DE102023201956A1

DE102023201956A1 - Electric motor for use in a vehicle seat belt tensioner

Info

Publication number: DE102023201956A1
Application number: DE102023201956.6A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Juling; Martin Specht
Original assignee: HS Products Engineering GmbH
Current assignee: HS Products Engineering GmbH
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2024-09-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor (10) mit mindestens einem Rotor (20) und mindestens einem Stator (30) zur Verwendung in einem Gurtstraffer (100) eines Fahrzeugs, wobei der Rotor (20) als Flachläufer ausgebildet ist mit einem Rotordurchmesser (RD) zwischen 75 mm und 85 mm und Magnetabschnitte (22) aufweist mit einer Magnetdicke (MD) zwischen 4 mm und 8 mm, und wobei weiter der Stator (30) als Flachstator ausgebildet ist und einen Luftspalt (32) zum Rotor (20) aufweist, welcher eine Luftspaltbreite (LB) von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweist.The present invention relates to an electric motor (10) with at least one rotor (20) and at least one stator (30) for use in a belt tensioner (100) of a vehicle, wherein the rotor (20) is designed as a flat rotor with a rotor diameter (RD) between 75 mm and 85 mm and has magnet sections (22) with a magnet thickness (MD) between 4 mm and 8 mm, and wherein the stator (30) is further designed as a flat stator and has an air gap (32) to the rotor (20), which has an air gap width (LB) of 0.1 mm to 0.5 mm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator zur Verwendung in einem Gurtstraffer eines Fahrzeugs sowie eine Gurtstraffervorrichtung eines Fahrzeugs mit einem solchen Elektromotor.The present invention relates to an electric motor with a rotor and a stator for use in a belt tensioner of a vehicle and a belt tensioner device of a vehicle with such an electric motor.

Es ist bekannt, dass in Fahrzeugen Gurtretraktoren mit Gurtstraffern eingesetzt werden, um Gurtbänder auf- und abzuwickeln. Diese Gurtbänder, welche einen Teil eines Sicherheitsgurtsystems eines Fahrzeugs bilden, sind demnach in reversibler Weise auf- und abzuwickeln, müssen jedoch in einer Crashsituation die notwendige, sichernde Rückhaltefunktionalität gewährleisten. Bei bekannten Gurtvorrichtungen wird hierzu üblicherweise eine mechanische Lösung verwendet. Um in einer Crashsituation nicht nur ein Sperren gegen einen weiteren Auszug zu gewährleisten, sondern darüber hinaus ein aktives Rückziehen und damit Straffen des Gurtes zu bewirken, sind bekannte Lösungen für Sicherungssysteme üblicherweise mit pyrotechnischen Gurtstraffern ausgestattet. Diese zünden eine pyrotechnische Ladung in einer Crashsituation und treiben auf diese Weise eine Wickelwelle in Aufwickelrichtung an, um die gewünschte Aufwickelbewegung zum Straffen des Gurtes zur Verfügung zu stellen.It is known that belt retractors with belt tensioners are used in vehicles to wind up and unwind belt straps. These belt straps, which form part of a vehicle's safety belt system, can therefore be wound up and unwound in a reversible manner, but must ensure the necessary, secure restraint functionality in a crash situation. In known belt devices, a mechanical solution is usually used for this. In order to not only ensure that the belt is blocked against further extension in a crash situation, but also to actively retract and thus tighten the belt, known solutions for safety systems are usually equipped with pyrotechnic belt tensioners. These ignite a pyrotechnic charge in a crash situation and in this way drive a winding shaft in the winding direction in order to provide the desired winding movement for tightening the belt.

Nachteilhaft ist es, dass solche pyrotechnischen Ladungen zum einen bei der Montage im Fahrzeug mit hohem Sicherheitsaufwand behandelt werden müssen. Darüber hinaus sind sie relativ teuer und können auch nur ein einziges Mal bei einer Crashsituation eingesetzt werden. Löst ein solcher pyrotechnischer Gurtstraffer aus, ist anschließend ein kompletter Austausch dieses Gurtstraffers notwendig.The disadvantage is that such pyrotechnic charges have to be handled with great care when installed in the vehicle. In addition, they are relatively expensive and can only be used once in a crash situation. If such a pyrotechnic belt tensioner is triggered, the belt tensioner must then be completely replaced.

Anstelle pyrotechnischer Gurtstraffer elektromotorische Gurtstraffer einzusetzen, ist bisher nicht effizient umsetzbar. Dies liegt zum einen daran, dass Elektromotoren mit einer ausreichend starken Drehmomentleistung zu groß und zu schwer sind, um sie in der gewünschten Position im Fahrzeug einzubauen. Flachläufermotoren, also Elektromotoren mit einem flachen Rotor und einem flachen Stator, sind zwar in der Lage die beengten Bauräume und Vorgaben in einem Fahrzeug zu erfüllen, stellen jedoch üblicherweise nicht die notwendigen Drehmomente zur Verfügung.Using electric belt tensioners instead of pyrotechnic belt tensioners has not yet been efficiently implemented. This is partly because electric motors with sufficiently high torque output are too large and heavy to be installed in the desired position in the vehicle. Flat rotor motors, i.e. electric motors with a flat rotor and a flat stator, are able to meet the tight installation spaces and specifications in a vehicle, but usually do not provide the necessary torque.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise einen Elektromotor für einen Gurtstraffer einer Gurtvorrichtung eines Fahrzeugs einsetzen zu können.It is therefore the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to be able to use an electric motor for a belt tensioner of a belt device of a vehicle in a cost-effective and simple manner.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Gurtstraffervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Elektromotor beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gurtstraffer und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is achieved by an electric motor with the features of claim 1 and a belt tensioner device with the features of claim 10. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the electric motor according to the invention naturally also apply in connection with the belt tensioner according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to each other.

Erfindungsgemäß wird ein Elektromotor vorgeschlagen, welcher mindestens einen Rotor und mindestens einen Stator aufweist zur Verwendung in einem Gurtstraffer eines Fahrzeugs. Der Rotor ist dabei als Flachläufer ausgebildet und weist einen Rotordurchmesser zwischen 75 Millimeter und 85 Millimeter auf. Darüber hinaus ist der Rotor mit Magnetabschnitten ausgestattet, mit einer Magnetdicke zwischen 4 Millimetern und 8 Millimetern. Auch der Stator ist für die Ausbildung als Flachläufermotor als Flachstator ausgebildet und weist einen Luftspalt zum Rotor auf, welcher eine Luftspaltbreite von 0,1 Millimeter bis 0,5 Millimeter aufweist. Hier ist die Breite des Spaltes zwischen der dem Stator zugewandten Seite des Magneten und des Stators als Luftspaltbreite definiert, also der Freigang zwischen den rotierenden und stehenden Motorteilen.According to the invention, an electric motor is proposed which has at least one rotor and at least one stator for use in a belt tensioner of a vehicle. The rotor is designed as a flat rotor and has a rotor diameter of between 75 millimeters and 85 millimeters. In addition, the rotor is equipped with magnet sections with a magnet thickness of between 4 millimeters and 8 millimeters. The stator is also designed as a flat stator for the design as a flat rotor motor and has an air gap to the rotor which has an air gap width of 0.1 millimeters to 0.5 millimeters. Here, the width of the gap between the side of the magnet facing the stator and the stator is defined as the air gap width, i.e. the clearance between the rotating and stationary motor parts.

Der erfindungsgemäße Kerngedanke beruht nun darauf, die kompakte Bauweise eines Flachläufers so zu modifizieren, dass er eine ausreichende Leistung zur Verfügung stellt, um die Anforderungen für den Antrieb eines Gurtstraffers zu erfüllen und trotzdem in beengten Bauräumen einsetzbar ist. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Lösung durch drei wesentliche Konstruktionsparameter gewährleistet. Zum einen ist der erfindungsgemäße Elektromotor mit einem relativ großen Rotordurchmesser im Verhältnis zur Dicke der Magnetabschnitte ausgestattet. Während die Magnetabschnitte eine Magnetdicke im Bereich zwischen 4 und 8 Millimetern aufweisen, ist der Rotordurchmesser 10- bis 20-mal so groß wie diese Magnetdicke und liegt im Bereich zwischen 75 Millimetern und 85 Millimetern. Dies führt also zu einer sehr flachen, aber breiten Bauweise, die den beengten Bauraumsituationen bei Gurtstraffern eines Fahrzeugs Rechnung trägt. Durch die flache, aber breite Bauweise und die Reduktion der Luftspaltbreite auf den erfindungsgemäßen Bereich zwischen 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter wird darüber hinaus eine Leistungssteigerung für den Elektromotor erzielt, der es erlaubt, trotz der flachen, aber breiten Bauweise die notwendigen Anforderungen für ein Straffen eines Gurtbandes in einer Crashsituation an einem Gurtstraffer zur Verfügung zu stellen.The core idea of the invention is to modify the compact design of a flat rotor so that it provides sufficient power to meet the requirements for driving a belt tensioner and can still be used in confined spaces. This is ensured in the solution according to the invention by three essential design parameters. Firstly, the electric motor according to the invention is equipped with a relatively large rotor diameter in relation to the thickness of the magnet sections. While the magnet sections have a magnet thickness in the range between 4 and 8 millimeters, the rotor diameter is 10 to 20 times as large as this magnet thickness and is in the range between 75 millimeters and 85 millimeters. This leads to a very flat but wide design that takes into account the confined space situations for belt tensioners in a vehicle. The flat but wide design and the reduction of the air gap width to the inventive range between 0.1 millimetres and 0.5 millimetres also result in an increase in the performance of the electric motor, which allows the necessary requirements for tightening a belt strap in a crash situation to be met despite the flat but wide design. situation on a belt tensioner.

Mit anderen Worten wird erst durch die erfindungsgemäß zusammengestellte Kombination von flachen Magnetdicken, engen Luftspaltbreiten und einem vergrößertem Rotordurchmesser eine Verwendung eines solchen Elektromotors für einen Gurtstraffer überhaupt möglich. Es handelt sich also um einen kleinen, flachen, etwas verbreiterten Elektromotor, welcher überraschender Weise aufgrund der besonderen Eigenschaften und der Verhältnisse der genannten Konstruktionsparameter zueinander für einen Gurtstraffer eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann.In other words, the use of such an electric motor for a belt tensioner is only possible thanks to the combination of flat magnet thicknesses, narrow air gap widths and an enlarged rotor diameter put together according to the invention. It is therefore a small, flat, slightly wider electric motor which, surprisingly, can be used for a belt tensioner in a vehicle due to the special properties and the relationships between the above-mentioned design parameters.

Dabei ist noch darauf hinzuweisen, dass bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor dieser insbesondere zerstörungsfrei, die gewünschten Leistungen mehrfach zur Verfügung stellen kann. So kann zum Beispiel das Abgabedrehmoment für eine Crashsituation zum Straffen eines Gurtes im Gegensatz zu einer pyrotechnischen Lösung nicht nur ein einziges Mal, sondern wiederholt eingesetzt werden. Weiterhin kann das Abgabedrehmoment zur Beinflussung des Kraftniveaus des Gurtkraftbegrenzers eingesetzt werden. Dies kann auch wiederholt stattfinden und in beide Drehrichtungen erfolgen. Auch kann nach einer Crashsituation der Elektromotor in der entgegengesetzten Richtung betrieben werden, um eine sogenannte Gurtlose zu erzeugen und nach bereits erfolgter Rückhaltefunktion des Gurtbandes dieses wieder freizugeben. Dies erlaubt es im Anschluss an eine Crashsituation einen erleichterten Zugang und insbesondere ein erleichtertes Lösen des Gurtbandes, insbesondere der Gurtschnalle, für den Fahrzeuginsassen und/oder das Rettungspersonal zur Verfügung zu stellen.It should also be noted that an electric motor according to the invention can provide the desired performance multiple times, particularly in a non-destructive manner. For example, the output torque for a crash situation to tighten a belt can be used repeatedly, rather than just once, in contrast to a pyrotechnic solution. Furthermore, the output torque can be used to influence the force level of the belt force limiter. This can also take place repeatedly and in both directions of rotation. After a crash situation, the electric motor can also be operated in the opposite direction to create a so-called belt slack and to release the belt webbing again after it has already performed its restraining function. This makes it easier for vehicle occupants and/or rescue personnel to access and, in particular, to release the belt webbing, in particular the belt buckle, following a crash situation.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor der Rotordurchmesser zwischen 79 Millimeter und 83 Millimeter beträgt, insbesondere zwischen 80 Millimeter und 82 Millimeter. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor der Rotordurchmesser im Bereich um die 81 Millimeter mit besonderes großen Vorteilen hinsichtlich des benötigten abzugebenden Drehmoments zu rechnen ist. Durch die Eingrenzung des Rotordurchmessers auf diesen bevorzugten Bereich um circa 81 Millimeter werden die erfindungsgemäßen Vorteile eines flachen, jedoch breiten und damit immer noch leistungsfähigen Elektromotors besonders gut erzielbar.It can be advantageous if the rotor diameter of an electric motor according to the invention is between 79 millimeters and 83 millimeters, in particular between 80 millimeters and 82 millimeters. Surprisingly, it has been found that a rotor diameter of around 81 millimeters in an electric motor according to the invention can be expected to have particularly great advantages in terms of the torque required to be delivered. By limiting the rotor diameter to this preferred range of around 81 millimeters, the advantages of a flat, but wide and therefore still powerful electric motor according to the invention can be achieved particularly well.

Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor der Rotor 16 Magnetabschnitte aufweist, welche einzelne magnetische Pole ausbilden. Diese Magnetabschnitte können voneinander getrennt sein und zum Beispiel durch die später noch zu erläuterten Einzelmagnete ausgebildet sein. Jedoch ist es auch denkbar, dass diese Magnetabschnitte ineinander übergehen, und zum Beispiel eine ringartige Ausgestaltung der Pole zur Verfügung stellen. Die 16 Magnetabschnitte sind insbesondere mit abwechselnder Polung versehen, sodass eine entsprechend hohe Anzahl an Polwechseln pro Umlauf des Rotors die gewünschte Leistungsfähigkeit und Genauigkeit bei der Rotation des Rotors beim Antrieb des Elektromotors erzielbar wird.It can also be advantageous if the rotor of an electric motor according to the invention has 16 magnet sections which form individual magnetic poles. These magnet sections can be separated from one another and can be formed, for example, by the individual magnets explained later. However, it is also conceivable that these magnet sections merge into one another and, for example, provide a ring-like design of the poles. The 16 magnet sections are in particular provided with alternating polarity, so that a correspondingly high number of pole changes per revolution of the rotor can achieve the desired performance and accuracy in the rotation of the rotor when driving the electric motor.

Weitere Vorteile sind ebenfalls erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor der Rotor wenigstens abschnittsweise, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig, aus einem Sintermaterial besteht. Dabei handelt es sich insbesondere um ein metallisches und/oder keramisches Sintermaterial, welches es erlaubt, den Rotor einstückig, monolithisch und/oder integral zu fertigen. Das Sintern, insbesondere in aufbauender Weise, erlaubt eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung des Rotors. Darüber hinaus kann es auf diese Weise möglich sein, mithilfe von magnetischen und/oder magnetisierbarem Sintermaterial die Magnetabschnitte als Teil des Rotors direkt bei der Fertigung mit herzustellen.Further advantages can also be achieved if, in an electric motor according to the invention, the rotor consists at least in sections, in particular completely or essentially completely, of a sintered material. This is in particular a metallic and/or ceramic sintered material, which allows the rotor to be manufactured in one piece, monolithically and/or integrally. Sintering, in particular in a constructive manner, allows the rotor to be manufactured particularly simply and inexpensively. In addition, it can be possible in this way to manufacture the magnet sections as part of the rotor directly during production using magnetic and/or magnetizable sintered material.

Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor ein Winkelsensor in einer Lagervorrichtung des Rotors integriert ist. Über eine Lagervorrichtung wird der Rotor üblicherweise nicht nur hinsichtlich seiner Rotationsbewegung gelagert und abgestützt, sondern kann vorzugsweise auch eine Rotationsübergabe als Schnittstelle zur Verfügung stellen, um die erzeugte Rotation des Rotors an eine gewünschte Mitrotation einer Wickelvorrichtung zu übergeben. Die Integration eines Winkelsensors, welcher auch als Winkelgeber bezeichnet werden kann, in eine solche Lagervorrichtung, vergrößert die Kompaktheit eines erfindungsgemäßen Elektromotors noch weiter. Insbesondere dann, wenn eine definierte Positionierung des Rotors relativ zum Stator gewünscht wird, also zum Beispiel eine definierte Einnahme einer Relativposition, kann der Winkelsensor/Winkelgeber in der Lage sein, bei dieser Positionierung zu helfen, beziehungsweise kontrollierend diese Relativpositionierung zu überwachen. Die Lagervorrichtung ist dabei vorzugsweise mindestens eine radial innenliegende Lagervorrichtung, welche mit einer Abtriebswelle des Rotors zusammenwirkt und/oder diese beinhaltet. Auch zwei oder mehr Lagerstellen sind denkbar, beispielsweise axial auf einer Mittelachse mit einem Abstand von ca. 10 mm vor und hinter der Ebene des Rotors. Die Integration des Winkelsensors in diese Lagervorrichtung reduziert die Gesamtdicke eines solchen Elektromotors weiter, sodass auf diese Weise die Kompaktheit des Elektromotors, insbesondere in Dickenrichtung noch weiter verbessert werden kann.It can also be advantageous if an angle sensor is integrated into a bearing device of the rotor in an electric motor according to the invention. The rotor is usually not only supported and supported with regard to its rotational movement via a bearing device, but can preferably also provide a rotation transfer as an interface in order to transfer the generated rotation of the rotor to a desired co-rotation of a winding device. The integration of an angle sensor, which can also be referred to as an angle encoder, into such a bearing device increases the compactness of an electric motor according to the invention even further. In particular, if a defined positioning of the rotor relative to the stator is desired, for example a defined assumption of a relative position, the angle sensor/angle encoder can be able to help with this positioning or to monitor this relative positioning in a controlling manner. The bearing device is preferably at least one radially inner bearing device which interacts with and/or contains an output shaft of the rotor. Two or more bearing points are also conceivable, for example axially on a central axis with a distance of approx. 10 mm in front of and behind the plane of the rotor. The integration of the angle sensor in this bearing device further reduces the overall thickness of such an electric motor, thus increasing the compactness of the electric motor, especially in the thickness direction, can be further improved.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor ein Winkelsensor benachbart zu dem Rotor angeordnet ist. Dabei kann es sich um eine alternative Anordnung zum voranstehenden Absatz handeln oder auch um eine Kombination. Auch dieser Winkelsensor kann in der erläuterten Weise als Winkelgeber bezeichnet werden und auch hier eine Kontrolle der Relativpositionierung des Rotors innerhalb des Stators gewährleisten.Furthermore, it is advantageous if an angle sensor is arranged adjacent to the rotor in an electric motor according to the invention. This can be an alternative arrangement to the previous paragraph or a combination. This angle sensor can also be referred to as an angle encoder in the manner explained and can also ensure control of the relative positioning of the rotor within the stator.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor die Magnetabschnitte wenigstens teilweise als Einzelmagnete ausgebildet sind. Solche Einzelmagnete können direkt aneinander angrenzen oder beabstandet voneinander angeordnet sein. Die Verwendung von Einzelmagneten erlaubt eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung dieser Einzelmagnete, insbesondere können Standardmagnete verwendet werden. Dabei ist es unerheblich, ob diese Magnetabschnitte in Form der Einzelmagnete permanent magnetisch sind oder magnetisiert sind.It is also advantageous if the magnet sections in an electric motor according to the invention are at least partially designed as individual magnets. Such individual magnets can be directly adjacent to one another or arranged at a distance from one another. The use of individual magnets allows these individual magnets to be manufactured particularly easily and inexpensively; in particular, standard magnets can be used. It is irrelevant whether these magnet sections in the form of individual magnets are permanently magnetic or magnetized.

Darüber hinaus von Vorteil ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor die Magnetabschnitte wenigstens teilweise als Ringsegmente ausgebildet sind und einen geschlossenen Magnetring ausbilden. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Alternative zu den einzelnen Magneten gemäß dem voranstehenden Absatz. Diese Magnetabschnitte bilden damit eine im Wesentlichen geschlossene und ringförmige Magnetstruktur und hinsichtlich der Gewichtsverteilung insbesondere eine unwuchtarme oder sogar unwuchtfreie Ausgestaltung des Rotors. Nicht zuletzt wird es auf diese Weise möglich, den Magnetring in die Fertigung des Rotors zu integrieren, sodass bei der Montage des Rotors im Elektromotor kein separater Montageschritt für eine Befestigung von Einzelmagneten mehr berücksichtigt werden muss.Furthermore, it is also advantageous if, in an electric motor according to the invention, the magnet sections are at least partially designed as ring segments and form a closed magnet ring. This is preferably an alternative to the individual magnets according to the previous paragraph. These magnet sections thus form a substantially closed and ring-shaped magnet structure and, in terms of weight distribution, in particular a low-unbalance or even unbalance-free design of the rotor. Last but not least, this makes it possible to integrate the magnet ring into the production of the rotor, so that when assembling the rotor in the electric motor, a separate assembly step for attaching individual magnets no longer has to be taken into account.

Weiter von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor der Rotor über die Magnetabschnitte eine maximale (in der Spitze) magnetische Flussdichte zwischen 600 mT und 800mT im Luftspalt zwischen den Magnetabschnitten des Rotors und dem Stator erzeugt. Dies führt dazu, dass die erfindungsgemäßen Vorteile einer verstärkten Leistungsfähigkeit des Elektromotors bei trotzdem kompakter und flacher Bauweise noch weiter verbessert werden.It can also be advantageous if, in an electric motor according to the invention, the rotor generates a maximum (peak) magnetic flux density of between 600 mT and 800 mT in the air gap between the magnet sections of the rotor and the stator via the magnet sections. This leads to the advantages according to the invention of increased performance of the electric motor being further improved while still maintaining a compact and flat design.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Gurtstraffervorrichtung für eine Gurtvorrichtung eines Fahrzeugs. Eine solcher Gurtstraffervorrichtung weist eine Wickelvorrichtung für ein reversibles Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurtes der Gurtvorrichtung auf. Hierfür ist ein Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, zum Antrieb der Wickelvorrichtung in wenigstens einer Wickelrichtung. Damit bringt eine erfindungsgemäße Gurtstraffervorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie zu einem erfindungsgemäßen Elektromotor ausführlich erläutert worden sind.A further subject of the present invention is a belt tensioner device for a belt device of a vehicle. Such a belt tensioner device has a winding device for reversibly winding and unwinding a safety belt of the belt device. For this purpose, an electric motor according to the present invention is provided for driving the winding device in at least one winding direction. A belt tensioner device according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been explained in detail for an electric motor according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schematisch:

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
2 die Ausführungsform der 1 in seitlicher Darstellung,
3 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtstraffers,
5 die Ausführungsform der 4 in seitlicher Darstellung.

Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. They show schematically:

1 an embodiment of an electric motor according to the invention,
2 the embodiment of the 1 in side view,
3 an alternative embodiment of an electric motor according to the invention,
4 an embodiment of a belt tensioner according to the invention,
5 the embodiment of the 4 in side view.

Die 1 und 2 zeigen sehr schematisch einen erfindungsgemäßen Elektromotor 10. Dieser ist als Flachläufer mit Flachstator ausgebildet, sodass der Rotor 20 eine kreisförmige Platte darstellt, mit einer zentralen Lagervorrichtung 24. Diese zentrale Lagervorrichtung 24 kann auch als Welle ausgebildet sein, um den Abtrieb der erzeugen Rotation des Rotors 20 zur Verfügung zu stellen.The 1 and 2 show very schematically an electric motor 10 according to the invention. This is designed as a flat rotor with a flat stator, so that the rotor 20 represents a circular plate, with a central bearing device 24. This central bearing device 24 can also be designed as a shaft in order to provide the output of the generated rotation of the rotor 20.

Weiter zeigt die 2, dass in die Lagervorrichtung 24 ein Winkelgeber als Winkelsensor 40 integriert ist, um die Relativpositionierung beziehungsweise die Rotationsposition des Rotors 20 erfassen und damit kontrollieren zu können. Auch zeigt die 2 eine Lösung mit beidseitigen Magnetabschnitten 22 auf einem gemeinsamen Magnetträger und auch einem beidseitig ausgebildeten Stator 30 mit Rückschluss.The 2 that an angle sensor 40 is integrated into the bearing device 24 in order to be able to detect and thus control the relative positioning or the rotational position of the rotor 20. The 2 a solution with magnet sections 22 on both sides on a common magnet carrier and also a stator 30 with a return path formed on both sides.

Bei der Ausführungsform der 1 und 2 sind die Magnetabschnitte 22 als 16 Einzelmagnete ausgebildet, welche auf einem Umfangskreis des Rotors 20 befestigt sind. Der Stator 30 ist hier ebenfalls als Flachstator ausgebildet, wie es insbesondere der 2 zu entnehmen ist. Der gesamte Rotordurchmesser RD des Rotors 20 liegt hier im Bereich von circa 80 Millimetern, sodass sich eine flächige Ausgestaltung bei flacher Bauweise, wie es die 2 zeigt, für den Elektromotor 10 ergibt.In the embodiment of the 1 and 2 the magnet sections 22 are designed as 16 individual magnets, which are attached to a circumferential circle of the rotor 20. The stator 30 is also designed as a flat stator, as is particularly the case with the 2 The total rotor diameter RD of the rotor 20 is in the range of approximately 80 millimeters, so that a flat design with a flat construction, as required by the 2 shows, for the electric motor 10 results.

Diese flache Bauweise und die damit verstärkte Leistung in Form des abgebbaren Drehmoments wird noch weiter verbessert durch die geringe Magnetdicke MD, wie sie die 2 zeigt. So liegt die Magnetdicke MD bei dieser Ausführungsform zum Beispiel im Bereich von 3Millimetern. Betrachtet man den kompletten Elektromotor 10 in einer Ausführungsform mit zwei Statoren und einem dazwischenliegenden Rotor so kann er wie folgt aufgebaut sein: Rückschluss, Stator 30, Luftspalt 32, Magnet, Magnetträger, Magnet, Luftspalt 32, Stator, Rückschluss, dann ergibt sich eine Gesamtmagnetdicke von zum Beispiel 6 Millimeter. Darüber hinaus ist auch der Luftspalt sehr klein ausgebildet, in der 2 der Übersichtlichkeit halber vergrößert dargestellt, nämlich als Luftspaltbreite LB im Bereich von 0,1 Millimeter.This flat design and the resulting increased performance in the form of the torque that can be delivered is further improved by the low magnet thickness MD, as 2 shows. The magnet thickness MD in this embodiment is, for example, in the range of 3 millimeters. If one considers the complete electric motor 10 in an embodiment with two stators and a rotor in between, it can be constructed as follows: return path, stator 30, air gap 32, magnet, magnet carrier, magnet, air gap 32, stator, return path, then the total magnet thickness is, for example, 6 millimeters. In addition, the air gap is also very small, in the 2 For the sake of clarity, it is shown enlarged, namely as an air gap width LB in the range of 0.1 millimeters.

Weiter zeigt die 2, dass in die Lagervorrichtung 24 ein Winkelgeber als Winkelsensor 40 integriert ist, um die Relativpositionierung beziehungsweise die Rotationsposition des Rotors 20 erfassen und damit kontrollieren zu können. Auch zeigt die 2 eine Lösung mit beidseitigen Magnetabschnitten 22 auf einem gemeinsamen Magnetträger und auch einem beidseitig ausgebildeten Stator 30 mit Rückschluß.The 2 that an angle sensor 40 is integrated into the bearing device 24 in order to be able to detect and thus control the relative positioning or the rotational position of the rotor 20. The 2 a solution with magnet sections 22 on both sides on a common magnet carrier and also a stator 30 with a return path formed on both sides.

Die 3 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Darstellung der 1 und 2. Hier ist der Elektromotor 10 wiederum flächig ausgebildet, wobei jedoch die Magnetabschnitte 22 als Magnetring zur Verfügung gestellt sind. Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform der Winkelsensor 40 separat von der Lagervorrichtung 24 ausgebildet und kann auf diese Weise zum Beispiel seitlich neben dem Rotor 20 positioniert sein.The 3 shows an alternative embodiment for displaying the 1 and 2 Here, the electric motor 10 is again flat, but the magnet sections 22 are provided as a magnet ring. In addition, in this embodiment, the angle sensor 40 is formed separately from the bearing device 24 and can thus be positioned laterally next to the rotor 20, for example.

Die 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform einer Gurtstraffervorrichtung 100, welcher einen flächigen und damit flachen Elektromotor 10 der 1 bis 3 einsetzt. Die 4 zeigt eine Draufsicht, bei welcher ein Gurtband 120 entlang einer Wickelrichtung WR von einer Wickelvorrichtung 110 abgezogen und wieder aufgewickelt werden kann. Zumindest in einer Richtung, insbesondere in der Aufwickelrichtung, dient hier der Elektromotor 10 einer Unterstützung oder Durchführung einer solchen Gurtstraffung. Hierfür ist der Elektromotor 10 in die Gurtstraffervorrichtung 100 integriert, indem die Abtriebswelle des hier nicht dargestellten Rotors 20 des Elektromotors 10 in drehmomentübertragendem Kontakt mit der Wickelvorrichtung 110 steht. Insbesondere in der 5 ist gut zu erkennen, wie flach der Elektromotor ausgebildet ist, sodass sich der benötigte Bauraum der gesamten Gurtstraffervorrichtung 100 durch den Einsatz des Elektromotors 10 nun geringfügig vergrößert.The 4 and 5 show an embodiment of a belt tensioner device 100, which has a flat and thus flat electric motor 10 of the 1 to 3 The 4 shows a plan view in which a belt webbing 120 can be pulled off a winding device 110 and wound up again along a winding direction WR. At least in one direction, in particular in the winding direction, the electric motor 10 serves to support or carry out such a belt tightening. For this purpose, the electric motor 10 is integrated into the belt tensioner device 100 in that the output shaft of the rotor 20 (not shown here) of the electric motor 10 is in torque-transmitting contact with the winding device 110. In particular in the 5 It is clearly visible how flat the electric motor is, so that the required installation space of the entire belt tensioner device 100 is now slightly increased by the use of the electric motor 10.

Es ist noch darauf hinzuweisen, dass Gegenstand der Erfindung auch eine Kombination aus einem zentralen Rotor 20 mit jeweils einem Stator 30 auf jeder Seite ist. Bei einer solchen Ausführungsform ist zum Beispiel ausgehend von der 2 ein identischer oder ein ähnlicher Stator 30 nicht nur auf der dargestellten rechten Seite des Rotors 20, sondern auch, nicht dargestellt, auf der linken Seite des Rotors 20 angeordnet.It should also be noted that the subject matter of the invention is also a combination of a central rotor 20 with a stator 30 on each side. In such an embodiment, for example, starting from the 2 an identical or similar stator 30 is arranged not only on the right side of the rotor 20 shown, but also, not shown, on the left side of the rotor 20.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can be freely combined with one another, provided they are technically expedient, without departing from the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: ElektromotorElectric motor
2020: Rotorrotor
2222: MagnetabschnitteMagnetic sections
2424: LagervorrichtungStorage device
3030: Statorstator
3232: LuftspaltAir gap
4040: Winkelsensor Angle sensor
100100: GurtstraffervorrichtungBelt tensioner device
110110: WickelvorrichtungWinding device
120120: Gurtband Webbing
RDRD: RotordurchmesserRotor diameter
MDMD: MagnetdickeMagnet thickness
LBLB: LuftspaltbreiteAir gap width
WRWR: WickelrichtungWinding direction

Claims

Electric motor (10) with at least one rotor (20) and at least one stator (30) for use in a belt tensioner (100) of a vehicle, wherein the rotor (20) is designed as a flat rotor with a rotor diameter (RD) between 75 mm and 85 mm and has magnet sections (22) with a magnet thickness (MD) between 3 mm and 8 mm, and wherein the stator (30) is further designed as a flat stator and has an air gap (32) to the rotor (20), which has an air gap width (LB) of 0.1 mm to 0.5 mm.

Electric motor (10) to Claim 1 , characterized in that the rotor diameter (RD) is between 79 mm and 83 mm, in particular between 80 mm and 82 mm.

Electric motor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (20) has 16 magnet sections (22) which form individual magnetic poles.

Electric motor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (20) consists at least in sections, in particular completely or substantially completely, of a sintered material.

Electric motor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an angle sensor (40) is integrated into a bearing device (24) of the rotor (20).

Electric motor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an angle sensor (40) is arranged adjacent to the rotor (20).

Electric motor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet sections (22) are at least partially designed as individual magnets.

Electric motor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet sections (22) are at least partially designed as ring segments and form a closed magnet ring.

Electric motor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (20) generates a maximum magnetic flux density of between up to 600 mT and up to 800 mT in the air gap (32) via the magnet sections (22).

Belt tensioner device (100) for a belt device of a vehicle, comprising a winding device (110) for reversibly winding and unwinding a safety belt of the belt device and an electric motor (10) with the features of one of the Claims 1 until 9 for driving the winding device (110) in at least one winding direction (WR).