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Die
Erfindung betrifft einen reversiblen Gurtstraffer mit den Merkmalen
des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Reversible
Gurtstraffer werden in modernen Kraftfahrzeugen dazu verwendet,
eventuell vorhandene Gurtlose in einer Vor-Unfallphase aus einem
Sicherheitsgurt des Kraftfahrzeuges herauszuziehen und dadurch den
Insassen in einem möglichen nachfolgenden Unfall möglichst
frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung anzukoppeln.
Zusätzlich wird der Insasse durch die Aktivierung des reversiblen
Gurtstraffers auf eine mögliche gefährliche Situation
aufmerksam gemacht, sofern er diese noch nicht bemerkt haben sollte.
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Es
hat sich bewährt, solche reversiblen Gurtstraffer mit Elektromotoren
zu versehen, welche den Gurtaufroller während des reversiblen
Straffens in Aufwickelrichtung antreiben, da die Elektromotoren besonders
einfach anzusteuern sind. Da die Drehbewegung des Elektromotors
umgelenkt und untersetzt werden muss, ist der Elektromotor über
ein in einem Getriebegehäuse angeordnetes Getriebe mit
dem Gurtaufroller verbunden.
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Aus
der
WO 03/099619
A2 ist zum Beispiel ein reversibler Gurtstraffer bekannt,
welcher einen Elektromotor zum Antrieb des Gurtaufrollers aufweist.
Die aus dem Elektromotor herausgeführte Welle befindet
sich über ein Kronenradgetriebe mit einer Trägerwelle
im Eingriff, welche mit einer Schneckenverzahnung tangential in
eine Außenverzahnung der Gurtwelle ein greift. Das Kronenradgetriebe selbst
ist dabei relativ aufwendig, und es müssen besondere Maßnahmen
ergriffen werden, damit die ineinander kämmenden Zahnräder
nicht außer Eingriff gelangen. Damit muss der gesamte reversible
Gurtstraffer einschließlich des daran angeordneten Elektromotors
mit einer sehr hohen Fertigungsgenauigkeit gefertigt und zusammengesetzt
werden. Für den Fall, dass diese Fertigungsgenauigkeiten
nicht eingehalten werden, besteht zusätzlich die Gefahr,
dass unnötige Querkräfte in das Getriebe eingeleitet
werden, und dadurch der Wirkungsgrad des Getriebes sinkt.
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Vor
diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung die Aufgabe, einen
kostengünstigen reversiblen Gurtstraffer zu schaffen, dessen
Funktionsfähigkeit und Wirkungsgrad möglichst
unabhängig von Fertigungsungenauigkeiten sein soll.
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Die
Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch einen reversiblen
Gurtstraffer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß wird
zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass die Welle in
dem Elektromotor axial verschieblich gelagert ist, und in dem Getriebegehäuse
ein erstes Anlauflager zur Begrenzung der Axialbewegung der Welle
in Richtung des Getriebegehäuses vorgesehen ist.
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Der
Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Welle bewusst
verschieblich in dem Elektromotor gelagert ist, und die Welle bei
einem Auftreten einer Axialbewegung an einem Anlauflager in dem
Getriebegehäuse anläuft. Durch die vorgeschlagene
Begrenzung der Axialbewegung mittels des Anlauflagers wird es verhindert,
dass die Welle und das Getriebe außer Eingriff gelangen,
wobei das Anlauflager bewusst dem Getriebegehäuse zugeordnet
ist, damit die zwischen der durch das Anlauflager definierten Endstellung
der Welle und dem Getriebe vorhandene Toleranzkette möglichst
kurz ist. Durch das dem Getriebegehäuse zugeordnete Anlauflager wird
die Axialbewegung der Welle im Gegensatz zu der im Stand der Technik
bekannten Lösung nicht mehr durch den Elektromotor selbst
begrenzt, sondern nunmehr durch ein Lager in dem reversiblen Gurtstraffer.
Dadurch ergibt sich durch die Erfindung der Vorteil, dass eben ein
Elektromotor mit einer axialen Verschieblichkeit verwendet werden
kann, welcher aufgrund der einfacher zu gestaltenden Lagerung wesentlich
kostengünstiger ist, und es wird darüber hinaus
sicher gestellt, dass die zugelassene Axialbewegung der Welle in
einer festen Zuordnung zu dem in dem Getriebegehäuse angeordneten
Getriebe steht. Durch die durch das Anlauflager begrenzte Axialbewegung
werden gleichzeitig die von der Welle in das Getriebe einleitbaren
Querkräfte begrenzt.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass an dem reversiblen Gurtstraffer ein zweites
Anlauflager vorgesehen ist, welches eine von dem Getriebegehäuse weg
gerichtete Axialbewegung der Welle begrenzt. Durch das vorgeschlagene
zweite Anlauflager wird die Axialbewegung der Welle in beide Richtungen
begrenzt, so dass die Welle und das Getriebe auch bei einer von
dem Getriebegehäuse weg gerichteten Axialbewegung nicht
außer Eingriff gelangen können.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor in einem fest mit dem
Getriebegehäuse verbundenen Gehäuse angeordnet
ist, und das zweite Anlauflager in dem Gehäuse angeordnet
ist. Dadurch wird die Welle in zwei dem reversiblen Gurtstraffer zugeordneten
Anlauflagern in der Axialbewegung begrenzt, so dass die Welle unabhängig
von deren eigener Lagerung in dem Elekt romotor zusätzlich
in dem reversiblen Gurtstraffer selbst gelagert ist, so dass deren
Bewegungsmöglichkeit zu den mit ihr zusammenwirkenden Bauteilen
des reversiblen Gurtstraffers eindeutig definiert ist. Ein weiterer
sich daraus ergebender Vorteil ist, dass sich die Lagerung der Welle
erst durch den Zusammenbau des reversiblen Gurtstraffers selbst
ergibt. Die Welle kann dann montagefreundlich entweder zuerst mit
dem Elektromotor in das Getriebegehäuse eingeführt
werden und anschließend durch Aufsetzen des Gehäuses
gegenüber dem zweiten Anlauflager festgelegt werden, oder
alternativ zuerst mit dem Elektromotor in dem Gehäuse angeordnet
werden und dann gemeinsam mit dem Gehäuse an dem Getriebegehäuse
befestigt werden. Die einzige Fertigungsungenauigkeiten unterliegende
Schnittstelle der Lagerung ist dabei die Befestigung des Gehäuses
an dem Getriebegehäuse.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, dass das Antriebsrad auf der Welle in Axialrichtung in einem
Abstand zu dem Getriebegehäuse angeordnet ist, und der
Abstand der Welle von dem ersten Anlauflager in Axialrichtung kleiner
als der Abstand des Antriebsrades zu dem Getriebegehäuse
in Axialrichtung ist. Dadurch wird verhindert, dass die Welle mit
dem Antriebsrad an dem Getriebegehäuse anläuft,
und dabei das Antriebsrad und/oder das Getriebegehäuse
beschädigt werden können und/oder der Wirkungsgrad
des Gurtstraffers durch das Anlaufen sinkt.
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Eine
besonders günstige Form der Übertragung der Drehbewegung
besteht darin, dass das Antriebsrad ein Schneckenrad ist. Die Verwendung
eines Schneckenrades als Antriebsrad erlaubt eine axiale Verschiebung
der Welle gegenüber dem Getriebe, ohne dass dabei die Welle
und das Getriebe außer Eingriff gelangen. Außerdem
wird bei entsprechender Gestaltung des Schneckenrades verhindert, dass
bei einer axialen Verschiebung der Welle Querkräfte in
das Getriebe eingeleitet werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass in dem Elektromotor Anschläge
zur Begrenzung der Axialbewegung der Welle vorgesehen sind, und
der durch das erste und/oder das zweite Anlauflager begrenzte Weg
der Axialbewegung kleiner ist, als der durch die Anschläge
in dem Elektromotor begrenzte Weg der Axialbewegung. Durch die in
dem Elektromotor vorgesehenen Anschläge wird verhindert,
dass die Welle vor der Montage in dem Gurtstraffer aus dem Elektromotor
herausrutschen kann. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Anlauflager
wird dann während des Betriebes des Gurtstraffers verhindert, dass
die Welle an den Anschlägen in dem Elektromotor zur Anlage
gelangen kann, so dass die in dem Elektromotor vorgesehenen Anschläge
während des Betriebes des reversiblen Gurtstraffers keine
Axialkräfte aufnehmen müssen und damit nur für
sehr geringe Axialkräfte ausgelegt werden müssen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Welle im Bereich des ersten und/oder
des zweiten Anlauflagers zusätzlich radial gelagert ist.
Dadurch werden die Lagegenauigkeit und die Laufruhe der Welle zu den
angrenzenden Bauteilen insbesondere zu dem in dem Getriebegehäuse
angeordneten Getriebe weiter erhöht. Hierbei ist es wiederum
von besonderem Vorteil, dass das Getriebe und die Welle in demselben
Teil, nämlich dem Getriebegehäuse gelagert sind,
so dass die Toleranzkette zwischen den beiden zusammenwirkenden
Bauteilen möglichst kurz ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines möglichen Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Die Figuren zeigen:
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1:
Reversibler Gurtstraffer im Querschnitt
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2:
Elektromotor mit Welle in Anlage an dem ersten Anlauflager
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3:
Elektromotor mit Welle in Anlage an dem zweiten Anlauflager
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4:
Elektromotor mit Getriebegehäuse und Getriebe
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In 1 und 4 sind
zunächst zum grundsätzlichen Verständnis
der Erfindung ein reversibler Gurtstraffer 1 mit einem
Elektromotor 3, einem Gurtaufroller 2 und einem
in einem Getriebegehäuse 5 angeordneten Getriebe 21 dargestellt.
In 4 wurde der Gurtaufroller 2 zur besseren
Erkennbarkeit des Getriebes 21 weggelassen. Der Elektromotor 3 ist
in einem topfförmigen Gehäuse 4 aufgenommen, welches über
Befestigungsflansche 9 an dem Getriebegehäuse 5 befestigt
ist. Aus dem Elektromotor 3 ist eine Welle 6 in
das Getriebegehäuse 5 herausgeführt,
welche dort mit einem Antriebsrad 7 in einem nicht zu erkennenden
Zahnrad der Welle 18 des Getriebes 21 kämmt.
Die Welle 18 in dem Getriebe 21 greift mit einem
Schneckenrad 19 in ein außen verzahntes Antriebsrad 20 ein,
welches schließlich die Drehbewegung auf den Gurtaufroller 2 überträgt. Ferner
sind an dem Getriebegehäuse 5 Befestigungsstifte 8 vorgesehen, über
die eine nicht dargestellte Trägerplatine für
die Elektronik des reversiblen Gurtstraffers 1 an dem Getriebegehäuse 5 befestigbar
ist. Auf der Trägerplatine sind Gegenkontakte 10 vorgesehen,
in die der Elektromotor 3 mit den elektrischen Kontakten 11 direkt
eingesteckt ist.
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In
den 2 und 3 ist ein Ausschnitt des reversiblen
Gurtstraffers 1 zu erkennen, in dem der Elektromotor 3 mit
dem Gehäuse 4 und dem Getriebegehäuse 5 im
Bereich der in das Ge triebegehäuse 5 eingeführten
Welle 6 vergrößert zu erkennen ist. Die
Welle 6 ist in dem Elektromotor 3 mit Anschlägen 16a und 16b versehen,
welche zwischen den Lagern 15a und 15b angeordnet
sind. Die Anschläge 16a und 16b weisen
einen geringeren Abstand voneinander als die Lager 15a und 15b auf,
so dass die Welle 6 in dem Elektromotor 3 axial
verschieblich gelagert ist, aber nicht herausrutschen kann.
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Das
Gehäuse 4 des Elektromotors 3 ist mit einer
Bohrung 14 versehen, welche mit der kalottenförmigen
Grundfläche als zweites Anlauflager 23 für einen
aus dem Elektromotor 3 herausgeführten Wellenstummel 6a dient
und bedarfsweise auch eine Radiallagerung für die Welle 6 darstellen
kann. Auf der dem Getriebegehäuse 5 zugewandten
Seite des Elektromotors 3 ist die Welle 6 ebenfalls
herausgeführt und mit einem drehfest auf der Welle 6 angeordneten
Antriebsrad 7 in eine zylindrische Aufnahme 12 des
Getriebegehäuses 5 eingeführt. Die zylindrische Aufnahme 12 ist
an ihrer Grundfläche 13 mit einer Sacklochbohrung 17 versehen,
in die der durch das Antriebsrad 7 durchgeführte
Wellenstummel 6b hineinragt. Die Grundfläche der
Sacklochbohrung 17 stellt für die Welle 6 das
erste Anlauflager 22 dar. Da das Gehäuse 4 über
den Befestigungsflansch 9 an dem Getriebegehäuse 5 fest
angeordnet ist, befinden sich auch die Aufnahme 14 und
die Sacklochbohrung 17 in einer festen Zuordnung zueinander.
Der Befestigungsflansch 9 stellt die einzige Trennstelle
zwischen dem ersten und dem zweiten Anlauflager dar, so dass die
Toleranzkette beim Zusammenbau auf ein einziges Maß reduziert
ist.
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In
der in 2 gezeigten Stellung befindet sich die Welle 6 mit
dem Wellenstummel 6b in Anlage an dem ersten Anlauflager 22.
Erkennbar ist, dass trotz der Anlage des Wellenstummels 6b ein
Abstand s1 zwischen der Stirnfläche 7a des Antriebsrades 7 und
der Grundfläche 13 der zylindrischen Aufnahme 12 vorhanden
ist. Aufgrund der Bemessung des Sackloches 17 und des Wellenstummels 6b wird
somit verhindert, dass das Antriebsrad 7 an dem Getriebegehäuse 5 anläuft.
Ferner wird dadurch verhindert, dass der Anschlag 16a an
dem Lager 15a zur Anlage gelangt und dadurch dieses axial
belastet.
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In 3 ist
die Welle 6 in der Stellung in Anlage an dem zweiten kalottenförmigen
Anlauflager 23 in der Bohrung 14 zu erkennen.
Der Anschlag 16b befindet sich nicht in Anlage an dem Lager 15b,
so dass dieses axial nicht belastet wird. Auf der dem Getriebegehäuse 5 zugewandten
Seite des Elektromotors 3 ist die Welle 6 aus
der Aufnahme 12 herausgezogen, so dass zwischen dem Wellenstummel 6b und
dem ersten Anlauflager 22 ein Abstand s3 entstanden ist.
Der Abstand s2 zwischen dem Antriebsrad 7 und der Grundfläche 13 ist
gegenüber der in 2 gezeigten
Stellung ebenfalls erkennbar vergrößert. Damit
das Antriebsrad 7 in keiner Stellung an der Grundfläche 13 der
Aufnahme 12 anlaufen kann, muss der Abstand s2 immer größer
als der Abstand s3 sein, was durch die vorgeschlagene Lagerung der
Welle 6 gegenüber dem Getriebegehäuse 5 gewährleistet
ist.
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Das
Antriebsrad 7 ist in dieser Ausführungsform als
Schneckenrad ausgebildet, so dass trotz der axialen Verschiebung
der Welle 6 sich das Antriebsrad 7 in ständigem
Eingriff mit dem Getriebe 21 befindet. Alternativ können
das Antriebsrad 7 sowie das Schneckerad 19 aber
auch als Schraubrad ausgebildet werden, wodurch die Wellen 6 und 18 gegeneinander
verschränkt werden können und/oder die Welle 18 in
einem Winkel aus der durch das Antriebsrad 20 definierten
Ebene herausgeschwenkt werden kann. Ferner können durch
eine entsprechende Auslegung der Verzahnungsgeometrie des Schneckenrades
die übertragbaren Querkräfte reduziert werden,
so dass über das Schneckenrad auch bei einer Axialbewegung
der Welle 6 keine oder nur sehr geringe Querkräfte
in das Getriebe 21 eingeleitet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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