Ein derartiger Gurtaufroller ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 913 300 AI bekannt. Der vorbekannte Gurtauf- roller weist eine Gurtspule zum Auf- oder Abrollen eines Si ^¬ cherheitsgurts auf und ist mit einer Gurtkraftbegrenzungsein- richtung ausgestattet. Die Gurtkraftbegrenzungseinrichtung umfasst einen ersten und einen zweiten Torsionsstab. Das Ak ^¬ tivieren des zweiten Torsionsstabs erfolgt mittels einer py- rotechnischen Einrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller anzugeben, bei dem sich ein umschaltbarer Kraftverlauf der Gurtkraftbegrenzungseinrichtung in besonders einfacher Weise erreichen lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gurtaufroller ein drehwinkelabhängig arbeitendes Freilaufgetriebe aufweist, das nach der Aktivierung der Gurtkraftbegrenzungseinrichtung den zweiten Torsionsstab zunächst inaktiv lässt, während der erste Torsionsstab zur Gurtkraftbegrenzung bereits tordiert wird, und das Freilaufgetriebe den zweiten Torsionsstab akti- viert, sobald das Freilaufgetriebe um einen vorgegebenen ma ^¬ ximalen Freilaufdrehwinkel gedreht worden ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ist darin zu sehen, dass die Gurtkraftbegrenzungseinrichtung gurtbandauszugsabhängig mit progressivem Kraftverlauf arbeitet. Der gurtbandauszugsabhängige, progressive Kraftverlauf wird durch das erfindungsgemäß vorgesehene Freilaufgetriebe bewirkt, das den zweiten Torsionsstab gurtbandauszugsabhängig aktiviert. Erfindungsgemäß erfolgt eine Aktivierung des zwei ^¬ ten Torsionsstabs erst, wenn das Freilaufgetriebe um einen vorgegebenen maximalen Freilaufdrehwinkel gedreht worden ist. Aufgrund des Freilaufs lässt sich in vorteilhafter Weise au ^¬ ßerdem ein gewichtsabhängiges Umschalten der Gurtrückhalte- kraft erreichen, und zwar abhängig vom Insassengewicht des mit dem Sicherheitsgurt geschützten Insassen; denn ein schwerer Insasse wird das durch den zweiten Torsionsstab hervorge ^¬ rufene höhere Kraftniveau früher erreichen als ein demgegenüber leichterer Fahr zeuginsasse . Mit anderen Worten lässt sich über das erfindungsgemäß vorgesehene drehwinkelabhängige Umschalten des Freilaufgetriebes in besonders einfacher Weise ein Umschalten des Kraftniveaus in Abhängigkeit vom Insassen ^¬ gewicht des Fahrzeuginsassen erreichen. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das dreh- winkelabhängig arbeitende Freilaufgetriebe nach der Aktivie ^¬ rung der Gurtkraftbegrenzungseinrichtung ein freies Mitdrehen des zweiten Torsionsstabs ermöglicht, während der erste Tor ^¬ sionsstab zur Gurtkraftbegrenzung tordiert wird, und das Freilaufgetriebe den Freilauf des zweiten Torsionsstabs deak ^¬ tiviert und den zweiten Torsionsstab aktiviert, sobald dieser um einen vorgegebenen maximalen Freilaufdrehwinkel gedreht worden ist. Bei dieser Ausgestaltung wird in der Freilaufpha- se des Freilaufgetriebes also ein Mitdrehen des zweiten Tor ^¬ sionsstabs ermöglicht.

Das beschriebene Mitdrehen des zweiten Torsionsstabs lässt sich in besonders einfacher Weise erreichen, wenn ein erstes Stabende des ersten Torsionsstabs und ein erstes Stabende des zweiten Torsionsstabes über ein Koppelgetriebe gekoppelt sind und im Falle einer Drehung des ersten Stabendes des ersten Torsionsstabes das erste Stabende des zweiten Torsionsstabes mitgedreht wird und das zweite Stabende des zweiten Torsions ^¬ stabes mit dem Freilaufgetriebe verbunden ist.

Vorzugsweise deaktiviert das Freilaufgetriebe den Freilauf des zweiten Torsions Stabs , indem es eine Drehung des zweiten Stabendes des Torsionsstabs blockiert.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Freilaufgetriebe zwischen dem zweiten Torsionsstab und dem Koppelgetriebe an ^¬ geordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung kommt es in der Frei- laufphase des Freilaufgetriebes zu keinem Mitdrehen des zwei ^¬ ten Torsionsstabs; der zweite Torsionsstab wird tordiert, so ^¬ bald das Freilaufgetriebe seinen maximalen Freilaufdrehwinkel absolviert hat. Bezüglich der letztgenannten Variante ist es vorteilhaft, wenn ein erstes Stabende des ersten Torsionsstabs und das Freilaufgetriebe über das Koppelgetriebe gekoppelt sind und im Falle einer Drehung des ersten Stabendes des ersten Torsi ^¬ onsstabes zunächst das Freilaufgetriebe gedreht wird und ein Mitdrehen des ersten Stabendes des zweiten Tors ionsstabes erst erfolgt, wenn das Freilaufgetriebe um den vorgegebenen maximalen Freilaufdrehwinkel gedreht worden ist. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Freilaufgetriebes wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Freilaufgetrie ^¬ be mindestens ein Steuerelement aufweist, das während des Freilaufs des Freilaufgetriebes bewegt wird und nach einem vorgegebenen maximalen Bewegungshub gegen einen Anschlag stößt, durch den die weitere Bewegung des Steuerelements blo ^¬ ckiert wird. Mittels mitlaufender Steuerelemente und zugeord ^¬ neter Anschläge lässt sich in besonders einfacher Weise ein vorgegebener Freilaufdrehwinkel einstellen.

Beispielsweise kann das Freilaufgetriebe durch ein auf Block laufendes Gewinde mit Mutter realisiert sein. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn das Freilaufge ^¬ triebe mehrstufig arbeitet und zwei oder mehr kaskadiert an- geordnete Drehelemente, insbesondere in Form von Drehschei ^¬ ben, aufweist, die sukzessiv nacheinander in eine Drehbewegung versetzt werden. Demgemäß ist bei einer besonders bevor ^¬ zugten Ausgestaltung des Gurtaufrollers vorgesehen, dass das Freilaufgetriebe mindestens ein erstes Drehelement und ein dem ersten Drehelement nachgeordnetes zweites Drehelement aufweist, wobei in einer ersten Phase des Freilaufs zunächst das erste Drehelement relativ zu dem zweiten Drehelement ge ^¬ dreht wird, bis ein an dem ersten Drehelement angeordnetes Steuerelement auf einen Anschlag des zweiten Drehelements stößt und das erste Drehelement nachfolgend das zweite Dreh ^¬ element mitdreht.

Anschläge lassen sich in besonders einfacher Weise durch Führungsnuten bereitstellen; demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn auf der dem ersten Drehelement zugewandten Seite des zweiten Drehelements eine Führungsnut angeordnet ist und das Steuerelement des ersten Drehelements in dieser Führungsnut geführt wird, wobei die Führungsnut den maximalen Relativdrehwinkel des ersten Drehelements relativ zum zweiten Drehelement begrenzt. Auf der dem ersten Drehelement abge ^¬ wandten Seite des zweiten Drehelements ist bevorzugt ein Steuerelement angeordnet, das nach einem vorgegebenen maxima- len Bewegungshub des zweiten Drehelements gegen einen nachge ^¬ ordneten Anschlag stößt.

Bezüglich des Steuerelements des zweiten Drehelements wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Steuerelement des zweiten Drehelements in einer Führungsnut eines dem zweiten Drehele ^¬ ment nachgeordneten Getriebeelements geführt wird und der dem Steuerelement des zweiten Drehelements vorgegebene maximale Bewegungshub durch die Länge der Führungsnut des Getriebeele ^¬ ments begrenzt ist.

Das Getriebeelement kann ein drehfestes Element sein, das selbst keine Rotationsbewegung ausüben kann und somit den Freilauf des Freilaufgetriebes begrenzt, sobald das zweite Drehelement gegenüber dem Getriebeelement verdreht worden ist. Alternativ kann es sich bei dem Getriebeelement auch um ein drehendes Getriebeelement handeln, das ein "drittes" Drehelement des Freilaufgetriebes bildet und in ähnlicher Weise wie das erste und zweite Drehelement den Freilauf des Freilaufgetriebes ermöglicht.

Vorzugsweise sind die Drehelemente durch Mitnehmer Scheiben mit jeweils einem stiftförmigen Steuerelement gebildet. Be ^¬ vorzugt erstreckt sich die Längsachse der stiftförmigen Steu ^¬ erelemente jeweils senkrecht von der jeweiligen Mitnehmer- Scheibe weg, insbesondere axial versetzt in Richtung der je ^¬ weils nachgeordneten Mitnehmerscheibe bzw. des Getriebeele ^¬ ments . Vorzugsweise sind der erste Torsionsstab und der zweite Tor ^¬ sionsstab über ein Koppelgetriebe gekoppelt.

Das Koppelgetriebe weist bevorzugt ein erstes Zahnrad, das mit dem ersten Stabende des ersten Torsionsstabs verbunden ist, und ein zweites Zahnrad, das mit dem ersten Stabende des zweiten Torsionsstabs verbunden ist, auf, wobei die beiden Zahnräder stets bzw. immer in Eingriff stehen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie ^¬ len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

Figuren 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in einer dreidi- mensionalen Explosionsdarstellung, wobei in den beiden Figuren 1 und 2 unterschiedliche Blickwinkel dargestellt sind, und

Figur 3 das Schaltverhalten des Gurtaufrollers gemäß den Figuren 1 und 2 in Form eines Diagramms, das die Gurtrückhaltekraft über dem Gurt ^¬ bandauszug darstellt.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .

Die Figur 1 zeigt einen Gurtaufroller 10 mit einer Gurtspule 20 zum Auf- oder Abrollen eines nicht dargestellten Sicher- heitsgurts. Der Gurtaufroller 10 weist einen ersten Torsions ^¬ stab und einen zweiten Torsionsstab 30 auf; der erste Torsi ^¬ onsstab ist innerhalb der Gurtspule 20 angeordnet und daher in den Figuren 1 und 2 nicht erkennbar. Die beiden Torsionsstäbe sind parallel zueinander angeordnet und stehen über ein Koppelgetriebe 40 miteinander in Verbindung. Das Koppelgetriebe 40 weist ein erstes Zahnrad 41 und ein mit dem ersten Zahnrad 41 gekoppeltes bzw. mit dem ersten Zahnrad 41 in Eingriff stehendes zweites Zahnrad 42 auf.

Das erste Zahnrad 41 steht drehfest mit einem Stabende des ersten Torsionsstabs in Verbindung und wird im Falle einer Drehung des ersten Torsionsstabs in eine Rotationsbewegung versetzt .

Das zweite Zahnrad 42 steht mit einem ersten Stabende 31 des zweiten Torsionsstabs 30 in Verbindung und treibt diesen im Falle einer Rotationsbewegung des ersten Zahnrads 41 bzw. des ersten Torsionsstabs an.

Ein zweites Stabende 32 des zweiten Torsionsstabs 30 steht mit einem Freilaufgetriebe 60 in Verbindung, das ein erstes Drehelement 70, ein zweites Drehelement 80 sowie ein Getrie ^¬ beelement 90 umfasst.

In den Figuren 1 und 2 lässt sich erkennen, dass das erste Drehelement 70 auf einen Zahnradabschnitt 33, der im Bereich des zweiten Stabendes 32 des zweiten Torsionsstabs 30 ange ^¬ ordnet ist, aufgesteckt ist und somit mit dem zweiten Torsi ^¬ onsstab 30 drehfest verbunden ist. Das erste Drehelement 70 weist ein stiftförmiges Steuerelement 71 auf, das - bezogen auf die Drehachse bzw. Längsachse des zweiten Torsionsstabs 30 - axial versetzt angeordnet ist und im Falle einer Drehbe ^¬ wegung des ersten Drehelements 70 in eine bogenförmige Bewe ^¬ gung versetzt wird. Das stiftförmige Steuerelement 71 greift in eine Führungsnut 81 des zweiten Drehelements 80 ein. Die Führungsnut 81 ist auf der dem ersten Drehelement 70 zuge ^¬ wandten Seite 82 des zweiten Drehelements 80 angeordnet.

Auf der dem ersten Drehelement 70 abgewandten Seite 83 bzw. der dem Getriebeelement 90 zugewandten Seite des zweiten

Drehelements 80 ist ein stiftförmiges Steuerelement 84 ange ^¬ ordnet, das - bezogen auf die Längsachse bzw. Drehachse des zweiten Torsionsstabs - 30 axial versetzt ist und im Falle einer Drehbewegung des zweiten Drehelements 80 in eine bogen- förmige Bewegung versetzt wird. Das stiftförmige Steuerele ^¬ ment 84 greift in eine bogenförmige Führungsnut 91 im Getrie ^¬ beelement 90 ein.

Die Drehelemente 70 und 80 sind vorzugsweise scheibenförmig.

Die beiden Torsionsstäbe, das Koppelgetriebe 40 und das Frei ^¬ laufgetriebe 60 bilden eine Gurtkraftbegrenzungseinrichtung, die im Falle einer Aktivierung drehwinkelabhängig wie folgt arbeitet :

Zunächst wird im Falle einer Aktivierung der Gurtkraftbegrenzungseinrichtung der erste Torsionsstab, der innerhalb der Gurtspule 20 angeordnet ist, tordiert, wodurch es zu einer Rotationsbewegung des ersten Zahnrads 41 des Koppelgetriebes 40 kommt. Aufgrund der Rotation des ersten Zahnrads 41 wird das zweite Zahnrad 42 mitbewegt, so dass der zweite Torsions ^¬ stab 30 in eine Rotationsbewegung versetzt wird.

Im Rahmen der Rotationsbewegung des zweiten Torsionsstabs 30 wird das zweite Stabende 32 das erste Drehelement 70 drehen, wodurch es zu einer Bewegung des stiftförmigen Steuerelements 71 in der Führungsnut 81 des nachgeordneten zweiten Drehelements 80 kommt. Da das zweite Stabende 32 des zweiten Torsi- onsstabs 30 in dieser Phase noch frei drehen kann, ist der zweite Torsionsstab 30 noch inaktiv und übt keine Rückhalte ^¬ kraft auf den Sicherheitsgurt des Gurtaufrollers aus. Sobald das stiftförmige Steuerelement 71 das Ende der Füh ^¬ rungsnut 81 im zweiten Drehelement 80 erreicht hat und gegen das einen Anschlag für das Steuerelement 71 bildende Nutende der Führungsnut 81 stößt, wird das zweite Drehelement 80 von dem stiftförmigen Steuerelement 71 des ersten Drehelements 70 mitgedreht.

Im Rahmen des Mitdrehens des zweiten Drehelements 80 wird nun das stiftförmige Steuerelement 84 in der Führungsnut 91 des Getriebeelements 90 bewegt, bis es an das Nutende der Füh- rungsnut 91 stößt. Das Nutende der Führungsnut 91 bildet ei ^¬ nen Anschlag, durch den eine weitere Drehbewegung des zweiten Drehelements 80 verhindert wird, sofern - wovon hier bei ^¬ spielhaft ausgegangen wird - das Getriebeelement 90 drehfest mit dem Rahmen des Gurtaufrollers 10 in Verbindung steht.

Sobald also das stiftförmige Steuerelement 84 des zweiten Drehelements 80 das Nutende in der Führungsnut 91 erreicht hat, wird ein Weiterdrehen des ersten und zweiten Drehelements 70 und 80 und damit ein Weiterdrehen des zweiten Stab- endes 32 des zweiten Torsionsstabs 30 unmöglich. Wenn infolge einer entsprechenden Torsion des ersten Torsionsstabs das erste Zahnrad 41 des Koppelgetriebes 40 das zweite Zahnrad 42 weiterdreht, so wird es nachfolgend zu einem Tordieren des zweiten Torsionsstabs 30 und somit zu einer zusätzlichen Gurtrückhaltekraft kommen, die auf den Sicherheitsgurt ein ^¬ wirkt . In der Figur 3 ist die Funktion des Freilaufgetriebes 60 in einem Diagramm veranschaulicht, das den Verlauf der Gurtrückhaltekraft F über dem Gurtbandauszug S darstellt. Es lässt sich erkennen, dass zunächst nur die Gurtrückhaltekraft F=F1 wirkt, die durch den ersten Torsionsstab des Gurtaufrollers 10 ausgeübt wird.

Sobald das Freilaufgetriebe 60 den Freilauf des zweiten Tor ^¬ sionstabs 30 blockiert, was nach einem Auflaufen des stift- förmigen Steuerelements 84 auf das Nutende der Führungsnut 91 im Getriebeelement 90 der Fall ist, wird das zweite Stabende 32 blockiert, der zweite Torsionsstab dadurch aktiviert und ein Erhöhen der Gurtrückhaltekraft auf den Wert F=F2 auftre ^¬ ten. Der Kraftwert F=F2 ergibt sich durch ein Zusammenwirken der Torsionskräfte beider Torsionsstäbe.

Die Gurtbandauszugslänge Sl, bei der es zu einem Zuschalten des zweiten Torsionsstabs 30 und einer Erhöhung der Gurtrückhaltekraft kommt, kann durch das Übersetzungsverhältnis des Koppelgetriebes 40 sowie die Auslegung des Freilaufgetriebes 60 festgelegt werden, beispielsweise durch die Festlegung der Drehwinkel, die die stiftförmigen Steuerelemente 71 und 84 in den ihnen zugeordneten Führungsnuten 81 bzw. 91 drehen können .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 sind zwischen dem zweiten Stabende 32 des zweiten Torsionsstabs 30 und dem drehfest angebrachten Getriebeelement 90 zwei Dreh ^¬ elemente 70 und 80 vorgesehen; diese Anzahl ist nur beispiel- haft zu verstehen: Statt zweier Drehelemente kann auch nur ein einziges Drehelement vorhanden sein, oder es können mehr als zwei Drehelemente kaskadiert hintereinander angeordnet werden. Je größer die Anzahl der kaskadiert hintereinander angeordneten Drehelemente ist, umso größer wird die resultie ^¬ rende Abrolllänge des Sicherheitsgurtes, bevor die Rückhalte ^¬ kraft des zweiten Torsionsstabs 30 zugeschaltet wird.

Bezugs zeichenliste

10 Gurtaufroller

20 Gurtspule

30 Torsionsstab

31 erstes Stabende

32 zweites Stabende

33 Zahnradabschnitt

40 Koppelgetriebe

41 erstes Zahnrad

42 zweites Zahnrad 60 Freilaufgetriebe

70 erstes Drehelement

71 Steuerelement

80 zweites Drehelement

81 Führungsnut

82 zugewandte Seite

83 abgewandte Seite

84 Steuerelement

90 Getriebeelement

91 Führungsnut

Fl Gurtrückhaltekraft

F2 Gurtrückhaltekraft

S Gurtbandauszug

Sl Gurtbandauszugslänge