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Die
Erfindung betrifft einen Kolbenantrieb zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes
entsprechend dein Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Das
DE 3635022A und
US-A-4423846 offenbaren einen derartigen Kolbenantrieb zum Straffen eines
Fahrzeugsicherheitsgurtes, der einen Stufenkolben aufweist, der
in einem Führungsrohr
angeordnet ist. Ein Gasausströmsystem
liefert ein Treibgas in einen ersten und zweiten Druckraum. In der
Ausgangsposition des Stufenkolbens sind der erste und der zweite
Druckraum voneinander getrennt, und das Treibgas strömt anfangs
in den ersten Druckraum auf der Außenfläche des Stufenkolbens. Der
Stufenkolben, der durch das Treibgas, das im ersten Druckraum wirkt,
in Bewegung versetzt wird, gibt eine Ausströmöffnung in den zweiten Druckraum
auf der Außenfläche des
Stufenkolbens frei. Das Treibgas, das in den zweiten Druckraum strömt, treibt
zusätzlich den
Stufenkolben an.
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Das
EP 0629531A1 offenbarte
einen Gurtstraffer mit einem pyrotechnischen Kolbenantrieb mit mindestens
einem Kolben, wobei dessen Antriebsbewegung auf die Wickelwelle
eines automatischen Sicherheitsgurtaufrollers übertragen wird. Der Kolben ist
in einem Führungsrohr
angeordnet und wird darin dadurch bewegt, dass sich ein Antriebsgas,
das durch eine pyrotechnische Treibmittelladung erzeugt wird, in
einem Druckraum im Führungsrohr
ausdehnt und dadurch auf den Kolben wiekt. Der bewegte Kolben kommt
mit einem Ritzel in Eingriff, das mit der Wickelwelle gekoppelt
ist und sie in Drehung versetzt. Sobald der Kolben seine Endposition
erreicht hat und der Gurt gestrafft ist, blockiert der automatische
Gurtaufroller das Gurtband.
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Bei
einem Gurtstraffer dieser Ausführung weist
der Kolben beispielsweise eine Zahnstange auf, die ein Antriebszahnrad
antreibt, das mit einer Wickelwelle des automatischen Gurtaufrollers
gekoppelt ist. Während
der normalen Funktion des automatischen Gurtaufrollers kann sich
das Zahnrad ungehindert drehen, während es von der Zahnstange getrennt
ist. Die Anlaufphase des Kopplungseingriffes, bei dem der Eingriff
zwischen dem bewegten Kolben und dem noch unbewegten Zahnrad bewirkt wird,
beginnt nach der Zündung
der Treibmittelladung. Wenn der bewegte Kolben auf das noch unbewegte
Zahnrad in der Anlaufphase auftrifft, müssen die Massenträgheitsmomente
der bewegten Teile des automatischen Gurtaufrollers, wie beispielsweise der
Wickelwelle und der verbleibenden Rolle des darauf aufgewickelten
Gurtbandes, bewegt und überwunden
werden. Der plötzliche
Eingriff führt
zu einer sehr hohen Beanspruchung der Bauteile, was eine entsprechende Überdimensionierung
der Bauteile mit Bezugnahme auf ihre Festigkeit erfordern würde.
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Das
DE 4222993A1 offenbarte
einen Gurtaufroller mit einem Gurtstraffer, der einen pyrotechnischen
Kolben/Zylinderantrieb aufweist. Der Zylinder enthält einen
pyrotechnischen Gaserzeuger, der in sein freies Ende eingesetzt
wird, und einen becherförmigen
Kolben, der verschiebbar im Zylinder gehalten wird und über den
zylindrischen Gaserzeuger geschoben wird, wodurch zwei Arbeitskammern
gebildet werden. Eine Arbeitskammer wird im Kolbenkopf gebildet
und die andere Arbeitskammer am schmalen ringförmigen Ende des Kolbens. Beim
Zünden des
Gaserzeugers kann das Treibgas direkt und gleichzeitig auf die wirkenden
Flächen
der zwei Antriebskammern für
den axialen Antrieb des Kolbens wirken, so dass eine hohe Anfangsbeanspruchung der
Bauteile bewirkt wird.
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Ein
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Kolbenantriebes
der Ausführung,
die am Anfang beschrieben wurde, die eine kompakte Konstruktion
aufweist.
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Dieses
Ziel wird entsprechend der Erfindung mit dem charakterisierenden
Teil des Patentanspruches 1 erreicht.
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Entsprechend
der Erfindung enthält
das Treibgasausströmsystem
einen rohrförmigen
Ausströmabschnitt,
der sich in einer axialen Längsrichtung
in eine Aussparung, die den ersten Druckraum. bildet, im Stufenkolben
erstreckt und an seinem Umfang gegen eine Innenfläche der
Aussparung abgedichtet wird. Das sich ausdehnende Treibgas, das von
außen
geliefert wird oder stromaufwärts
vom oder im Ausströmabschnitt
erzeugt wird, kann daher durch den Ausströmabschnitt in den ersten Druckraum
im Stufenkolben geliefert werden und kann daher den Stufenkolben
antreiben.
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Der
bewegte Stufenkolben kann mit dem Bewegungsübertragungssystem mit einer
entsprechend verringerten Beanspruchung der Bauteile gekoppelt werden.
Wenn das Bewegungsübertragungssystem
eine Zahnstange am Stufenkolben und ein Antriebszahnrad aufweist,
das mit dieser Zahnstange in Eingriff gebracht werden kann und mit
einer Wickelwelle eines automatischen Gurtaufrollers gekoppelt wird,
kann die Zahnstange in das Zahnrad mit einer verringerten Antriebskraft
eingeführt
werden. Das Bewegungsübertragungssystem
kann jedoch ebenfalls eine Verbindung mit einem Gurtschloss bewirken,
und kann es spannen.
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Sobald
das Bewegungsübertragungssystem eine
Antriebsverbindung hergestellt hat, kann eine zweite Stufe auf dem
Stufenkolben eine Antriebswirkung zeigen, und die gesamte Beschleunigungskraft kann
auf den Stufenkolben und den damit gekoppelten Sicherheitsgurt angewandt
werden.
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Vorteilhafte
Ausführungen
der Erfindung werden in den Nebenpatentansprüchen offenbart.
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Bei
einer vorteilhaften Konfiguration weist das Treibgasausströmsystem
ein rohrförmiges
Gehäuse
auf, das in einem geschlossenen Endteil des Führungsrohres montiert ist.
Das Treibgasausströmsystem
und der Ausströmabschnitt
können
jedoch ebenfalls ein integrierter Teil des Führungsrohres sein.
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Das
rohrförmige
Gehäuse
kann ein tiefgezogenes Teil aus Aluminium sein und kann eine Verschlusskappe
aufweisen, die im geschlossenen Endteil des Führungsrohres montiert ist.
Die Verschlusskappe wird fest auf das Gehäuse nach der Einführung des
pulverigen Treibmittels in das Gehäuse gepresst.
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Für das Zünden der
Treibmittelladung kann die Verschlusskappe mit einem Zündsystem
versehen werden, das auf der Verschlusskappe liegen oder in die
Verschlusskappe durch eine Öffnung
in der Verschlusskappe eindringen kann.
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Ein
Zündsystem
dieser Art ist vorzugsweise ein mechanischer Stoßzünder, kann aber ebenfalls eine
elektrischer Zünder
sein.
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Der
rohrförmige
Ausströmabschnitt
weist vorzugsweise eine vordere axiale Ausströmöffnung in den ersten Druckraum
auf. Außerdem
kann der Ausströmabschnitt
so konstruiert sein, dass er ebenfalls seitliche Ausströmöffnungen
aufweist. Diese seitlichen Ausströmöffnungen können sich in den zweiten Druckraum öffnen, insbesondere
für das Ausströmen des
Treibgases. Die vordere axiale Ausströmöffnung des rohrförmigen Ausströmabschnittes kann
dadurch verschlossen werden, und sie kann durch den Druck der gezündeten Treibmittelladung geöffnet werden.
Der rohrförmige
Ausströmabschnitt kann
ein Verschlusselement in der vorderen axialen Austrittsöffnung aufweisen,
das eine Kerbe oder eine abgeschwächte Fläche aufweist, um das Öffnen zu vereinfachen.
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Der
zweite Druckraum weist vorzugsweise einen Querschnitt auf der im
wesentlichen dem Inneren des Führungsrohres
minus dem rohrförmigen Gehäuse entspricht,
das sich darin erstreckt, und er weist annähernd die Querschnittsfläche der
Aussparung im Stufenkolben auf und wird daher durch eine Kolbenendfläche des
Stufenkolbens und die Innenflächen
des Führungsrohres
definiert.
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Das
Größenverhältnis der
Flächen
des ersten und zweiten Druckraumes im Stufenkolben, das für das Antreiben
des Stufenkolbens wirksam ist, beträgt etwa 1 bis 10, kann aber
vorteilhafterweise im Bereich von 1:5 bis 1:15 liegen.
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Für die anfängliche
Abdichtung zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum kann
mindestens ein Dichtungselement in der Aussparung im Bereich des
rohrförmigen
Ausströmelementes
angeordnet werden, um das rohrförmige Ausströmelement
gegen das Innere der Aussparung abzudichten.
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Ein
Dichtungseinsatz wird vorzugsweise an den seitlichen Wänden des
Stufenkolbens angeordnet, die den ersten Druckraum definieren, und
liegt auf dem Umfang des Ausströmabschnittes
auf.
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Die
Wände des
Stufenkolbens, die an die zwei Druckräume angrenzen, können im
allgemeinen eine Dichtungsschicht aufweisen. Diese Dichtungsschicht
kann ein Dichtungseinsatz sein, der als ein Formteil hergestellt
werden kann und gleichzeitig einen Dichtungsrand für das Abdichten
des Stufenkolbens gegen die Innenwände des Führungsrohres aufweist.
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Bei
einer vorteilhaften Konfiguration weist die Aussparung am ersten
Druckraum einen Innenbereich mit einem Querschnitt, der über die
axiale Länge
des ersten Bewegungsweges konstant ist, und einen angrenzenden Außenbereich
mit einem vergrößerten Querschnitt
auf, wobei der vergrößerte Querschnitt
die Ausströmöffnung aus
dem ersten in den zweiten Druckraum bildet. Der Querschnitt des Außenbereiches
kann kontinuierlich oder ebenfalls plötzlich größer werden.
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Das
Bewegungsübertragungssystem
enthält vorteilhafterweise
eine Zahnstange am Stufenkolben und ein Zahnrad, das mit der Zahnstange
in Eingriff gebracht werden kann, und das mit einer Wickelwelle eines
automatischen Sicherheitsgurtaufrollers für den Sicherheitsgurt gekoppelt
wird. Zugleinenverbindungen oder Hebelmechanismen können ebenfalls verwendet
werden, um den Stufenkolben mit dem Sicherheitsgurt, mit dem Gurtschloss
oder anderen Spannbauteilen zu verbinden.
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Wenn
ein erster Zahn der Zahnstange in der Richtung der Bewegung des
Stufenkolbens eine verringerte Zahnhöhe aufweist, wird der Eingriff
der Zahnstange in die Zähne
des Zahnrades in jeder Position des Zahnrades gesichert.
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Das
Führungsrohr
und der Stufenkolben können
einen im wesentlichen kreisförmigen
oder ovalen Querschnitt und ebenfalls einen im wesentlichen rechteckigen
Querschnitt aufweisen.
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Die
Erfindung schlägt
ebenfalls vor, dass bei einem allgemeinen Kolbenantrieb mindestens
eine seitliche Wand des Führungsrohres,
die an den Druckraum angrenzt, eine Wanddicke aufweist, die so bemessen
ist, dass beim Erreichen eines maximalen Treibgasdruckes im Druckraum
eine Verformung der seitlichen Wand einen Überdruckausströmweg für das Treibgas öffnet. Eine
Druckentlastungsvorrichtung wird auf diese Weise geschaffen, die
beispielsweise, wenn der Antriebskolben auf seinem Bewegungsweg
blockiert oder in der Endposition der Bewegung angeordnet wird,
das Ausströmen
des Treibgases aus dem Druckraum sichert und daher verhindert, dass
ein Teil des Kolbenantriebes unter dem Überdruck berstet.
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Diese
Druckentlastungsvorrichtung kann im allgemeinen in jeder Querschnittsform
bereitgestellt werden, da die entsprechende Dimensionierung der Wanddicken
von der Form der Wände
unabhängig ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Konfiguration weist das Führungsrohr
jedoch einen rechteckigen Querschnitt auf, und die seitlichen Wände des
Führungsrohres,
die im Querschnitt länger
sind, wölben sich
nach außen.
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Vorteilhafterweise
kann diese Druckentlastungsvorrichtung ebenfalls in einem Kolbenantrieb mit
dem vorangehend beschriebenen Stufenkolben entsprechend Patentanspruch
1 und ebenfalls in Kombination mit mindestens einem Nebenpatentanspruch
verwendet werden.
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Ausführungen
der Erfindung werden hierin nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben,
die zeigen:
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1 eine
Längsschnittdarstellung
durch eine erste Ausführung
eines Kolbenantriebes entsprechend der Erfindung mit einem Stufenkolben
in einer Ausgangsposition;
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2 eine
Schnittdarstellung längs
einer Linie A-A in 1 vom Kolbenantrieb in der Ausgangsposition;
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3 eine
Darstellung entsprechend 1 vom Kolbenantrieb mit einem
vorgerückten
Stufenkolben in Eingriff mit einem Antriebszahnrad;
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4 eine
Schnittdarstellung längs
einer Linie A-A in 3 vom Kolbenantrieb in der in 3 gezeigten
Position;
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5 eine
Längsschnittdarstellung
durch eine zweite Ausführung
eines Kolbenantriebes entsprechend der Erfindung mit einem Stufenkolben
in einer Ausgangsposition;
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6 eine
Schnittdarstellung längs
einer Linie B-B in 5 durch den Kolbenantrieb in
der Ausgangsposition;
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7 eine
Darstellung entsprechend 5 vom Kolbenantrieb mit einem
vorgerückten
Stufenkolben in Eingriff mit einem Antriebszahnrad;
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8 eine
Schnittdarstellung längs
einer Linie B-B in 7 durch den Kolbenantrieb in
der in 7 gezeigten Position;
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9 eine
vergrößerte Detaildarstellung
aus 1 mit der halben Seite des Stufenkolbens;
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10 eine
Schnittdarstellung durch ein Führungsrohr
des Kolbenantriebes mit dem Stufenkolben in einer schematischen
Darstellung; und
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11 eine
Schnittdarstellung entsprechend 10 durch
das Führungsrohr,
wobei die seitlichen Wände
durch Überdruck
verformt sind.
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Eine
Ausführung
eines Kolbenantriebes entsprechend der in 1 und 2 gezeigten
Erfindung weist ein Druck- und Führungsrohr 1 und
ein Antriebselement oder einen Stufenkolben 2 auf, der darin
verschiebbar gehalten wird. Das Führungsrohr 1 steht
mit einem automatischen Sicherheitsgurtaufroller (nicht gezeigt)
so in Verbindung, dass sich ein angetriebenes Element, wie beispielsweise
ein Zahnrad 3, das, als Teil eines Bewegungsübertragungssystems,
direkt oder mittels eines Zahnrades mit einer Wickelwelle des automatischen
Gurtaufrollers verbunden ist, durch eine Öffnung 4 im Führungsrohr 1 in
einen Bewegungsweg einer Zahnstange 5 erstreckt, die auf
dem Stufenkolben 2 angeordnet ist (der Stufenkolben 2 bewegt
sich in der Richtung des Pfeiles X in 1).
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Der
Stufenkolben 2 ist in einer Ausgangs- oder Bereitschaftsposition
entsprechend 1 und 2 an einem
geschlossenen Endteil 6 des Führungsrohres 1 angeordnet
und mit dem Zahnrad 3 außer Kontakt. Der Stufenkolben 2 und
das Innere des Führungsrohres 1 zeigen
insbesondere eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische
Querschnittsform. Der Stufenkolben 2, der beispielsweise aus
Aluminium hergestellt wird, weist an seiner Seite, die zum Zahnrad 3 hin
liegt, einen Hohlraum auf, in dem die Zahnstange 5 befestigt
ist, die beispielsweise aus einer Vielzahl von benachbarten Segmenten besteht,
wie beispielsweise präzisionsgestanzten Stahlteilen,
und bei der der erste Zahn 8 in der Bewegungsrichtung als
ein halber Zahn mit einem verkürzten
Zahnkopf konstruiert ist. Die Zahnstange 5 ist am Stufenkolben 2 einerseits
mittels eines Vorsprunges 9 der Zahnstange 5,
der in eine dazugehörende
Vertiefung im Stufenkolben 2 eingreift, und andererseits durch
ein Halteteil 10 der Zahnstange 5 befestigt, das durch
einen Sicherungsvorsprung 11 des Stufenkolbens 2 gehalten
wird.
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Der
Stufenkolben 2 weist eine Kolbenendfläche 12, die in Richtung
des geschlossenen Endteils 6 des Führungsrohres 1 gedreht
ist, und eine längliche
Vertiefung oder Aussparung 13 auf, die sich von der Kolbenendfläche 12 axial
längs einer
Mittellinie 14 in das Innere des Stufenkolbens 2 erstreckt
und in einem inneren Kolbenkopf 15 endet. Die Aussparung 13 weist
eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische Querschnittsform
auf. Ein äußerer Vorsprung 16 wird
an der Kolbenendfläche 12 am äußeren Umfang
des Stufenkolbens 2 gebildet.
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Eine
Kolbendichtung 17, die als ein Dichtungsformteil ausgebildet
ist, weist einen Dichtungsrand 18, der im Vorsprung 16 für ein Abdichten
des Stufenkolbens 2 gegen die seitlichen Innenflächen 19 des
Führungsrohres 1 in
Eingriff kommt, und einen Dichtungseinsatz 20 auf, der
an die Form der Kolbenendfläche 12 und
der Aussparung 13 angepasst ist und eine kontinuierliche
Dichtungsschicht bildet, die die gesamte Druckseite oder alle Druckflächen des
Stufenkolbens 2 bedeckt.
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Der
Kolbenantrieb enthält
ein rohrförmiges Gehäuse 21 als
Ladungsträger
für eine
Antriebseinrichtung, die ein Treibgas erzeugt. Das rohrförmige Gehäuse 21,
das beispielsweise aus Aluminium hergestellt wird, ist durch eine
aufgepresste Verschlusskappe 22 bedeckt und verschlossen,
die in eine Zündkammer 23 eingesetzt
wird, die im geschlossenen Endteil 6 des Führungsrohres 1 so
gebildet wird, dass sich das rohrförmige Gehäuse 21 längs der
Mittellinie 14 in die Aussparung 13 im Stufenkolben 2 fast
bis zum inneren Kolbenkopf 15 erstreckt. Das rohrförmige Gehäuse 21,
das im wesentlichen an die Querschnittsform der Aussparung 13 angepasst
ist und daher ebenfalls einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt
aufweist, wird in drei Rohrabschnitte unterteilt. Ein vorderer erster
Rohrabschnitt 24 angrenzend an den Kolbenkopf 15 wird
mit einem konstanten Querschnitt und Gehäusewänden parallel zur Mittellinie 14 und
mit einer vorderen Endfläche gebildet,
die durch ein Verschlussteil 25 verschlossen wird. Das
Verschlussteil 25 wird beispielsweise zusammenhängend mit
den Gehäusewänden hergestellt
und kann Kerben aufweisen, die das Öffnen oder den Bruch des Verschlussteils 25 vereinfachen. Der
Querschnitt des Gehäuses 21 nimmt
in einem angrenzenden mittleren oder zweiten Rohrabschnitt 26 zu,
wobei die Gehäusewände etwas
in Richtung der Mittellinie 14 geneigt sind. Ein dritter
Rohrabschnitt 27 des Gehäuses 21 erstreckt
sich zur Verschlusskappe 22 mit beispielsweise einem im
wesentlichen konstanten Querschnitt.
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Der
Dichtungseinsatz 20 weist einen inneren Abschnitt 28,
der an den vorderen ersten Rohrabschnitt 24 angepasst ist
und darauf aufliegt, wobei die Innenflächen 29 parallel zur
Mittellinie 14 sind, und eine Dichtungsbasis 30 auf.
Aus einer Position, die als ein Umschaltpunkt 31 beschrieben
wird, und in der Ausgangsposition des in 1 und 2 gezeigten
Stufenkolbens 2, was mit dem Übergang zwischen dem ersten
und dem zweiten Rohrabschnitt 24 und 26 übereinstimmt,
dehnen sich die Innenflächen 29 des
Dichtungseinsatzes 20 in der Richtung der oberen Kolbenendfläche 12 so
aus, dass der Querschnitt des Innenraumes größer wird, der durch den Dichtungseinsatz 20 definiert
wird.
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In
eine im geschlossenen Endteil 6 im Führungsrohr 1 ausgebildete
Bohrung und seitlich zur Zündkammer 23 führend, wird
ein Stoßzünder 32 eingesetzt,
der sich in die Zündkammer 23 erstreckt
und mit seiner Endfläche 33 auf
einem hohlen, abgeflachten Bereich 34 der Verschlusskappe 22 aufliegt.
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Um
den Kolbenantrieb auszulösen
und daher den Fahrzeugsicherheitsgurt zu straffen, trifft ein Schlagbolzen
(nicht gezeigt) auf den Stoßzünder 32, so
dass seine explosive Ladung gezündet
wird. Eine Zündflamme
gelangt in die Verschlusskappe 22 und zündet das pyrotechnische Treibmittel,
das im Gehäuse 21 des
Ladungsträgers
enthalten ist (der Bruch des Stoßzünders 32 und der Verschlusskappe 22 wird
in 4 nicht gezeigt). Das vordere Verschlussteil 25 des
Gehäuses 21 wird
durch den Druck des entwickelten Treibgases aufgesprengt. Das Treibgas
strömt
durch die aufgesprengte Treibgasausströmöffnung 35 (in 3 gezeigt)
in einen ersten Druckraum 36, der durch die Dichtungsbasis 30 und
die Innenflächen 29 des
Innenabschnittes 28 des Dichtungseinsatzes 20 definiert
ist und vom vorderen ersten Rohrabschnitt 24 des Gehäuses 21 abgedichtet
wird, der an den Innenflächen 29 des
Dichtungseinsatzes 20 liegt. Als Ergebnis des Druckes des
Treibgases, das im ersten Druckraum 36 gegen die Dichtungsbasis 30 und
den Kolbenkopf 15 wirkt, wird der Stufenkolben 2 mit
einer ersten Antriebskraft entsprechend der Größe der Basis des ersten Druckraumes 36 in
der Richtung des Pfeiles X im Führungsrohr 1 bewegt.
Der erste Druckraum 36 wird dadurch axial vergrößert, bleibt
aber durch den Dichtungseinsatz 20 infolge des Kontaktes
des vorderen Rohrabschnittes 24 mit dem Gehäuse 21 abgedichtet.
Die Zahnstange 5 kommt mit dem Zahnrad 3 in Eingriff
und greift in seine Zähne
ein, wobei die richtige Einführung
der Zahnstange 5 in die Zähne des Zahnrades 3 durch
den verringerten halben Zahn 8 vereinfacht wird.
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Während sich
die Vorwärtsbewegung
des Stufenkolbens 2 fortsetzt, passiert der Umschaltpunkt 31 des
Dichtungseinsatzes 20 das geöffnete Verschlussteil 25 des
ersten Rohrabschnittes 24 an der Ausströmöffnung 35, wobei die
zurückgehenden Innenflächen 29 bewirken,
dass sich ein Überlauf oder
eine Ausströmöffnung 37 zwischen
dem äußeren Umfang
des vorderen Rohrabschnittes 24 und den Innenflächen 29 des
Dichtungseinsatzes 20 zu öffnen beginnt (siehe 3),
um einen Zutritt des Treibgases in einen zweiten Druckraum 38 zu
gestatten, der durch die obere Kolbenendfläche 12 des Stufenkolbens 2 und
die Innenflächen
des Führungsrohres 1 definiert
wird. Die Antriebsdruckfläche
des zweiten Druckraumes 38 wird durch die Querschnittsfläche der
Innenkammer des Führungsrohres 1 minus
der wirksamen Basis oder Druckfläche
am Kolbenkopf 15 des ersten Druckraumes 36 gebildet.
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Da
die Antriebsdruckfläche
des zweiten Druckraumes 38 beträchtlich größer ist als die des ersten
Druckraumes 36, beispielsweise um einen Faktor von etwa
10, wirkt eine Kraft, die um diesen Faktor größer ist, zusätzlich auf
den Stufenkolben 2 und beschleunigt ihn dementsprechend
mit einer viel größeren Vortriebskraft.
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Eine
zweite Ausführung
des Kolbenantriebes entsprechend der Erfindung (siehe 5 bis 8) enthält einen
Ladungsträger
für das
Treibmittel, der in Beziehung zum ersten Beispiel modifiziert ist,
und bei dem eine buchsenförmige
Verschlusskappe 40 auf ein Gehäuse 21 gepresst wird,
das auf der Kappenseite verlängert
ist. Die buchsenförmige
Verschlusskappe 40 weist eine Form auf, die an die Zündkammer 23 angepasst
ist, und wird in die Zündkammer 23 gepresst.
Die Verschlusskappe 40 und das Gehäuse 21 weisen eine
seitliche Öffnung 41 auf,
durch die der Stoßzünder 32 in
das Innere der Verschlusskappe 40 und des Gehäuses 21 eindringt. Beim
Zünden
des Stoßzünders 32 zündet die
Zündflamme
direkt die Treibmittelladung, die im Gehäuse 21 enthalten ist,
während
die Verschlusskappe 40 nicht durchstochen werden muss.
Die Konstruktion und die Art und Weise der Funktion entsprechen
anderweitig der ersten Ausführung.
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Anstelle
des Anordnens der beispielsweise pulverigen Treibmittelladung im
Gehäuse 21 kann
die Treibmittelladung oder im allgemeinen eine Gaserzeugungsanlage
ebenfalls außerhalb
des Gehäuses 21 oder
des Führungsrohres 1 montiert
werden, so dass das rohrförmige
Gehäuse 21 nur
als Eintrittsrohr für
das außerhalb
erzeugte Treibgas dient.
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Ein
elektrischer Zünder
kann anstelle eines mechanischen Stoßzünders verwendet werden, um die
Treibmittelladung zu zünden.
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Das
rohrförmige
Gehäuse 21 kann
einen kreisförmigen
oder ovalen Querschnitt aufweisen, wobei die Innenflächen des
Dichtungseinsatzes 20 an ein Gehäuse 21 angepasst werden,
das auf diese Weise geformt wird. Bei einem kreisförmigen Gehäuse 21 ist
es jedoch ebenfalls wünschenswert,
die Aussparung 13 im Stufenkolben 2 mit einem
kreisförmigen
Querschnitt zu konstruieren.
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Die
Kolbenendfläche 12,
die den zweiten Druckraum 38 definiert, kann im wesentlichen
eben, in Richtung der Aussparung 13 abgeschrägt oder
mit zusätzlichen
Vertiefungen versehen sein. Die Aussparung 13 und/oder
der Dichtungseinsatz 20 können sich ebenfalls etwas in
der Form eines Trichters in Richtung des zweiten Druckraumes 38 öffnen, so dass
der Querschnitt des Überlaufes
oder der Ausströmöffnung 37 während der
Bewegung des Stufenkolbens 2 vergrößert wird und ein stärkeres Durchlassen
des Treibgases gestattet.
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Der
Zeitpunkt der Öffnung
des Überlaufes oder
der Ausströmöffung 37 kann
als eine Funktion des Weges der Bewegung bestimmt werden, der durch
den Stufenkolben 2 zurückgelegt
wird, indem die Konstruktion der Länge des Ausströmabschnittes 24 differiert.
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10 und 11 zeigen
schematisch ein Führungsrohr 1,
aus Aluminium hergestellt, eines Kolbenantriebes entsprechend der
Erfindung in einer Schnittdarstellung senkrecht zu einer Längsachse oder
zur Mittellinie 14. Das Führungsrohr 1, das
eine Innenkammer oder einen Druckraum 38 mit einem rechteckigen
Querschnitt aufweist, enthält
lange und kurze seitliche Wände 45 und 46,
die diese Innenkammer oder diesen Druckraum 38 definieren.
Die Wanddicken der zwei langen seitlichen Wände 45 sind so dimensioniert,
dass die zwei seitlichen Wände 45 im
wesentlichen den rechteckigen Querschnitt bis zu einem maximalen
zulässigen
Treibgasdruck in der Innenkammer oder dem Druckraum 38 beibehalten
und die Kolbendichtung 17 dennoch den Druckraum 38 abdichtet.
Wenn der Treibgasdruck über
diesen maximalen zulässigen
Wert steigt, beispielsweise, wenn der Antriebskolben während seiner
Vorwärtsbewegung
blockiert wird oder in der Endposition für eine Bewegung des Kolbens,
werden die zwei langen seitlichen Wände 45 verformt und
nach außen gebogen
(siehe 11). Zwischen den zwei gegenseitig
abgelegenen äußeren Kolbenflächen 47 und den
dazugehörenden
verformten seitlichen Wänden 45 wird
eine entsprechende Öffnung 48 gebildet,
die nicht länger
durch die Kolbendichtung 17 oder durch den Dichtungsrand
als Ergebnis des hohen Treibgasdruckes abgedichtet werden kann und
daher einen Überdruckausströmweg und
eine Druckentlastungsvorrichtung bildet.