压出式耦合器和安全带拉紧器的制作方法

本发明涉及一种推出式离合器和一种安全带拉紧器。

背景技术：

安全带拉紧器从现有技术中已知有各种构造，并在车辆中形成被动安全系统。安全带拉紧器用于在占据车辆中的座椅位置之后使乘客的安全带合适紧贴，其中，安全带如此被拉紧贴近乘客，使得该乘客安全地被保持在座椅位置处，但仍充分享有运动自由度。安全带拉紧器还用于在发生事故时或在即将发生预计碰撞之前拉紧安全带，以使乘客更早地参与车辆的整体减速。为此，安全带在短时间内快速且以高扭矩被拉紧，由此安全带特别紧贴乘客，并且乘客完全参与整体减速。

从现有技术中已知这样的安全带拉紧器，其通过张紧的弹簧或小型爆破装药装置(sprengladung)被触发。从现有技术中还已知这样的安全带拉紧器，其可以机电式和可逆地被触发并且在传感器检测到危险情况时已经拉紧了安全带。

作为迄今已知的机电式安全带拉紧器的缺点可以提到的是，它们通常必须另外设置有弹簧或小型爆破装药装置用于触发，以便在非常短的时间内以足够的张力拉紧安全带。

技术实现要素：

在此提出本发明。

因此，本发明的待实现的目的是提出一种改进的安全带拉紧器，该安全带拉紧器以符合目的的方式消除了现有技术中已知的机电式安全带拉紧器的缺点，并且一方面能够特别快速地拉紧安全带，而另一方面也具有足够高的扭矩，以便将安全带足够紧地紧贴在乘客的身体上。

这些目的通过本发明的安全带拉紧器的压出式耦合器来实现。在从属权利要求中规定了本发明的其他有利的设计方案。

根据本发明的用于安全带拉紧器的压出式耦合器包括第一轴、第二轴和耦合部分，其中，所述耦合部分在限定轴向方向的纵向轴线上布置在所述第一轴和所述第二轴之间。根据本发明，所述耦合部分具有至少一个耦合指状件，所述耦合指状件接合到所述第一轴的至少一个第一凹槽中用于将扭矩从所述耦合部分传递到所述第一轴，并且在超过可预定的待传递扭矩时克服弹簧力在所述轴向方向上从所述第一轴的所述第一凹槽位移到所述第二轴的至少一个第二凹槽中，反之亦然。

也就是说，本发明基于这样的思想，即，耦合部分具有至少一个弹簧可移动的耦合指状件，该耦合指状件接合到第一轴的至少第一凹槽中，直到达到预定的扭矩，该扭矩以下也称为切换扭矩，并且该耦合指状件将扭矩从耦合部分传递到第一轴，直到达到该切换扭矩。当达到切换扭矩时，至少一个弹簧可移动的耦合指状件克服弹簧力在轴向方向上从至少一个第一凹槽位移到第二轴的至少一个第二凹槽中，由此扭矩从耦合部分到第一轴的传递被中断，并且此后扭矩从耦合部分被传递到第二轴。一旦待传递的扭矩再次低于预定值，则耦合指状件就通过弹簧力从第二凹槽移回到第一轴的第一凹槽中。

通过形状配合在所述至少一个耦合指状件和所述第一或第二轴的相应的第一或第二凹槽之间实现扭矩，其中，所述至少一个耦合指状件以随动件的方式接合到相应的凹槽中。

预定扭矩可以通过所述耦合指状件、所述耦合部分和/或所述相应的凹槽的相应的且在以下所描述的设计方案来预定。

本发明的一个有利设计方案规定的是，所述至少一个耦合指状件通过弹簧接片与所述耦合部分连接。尤其优选的是，所述弹簧接片和所述耦合部分一体地构成并且优选地由弹簧钢制成。进一步优选的是，所述耦合部分是板状部分，尤其是所述耦合部分是冲压部分，其特征在于，其可以成本低廉地大量制造。

本发明的另一个有利设计方案规定的是，所述至少一个耦合指状件的所述弹簧接片构成为环形或螺旋形并且具有自由端部区域，所述耦合指状件布置在所述自由端部区域处。所述至少一个耦合指状件可以通过合适的紧固装置刚性地布置在所述自由端部区域处，其中，优选地，所述至少一个耦合指状件插入到所述端部区域中的插入开口中并且以形状配合、力配合和/或材料配合的方式紧固在所述插入开口中。尤其优选的是，联接指通过翻边和/或焊接固定在插入孔中。尤其优选的是，所述耦合指状件通过翻边和/或焊接紧固在所述插入开口中。

根据本发明的另一个设计方案，所述耦合指状件与所述纵向轴线间隔开地布置并且具有第一端部区域和第二端部区域。所述第一端部区域可以在所述纵向轴线上在面向所述第一轴的侧部上从所述耦合部分突出，并且所述第二端部区域可以在所述纵向轴线上在面向所述第二轴的侧部上从所述耦合部分突出。所述至少一个耦合指状件的长度l相当于所述第一端部区域和所述第二端部区域之间的距离a，其中，所述长度l相当于所述耦合指状件的厚度t的倍数。优选地，比例为l＞t，更优选为l≥2t，甚至更优选为l≥5t。

此外优选的是，所述至少一个耦合指状件的在纵向轴线上测量的长度l大于所述第一轴的面向所述耦合部分的侧部与所述第二轴的面向所述耦合部分的侧部之间的距离a，也就是说，l＞a。通过该设计方案确保的是，所述耦合指状件在任何时间点都接合到所述第一轴和/或所述第二轴的所述凹槽中的至少一个中，并且即使在达到预定扭矩时，也进一步拉紧安全带。空转或空程优选是不期望的。

优选的是，所述第一端部区域在所述耦合部分的空载状态下伸入到所述第一轴的所述第一凹槽中。此处和下文中，压出式耦合器的空载状态应理解为没有扭矩通过耦合部分被传递的状态。

根据本发明的另一个有利设计方案规定的是，所述至少一个耦合指状件构成为锥形或楔形。所述耦合指状件可以在横截面中构成为圆柱形、椭圆形、多边形或者具有任何自由形状，其中，所述第一端部区域优选地构成为前端并且所述第二端部区域构成为末端，由此所述耦合指状件的所述第一端部区域的横截面面积小于所述第二端部区域中的横截面面积。尤其优选的是，所述至少一个耦合指状件构成为球形或楔形并且具有打开角度β，其中所述打开角度β根据倾斜平面的原理决定性地限定切换扭矩或预定扭矩。所述打开角度β优选地在5°≤β≤90°、更优选为15°≤β≤60°的值范围内。

而且已经证明有利的是，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽具有至少一个接触表面，其中，所述接触表面构成为将待传递的扭矩从所述至少一个耦合指状件传递到所述相应的轴。尤其地，所述接触表面和所述耦合指状件如此彼此匹配，使得所述耦合指状件可以尽可能平坦地贴合到所述第一凹槽和所述第二凹槽的接触表面上。

此外，所述接触表面可以构成为在传递扭矩时将沿轴向方向作用的力施加到所述至少一个耦合指状件，通过所述力将所述至少一个耦合指状件沿轴向方向推出或推入所述相应的凹槽。

当在所述耦合部分和所述相应的轴之间传递扭矩时，通过锥形或楔形和/或通过所述相应的凹槽的接触表面产生轴向力，通过该轴向力使所述至少一个耦合指状件沿轴向方向位移。

此外，已经证明有利的是，所述至少一个接触表面构成为在所述轴向方向上收缩的楔形表面。因此，优选的是，所述第一凹槽在所述第一轴的面向所述耦合部分的侧部上具有渐缩的横截面，由此由于倾斜平面而当在所述接触表面和所述至少一个耦合指状件之间传递扭矩时产生轴向力，通过该轴向力使所述耦合指状件克服弹簧力从所述第一凹槽被压出。还有利的是，所述第二凹槽在所述第二轴的面向所述耦合部分的侧部上具有沿轴向方向收缩的楔形表面，由此当超过切换扭矩时，所述至少一个耦合指状件被推入到所述第二凹槽中以形成完全的形状配合。

有利的是，所述相应的凹槽具有第二接触表面，所述第二接触表面在圆周方向上观察构成在所述凹槽中的前述接触表面的直径侧上。

所述至少一个接触表面可以全部或部分地位于平面中，所述平面与所述纵向轴线所在的平面成角度α倾斜地布置。优选地，所述角度α相对于所述平面在所述纵向轴线上为45°≥α≥2.5°。角度α还决定性地确定切换扭矩。角度α越小，则切换转矩越大。

本发明的另一个有利设计方案规定的是，围绕所述纵向轴线布置有多个耦合指状件，所述多个耦合指状件优选地围绕所述纵向轴线圆周对称地布置。

此外，还有利的是，所述第一轴和所述第二轴具有多个凹槽，所述多个凹槽也优选地围绕所述纵向轴线圆周对称地布置。此外，已经证明有利的是，所述第一轴和所述第二轴中的所述第一凹部和所述第二凹部的数量相当于所述耦合指状件的数量或所述耦合指状件的数量的倍数。

此外，已经证明有利的是，所述第一轴、所述第二轴和所述耦合部分彼此同轴地布置在所述纵向轴线上。

根据本发明的另一个设计方案，所述第一轴和/或所述第二轴构成为齿轮。所述第一轴构成为第一齿轮，并且所述第二轴构成为第二齿轮。所述第一齿轮和所述第二齿轮可以分别接合到另一个齿轮中，由此可以通过相应的牵引机构拉紧安全带。尤其优选的是，所述第一齿轮和所述第二齿轮的传动比不相等，其中，更优选地，所述第一齿轮的传动比大于所述第二齿轮的传动比。通过如此确定尺寸的齿轮配对，可以以快速传动拉紧安全带直到达到切换扭矩，在此期间，在超过待传递的扭矩时，可以通过切换扭矩将压出式耦合器切换或转换到慢速传动并且实现高扭矩，由此可以特别紧地拉紧安全带。

根据本发明的另一个设计方案，所述耦合部分与驱动轴可驱动地耦合。优选地，所述驱动轴将所述耦合部分与电驱动器连接，其中，所述驱动轴限定所述耦合部分的旋转轴线。

此外，还有利的是，所述第一轴和/或所述第二轴可旋转地被支承在所述驱动轴上。所述压出式耦合器的组件的这种布置实现了特别简单和紧凑的结构方式。

本发明的另一方面涉及一种具有根据本发明的压出式耦合器的安全带拉紧器以及一种具有至少一个这种安全带拉紧器的机动车辆。

附图说明

下面参照附图详细说明本发明的实施例。在附图中：

图1示出了根据本发明的压出式耦合器的大幅简化的局部剖视图，该压出式耦合器包括第一轴、第二轴和布置在这些轴之间的耦合部分，该耦合部分在耦合部分和第一轴之间传递扭矩；

图2示出了在达到切换力矩时根据图1的压出式耦合器的示意图；

图3示出了在耦合部分和第二轴之间传递扭矩时根据图1和图2的压出式耦合器的简化的局部剖视图；

图4示出了根据图1至图3的耦合部分的侧视图；

图5示出了具有四个耦合指状件的压出式耦合器的耦合部分的俯视图；

图6示出了根据图1的具有施加在第一轴和第二轴上的齿部的压出式耦合器在非耦合状态下的实施例；

图7示出了类似于图2在达到切换扭矩时的状态下的图6的实施例；以及

图8示出了类似于图3在已耦合状态下的图6的压出式耦合器。

具体实施方式

以下，相同或功能相同的构件用相同的附图标记来标识。为了清楚起见，在各个附图中，并非所有相同或功能相同的部分都具有附图标记。

图1示出了根据本发明的安全带拉紧器的压出式耦合器1，其具有第一轴10、第二轴20和耦合部分30。

第一轴10、第二轴20和耦合部分30沿着限定轴向方向的纵向轴线x可旋转地被支承地保持，并且优选地彼此同轴地对准。耦合部分30布置在第一轴10和第二轴20之间，其中，第一轴10和第二轴20彼此隔开距离a布置。

耦合部分30可以与驱动轴60(未示出)耦合并借助该驱动轴通过驱动器被驱动。耦合部分30可以具有一个或多个用于形成轴-套筒连接的装置33。例如，装置33可以包括凸轮，如图5所示，这些凸轮设置成以配合弹簧的方式接合到驱动轴60中。

第一轴10和第二轴20可以可旋转地被支承保持在驱动轴上，并且还可以与牵引机构(未示出)连接，通过该牵引机构可以张紧安全带(未示出)。

第一轴10在面向耦合部分30的侧部上具有通过圆周围绕纵向轴线x对称布置的四个第一凹槽15。根据图1至图3，相应的第一凹槽15设置有两个接触表面16，该两个接触表面16以楔形表面17的方式沿轴向方向如此构成，使得相应的凹槽15随着距耦合部分30的距离的增大而渐缩。凹槽15的直径侧部上的两个接触表面16可以分别布置在第一平面e1和第二平面e2中，参见图2，其中，第一平面e1与纵向轴线x所在的平面成角度α1布置，并且第二平面e2与纵向轴线x所在的平面成角度α2布置。

在所示的实施例中，角度α1和α2约为15°。不过，角度α1和α2也可以在2.5°≤α≤85°的角度范围内，其中，角度α优选在5°≤α≤60°且更优选为15°≤α≤45°的角度范围内。

第一凹槽15可以在面向耦合部分30的侧部上被加工或成形到第一轴10中，并且此外可以在轴向方向上完全或部分地穿透第一轴10。

第二轴20布置在耦合部分30的与第一轴10相对的侧部上，并且同样具有通过圆周围绕纵向轴线x对称布置的四个第二凹槽25。从图1至图3可以看出，第二凹槽25构成为第二轴20中面向耦合部分30的侧部上的通孔并设置有接触表面26。接触表面26以楔形表面27的方式沿轴向方向如此构成，使得第二凹槽25随着距耦合部分30的距离的增大而渐缩。

第二凹槽25的直径侧部上的两个接触表面26可以分别布置在第三平面e3和第四平面e4中，参见图2，其中，第三平面e3与纵向轴线x所在的平面成角度α3布置，并且第四平面e2与纵向轴线x所在的平面成角度α4布置。

如图1和图2所示，第四角度α4大于第三角度α3，其中，角度α3和α4在2.5°≤α≤85°的角度范围内，更优选地，角度α在5°≤α≤60°且更优选为15°≤α≤45°的角度范围内。在示例性的所示实施例中，第三角度α3约为10°，并且第四角度α4约为15°，其中，接触表面26如此构成，使得第二凹槽25的横截面随着距耦合部分30的距离的增加而增大。

耦合部分30在图4和图5中详细示出并且包括环形的基体，该环形的基体优选地由弹簧钢制成。另外，耦合部分30构成为板状，厚度t，并且具有通过圆周围绕纵向轴线x对称布置的四个耦合指状件40。

耦合指状件40在自由端部处分别在弹簧接片35的端部区域36中插入到插入开口38中，并且可以通过翻边、压紧和/或焊接而紧固在该插入开口38中。弹簧接片35将耦合指状件与耦合部分30的基体连接，其中，优选地，基体和弹簧接片35一体地构成。耦合部分30可以制成为冲压部分。

相应的弹簧接片35由u形槽34包围，弹簧接片35通过该u形槽形成环形件的子部段。在u形槽34的端部区域处可以设置加宽部，当弹簧接片35以弹簧方式运动时，通过该加宽部减小切口效应。

尤其地，图5示出了耦合部分30具有四个弹簧接片35。耦合指状件40可以与相应的弹簧接片35的自由端部一起偏转，其中，厚度t和弹簧接片35的形状设计决定性地限定可以使耦合指状件40偏转所克服的弹簧力。

如图1至图4所示，耦合指状件40可以构成为楔形或锥形，并且具有第一端部区域41和第二端部区域42。如图所示，第一端部区域41设置有前端，并且第二端部区域42设置有末端，其中，耦合指状件40具有打开角度β，该打开角度β通常在5°≤β≤90°、更优选为15°≤β≤60°的值范围内。在所示的具体实施例中，打开角度β≈20°。

相应的耦合指状件40可以在第一端部区域41和第二端部区域42之间具有过渡区域43，该过渡区域43设置成与弹簧接片35建立连接。过渡区域43可以包括轴凸肩，该轴凸肩适配于插入开口38。

参照图4可以看出，相应的耦合指状件40具有长度l，其中，该长度l是厚度t的倍数。优选适用以下比例：l≥3t，更优选为l≥5t。

另外优选的是，长度l大于第一轴10和第二轴20之间的距离a。

再次参照图1可以看出，耦合部分30的相应的耦合指状件40，更确切地说，耦合指状件40的相应的第一端部区域41分别接合到第一轴10的第一凹槽15中。在该状态下，耦合部分30可以将扭矩m传递到第一轴10，其中，扭矩m通过在耦合指状件40和第一凹槽15或其第一接触表面16之间的形状配合被传递。

一旦扭矩m从耦合部分30被传递到第一轴10，则根据第一接触表面16和楔形或锥形的耦合指状件40之间的倾斜平面的原理产生沿轴向方向的力，耦合指状件40通过该力克服弹簧力从第一凹槽15被推动。待传递的扭矩m越大，弹簧接片35与耦合指状件40一起偏转得越远并且沿第二轴20的方向从第一凹槽15被推动得越远。

在图2中，待传递的扭矩m达到预定值，该预定值相当于切换扭矩ms。一旦达到切换扭矩ms，耦合指状件40就伸入到第二轴20的相应的第二凹槽25中，并且此后扭矩m被传递到第二轴20。

参见图3，一旦耦合指状件40伸入到相应的第二凹槽26中，第二端部区域42就开始与第二接触表面26有效接触，其中，根据倾斜平面的原理，另外的轴向力被施加到耦合指状件40，耦合指状件40通过该轴向力完全从第一轴10的第一凹槽15被拉出，并且耦合部分30与第一轴10之间的机械耦合被中断。

当待传递的扭矩m减小时，由于弹簧力而将耦合指状件40从第二凹槽25在第一凹槽15的方向上沿轴向方向推回或移回。

第一轴10和/或第二轴20可以由塑料或金属制成。此外，优选的是，第一轴10和/或第二轴20具有齿轮或者是齿轮。这些齿轮可以分别接合在另一个齿轮中，由此可以通过相应的牵引机构来拉紧安全带。在这里，优选的是，第一轴10的第一齿轮和第二轴20的第二齿轮分别与另外的齿轮形成具有传动比的传动装置，其中，第一轴10具有比第二轴更大的传动比。因此，可以例如以快速传动预张紧安全带，并且在以慢速传动和高扭矩达到切换扭矩时，可以强烈拉紧安全带。

图6至图8示出了将齿轮10a或20a布置在轴10或20上的一种布置。在这些图中示出了根据图1至图3的压出式耦合器的具体的实施例。另外，与图1至图3中的图示不同，在第一轴10上施加了齿部10a，并且在第二轴20上施加了第二齿部20a。齿部10a和20a可以与轴10和20一体地设计，或者可以作为单独的齿环紧固到轴10和20上。当达到预定的切换点时，具有附属的齿部10a和20a的轴10和20以前述方式通过耦合部分30和耦合指状件40相互耦合。

在图6至图7中在俯视图的上部、在侧视图的中部以及分别在局部剖视图的下部示出了具有齿部10a和20a的待相互耦合的轴10和20。类似于图1中的原理图示，图6示出了在非耦合状态下的轴10和20以及因此齿部10a和20a，在图6中在达到用于耦合的切换点时，并且在图8中在耦合状态下。从图8可以看出，由齿部10a和20a形成的两个齿轮在轴10和20上相互耦合，从而例如通过与齿部10a相比齿部20a的齿部选择不同，可以选择传动系中更大的传动比。如果扭矩再次减小，则耦合销40可以再次耦合到第一轴10中，从而更大的传动比再次被抵消。

附图标记说明：

1压出式耦合器

2安全带拉紧器

3机动车辆

10第一轴

10a10上的齿部

15第一凹槽

16接触表面

17楔形表面

20第二轴

20a20上的齿部

25第一凹槽

26接触表面

27楔形表面

30耦合部分

33装置

35弹簧接片

36端部区域

38插入开口

40耦合指状件

41第一端部区域

42第二端部区域

60驱动轴

e平面

a距离

l长度

t厚度

m扭矩

x纵向轴线

a角度

β角度

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