamten Gurtaufrollers eingestellt werden.

Für eine kompakte Bauform des Gurtaufrollers wird vorgeschlagen, dass ein pyrotechnischer Antrieb der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung und ein pyrotechnischer Antrieb der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein pyrotechnischer Antrieb der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung und ein pyrotechnischer Antrieb der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung in separaten Gehäusen angeordnet sind. In diesem Zusammenhang wird auch vorgeschlagen, dass der Gurtaufroller zur modularen Erweiterung ausgebildet ist. Je nach Anwendungsfall kann der Gurtaufroller um die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung erweitert werden. Hierzu kann die das Gehäuse zur Aufnahme des pyrotechnischen Antriebs aufweisende zweite Kraftbegrenzungseinrichtung auf mindestens ein Bauteil (beispielsweise ein Element - wie einen Torsionsstab - der ersten Kraftbegrenzungsreinrichtung und/oder die Gurtwelle) aufgesteckt werden. Der Gurtaufroller ist also modular erweiterbar, wobei die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung Anschlussgestaltungen aufweist, die komplementär zu entsprechenden Anschlussgestaltungen des übrigen Gurtaufrollers sind.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen schematisch

Figur 1 : eine Schnittansicht durch einen Gurtaufroller,

Figur 2: eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform einer zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung,

Figur 3 : eine Aufsicht auf die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung in einem Ausgangs zu stand,

Figur 4: eine Aufsicht auf die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung in einem gekoppelten Zustand, Figur 5 : eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung,

Figur 6: eine Perspektivansicht von Bestandteilen der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung gemäß Figur 5,

Figur 7: ein Diagramm zur Veranschaulichung möglicher Kraftbegrenzungsniveaus .

Der in Figur 1 dargestellte Gurtaufroller umfasst eine Gurtwelle 2, die in einem Gehäuserahmen 1 drehbar gelagert ist. Die Gurtwelle 2 ist mit einem Profilkopf 3 drehfest verbunden. Zur Einleitung einer kraftbegrenzten Relativdrehung der Gurtwelle 2 gegenüber dem Gehäuserahmen 1 kann der Profilkopf 3 in bekannter Weise verriegelt werden, so dass er sich nicht mehr zu dem Gehäuserahmen 1 dreht.

Der Gurtaufroller umfasst eine mehrstufige erste Kraftbegrenzungseinrichtung 4, die einen ersten Torsionsstab 4.1 und einen zweiten Torsionsstab 4.2 umfasst. Die mehrstufige erste Kraftbegrenzungseinrichtung 4 umfasst auch eine an sich bekannte Umschalteinrichtung, so dass die kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle 2 gegenüber dem verriegelten Profilkopf 3 entweder mit beiden Torsionsstäben 4.1 und 4.2 oder nur mit einem der Torsionsstäbe erfolgen kann.

Der Gurtaufroller umfasst zudem eine zweite Kraftbegrenzungseinrichtung 5.

Eine erste Ausführungsform einer zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung 5 ist in den Figuren 2 bis 4 dargestellt. Die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung umfasst ein eine Außenverzahnung aufweisendes Radelement 5.3, einen Mitnehmer 5.4, ein als Band ausgebildetes Kraftbegrenzungselement 5.5 sowie ein Klemmelement 5.2, welches mittels eines pyrotechnischen Antriebs 5.1 (siehe insbesondere Figur 3) angetrieben werden kann. Der pyrotechnische Antrieb 5.1 der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung 5 ist in einem gemeinsamen Gehäuse 6 angeordnet, in welchem auch ein pyrotechnischer Antrieb für die Umschalteinrichtung der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 angeordnet ist. Alternativ können die pyrotechnischen Antriebe auch in separaten Gehäusen angeordnet sein, wodurch ein modularer Aufbau ermöglicht wird.

Der Mitnehmer 5.4 ist drehfest mit dem zweiten Torsionsstab 4.2 der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung verbunden. Im Ausgangszustand dreht sich das Radelement 5.3 aufgrund der Verbindung über das Band 5.5 mit dem Mitnehmer 5.4.

Wird nun der pyrotechnische Antrieb 5.1 ausgelöst, so wird das Klemmelement 5.2, welches im Ausgangszustand von den Zahnrädern des Radelements 5.3 beabstandet ist (siehe insbesondere Figur 3), auf das Radelement 5.3 gedrückt (siehe Figur 4) . Die Zähne des Radelements 5.3 greifen in das Klemmelement 5.2 ein. Da das Klemmelement 5.2 aufgrund der Anlage an das Gehäuse nicht der Rotationsbewegung folgen kann, wird das Radelement 5.3 blockiert. Im Folgenden erfolgt somit eine Relativdrehung des Mitnehmers 5.4 gegenüber dem blockierten Radelement 5.3, wodurch das Kraftbegrenzungselement 5.5 verformt wird. Auf diese Weise wird ein zusätzliches Kraftbegrenzungsniveau durch die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung 5 bereitgestellt.

Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst eine Schikane 5.8, durch die ein als Kraftbegrenzungselement ausgebildetes Band 5.5 gezogen werden kann. Das Band 5.5 ist mit einem Mitnehmer 5.4 verbunden, welcher im Ausgangszustand nicht mit der Gurtwelle 2 und/oder der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 rotiert. Die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung der Figur 5 weist zudem einen Kopplungsring 5.7 und Sperrklinken 5.6 auf. Der Kopplungsring 5.7 ist in einem Ausgangszustand drehfest mit dem Radelement 5.3 verbunden. Hierzu ist der Kopplungsring 5.7 auf Stifte 5.3.1 am Radelement 5.3 aufgesetzt (siehe Figur 6) . Der Kopplungsring 5.7 ist drehfest mit dem zweiten Torsionsstab 4.2 der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 verbunden, so dass im Ausgangszustand das Radelement 5.3 gemeinsam mit dem Kopplungsring 5.7 rotiert.

Wird nun das Radelement 5.3 durch das Klemmelement 5.2 (ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Figur 2) blockiert, so brechen die Stifte 5.3.1 von dem Radelement 5.3 ab, und der Kopplungsring 5.7 rotiert weiter relativ zu dem blockierten Radelement 5.3. Durch diese Relativbewegung gelangen die Sperrklinken 5.6 in Eingriff mit Vorsprüngen 5.3.2 am Radelement 5.3 , wobei die Sperrklinken 5.6 in diesem Zustand über den Außenumfang des Kopplungsrings 5.7 hervorstehen und in eine Formschlussgestaltung auf der Innenseite des Mitnehmers 5.4 eingreifen. In diesem Zustand rotiert der Mitnehmer 5.4 mit dem Kopplungsring 5.6 (5.7), wodurch das Band 5.5 durch die Schikane 5.8 gezogen wird. In diesem Zustand erfolgt also eine kraftbegrenzte Relativdrehung der Gurtwelle unter Beteiligung der zweiten Kraftbegrenzungseinrichtung 5.

In Figur 7 sind schematisch und beispielhaft vier Kraftbegrenzungsniveaus 7.1 , 7.2, 7.3 und 7.4 dargestellt, die mit einem erfindungsgemäßen Gurtaufroller einstellbar sind. Das erste Kraftbegrenzungsniveau 7.1 kann mittels der mehrstufigen ersten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 eingestellt werden, indem beide Torsionsstäbe 4.1 und 4.2 an der kraftbegrenzten Relativdrehung beteiligt sind. Wenn einer der Torsionsstäbe 4.1 oder 4.2 mittels einer Umschalteinrichtung entkoppelt wird, so wird das zweite Kraftbegrenzungsniveau 7.2 erreicht. Wenn die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung 5 gekoppelt wird, so können die beiden von der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 erzielbaren Kraftbegrenzungsniveaus erhöht werden, so dass das dritte Kraftbegrenzungsniveau 7.3 und das vierte Kraftbegrenzungsniveau 7.4 einstellbar sind. Bei der kraftbegrenzten Relativdrehung des dritten Kraftbegrenzungsniveaus 7.3 sind also beide Torsionsstäbe 4.1 und 4.2 der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 und die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung 5 beteiligt, während bei der kraftbegrenzten Relativdrehung des vierten Kraftbegrenzungsniveaus 7.4 einer der beiden Torsionsstäbe 4.1 oder 4.2 der ersten Kraftbegrenzungseinrichtung 4 und die zweite Kraftbegrenzungseinrichtung 5 beteiligt sind. Die vier Kraftbegrenzungsniveaus können zeitlich versetzt oder am Anfang der Relativdrehung eingestellt werden.

Bezugszeichenliste Gehäuserahmen Gurtwelle Profilkopf erste Kraftbegrenzungseinrichtung erster Torsionsstab zweiter Torsionsstab zweite Kraftbegrenzungseinrichtung pyrotechnischer Antrieb Klemmelement Radelement Stift Vorsprung Mitnehmer Kraftbegrenzungselement Sperrklinke Kopplungsring Schikane Gehäuse erstes Kraftbegrenzungsniveau zweites Kraftbegrenzungsniveau drittes Kraftbegrenzungsniveau viertes Kraftbegrenzungsniveau