DE102006044899A1

DE102006044899A1 - Linearantrieb zum Bewegen eines Personensicherheitssystems eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006044899A1
Application number: DE200610044899
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Schmidt; Gerhard Malbrich
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-04-03

Abstract

Ein Linearantrieb zum Bewegen eines Personensicherheitssystems eines Fahrzeugs hat ein Antriebsgehäuse (10), einen Hohlkolben (12), der im Antriebsgehäuse (10) verschiebbar ist, einen pyrotechnischen Gasgenerator (16), der eine Treibladungsaufnahmekappe (22) aufweist, die das Generatoraußengehäuse bildet, eine unverschiebliche, antriebsgehäusefeste Hülse (26), die die Treibladungsaufnahmekappe (22) umgibt, und einen Druckraum (34). Der Druckraum (34) ist zwischen der Treibladungsaufnahmekappe (22), dem Hohlkolben (12) und der Hülse (26) gebildet. Der Hohlkolben (12) ist mit einem als separates Teil ausgebildeten Kraftübertragungselement (28) gekoppelt, welches die Bewegung des Hohlkolbens (12) weiterleitet und gemeinsam mit dem Hohlkolben (12) linear verfahren wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb zum Bewegen eines Personensicherheitssystems eines Fahrzeugs, insbesondere einen Linearantrieb zum Straffen eines Sicherheitsgurtes.
Solche Linearantriebe sind oft als sog. „Rack-and-Pinion"-Linearantriebe ausgebildet. Nach Aktivierung eines Gasgenerators wird ein Hohlkolben, der verschiebbar in einem Antriebsgehäuse aufgenommen ist, schlagartig bewegt, wobei eine Zahnstange mit dem Hohlkolben mitbewegt wird. Ein in die Zahnstange eingreifendes Ritzel wandelt die Linearbewegung in eine Drehbewegung um und überträgt diese auf eine Gurtspule eines Gurtaufrollers. Dabei wird ein Sicherheitsgurt gestrafft.
Erweitert man die Funktion des Hohlkolbens von der reinen Schubübertragung auf die Aufnahme und Führung der Zahnstange, z.B. durch Anformen der Zahnstange an den Hohlkolben, können im Betrieb des Linearantriebs hohe mechanische Belastungen auftreten, die beim Design des Antriebs (Auswahl der Materialien und Dimensionierung der Bauteile) berücksichtigt werden müssen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Linearantrieb mit reduzierter Bauteilbelastung zu schaffen.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung einen Linearantrieb zum Bewegen eines Personensicherheitssystems in einem Fahrzeug vor mit einem Antriebsgehäuse, einem Hohlkolben, der im Antriebsgehäuse verschiebbar ist, einem pyrotechnischen Gasgenerator, der eine Treibladungsaufnahmekappe aufweist, die das Generatoraußengehäuse bildet, einer unverschieblichen, antriebsgehäusefesten Hülse, die die Treibladungsaufnahmekappe umgibt, und einem Druckraum, der zwischen der Treibladungsaufnahmekappe, dem Hohlkolben und der Hülse gebildet ist, wobei der Hohlkolben mit einem als separates Teil ausgebildeten Kraftübertragungselement gekoppelt ist, welches die Bewegung des Hohlkolbens weiterleitet und gemeinsam mit dem Hohlkolben linear verfahren wird. Das Kraftübertragungselement, das beispielsweise eine Zahnstange ist, ist im Gegensatz zum Stand der Technik nicht an den Hohlkolben angeformt, sondern separat ausgebildet. Somit muß der Hohlkolben nicht für die Aufnahme und Führung der Zahnstange sorgen. Dies wirkt sich positiv auf die Belastung der beteiligten Bauteile aus, da keine erhöhten Spannungen aufgrund von starren Verbindungsstellen zwischen dem Hohlkolben und dem Kraftübertragungselement auftreten.
Vorzugsweise steht die Hülse auf der dem Gasgenerator abgewandten Seite über die Treibladungsaufnahmekappe in Bewegungsrichtung vor. Ein Druckraum ist so zwischen der Treibladungsaufnahmekappe, dem Hohlkolben und der Hülse gebildet. Dieser Druckraum ist abgedichtet, wodurch der Gasdruck nahezu verlustfrei in eine Linearbewegung umgesetzt werden kann.
Insbesondere weist der Hohlkolben einen Fortsatz auf, der an dem Kraftübertragungselement angreift. Die direkte Abstützung des Kraftübertragungselements an dem Hohlkolben ermöglicht einen kompakten Aufbau des Linearantriebs.
Das Kraftübertragungselement ist bevorzugt beweglich mit dem Hohlkolben z.B. über ein Drehgelenk verbunden. Die Verbindung mit einem Drehgelenk ist aufgrund des dadurch geschaffenen zusätzlichen Freiheitsgrades belastungsresistenter.
Vorzugsweise ist das Kraftübertragungselement eine Zahnstange, die so in Eingriff mit einem an eine Gurtspule eines Gurtaufrollers gekoppelten Zahnrad kommt, daß ein Sicherheitsgurt gestrafft wird.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 einen Längsschnitt des Linearantriebs gemäß 1 ohne Antriebsgehäuse,
3 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform.
4 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß einer dritten Ausführungsform ohne Antriebsgehäuse, und
5 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Linearantriebs gemäß einer vierten Ausführungsform ohne Antriebsgehäuse.
In den Figuren ist ein Linearantrieb in verschiedenen Ausführungsformen gezeigt, der jeweils ein Antriebsgehäuse 10 umfaßt, in dem ein Hohlkolben 12 verschiebbar aufgenommen ist. An einem Ende 14 des Antriebsgehäuses 10 ist jeweils ein pyrotechnischer Gasgenerator 16 angeordnet, der einen Gasgeneratorträger 18, einen vorgefertigten Zünder 20 und eine Treibladungsaufnahmekappe 22 hat. Die Treibladungsaufnahmekappe 22 bildet das Generatoraußengehäuse und nimmt eine Treibladung 24 (2 und 4) auf.
Zwischen der Treibladungsaufnahmekappe 22 und dem Antriebsgehäuse 10 ist eine unverschiebliche Hülse 26 vorgesehen, die am Gasgenerator 16 und auf der dem Gasgenerator 16 abgewandten Seite über die Treibladungsaufnahmekappe 22 vorsteht. Der Gasgenerator 16 ist in der Hülse 26 aufgenommen und insbesondere darin montiert. Die Hülse 26 umgreift entweder das der Treibladung 24 abgewandte Ende des Gasgenerators 16 und ist zwischen dem Gasgenerator 16 und dem Antriebsgehäuse 10 angeordnet (1, 2 und 5), oder die Hülse 26 erstreckt sich im Bereich des Gasgenerators 16 in einem Spalt zwischen dem Gasgeneratorträger 18 und einer Steckeraufnahme 25 (3 und 4). Die Hülse 26 kann an der Treibladungsaufnahmekappe 22 (1 bis 4) oder außenseitig an dem Antriebsgehäuse 10 anliegen (5).
Es ist ein Kraftübertragungselement 28 in Form einer Zahnstange vorgesehen, die eine zu einem Zahnrad 30 passende Außenverzahnung 32 aufweist. Das Zahnrad 30 ist an eine Gurtspule eines Gurtaufrollers (nicht gezeigt) gekoppelt. Das Kraftübertragungselement 28 ist beweglich, insbesondere gelenkig, mit dem Hohlkolben 12 verbunden und liegt überwiegend seitlich außerhalb des Hohlkolbens 12 und der Hülse 26. Das Kraftübertragungselement 28 kann einen Vorsprung 29 (1 und 3) haben, der stirnseitig am Hohlkolben 12 angreift, bzw. der Hohlkolben 12 kann einen seitlichen Fortsatz 27 (1, 2 und 5) aufweisen, der an dem Kraftübertragungselement 28 angreift.
Der Hohlkolben 12 hat auf der dem Gasgenerator 16 entgegengesetzten Ende eine Stirnwand, die einen tief in die stirnseitig offene Hülse hineinragenden Fortsatz 35 (siehe 1) mit einer sich kegelförmig verjüngenden Auslaßöffnung 38 aufweist. Diese wird durch ein Verschlußelement 36 im Ausgangszustand geschlossen.
Ein Druckraum 34 wird zwischen der Treibladungsaufnahmekappe 22, dem Hohlkolben 12, der Hülse 26 sowie dem Fortsatz 35 gebildet.
In der Ausgangsstellung (1 bis 5) befindet sich der Hohlkolben 12 und das Kraftübertragungselement 28 außer Eingriff mit dem Zahnrad 30, so daß sich die Gurtspule frei drehen kann.
Durch das beim Zünden des Gasgenerators 16 frei werdende Druckgas wird der Hohlkolben 12 aufgrund des Fortsatzes 27 und des Vorsprungs 29 samt dem Kraftübertragungselement 28 vom Gasgenerator 16 weggedrückt. Dabei wird der Gasdruck aufgrund einer Ringdichtung 40 (siehe 2), die zwischen der Hülse 26 und dem Hohlkolben 12 vorgesehen ist, nahezu verlustfrei in eine Linearbewegung des Hohlkolbens 12 umgesetzt. Bei einer Bewegung des Hohlkolbens 12 kommt die Außenverzahnung 32 in Eingriff mit dem Zahnrad 30, wodurch ein an der Gurtspule angebrachter Sicherheitsgurt (nicht gezeigt) gestrafft wird.
Bei Überschreiten des Arbeitsdrucks im Druckraum 34 wird das Verschlußelement 36, das vorzugsweise aus einem schmelzbaren Material ist, zerstört, wodurch Druckgas über die Auslaßöffnung 38 aus dem Druckraum 34 strömen kann und der in dem Druckraum 34 herrschende Druck abgebaut wird.
Die Hülse 26, der Hohlkolben 12 mit dem Gasgenerator 16 und das Sicherheits- und Dämpfungssystem bilden einen linearen pyrotechnischen Antrieb.
Im folgenden wird auf die unterschiedlichen Ausführungsformen des Linearantriebs eingegangen. Für die bekannten und funktionsgleichen Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
In den 1 und 2 ist der Linearantrieb in einer ersten Ausführungsform gezeigt.
Die Hülse 26 liegt an der Treibladungsaufnahmekappe 22 und dem Hohlkolben 12, der in der Ausgangsstellung die Hülse 26 außenseitig umgibt, an.
In den 3 und 4 ist der Linearantrieb in einer zweiten bzw. dritten Ausführungsform gezeigt. Die in den 3 und 4 gezeigten Linearantriebe unterscheiden sich von dem in 1 gezeigten Linearantrieb nur darin, daß der Fortsatz 35 samt Verschlußelement 36, das einer Druckentlastung des Druckraums 34 dient, durch einen als eigene, vorgefertigte Einheit gebildeten Düsenkörper 135 ersetzt wird, der mit einem schmelzbaren Verschlußelement 38 versehen ist oder zumindest teilweise aus schmelzbarem Material besteht. Hinsichtlich der Gestalt des Düsenkörpers 135 und der Verschlußelemente 36 wird auf die DE 102 12 912 A1 verwiesen.
Der Hohlkolben 12 hat in den beiden Ausführungsformen nach 3 und 4 keinen Fortsatz 27, jedoch greift der Vorsprung 29 an dem Kraftübertragungselement 28 an.
In 5 ist der Linearantrieb in einer vierten Ausführungsform gezeigt. Der Linearantrieb unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Linearantrieb darin, daß die Hülse 26 in der Ausgangsstellung, in der der Gasgenerator 16 nicht aktiviert ist, den Hohlkolben 12 umgibt, wodurch die Hülse 26 eine Linearführung für den Hohlkolben 12 bildet.

Claims

Linearantrieb zum Bewegen eines Personensicherheitssystems eines Fahrzeugs, mit einem Antriebsgehäuse (10), einem Hohlkolben (12), der im Antriebsgehäuse (10) verschiebbar ist, einem pyrotechnischen Gasgenerator (16), der eine Treibladungsaufnahmekappe (22) aufweist, die das Generatoraußengehäuse bildet, einer unverschieblichen, antriebsgehäusefesten Hülse (26), die die Treibladungsaufnahmekappe (22) umgibt, und einem Druckraum (34), der zwischen der Treibladungsaufnahmekappe (22), dem Hohlkolben (12) und der Hülse (26) gebildet ist, wobei der Hohlkolben (12) mit einem als separates Teil ausgebildeten Kraftübertragungselement (28) gekoppelt ist, welches die Bewegung des Hohlkolbens (12) weiterleitet und gemeinsam mit dem Hohlkolben (12) linear verfahren wird.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (26) auf der dem Gasgenerator (16) abgewandten Seite über die Treibladungsaufnahmekappe (22) in Bewegungsrichtung vorsteht.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkolben (12) einen Fortsatz (27) aufweist, der an dem Kraftübertragungselement (28) angreift.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (28) einen Vorsprung (29) hat, der am Hohlkolben (12) angreift.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (28) beweglich mit dem Hohlkolben (12) verbunden ist.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (28) eine Zahnstange ist.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (28) seitlich außerhalb des Hohlkolbens (12) und der Hülse (26) liegt.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (26) seitlich an die Treibladungsaufnahmekappe (22) angrenzt.
Linearantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkolben (12) in der Ausgangstellung, in der der Gasgenerator (16) nicht aktiviert ist, die Hülse (26) außenseitig umgibt.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (26) in der Ausgangsstellung, in der der Gasgenerator (16) nicht aktiviert ist, den Hohlkolben (12) umgibt.
Linearantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (26) eine Linearführung für den Hohlkolben (12) bildet.