DE10339121B4

DE10339121B4 - Seat belt retractor with electric motor connected to the spring heart of the take-up spring

Info

Publication number: DE10339121B4
Application number: DE2003139121
Authority: DE
Inventors: Andreas Lucht; Geert Helge Wittenberg; Frank Matzen; Erik Ziel
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: DE10339121A1

Abstract

Sicherheitsgurtaufroller für ein Sicherheitsgurtsystem in Kraftfahrzeugen mit einer Gurtwelle und mit einer die Gurtwelle in Aufwickelrichtung vorspannenden Aufwickelfeder, deren äußeres Ende gehäusefest eingespannt und deren inneres Ende an ein drehfest mit der Gurtwelle verbundenes Federherz angeschlossen ist, und mit einem als Antrieb für die Gurtwelle in deren beiden Drehrichtungen wirkenden, in seiner Drehrichtung umschaltbaren Elektromotor, der zur Ausübung eines permanenten, der Kraft der Aufwickelfeder entgegen gerichteten Gegendrehmoments auf die Gurtwelle eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (30) als bürstenloser Elektromotor ausgebildet ist, dessen mit Magneten (33) bestückter Läufer (31) unmittelbar und drehfest mit dem Federherz (16) der Aufwickelfeder (17) verbunden ist.Seat belt retractor for a seat belt system in motor vehicles with a belt shaft and with a winding spring that pretensions the belt shaft in the winding direction, the outer end of which is clamped in a fixed manner to the housing and the inner end of which is connected to a spring heart that is connected to the belt shaft in a rotationally fixed manner, and with a drive for the belt shaft in both of them The direction of rotation of the electric motor, which can be switched in its direction of rotation, is set up to exert a permanent counter-torque on the belt shaft that is directed against the force of the winding spring, characterized in that the electric motor (30) is designed as a brushless electric motor, the one equipped with magnets (33) Runner (31) is directly and non-rotatably connected to the spring heart (16) of the winding spring (17).

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurtaufroller für ein Sicherheitsgurtsystem in Kraftfahrzeugen mit einer Gurtwelle und mit einer die Gurtwelle in Aufwickelrichtung vorspannenden Aufwickelfeder, deren äußeres Ende gehäusefest eingespannt und deren inneres Ende an ein drehfest mit der Gurtwelle verbundenes Federherz angeschlossen ist, und mit einem als Antrieb für die Gurtwelle in deren beiden Drehrichtungen wirkenden, in seiner Drehrichtung umschaltbaren Elektromotor, der zur Ausübung eines permanenten, der Kraft der Aufwickelfeder entgegen gerichteten Gegendrehmoments auf die Gurtwelle eingerichtet ist.The invention relates to a seat belt retractor for a safety belt system in motor vehicles with a belt shaft and the belt shaft biasing in the winding Aufwickelfeder whose outer end fixed to the housing and its inner end is connected to a rotatably connected to the belt shaft spring heart, and with a drive for the Gurtwelle acting in their two directions of rotation, switchable in its direction of rotation electric motor, which is adapted to exercise a permanent, the force of the take-up spring counteracting counter torque on the belt shaft.

Ein Sicherheitsgurtaufroller mit den vorgenannten Merkmalen ist aus der DE 43 32 205 C2 bekannt. Bei der dort beschriebenen Ausführungsform ist neben der über ein wellenfestes Federherz mit der Gurtwelle verbundenen Aufwickelfeder ein Elektromotor als Antrieb für eine Drehung der Gurtwelle sowohl in der Gurtabwickelrichtung als auch in der Gurtaufwickelrichtung vorgesehen, der über ein Antriebsrad, auch als Reibrad bezeichnet, an die Gurtwelle angeschlossen ist. Dem Elektromotor sind dabei mehrere Funktionen zugewiesen. Zum einen soll bei angelegtem Sicherheitsgurt ein Komfortzustand eingestellt werden, indem der Elektromotor ein permanentes, der Kraft der Aufwickelfeder entgegen gerichtetes Gegendrehmoment auf die Gurtwelle ausübt und somit die von dem angeschnallten Fahrzeuginsassen spürbare Rückzugskraft der Aufwickelfeder mindert. Andererseits arbeitet der Elektromotor bei einer festgestellten Gefahrensituation oder in einem Unfallgeschehen in der der Gurtaufwickelrichtung entsprechenden Drehrichtung gleichsinnig mit der Wirkung der Aufwickelfeder und führt damit eine Vorstraffung bzw. eine Straffung des Gurtbandes herbei.A seat belt retractor with the aforementioned features is known from DE 43 32 205 C2 known. In the embodiment described there, an electric motor is provided as a drive for rotation of the belt shaft in both the Gurtabwickelrichtung and in the Gurtaufwickelrichtung next to the over a shaft-fixed spring heart connected to the belt take-up spring, the drive wheel, also referred to as a friction wheel, to the belt shaft connected. The electric motor are assigned several functions. On the one hand, a comfort state is to be set when the seat belt is applied, in that the electric motor exerts a permanent counter-torque directed against the force of the take-up spring on the belt shaft and thus reduces the retraction force of the take-up spring which can be felt by the belted vehicle occupant. On the other hand, the electric motor works in a detected danger situation or in an accident in the Gurtaufwickelrichtung corresponding direction of rotation in the same direction with the effect of Aufwickelfeder and thus leads to a pre-tightening or tightening of the webbing.

Mit dem bekannten Gurtaufroller ist der Nachteil verbunden, dass für den Anschluß des Elektromotors an die Gurtwelle besondere Vorkehrungen zu schaffen sind, wodurch ein komplizierterer Aufbau des Gurtaufrollers bedingt ist.With the known belt retractor has the disadvantage that special provisions must be made for the connection of the electric motor to the belt shaft, whereby a more complicated structure of the belt retractor is conditional.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitsgurtaufroller der eingangs genannten Art in seinem Aufbau zu vereinfachen.The invention is therefore based on the object to simplify a seat belt retractor of the type mentioned in its construction.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The solution to this problem arises from the claim 1; advantageous embodiments and modifications of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass der Elektromotor als bürstenloser Elektromotor ausgebildet ist, dessen mit Magneten bestückter Läufer unmittelbar und drehfest mit dem Federherz der Aufwickelfeder verbunden ist.The invention provides in its basic idea that the electric motor is designed as a brushless electric motor whose rotor equipped with magnets is directly and non-rotatably connected to the spring heart of the take-up spring.

Aus der US 4 570 872 A ist es bekannt, einen Elektromotor als Antrieb für die Gurtwelle unter Zwischenschaltung einer Kupplung an das Federherz der Aufwickelfeder zu kuppeln, damit im Rahmen der bestehenden Anforderungen eine Relativdrehung des Federherzes zur Abtriebsscheibe des Elektromotors möglich ist.From the US 4 570 872 A It is known to couple an electric motor as a drive for the belt shaft with the interposition of a coupling to the spring heart of the take-up spring, so that within the existing requirements, a relative rotation of the spring heart to the driven pulley of the electric motor is possible.

Weiterhin ist ein bürstenloser Elektromotor als Antrieb für die Gurtwelle eines Gurtaufrollers aus der DE 199 59 956 A1 bekannt.Furthermore, a brushless electric motor as a drive for the belt shaft of a belt retractor from the DE 199 59 956 A1 known.

Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass der Elektromotor als bürstenloser Elektromotor mit einer derart geringen Leistungsaufnahme, beispielsweise von 10 bis 50 Watt, ausgebildet ist, dass das erzeugte Drehmoment im Bereich des von der Aufwickelfeder ausgehenden Moments, demnach in der Größenordnung von bis zu 20 N liegt. In dem angestrebten Komfortzustand ist das von dem Elektromotor aufgebrachte Moment gegen das Federmoment gerichtet und hebt dieses im maximal Fall auf. Es versteht sich, dass es nicht zu einem Ausfördern von Gurtband etwa durch die von dem Elektromotor ausgehende Beaufschlagung des Federherzes beziehungsweise der angeschlossenen Gurtwelle in Gurtabwickelrichtung kommen darf, da in diesem Fall eine Gurtbandlose erzeugt würde; Sinn des von dem Elektromotor aufgebrachten Gegenmoments zu dem Moment der Feder ist es, lediglich die Wirkung der Federkraft der Aufwickelfeder abzuschwächen bis maximal aufzuheben. Aufgrund der unmittelbaren und drehfesten Verbindung des Läufers des Elektromotors mit dem Federherz der Aufwickelfeder ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders klein, bauende Bauweise.The invention has the advantage that the electric motor is designed as a brushless electric motor with such a low power consumption, for example from 10 to 50 watts, that the torque generated in the range of the outgoing from the winding spring torque, therefore on the order of up to 20 N is. In the desired comfort state, the torque applied by the electric motor is directed against the spring moment and lifts this in the maximum case. It is understood that it may not come to a Ausördern Gurtband about by emanating from the electric motor loading of the spring heart or the connected belt shaft in Gurtabwickelrichtung, since in this case a Gurtbandlose would be generated; The purpose of the force applied by the electric motor counter-torque to the moment of the spring is to only mitigate the effect of the spring force of the Aufwickelfeder to maximum cancel. Due to the direct and rotationally fixed connection of the rotor of the electric motor with the spring heart of the take-up spring results in an advantageous manner, a particularly small, constructive design.

Da es darauf ankommt, den Anlauf des Elektromotors in Abhängigkeit von der Stellung des Läufers beziehungsweise des Federherzes zum Stator zu steuern, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß an dem Stator des Elektromotors Sensoren zur Erfassung der Position des Läufers angeordnet sind.Since it is important to control the start of the electric motor in dependence on the position of the rotor or the spring heart to the stator, according to an embodiment of the invention, that sensors for detecting the position of the rotor are arranged on the stator of the electric motor.

Eine günstige Bauweise des an das Federherz angeschlossenen bürstenlosen Elektromotors ergibt sich unter Vermeidung von erwünschten, auf die Gurtwelle einwirkenden Axialkräften dann, wenn der Stator des Elektromotors topfförmig ausgebildet ist und mit einem axial aufstehenden Randbereich den Läufer einschließt, wobei die Spulen in dem Randbereich des Läufers angeordnet sind und die Magnete in dem äußeren Umfang des Läufers eingelassen sind; hierdurch wirken die im Motor arbeitenden Kräfte radial.A favorable design of the brushless electric motor connected to the spring heart results in avoiding desired, acting on the belt shaft axial forces when the stator of the electric motor is cup-shaped and encloses the rotor with an axially upstanding edge region, wherein the coils in the edge region of the rotor are arranged and the magnets are embedded in the outer periphery of the rotor; As a result, the forces acting in the engine act radially.

Ein Vorteil in der Verwendung des bürstenlosen Elektromotors für die Steuerung des Federsystems eines Gurtaufrollers liegt darin, daß in dem Antriebsbereich keine Reibung etwa aufgrund von Bürsten bei herkömmlichen Elektromotoren entsteht, die bei den im vorliegenden Anwendungsbereich nur erwünschten geringen Momenten erheblich stören würden.An advantage in the use of the brushless electric motor for controlling the spring system of a belt retractor is that there is no friction in the drive region due to brushes in conventional electric motors, which would significantly interfere with the low in the present application range only small moments.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Die einzige Figur zeigt in einer vergrößerten Einzeldarstellung das Federherz einer Aufwickelfeder mit unmittelbar angeschlossenem Elektromotor in einer geschnittenen Seitenansicht.In the drawing, an embodiment of the invention is reproduced, which is described below. The single FIGURE shows an enlarged detail of the spring heart of a take-up spring with directly connected electric motor in a sectional side view.

Gemäß der vorstehend genannten Zeichnung ist eine baueinheitliche Ausbildung von Federherz 16 und zugeordnetem Elektromotor 30 verwirklicht. Hierbei ist der als bürstenloser Elektromotor mit einer sehr geringen Leistungsaufnahme von beispielsweise 10 bis 50 Watt ausgebildete Elektromotor 30 über Befestigungsmittel 37 an der zugeordneten Gehäuseplatte 15 des Gurtaufrollergehäuses 10 befestigt. Der Läufer 31 des Elektromotors 30 ist über einen Zapfen 32 drehfest mit dem Federherz 16 der Aufwickelfeder 17 verbunden und trägt auf seiner dem Federherz 16 abgewandten Seite in ihn eingelassene Magnete 33. Der Magnetseite des Läufers 31 ist ein Stator 34 zugeordnet, der der Lage der Magneten 33 im Läufer 31 entsprechend angeordnete Spulen 35 trägt. Zusätzlich sind an den Stator Sensoren in Form von Hallic's angebracht, mittels derer die Stellung des Läufers 31 ermittelbar ist; aufgrund der von den Sensoren 36 übermittelten Signale kann in Abhängigkeit von der Stellung des Läufers 31 und damit von der Stellung des Federherzes 16 angesteuert werden, an welcher Spule 35 des Stators 34 durch die entsprechend aufgebrachte Bestromung das Wechselfeld loslaufen muß, um ausgehend von der Stellung des Federherzes 16 das gewünschte und dem Moment der Aufwickelfeder 17 entgegen gerichtete Moment aufzubringen. Ferner ist über die Sensoren 36 die Drehrichtung des Elektromotors 30 zu bestimmen in Abhängigkeit davon, ob beispielsweise von einer stärkeren Entlastung der Aufwickelfeder aufgrund einer Änderung der Gurtverhältnisse auf ein geringes Gegenmoment überzugehen ist, so daß die Kraft der Aufwickelfeder 17 einem größeren Maße wirksam ist.According to the above drawing is a structural design of Federherz 16 and associated electric motor 30 realized. Here, the designed as a brushless electric motor with a very low power consumption of, for example, 10 to 50 watts electric motor 30 via fasteners 37 on the associated housing plate 15 of the belt retractor housing 10 attached. The runner 31 of the electric motor 30 is over a cone 32 rotatably with the spring heart 16 the winding spring 17 connected and wearing on his feather heart 16 opposite side embedded in it magnets 33 , The magnet side of the runner 31 is a stator 34 assigned to the location of the magnets 33 in the runner 31 correspondingly arranged coils 35 wearing. In addition, sensors in the form of Hallic's are attached to the stator, by means of which the position of the rotor 31 can be determined; due to the from the sensors 36 transmitted signals may depend on the position of the rotor 31 and thus the position of the spring heart 16 can be controlled on which coil 35 of the stator 34 must go through the correspondingly applied current to the alternating field to starting from the position of the spring heart 16 the desired and the moment of the winding spring 17 to apply opposing moment. It is also about the sensors 36 the direction of rotation of the electric motor 30 to be determined depending on whether, for example, to go from a greater discharge of the take-up spring due to a change in the belt ratios to a low counter-torque, so that the force of the take-up spring 17 is effective to a greater extent.

Wie nicht weiter dargestellt, kann zur Vermeidung unerwünschter, auf die Gurtwelle einwirkende Axialkräfte vorgesehen sein, daß der Stator 34 mit einem axial aufstehenden Randbereich den Läufer 31 auch dessen Außenumfang topfförmig umgreift, wobei die Zuordnung der Spulen 35 und der Magnete 33 jeweils in den äußeren Randbereichen von Stator 34 und Läufer 31 getroffen ist, so daß bei Wirksamkeit des umlaufenden Wechselfeldes eine radiale Kraftbeanspruchung eintritt.As not shown further, it can be provided to prevent unwanted, acting on the belt shaft axial forces that the stator 34 with an axially upstanding edge of the runner 31 its outer circumference cup-shaped surrounds, wherein the assignment of the coils 35 and the magnets 33 each in the outer edge areas of stator 34 and runners 31 is taken, so that occurs in the effectiveness of the rotating alternating field, a radial force stress.

Claims

Seat belt retractor for a safety belt system in motor vehicles with a belt shaft and the belt reel biasing in the winding take-up spring whose outer end fixed to the housing and the inner end is connected to a rotatably connected to the belt shaft spring heart, and with a drive for the belt shaft in the two Direction of rotation acting, reversible in its direction of rotation electric motor, which is adapted to exercise a permanent, the force of the take-up spring counteracting reaction torque to the belt shaft, characterized in that the electric motor ( 30 ) is designed as a brushless electric motor whose magnet ( 33 ) equipped runner ( 31 ) directly and rotationally fixed with the spring heart ( 16 ) of the winding spring ( 17 ) connected is.

Seat belt retractor according to claim 1, characterized in that on the stator ( 34 ) of the electric motor ( 30 ) Sensors ( 36 ) for detecting the position of the runner ( 31 ) are arranged.

Safety belt retractor according to claim 1 or 2, characterized in that the stator ( 34 ) of the electric motor ( 30 ) cup-shaped and with an axially upstanding edge region of the rotor ( 31 ), wherein the coils in the edge region of the rotor ( 31 ) are arranged and the magnets in the outer periphery of the rotor ( 31 ) are admitted.