Vorrichtung zum Drehantrieb einer Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollautomaten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drehan¬ trieb einer Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufroll- automaten mit einem durch eine Sensoreinrichtung aus- lösbaren KraftSpeicher, einem durch den Kraftspeicher andrehbaren Drehteil und einer Kupplung, mit welcher das angetriebene Drehteil mit der Wickelwelle kuppel- bar ist.
Durch eine derartige Vorrichtung sollen im Notfall beispielsweise überhöhter Geschwindigkeitsänderung, z.B. im Crashfall, vor dem Blockieren der Wickelwelle locker aufeinanderliegende Gurtbandlagen auf der Wickelwelle und eine Gurtlose im am Körper des Fahr- zeuginsassen anliegenden Sicherheitsgurtteil besei¬ tigt werden. Die Gefahr der Vorverlagerung des Kör¬ pers des Fahrzeuginsassen wird dadurch beseitigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Vorrich- tung so auszugestalten, daß sie raumsparend an dem Gurtaufrollautomaten angeordnet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drehteil drehbar in einem Gehäuse angeordnet
ist, wobei zwischen dem Drehteil und einer Innenwand des Gehäuses wenigstens ein Explosionsraum gebildet ist, der aufgrund der Drehung des insbesondere als Flügelrad oder Kreis- bzw. Rotationskolben ausgebil- dete Drehteil um eine Achse sich dreht, daß entlang dem Drehweg des Explosionsraumes mehrere als Treib¬ gasladungen ausgebildete Kraftspeicher angeordnet sind, die dann zündbar sind, wenn der Explosionsraum den jeweiligen Ort der Treibgasladung erreicht. Der Explosionsraum ist im Falle des Flügelrades als
Durckraum mit gleichbleibendem Volumen und im Falle des Kreis- bzw. Rotationskolbens als expandierender Druckraum ausgebildet.
Auf diese Weise erzielt man eine Kraftübertragung der von den verschiedenen Kraftspeiehern erzeugten Kraft auf möglichst kurzem und direktem Weg auf die Wickel- welle. Ferner ist es möglich, die Anschubkraft der Treibgasladungen so zu dosieren, daß in Aufeinander- folge bei Zündung der Treibgasladungen eine progres¬ siv ansteigende Schubkraft auf das Drehteil ausgeübt wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß zu Beginn der Drehung das vom Drehteil vermittelte Drehmoment auf die Wickelwelle ruckartig übertragen wird. Bei der Erfindung wird vielmehr ein kontinuierlich an¬ steigendes Drehmoment innerhalb der kurzen zur Ver¬ fügung stehenden Zeit auf die Wickelwelle ausgeübt.
Die Treibgasladungen können gleichzeitig gezündet werden.
Bevorzugt werden die Treibgasladungen nacheinander gezündet, und zwar immer dann, wenn der Explosions¬ raum am jeweiligen Ort der Treibgasladung ankommt. Es
können hierzu für jede Treibgasladung eine zugeord- . nete Zündeinrichtung vorgesehen sein, die, gesteuert durch den Drehteilumlauf, zur Zündung gebracht wer¬ den. In vorteilhafter Weise sind jedoch die Treibgas- ladungen in den Folgestufen so ausgebildet, daß sie durch die Temperatur des vorher gezündeten Treibgases durch Eigenzündung gezündet werden. Auf diese Weise läßt sich ebenfalls eine fortlaufende aufeinanderfol¬ gende Zündung der einzelnen Treibgasladungen errei- chen. Auch eine mechanische Anzündung der nachfolgen¬ den Treibgasladungen durch das sich drehende Drehteil ist möglich.
Am Drehteil kann eine Kupplungsbetätigungseinrichtung • vorgesehen sein. Durch diese Kupplungsbetätigungsein- richtung können Kupplungselemente in eine Kupplungs- stellung gebracht werden, in welcher zwischen dem Drehteil und der Wickelwelle über die Kupplungsele¬ mente ein Kraftschluß hergestellt wird. Die Kupp- lungsbetätigungseinrichtung kann in der Weise ausge¬ bildet sein, daß durch die Drehteildrehung die Bewe¬ gung der Kupplungselemente in die Kupplungsstellung bewirkt wird.
Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1: schematisch ein Ausführungsbeispiel mit einem Drehteil, das ähnlich wie ein Flügel- rad angetrieben wird;
Fig. 2: in perspektivischer Darstellung eine An¬ triebsvorrichtung mit einem Kreiskolbenan¬ trieb;
Fig. 3 in Seitenansicht verschiedene Betriebs- bis 7 Stellungen des Kreiskolbe antriebs der Fig.2;
Fig. 8: ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 9: ein Ausführungsbeispiel für einen Kreiskol¬ benantrieb mit einer Kupplungseinrichtung, über welche der Kreiskolbenantrieb mit der Wickelwelle verbunden werden kann; und
Fig. 10: eine Seitenansicht des in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Gehäuse 8 ein Drehteil 7, das nach dem Flügelradprinzip angetrieben wird, in einem zylindri¬ schen Hohlraum drehbar gelagert. Das Drehteil 7 ist an seinem Umfang an einer zylindrischen Innenwand 11 des zylindrischen Hohlraumes drehbar gelagert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Drehteil 7 koaxial zur Wickelwellenachse 12 gelagert. Beim dar¬ gestellten Ausführungsbeispiel sind am Umfang des Drehteils 7 drei Ausnehmungen vorgesehen, welche Ex¬ plosionsräume 3 bilden. Am Umfang der zylindrischen Innenwand 11 sind Treibladungen 2 und 5 in Drehrich¬ tung (Pfeil D) angeordnet. Die Treibladungen 2 bzw. 5 sind in Hohlräumen angeordnet, die in spitzen Winkeln gegenüber der zylindrischen Innenwand 11 verlaufen.
Die Treibladungen 2 sind mit Zündvorrichtungen 1 ver¬ sehen. Diese Zündvorrichtungen können in bekannter Weise, beispielsweise elektrisch, gezündet werden. Auf eine Treibladung 2, welche eine Zündvorrichtung 1
aufweist, folgt eine Treibladug 5 in Drehrichtung. Die Treibladung 5 ist so ausgebildet, daß sie durch die Temperatur, welche im Explosionsraum 3 herrscht, gezündet werden kann. Beim dargestellten Ausführungs- beispiel sind jeweils drei Anordnungen von Treibla¬ dungen vorgesehen. Anstelle dieser Anordnung kann auch nur eine Treibladung 2 mit einer Zündvorrichtung 1 vorgesehen sein, auf welche in entsprechenden Ab¬ ständen Treibladungen 5 mit Selbstzündung durch die im Explosionsraum 3 herrschende Temperatur haben.
Diese Treibladungen 5 sind dann um den gesamten Um¬ fang der zylindrischen Innenwand 11 verteilt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Treibladungen 2 gleichzeitig zu zünden. Es ist jedoch auch möglich, die Treibladungen 2 in zeitlicher Auf¬ einanderfolge zu zünden. Insbesondere dann, wenn nur ein Explosionsraum 3 vorgesehen ist, werden in zeit¬ licher Aufeinanderfolge die jeweiligen Treibladungen dann, gezündet, wenn der Explosionsraum 3 bei der Dre- hung am Ort der jeweiligen Treibladung ankommt. Der Explosionsraum 3 bewegt sich auf einem Kreisring um die Wickelwellenächse 12. Dieser Kreisring ist nach außen begrenzt durch die zylindrische Innenwand 11. Während dieser Drehung kann der Explosionsraum sich vergrößern.
Die Treibladungen 5 können durch Verschlußstopfen 6 verschlossen sein. Durch eine Abstreifkante 19 am Umfang des Drehteiles 7 werden bei der Drehung die Verschlußstopfen 6 abgestreift, so daß die Temperatur im Explosionsraum 3 auf die Treibladungen 5 zur Selbstzündung einwirkt. Durch die Kante 23 kann auch eine mechanische Zündung der Treibladung 5 bewirkt werden.
Das Drehteil 7 ist hohl ausgebildet. In seinem Hohl¬ raum ist eine Kupplung angeordnet. Die Kupplung be¬ steht aus einem Führungsring 9. Im Führungsring sind als Kugeln ausgebildete Kupplungselemente 14 in Nor- malposition gehalten. Die nach innen gerichtete Flä¬ che im Hohlraum des Drehteils 7 besitzt eine Kupp- lungsbetätigungseinrichtung 13 in Form rampenartig verlaufender Flächen. Bei der Drehung des Drehteiles 7 greifen diese rampenartig verlaufenden Flächen als Kupplungsbetätigungseinrichtungen 13 an den Kupp¬ lungselementen an und schieben diese radial nach in¬ nen, so daß sie in Eingriff kommen mit einem axial verlaufenden Ansatzstück der Wickelwelle 10. Bei die¬ ser axialen Bewegung werden die Kupplungselemente 14 durch den Führungsring 9 geführt. Hierdurch wird ein Kraftschluß zwischen der Wickelwelle 10 und dem Dreh¬ teil 7 über die Kupplungselemente 14 hergestellt. Anstelle der Kugeln können auch Greiferbacken als Kupplungselemente 14 vorgesehen sein.
Die Drehbewegung des Drehteils 7 wird in Gang gesetzt durch Zünden der Treibladung 2. Beim Weiterdrehen des Drehteils 7 werden die nachfolgenden Ladungen 5 durch Selbstzündung gezündet, so daß ein ständiger Antrieb des Drehteils 7 in Drehrichtung D erfolgt. Wie schon erläutert, können in Nachfolgestufen auch mehrere Tribladungen 5, die um den ganzen Umfang des Gehäus¬ einnenraumes 11 verteilt sind, vorgesehen sein. Das Zünden des Zünders 1 erfolgt durch Betätigung einer nicht näher dargestellten Sensoreinrichtung, welche trägheitssensitiv auf eine überhöhte Fahrzeugge¬ schwindigkeitsänderung reagiert.
Sobald der Kraftschluß zwischen Wickelwelle und Dreh¬ teil hergestellt ist, wird eine nicht näher darge¬ stellte Festhalteeinrichtung, z.B. Sollbruchstelle , mit welcher der Führungsring 9 im Normalbetrieb orts- fest gegenüber dem Gehäuse 8 gehalten worden ist, gelöst. Der Führungsring 9 dreht sich dann beim An¬ trieb der Wickelwelle 10 mit.
Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbei- spiel ist das Drehteil als Kreiskolben 4 ausgebildet. Eine Innenwand 15 im Gehäuse 8 ist als Trochoide aus¬ gebildet. Der Kreiskolben liegt, wie aus den Figuren 3 bis 7 zu ersehen ist, jeweils an drei Stellen an der Innenwand 15 an, so daß bei der Kolbendrehung der jeweiligen Explosionsraum 3 expandiert und somit ein Expansionsraum entsteht, in welchem das Treibgas sich ausdehnt und die Kreiskolbendrehung bewirkt. Das Ge¬ häuse 8 ist durch einen Deckel 19 abgedeckt.
Die Kreiskolbendrehung wird ausgelöst durch Zündung, insbesondere elektrische Anzündung der Treibladung 2 im Gasgenerator (Fig. 3) . Bei der Drehung des Kreis- kolbens 4 werden in bekannter Weise auf mechanischem Wege nachfolgende Treibladungen 5 in Gasgeneratoren mechanisch gezündet. Es ist jedoch auch möglich, daß eine Selbstzündung durch die im Expansionsraum 3 herrschende Treibgastemperatur erfolgt. Nach Errei¬ chen des maximalen Expansionsvolumens, welches in Fig. 4 dargestellt ist, wird, wie in Fig. 5 zu erse- hen ist, im zweiten Explosionsraum bzw. Expansions¬ raum eine der Gasgeneratoren 5 gezündet und der Dreh¬ antrieb des Kreiskolbens fortgesetzt. Nach Erreichen des maximalen Expansionsvolumens wird im jeweiligen Expansionsraum durch einen Auslaß 22 ausgeblasen, wie
das in den Figuren 5 und 7 dargestellt ist. Durch die aufeinanderfolgende Antriebswirkung der Gasgenerato¬ ren 5 kann der Kreiskolben gegebenenfalls auch in mehrfache Umdrehung versetzt werden.
Durch die Drehung des Kreiskolbens werden wie beim Ausführungsbeispiel in der Fig. 1 die als Kugeln aus¬ gebildeten Kupplungselemente 14 radial nach innen bewegt, so daß sie in kraftschlüssigen Eingriff mit einem Innenzahnkranz 21 kommen. Auf diese Weise wird ein Kraftschluß hergestellt zwischen dem Kreiskolben 4 und dem Innenzahnkranz 21. Der Innenzahnkranz 21 greift in ein Antriebsritzel 20, welches drehfest mit der Wickelwelle 10 verbunden ist. Auf diese Weise wird die Drehbewegung des Kreiskolbens 4 auf die
Wickelwelle zur Gurtstraffung übertragen. Durch das beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen In¬ nenzahnkranz und Antriebsritzel 20 gewonnene Überset¬ zungsverhältnis wird eine Mehrfachumdrehung der Wik- kelwelle bei einer Umdrehung des Kreiskolbens 4 er¬ reicht. Dieses Übersetzungsprinzip kann auch bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen.
Das in der Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt als Rotationskolben einen Umlaufkolben 25 mit kreisrundem Querschnitt. Der Umlaufkolben 25 dreht sich beim Antrieb (Drehrichtung 39) um seine zentri¬ sche Achse 24. Im Umlaufkolben 25 sind radial ver- schiebbare Flügel 26 (vier beim dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiel) gelagert. Die äußeren Flügelenden wer¬ den gegen die Trochoidinnenstruktur des Gehäuses 8 gedrückt. Hierzu sind die Flügel 26 an ihren inneren Enden mit einem Druck beaufschlagt, der vom Treibgas-
druck im expandierbaren Explosionsraum 3 geliefert wird. Dieser Druck wird über Druckkanäle 27 aus dem jeweiligen expandierbaren Explosionsraum 3 in weitere Druckräume 28, 29, 30, 31, in welchen die inneren Flügelenden kolbenartig geführt sind, geleitet. Durch die Flügel 26 werden die jeweiligen expandierbaren Explosionsräume 3 (beim dargestellten Ausführungsbei¬ spiel sind es jeweils zwei Explosionsräume) jeweils von einem radial aus dem Umlaufkolben 25 herausragen- den Flügelteil, einem Teil der Außenkontur des kreis¬ runden Umlaufkolbens 25 und einem Teil der Trochoi- dinnenkontur des Gehäuses 8 begrenzt. Über die je¬ weils zwei Druckkanäle 27 sind die ebenfalls expan¬ dierbaren Druckräume 28 und 30 mit den expandierbaren Explosionsräumen 3 verbunden.
In die expandierbaren Explosionsräume 3 sind zwei Zündkanäle 40 gerichtet. Über diese Zündkanäle 40 wird der von einem oder mehreren Treibgasgeneratoren 5 erzeugte Treibgasdruck geleitet. Solange die Explo¬ sionsräume 3 bei der Kolbendrehung expandieren, wer¬ den die Flügel 26 aufgrund des in den Druckräumen 28 und 30 aufgebauten Treibgasdruckes nach außen ge¬ drückt. Hierdurch wird ein dichtes Anliegen der radi- al äußeren Enden der Flügel 26 an der Trochoidinnen- kontur des Gehäuses 8 gewährleistet.
Auf der Rückseite der Flügel 26 befinden sich die jeweils beiden in ihrem Volumen sich verringernden Verdichtungsräume 41. Die in den Verdichtungsräumen 41 enthaltenen verbrauchten Treibgase werden über AuspuffÖffnungen 42 ausgetrieben. Dies gilt auch für die in den Druckräumen 29 und 31 enthaltenen Gase, welche durch das kolbenartig ausgebildete innere Flü-
gelende über die Druckräume 27 in die jeweils zuge¬ ordneten Verdichtungsräume 41 herausgedrückt werden. Während sich die jeweils zwei Flügel 26 bei der Ex¬ pansionsbewegung in eine radial äußere Position bewe- 5 gen, bewegen sie sich bei der Verdichtungsbewegung in eine radial innere Position in den jeweiligen inneren Druckräumen 28 bis 31.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 8 10 werden jeweils zwei expandierende Explosionsräume 3 gebildet, in die die Treibgase der Treibgasgenerator¬ anordnung 5 geleitet werden. In aufeinanderfolgenden Zündungszyklen werden dann in die bei der Kolbendre¬ hung jeweils gebildeten zwei expandierbaren Explo- 15. sionsräume 3 in zeitlicher Aufeinanderfolge die Treibgase über die Treibgaskanäle 40 geleitet.
In den Figuren 9 und 10 ist ein Ausführungsbeispiel für den Kupplungsmechanismus gezeigt, mit welchem das
20 vom angetriebenen Kreiskolben 4 gelieferte Drehmoment auf die Wickelwelle 10 übertragen wird. Die Wickel- welle 10 ist über einen axialen Lagerbolzen in einem Spitzenlager 44 in einer Federkassette 45, welche eine Triebfeder 46 aufnimmt, gelagert. Die Triebfeder
25 46 greift mit ihrem inneren Ende über ein Federherz 47 am Lagerbolzen 43 der Wickelwelle an. Die Feder¬ kassette 45 ist an einem Gehäusedeckel 32 befestigt, welcher seinerseits mit dem Gehäuse 8 des Drehkolben¬ antriebs fest verbunden ist. 0
Auf dem Lagerbolzen 43 ist drehbar und drehbar gegen¬ über dem Gehäuse 8 eine Exzenterwelle 34 gelagert. Die Exzenterwelle 34 ist drehfest mit einer Exzenter¬ scheibe 33 verbunden. Auf der Exzenterwelle 33 ist
der Kreiskolben 4 um eine Exzenterachse 48 gelagert. Die Drehachse der Exzenterwelle 34 und die Wickelwel¬ lenachse 12 liegen koaxial zueinander. Die Exzenter¬ achse 48 dreht sich auf einem Kreis um die Wickelwel- lenachse 12 bei der Drehung des Kreiskolbens 4.
Wenn der Kreiskolben 4 durch die Treibgase der ersten Treibladung 2 und der nachfolgenden Treibladungen 5 gedreht wird, dreht sich die Exzenterwelle 34 mit. In einem Kupplungskäfig 36 der Exzenterwelle 34 sind
Kupplungswalzen 35 gelagert. Bei der Drehung der Ex¬ zenterwelle 34 werden die Kupplungswalzen 35 radial nach außen bewegt, so daß sie mit Kupplungsgegenflä¬ chen 49, welche an die Wickelwelle 10 angeformt sind, in kraftübertragenden Eingriff kommen. Auf diese Wei¬ se wird die Drehbewegung des Kreiskolbens 4 auf die Wickelwelle 10 übertragen.
Die Zündung der auf die erste Treibladung zwei nach- folgenden weiteren Treibladungen 5 erfolgt mit Hilfe von druckbetätigten Zündungseinrichtungen 37. Diese besitzen jeweils einen in einem Zündkäfig kolbenartig beweglichen Schlagzünder 38. Der jeweilige Schlagzün¬ der 38 wird mit dem Druck im expandierenden Explo- sionsraum 3 über einen Zündkanal 50 beaufschlagt und auf den Zünder des Gasgenerators 5 aufgeschlagen. Die gezündeten Treibgase werden dann über einen jeweili¬ gen Treibgaskanal 51 in den expandierbaren Explo¬ sionsraum 3 eingeleitet. Durch die Drehung des Kreis- kolbens 4 wird damit selbsttätig in zeitlicher Auf¬ einanderfolge jeweils zum richtigen Zeitpunkt die jeweilige Treibladung 5 gezündet und der Kolben fort¬ laufend während des Strammvorgangs angetrieben.