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Die Erfindung betrifft einen reversiblen Gurtstraffer mit einem Elektromotor und einer von dem Elektromotor über ein Antriebsrad in Gurtaufwickelrichtung antreibbaren Gurtwelle.
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Aus der
WO 2003/099619 A2 ist ein reversibler Gurtstraffer bekannt, bei dem die Drehbewegung des Elektromotors über eine Getriebewelle auf die Gurtwelle übertragen wird. Die Getriebewelle ist über ein Kronenradgetriebe mit der Welle des Elektromotors und über ein Schneckenradgetriebe mit dem Antriebsrad der Gurtwelle gekoppelt.
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Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass die Anordnung der Teile zueinander nicht frei gewählt werden kann, da die Zahnräder der Getriebe die Drehbewegung jeweils um 90 Grad umlenken und dadurch die Drehachsen der in Eingriff befindlichen rotierenden Teile in einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet werden müssen. Ferner hat sich herausgestellt, dass die in dem Kronenradgetriebe und dem Schneckenradgetriebe entstehenden Geräusche während der Gurtstraffung, insbesondere für Fahrzeuge der hochwertigeren Kategorie, von den Fahrzeugherstellern nicht mehr akzeptiert werden.
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Aus der
DE 10 2008 048 339 A1 ist ferner eine Lösung bekannt, bei der die Getriebewelle über ein Schraubradgetriebe mit dem Antriebsrad und/oder dem Elektromotor verbunden ist. Die Verwendung eines Schraubradgetriebes bietet den Vorteil, dass die Drehachsen der im Eingriff befindlichen Teile auch in Winkeln ungleich 90 Grad zueinander angeordnet werden können. Dadurch können die Teile in beliebigen Winkeln zueinander angeordnet werden, so dass die Anordnung im Sinne einer kompakten Ausführung und Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Freiräume erfolgen kann. Da die Teile in den Schraubgetrieben nur zu einer punktförmigen Anlage kommen, ist darüber hinaus die Geräuschentwicklung wesentlich reduziert. Schraubgetriebe zeichnen sich im Allgemeinen dadurch aus, dass Schrägstirnräder mit verschiedenen Schrägungswinkeln aber mit gleicher Teilung und gleichem Eingriffswinkel gepaart werden. Die Radachsen können sich dabei durch verschiedene Schrägungswinkel in einem beliebigen Winkel kreuzen. Ferner besitzt ein Schraubgetriebe den Vorteil, dass die Schrägstirnräder neben den Durchmesserverhältnissen durch die Wahl der Schrägungswinkel eine zusätzliche Möglichkeit bieten, das Übersetzungsverhältnis zu verändern. Außerdem können die Schraubräder des Schraubgetriebes axial verschoben werden, ohne dass die Schraubräder dadurch außer Eingriff gelangen. Hierdurch werden die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit erheblich gesenkt, so dass der Aufwand und die Kosten, um die erforderliche Fertigungsgenauigkeit zu erreichen, erheblich gesenkt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen reversiblen Gurtstraffer zu schaffen, welcher einen möglichst einfachen konstruktiven Aufbau aufweisen soll.
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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein reversibler Gurtstraffer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor eine herausgeführte Antriebswelle aufweist, über welcher der Elektromotor unmittelbar mit dem Antriebsrad in Antriebsverbindung steht. Durch den unmittelbaren Antrieb des Antriebsrades über die herausgeführte Antriebswelle entfällt das bisher erforderliche zweite Umlenkgetriebe zur Umlenkung der Drehbewegung der Antriebswelle auf die bisher vorgesehene Getriebewelle. Dadurch kann der konstruktive Aufbau des Gurtstraffers erheblich vereinfacht werden. Ferner kann durch das entfallende Umlenkgetriebe die Geräuschentwicklung bei der Aktivierung des Gurtstraffer verringert werden. Außerdem kann die Lagerung erheblich vereinfacht werden, da die Antriebswelle im Gegensatz zu der bisher verwendeten Getriebewelle keinerlei eigener Lagerung in dem Getriebegehäuse bedarf, sofern die Lagerung der Antriebswelle in dem Elektromotor ausreichend dimensioniert ist, um die entstehenden Axialkräfte aufzunehmen.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die Längsachse der Antriebswelle und die Drehachse des Antriebsrades in einem Winkel von 90 Grad zueinander ausgerichtet sind, und die Antriebswelle über ein 90 Grad-Umlenkgetriebe an das Antriebsrad angekoppelt ist. Durch die vorgeschlagene Anordnung des Elektromotors und der dadurch erzielten Ausrichtung der Antriebswelle kann ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau des Gurtstraffers verwirklicht werden, wodurch die Herstellkosten verringert und die Funktionssicherheit bzw. die Lebenserwartung des Gurtstraffers erhöht werden kann. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Drehbewegung des Elektromotors in einem einzigen Umlenkgetriebe umgelenkt werden, wodurch die Verluste gegenüber der im Stand der Technik bekannten Lösung reduziert werden können.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die Längsachse der Antriebswelle innerhalb einer Scheibe verläuft, welche durch eine gedankliche, räumliche Erweiterung des Antriebsrades radial nach außen in Bezug zu seiner Drehachse definiert ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Getriebeeinheit mit dem Elektromotor sehr flach bauend ausgeführt werden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die Antriebswelle durch die vorgeschlagene Anordnung in einem das Antriebsrad umfassenden Gehäuse angeordnet werden kann, ohne dass dieses dazu verbreitert werden muss.
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Eine besonders kompakte Bauform des Gurtstraffers kann dabei dadurch erzielt werden, wenn der Elektromotor derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die Längsachse der Antriebswelle in der senkrecht zu der Drehachse des Antriebsrades angeordneten Mittenebene des Antriebsrades angeordnet ist.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor und das Antriebsrad in einem gemeinsamen Getriebegehäuse als Baugruppe vormontiert sind. Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Fertigungsvorgang des Gurtstraffers insofern vereinfacht werden, dass zunächst der Elektromotor mit dem Antriebsrad in dem gemeinsamen Getriebegehäuse vormontiert und dann die vormontierte Baugruppe in einem zweiten Schritt an dem Gurtstraffer montiert wird. Dadurch kann der Elektromotor mit dem Antriebsrad extern z.B. bei einem Unterlieferanten zusammen in dem Getriebegehäuse montiert werden.
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Eine besonders kompakte Bauform bei einer gleichzeitig hohen Funktionssicherheit kann dadurch verwirklicht werden, wenn auf der Antriebswelle eine Schnecke vorgesehen ist, welche in einer Außenverzahnung des Antriebsrades kämmt, und der Außendurchmesser der Schnecke kleiner oder gleich der Breite der Außenverzahnung des Antriebsrades ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann eine Getriebeeinheit verwirklicht werden, deren Breite durch das Umlenkgetriebe bzw. die Schnecke zumindest nicht vergrößert wird. Vielmehr kann die Schnecke in einem an das Antriebsrad angrenzenden Freiraum frei drehen, dessen Breite im Übergang von dem Antriebsrad nicht vergrößert werden muss. Die Schnecke wird dadurch durch das das Antriebsrad umfassende Gehäuse nach außen hin geschützt.
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Dabei kann die Drehbewegung des Elektromotors besonders einfach und effizient auf das Antriebsrad und die Gurtwelle übertragen werden, wenn die Drehbewegung der Antriebswelle in einem Schneckengetriebe mit einer einzigen Getriebestufe in einem Übersetzungsverhältnis von 45 < I < 65 auf das Antriebsrad übertragen wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der reversible Gurtstraffer ein gurtstrafferfest befestigtes Getriebegehäuse aufweist, und der Elektromotor in dem Getriebegehäuse befestigt ist. Durch die vorgeschlagene Lösung bedarf der Elektromotor keiner eigenen Befestigung an dem Rahmen des Gurtstraffers mehr, wodurch sowohl der Montagevorgang als auch der konstruktive Aufbau des Gurtstraffers vereinfacht werden kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass in dem Getriebegehäuse eine Steuereinheit zur Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers vorgesehen ist. Das Getriebegehäuse bildet damit eine bauliche Einheit mit allen zum Antrieb der Gurtwelle erforderlichen Bauteilen, von der Ansteuerung bis zur Übertragung der Drehbewegung. Damit kann ein herkömmlicher Gurtaufroller mit maximal geringen konstruktiven Anpassungen baugleich wahlweise mit und ohne reversible Gurtstrafffunktion versehen werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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1 und 2: einen reversiblen Gurtstraffer nach dem Stand der Technik; und
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3 bis 5: eine Getriebeeinheit eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers in verschiedenen Ansichten.
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In den
1 und
2 ist ein aus der
WO 2003/099619 A2 bekannter reversibler Gurtstraffer mit einer Gurtwelle
1 und einem die Gurtwelle
1 in Aufwickelrichtung während der reversiblen Straffung antreibenden Elektromotor
2 zu erkennen. An der Seite des reversiblen Gurtstraffers ist eine elektronische Steuereinheit
4 (ECU) angeordnet, welche den Elektromotor
2 ansteuert. Ferner ist an der Stirnseite des Gurtaufrollergehäuses
5 ein Getriebegehäuse
3 mit einer entsprechenden Abdeckung
6 vorgesehen.
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In der 2 ist der reversible Gurtstraffer von der Getriebeseite allerdings ohne Abdeckung 6 zu erkennen. Zwischen der Gurtwelle 1 und dem Elektromotor 2 ist eine Getriebewelle 9 zu erkennen, welche über eine Schnecke 8 in eine Verzahnung 7 eines Antriebsrades 10 eingreift. Die Verbindung zwischen dem Elektromotor 2 und der Getriebewelle 9 ist hier durch ein nicht zu erkennendes Kronenradgetriebe verwirklicht. Das Antriebsrad 10 ist ferner über eine Kupplung 11 mit der Gurtwelle 1 verbindbar, so dass die Drehbewegung des Elektromotors 2 während der Gurtstraffung durch Drehung der Getriebewelle 9 und Antreiben des Antriebsrades 10 schließlich über die Kupplung 11 auf die Gurtwelle 1 übertragen wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Drehbewegung des Elektromotors 2 über zwei Umlenkgetriebe und die Getriebewelle 9 übertragen, wobei die Drehachsen der Gurtwelle 1 und des Elektromotors 2 parallel zueinander ausgerichtet sind.
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In den 3 bis 5 ist die Getriebeeinheit eines erfindungsgemäß weiterentwickelten reversiblen Gurtstraffers zu erkennen, wobei der Funktion nach identische Teile mit den Bezugszeichen versehen sind, wie sie bereits bei der Beschreibung des reversiblen Gurtstraffers in den 1 und 2 verwendet wurden.
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Der Elektromotor 2 ist bei dieser Weiterentwicklung in das Getriebegehäuse 3 integriert, welches als vormontierte Baugruppe an dem Rahmen des reversiblen Gurtstraffers befestigt wird, in dem die Gurtwelle 1 drehbar gelagert ist. Der Elektromotor 2 stützt sich bei einer Aktivierung an dem Getriebegehäuse 3 ab, welches sich wiederum über den Rahmen des Gurtstraffers an der Fahrzeugstruktur abstützt. Der Elektromotor 2 weist eine Antriebswelle 12 auf, welche aus dem Elektromotor 2 herausgeführt ist. Die Antriebswelle 12 ist an ihrem Ende mit einer Schnecke 8 versehen, welche wiederum in die Verzahnung 7 des Antriebsrades 10 eingreift. Der Elektromotor 2 treibt damit das Antriebsrad 10 und über die Kupplung 11 auch die Gurtwelle 1 unmittelbar über die Antriebswelle 12 an. Die Kupplung 11 ist hier durch eine reibungsbetätigte, selbsttätig schaltende Kupplung verwirklicht, welche das Antriebsrad 10 bei einem Antrieb von dem Elektromotor 2 selbsttätig mit der Gurtwelle 1 koppelt. Durch die vorgeschlagene Lösung kann ein sehr kostengünstig herzustellender Gurtstraffer mit einem sehr einfachen Aufbau verwirklicht werden. Die Schnecke 8 bildet zusammen mit der Verzahnung 7 des Antriebsrades 10 ein einziges, einstufiges 90 Grad Umlenkgetriebe, mittels dessen die Drehbewegung des Elektromotors 2 auf das Antriebsrad 10 übertragen wird. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Gurtstraffer gegenüber der im Stand der Technik bisher verwendeten Lösung erheblich verbessert und die Geräuschentwicklung reduziert werden. Die Drehbewegung der Antriebswelle 12 wird dabei bevorzugt in einem Übersetzungsverhältnis von 45 < I < 65, bevorzugt von I = 56 in eine langsamere Drehbewegung, auf das Antriebsrad 10 übertragen, wobei die Drehzahl des Elektromotors 2 16.000 U/min beträgt, und das Antriebrad 10 zu einer Drehbewegung mit einer Drehzahl von 270 bis 290 U/min angetrieben wird. Die Schnecke 8 weist dabei einen Durchmesser von ca. 8,5 mm bis 8,7 mm bei einem Steigungswinkel der Zahnflanken von 8 bis 9 Grad auf, während das Antriebsrad 10 einen Außendurchmesser von 61,8 mm bis 62,0 mm bei einem Steigungswinkel der Zahnflanken von 8 bis 9 Grad aufweist.
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Der Elektromotor 2 mit der herausgeführten Antriebswelle 12 ist derart ausgerichtet und angeordnet, dass die Längsachse A der Antriebswelle 12 senkrecht zu der Drehachse B des Antriebsrades 10 ausgerichtet ist und in der senkrecht zu der Drehachse B des Antriebsrades 10 ausgerichteten Mittelebene C desselben verläuft. Dadurch ist die Antriebswelle 12 gleichzeitig innerhalb einer durch die gepunkteten Linien angedeuteten Scheibe 13 angeordnet, welche durch die radial nach außen gedachte Erweiterung des Antriebsrades 10 senkrecht zu seiner Drehachse b definiert ist. Dadurch überragt die Antriebswelle 12 das Antriebsrad 10 seitlich nicht, und es kann ein sehr flaches Getriebegehäuse 3 realisiert werden. Ferner ist der Durchmesser der Schnecke 8 kleiner als die Breite der Verzahnung 7 des Antriebsrades 10. Insgesamt kann durch die Bemessung der Schnecke 8 und durch die Ausrichtung und Anordnung des Elektromotors 2 ein sehr kompaktes und flach bauendes Getriebegehäuse 3 verwirklicht werden.
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In dem Getriebegehäuse 3 ist ferner die Steuereinheit 4 vorgesehen, so dass diese gleichfalls über das Getriebegehäuse 3 an dem Gurtstraffer befestigt ist und keiner eigenen Befestigung bedarf. Das Getriebegehäuse 3 weist damit alle zur Verwirklichung der reversiblen Gurtstrafffunktion erforderlichen Bauteile, von der Ansteuerung über die Antriebseinrichtung bis zu dem Antriebsrad 10 einschließlich der Kupplung 11, auf, so dass dadurch ein herkömmlicher Gurtaufroller mit einfachen Maßnahmen ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand mit einer reversiblen Gurtstrafffunktion ausgestattet werden kann. Die Steuereinheit 4 ist bevorzugt in der Außenform an eine entsprechende Ausnehmung in dem Getriebegehäuse oder umgekehrt angepasst. Die Platine der Steuereinheit 4 kann bevorzugt L-förmig oder S-förmig ausgebildet sein, so dass diese in einer Großserienfertigung unter einer sehr guten Ausnutzung der Fläche von Standardpanels hergestellt und aus diesen herausgeschnitten werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2003/099619 A2 [0002, 0019]
- DE 102008048339 A1 [0004]
