DE4304492C2 - Sitzgurtvorspannvorrichtung mit Drehkolbenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorspannvorrichtung für Sitzgurte gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.

Bei Sitzgurtsystemen für Fahrzeuge werden zunehmend häufiger Vorspannvorrichtungen verwendet, um den mit dem Fahrzeuginsassen in lockerem Eingriff gehaltenen Sitzgurt im Notfall, beispielsweise bei einem Aufprall des Fahrzeugs zu straffen und den Körper des Insassen wirksamer zurückzuhalten. Für solche Vorspannvorrichtungen sind verschiedene Betätigungsmechanismen bekannt.

Aus der DE 25 05 626 A1 ist ein Gurtstraffer bekannt, der mittels eines Drehkolbens angetrieben wird. Die Kopplung zwischen dem Drehkolben und der Aufwickelwelle wird durch eine radiale Verschiebung eines federnd nach außen vorgespannten Flügels nach innen erreicht, wobei die der Aufwickelwelle zugewandte Kante des Flügels in eine auf der Aufwickelwelle ausgebildete Verzahnung eingreift. Im Betriebsfall wirkt der vom Gasgenerator erzeugte Gasdruck auf eine Breitseite des Flügels und versetzt den Drehkolben in Drehung. Eine nockenförmig ausgeführte Außenwand der Druckkammer sorgt dafür, daß der Flügel nach einem gewissen Drehwinkel in die auf die Aufwickelwelle ausgebildete Verzahnung einrückt. Im eingerückten Zustand ist der Flügel radial nicht mehr verschiebbar.

Die DE 35 31 856 A1 zeigt einen Gurtstraffer mit einem in eine Verzahnung der Gurtaufwickelwelle verschwenkbaren Kupplungselement. Im Betriebsfall wird dieses Kupplungselement durch Druckgas über einen Stift in die auf der Aufwickelwelle ausgebildete Verzahnung verschwenkt.

Die GB 1 516 245 offenbart einen Gurtspanner mit Drehkolbenantrieb, bei dem ein Kupplungsbolzen unmittelbar durch Druckgas in eine zugeordnete, wellenfeste Verzahnung bewegt wird.

Aus der DE 35 46 637 C2 ist eine Kupplungseinrichtung bekannt, bei der zur Übertragung der Rückstrammkraft auf die Gurtaufwickelwelle eine mit letzterer kuppelbare, drehbare Rolle vorhanden ist. Die Rückstrammkraft greift am Umfang der drehbaren Rolle über ein Zugseil an. Die Kupplungseinrichtung hat Wälzkörper, die radial zwischen der drehbaren Rolle und der Gurtaufwickelwelle angeordnet sind und die bei einer Aktivierung der Rückstrammeinrichtung von rampenförmigen Flächen radial einwärts gegen die Außenoberfläche der Gurtaufwickelwelle gedrängt werden, um eine kraftschlüssige Kopplung herzustellen.

Bei allen genannten Gurtspannvorrichtungen besteht das Problem, daß die zur Gurtstraffung in Drehung versetzte Gurtaufwickelwelle relativ abrupt gestoppt wird, sobald der Antrieb des Gurtstraffers keine Antriebsenergie mehr bereitstellt. Der erzielbare Wickelhub, d. h. die zum Zwecke der Gurtstraffung eingezogene Gurtlänge, wird hierdurch eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorspannvorrichtung für Sitzgurte bereitzustellen, die die zuvor angegebene Beschränkung nicht mehr aufweist. Des weiteren soll die Vorspannvorrichtung möglichst kompakt bauen und einen zuverlässigen und weichen Kupplungseingriff sicherstellen.

Durch die DE 32 15 928 A1 ist ein Gurtstraffer bekannt, dessen Wickelwelle sich mittels eines Freiläufers nach dem Straffungsvorgang weiterdrehen kann.

Die zuvor genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Gurtspannvorrichtung für Sitzgurte gelöst, die entweder die im Anspruch 1 oder die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweist.

Die erfindungsgemäße Anordnung nutzt wie die DE-OS 25 05 626 den toten Raum im Inneren der ringförmigen Betätigungsvorrichtung durch Anbringen der Kupplungseinrichtung in diesem toten Raum, so daß die Größe der gesamten Vorspanneinheit in axialer Richtung klein gehalten wird.

Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die Kupplung ein antreibendes Eingriffselement auf, welches vom Drehkolben beweglich abgestützt ist, und ein getriebenes Eingriffselement, welches auf der im folgenden nur als Aufwickelwelle bezeichneten Gurtaufwickelwelle angebracht ist, wobei das antreibende Eingriffselement einen der Druckkammer zu­ gewandten Druckaufnahmebereich hat, um mit dem angetriebe­ nen Eingriffselement durch eine Kraft in Eingriff bewegt zu werden, die auf den vom Gaserzeuger der Druckkammer zuge­ führten Gasdruck zurückzuführen ist, welcher auf den Druck­ aufnahmebereich wirkt. Bei anderen Ausführungsbeispielen hat die Kupplung ein angetriebenes Eingriffselement, wel­ ches an der Aufwickelwelle angebracht ist, sowie ein trei­ bendes Eingriffselement, welches am Drehkolben angebracht ist und durch die Drehung desselben mit dem angetrie­ benen Eingriffselement in Eingriff gebracht wird.

Es ist von Vorteil, wenn das angetriebene Eingriffselement der Kupplung ein Klink- oder Rastrad ist, welches auf dem Aufwickelrad angebracht ist, während das antreibende Ein­ griffselement der Kupplung einen Klinkbolzen oder Kuppel­ bolzen aufweisen kann, der vom Drehkolben beweglich abge­ stützt ist, um mit dem Rastrad längs einer Bewegungsachse in Eingriff gebracht zu werden, die einen Teil des Rastra­ des schneidet und im wesentlichen orthogonal zur Drehachse der Welle des Aufwickelrades verläuft. Wie unten im einzel­ nen erläutert wird, ist es erwünscht, zwischen der Bewe­ gungsachse des Kuppelbolzens und der Drehachse der Auf­ wickelwelle einen vorherbestimmten Versetzungsabstand zu haben.

Bei der Vorspannvorrichtung gemäß der Erfindung wird der Gaserzeuger durch ein Signal von einem auf Beschleunigung ansprechenden elektrischen oder mechanischen Meßfühler aus­ gelöst. Wenn der Druckkammer der Betätigungsvorrichtung das Betätigungsgas zugeführt wird, wirkt der Druck dieses Gases sowohl auf den Drehkolben als auch auf den Druckaufnahmeab­ schnitt des Kuppelbolzens. Der Kuppelbolzen wird zum Rast­ rad geschoben, welches sich in einen innerhalb der Innen­ wand der Betätigungsvorrichtung abgegrenzten Raum befindet und mit dem der Bolzen in Eingriff tritt. Der Drehkolben ist mit der Aufwickelwelle verbunden und seine Drehkraft wird der Aufwickelwelle durch die Kupplungseinrich­ tung übertragen. Infolge der Umdrehung der Welle wird der Gurt durch das Aufwickeln eines bestimmten Gurtsegments auf die Gurtspule vorgespannt. Durch die Betätigung dieses Klink­ mechanismus kann ein zuverlässiger Eingriff zwischen dem Drehkolben und der Sitzgurtaufnahmewelle sichergestellt werden.

Wenn die Achse, längs der sich der Kuppelbolzen in Eingriff mit dem Rastrad bewegt, einen Abstand von der Drehachse der Aufwickelwelle hat (um einen bestimmten Abstand versetzt ist), wird die durch das Aufprallen des Kuppelbolzens auf das Rastrad beim Einrücken der Kupplung verursachte Auf­ prallkraft hauptsächlich in eine Drehkraft im Verhältnis zum Rastrad umgewandelt. Durch diese Anordnung wird die auf die Aufwickelwelle wirkende Biegelast beim Aufprall erheb­ lich verringert.

Insbesondere werden sogar die Zahnköpfe des Rastrades beim Zusammenprall mit dem Kuppelbolzen ohne weiteres abgelenkt, so daß ein stabiles Einrücken der Kupplung jederzeit ge­ währleistet ist. Wegen der Versetzung der Bewegungsachse des Kuppelbolzens kann die Welle schwächer ausgelegt wer­ den, da die Aufprallkraft beim Einrücken der Kupplung nur eine geringe Biegebeanspruchung der Aufwickelwelle verur­ sacht, so daß eine Welle von geringem Gewicht benutzt wer­ den kann.

Gemäß der Erfindung ist ferner ein Verbindungsteil für den Kuppelbolzen zur Ablaufsteuerung der Bewegung des Kuppelbol­ zens in Eingriff mit dem Rastrad und der Umdrehung des Drehkolbens vorgesehen, die durch den vom Gaserzeuger in die Druckkammer eingeführten Gasdruck verursacht wird. Bei der Ablaufsteuerung kann die Abgabe von Betriebsgasdruck an den Kuppelbolzen und die Zufuhr des Betriebsgases zur Druckkammer zur Umdrehung des Drehkolbens in Folge gesteu­ ert werden, wenn das Betriebsgas der Druckkammer der Betä­ tigungsvorrichtung zugeleitet wird. Deshalb wird durch die Übertragung des Gasdrucks vom Verbindungsteil des Kuppel­ bolzens der Kuppelbolzen anfangs zu dem Rastrad bewegt, welches sich in einem im inneren Freiraum der Betätigungs­ vorrichtung umgrenzten Raum befindet, und der Kuppelbolzen wird mit dem Rastrad in Berührung gebracht. Dann beginnt die Zufuhr des Betriebsgases zur Druckkammer mit Hilfe des Verbindungsteils des Kuppelbolzens und der Drehkolben be­ ginnt sich zu drehen. Kuppelbolzen und Rastrad werden also in Eingriff gebracht, und zwar direkt, wenn sie bereits eingerückt sind, oder gemeinsam mit der Umdrehung des Dreh­ kolbens, wenn sie sich nur berühren. Die Drehkraft des Drehkolbens wird damit an die Aufwickelwelle für den Sitz­ gurt übertragen.

Bei diesen Anordnungen gewährleistet die Folgesteuerung des Kuppelbolzens, daß die Drehbewegung des Drehkolbens erst beginnt, wenn die Kupplung eingerückt ist, und selbst wenn die Zahnköpfe des Rastrades und des Kuppelbolzens aufeinan­ derstoßen, werden die Zahnköpfe ohne weiteres abgelenkt und mit den benachbarten Zahnköpfen in Eingriff gebracht. Das trägt dazu bei, daß die Kupplung jederzeit stabil funktio­ niert.

Bei der Kupplung handelt es sich um eine Freilaufkupplung, die eine Umdrehung der Aufwickelwelle durch Trägheit über das Ausmaß der Umdrehung des Drehkolbens der Betäti­ gungsvorrichtung hinaus erlaubt. Bei einer Freilaufkupplung setzt die vom Drehkolben angetriebene Aufwickelwelle, selbst wenn der Drehkolben der Betätigungsvorrichtung das Ende seines Hubs erreicht und anhält, aufgrund von Trägheit ihre Umdrehung fort. Folglich geht die Umdrehung der Auf­ wickelwelle über die des Drehkolbens hinaus, und die Frei­ laufkupplung wird gelöst. Infolgedessen dreht sich die Auf­ wickelwelle weiter und nimmt den Sitzgurt auf, bis das Trägheitsmoment mit der Gurtspannung ins Gleichgewicht ge­ langt.

Durch das Überlappen der Betätigungsvorrichtung und des Kupplungsmechanismus in Richtung quer zur Achse der Welle wird mit der Erfindung die Zunahme an axialer Länge der Sitzgurtaufwickelwelle auf ein Minimum eingeschränkt. Außerdem wird ein ausreichender Auf­ wickelhub bereit gestellt, der den der Betätigungsvor­ richtung übersteigt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand schematisch dargestellter Ausführungs­ beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels einer mittels Drehkolbenantrieb betätig­ ten Vorspannvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der einige Bauelemente auseinandergezogen darge­ stellt sind;

Fig. 2A bis 2C eine Darstellung der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei­ spiels mit modifizierter Kupplungseinrichtung;

Fig. 4A und 4B Seitenansichten eines dritten Ausführungs­ beispiels mit modifizierter Kupplungseinrichtung und deren Arbeitsweise;

Fig. 5A und 5B Seitenansichten eines vierten Ausführungs­ beispiels mit einer Darstellung von zwei seiner Arbeitsstufen;

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein fünftes Ausführungs­ beispiel der Erfindung;

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein sechstes Ausführungs­ beispiel der Erfindung;

Fig. 8 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstel­ lung von Einzelheiten des Kuppelbolzens und des Verbindungsteils des Kuppelbolzens des sechsten Aus­ führungsbeispiels; und

Fig. 9A bis 9D Teilansichten des sechsten Ausführungsbei­ spiels zur Darstellung des Einrückablaufs der Kupplung.

Für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 1) ist ein Rahmen 2 der Vorspannvorrichtung gezeigt. An einem Ende einer Gurtaufwickelwelle 1 für einen Sicherheitsgurt, die im folgenden nur Aufwickelwelle genannt wird, ist ein rechteckiger Ansatz 102 ausgebildet. Die Aufwickelwelle 1 ist im Rahmen 2, der gleichzeitig als Rahmen einer Rückziehvorrichtung dient, drehbar abgestützt. Der rechteckige Wellenansatz 102 steht in Eingriff mit einem in einem Rastrad 51 ausgebildeten rechteckigen Loch 514. Das Rastrad 51 ist längs seines Umfangs mit geneigten Rastzäh­ nen 511 versehen.

Am Rahmen 2 der Vorspannvorrichtung ist ein Drehkolbenantrieb 30 mit Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben angebracht. Im Drehkolbenantrieb 30 ist ein ringförmiger Arbeitsraum Q vorhan­ den, der an einer Seite offen ist. Die dem Rahmen 2 zuge­ wandte Wand des Drehkolbenantriebs 30 weist ein Loch auf, um das Rastrad 51 aufzunehmen. Von einer zylindrischen Umfangswand des Drehkolbenantriebs erstreckt sich etwa in radialer Richtung eine Zwischenwand 304. Ein Loch 300 in der Umfangswand in der Nähe der Zwischenwand 304 dient als Gaseinlaßöffnung, wie noch beschrieben wird.

Im Drehkolbenantrieb 30 ist ein Drehkolben 31 aufgenommen, der am Rastrad 51 drehbar abgestützt ist. Der Drehkolben 31 weist eine ringförmige Innenwand 311 auf, die als Lager zum drehbaren Abstützen am Außenumfang des Rastrades 51 dient, sowie einen Flügel 312, der als Druckaufnahmeteil wirkt und sich nach außen etwa in radialer Richtung erstreckt. Im Zusammenwirken mit der Zwischenwand 304 des Drehkolbenantriebs 30 und einer Abdeckung 32, die als eine die offene Seite des Arbeitsraums Q schließende Stirnwand dient, unterteilt die Innenwand 311 mit dem Flügel 312 den Raum im Innern des Drehkolbenantriebs 30 in den Arbeitsraum Q und einen Raum S, in welchem sich das Rastrad 51 befindet. Außerdem ist der Arbeitsraum durch die Rippe in eine Druck­ kammer C und eine Gegendruckkammer unterteilt.

Um den Raum S des Drehkolbenantriebs 30 von der Druck­ kammer C zu trennen, ist ein Kuppelbolzen 52 vorgesehen, der an einer Seite von dem Flügel 312 des Drehkolbens 31 und an der ent­ gegengesetzten Seite von einem Führungselement 316 abge­ stützt ist, so daß er in radialer Richtung verschiebbar ist. Der Kuppelbolzen 52 ist mit seinem Vorsprung 522 versehen, der mit den Zähnen 511 des Rastrades 51 in Ein­ griff treten kann. Der Kuppelbolzen 52 kann durch eine rechteckige Öffnung 313 der Innenwand 311 des Drehkolbens 31 nach innen in Eingriff mit dem Rastrad 51 bewegt werden.

Außerhalb des Drehkolbenantriebs 30 ist ein Druckgaserzeuger 4 ange­ bracht. Die Gaszufuhröffnung des Druckgaserzeugers 4 steht mit dem Loch 300 in der Umfangswand des Drehkolbenantriebs 30 in Ver­ bindung, die zur Druckkammer C führt.

Im Rastrad 51 beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 511 am Außenumfang nach hinten in bezug auf die Um­ drehungsrichtung des Rastrades 51 geneigt. Der als Klinke wirkende Vorsprung 522 des Kuppelbolzens 52 ist gleichfalls von geneigter Gestalt entsprechend dem Profil der Rastzähne 511, um ein Lösen des Eingriffs zwischen dem Vorsprung 522 und den Zähnen 511 zu verhindern und auch für glattes Ausrücken am Ende des Straffungsvorganges zu sorgen.

In Ruhestellung befindet sich der Drehkolben 31 in der in Fig. 2A gezeigten Stellung. Dabei steht sein Führungsteil 316 mit der Zwischenwand 304 in Berüh­ rung. In diesem Zustand hat die Druckkammer C im Arbeits­ raum Q ihr kleinstes Volumen, und der Kuppelbolzen 52 wird durch hier nicht gezeigte Mittel, beispielsweise einen Scherstift in solcher Lage gehalten, daß er nicht in die Zähne 511 des Rastrades 51 eingreift. Deshalb kann die Rückziehvorrichtung normal funktionieren.

Bei Betätigung des Druckgaserzeugers 4, beispielsweise aufgrund eines elektrischen Signals und bei der Einführung des er­ zeugten Gases in die Druckkammer C durch die Gaseinlaßöffnung 300 wird der Kuppelbolzen 52 durch die Kraft des auf sein radial äußeres Ende aufgebrachten Gasdrucks zum Rastrad 51 verlagert und in die in Fig. 2B mit durchgezogenen Linien gezeigte Stellung bewegt. Hierbei kommt der Vorsprung 522 in einem Raum zwischen zwei Zähnen 511 des Rastrades 51 zu sitzen, und der Drehkolben 31 wird durch den Kuppelbolzen 52 mit dem Rastrad 51 in Eingriff gebracht. Der Gasdruck wirkt aber auch auf den Flügel 312, den er in Umfangsrichtung verschiebt, wobei der Drehkolben 31 um die Achse gedreht wird, wie durch die strichpunk­ tierte Linie in Fig. 2B angedeutet. Die Drehkraft wird vom Kuppelbolzen 52 und vom Rastrad 51 an die Aufwickelwelle 1 übertragen.

Wenn sich die Aufwickelwelle 1 dreht, wird ein Gurtab­ schnitt auf sie aufgewickelt und durch das damit erfolgende Straffen des Gurtes eine Vorspannung ausgeübt. Schließlich erreicht der Dreh­ kolben 31 die in Fig. 2C gezeigte Stellung, womit der Vor­ spannvorgang beendet ist.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist sowohl das angetriebene als auch das treibende Eingriffs­ element abgewandelt. Der Kuppelbolzen 52 ist in einer Öff­ nung, nämlich einer rechteckigen Öffnung 313 in der Innenwand 311 des Drehkolbens 31 aufgenommen, so daß er ohne weiteres in radialer Richtung verschiebbar ist. Hier dient der Kup­ pelbolzen 52 als antreibendes Eingriffselement. An der In­ nenfläche des Kuppelbolzens 52 sind Eingriffszähne 522A vorgesehen, die mit Zähnen 511A eines Zahn­ rades 51A kämmen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbei­ spiel haben sowohl die Zähne 522A als auch 511A normale Zahnprofile; sie können aber als Rastzähne wie beim ersten Ausführungsbeispiel gestaltet sein. Die übrigen Merkmale der in Fig. 3 gezeigten Anordnung sind praktisch die glei­ chen wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Deshalb sind zur Bezeichnung der entsprechenden Bauelemente die gleichen Be­ zugszeichen benutzt. Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels.

Fig. 4A und 4B zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem das angetriebene und das treibende Eingriffselement ab­ gewandelt ist. In der Innenwand 311 des Drehkolbens 31 ist eine Öffnung 313B ausgebildet, die einen Außenbereich von konischer Gestalt hat. In dieser Öffnung 313B ist eine Ku­ gel 52B aufgenommen, die durch Gasdruck in radialer Rich­ tung verlagerbar ist. An der Innenwand 311 des Drehkolbens 31 ist eine Klemm-Nut 317 ausgebildet, die sich in bezug auf die Umdrehungsrichtung des Drehkolbens 31 vom in­ neren Ende der kreisförmigen Öffnung 313B nach hinten er­ streckt. Bei dieser Klemm-Nut 317 handelt es sich um eine ver­ jüngte Nut, die an der an die Öffnung 313B anschließenden Seite tiefer ist und zum anderen Ende hin allmählich fla­ cher wird. An der Rückseite der Kugel 52B ist ein Ventil 53B von konischer Gestalt vorgesehen. Als angetriebenes Eingriffselement dient ein Kupplungsrad 51B ohne Außenzähne.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel Gasdruck an die Druck­ kammer C angelegt wird, wird die Kugel 52B durch den Gas­ druck aus der Öffnung 313B in Richtung zum Kupplungsrad 51B gedrückt. Beim Drehen des Drehkolbens 31 bewegt sich die Kugel 52B nach hinten in der Nut 317 und der Drehkolben 31 wird durch Keilwirkung mit dem Kupplungsrad 51B in Eingriff gebracht. In der Zwischenzeit hat sich das Ven­ til 53B in den konischen Abschnitt der Öffnung 313B gesetzt und verhindert, daß überschüssiges Gas austritt. Im An­ schluß an diese Stufe ist die Arbeitsweise die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Form. Der Flügel 312 des Drehkolbens 31 ist an der Innenwand 311 schwenkbar angebracht.

Das angetriebene Eingriffselement ist ein Rastrad 51 wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Der Flügel 312 des Drehkolbens 31 hat eine äußere zylindrische Oberfläche 312D, deren Achse am Schwenkpunkt liegt, sowie einen zylindrischen Ab­ schnitt 314D von kleinem Durchmesser und eine konkave in­ nere zylindrische Oberfläche 315D mit Spiel gegenüber den Zähnen des Rastrades 51. Die Oberfläche 312D steht in Gleitberührung mit der Außenwand des Arbeitsraums Q, und der zylindrische Abschnitt 314D mit kleinem Durchmesser ist an der Innenwand 311 in der zylindrischen Öffnung 313, die in der Innenwand 311 des Drehkolbens 31 aus­ gebildet ist, schwenkbar festgelegt.

Der Flügel 312 wird in Drehrichtung des Kolbens um die Schwenkachse nach vorn gekippt, wenn Gasdruck aufgebracht wird. Folglich wird ein Vorsprung 522D, der an der Verbin­ dungsstelle zwischen dem Abschnitt 314D und der Oberfläche 315D ausgebildet ist, mit einem Zahn des Rastrades 51 in Eingriff bewegt. Im Einrückzustand, der durch Gasdruck auf­ rechterhalten wird, wird der Drehkolben 31 zusammen mit dem Rastrad 51 gedreht. Auch bei diesem Beispiel ist im An­ schluß daran die Arbeitsweise die gleiche wie bei den vor­ stehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Kuppelbolzen so an­ geordnet, daß seine Bewegungsachse und die Achse des Rastrades einander in der gleichen Ebene kreuzen, aber der Kuppelbolzen 52 kann auch so angeordnet werden, daß seine Bewegungsachse X die Achse Y des Rastrades 51 mit einem ge­ wissen Abstand D kreuzt, wie Fig. 6 zeigt. (Dieser Zustand wird nachfolgend als "versetzt" bezeichnet.) Ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einer derartigen Anordnung ist in der Fig. 6 dargestellt und soll nachfolgend be­ schrieben werden.

Dieses fünfte Ausführungsbeispiel stimmt in seinen wesentlichen Bauteilen mit den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen überein, weshalb im folgenden nur die unterschiedlich ausgeführten Teile näher erläutert werden. Ebenso wie die vorgenannten Ausführungsbeispiele weist auch das fünfte Ausführungsbeispiel einen hier allgemein mit 30 bezeichneten Drehkolbenantrieb auf, der am Rahmen der Sitzgurtvorspanneinrichtung angebracht ist. Der Druckgaserzeuger 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Zufuhrkammer R mit der Druckkammer C verbunden.

Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist beim fünften Ausführungsbeispiel die Öffnung 313, in der der Kuppelbolzen 52 aufgenommen ist, bezüglich der Achse der Aufwickelwelle 1 versetzt angeordnet. Das bedeutet, daß die Bewegungsachse X des Kuppelbolzens 52 die Drehachse Y des Rastrades 51 nicht kreuzt, sondern in einem gewissen Abstand D daran vorbeiläuft. Der Kuppelbolzen 52 hat einen Kopf mit einer Druckaufnahmefläche 521, die der Druckkammer C zugewandt ist. An einer Seitenfläche des Kuppelbolzens 52 ist eine Nut 523 ausgebildet, die mit einem ihr gegenüberliegend an der Zwischenwand 304 vorhandenen Vorsprung 309 zusammenwirkt und dazu dient, den Kuppelbolzen 52 vor einer Betätigung des Drehkolbenantriebs 30 in seiner Anfangsstellung zu halten.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist in der Zwischenwand 304 eine tiefe, radiale Nut ausgebildet, in der eine Dichtung 307 aufgenommen ist. Die Dichtung 307 wird durch eine ebenfalls in der Nut aufgenommene Druckfeder 308 gegen die Innenwand 311 des Drehkolbens 31 gepreßt und bildet somit eine Gleitdichtung. An der vorderen Dichtungsfläche der Dichtung 307 ist eine Eingriffsnut 310 parallel zur Achse des Drehkolbens 31 ausgebildet. Dieser Eingriffsnut 310 zugewandt ist ein Vorsprung 315 an der Innenwand 311 des Drehkolbens 31, so daß vor einer Betätigung des Drehkolbenantriebs durch das Zusammenwirken der Eingriffsnut 310 mit dem Vorsprung 315 der Drehkolben 31 in seiner Ausgangsstellung gehalten wird.

Die Funktion der aus Rastrad 51 und Kuppelbolzen 52 bestehenden Kupplung 5 entspricht der im Zusammenhang mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Funktionsweise.

In Fig. 7 bis 9 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel ge­ zeigt, bei dem die Kupplungseinrichtung gegenüber dem fünften Ausführungsbeispiel geringfügig abgewandelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zur Folgesteuerung der Über­ tragung des Betriebsgasdrucks auf den Kuppelbolzen 52 und die Zufuhr des Betriebsgases zur Druckkammer C ein Ver­ bindungsteil 53 für den Kuppelbolzen hinzugefügt. Hierbei wirkt der Kopf 521 des Kuppelbolzens 52, der den Druckauf­ nahmebereich zur Aufnahme von Gasdruck darstellt, gleich­ zeitig als Verbindung mit dem Verbindungsteil 53 des Kup­ pelbolzens, und dieses Verbindungsteil 53 wirkt als An­ schlag, um den Kuppelbolzen 52 in der anfänglichen Einstel­ lung zu halten.

Der Kuppelbolzen besteht aus Stahl und weist, wie Fig. 8 zeigt, einen rechteckigen Kopf 521, eine Führung 520 in Form einer Säule mit rechteckigem Querschnitt und eine Spitze 522 auf. An beiden Seiten des Kopfes 521 sind Vor­ sprünge 523 ausgebildet, die sich zu den Enden des Kopfes erstrecken. Das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens be­ steht aus einem polymeren Werkstoff und weist einen Schen­ kel 531 (zum Verbinden mit dem Kuppelbolzen 52) und eine Führung 530 auf, die gemeinsam ein L-förmiges Segment dar­ stellen. Im Schenkel 531 ist eine Schwalbenschwanznut 532 ausgebildet, in die der Vorsprung 523 des Kuppelbolzens 52 eingreift. An der Spitze der Führung 530 ist zum engen Paß­ sitz in eine Nut 300 (für die Gaszufuhr und das Einsetzen des Verbindungsteils des Kuppelbolzens) des Drehkolbenantriebs 30 eine Steuernut 534 ausgebildet. Am vorderen Ende einer Wand, die diese Nut begrenzt und die, weil sie so dünn ist, in Richtung der Nut elastisch verbiegbar ist, ist ein Haken 535 in bezug auf die Nut nach außen weisend ausgebildet.

Der Kuppelbolzen 52 wird mit dem Verbindungsteil 53 so ver­ bunden, daß der Vorsprung 523 am Kuppelbolzen in die Schwalbenschwanznut 532 des Verbindungsteils eingebracht wird. Nach dem Verbinden steht die Führung 520 des Kuppel­ bolzens mit einer rechteckigen Öffnung 313 im Drehkolben 31 in Eingriff, und das Verbindungsteil des Kuppelbolzens steht über seine Führung 530 mit der Nut 300 im Drehkolbenantrieb 30 in Eingriff, wie Fig. 13 zeigt. Dabei steht der Haken 535 mit einer Ecke in Eingriff, wo die Umfangswand der Zufuhr­ kammer R die Nut 300 kreuzt, und der Teil des Schenkels 531 gegenüber der schwalbenschwanzförmigen Nut berührt die Um­ fangswand des Drehkolbenantriebs 30. Wenn die Bauelemente die ge­ nannte Lage einnehmen, blockiert die Führung 530 des Ver­ bindungsteils 53 des Kuppelbolzens praktisch die Nut 300 über ihre gesamte Länge und unterbricht die Verbindung zwi­ schen der Zufuhrkammer R und der Druckkammer C. Die Steuernut 534 setzt den Dichtungsabstand vom inneren Ende der Umfangswand des Zylinders bis zum Boden der Steuernut 534 fest, so daß dieser dem Hub gleicht, bis die Zahnkopf­ kollision zwischen dem Kuppelbolzen 52 und dem Rastrad 51 erfolgt.

Abgesehen von der vorstehenden Beschreibung des sechsten Aus­ führungsbeispiels gleichen dessen Merkmale denen des fünten Ausführungsbeispiels.

Fig. 9A bis 9D zeigen die Eingriffsfolge, wenn der Zahn­ kopf der Spitze 522 des Kuppelbolzens 52 unter der schlimm­ sten aller möglichen Eingriffsbedingungen anfänglich auf den Zahnkopf eines Zahns 511 des Rastrades 51 trifft. Zu­ erst wird das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens durch Gasdruck aus der anfänglichen Einstellung verschoben, wie Fig. 9A zeigt, und es beginnt der Schub auf den Kuppelbol­ zen 52. Mit der fortgesetzten Verschiebung und der Kolli­ sion des Kopfes der Spitze 522 des Kuppelbolzens 52 auf einen Kopf eines Zahns 511 des Rastrades 51 erfolgt die Kopfkollision mit dem Zahn G0 in Fig. 9B. Wenn das ge­ schieht, erreicht der Boden der Steuernut 534 des Verbin­ dungsteils 53 des Kuppelbolzens den Außenumfang der Druck­ kammer C. Von dieser Stellung ab beginnt die Gaszufuhr zur Druckkammer C, und der Drehkolben 31 fängt an, sich zu dre­ hen. Es wird davon ausgegangen, daß der Abstand in Verset­ zungsrichtung zwischen dem Kopf und dem Innenumfang des Ringsegmentes h0 beträgt. Bei dieser Bedingung bleibt das Rastrad 51 einstweilen angehalten. Der Drehkolben 31 be­ ginnt, sich mit einer gewissen Winkelbeschleunigung zu be­ schleunigen, und die Geschwindigkeit des Kuppelbolzens 52 in Versetzungsrichtung ist 0.

Da kein Eingriff hergestellt werden konnte, wird der Kup­ pelbolzen 52 aus dieser Stellung um einen gewissen Winkel gedreht und erneut ab der Geschwindigkeit 0 beschleunigt, bis der Drehwinkel das Maß a1 erreicht und der nächste Zahn G1 angetroffen wird. Die Summe h1 der Bewegungsstrecke in Versetzungsrichtung, die durch diese erneute Beschleunigung erzielt wird, und der Bewegungsstrecke bis zur anfänglichen Zahnkopfkollision ist immer länger als die Strecke h0. Ins­ besondere wenn Drehkolben 31 und Kuppelbolzen 52 aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind, ist die Trägheitsmasse des Kuppelbolzens 52 erheblich geringer als die Trägheits­ masse des Drehkolbens 31. Folglich geschieht die erneute Beschleunigung, während der Drehkolben 31 vom Außenzahn G0 zum Außenzahn G1 beschleunigt wird und um einen Winkel a2 gedreht wird. Wie Fig. 9D zeigt, wird ein ausreichendes Eingriffsspiel erreicht, bis die Spitze 522 schließlich auf den nächsten Außenzahn G1 trifft. Deshalb stellt selbst im schlimmsten Fall der Kuppelbolzen 52 einen Eingriff mit dem nächsten Außenzahn G1 her, gleichgültig in welcher Lage sich der Kopf eines Zahns 511 des Rastrades 51 befindet. Wenn der Kuppelbolzen 52 aus Stahl und der Drehkörper 31 aus einer leichten Legierung hergestellt ist, d. h. wenn die Trägheitsmasse des Drehkolbens 31 der Trägheitsmasse des Kuppelbolzens 52 näher ist als es der Fall wäre, wenn beide aus dem gleichen Werkstoff bestünden, beträgt der Drehwin­ kel a2 des Drehkolbens bis zum Eingriff immer noch etwa 36,5°.

Während der in Fig. 9B und 9C gezeigten Einrückvorgänge der Kupplung wird das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens größtenteils aus der Nut 300 herausgezogen und der Schenkel vom Kuppelbolzen 52 gezogen, wenn die Umdrehung des Dreh­ kolbens 31 beginnt. Damit wird der Eingriff an der Schwal­ benschwanznut gelöst, und das Verbindungsteil des Kuppel­ bolzens aus seinem Eingriff mit dem Kuppelbolzen 52 gelöst.

Claims (10)

1. Vorspannvorrichtung für Sitzgurte mit einem Rahmen (2), einer im Rahmen drehbar gelagerten Gurtaufwickelwelle (1), einem an dem Rahmen befestigten Drehkolbenantrieb (30) mit einer Druckkammer (C), einem Drehkolben (31) und einem Druckgaserzeuger (4), sowie mit einer zwischen dem Drehkolben (31) und der Gurtaufwickelwelle (1) angeordneten Kupplungseinrichtung (51, 52), wobei eine ringförmige Innenwand (311) des Drehkolbens (31) einen Raum (S) bildet, in dem die Kupplungseinrichtung aufgenommen ist, die aus einem radial bewegbaren Kupplungselement (52) und einem mit der Gurtaufwickelwelle (1) verbundenen Kupplungsrad (51) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs-Bewegung des Kupplungselementes (52) unmittelbar durch den Gasdruck hervorgerufen wird und das Kupplungselement (52) am Ende des Spannvorganges bei Weiterdrehung der Gurtaufwickelwelle (1) von dem Kupplungsrad (51) in die Lösestellung bewegt wird.

2. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement als Kuppelbolzen (52) ausgebildet ist, der in das als Rastrad (51) ausgebildete Kupplungsrad eingreift.

3. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kuppelbolzen (52) so im Drehkolben (31) geführt ist, daß die Bewegungsachse des Kuppelbolzens (52) und die Drehachse der Gurtaufwickelwelle (1) einen vorbestimmten Abstand (D) voneinander aufweisen.

4. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck auf ein Verbindungsteil (53) wirkt, das seine Bewegung auf den Kuppelbolzen (52) überträgt.

5. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungselement eine Kugel (52B) vorgesehen ist, die mit dem Kupplungsrad (51B) und einer keilförmigen Klemm-Nut (317) eine Klemm-Freilaufkupplung bildet.

6. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasdruck auf ein Verbindungsteil (53B) wirkt, das seine Bewegung auf die Kugel (52B) überträgt.

7. Vorspannvorrichtung für Sitzgurte mit einem Rahmen (2), einer im Rahmen drehbar gelagerten Gurtaufwickelwelle (1), einem an dem Rahmen befestigten Drehkolbenantrieb (30) mit einer Druckkammer (C), einem Drehkolben (31) mit radialem Flügel (312) und einem Druckgaserzeuger (4), sowie mit einer zwischen dem Drehkolben (31) und der Gurtaufwickelwelle (1) angeordneten Kupplungseinrichtung (51, 522D), wobei eine ringförmige Innenwand (311) des Drehkolbens (31) einen Raum bildet, in dem die Kupplungseinrichtung aufgenommen ist, die aus einem radial bewegbaren Kupplungselement (522D) und einem mit der Gurtaufwickelwelle (1) verbundenen Kupplungsrad (51) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (312) im Drehkolben (31) um eine zur Gurtaufwickelwelle (1) parallele Schwenkachse beweglich gelagert ist und im Bereich der Schwenkachse als Kupplungselement einen Vorsprung (522D) aufweist, der bei Beaufschlagung des Flügels (312) mit dem Druckgas die Kupplungsverbindung zum Kupplungsrad (51) herstellt.

8. Vorspannvorrichtung nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (312) im Bereich seiner Schwenkachse Kreiszylindermantelflächen (314D) aufweist, deren Achse mit der Schwenkachse des Flügels (312) zusammenfällt und die in gleitendem Eingriff mit den Rändern einer Öffnung (313D) in der Innenwand (311) des Drehkolbens (31) stehen.

9. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (312) an seinem äußeren Ende eine Kreiszylindermantelfläche (312D) aufweist, deren Achse mit der Schwenkachse des Flügels (312) zusammenfällt und die in gleitendem Eingriff mit der Außenwand der Druckkammer (C) steht.

10. Vorspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungsrad ein Rastrad (51) vorgesehen ist, in das der Vorsprung (522D) des Flügels (312) eingreift.