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Die
Erfindung betrifft einen Drehantrieb für einen Gurtstraffer, mit einem
Gehäuse,
einem darin drehbar gelagerten Ritzel sowie wenigstens einem mit
dem Ritzel gekoppelten Antriebszahnrad, das im Gehäuse gelagert
und durch in eine Druckkammer eingeleitetes Druckgas antreibbar
ist.
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Ein
gattungsgemäßer Drehantrieb
ist aus der
EP 0 628
454 A1 bekannt. Bei diesem Drehantrieb ist ein als Hohlrad
ausgebildetes Antriebszahnrad über drei
Planetenräder
mit einem das Ritzel bildenden Sonnenrad gekoppelt, wobei die Planetenräder in die Innenverzahnung
des Hohlrads und in die Außenverzahnung
des Sonnenrads eingreifen. Am Außenumfang des Hohlrades ist
ein Drehkolbenansatz gebildet, der mit dem Hohlrad einen Einflügeldrehkolben bildet.
Dieser läuft
in einem das Hohlrad umgebenden Ringraum, der mit Druckgas beaufschlagt
werden kann, um.
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Demgegenüber schafft
die Erfindung einen Drehantrieb für einen Gurtstraffer, der sich
durch eine besonders kompakte Bauweise auszeichnet. Dies wird bei
einem Drehantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß im
Antriebszahnrad ein Hohlraum mit einer im wesentlichen radial verlaufenden
Wand ausgebildet ist, die im Einbauzustand einem in den Hohlraum
ragenden, starr mit dem Gehäuse
verbundenen Vorsprung gegenüberliegt,
wobei die Wand des Hohlraums und der Vorsprung einen Teil der Wandung
der Druckkammer bilden. Die restliche Druckkammerwandung wird ebenfalls
durch Wände
des Hohlraums bzw. das Gehäuse
gebildet. Wird nun die Druckkammer mit Druckgas beaufschlagt, so
versucht sie zu expandieren. Da der Vorsprung gehäusefest
und die ihm in geringem Abstand gegenüberliegende Wand relativ zum
Gehäuse
beweglich ist (das Antriebszahnrad ist drehbar im Gehäuse gelagert),
bewegt sich die Hohlraumwand relativ zum Vorsprung: das Antriebszahnrad
dreht sich. Die Druckkammer ist also im Inneren des Antriebszahnrads
selbst ausgebildet, wodurch auf eine außerhalb des Zahnrades angeordnete Druckkammer,
die den benötigten
Platzbedarf erhöhen
würde,
verzichtet werden kann. So läßt sich
eine kompakte Bauweise von nur etwa 65 mm Durchmesser und 30 mm
Breite realisieren.
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Vorzugsweise
schließt
die Wand des Hohlraums mit dem Vorsprung im nicht betätigten Zustand einen
Winkel zwischen 10° und
45° ein.
Die dazwischenliegende Druckkammer weist also im Einbauzustand ein
vergleichsweise geringes Volumen auf, was zur Folge hat, daß die Wirkung
des Drehantriebs im Auslösefall
nahezu ohne Zeitverzögerung
einsetzt.
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Der
Vorsprung weist vorteilhaft eine Dichtung auf, die die Druckkammer
weitgehend gasdicht verschließt.
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Zur
einfachen Montage kann das Gehäuse einen
Deckel aufweisen, an dem wenigstens ein den Vorsprung bildender
Ansatz angeformt ist.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist das Antriebszahnrad als Hohlrad ausgebildet, dessen
Umfang in einem Teilbereich eine Innenverzahnung aufweist. Wenn
dabei das Hohlrad den Außendurchmesser
eines Gurtaufrollers aufweist, mit dem der Drehantrieb gekoppelt
wird, wird eine größtmögliche Straffleistung
unter optimaler Ausnutzung eines vorhandenen Platzangebots erreicht.
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Der
Teilbereich kann sich über
mehr als die Hälfte
des Umfangs erstrecken, wodurch eine besonders hohe Straffleistung
erzielt wird.
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Vorzugsweise
weist der Hohlraum im wesentlichen die Form eines Kreisringsektors
auf, dessen Zentriwinkel weniger als 180° beträgt. Durch den Zentriwinkel
wird die Größe der Druckkammer
im expandierten Zustand (nach Auslösung des Drehantriebs) festgelegt.
Dabei ergänzen
sich der Winkel, über
den sich die Innenverzahnung erstreckt, und der Zentriwinkel in
etwa zu 360°.
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Vorteilhaft
ist im Gehäuse
ein Zwischenrad gelagert, das sowohl mit dem Hohlrad als auch mit dem
Ritzel kämmt.
Auf diese Weise erhält
man ein Planetengetriebe, bei dem die Druckkammer im Inneren des
Hohlrades angeordnet ist. Durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
läßt sich
so die Straffleistung innerhalb gewisser Grenzen variabel einstellen.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung weist das Antriebszahnrad eine umlaufende Außenverzahnung
auf und steht mit dem Ritzel in direktem Eingriff. Dadurch ergibt
sich ein Drehantrieb, der sich durch eine besonders kompakte Bauweise
und geringe (träge)
Masse auszeichnet.
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Der
Hohlraum weist vorzugsweise im wesentlichen die Form eines Kreisrings
auf, der an einer Stelle durch die radial verlaufende Wand unterbrochen
ist. So kann eine besonders große
Straffleistung erreicht werden.
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Vorteilhaft
sind mehrere Antriebszahnräder vorgesehen,
die alle mit dem Ritzel kämmen
können. Die
Antriebszahnräder
sind immer mit dem Ritzel im Eingriff, wodurch die Last gleichmäßig auf
mehrere Zähne
am Ritzel verteilt wird. Es handelt sich jedoch nicht um ein Planetengetriebe,
sondern die Antriebszahnräder
werden direkt und separat mit Druckgas angetrieben.
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Es
kann ein gemeinsamer pyrotechnischer Treibsatz vorgesehen sein,
der über
sich aufzweigende Strömungskanäle mit den
Druckkammern der Antriebszahnräder
verbunden ist. Dadurch ist stets gewährleistet, daß alle Antriebszahnräder gleichzeitig
mit Druckgas beaufschlagt werden.
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Vorzugsweise
sind vier gleichmäßig um das Ritzel
herum angeordnete Antriebszahnräder
vorgesehen. Auf diese Weise ist das Ritzel keinen einseitigen, seitlich
auf es wirkenden Kräften
ausgesetzt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung.
In dieser zeigt:
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1 eine
Explosionsansicht eines Drehantriebs gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht des Drehantriebs aus 1;
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3 eine
Explosionsansicht eines Drehantriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
Perspektivansicht eines Deckels des Drehantriebs aus 3;
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5 eine
Perspektivansicht einer Druckverteilerplatte, die beim Drehantrieb
gemäß 3 zum
Einsatz kommt; und
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6 eine
Schnittansicht des Drehantriebs aus 3.
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Die 1 und 2 zeigen
einen Drehantrieb 10 für
einen Gurtstraffer gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Der Drehantrieb 10 weist ein Gehäuse, bestehend
aus einem topfartigen Gehäuseteil 12 und
einem Deckel 14, auf. Am Deckel 14 ist ein pyrotechnischer
Treibsatz 16 angeordnet, der eine Zündeinrichtung zum Auslösen des
Treibsatzes (nicht gezeigt) aufweist.
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Der
Treibsatz 16 steht über
eine Bohrung 18 im Deckel 14 mit einer Druckkammer 20 in
Strömungsverbindung.
Die Wände
der Druckkammer 20 werden durch die Wandung eines in einem
Hohlrad 22 ausgebildeten Hohlraums 24, den Deckel 14 selbst
sowie einen Vorsprung in Form eines am Deckel 14 angeformten
Ansatzes 26 gebildet. Das Hohlrad 22 ist im Gehäuseteil 12 sowie
im Deckel 14 gelagert und weist neben dem Hohlraum 24,
der im wesentlichen die Form eines Kreisringsektors mit einem Zentriwinkel < 180° hat, eine
Innenverzahnung 28 auf. Die Innenverzahnung 28 erstreckt
sich über
einen Teilbereich des Hohlrads 22, der etwas mehr als die
Hälfte
des Umfangs beträgt,
und kämmt
mit einem ebenfalls im Gehäuse
gelagerten Zwischenrad 30, das wiederum mit einem zentrisch
im Gehäuse angeordneten
Ritzel 32 in direktem Eingriff steht.
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Es
ist zu betonen, daß das
Hohlrad 22 nur im Bereich des Hohlraums 24 einen
Boden 34 aufweist und im Bereich der Innenverzahnung 28 offen
ausgeführt
ist. Der Ansatz 26 weist eine Gummidichtung 36 auf,
die sich bei einer Druckbeaufschlagung der Druckkammer 20 selbst
abdichtet. Eine dem Ansatz 26 im Einbauzustand gegenüberliegende,
radial verlaufende Wand des Hohlraums 24 trägt in den
Figuren das Bezugszeichen 38. Eine zentral im Boden des
Gehäuseteils 12 angeordnete Öffnung 40 dient der
Lagerung des Ritzels 32 und ermöglicht eine Kopplung des Drehantriebs 10 mit
einer Welle eines herkömmlichen
Gurtaufrollers (nicht gezeigt). Eine weitere Funktion des Gehäuses besteht
darin, die Innenkinematik des Drehantriebs 10 vor Schmutz
zu schützen.
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Im
normalen Fahrbetrieb ist der Drehantrieb 10 zunächst von
der Welle des Gurtaufrollers abgekoppelt. In einem Rückhaltefall
wird der pyrotechnische Treibsatz 16 gezündet und
entwickelt einen Gasdruck, der durch die Bohrung 18 im
Deckel 14 in die durch die Gummidichtung 36 abgedichtete
Druckkammer 20 des Hohlrades 22 geleitet wird.
Der Gasdruck „stützt" sich gleichsam an
der gehäusefesten und
abgedichteten, durch den Ansatz 26 gebildeten Wand ab und „drückt" auf die rotationsbewegliche Hohlraumwand 38.
Dadurch beginnt das Hohlrad 22, im Uhrzeigersinn zu rotieren,
wodurch das Zwischenrad 30 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird.
Das Zwischenrad 30 wiederum treibt das Ritzel 32 im
Uhrzeigersinn an. In diesem Moment koppelt der Drehantrieb 10,
genauer das Ritzel 32, in an sich bekannter Weise an die
Welle des Gurtaufrollers an.
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Durch
die auf diese Weise erreichte Drehmomentübertragung vom Ritzel 32 auf
die Gurtaufrollerwelle wird eine vorhandene Gurtlose eingezogen,
um eine Vorwärtsverlagerung
eines Fahrzeuginsassen während
eines Unfalls zu reduzieren. Der erfindungsgemäße Drehantrieb 10 zieht
in einer Zeitspanne von 8 ms etwa 160 mm Gurtband ein, wobei durch
unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
zwischen den beteiligten Zahnrädern
leicht eine variable Straffleistung realisiert werden kann. Bei
der gezeigten Ausführungsform
beträgt
die Übersetzung
zwischen dem Hohlrad 22 und dem Zwischenrad 30 in
etwa 1:3, zwischen dem Zwischenrad 30 und dem Ritzel 32 ungefähr 1:1,8.
Bei einer 120°-Drehung des Hohlrads 22 macht
das Ritzel 32 also 1,8 Umdrehungen.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Drehantriebs 10 besteht
darin, daß er
als komplettes Modul vormontiert werden kann.
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Die 3 und 6 zeigen
einen Drehantrieb 50 für
einen Gurtstraffer gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung, der nach dem gleichen Grundprinzip arbeitet wie der
Drehantrieb 10. Auch der Drehantrieb 50 weist
ein aus einem topfartigen Gehäuseteil 52 und
einem Deckel 54 bestehendes Gehäuse auf, an dem jedoch zusätzlich eine Druckverteilerplatte 56 angeordnet
ist. Die Druckverteilerplatte 56 weist eine mit einem pyrotechnischen Treibsatz 58 in
Verbindung stehende Bohrung 60 auf, die wiederum über vier
sich aufzweigende Strömungskanäle 62 mit
vier Bohrungen 64 im Deckel 54 in Strömungsverbindung
steht.
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Der
Deckel 54 (s. insbesondere 4) weist ferner
vier Ansätze 66 auf,
von denen jeder eine starre Wand einer von insgesamt vier Druckkammern 68 bildet.
Die übrigen
Wände der
Druckkammern 68 werden durch den Deckel 54 sowie
die Wände
je eines Hohlraums 70 gebildet, der die Form eines durch eine
radial verlaufende Wand 72 unterbrochenen Kreisrings aufweist
und im Inneren eines von vier Antriebszahnrädern 74 ausgebildet
ist.
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Alle
vier Antriebszahnräder 74 weisen
eine umlaufende Außenverzahnung 76 auf
die mit einem Ritzel 78 kämmt, das, wie auch die Antriebszahnräder 74, drehbar
im Gehäuse
gelagert ist. Zur Lagerung der Antriebszahnräder 74 im Gehäuse dienen im
Gehäuseteil 52 sowie
im Deckel 54 vorgesehene Vertiefungen 80. Das
Gehäuseteil 52 weist
zudem eine Öffnung 82 auf,
in der das Ritzel 78 gelagert ist und über die es mit der Welle eines
Gurtaufrollers gekoppelt werden kann. Zur Abdichtung der Druckkammern 68 weisen
auch die Ansätze 66 Gummidichtungen 84 auf.
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Wie
bereits mit Bezug auf den Drehantrieb 10 beschrieben, ist
auch der Drehantrieb 50 beim normalen Aufrollen des Gurtes
abgekoppelt und tritt erst im Rückhaltefall
mit der Gurtaufrollerwelle in Kontakt. Im Rückhaltefall wird der pyrotechnische Treibsatz 58 gezündet und
entwickelt einen Gasdruck, der durch die Strömungskanäle 62 in der Druckverteilerplatte 56 auf
die vier abgedichteten Druckkammern 68 verteilt wird. Dadurch
beginnen die Antriebszahnräder 74,
die nicht gegenseitig im Eingriff sind, sondern jedes für sich separat
angetrieben werden, entgegen dem Uhrzeigersinn zu rotieren. Durch
die Drehung der Antriebszahnräder 74 wird
das Ritzel 78 im Uhrzeigersinn angetrieben. In diesem Moment
kuppelt der Drehantrieb 50 an die Welle des Gurtaufrollers
und beginnt, diese ebenfalls zu rotieren. Dadurch wird Gurtband
eingezogen und die Vorwärtsverlagerung
des Fahrzeuginsassen reduziert.
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Auch
der Drehantrieb 50 zeichnet ich durch eine besonders kompakte
Bauweise aus. Durch unterschiedliche Paarungen von Antriebszahnrädern 74 und
Ritzel 78 betreffend deren Zähnezahl und Teilkreisdurchmesser
können
auch hier unterschiedliche Straffleistungen erreicht werden. So
weist die gezeigte Ausführungsform
ein Übersetzungsverhältnis von
ca. 2 zwischen den Antriebszahnrädern 74 und
dem Ritzel 78 auf, d. h. es sind beinahe zwei Umdrehungen
des Ritzels 78 möglich.