DE102018219040A1 - Belt retractor - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller (1) mit einer in einem fahrzeugfest befestigbaren Gehäuse drehbar gelagerten Gurtwelle (4), auf welcher ein Sicherheitsgurt aufwickelbar ist, und einem Elektromotor (5) zum Antrieb der Gurtwelle (4) zu einer Drehbewegung, und einem die Drehbewegung von dem Elektromotor (5) auf die Gurtwelle (4) übertragenden Getriebe (6), wobei das Getriebe (6) in einem ersten Kraftübertragungsweg als Baugruppe zum Antrieb der Gurtwelle (4) mit einem ersten Drehmoment antreibbar ist, und das Getriebe (6) durch Schalten einer Kupplung (8) unter Eröffnung eines zweiten Kraftübertragungsweges zum Antrieb der Gurtwelle (4) mit einem zweiten Drehmoment antreibbar ist.The present invention relates to a belt retractor (1) with a belt shaft (4) rotatably mounted in a housing that can be fastened to a vehicle, on which a seat belt can be wound, and an electric motor (5) for driving the belt shaft (4) for a rotary movement, and one of them Rotary movement from the electric motor (5) to the belt shaft (4) transmitting transmission (6), the transmission (6) being drivable with a first torque in a first force transmission path as an assembly for driving the belt shaft (4), and the transmission (6 ) can be driven with a second torque by switching a clutch (8) while opening a second power transmission path for driving the belt shaft (4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The present invention relates to a belt retractor with the features of the preamble of
Gurtaufroller weisen als Grundbauteile einen lasttragenden Rahmen und eine in dem Rahmen drehbar gelagerte Gurtspule auf, auf welcher ein Sicherheitsgurt aufwickelbar ist. Der Rahmen dient neben der Lagerung der Gurtspule außerdem zur Befestigung an einer Sitzstruktur oder an einer Fahrzeugstruktur und ist dafür aus einem entsprechend dicken Stahlblech hergestellt, welches zu einem U-förmigen Rahmen gebogen ist.Belt reels have, as basic components, a load-bearing frame and a belt reel rotatably mounted in the frame, on which a seat belt can be wound. In addition to the storage of the belt reel, the frame is also used for fastening to a seat structure or to a vehicle structure and is therefore made of a correspondingly thick steel sheet which is bent into a U-shaped frame.
Fahrzeugsitze mit Sicherheitsgurteinrichtungen sind z.B. in der Verwendung als Vordersitze in Cabriolets bekannt, bei denen wenigstens die Gurtaufroller der Sicherheitsgurteinrichtungen in den Rückenlehnen der Fahrzeugsitze befestigt sind. Die Gurtaufroller werden in diesem Fall mangels einer lasttragenden B-Säule und aus Gründen des Zuganges zu den hinteren Sitzen bzw. aus Gründen der Entfernung zu der hinteren Fahrzeugstruktur bevorzugt in die Rückenlehnen der Fahrzeugsitze integriert, welche damit auch zur Aufnahme der im Rückhaltefall wirkenden Zugkräfte ausgelegt werden müssen. Die Gurtaufroller selbst weisen alle Grundbauteile eines Standardgurtaufrollers auf und werden nur mit verschiedenen, speziell für den Einbau in die Rückenlehne vorgesehenen Zusatzbaugruppen, wie z.B. einem sich selbst ausrichtenden Trägheitssensor versehen. Vehicle seats with seat belt devices are e.g. known in use as front seats in convertibles in which at least the seat belt retractors of the seat belt devices are fastened in the backrests of the vehicle seats. In this case, the belt retractors are preferably integrated into the backrests of the vehicle seats due to the lack of a load-bearing B-pillar and for reasons of access to the rear seats or for reasons of distance from the rear vehicle structure, which are thus also designed to absorb the tensile forces acting in the event of a restraint Need to become. The seat belt retractors themselves have all the basic components of a standard seat belt retractor and are only fitted with various additional assemblies specially designed for installation in the backrest, e.g. a self-aligning inertia sensor.
Der Fahrzeugsitz weist in seinem Grundaufbau eine Sitzstruktur aus mehreren lasttragenden Strukturteilen auf, welche zur Befestigung des Fahrzeugsitzes an der Fahrzeugstruktur dienen. Die Sitzstruktur ist zur Verbesserung des Sitzkomforts mit Federn und einer Polsterung versehen und dient außerdem zur Befestigung weiterer Bauteile wie z.B. verschiedene Sitzverstellmechanismen, einschließlich der zugehörigen Elektromotoren und weiterer Bauteile wie Heizeinrichtungen, Sensoren, Displays, Kopfstützen und dergleichen.In its basic structure, the vehicle seat has a seat structure composed of a plurality of load-bearing structural parts which are used to fasten the vehicle seat to the vehicle structure. The seat structure is provided with springs and padding to improve seating comfort and is also used to attach other components such as various seat adjustment mechanisms, including the associated electric motors and other components such as heating devices, sensors, displays, headrests and the like.
In modernen Fahrzeugen mit autonomen Fahrsystemen wird zunehmend eine vergrößerte Verstellbarkeit der Fahrzeugsitze in verschiedene Ausrichtungen und Stellungen gefordert, damit der Fahrzeuginsasse die durch das autonome Fahren gewonnenen Freiheiten z.B. zu einer vertieften Kommunikation mit den weiteren Insassen, zu verlängerten und intensiveren Ruhephasen oder auch zur Arbeit nutzen und den Fahrzeugsitz dazu entsprechend ausrichten kann. Dies hat zur Folge, dass die Sicherheitsgurteinrichtung und insbesondere der Gurtaufroller nicht mehr wie bisher an der Fahrzeugstruktur, sondern stattdessen am Fahrzeugsitz befestigt werden muss, wie dies z.B. auch schon bei den Vordersitzen von Cabriolets der Fall war.In modern vehicles with autonomous driving systems, increased adjustability of the vehicle seats in different orientations and positions is increasingly required, so that the vehicle occupant can exercise the freedom gained by autonomous driving, e.g. for more in-depth communication with the other occupants, for extended and more intensive periods of rest or for work and to adjust the vehicle seat accordingly. As a result, the seat belt device and in particular the belt retractor no longer have to be fastened to the vehicle structure as before, but instead to the vehicle seat, as is the case, for example, was already the case with the front seats of convertibles.
Ferner werden Gurtaufroller in modernen Sicherheitsgurteinrichtungen mit Elektromotoren versehen, welche die Gurtwelle bei einer Aktivierung zum Beispiel zu einer reversiblen Gurtstraffung in Aufwickelrichtung antreiben. Der Elektromotor ist dabei ebenfalls an dem Rahmen befestigt und seitlich der Gurtwelle mit einer parallel zu der Drehachse der Gurtwelle ausgerichteten Antriebswelle angeordnet. Ferner ist es bekannt, zwischen der Gurtwelle und dem Elektromotor ein Getriebe vorzusehen, durch welches die Drehzahl des Elektromotors in eine vorbestimmte Drehzahl der Gurtwelle übersetzt wird. Durch die Verwendung des Getriebes wird es außerdem ermöglicht, einen möglichst kleinbauenden Elektromotor mit einer hohen Drehzahl zu verwenden. Insgesamt ergibt sich dadurch trotz der durch das Getriebe ermöglichten Verwendung des kleinbauenden Elektromotors ein Gurtaufroller mit einem vergrößerten Bauraumbedarf. Ein solcher Gurtaufroller ist z.B. aus der Druckschrift
Sofern die Gurtwelle mit unterschiedlichen Drehzahlen und Drehmomenten angetrieben werden soll, müssen weitere Getriebestufen vorgesehen werden, welche den Bauraumbedarf weiter vergrößern. Ein solcher Gurtaufroller ist z.B. aus der Druckschrift
Da die an der Sitzstruktur der Fahrzeugsitze oder auch allgemein in sehr kleinen Fahrzeugen zur Verfügung stehenden Bauräume in ihrer Größe sehr begrenzt sind und aus Designgründen nicht beliebig vergrößert werden können, ist die Anordnung eines derartigen Gurtaufrollers am Fahrzeugsitz oder auch in einem kleinen Fahrzeug grundsätzlich problematisch.Since the installation space available on the seat structure of the vehicle seats or also generally in very small vehicles is very limited in size and cannot be increased arbitrarily for design reasons, the arrangement of such a belt retractor on the vehicle seat or in a small vehicle is fundamentally problematic.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Gurtaufroller mit einem Elektromotor und einem Getriebe mit einem reduzierten Bauraumbedarf zu schaffen.Against this background, the invention has for its object to provide an improved belt retractor with an electric motor and a transmission with a reduced space requirement.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.To achieve the object, a belt retractor with the features of
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass das Getriebe in einem ersten Kraftübertragungsweg als Baugruppe zum Antrieb der Gurtwelle mit einem ersten Drehmoment antreibbar ist, und das Getriebe durch Schalten einer Kupplung unter Eröffnung eines zweiten Kraftübertragungsweges zum Antrieb der Gurtwelle mit einem zweiten Drehmoment antreibbar ist.According to the basic idea of the invention, it is proposed according to
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass ein Getriebe mit nur einer einzigen Getriebestufe verwendet werden kann und dennoch unterschiedliche Drehmomente und Drehzahlen übertragbar sind, indem das Getriebe selbst als Baugruppe zum Antrieb der Gurtwelle genutzt wird. Ferner ist das Getriebe mit einer schaltbaren Kupplung versehen, welche durch Schalten einen zweiten Kraftübertragungsweg mit einem anderen Drehmoment und einer anderen Drehzahl eröffnet. So kann das Getriebe durch das Drehen als Baugruppe zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes in die Parkposition mit einer geringen Drehzahl und einem niedrigen Drehmoment genutzt werden. Das Getriebe bildet dabei als Baugruppe einen Block zur Übertragung der Antriebsbewegung, ohne dass diese in der Drehzahl verändert wird. Das Getriebe ist praktisch deaktiviert oder auch überbrückt. Erst durch das Schalten der Kupplung wird das Getriebe aktiviert und die Drehzahl des Elektromotors in eine andere Drehzahl der Gurtwelle übersetzt. Dies kann z.B. für eine reversible Gurtstraffung der Fall sein. The advantage of the solution according to the invention can be seen in the fact that a transmission can be used with only a single gear stage and yet different torques and speeds can be transmitted by using the transmission itself as an assembly for driving the belt shaft. Furthermore, the transmission is provided with a switchable clutch, which opens a second power transmission path with a different torque and a different speed by switching. The gearbox can be used by rotating it as an assembly for winding the seat belt into the parking position with a low speed and a low torque. The gear unit forms a block for the transmission of the drive movement without changing the speed. The gearbox is practically deactivated or bridged. The transmission is only activated and the speed of the electric motor is translated into a different speed of the belt shaft by switching the clutch. This can be the case for reversible belt tensioning, for example.
Dabei kann die Kupplung bevorzugt drehzahl- und /oder trägheits- und/oder drehmomentgesteuert sein, so dass sie selbsttätig, allein durch eine Erhöhung der Drehzahl des Elektromotors bzw. durch eine Erhöhung des zu überwindenden Widerstandsdrehmomentes angesteuert wird. Dabei kann die zur Schaltung der Kupplung erforderliche Drehzahl bzw. das zur Schaltung erforderliche Drehmoment durch die Auslegung der Kupplung z.B. durch die Auslegung der Massen, der Reibungskräfte, vorhandener Federkräfte und/oder vorhandener Steuerkonturen definiert werden. Da die zu übertragenden Drehmomente und die Drehzahl des Elektromotors zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes und während der reversiblen Gurtstraffung erheblich unterschiedlich sind, kann die erforderliche Drehzahl bzw. das erforderliche Drehmoment zum Schalten der Kupplung so hoch gewählt werden, dass die Gurtwelle beim Aufwickeln des Sicherheitsgurtes in die Parkposition immer zuverlässig durch das Getriebe als Baugruppe angetrieben wird, und die Kupplung nicht ungewollt schaltet.The clutch can preferably be speed and / or inertia and / or torque controlled so that it is automatically controlled solely by increasing the speed of the electric motor or by increasing the resistance torque to be overcome. The speed required for switching the clutch or the torque required for switching can be determined by designing the clutch e.g. are defined by the design of the masses, the frictional forces, existing spring forces and / or existing control contours. Since the torques to be transmitted and the speed of the electric motor for winding the seat belt and during the reversible belt tensioning are considerably different, the required speed or the required torque for switching the clutch can be chosen so high that the belt shaft when winding the seat belt into the Parking position is always reliably driven by the transmission as an assembly, and the clutch does not shift unintentionally.
Dabei kann das Getriebe die Drehbewegung des Elektromotors in dem zweiten Kraftübertragungsweg bevorzugt in eine kleinere Drehzahl der Gurtwelle übersetzen. Der Elektromotor dreht damit während der Antriebsbewegung bei geschalteter also gelöster Kupplung mit einer höheren Drehzahl als die Gurtwelle, so dass die auf die Gurtwelle einwirkenden Drehmomente z.B. für eine reversible Gurtstraffung erhöht werden können.The transmission can preferably translate the rotary movement of the electric motor in the second power transmission path into a lower speed of the belt shaft. The electric motor thus rotates at a higher speed than the belt shaft during the drive movement when the clutch is disengaged, so that the torques acting on the belt shaft e.g. can be increased for a reversible belt tensioning.
Eine weitere bevorzugte Weiterentwicklung besteht darin, dass ein erstes Teil des Getriebes mittels einer Blockiereinrichtung gegenüber einer fahrzeugfesten Verzahnung blockierbar ist, und die Kupplung zwischen dem ersten Teil des Getriebes und einem zweiten Teil des Getriebes angeordnet ist, wobei das zweite Teil des Getriebes ein Teil des zweiten Kraftübertragungsweges ist. Das Schalten der Kupplung erfolgt damit durch das Festlegen bzw. Blockieren des ersten Teils, und durch das Erzwingen der Antriebsbewegung des zweiten Teils des Getriebes relativ zu dem ersten Teil des Getriebes. Die vorher als Baugruppe zusammen miteinander bewegten beiden Teile des Getriebes werden damit bewusst voneinander getrennt, wodurch der zweite Kraftübertragungsweg eröffnet wird.A further preferred development consists in that a first part of the transmission can be blocked by means of a blocking device with respect to a toothing fixed to the vehicle, and the coupling is arranged between the first part of the transmission and a second part of the transmission, the second part of the transmission second power transmission path. The clutch is thus switched by fixing or blocking the first part and by forcing the drive movement of the second part of the transmission relative to the first part of the transmission. The two parts of the gearbox previously moved together as an assembly are thus deliberately separated from each other, which opens the second power transmission path.
Dabei kann die Blockiereinrichtung bevorzugt durch wenigstens eine Blockierklinke gebildet sein, deren Eingriffsbewegung in die fahrzeugfeste Verzahnung durch einen Synchronring gesteuert wird. Die Blockierung des ersten Teils des Getriebes gegenüber der fahrzeugfesten Verzahnung kann damit synchronisiert und damit prozesssicher verwirklicht werden.The blocking device can preferably be formed by at least one blocking pawl, the engagement movement of which in the vehicle-fixed toothing is controlled by a synchronizing ring. The blocking of the first part of the gearbox in relation to the toothing fixed to the vehicle can thus be synchronized and thus implemented reliably.
Dabei kann an dem Synchronring bevorzugt eine Synchronisierungsklinke vorgesehen sein, welche den Synchronring durch Einsteuerung in die fahrzeugfeste Verzahnung gegenüber dieser ausrichtet. Die Synchronisierungsklinke steuert zuerst in die Verzahnung ein und richtet dadurch den Synchronring aus, damit die eigentlich zur Blockierung des ersten Teils vorgesehenen Blockierklinken nachfolgend in einer definierten Ausrichtung in die Verzahnung einsteuern.In this case, a synchronizing pawl can preferably be provided on the synchronizing ring, which aligns the synchronizing ring with respect to the toothing that is fixed to the vehicle. The synchronizing pawl first controls the toothing and thereby aligns the synchronizing ring so that the blocking pawls that are actually intended for blocking the first part subsequently enter the toothing in a defined orientation.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Synchronisierungsklinke in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes federbelastet ist. Durch die Federbelastung der Synchronisierungsklinke kann der Synchronring nach der Ausrichtung noch eine Relativbewegung zu den Blockierklinken ausführen, welche z.B. durch eine an dem Synchronring vorgesehene Steuerkontur zur Auslösung und Steuerung der Bewegung der Blockierklinken genutzt werden kann.It is also proposed that the synchronization pawl be spring-loaded in the winding direction of the seat belt. Due to the spring loading of the synchronizing pawl, the synchronizing ring can still perform a relative movement to the blocking pawls after the alignment, which e.g. can be used by a control contour provided on the synchronizer ring for triggering and controlling the movement of the blocking pawls.
Ferner weist das Getriebe ein ringförmiges Getriebegehäuse mit einer Innenverzahnung und ein sich in der Innenverzahnung des Getriebegehäuses abwälzendes Planetengetriebe auf. Durch ein solches Getriebe können sehr hohe Übersetzungsverhältnisse bei einem gleichzeitig kompakten Aufbau und einer möglichst geringen Anzahl von Einzelteilen verwirklicht werden.Furthermore, the gear has an annular gear housing with an internal toothing and a planetary gear rolling in the internal toothing of the gear housing. Such a transmission enables very high transmission ratios to be achieved with a compact structure and the smallest possible number of individual parts.
Dabei kann das Getriebegehäuse in diesem Fall bevorzugt das erste Teil des Getriebes bilden oder drehfest mit dem ersten Teil verbunden sein, welches durch Schalten der Kupplung fahrzeugfest blockiert wird. Das Getriebegehäuse bildet damit in der blockierten Stellung eine fahrzeugfeste Innenverzahnung aus, an welcher sich das Planetengetriebe abwälzt also umläuft. Das Getriebegehäuse hat damit zwei Funktionen, erstens bildet es das Gehäuse des Getriebes, indem es die Einzelteile des Getriebes nach außen hin umfasst und zusammenhält. Das Getriebegehäuse dreht als wesentlicher Bestandteil des Getriebes vor dem Schalten der Kupplung mit und kann dabei auch Antriebskräfte bzw. Drehmomente übertragen und aufnehmen. Nach dem Schalten der Kupplung bildet das Getriebegehäuse in der zweiten Funktion die fahrzeugfeste Gegenverzahnung, das Planetengetriebe stützt sich dann an seinem Gehäuse ab und läuft in diesem um.In this case, the transmission housing can preferably form the first part of the transmission or be connected in a rotationally fixed manner to the first part, which is blocked in a vehicle-fixed manner by switching the clutch. The gear housing thus forms, in the blocked position, an internal toothing fixed to the vehicle, on which the planetary gear thus rolls around. The gearbox has thus two functions, firstly, it forms the housing of the transmission by embracing and holding together the individual parts of the transmission. The transmission housing rotates as an integral part of the transmission before the clutch is shifted and can also transmit and absorb drive forces or torques. After switching the clutch, the gear housing forms the vehicle-fixed counter-toothing in the second function, the planetary gear is then supported on its housing and rotates in it.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Getriebe ein von dem Elektromotor antreibbares Antriebsrad aufweist, welches das zweite Teil des Getriebes bildet. Das Antriebsrad dient der Übertragung der Antriebsbewegung von dem Elektromotor auf das Getriebe, wobei das Antriebsrad das Getriebe vor dem Schalten der Kupplung als eine Baueinheit antreibt. Erst durch das Schalten der Kupplung wird eine Antriebsverbindung in dem Getriebe zu dem ersten Teil aufgehoben, und das Antriebsrad treibt die Gurtwelle nachfolgend über den zweiten Kraftübertragungsweg an.It is further proposed that the transmission have a drive wheel which can be driven by the electric motor and which forms the second part of the transmission. The drive wheel serves to transmit the drive movement from the electric motor to the transmission, the drive wheel driving the transmission as a structural unit before the clutch is switched. Only when the clutch is switched is a drive connection in the transmission to the first part released, and the drive wheel subsequently drives the belt shaft via the second power transmission path.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Getriebe und die Kupplung koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform und die Antriebsbewegung des Elektromotors kann koaxial auf das Getriebe, ohne eine Umlenkung übertragen werden.It is further proposed that the transmission and the clutch are arranged coaxially with one another. This results in a particularly compact design and the drive movement of the electric motor can be transmitted coaxially to the transmission without a deflection.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
-
1 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit einem montierten und demontierten Gehäuse, und -
2 einen Elektromotor mit einem erfindungsgemäßen Getriebe in Explosionsdarstellung, und -
3 den Elektromotor mit dem Getriebe in einer ersten Darstellung, und -
4 den Elektromotor mit dem Getriebe in einer zweiten Darstellung, und -
5 den Elektromotor mit der Kupplung in Explosionsdarstellung, und -
6 die Kupplung mit und ohne Synchronring.
-
1 a belt retractor according to the invention with an assembled and disassembled housing, and -
2nd an electric motor with a transmission according to the invention in an exploded view, and -
3rd the electric motor with the transmission in a first representation, and -
4th the electric motor with the transmission in a second representation, and -
5 the electric motor with the clutch in an exploded view, and -
6 the clutch with and without synchronizer ring.
In der
Das Gehäuse ist innenseitig mit mehreren Stegen
In den
Das Getriebe
Die Kupplung
Das Planetengetriebe
Die Kupplung
Ferner sind an dem ersten Teil
Das Führungsteil
Bei geschlossener Kupplung
Das Öffnen der Kupplung
Nachfolgend ist die Drehverbindung zwischen dem Antriebsrad
Während der weiteren Antriebsbewegung des Elektromotors
Der Elektromotor
Das Getriebe
Ferner sind der Elektromotor
Die Kupplung
Der Elektromotor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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