Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller nach dem Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Gurtaufrollers nach dem Anspruch 17.

Gurtaufroller mit einem schaltbaren Kraftbegrenzer sind bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 10 2008 063 639 A1 einen solchen Gurtaufroller. Er dient dazu, einem Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs einen Sicherheitsgurt bereitzustellen. Im Normalbetrieb kann der Fahrzeuginsasse den Sicherheitsgurt entgegen der Wirkung einer Aufwickelfeder frei von Gurtspule abziehen, und die Gurtspule wickelt den Sicherheitsgurt wieder auf, wenn der Fahrzeuginsasse sich beispielsweise abschnallt. In Abhängigkeit von äußeren Parametern, beispielsweise der Verzögerung des Fahrzeugs oder der Drehbeschleunigung der Gurtspule beim Gurtbandabzug, wird der Blockiermechanismus aktiviert, mit dem die Gurtspule im Rahmen blockiert werden kann.

Wenn die Gurtspule im Rahmen blockiert ist, kann bis zum Erreichen eines vordefinierten Kraftniveaus im Sicherheitsgurt kein weiterer Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgezogen werden; die Gurtspule verdreht sich relativ zum Rahmen des Gurtaufrollers nicht, wenn man von einem minimalen Nachgeben absieht, das auf die Eigenelastizität aller sich im Kraftfluss befindenden Bauteile zurückzuführen ist. Wenn das vorbestimmte Kraftniveau erreicht ist, wird der Kraftbegrenzer aktiv. Er ermöglicht es, dass sich die Gurtspule unter der Wirkung der Zugkraft des Sicherheitsgurtes relativ zum Rahmen verdreht. Hierdurch wird eine gewisse Menge an Sicherheitsgurt freigegeben, der als zusätzlicher Weg für die Verzögerung des Fahrzeuginsassen zur Verfügung steht.

Bei dem hierbei verwendeten Kraftbegrenzer handelt es sich üblicherweise um einen Torsionsstab, der an einem Ende drehfest mit der Gurtspule und am anderen Ende drehfest mit dem Rahmen gekoppelt ist.

Moderne Gurtaufroller enthalten üblicherweise einen zweiten Kraftbegrenzer, auf dessen Kraftniveau umgeschaltet wird, wenn die vorstehend beschriebene Kraftbegrenzungsphase abgeschlossen ist. Auch in der zweiten Phase der Kraftbegrenzung kann eine bestimmte Menge an Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgezogen werden. Die hierfür nötige Kraft im Sicherheitsgurt liegt allerdings unterhalb der Kraft während der ersten Kraftbegrenzungsphase, in der die beiden Kraftbegrenzer üblicherweise parallel aktiv sind, so dass sie ihr Kraftniveau addiert.

Die beiden Kraftbegrenzungsphasen sind üblicherweise so aufeinander abgestimmt, dass die erste Kraftbegrenzungsphase eine Vorwärtsbewegung des Oberkörpers des Fahrzeuginsassen bis zu einem Kontakt mit einem Airbag ermöglicht und die zweite Kraftbegrenzungsphase ein Eintauchen des Oberkörpers des Fahrzeuginsassen in den Airbag ermöglicht.

Bei dem Gurtaufroller, der aus der eingangs genannten Art DE 10 2008 063 639 A1 bekannt ist, ist der zweite Kraftbegrenzer durch die Wellscheibe gebildet, die zwischen zwei Wellflächen eingespannt und relativ zu diesen verdreht werden kann, sodass sie sich zwischen den beiden Wellflächen „hindurchschlängeln" muss.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Gurtaufroller mit zusätzlichen, flexibel anwählbaren Kraftniveaus auszuführen.

Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1 bzw. dem Anspruch 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein Gurtaufroller mit einem Rahmen sowie einer drehbar im Rahmen angeordneten Gurtspule mit einem ersten Ende und einem entgegengesetzten zweiten Ende vorgesehen. Der Gurtaufroller umfasst ferner einen an einer Stirnseite der Gurtspule angeordneten Blockiermechanismus, mit dem die Gurtspule im Rahmen blockiert werden kann, einen sich axial erstreckenden ersten Kraftbegrenzer, insbesondere einen Torsionsstab, der mittels einer Abschaltkupplung lösbar mit der Gurtspule, insbesondere dem ersten Ende der Gurtspule gekoppelt ist. Der Gurtaufroller umfasst ferner einen zweiten Kraftbegrenzer, insbesondere eine erste Wellscheibe, der drehfest mit dem ersten Kraftbegrenzer oder einer Nabe des Gurtaufrollers gekoppelt ist, und einen dritten Kraftbegrenzer, insbesondere eine zweite Wellscheibe, der mittels einer Zuschaltkupplung drehfest mit der Gurtspule koppelbar ist. Der Torsionsstab bildet hierbei einen ersten Kraftbegrenzer, die erste Wellscheibe einen zweiten Kraftbegrenzer und die zweite Wellscheibe einen dritten Kraftbegrenzer. Jeder Kraftbegrenzer stellt dabei eine Rückhaltekraft bereit, die dem Auszug des entsprechenden Gurtbandes des Gurtaufrollers entgegenwirkt. Über die Abschaltkupplung, die vorzugsweise an einem zu dem Blockiermechanismus gegenüberliegenden Ende der Gurtspule angeordnet ist, kann der erste Kraftbegrenzer entkoppelt werden, wodurch er keine Rückhaltekraft zur gesamten Rückhaltekraft bereitstellt. Mittels der Zuschaltkupplung kann der dritte Kraftbegrenzer gekoppelt werden, wodurch seine Rückhaltekraft zugeschaltet ist und sich mit den anderen Rückhaltekräften zur gesamten Rückhaltekraft addiert. Der zweite Kraftbegrenzer ist permanent gekoppelt und stellt immer seine Rückhaltekraft bereit. Je nachdem welche Kraftbegrenzer gekoppelt bzw. entkoppelt sind, werden unterschiedliche Kraftniveaus bereitgestellt. Ferner können verschieden Kraftverläufe bereitgestellt werden, indem bestimmte Kraftbegrenzer zu festgelegten Zeitpunkten gekoppelt oder entkoppelt werden. Auf diese Weise können für unterschiedliche Bedingungen, wie Körpergewicht des Fahrzeuginsassen oder Crashintensität, spezielle Kraftniveaus mit eigenen Kraftverläufen vorgesehen sein, um eine abgestimmte Rückhaltekraft bereitzustellen. Durch den Einsatz von drei Kraftbegrenzern kann zudem eine besonders große gesamte Rückhaltekraft bereitgestellt werden, wenn alle drei Kraftbegrenzer gekoppelt sind und sich ihre jeweiligen Rückhaltekräfte addieren.

Der zweite und/oder der dritte Kraftbegrenzer sind vorzugsweise an einer der beiden Stirnseiten der Gurtspule angeordnet. Vorzugsweise weisen der zweite und/oder der dritte Kraftbegrenzer eine größere Ausdehnung in radialer Richtung als in einer axialen Richtung auf. Aufgrund der im Wesentlichen in radialer Richtung Erstreckung, ergibt sich der Vorteil, dass nur ein sehr geringer Platzbedarf in axialer Richtung für den zweiten und/oder den dritten Kraftbegrenzer benötigt wird. Zudem wird dadurch im Inneren der Gurtspule neben dem Bauraum für den ersten Kraftbegrenzer kein weiterer Bauraum beansprucht. Vorzugsweise weist auch die Zustellkupplung eine größere Ausdehnung in radialer Richtung als in der axialen Richtung auf, wodurch ebenfalls nur ein geringer Bauraum benötigt wird. Vorzugsweise ist die radiale Ausdehnung des zweiten und/oder des dritten Kraftbegrenzers und/oder der Zustellkupplung kleiner oder gleich einer radialen Ausdehnung des Rahmens des Gurtaufrollers ausgehend von der Achse der Gurtspule. Somit können die Zustellkupplung und der dritte Kraftbegrenzer sowie der zweite Kraftbegrenzer in einen Gurtaufroller integriert werden, ohne den Bauraum des Gurtaufrollers wesentlich zu erhöhen.

Der zweite Kraftbegrenzer, insbesondere in Form der ersten Wellscheibe, kann mit dem zweiten Ende der Gurtspule verbunden sein. Unter„verbunden" wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die erste Wellscheibe derart mit der Gurtspule in Kontakt steht, dass ein Verdrehen der Wellscheibe relativ zur Gurtspule zu Reibung zwischen der Wellscheibe und der Gurtspule führt und/oder zu einer Verformung der Wellscheibe und/oder der Gurtspule führt, sodass in bekannter Weise ein Kraftbegrenzer gebildet ist, der eine Rückhaltekraft bereitstellt. Dies hat den Vorteil, dass der Torsionsstab, an dem die erste Wellscheibe drehfest gekoppelt ist, sowohl mit dem ersten als auch dem entgegengesetzten zweiten Ende der Gurtspule verbunden ist, wenn der Torsionsstab mit der Gurtspule gekoppelt ist. Somit verteilen sich die Kräfte, die auf die Gurtspule wirken, wodurch die Belastung des Gurtaufrollers reduziert werden kann.

Der dritte Kraftbegrenzer, insbesondere in Form der zweite Wellscheibe kann am ersten Ende der Gurtspule angeordnet sein. Hierdurch ist bei geschlossener Zuschaltkupplung sowohl am ersten als am entgegengesetzten zweiten Ende der Gurtspule jeweils eine Wellscheibe mit der Gurtspule gekoppelt, die als Kraftbegrenzer wirkt. Auf diese Weise ist eine vorteilhafte Kräfteverteilung im Rückhaltefall vorgesehen, die zu einer geringeren Belastung der Gurtspule bzw. des Gurtaufrollers führen kann. Die Zuschaltkupplung kann eine Klemmrollenkupplung umfassen. Klemmrollenkupplungen sind raumsparend und weisen eine geringe Fehleranfälligkeit auf, wodurch der Gurtaufroller besonders kompakt und zuverlässig gestaltet sein kann. Die Zuschaltkupplung kann einen Steller umfassen, der zwischen einer Ausgangsstellung, in der die Klemmrollenkupplung geöffnet ist, und einer Hubstellung verstellt werden kann, in der die Klemmrollenkupplung geschlossen ist. In der geschlossenen Stellung der Klemmrollenkupplung ist die zweite Wellscheibe mit der Gurtspule drehfest gekoppelt, während in der offenen Stellung die zweite Wellscheibe von der Gurtspule entkoppelt ist. Mittels des Stellers ist somit der dritte Kraftbegrenzer in Form der zweiten Wellscheibe über die Klemmrollenkupplung zuschaltbar, wodurch bei Bedarf die gesamte Rückhaltekraft erhöht werden kann.

Die Klemmrollenkupplung kann einen Käfig mit einem radial nach außen abstehenden Betätigungszapfen aufweisen. Der Steller wirkt dabei mit dem Betätigungszapfen derart zusammen, dass die Klemmrollenkupplung mittels des Käfigs über den Betätigungszapfen in die geschlossene Stellung überführt wird, wenn der Steller von der Ausgangsstellung in die Hubstellung verstellt wird. Auf diese Weise führt die lineare Bewegung des Stellers zu einer Rotation des Käfigs, wodurch die Klemmrollenkupplung geschlossen wird.

Der Steller kann eine Ausnehmung aufweisen, in die der Betätigungszapfen bei einer Rotation des Käfigs eintaucht, wenn der Steller in der Hubstellung ist, sodass ein Zusammenwirken des Betätigungszapfens mit dem Steller in der Hubstellung ausgeschlossen ist. Hierdurch wird eine Rotation des Käfigs nicht durch den Steller in Hubstellung behindert. Die Ausnehmung kann insbesondere eine Nut sein, deren Querschnitt mindestens dem Querschnitt des Zapfens entspricht. Alternativ kann der Steller beispielsweise einen L-förmigen Kolben umfassen, wobei die Ausnehmung durch den Raum gebildet ist, den die beiden Schenkel des Ls einschließen. Die Abschaltkupplung kann mindestens einen lastübertragenden Riegel umfassen, der an der Gurtspule angeordnet ist und von einem Stützring in einer Koppelposition gehalten wird, wobei der Stützring mittels eines Aktors aus einer Stützposition in eine Freigabeposition bewegt werden kann. Durch diese Gestaltung kann die Abschaltkupplung besonders kompakt gebildet sein.

Der erste Kraftbegrenzer, insbesondere in Form des Torsionsstabs, kann in einem Ausgangszustand des Gurtaufrollers mit der Gurtspule gekoppelt sein. Somit addiert sich die Rückhaltekraft des ersten Kraftbegrenzers in Form des Torsionstabs im Ausgangszustand zur gesamten Rückhaltekraft. Der Ausgangszustand ist insbesondere der Grundzustand während der Fahrt, der die Bedingungen zumindest zu Beginn eines Rückhaltefalls bestimmt.

Der dritte Kraftbegrenzer, insbesondere in Form der zweiten Wellscheibe, kann in einem Ausgangszustand des Gurtaufrollers nicht mit der Gurtspule gekoppelt sein. Das bedeutet, dass der dritte Kraftbegrenzer in Form der zweiten Wellscheibe im Ausgangszustand keine Rückhaltekraft bereitstellt. Der Ausgangszustand ist insbesondere der Grundzustand während der Fahrt, der die Bedingungen zumindest zu Beginn eines Rückhaltefalls bestimmt. Der Gurtaufroller kann eine Kraftbegrenzung mit einer Kraft von bis zu 12 kN bereitstellen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Gurtaufroller eine Kraftbegrenzung mit einer Rückhaltekraft von 10 kN bereitstellen, wobei der Torsionsstab eine Rückhaltekraft von 4 kN, die erste Wellscheibe eine Rückhaltekraft von 2 kN und die zweite Wellscheibe eine Rückhaltekraft von 4 kN bereitstellen.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers im Rückhaltefall, mit dem Schritt vorgesehen: a) der dritte Kraftbegrenzer, der vorzugsweise als zweite Wellscheibe ausgebildet ist, wird mit der Gurtspule drehfest gekoppelt.

Auf diese Weise wird die gesamte Rückhaltekraft in Schritt a) um die Rückhaltekraft des dritten Kraftbegrenzers in Form der zweiten Wellscheibe erhöht, sodass ab diesem Zeitpunkt eine höhere gesamte Rückhaltekraft bereitgestellt wird. Das Verfahren kann ferner den Schritt umfassen: b) der erste Kraftbegrenzer,d er vorzugsweise als Torsionsstab ausgebildet ist, wird von der Gurtspule entkoppelt.

Hierbei wird die gesamte Rückhaltekraft um die Rückhaltekraft des ersten Kraftbegrenzers in Form des Torsionsstabs reduziert, sodass ab diesem Zeitpunkt eine geringere gesamte Rückhaltekraft bereitgestellt wird.

Der Schritt b) kann nach Schritt a) durchgeführt werden. Hierdurch wird erst die gesamte Rückhaltekraft um die Rückhaltekraft der zweiten Wellscheibe erhöht und anschließend um die Rückhaltekraft des Torsionsstabs abgesenkt. Auf diese Weise kann zuerst eine hohe gesamte Rückhaltekraft mit allen drei Kraftbegrenzern bereitgestellt werden, die dann abgesenkt wird.

Der Schritt b) kann vor Schritt a) durchgeführt werden. Hierdurch wird erst die gesamte Rückhaltekraft auf die Rückhaltekraft der ersten Wellscheibe reduziert und anschließend um die Rückhaltekraft der zweiten Wellscheibe erhöht. Auf diese Weise kann zuerst eine niedrige gesamte Rückhaltekraft bereitgestellt werden, die dann auf die Rückhaltekraft der beiden Wellscheiben erhöht wird.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

- Figur 1 in einer Explosionsdarstellung einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Kraftbegrenzer,

- Figur 2 in einer Schnittdarstellung den Gurtaufroller aus Figur 1 ,

- Figur 3 in einer Seitenansicht den dritten Kraftbegrenzer aus Figur 1 mit einer Klemmrollenkupplung und einem Steller in einer Ausgangsstellung, - Figur 4 in einer Schnittansicht den dritten Kraftbegrenzer aus Figur 3 mit der Klemmrollenkupplung in offenem Zustand,

- Figur 5 in einer Seitenansicht den dritten Kraftbegrenzer aus Figur 1 mit der Klemmrollenkupplung und dem Steller in einer Hubstellung, - Figur 6 in einer perspektivische Ansicht den dritten Kraftbegrenzer und die Gurtspule des Gurtaufrollers aus Figur 1 mit der Klemmrollenkupplung in geschlossenem Zustand,

- Figuren 7 bis 9 jeweils in einer perspektivische Ansicht den dritten Kraftbegrenzer aus Figur 5 mit dem Steller in einer Hubstellung und einem Käfig der Klemmrollenkupplung in verschiedenen Positionen, und

- Figuren 10 bis 13 jeweils ein Diagramm mit der wirkenden Gurtbandkraft über der Länge von ausgezogenem Gurtband. Anhand der Figuren 1 und 2 wird zunächst der allgemeine Aufbau des Gurtaufrollers erläutert.

Der Gurtaufroller weist als tragendes Bauteil einen Rahmen 10 auf, in dem eine Gurtspule 12 angeordnet ist.

Durch den Gurtaufroller hindurch erstreckt sich ein Torsionsstab 14, der das Kernbauteil eines ersten Kraftbegrenzers ist. Der Torsionsstab 14 ist an einem ersten Ende 16 der Gurtspule 12 zugeordnet und am entgegengesetzten zweiten Ende 17 drehfest in einer Nabe (nicht dargestellt) aufgenommen. An der Nabe ist ein hier nicht weiter im Detail erläuterter Blockiermechanismus 18 angebracht, der dazu dient, die Nabe und damit den Torsionsstab 14 im Bedarfsfall drehfest relativ zum Rahmen 10 zu blockieren.

Das erste Ende 16 der Gurtspule 12 wird hierbei durch den gesamten Abschnitt der Gurtspule 12 gebildet, der sich in axialer Richtung vom Rahmen 10 (in der Figur nach links) weg erstreckt.

Drehfest mit der Nabe ist auch eine Antriebseinrichtung 20 verbunden, die einen sogenannten Vorstraffer, beispielsweise ein Elektromotor, und einen Hauptstraffer umfassen kann, im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hauptstraffer mit einer pyrotechnischen Ladung in einem Kolben 22 als Antriebselement.

Die Wirkungen des Vorstraffers und des Hauptstraffers sind allgemein bekannt und werden daher hier nur sehr grob erläutert. Der Vorstraffer dient dazu, die Gurtspule 12 bei Bedarf in der Aufwickelrichtung zu drehen, sodass das Gurtband bis zu einer gewissen Vorstraffkraft straffgezogen wird. Dieser Vorgang ist reversibel. Der Hauptstraffer dient dazu, die Gurtspule 12 bei Bedarf in der Aufwickelrichtung so anzutreiben, dass im Gurtband eine deutlich höhere Straffkraft erzielt wird. Der Hauptstraffer kann lediglich ein einziges Mal aktiviert werden.

Am ersten Ende 16 der Gurtspule 12 weist der Gurtaufroller eine Abschaltkupplung 24 auf, mittels der der Torsionsstab 14 lösbar mit dem ersten Ende 16 der Gurtspule 12 gekoppelt ist. Der Aufbau und die Funktionsweise der Abschaltkupplung 24 ist aus der DE 10 2016 106 303 bekannt (dort als Stellantrieb bezeichnet), auf die an dieser Stelle Bezug genommen wird und die damit in vollem Umfang als Teil dieser Anmeldung gilt. Im Folgenden wird daher die Abschaltkupplung 24 nur grob erläutert.

An seinem dem ersten Ende 16 der Gurtspule 12 zugeordneten Ende ist der Torsionsstab 14 mit einer Mitnahmeverzahnung 26 versehen, in die die Spitzen von mehreren Riegeln (nicht dargestellt) eingreifen, die in entsprechenden Ausnehmungen der Gurtspule 12 angeordnet sind. Dort werden die Riegel von einem Stützring 28 gehalten, der mittels eines Halters (nicht dargestellt) an der Gurtspule 12 fixiert ist.

Wenn auf die Gurtspule 12 ein Drehmoment ausgeübt wird, beispielsweise durch einen Zug am Sicherheitsgurt, wird dieses Drehmoment über die Ränder der Ausnehmungen und die Riegel auf den Torsionsstab 14 und von diesem in die Nabe übertragen. Unter der Annahme, dass die Nabe relativ zum Rahmen 10 drehfest blockiert ist, kann sich auch die Gurtspule 12 nicht relativ zum Rahmen 10 drehen, jedenfalls solange das wirkende Drehmoment unterhalb des Drehmomentes liegt, bei dem der Torsionsstab 14 plastisch tordiert wird.

Um die Kopplung zwischen der Gurtspule 12 und dem Torsionsstab 14 aufzuheben, kann der Stützring 28 in axialer Richtung verschoben werden, bis er die Riegel nicht mehr in axialer Richtung abstützt.

Hierzu enthält die Abschaltkupplung 24 einen Hubring 29, der drehbar in dem Gehäuse der Abschaltkupplung 24 aufgenommen ist. Der Hubring 29 weist entlang seinem Außenumfang mehrere radial ausgerichtete Anlagekanten auf, die dafür vorgesehen sind, mit Hubrampen zusammenzuwirken, die im Gehäuse angeordnet sind. Wenn der Hubring 29 relativ zu den Hubrampen verdreht wird, gleiten die Anlagekanten entlang den Hubrampen, sodass der Hubring 29 in axialer Richtung verstellt wird.

Zur Verstellung des Hubrings 29 ist ein sogenannter Mikrogasgenerator vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um einen Zünder für einen„großen" Gasgenerator handeln kann, wie er zum Entfalten eines Fahrer- oder Beifahrer- Airbags verwendet wird. Grundsätzlich kann aber auch jeder beliebige Gasgenerator verwendet werden, der innerhalb der gewünschten Zeitspanne die gewünschte Menge an Druckgas erzeugt. Wenn der Mikrogasgenerator gezündet wird, führt der Hubring 29 aufgrund der Hubrampen einen axialen Hub aus, und zwar in axialer Richtung nach außen vom Rahmen 10 weg. Bei diesem Hub wird der Stützring 28 so weit in axialer Richtung verstellt, dass die Wirkung von Haltearmen 31 überwunden wird und sich der Stützring 28, in axialer Richtung betrachtet, außerhalb der Riegel befindet. In diesem Zustand des Stützrings 28 können die Riegel in radialer Richtung nach außen ausweichen, wenn zwischen der Gurtspule 12 und dem Torsionsstab 14 ein Drehmoment übertragen wird, sodass der Torsionsstab 14 vom ersten Ende 16 der Gurtspule entkoppelt ist. Das bedeutet, dass der Torsionsstab 14 nicht mehr plastisch tordiert werden kann und damit keine Rückhaltekraft durch den ersten Kraftbegrenzer bereitgestellt wird.

Am zweiten Ende 17 der Gurtspule 12 ist eine erste Wellscheibe 30 angeordnet, die ein zentrales Bauteil eines zweiten Kraftbegrenzers ist. Die erste Wellscheibe 30 ist drehfest mit dem Torsionsstab 14 an dessen der Nabe zugeordnetem Ende gekoppelt und ist zwischen einer Stirnseite 32 der Gurtspule 12 und einem Deckel 34 in axialer Richtung elastisch eingespannt.

Die erste Wellscheibe 30 kann zwischen der Gurtspule 12 und dem Deckel 34 verdreht werden, wenn das wirkende Drehmoment größer als ein Haltedrehmoment der erste Wellscheibe 30 ist, das sich zusammensetzt aus einer Reibungskomponente und einem Widerstand der ersten Wellscheibe 30 gegen Verformung. Kraftbegrenzer mit Wellscheiben sind hinlänglich bekannt. Für weitere Informationen bezüglich des Aufbaus wird wieder auf die DE 10 2016 106 303 verwiesen, auf die an dieser Stelle in vollem Umfang Bezug genommen wird.

Bezogen auf den zweiten Kraftbegrenzer verläuft der Kraftweg von der Gurtspule 12 zur ersten Wellscheibe 30 und von der ersten Wellscheibe 30 in den Torsionsstab 14.

Am ersten Ende 16 der Gurtspule 12 ist eine zweite Wellscheibe 36 angeordnet, die ein zentrales Bauteil eines zweiten Kraftbegrenzers ist. Zwischen dem Rahmen 10 und der Abschaltkupplung 24 ist eine Zuschaltkupplung 38 vorgesehen, mittels der die zweite Wellscheibe 36 drehfest mit der Gurtspule 12 gekoppelt werden kann.

Die Zuschaltkupplung 38 umfasst eine Klemmrollenkupplung 40 mit einer Blockierscheibe 42, einem Käfig 44 und mehreren Klemmrollen 46, sowie einen Steller 48 mit einem Antrieb 50.

Der Antrieb 50 kann ein Mikrogasgenerator oder eine pyrotechnische Ladung aufweisen.

Der Aufbau der Zuschaltkupplung 38 wird im Folgenden anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben, die die Zuschaltkupplung 38 in einer Ausgangsstellung und die Klemmrollenkupplung 40 in offener Stellung zeigen.

Die Blockierscheibe 42 hat an ihrem Außenumfang schwalbenschwanzförmige Koppelelemente 52, die mit entsprechenden schwalbenschwanzförmigen Koppelelementen 54 am Innenumfang der zweiten Wellscheibe 36 formschlüssig in Eingriff stehen. Auf diese Weise ist die zweite Wellscheibe 36 drehfest mit der Blockierscheibe 42 gekoppelt.

Im Inneren weist die ringförmige Blockierscheibe 42 eine Durchgangsöffnung 56 auf, durch die sich die Gurtspule 12 in axialer Richtung erstreckt, sowie mehrere Ausnehmungen 58 mit jeweils einer rampenförmigen Verjüngung 60 in einer Rotationsrichtung R.

Der Käfig 44 hat mehrere Stellzapfen 62, die sich in axialer Richtung jeweils in eine Ausnehmung 58 erstrecken, wobei zwischen den Verjüngungen 60 und den Stellzapfen jeweils eine Klemmrolle 46 in einer Ausnehmung 58 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform hat die Klemmrollenkupplung 40 jeweils drei Klemmrollen 46, Stellzapfen 62 und Ausnehmungen 58. In einer alternativen Ausführungsform kann die Klemmrollenkupplung 40 eine andere Anzahl dieser Elemente aufweisen. Der Käfig 44 sowie die Klemmrollen 46 sind mit Spiel, d.h. lose, in der Blockierscheibe 42 gelagert.

Wie in Figur 3 zusehen, weist der Käfig 44 einen radial nach außen abstehenden Betätigungszapfen 64 auf (siehe auch Figuren 7 bis 9), der in der Ausgangsstellung entgegen der Rotationsrichtung R an einem axialen Ende 66 des Stellers 48 anliegt.

Um die Klemmrollenkupplung 40 zu schließen, wird der Steller 48 mittels des Antriebs 50 aus der Ausgangsstellung (siehe Figur 3) in eine Hubstellung (siehe Figur 5) verstellt. Bei diesem Verstellen wird der Steller 48 in axialer Richtung ausgefahren und nimmt mit seinem axialen Ende 66 den Betätigungszapfen 64 mit, wodurch der Käfig 44 in Rotationsrichtung R verdreht wird. Diese Rotation des Käfigs 44 führt dazu, dass die Stellzapfen 62 die Klemmrollen 46 in die Verjüngungen 60 drängen (siehe Figur 6) und schließlich die Klemmrollen 46 mit der Gurtspule 12 verklemmen, wodurch die zweite Wellscheibe 36 mit der Gurtspule 12 drehfest gekoppelt ist. Der Steller 48 ist zylinderförmig und hat eine Ausnehmung 68 in Form einer Nut (siehe Figuren 7 bis 9). Die Ausnehmung 68 ist auf der dem Käfig 44 zugewandten Seite vorgesehen und derart ausgestaltet, dass in der Hubstellung kein Kontakt zwischen dem Betätigungszapfen 64 und dem Steller 48 möglich ist. Wie in den Figuren 7 bis 9 zu sehen ist, wird der Betätigungszapfen 64 in keiner Position durch den Steller 48 blockiert, sodass die Klemmrollenkupplung 40 ungehindert rotieren kann.

Wenn die zweite Wellscheibe 36 mit der Gurtspule 12 gekoppelt ist, dreht sich die zweite Wellscheibe 36 gemeinsam mit der Gurtspule 12. Damit die zweite Wellscheibe 36 als dritter Kraftbegrenzer wirken kann, ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, die aus ein oder mehreren Bremselementen 70 (siehe Figur 2) gebildet ist. Die Bremselemente 70 liegen in axialer Richtung zumindest abschnittsweise an der zweiten Wellscheibe 36 an und behindern eine Drehung der zweiten Wellscheibe 36 durch ein Haltedrehmoment, das sich aus einer Reibungskomponente und einem Widerstand der zweiten Wellscheibe 36 gegen Verformung zusammensetzt. Die zweite Wellscheibe 36 wird daher erst dann gedreht, wenn das wirkende Drehmoment größer als das Haltedrehmoment ist. Die Bremselemente 70 sind in dieser Ausführungsform in der Zuschaltkupplung 38 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können die Bremselemente 70 beispielsweise am Rahmen 12 befestigt sein.

Der Gurtaufroller weist somit drei Kraftbegrenzer auf:

• den ersten Kraftbegrenzer, der durch den Torsionsstab 14 gebildet ist und der immer dann eine erste Rückhaltekraft Fi bereitstellt, wenn die

Abschaltkupplung 24 geschlossen ist,

• den zweiten Kraftbegrenzer, der die erste Wellscheibe 30 umfasst und der permanent eine zweite Rückhaltekraft F ₂ bereitstellt, und

• den dritten Kraftbegrenzer, der die zweite Wellscheibe 36 umfasst und der immer dann eine dritte Rückhaltekraft F ₃ bereitstellt, wenn die Zuschaltkupplung 38 geschlossen ist.

Je nachdem wie die einzelnen Kraftbegrenzer geschalten sind, addieren sich die Rückhaltekräfte Fi , F ₂ , F ₃ zu einer zu einem bestimmten Zeitpunkt wirkenden gesamten Rückhaltekraft.

Die Rückhaltekraft Fi des Torsionsstabs beträgt rund 4 kN, die Rückhaltekraft F ₂ der ersten Wellscheibe beträgt rund 2 kN und die Rückhaltekraft F ₃ der zweiten Wellscheibe beträgt rund 4 kN. Auf diese Weise kann der Gurtaufroller eine maximale gesamte Rückhaltekraft von 10 kN bereitstellen.

In einer alternativen Ausführungsform können die Kraftbegrenzer andere als die oben genannten Rückhaltekräfte Fi , F ₂ , F ₃ bereitstellen. Hierdurch kann der Gurtaufroller eine maximale gesamte Rückhaltekraft von bis zu 12 kN bereitstellen.

Mittels der Abschaltkupplung 24 und der Zuschaltkupplung 38 können verschiedene gesamte Rückhaltekräfte zu unterschiedlichen Zeitpunkten bereitgestellt werden. Anhand der Figuren 10 bis 13 werden nachfolgend vier Kraftverläufe als Beispiel der vielen möglichen Kraftverläufe erläutert.

Im Ausgangszustand sind immer sowohl der erste Kraftbegrenzer als auch der zweite Kraftbegrenzer aktiv, während der dritte Kraftbegrenzer inaktiv ist. In Figur 10 wird bei einem Gurtbandabzug von si der dritte Kraftbegrenzer zugeschaltet, sodass ab diesem Zeitpunkt alle Kraftbegrenzer parallel wirken und eine gesamte Rückhaltekraft bereitstellen, die der Summe der Rückhaltekräfte Fi , F ₂ , F ₃ von 10 kN entspricht.

Auf diese Weise kann direkt von Anfang an und für den gesamten Rückhaltefall die maximale Rückhaltekraft von 10 kN bereitgestellt werden.

In Figur 1 1 wird gleich zu Beginn der erste Kraftbegrenzer entkoppelt, sodass erst mal nur der zweite Kraftbegrenzer aktiv ist, der eine Rückhaltekraft F ₂ von 2 kN bereitstellt. Bei einem Gurtbandabzug von si wird der dritte Kraftbegrenzer zugeschaltet, sodass ab diesem Zeitpunkt der zweite und der dritte Kraftbegrenzer parallel wirken und eine gesamte Rückhaltekraft von 6 kN bereitstellen.

Auf diese Weise kann zu Beginn eine geringe Rückhaltekraft bereitgestellt werden, die dann auf einen mittleren Wert angehoben wird.

In Figur 12 wird bei einem Gurtbandabzug von si der dritte Kraftbegrenzer zugeschaltet, sodass ab diesem Zeitpunkt alle Kraftbegrenzer parallel wirken und die maximale Rückhaltekraft von 10 kN bereitstellen. Bei einem Gurtbandabzug von s ₂ wird der erste Kraftbegrenzer entkoppelt, sodass ab diesem Zeitpunkt nur noch der zweite und der dritte Kraftbegrenzer parallel wirken, welche eine gesamte Rückhaltekraft von 6 kN bereitstellen.

Auf diese Weise kann direkt von Anfang an die maximale gesamte Rückhaltekraft bereitgestellt werden, die dann auf einen mittleren Wert abgesenkt wird.

Der in Figur 13 gezeigte Kraftverlauf entspricht dem Schaltverfahren von Figur 12, jedoch wird der dritte Kraftbegrenzer mit einer kleinen Verzögerung zugeschaltet. Auf diese Weise wird zuerst eine mittlere Rückhaltekraft von 6 kN bereitgestellt. Anschließend auf die gesamte Rückhaltekraft auf die maximale gesamte Rückhaltekraft von 10 kN angehoben und schließlich auf eine geringe Rückhaltekraft von 6 kN abgesenkt wird. Der erfindungsgemäße Gurtaufroller bietet trotz drei unterschiedlicher Kraftbegrenzer eine kompakte Bauweise und kann eine Vielzahl verschiedener Kraftverläufe bereitstellen, die individuell auf den Fahrzeuginsassen abgestimmt sein können.