DE3034258C2 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (11; 18,19) einen zur Zylinderachse axialen Verbindungszapfen (12; 20) aufweist, der in einer Axialbohrung (14; 17) des Kugelkolbens (10; 16) befestigt ist

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung (14; 17) im Kugelkolben nach außen hin trichterartig erweitert ist

5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, üadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Kugelkotaens (16) Dichtelemente (18, 19) angeordnet sind.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Dichtelemente (18) einen Verbindungszapfen (20) aufweist, der durch die vorzugsweise beidseitig trichterartig erweiterte Axialbohrung (17) des Kugelkolbens (16) hindurchragt und mit dem anderen Dichtelement (19) verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer Antriebsvorrichtung für eine Wassersäulenmaschine (DE-PS 6 59 330) ist ein Zylinder in Kreisform ausgebildet mit gleichbleibendem Zylinderquerschnitt. In diesem Zylinder ist ein ringförmiger Kolben zwangsgeführt über einen radialen Hebel, der mit einem im Zentrum der vorgenannten Kreisform liegenden Maschinenachse verbunden ist. Ähnliches gilt für eine weitere bekannte Antriebsvorrichtung (GB-PS 11 40 283), bei der ebenfalls Zylinder und Kolben zwangsgeführt sind, d. h. in ihrer Relativlage zueinander exakt vorbestimmt sind. Schließlich ist eine Antriebsvorrichtung bekannt (DE-AS 25 29 346), bei der innerhalb eines geradlinig verlaufenden Zylinders ein elastischer Kugelkolben angeordnet ist. Bei der Anwendung eines solchen elastischen Kugelkolbens bei einem gekrümmten Zylinder würde sich allerdings der Nachteil ergeben, daß beim Durchlaufen eines Krümmungsbereiches der elastische Kugelküken zur Durchführung der Formänderung sehr starken Druckkräften und Reibungskräften unterworfen wäre, so daß ein Großteil der auf den Kugelkolben einwirkenden Energie nicht mehr für die Antriebszwecke zur Verfügung stehen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so zu verbessern, daß eine einwandfreie formschlüssige und daher dichte und vor allem reibungsarme Führung des Kugelkolbens im gekrümmten Bereich des Zylinders gewährleistet ist, so daß praktisch die gesamte Antriebsenergie des gasförmigen oder FlQssigen Antriebsmediums zum Antrieb des Kolbens zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Maßnahmen.

Erfindungsgemäß werden die beiden Elemente, also der formstabile Kugelkolben und das antriebsseitig, das heißt in Richtung der Druckbeaufschlagung im Abstand zum Kugeläquator angeordnete, anpaßbare Dichtelement so zu einer Art Gespann vereinigt, daß sie sich gegenseitig führen und sich gegenseitig in einer vorbestimmten Stellung haken. Das z. B. topfförmigc Dichtelement vermag sich an die jeweilige Querschniasform des gekrümmten Zylinders anzupassen. Das z. B. topfartige Dichtelement auf das unmittelbar der Antriebsdruck des Antriebsmediums einwirkt, wird durch den an der Zylinderfläche anliegenden Topfrand im Zylinder sicher geführt und dient als Antriebselement für den stabilen Kugelkolben, der als Treibkolben der Antriebsvorrichtung dient

Es hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Dichtelement einen zur Zylinderachse axialen Verbindungszapfen aufweist, der in einer Axialbohrung des Kugelkolbens befestigt und wenn die Axialbohrung im Kugelkolben nach außen hin trichterartig erweitert ist. Auf diese Weise ist eine Relativbewegung zwischen Kugelkolben und Dichtelement bzw. Verbindungszapfen möglich, ohne daß auf den Verbindungszapfen ζ. B. große Scherkräfte einwirken, die zu einem Abriß des Verbindungszapfen.· führen könnten. Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung einer konventionellen Antriebsvorrichtung mit gekrümmtem Zylinder und Kugelkolben,

Fi g. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit Kugelkolben und topfartigem Dichteiement,

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit Kugelkolben und zwei topfartigen Dichtelementen für wechselseitige Druckbeaufschlagung.

Der rohrartige Zylinder gemäß F i g. 1 sowie gemäß den übrigen F i g. 2 und 3 besteht aus zwei geradlinig verlaufenden Zylinderabschnitten 1 und 3, die eine exakt kreisrunde Querschnittsform aufweisen und aus einem gekrümmten Zylinderabschnitt ?., dessen Querschnittsform aus fertigungstechnischen Gründen von der exakten Kreisform abweicht und eine leichte Ellipsenform hat. Mit 4 ist ein Kugelkolben bezeichnet, der in der Zylinderöffnung 5 geführt ist und dessen Durchmesser der lichten Weite der Querschnittsform der Zylinderabschnitte 1 und 3 entspricht. Da die lichte Weite α im gekrümmten Zylinderabschnitt 2 geringer ist als die lichte Weite b in den geradlinig verlaufenden Zylinderabschnitten und 1 und 3 verklemmt der Kugelkolbcn 4 im Krümmungsbereich 2. Damit wird verhindert, daß

der ζ. B. in Pfeilrichtung gemäß F i g. 1 auf den Kugelkolben 4 einwirkende Druck eines gasförmigen oder flüssigen Antriebsmediums vollständig zur Beschleunigung des Kolbens 4 verwendet wird. Vielmehr wird ein Großteil der eingebrachten Antriebsenergie verwendet für Formänderungsarbeit, auch dann, wenn der Kugelkolben 4 aus einem elastischen Material besteht, so daß er sich der veränderten Querschnittsform anzupassen vermag.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 wird wiederum ein Kugelkolben 10 z. B. aus metallischem Material verwendet, der auf der durch einen Pfeil dargestellten Druckseite mit einem topfartigen Dichtelement 11 verbunden ist Das Dichtdtment besteht aus einem nachgiebigen, vorzugsweise elastischen Material und besitzt in der Zylinderachse einen Verbindungszapfen 12 sowie einen vorzugsweise sich trichterartig erweiternden Topfraad 13, der am Innenumfang des Zylinders 9 anliegt und der sich ohne Schwierigkeiten der veränderten Querschnittsform im gekrümmten Zylinderabschnitt 2 tete Stellung auch im Krümmungsbereich 2 nicht verläßt, wie in Fig. 2 durch Darstellung des Kolbens in diesem Krümmungsbereich verdeutlicht. Nach Verlassen des gekrümmten Zylinderabschnittes 2 (F i g. 1) wcitet sich der Topfrand 13 des Dichielementes 11 wieder aus, so daß die abdichtende Wirkung des Dichtelemcntes 11 an keiner Stelle entlang seiner Zylinderführung unterbrochen wird. Das erläuterte Ausführungsbeispiel eignet sich für einseitige Druckbeaufschlagung in Pfeilrichtung.

Eine dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 im wesentlichen entsprechende Antriebsvorrichtung für beidseitige Druckbeaufschlagung ist in Fig.3 dargestellt. Dabei wird wiederum ein Kugelkolben 16 verwendet, der mit einer Axialbohrung 17 versehen ist, die zu beiden Seiten hin trichterartig erweitert ist. Hierbei sind beidseitig des Kugelkolbens 16 im wesentlichen dem Dichtelement 11 gemäß Fig.2 entsprechende topfartige Dichtelemente 18 und 19 angeordnet, die durch einen in der Axialbohrung 17 geführten Verbindungszapfen

F i ^σ. 1 anzupassen verma**. Der Ku^CTe!ko!ben be- 20 miteinander verbunden sind. Vorzugsweise besitzt

sitzt eine Axialbohrung 14, die zum Dichtele'nent 11 hin trichterartig erweitert ist Der Verbindungszapfen 12 des Dichtelementes 11 ist durch diese Axialbohrung 14 hindurchgesteckt und am anderen Ende zur festen Verbindung zwischen Dichtelement 11 und Kugelkolben 10 an der Stelle 15 vernietet, verschweißt oder dergleichen. Bei Druckbeaufschlagung in Pfeilrichtung gemäß F i g. 2 legt sich das topfförmige Dichtelement 11 an der Zylinderinnenwandung an, wobei die Hauptkräfte durch die davor liegende Kugel abgestützt werden. Durch die flächige Führung des topfförmigen Dichtelementes an der Zylinderinnenwandung ist gewährleistet, daß der Kolben insgesamt seine exakt zur Zylinderachse ausgerich-

z. B. das Dichtelement 18 einen einstückig angeformten Verbindungszapfen, der durch die Axialbohrung 17 hindurchragt und der mit dem anderen Dichtelenient 19

z. B. durch Vernieten und Verschweißen verbunden ist. Hier hierbei besitzt der Kugelkolben 16 einen Durchmesser, der kleiner ist als die geringste Weite a (F i g. 1) des Zylinders 9. Durch Pfeile ist verdeutlicht, daß bei dieser Ausführung eine Druckbeaufsfhlagung von der einen oder von der anderen Seite des Zylinders 9 her erfolgen kann, wobei in jedem Falle die Dichtelemente für eine exakt dichtende und reibungsarme Führung des Kolbens im Zylinder 9 sorgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung mit einem gekrümmten Zylinder mit unterschiedlichen Zylinderquerschnitten, in dem ein Kugelkolben frei geführt und durch ein gasförmiges oder flüssiges Antriebsmedium antreibbar ist, vorzugsweise für eine pyrotechnische Antriebseinrichtung für eine Rückstrammvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems, dadurch gekennzeichnet, daß der formstabile Kugelkolben (6; 10; 16), dessen Durchmesser kleiner ist als die geringste lichte Weite (a) des Zylinders (9) antriebsseitig mit einem nachgiebigen, entsprechend der sich verändernden Querschnittsform des gekrümmten Zylinders seine Form anpassenden Dichtelement (8; 11; 18/19) verbunden ist

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (11; 13, 19) topfartig ausgebildet ist, dessen Topf rand (13) an der