安全带卷收器的制作方法

安全带卷收器
1.本发明涉及一种具有权利要求1的前序的特征的安全带卷收器。
2.安全带卷收器具有作为基本部件的承载框架和安全带卷轴，安全带卷轴可旋转地安装在框架中，安全带可卷绕在安全带卷轴上。该框架不仅用于安装安全带卷轴，而且用于紧固到座椅结构或车辆结构，并且为此目的由弯曲成u形框架的对应厚的钢板制成。
3.此外，在现代安全带装置中，安全带卷收器设置有电动马达，电动马达在启动时驱动带轴以例如在卷绕方向上可逆地收紧安全带。该电动马达同样被紧固到该框架上并且被布置在该带轴的侧向，其中驱动轴被取向成平行于该带轴的旋转轴线。此外，已知在带轴和电动马达之间设置齿轮机构，通过该齿轮机构将电动马达的旋转速度转换为带轴的预定旋转速度。齿轮机构的使用还使得可以使用具有高旋转速度的尽可能紧凑的电动马达。因此，尽管通过齿轮机构使紧凑电动马达的使用成为可能，但总体上产生了具有增加的安装空间需求的安全带卷收器。此类安全带卷收器例如从公开wo 03/099619a2中已知。
4.如果将以不同的旋转速度和扭矩驱动带轴，则必须提供另外的齿轮级，这进一步增加了安装空间要求。此类安全带卷收器例如从公开de 19927731 c2中已知。
5.由于在车辆座椅的座椅结构上或通常在非常小的车辆中可用的安装空间在它们的尺寸上是非常有限的，并且由于设计原因不能如所期望的那样扩大，因此此类安全带卷收器在车辆座椅上或甚至在小型车辆中的布置基本上是有问题的。
6.de 10 2018 219 040 a1公开了一种安全带卷收器，其中通过在第一力传递路径中作为组件驱动齿轮机构并且通过设置通过切换操作启动齿轮机构并打开第二力传递路径的联轴器，进一步减小了安装空间需求。因此，具有单个力传递路径的齿轮机构可用于实现两个不同的齿轮齿数比。在这种情况下，齿轮机构本身在第一力传递路径中作为组件(即，作为块)被驱动，而齿轮机构零件本身不相对于彼此移动。在此，该联轴器具有驱动轮，该驱动轮是由该电动马达驱动的并且具有径向向外变窄的三个三角形开口，并且在每个三角形开口中联轴棘爪与对应的控制销接合。这些联轴棘爪以纵向可位移的方式在径向方向上被引导并且各自经由弹簧径向地向外被弹簧加载。为了切换联轴器，当超过驱动轮的特定旋转加速度时，联轴棘爪抵抗弹簧力被径向向内拉动，由此释放联轴棘爪与分配给齿轮机构的第一零件之间的旋转连接。
7.针对该背景，本发明的目的是提供一种改进的安全带卷收器，该安全带卷收器具有电动马达和齿轮机构，该齿轮机构具有简化结构的联轴器。
8.为了实现该目的，提出了一种具有权利要求1的特征的安全带卷收器。本发明的进一步优选发展可从从属权利要求、附图和相关描述中获得。
9.根据本发明的基本思想，根据权利要求1提出的是，以旋转固定的方式连接到该电动马达上的驱动轮设置有多边形力传递轮廓，并且该联轴元件具有至少一个力传递部分，该至少一个力传递部分抵接该多边形力传递轮廓并且通过该至少一个力传递部分，由于当超过由驱动轮传递的预定旋转速度和/或预定扭矩时驱动轮的相对运动，该联轴元件可抵抗该弹簧的力而运动脱离在齿轮机构的第一零件中的接合。
10.这种解决方案的优点在于，驱动轮通过经由多边形轮廓提供联轴元件所抵接的对
应力传递表面而直接触发联轴元件的联轴运动。该联轴元件本身在该第一零件中在接合方向上被弹簧加载，其中该弹簧的弹簧力被设计成使得仅在已超过预定旋转速度和/或预定扭矩和/或预定旋转加速度之后，该驱动轮才将该联轴元件移出接合位置，由此释放经由该联轴元件产生的旋转连接。通过释放该旋转连接，由该旋转连接产生的第一力传递路径可例如被中断并且第二力传递路径可被打开。在该第二力传递路径中，例如可插入齿轮机构，该齿轮机构由于其启动而将电动马达的旋转速度转换成例如以1∶80的齿轮齿数比传递到带轴的较低旋转速度。
11.此外提出的是，该联轴元件将该驱动轮在低于该预定旋转速度和/或低于该预定扭矩情况下的旋转运动传递到该齿轮机构的第一零件。因此，在低扭矩、低旋转速度和/或低旋转加速度的情况下，该电动马达的旋转运动可在第一力传递路径中直接经由该联轴元件传递到该齿轮机构的第一零件，例如以1∶1的齿轮齿数比传递到该带轴，由此实现了例如安全带进入停放位置的卷绕辅助、用于调节作用在带轴上的回缩力的舒适功能等。
12.在这种情况下，该联轴元件可优选地具有接合在该齿轮机构的第一零件中的接合部分，并且该联轴元件可具有至少两个力传递部分，这些力传递部分关于延伸穿过该接合部分的对称轴线对称并且该联轴元件通过这些力传递部分抵接该驱动轮的多边形力传递轮廓。该联轴元件经由该接合部分将该旋转运动传递到该第一零件。由于在两个旋转方向上对称的力传递部分具有尽可能相同的力比，因此发生从该驱动轮到该联轴元件的力传递，并且该联轴元件可安装在两个不同的方位。
13.此外提出的是，该多边形力传递轮廓的横截面具有三角形轮廓，并且该联轴元件在两个角部处包围该三角形轮廓。该联轴元件在两个角部处以型面配合的重叠包围力传递轮廓，并且因此在两个旋转方向上传递旋转驱动运动。此外，因此当超过这些预定条件中的一者时，该联轴元件以型面配合的方式被带动并且从该接合位置中被拉出。
14.在该方法中，具有尽可能相同的力比的对称力传递可优选地通过具有等边三角形几何形状的三角形轮廓在两个旋转方向上实现。此外，由此可便于组装，因为因此可在驱动轮的三个不同位置上组装安全带卷收器。由于三角形轮廓的尖端因此具有相同的几何形状，因此联轴元件与力传递部分抵接的尖端是特别无关紧要的。
15.此外提出的是，该联轴元件安装在该齿轮机构的第二零件上，并且该第二零件具有以旋转固定的方式连接的齿轮并且该第二零件通过该齿轮与传动齿轮机构的一个或多个齿轮进行齿接合。因此，其上安装有联轴元件的齿轮机构的第二零件经由以旋转固定的方式连接到其上的齿轮同时形成驱动装置，经由该驱动装置将旋转运动引入到传动齿轮机构中。
16.此外提出的是，在这种情况下，该第二零件具有止动表面，具有力传递轮廓的驱动轮通过执行相对运动而以力传递的方式抵接该止动表面。当超过预定旋转速度、预定扭矩和/或预定旋转加速度时触发相对运动。因此，该联轴元件从该接合位置移出，并且该驱动轮以力传递的方式抵接该第二零件。因此，该驱动轮驱动该第二零件，并且在驱动轮和第一零件之间的旋转连接被同时释放的情况下，经由以旋转固定的方式连接到其上的齿轮也驱动传动齿轮机构。
17.此外提出的是，该弹簧由弓形弹簧形成，该弓形弹簧以第一端部连接到该联轴元件并且以第二端部连接到该第二零件。使用弓形弹簧的优点在于它是成本有效的，它可容
易地组装，并且此外可以力传递的方式(例如通过开口或止动表面)非常简单地连接到联轴元件和第二零件上。
18.在这种情况下，该第二零件可优选地具有引导件，该联轴元件利用接合部分在该引导件中被引导。该联轴元件的运动由弹簧力和驱动轮的运动触发，而运动的方向由联轴元件在第二零件上的引导限定。在这种情况下，在该接合部分的区域中引导联轴元件是特别有利的，因为该联轴元件由此优选地被引导成尽可能靠近待与该第一零件实施的连接并且在那里获得支撑。
19.下面参考附图使用优选实施方案解释本发明。显示了以下内容：
20.图1根据本发明的安全带卷收器，其具有处于组装和拆卸状态的两个壳体外壳，
21.图2安全带卷收器的齿轮机构、电动马达和布置在其间的联轴器的分解图，
22.图3该联轴器处于第一位置的剖视图，并且
23.图4该联轴器处于第二位置的剖视图。
24.图1示出了根据本发明的安全带卷收器1，该安全带卷收器具有壳体，该壳体由两个壳体外壳2和3构成，并且不仅用于将安全带卷收器1紧固到车辆上，优选地紧固到车辆座椅的狭窄细长安装空间中，而且用于安装和紧固安全带卷收器1的各个零件，这将在下面更详细地描述。该壳体也可以是车辆座椅或车辆的较高级结构的一部分，诸如支柱或杆。
25.该壳体在内部设置有多个用于安装安全带卷收器1的接片24，这些接片垂直于安全带卷收器的旋转轴线取向并以型面配合和相对于旋转轴线旋转固定的方式连接到壳体。安全带卷收器1具有作为基本部件的带轴4，设置用于约束乘客的安全带可卷绕在该带轴上。此外，设置有不可逆带张紧器7，用于在卷绕方向上驱动带轴4，并且因此消除在事故早期阶段存在的任何带松弛。另外，设置有电动马达5和齿轮机构6。带轴4、不可逆带张紧器7，电动马达5和齿轮机构6彼此同轴地布置。此外，电动马达5、齿轮机构6和不可逆带张紧器7在垂直于带轴的旋转轴线的外部尺寸上定尺寸，使得它们小于在带轴4上完全卷绕的卷绕带的最大直径。由于该壳体的横截面在此具有角形设计，因此在这些角部中留有附加的自由空间，这些附加的自由空间可用于例如布置不可逆带张紧器7的张紧驱动管或其他附接零件，诸如控制单元或还有电线。因此，最大外部尺寸由卷绕带的最大直径预先限定。由于最大直径又由安全带的厚度和安全带待卷绕的最大长度预先限定并且在不改变安全带的情况下不能减小，因此安全带卷收器1具有垂直于带轴4的旋转轴线的最小可能尺寸，并且因此还可布置和紧固在车辆座椅和车辆结构的非常窄且细长的自由空间中。
26.图2示出了电动马达5与齿轮机构6、布置在其间的联轴器8以及附加设置的另选的力限制单元11。
27.齿轮机构6包括作为基本部件的联轴器8、在此被设计为行星齿轮的传动齿轮机构9以及齿轮机构壳体10。齿轮机构6在外侧由齿轮机构壳体10包围并且具有圆柱形基本形状。齿轮机构壳体10本身是管状或环形的，并且在其内侧上具有内齿，行星齿轮的行星轮在该内齿中滚动。
28.电动马达5具有驱动轴18，该驱动轴被引导到外部，并且驱动轮17经由齿接合以旋转固定的方式固定在该驱动轴上。当启动时，电动马达8因此直接驱动驱动轮17。
29.在其基本结构中，联轴器8包括第一零件13、第二零件14、联轴元件15和弹簧12。第一零件13形成为具有径向布置在内侧上的规则齿形轮廓30的环的形状。此外，第一零件13
具有多个凹槽，这些凹槽径向地在外侧上并且与齿轮机构壳体10中的凹槽对准。第一零件13在端面处由盖盘16覆盖，该盖盘另外具有轴向突出的指状部，该盖盘利用该指状部接合到第一零件13和齿轮机构壳体10的径向外部凹槽中，由此将第一零件13在周向方向上相对于齿轮机构壳体10以旋转固定的方式固定。如果该连接经由压力配合实现，由此可附加地实现第一零件13相对于齿轮机构壳体10的轴向固定。第一零件13在内侧上径向地具有圆形的自由空间，联轴器8的第二零件14可旋转地布置在该自由空间中，如图3和图4所示。因此，在盖盘16已被附接之后，第二零件14也被轴向地固定。此外，盖盘16具有中央开口，驱动轮17延伸穿过该中央开口。驱动轮17在其自由端具有多边形力传递轮廓19，驱动轮通过该力传递轮廓接合在径向地在内侧上设置在第二零件14中的自由空间中。此外，联轴元件15被布置在第二零件14的自由空间中，使得其径向地在外侧包围力传递轮廓19。
30.驱动轮17的多边形力传递轮廓19具有等边三角形的几何形状，该等边三角形具有三个角度相同的角部27、28和29并且因此具有彼此相同取向的侧向力传递表面。联轴元件15具有径向突出的接合部分22，联轴元件通过该接合部分在第二零件14的引导件32中被径向可位移地引导。此外，联轴元件15具有两个弓形臂，这两个弓形臂关于延伸穿过接合部分22的中心的对称轴线s对称并且近似地彼此互补以形成半圆。在这些臂的端部处，联轴元件15在各自情况下形成有力传递部分20、21，这些力传递部分径向向内指向并且联轴元件通过这些力传递部分包围驱动轴17的力传递轮廓19的角部28、29，如在图3中可看到的。弹簧12被设计成弓形弹簧的形式，并且以第一端部25在从接合部分22径向向内布置在对称轴线s上的开口中附接到联轴元件15。此外，弹簧12以第二端部23附接到第二零件14的开口中，该开口被布置成使得在联轴元件15的未加载布置中，即当电动马达5处于静止时其同样在对称轴线s上。就其弹簧特性以及两个固定端部25和23的布置而言，弹簧12被设计成使得其将具有接合部分22的联轴元件15径向地向外推动成接合在第一零件13的齿形轮廓30中。因此，在未加载状态下，通过联轴元件15在第一零件13和第二零件14之间产生旋转连接。
31.在电动马达5在图3所示的联轴元件15的初始位置中以低扭矩、旋转速度和/或旋转加速度运行的情况下，如例如用于将安全带卷绕进入停放位置或用于调节施加在带轴4上的回缩力(舒适功能)的情况，驱动轮17经由力传递轮廓19和联轴元件15驱动第一零件13。由于第一零件13经由盖盘16以旋转固定的方式连接到齿轮机构壳体10，所以整个齿轮机构6作为组件被驱动，并且由此带轴4以1∶1的齿轮齿数比被驱动。在这种情况下，带轴4可经由两个力传递部分20、21在两个旋转方向上被驱动，其中根据旋转方向仅经由力传递部分20或21中的一者发生力传递。由于联轴元件15和力传递轮廓19两者在图3的位置中关于对称轴线s对称地取向，所以在两个旋转方向上产生相同的力条件。在其面向行星齿轮的轴向端面上，第二零件14具有居中布置的齿轮31，该齿轮接合在行星齿轮的行星轮的齿中。由于第二零件14以与第一零件13相同的旋转速度旋转，所以整个齿轮机构6也经由中心齿轮31带动。整个齿轮机构6与第一零件13和第二零件14一起作为组件以由驱动轴17驱动的旋转速度旋转，而齿轮机构6的齿轮不另外执行相对于彼此的进一步相对旋转运动。
32.通过将电动马达5的功率增加(例如，对于可逆的带张紧)到使得超过预定旋转速度、预定扭矩和/或预定旋转加速度的程度来发生联轴器8的打开。在这种情况下，驱动轮17如此快速地旋转，使得联轴元件15滞后并克服弹簧12的弹簧力被拉入图4所示的位置中。具有接合部分22的联轴元件15在此与齿形轮廓30脱离接合，并且第一零件13与第二零件14之
间的旋转连接被释放。因此打开联轴器8。同时，驱动轴17变得抵接第二零件14的止动表面26上的力传递轮廓19的侧面，并且因此随后直接驱动第二零件14旋转运动，而第一零件13由于打开的联轴器8而不再被驱动。
33.在这种情况下，第二零件14的旋转运动经由中心齿轮31传递到行星齿轮的齿轮。该齿轮机构壳体10不再被驱动并且可另外经由锁定装置33锁定在车辆上；在任何情况下，行星齿轮的齿轮相对于齿轮机构壳体10旋转，并且驱动轴17的旋转运动现在以1∶80的齿轮齿数比转换成带轴4上的较慢旋转速度。由于将较高的旋转速度转换成较小的旋转速度，施加在带轴4上的扭矩和由此施加在安全带上的回缩力同时增加。
34.因此，电动马达5可在第一力传递路径中以1∶1的齿轮齿数比和60rpm至180rpm的旋转速度在联轴器8闭合且齿轮机构6停用的情况下运行，以便在解扣之后通过将齿轮机构6作为块旋转而将安全带卷绕进入停放位置。如果所提出的旋转速度也是带轴4的旋转速度，则旋转驱动运动也可以1∶1的齿轮齿数比进一步传递到带轴4。对于可逆的带张紧，电动马达5的旋转速度可突然增加到5000rpm至15000rpm，这在由打开联轴器8打开的第二力传递路径中由齿轮机构6转换成输出齿轮23在1∶80的齿轮齿数比下约140rpm至420rpm的较低旋转速度。为了切换联轴器8，与当在第一力传递路径中驱动带轴4时的60rpm至180rpm的旋转驱动速度相比，使用5000rpm至15000rpm的显著更高的旋转驱动速度。因此，联轴器8或具有集成的联轴器8的齿轮机构6可被设计成使得其例如仅在超过1000rpm的旋转驱动速度时才打开。因此，在第一力传递路径中的60rpm至180rpm的旋转驱动运动的传递可靠地发生，并且可防止在安全带卷绕操作进入停放位置期间联轴器8的无意打开。此外，作为速度受控打开的替代方案，当待克服的扭矩在相同或降低的旋转速度下突然升高时，联轴器8也可打开。例如，当安全带以高速卷起进入停车位置时，会发生这种情况。当安全带随后几乎完全卷起时，待克服的扭矩将上升，并且联轴器8自动地切换。通过切换联轴器8，输出齿轮23的旋转速度减小并且由输出齿轮23施加的扭矩增大，使得安全带随后以较低的回缩速度和增大的回缩力被卷起。
35.由于行星齿轮，此处是两级行星齿轮，齿轮机构6具有单个力传递路径。使用所提出的经由作为组件旋转的齿轮机构6来传递旋转驱动运动的解决方案，在没有附加的安装空间需求的情况下，产生了用于实现第一功能的第一力传递路径，在此该第一功能是将安全带卷绕进入停放位置。此外，联轴器8的切换以非常简单的方式通过增加旋转速度而发生，使得当电动马达5的旋转速度增加以张紧安全带，即用于其第二功能时，第二力传递路径自动打开。因此直接通过电动马达5本身的功能改变来控制联轴器8的切换。
36.此外，电动马达5和齿轮机构6是圆柱形的并且彼此同轴地取向并且与带轴4的旋转轴线同轴。此外，在相对于其旋转轴线的横截面中，电动马达5和齿轮机构6两者具有比在安全带被最大限度地卷起时卷绕带的外径小的直径。这导致安全带卷收器的非常细小的细长结构，其最大外部尺寸由卷绕带的最大外径预先限定。由于卷绕带的最大外径由于待卷绕的安全带的厚度和长度而被绝对地预先限定并且不能被减小，所以安全带卷收器可被形成为具有垂直于带轴4的旋转轴线的最小可能尺寸。
37.联轴器8在此理解为齿轮机构6的组件，使得第一零件13和第二零件14自然是联轴器8的零件，但因此也是齿轮机构6的更高级组件的零件。为此，联轴器8优选地布置在齿轮机构6的面向电动马达5的输入侧上。
38.电动马达5优选地是电压控制的，并且作为施加不同电压的结果，引起作用在带轴4上的不同扭矩或施加在安全带上的不同回缩力。在安全带的正常佩戴状态下，施加2v至3v的电压，由此将回缩力减小到最低可能水平，然而这足以在乘客移动之后以功能上可靠的方式将安全带拉向乘客。为了在解扣之后将安全带卷绕进入停放位置，将电压增加到9v，使得安全带以增加的回缩力卷绕进入停放位置。此外，在可逆的张紧操作期间，电压也被增加到12v，其可被增加到约36v，用于可能另外提供的以增加的回缩力进行可逆带张紧的功能。