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Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für einen Elektromotor eines reversiblen Gurtstraffers mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Grundsätzlich werden in reversiblen Gurtstraffern Elektromotoren mit einer sehr hohen Drehzahl und einer möglichst geringen Trägheit verwendet. Die hohe Drehzahl des Elektromotors wird über ein Getriebe z.B. auf eine Gurtwelle übertragen, welche daraufhin in Aufwickelrichtung angetrieben wird. Damit der Elektromotor die hohe Drehzahl in möglichst kurzer Zeit erreicht und auch in kurzer Zeit wieder angehalten werden kann, ist es wichtig, dass er eine geringe Trägheit aufweist, wodurch sich außerdem ein geringeres Gewicht ergibt. Dabei werden Elektromotoren mit einer Drehzahl von z.B. 15.000 U/min verwendet, welche in einer Beschleunigungszeit von z.B. 50 ms erreicht werden soll. Nach dem Erreichen der aufzubringenden Straffkraft wird der Elektromotor zum Halten der Straffkraft für eine bestimmte Zeit mit der Drehzahl von 15.000 U/min betrieben, wobei in dem Kraftübertragungsweg zwischen dem Elektromotor und der Gurtwelle z.B. eine reibschlüssige Verbindung vorgesehen ist, welche eine Relativbewegung in dem Kraftübertragungsweg zwischen der Gurtwelle und dem Elektromotor ermöglicht. Für den Fall, dass die Unfallsituation während dieser Zeit von einer entsprechenden Sensoreinrichtung als nicht beendet sensiert wird, werden weitere sich anschließende Maßnahmen zur Rückhaltung des Insassen vorgenommen. Eine dieser Maßnahmen ist z.B. die Aktivierung eines irreversiblen Gurtstraffers mit einer höheren Straffleistung oder die Aktivierung einer Kraftbegrenzungseinrichtung. In modernen Sicherheitsgurtsystemen sind bevorzugt sowohl ein irreversibler Gurtstraffer als auch eine Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen, wobei die Kraftbegrenzungseinrichtung erst nach der Aktivierung des irreversiblen Gurtstraffers aktiviert wird. Da der zu dem Zeitpunkt der Aktivierung des irreversiblen Gurtstraffers oder der Kraftbegrenzungseinrichtung noch drehende Elektromotor stören würde, muss der Elektromotor vor der Aktivierung des irreversiblen Gurtstraffers bzw. der Kraftbegrenzungseinrichtung so schnell wie möglich angehalten werden, wobei eine Bremszeit von z.B. 10 ms realisiert werden soll.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2004 022 134 A1 ist bereits eine Bremseinrichtung für einen Elektromotor eines reversiblen Gurtstraffers mit
- -einer Bremsscheibe, welche drehfest mit einer Welle des Elektromotors verbunden ist, und
- -einem geschlitzten elastischen Klemmring, welcher mittels eines lösbaren Blockierteils in einer federvorgespannten Stellung festgelegt ist, und
- -einem zwischen der Bremsscheibe und dem Klemmring angeordneten, gegenüber der Bremsscheibe feststehenden Klemmteil bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bremseinrichtung zu schaffen, mit der der Elektromotor eines reversiblen Gurtstraffers in einer möglichst kurzen Zeitspanne angehalten werden kann, welche zudem möglichst funktionssicher und einfach aufgebaut sein soll.
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Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, das zwischen der Bremsscheibe und dem Klemmring angeordnete, gegenüber der Bremsscheibe feststehende Klemmteil in sich flexibel auszubilden. Durch Lösen des Blockierteils und einer dadurch ermöglichten Klemmbewegung des Klemmringes verformt sich das Klemmteil aufgrund seiner vorgeschlagenen flexiblen Ausbildung und gelangt reibschlüssig an der Bremsscheibe zur Anlage.
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Die vorgeschlagene Bremseinrichtung weist den Vorteil auf, dass durch den geschlitzten Klemmring ein Element vorgesehen ist, welches in Funktionseinheit sowohl die Klemmkraft aufbringt als auch das Stellelement zur Auslösung der Klemmbewegung bildet. Dabei wird der Klemmring durch das Blockierteil in eine Bereitschaftsstellung, z.B. dadurch indem das Blockierteil in den Schlitz des Klemmringes eingreift und dadurch den Klemmring aufweitet, federvorgespannt, in welcher die auf der Welle angeordnete Bremsscheibe und damit der Elektromotor gegenüber dem Klemmring frei drehen kann. Durch Lösen des Blockierteils verengt sich der Schlitz des Klemmringes aufgrund der Federvorspannung selbsttätig, so dass das Klemmteil durch das Zusammenziehen des Klemmringes schlagartig an der Bremsscheibe reibschlüssig zur Anlage gelangt, und der Elektromotor in einer sehr kurzen Zeitspanne abgebremst wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Klemmteil eine Ringfläche aufweist, mit der das Klemmteil durch die Verformung an der Radialaußenseite der Bremsscheibe zur Anlage gelangt. Dadurch kann ein größtmöglicher Abstand der wirkenden Reibkraft von der Drehachse der Bremsscheibe, d.h. ein größtmögliches Bremsmoment verwirklicht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ringfläche mehrere flexible durch Schlitze voneinander getrennte Abschnitte aufweist. Dadurch kann für das Klemmteil ein verhältnismäßig formstabiler Werkstoff gewählt werden, über den eine hohe Anpresskraft verwirklicht werden kann, da die erforderliche Flexibilität des Klemmringes bewusst durch die Schlitze erzielt wird. Insbesondere kann das Klemmteil dadurch sehr einfach auf einen kleineren Durchmesser zusammengedrückt oder auf einen größeren Außendurchmesser aufgeweitet werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass an der Ringfläche ein oder mehrere Verdickungen vorgesehen sind, welche durch den in der Klemmstellung befindlichen Klemmring punktuell an die Bremsscheibe anpressbar sind. Durch die Verdickungen kann eine erhöhte punktuelle Flächenanpresskraft von dem Klemmring auf das Klemmteil und schließlich von dem Klemmteil auf die Bremsscheibe ausgeübt werden, wodurch die Bremszeit weiter verringert werden kann.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Klemmteil an eine weitere Funktionsbaugruppe des Gurtaufrollers angekoppelt ist. Die Bremseinrichtung dient in diesem Fall gleichzeitig als Schnellspannkupplung zur Ankopplung des Elektromotors an eine weitere Funktionsbaugruppe, so dass der Elektromotor in einer weiteren Verwendung als Antrieb in der weiteren Funktionsbaugruppe genutzt werden kann.
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Insbesondere kann die Funktionsbaugruppe eine Kraftbegrenzungseinrichtung sein. Der Elektromotor kann in diesem Fall zur Steuerung der Kraftbegrenzungseinrichtung oder auch selbst im Generatorbetrieb als Teil der Kraftbegrenzungseinrichtung genutzt werden. Die Bremseinrichtung ist in dieser Verwendung besonders sinnvoll, da die Drehrichtung der Gurtwelle von dem Straffvorgang zu dem kraftbegrenzten Gurtbandauszug während der Kraftbegrenzungsphase umgedreht wird, d.h. der Elektromotor muss in einer Übergangsphase bis zum Stillstand abgebremst werden, was mit der vorgeschlagenen Bremseinrichtung besonders schnell und mit einfachen Mitteln realisiert werden kann.
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Dabei wird vorgeschlagen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung ein strangförmiges Reibelement umfasst, welches um einen relativ zu diesem feststehenden Absatz gewickelt ist, und dass das Klemmteil bewegungstechnisch mit einem Ende des Reibelementes verbunden ist. Durch die vorgeschlagene Ausbildung der Kraftbegrenzungseinrichtung kann eine Kraftbegrenzungseinrichtung mit einem besonders einfach steuerbaren Kraftbegrenzungsniveau bereitgestellt werden, indem ein Ende des Reibelementes mit einem Sicherheitsgurtsystem oder einer Gurtwelle des Sicherheitsgurtsystems verbunden ist, und die Steuerung des Kraftbegrenzungsniveaus durch die Steuerung der Zugkraft an dem zweiten Ende des Reibelementes erfolgt, welches mit dem Klemmteil bewegungstechnisch verbunden ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
- 1: Elektromotor mit einer Bremseinrichtung in Explosionsdarstellung, und
- 2: Bremseinrichtung vor und nach dem Lösen des Blockierteils.
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In der 1 ist ein Elektromotor 1 mit zwei herausgeführten Wellen 2 und 3 zu erkennen. Die Welle 2 dient zum Antrieb einer Gurtwelle eines nicht dargestellten Gurtaufrollers während einer Vorstraffphase. Die Welle 3 dient zum Antrieb oder zur Steuerung einer weiteren Funktionsbaugruppe des Gurtaufrollers, wie z.B. einer Kraftbegrenzungseinrichtung, und/oder zum Abbremsen des Elektromotors 1. Die Wellen 2 und 3 drehen während der Aktivierung des Elektromotors 1 mit derselben Drehzahl, welche während der Vorstraffphase ca. 15.000 U/min beträgt.
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Auf der Welle 3 ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, welche als Grundbauteile eine Bremsscheibe 4, einen geschlitzten Klemmring 5, ein Blockierteil 7 und ein Klemmteil 8 umfasst. Die Bremsscheibe 4 ist drehfest auf der Welle 3 gehalten und dreht dadurch mit einer identischen Drehzahl wie die Welle 3. Ferner ist ein Gehäuse 6 mit einer außenseitigen Tasche 15 vorgesehen, in der das Blockierteil 7 gehalten ist. Der Klemmring 5 weist einen Schlitz 14 auf, welcher durch das eingreifende Blockierteil 7 aufgeweitet wird, so dass der Klemmring 5 auf einen größeren Innendurchmesser federvorgespannt ist, wie auch in der linken Darstellung der 2 zu erkennen ist. Der Klemmring 5 ist in dem Gehäuse 6 angeordnet und umfasst ein Klemmteil 8, welches wiederum die Bremsscheibe 4 radialaußenseitig umfasst. Das Klemmteil 8 ist selbst drehbar ausgebildet und mit einer Welle 10 verbunden, welche die Drehbewegung des Klemmteils 8 auf eine weitere Funktionsbaugruppe des Gurtaufrollers überträgt. An dem Klemmteil 8 ist eine ringförmige Klemmfläche vorgesehen, welche durch mehrere in Umfangsrichtung jeweils durch einen Spalt getrennte Abschnitte 8.1, 8.2 und 8.3 gebildet ist, die von einer scheibenförmigen Grundfläche des Klemmteils 8 in Axialrichtung abragen. Jeder der Abschnitte 8.1, 8.2 und 8.3 ist an einer Randseite mit einer Verdickung 11, 12 und 13 versehen, welche so geformt sind, dass sie im unbelasteten Zustand des Klemmteils 8 radial nach außen vorstehen. Ferner sind an dem Klemmteil 8 an den Abschnitten 8.1, 8.2 und 8.3 an den Rändern radial nach außen vorstehende Zungen 16 vorgesehen, welche eine seitliche Bewegung des auf dem Klemmteil 8 außen anliegenden Klemmringes 5 begrenzen.
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In der 2 ist die Bremseinrichtung in einer Schnittdarstellung vor und nach dem Lösen des Blockierteils 7 zu erkennen. Vor dem Lösen des Blockierteils 7 greift dieses in den Schlitz 14 des Klemmringes 5 ein, so dass der Klemmring 5 auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet ist, und das Klemmteil 8 infolgedessen nicht belastet ist. Aufgrund der Nichtbelastung des Klemmteils 8 bilden die Abschnitte 8.1, 8.2 und 8.3 einen unverformten Kreisring, und die Verdickungen 11, 12 und 13 stehen nach außen vor. Das Klemmteil 8 liegt dadurch nicht an der Bremsscheibe 4 an, so dass die Bremsscheibe 4 gegenüber dem Klemmteil 8 frei drehen kann. Das Blockierteil 7 wird durch einen in der 1 dargestellten Aktuator 9 zur Betätigung der Bremseinrichtung gelöst, wobei es entweder radial nach außen, wie in der rechten Darstellung der 2 dargestellt, oder in Axialrichtung abgezogen wird. Aufgrund der axial ausgerichteten Tasche 15 wird das Blockierteil 7 in dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bevorzugt durch eine axiale Verschiebung in der Tasche 15 gelöst.
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Durch das Lösen des Blockierteils 7 zieht sich der federvorgespannte Klemmring 5 schlagartig und selbsttätig unter Verengung des Schlitzes 14 zusammen und drückt dabei die Abschnitte 8.1, 8.2 und 8.3 mit den Verdickungen 11, 12 und 13 radial nach innen, so dass die Verdickungen 11, 12 und 13 punktuell reibschlüssig an der Außenseite der Bremsscheibe 4 zur Anlage gelangen. Da das Klemmteil 8 zum Zeitpunkt des Lösens des Blockierteils 7 gegenüber der Bremsscheibe 4 feststeht, wird die Bremsscheibe 4, die Welle 3 und schließlich der Elektromotor 1 abgebremst. Dabei kann das Klemmteil 8 zusätzlich lösbar festgelegt sein, oder die Bremsscheibe 4 kann allein durch die Massenträgheit des Klemmteils 8 abgebremst werden. Damit ist das Klemmteil 8 nach dem Lösen des Blockierteils 7 über den Klemmring 5 an die Bremsscheibe 4 angekoppelt, so dass das Klemmteil 8 bedarfsweise anschließend auch von dem Elektromotor 1 angetrieben werden kann. In diesem Fall wirkt die Bremseinrichtung zusätzlich als Schnellspannkupplung zwischen der Bremsscheibe 4 und dem Klemmteil 8.
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Durch die Ankopplung des Klemmteils 8 an die Bremsscheibe 4 kann der Elektromotor z.B. zur Steuerung einer Auslassbewegung eines reibschlüssig auf einem feststehenden Ansatz aufgewickelten Reibelementes dienen, wie es z.B. in geschwindigkeitsgeregelten Kraftbegrenzungseinrichtungen verwendet wird.
