DE102004024623B4

DE102004024623B4 - Linearantrieb für ein Gurtstraffsystem

Info

Publication number: DE102004024623B4
Application number: DE200410024623
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Köppel; Hartmut Greiner
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: DE102004024623A1

Abstract

Linearantrieb für ein Gurtstraffsystem, mit einem Gehäuse (10), einem im Gehäuse (10) verschiebbaren Kolben (12), einer im Kolben (12) angeordneten Treibladungshülse (18) mit einer Sollbruchstelle (26), einer in der Treibladungshülse (18) angeordneten Treibladung (16), und einem Zünder (14) zum Zünden der Treibladung (16), wobei die Treibladungshülse (18) nicht oder durch die nach dem Zünden der Treibladung (16) entstehenden Druckkräfte lösbar mit dem Zünder (14) verbunden oder gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer anfänglichen Bewegung des Kolbens (12) im Gehäuse (10) ein Druckraum gebildet ist, der durch die verformte Treibladungshülse (18) zum Kolben (12) hin abgedichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb für ein Gurtstraffsystem, mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse verschiebbaren Kolben, einer im Kolben angeordneten Treibladungshülse mit einer Sollbruchstelle, einer in der Treibladungshülse angeordneten Treibladung und einem Zünder zum Zünden der Treibladung, wobei die Treibladungshülse nicht oder durch die nach dem Zünden der Treibladung (16) entstehenden Druckkräfte lösbar mit dem Zünder (14) verbunden oder gekoppelt ist.
Solche Linearantriebe sind oft als sogenannte „Rack-and-Pinion”-Antriebe ausgebildet. An den Kolben ist eine Zahnstange angeformt, die nach der Zündung der Treibladung durch das dabei freigesetzte Gas schlagartig im Gehäuse linear bewegt wird und mit einem an eine Gurtspule einer Gurtaufrollvorrichtung gekoppelten Zahnrad in Eingriff kommt, so daß ein rascher Gurtbandaufzug erfolgt. Bei einem unerwünschten Überschreiten eines bestimmten Druckniveaus im Innern des Linearantriebs sollte ein Bersten vermieden werden. Ein solcher Druckanstieg kann z. B. dann vorkommen, wenn der durch das Abbrennen der Treibladung erzeugte Druck nicht abgebaut werden kann, weil das Zahnrad verklemmt ist oder aus einem anderen Grund nicht in eine Drehung versetzt werden kann. Auch im Hinblick auf den Umgang mit dem Linearantrieb vor und während der Montage ist eine Berstsicherung sinnvoll, die bei bekannten Linearantrieben üblicherweise in deren Gehäuse oder Kolben integriert ist.
Aus der DE 203 03 302 U1 ist ein Linearantrieb für ein Gurtsystem mit einer Treibladungshülse bekannt, welche nach dem Zünden der Treibladung durch die Druckkräfte der Zündung lösbar mit der Treibladungshülse gekoppelt ist.
Die DE 101 37 238 A1 beschreibt ein Linearantrieb für ein Gurtsystem mit einer Treibladungshülse, die nach dem Zünden der Treibladung nicht lösbar mit dem Zünder verbunden ist.
Die Erfindung schafft einen Linearantrieb mit einer Berstsicherung, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, und nahezu verlustfrei arbeitet.
Bei Linearantrieben der eingangs genannten Art ist vorgesehen, daß die Treibladungshülse nicht oder durch die nach dem Zünden der Treibladung entstehenden Druckkräfte lösbar mit dem Zünder verbunden oder gekoppelt ist. Die Trennung der Treibladungshülse vom Zünder, die bei herkömmlichen Linearantrieben eine Einheit bildeten, ermöglicht es, daß sich die Treibladungshülse durch den Druckaufbau in ihrem Inneren vom Zünder wegbewegen und dabei den Kolben mitnehmen kann. Ein Öffnen der Treibladungshülse mittels einer Sollbruchstelle nur zu dem Zweck, daß der Gasdruck auf den Kolben übertragen wird, ist bei einem derartig aufgebauten Linearantrieb nicht mehr erforderlich. Vielmehr dient die in der Treibladungshülse vorgesehene Sollbruchstelle als Berstsicherung, die eine zusätzliche, beispielsweise im Kolbenboden angeordnete Sollbruchstelle überflüssig macht.
Gemäß der Erfindung wird nach einer anfänglichen Bewegung des Kolbens im Gehäuse ein Druckraum gebildet, der durch die verformte Treibladungshülse zum Kolben hin abgedichtet ist. Dadurch kann der Gasdruck nahezu verlustfrei in eine Bewegung der aus Treibladungshülse und Kolben gebildeten Einheit umgesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Treibladungshülse so ausgelegt, daß sie sich nach dem Zünden der Treibladung verformt und dabei eine feste Verbindung mit dem Kolben eingeht. Die Treibladungshülse bildet also nach dem Zünden eine Einheit mit dem Kolben, so daß keine Relativbewegung zwischen Kolben und Treibladungshülse stattfindet. Dies führt zu einer effektiven Übertragung der Bewegung der Treibladungshülse auf den Kolben und damit zu einer effektiven Gurtstraffung.
Eine in einer vom Zünder weg weisenden Richtung unverschiebbare Anordnung der Treibladungshülse im Kolben, beispielsweise mit Hilfe eines im Kolben gebildeten Ansatzes, unterstützt die Übertragung der Bewegung der Treibladungshülse auf den Kolben.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Druckraum durch die Innenwand des Gehäuses, den Zünder, die Innenwand der Treibladungshülse und die dem Zünder zugewandten Enden der Treibladungshülse und des Kolbens begrenzt.
Die Sollbruchstelle in der Treibladungshülse, die gemäß der Erfindung als Berstsicherung dient, kann an einer dem Zünder abgewandten Stirnseite der Treibladungshülse oder alternativ in einer Seitenwand der Treibladungshülse gebildet sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine seitliche Schnittansicht eines bekannten Linearantriebs; und
2 eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebs.
Die Erfindung wird im folgenden durch einen Vergleich eines erfindungsgemäßen Linearantriebs mit einem Linearantrieb nach dem Stand der Technik verdeutlicht.
1 zeigt ein Beispiel eines bekannten, gattungsgemäßen Linearantriebs mit einer Berstsicherung. In einem Gehäuse 10 ist ein Kolben 12 verschiebbar aufgenommen. An einem Ende 12a des Gehäuses 12 ist ein Zünder 14 für eine Treibladung 16 angeordnet. Die Treibladung 16 ist in einer Treibladungshülse 18 untergebracht, die fest mit dem Zünder 14 verbunden ist und in einen Hohlraum 20 des Kolbens 12 hineinragt. Sowohl die Treibladungshülse 18 als auch der Kolben 12 weisen eine in einem dem Zünder 14 abgewandten stirnseitigen Boden 22 bzw. 24 gebildete Sollbruchstelle 26 bzw. 28 auf. Der Kolben 12 ist mit einer zu einem Zahnrad 30 passenden Außenverzahnung 32 versehen. Das um eine feste Achse drehbare Zahnrad 30 ist an eine Gurtspule einer Gurtaufrollvorrichtung gekoppelt.
Im Normalzustand des Linearantriebs, der in 1 gezeigt ist, befindet sich der Kolben 12 außer Eingriff mit dem Zahnrad 30, so daß sich die Gurtspule frei drehen kann. Im Auslösefall entsteht durch das Zünden der Treibladung 16 in der Treibladungshülse 18 ein ansteigender Druck, der ein Aufbrechen der Treibladungshülse 18 an deren Sollbruchstelle 26 bewirkt. Daraufhin baut sich im Hohlraum 20 des Kolbens 12 ein Druck auf, der auf den stirnseitigen Boden 24 des Kolbens 12 wirkt. Nach Überwindung des Trägheitsmoments des Kolbens 12 und der Reibungskräfte bewegt sich der Kolben 12 vom Zünder 14 und der Treibladungshülse 18 weg auf das Zahnrad 30 zu.
Ist aus irgendwelchen Gründen das Widerstandsmoment des Zahnrads 30 so groß, daß der Kolben 12 das Zahnrad 30 nicht in eine Drehung versetzen kann, steigt der Gasdruck im Hohlraum 20 des Kolbens 12 weiter an, bis die Sollbruchstelle 28 im Boden 24 des Kolbens 12 aufbricht und der Druckstau abgebaut werden kann, ohne daß es zu einem Bersten des Gehäuses 10 kommt.
Für die Beschreibung des in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Linearantriebs werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet, soweit sie einander entsprechende Bauteile betreffen.
Der erfindungsgemäße Linearantrieb unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen bekannten Linearantrieb insbesondere dadurch, daß die im Hohlraum 20 des Kolbens 12 angeordnete Treibladungshülse 18 nicht fest mit dem Zünder 14 verbunden und auch nicht in anderer Weise an diesen gekoppelt ist. Außerdem ist der Kolben 12 an seinem dem Zünder 14 abgewandten Ende offen, und der Hohlraum 20 des Kolbens ist in einen Aufnahmeabschnitt 20a, in dem die Treibladungshülse 18 direkt an der Innenwand des Kolbens 12 anliegt, und einen im Durchmesser kleineren Abschnitt 20b unterteilt. Diese Abstufung des Hohlraums 20 bewirkt, daß die Treibladungshülse 18 in einer vom Zünder 14 weg weisenden Richtung unverschiebbar im Kolben 12 aufgenommen ist. Die Sollbruchstelle 26 der Treibladungshülse 18 ist im Vergleich zu dem bekannten Linearantrieb so ausgelegt, daß sie erst bei einem wesentlich höheren Druck durchbricht.
Im Auslösefall bewirkt der durch das Zünden der Treibladung 16 in der Treibladungshülse 18 ansteigende Druck aufgrund der stärkeren Auslegung der Sollbruchstelle 26 kein Aufbrechen der Treibladungshülse 18. Vielmehr sorgt der Druck für eine Verformung, genauer gesagt eine Ausdehnung der Treibladungshülse 18, so daß diese eine feste Verbindung mit dem Kolben 12 eingeht. Der auf den Boden 22 der Treibladungshülse 18 wirkende Druck führt zu einer Bewegung der Treibladungshülse 18 weg vom Zünder 14. Aufgrund der festen Verbindung mit dem Kolben 12 bewegt sich dieser mit der Treibladungshülse 18 mit. Dadurch entsteht ein Druckraum, der durch die Innenwand des Gehäuses 10, den Zünder 14, die Innenwand der Treibladungshülse 18 und die dem Zünder zugewandten Enden der Treibladungshülse 18 und des Kolbens 12 begrenzt ist, wobei der Druckraum durch die an den Kolben 12 angeformte Treibladungshülse 18 abgedichtet ist.
Übersteigt der Druck im Druckraum ein bestimmtes Niveau, bricht die Sollbruchstelle 26 im Boden 22 der Treibladungshülse 18 durch, und das Gas kann über das offene Ende des Kolbens 12 abströmen. Die Berstsicherung des Linearantriebs ist in diesem Fall also durch die Sollbruchstelle 26 in der Treibladungshülse 18 verwirklicht.
Das zulässige Druckniveau im Linearantrieb kann durch die konstruktive Auslegung der Sollbruchstelle 26 genau eingestellt werden. Die Sollbruchstelle 26 muß aber nicht notwendigerweise im stirnseitigen Boden 22 der Treibladungshülse 18 gebildet sein, sondern kann bei anderen Ausführungsformen auch in einer Seitenwand der Treibladungshülse 18 vorgesehen sein. Für die erfindungsgemäße Funktion des Linearantriebs muß die Treibladungshülse 18 nicht vollständig vom Zünder 14 getrennt sein. Die Funktion ist auch dann gewährleistet, wenn die durch die Zündung der Treibladung 16 entstehenden Druckkräfte in einem anfänglichen Stadium ausreichen, die Treibladungshülse 18 vom Zünder 14 zu lösen bzw. zu entkoppeln.

Claims

Linearantrieb für ein Gurtstraffsystem, mit einem Gehäuse (10), einem im Gehäuse (10) verschiebbaren Kolben (12), einer im Kolben (12) angeordneten Treibladungshülse (18) mit einer Sollbruchstelle (26), einer in der Treibladungshülse (18) angeordneten Treibladung (16), und einem Zünder (14) zum Zünden der Treibladung (16), wobei die Treibladungshülse (18) nicht oder durch die nach dem Zünden der Treibladung (16) entstehenden Druckkräfte lösbar mit dem Zünder (14) verbunden oder gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer anfänglichen Bewegung des Kolbens (12) im Gehäuse (10) ein Druckraum gebildet ist, der durch die verformte Treibladungshülse (18) zum Kolben (12) hin abgedichtet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladungshülse (18) so ausgelegt ist, daß sie sich nach dem Zünden der Treibladung (16) verformt und dabei eine feste Verbindung mit dem Kolben (12) eingeht.
Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladungshülse (18) in einer vom Zünder (14) weg weisenden Richtung unverschiebbar im Kolben (12) angeordnet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum durch die Innenwand des Gehäuses (10), den Zünder (14), die Innenwand der Treibladungshülse (18) und die dem Zünder (14) zugewandten Enden der Treibladungshülse (18) und des Kolbens (12) begrenzt ist.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (26) an einer dem Zünder (14) abgewandten Stirnseite der Treibladungshülse (18) gebildet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (26) in einer Seitenwand der Treibladungshülse (18) gebildet ist.