DE9302127U1 - Mittels Drehantrieb betätigte Vorspannvorrichtung für Sitzgurte - Google Patents

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WUESTHOFF & WUESTHOFF

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FRANZ WUESTHOFF, DR.-ING. — FREDA WUESTHOFF, OR-PHIL (1927-1956)

E. FREIHERR VON PECHMANN, DR. DIPL-CHEM. DIETER BEHRENS, DR-ING. JÜRGEN BRANDES, DR. DIPLCHEM. RUPERT GOETZ, DIPLiNG. DIPL-WIRTSCH.-ING. AXEL VON HELLFELD, DR. DIPL-PHYS.

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Mittels Drehantrieb betätigte Vorspannvorrichtung für

Sitzgurte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorspannvorrichtung für Sitzgurte und betrifft insbesondere eine Vorspannvorrichtung, bei der eine Aufwickelwelle für den Sitzgurt mittels einer durch Gasdruck betätigten, drehbaren Betätigungsvorrichtung gedreht wird.

Bei Sitzgurtsystemen für Fahrzeuge werden zunehmend häufiger Vorspannvorrichtungen verwendet, um den mit dem Fahrzeuginsassen in lockerem Eingriff gehaltenen Sitzgurt im Notfall, beispielsweise beim Aufprall des Fahrzeugs zu straffen und den Körper des Insassen wirksamer zurückzuhalten. Für solche Vorspannvorrichtungen sind verschiedene Betätigungsmechanismen bekannt. Dazu gehört zum Beispiel ein durch Gasdruck betätigter Drehantrieb, bei dem eine Sitzgurtaufwickelwelle oder Aufwickelspule von einem Drehglied der Betätigungsvorrichtung gedreht wird. Vorspannvorrichtungen dieser Art sind im US-Patent 4 455 000 (Veröffentlichung 1), in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 58-195571 (entsprechend US-Patent 4 588 832, Veröffentlichung 2), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-15657 (Veröffentlichung 3) und der ja-

panischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 60-45449 (Veröffentlichung 4) offenbart.

Wenn als Aufwickelvorrichtung zum Vorspannen des Sitzgurtes eine Rückzieh- oder Einziehvorrichtung für den Sitzgurt benutzt wird, darf die Vorspannvorrichtung den normalen Betrieb des Auf- und Abwickeins der Rückziehvorrichtung nicht stören. Aus diesem Grund ist das Drehglied der dem Vorspannen dienenden Betätigungsvorrichtung von der Aufwickelwelle oder dem Aufwickelrad für den Sitzgurt getrennt, wenn die Vorrichtung nicht in Betrieb ist, und Eingriff wird nur während des Betriebs hergestellt.

Für dieses Trennen ist eine Kupplungsvorrichtung nötig. In allen zuvor genannten Veröffentlichungen ist diese Kupplungsvorrichtung jedoch kompliziert und teuer, beispielsweise in den Anordnungen gemäß Veröffentlichung 1, 2 und 4. Außerdem ist eine Aufwickelwelle von größerer Länge erforderlich, da der Kupplungsmechanismus mit dem Drehglied in axialer Richtung der Aufwickelwelle in Reihe angeordnet ist. In der Veröffentlichung 3 wird eine vernünftigere Anordnung vorgeschlagen, bei der ein auf einer Rippe abgestützter Stift mittels Gasdruck betätigt wird. Da der den Eingriff herstellende Teil des Stiftes aber in einem Axialloch in einem Flansch des Aufwickelrades aufgenommen wird, gibt es für das Fluchtungsmaß zwischen dem Loch und dem Lochdurchmesser eine gewisse Einschränkung, und die Vorrichtung kann nicht so ausgelegt werden, daß sie genau und ordentlich funktioniert. Das hat die Schwierigkeit zur Folge, daß es hinsichtlich dessen, wann ein Eingriff erfolgt, unerwünschten Spielraum gibt. Da der Eingriff des Stiftes mit dem Loch nur nach einem Drehen der Rippe erzielbar ist, kann der Eingriffsvorgang darüber hinaus nicht gleichbleibend sein.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorspannvorrichtung zum Drehen einer Sitz-

gurtaufwickelwelle mittels eines Drehantriebs zu schaffen, bei der die axiale Länge der Aufwickelwelle durch Verbesserungen an der Betätigungsvorrichtung und dem Kupplungsmechanismus und der Anbringungsorte dieser Bauteile klein gehalten ist, um einen zuverlässigeren und glatten Eingriffsvorgang zwischen dem Drehglied der Betätigungsvorrichtung und der Aufwickelwelle für den Sitzgurt sicherzustellen.

Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine mittels Drehantrieb betätigte Vorspannvorrichtung zu schaffen, bei der durch Trägheitsdrehen der Aufwickelwelle ein ausreichender Wickelhub eingehalten werden kann.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine mittels Drehantrieb betätigte Vorspannvorrichtung für Sitzgurte vorgeschlagen, die einen Rahmen, eine drehbar an dem Rahmen angebrachte Sitzgurtaufwickelwelle, eine an dem Rahmen angebrachte Drehantriebsvorrichtung mit einer Druckkammer, einen Drehkörper und einen Gaserzeuger zur Zufuhr von Druckgas in die Druckkammer zur Umdrehung des Drehkörpers sowie eine zwischen den Drehkörper und die Aufwickelwelle geschaltete Kupplung aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Druckkammer der Betätigungsvorrichtung ringförmig ist und eine Innenwand hat, die innerhalb der Kammer einen Raum begrenzt, und daß die Kupplung in diesem Raum innerhalb der Kammer aufgenommen ist.

Durch diese Anordnung wird Raum für den Kupplungseingriff durch die Nutzung des toten Raums im Inneren der ringförmigen Betätigungsvorrichtung geschaffen, und die Größe der gesamten Vorspanneinheit in axialer Richtung kann durch das Anbringen der Kupplungseinrichtung in dem toten Raum klein gehalten werden.

Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die Kupplung ein antreibendes Eingriffselement auf, welches vom Drehkörper beweglich abgestützt ist, und ein treibendes Eingriffsele-

ment, welches auf der Aufwickelwelle angebracht ist, wobei das antreibende Eingriffselement einen der Druckkammer zugewandten Druckaufnahmebereich hat, um mit dem angetriebenen Eingriffselement durch eine Kraft in Eingriff bewegt zu werden, die auf den vom Gaserzeuger der Druckkammer zugeführten Gasdruck zurückzuführen ist, welcher auf den Druckaufnahmebereich wirkt. Bei anderen Ausführungsbeispielen hat die Kupplung ein angetriebenes Eingriffselement, welches an der Aufwickelwelle angebracht ist, sowie ein treibendes Eingriffselement, welches am Drehkörper angebracht ist und durch das Drehen des Drehkörpers mit dem angetriebenen 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 Eingriffselement der Kupplung einen Klinkbolzen oder Kuppelbolzen aufweisen kann, der vom Drehkörper beweglich abgestützt ist, um mit dem Rastrad längs einer Bewegungsachse in Eingriff gebracht zu werden, die einen Teil des Rastrades schneidet und im wesentlichen orthogonal zur Drehachse der Welle des Aufwickelrades verläuft. Wie unten im einzelnen erläutert wird, ist es erwünscht, zwischen der Bewegungsachse des Kuppelbolzens und der Drehachse der Aufwickelwelle 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 ausgelöst. Wenn der Druckkammer der Betätigungsvorrichtung das Betätigungsgas zugeführt wird, wirkt der Druck dieses Gases sowohl auf den Drehkörper als auch auf den Druckaufnahmeabschnitt des Kuppelbolzens. Der Kuppelbolzen wird zum Rastrad geschoben, welches sich in einen innerhalb der Innenwand der Betätigungsvorrichtung abgegrenzten Raum befindet und mit dem der Bolzen in Eingriff tritt. Der Drehkörper

ist mit der Aufwickelwelle verbunden und seine Drehkraft wird der Sitzgurtaufwickelwelle durch die Kupplungseinrichtung übertragen. Infolge der Umdrehung der Welle wird der Gurt durch das Aufwickeln eines bestimmten Gurtsegments auf das Gurtrad vorgespannt. Durch die Betätigung dieses Klinkmechanismus kann ein zuverlässiger Eingriff zwischen dem Drehkörper 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 Aufprallkraft hauptsächlich in eine Drehkraft im Verhältnis zum Rastrad umgewandelt. Durch diese Anordnung wird die auf die Aufwickelwelle wirkende Biegelast beim Aufprall erheblich verringert.

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

Gemäß der Erfindung ist ferner ein Verbindungsteil für den Kuppelbolzen zur Folgesteuerung der Bewegung des Kuppelbolzens in Eingriff mit dem Rastrad und der Umdrehung des Drehkörpers vorgesehen, die durch den vom Gaserzeuger in die Druckkammer eingeführten Gasdruck verursacht wird. Bei der Folgesteuerung kann die Abgabe von Betriebsgasdruck an den Kuppelbolzen und die Zufuhr des Betriebsgases zur Druckkammer zur Umdrehung des Drehkörpers in Folge gesteu-

ert werden, wenn das Betriebsgas der Druckkammer der Betätigungsvorrichtung zugeleitet wird. Deshalb wird durch die Übertragung des Gasdrucks vom Verbindungsteil des Kuppelbolzens der Kuppelbolzen anfangs zu dem Rastrad bewegt, welches sich in einem im inneren Freiraum der Betätigungsvorrichtung 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 Drehkörper beginnt 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 Drehkörpers, wenn sie sich nur berühren. Die Drehkraft des Drehkörpers wird damit an die Aufwickelwelle für den Sitzgurt übertragen.

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

Bei der Kupplung kann es sich um eine Freilaufkupplung handeln, die eine Umdrehung der Aufwickelwelle durch Trägheit über das Ausmaß der Umdrehung des Drehkörpers der Betätigungsvorrichtung hinaus erlaubt. Bei einer Freilaufkupplung setzt die vom Drehkörper angetriebene Aufwickelwelle, selbst wenn der Drehkörper der Betätigungsvorrichtung das Ende seines Hubs erreicht und anhält, aufgrund von Trägheit ihre Umdrehung fort. Folglich geht die Umdrehung der Aufwickelwelle über die des Drehkörpers hinaus, und die Freilaufkupplung wird gelöst. Infolgedessen dreht sich die Aufwickelwelle weiter und nimmt den Sitzgurt auf, bis das

Trägheitsmoment mit der Gurtspannung ins Gleichgewicht gelangt.

Durch das Überlappen der Betätigungsvorrichtung und des
Kupplungsmechanismus in Richtung quer zur Achse der Welle kann mit der Erfindung die Zunahme an axialer Länge der
Sitzgurtaufwickelwelle auf ein Minimum eingeschränkt werden. Außerdem ist es möglich, einen ausreichenden Aufwickelhub aufrechtzuerhalten, der den der Betätigungsvorrichtung noch übersteigen kann.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer mittels Drehantrieb betätigten Vorspannvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der einige Bauelemente auseinandergezogen dargestellt sind;

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

Fig. 3 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels mit modifizierter Kupplungseinrichtung;

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

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel, gleichfalls mit einer modifizierten
Kupplungseinrichtung, sowie einen Teil einer Gurteinziehvorrichtung;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Zylinderteils eines vierten Ausführungsbeispiels;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Drehkörpers des vierten Ausführungsbeispiels;

Fig. 8A und 8B Seitenansichten eines fünften Ausführungsbeispiels mit einer Darstellung von zwei seiner Arbeitsstufen;

Fig. 9 einen Querschnitt durch ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung des sechsten Ausführungsbeispiels;

Fig. HA bis HE eine Darstellung der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte des sechsten Ausführungsbeispiels;

Fig. 12A bis 12E Teilansichten des sechsten Ausführungsbeispiels zur Darstellung des Einrückens der Kupplung ;

Fig. 13 einen Querschnitt durch ein siebtes Ausführungsbeispiel;

Fig. 14 einen Querschnitt durch ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 15 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung von Einzelheiten des Kuppelbolzens und des Verbindungsteils des Kuppelbolzens des achten Ausführungsbeispiels ;

Fig. 16 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des achten Ausführungsbeispiels;

Fig. 17A bis 17F eine Darstellung der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte des achten Ausführungsbeispiels; und

Fig. 18A bis 18D Teilansichten des achten Ausführungsbeispiels zur Darstellung des Einrückablaufs der Kupplung.

Für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 1 und 2) ist ein Stützteil oder Rahmen 2 der Vorspannvorrichtung in Fig. 1 um 180° um die Achse gedreht im Verhältnis zu der in Fig. 2 dargestellten Lage gezeigt. An einem Ende einer Aufwickelwelle 1 für einen Sitzgurt 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

steht in Eingriff mit einem in einem Klinkrad oder Rastrad 51 ausgebildeten rechteckigen Loch 514. Das Rastrad 51, welches ein angetriebenes Eingriffselement darstellt, ist dadurch an einem Ende der Aufwickelwelle 1 angebracht. Das Rastrad 51 ist längs seines Umfangs mit geneigten Rastzähnen 511 versehen.

Am Rahmen 2 der Vorspannvorrichtung ist ein Zylinder 3 0 mit Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben angebracht. Im Zylinder 3 0 ist ein ringförmiger Arbeitsraum Q vorhanden, der an einer Seite offen ist. Die dem Rahmen 2 zugewandte Wand des Zylinders 30 hat ein Loch (welches in Fig. 1 kaum erkennbar ist), um das Rastrad 51 aufzunehmen. Von einer zylindrischen Umfangswand des Zylinders erstreckt sich etwa in radialer Richtung eine Zwischenwand 3 04. Ein Loch 300 in der Umfangswand in der Nähe der Zwischenwand 3 04 dient als Gaseinlaßöffnung, wie noch beschrieben wird.

Im Zylinder 3 0 ist ein Drehkörper 31 aufgenommen, der am Rastrad 51 drehbar abgestützt ist. Der Drehkörper 31 weist ein Ringsegment oder eine Innenwand 311 auf, die als Lager zum drehbaren Abstützen am Außenumfang des Rastrades 51 dient, sowie eine Rippe 312, die als Druckaufnahmeteil wirkt und sich nach außen etwa in radialer Richtung in bezug auf das Ringsegment oder die Innenwand 311 erstreckt. Im Zusammenwirken mit der Zwischenwand 3 04 des Zylinders 3 und einer Abdeckung 32, die als eine die offene Seite des Arbeitsraums Q im Zylinder 3 0 schließende Stirnwand dient, unterteilt das Ringsegment 311 mit der Rippe 312 den Raum im Innern des Zylinders 30 in den Arbeitsraum Q und einen Eingriffsraum, in welchem sich das Rastrad 51 befindet. Außerdem ist der Arbeitsraum durch die Rippe in eine Druckkammer C und eine Gegendruckkammer unterteilt.

Um den Bohrungsinnenraum S des Zylinders 3 0 von der Druckkammer C zu trennen, ist ein Kuppelbolzen 52 vorgesehen, der als antreibendes Eingriffselement dient und an einer

Seite von der Rippe 312 des Drehkörpers 31 und an der entgegengesetzten Seite von einem Führungselement 316 abgestützt ist, so daß er in radialer Richtung verschiebbar ist. Der Kuppelbolzen 52 ist an seiner Spitze 522 so gestaltet, daß er mit den Zähnen 511 des Rastrades 51 in Eingriff treten kann. Der Kuppelbolzen kann durch eine rechteckige Öffnung 313 im Ringsegment 311 des Drehkörpers 31 nach innen in Eingriff mit dem Rastrad 51 bewegt werden.

Außerhalb des Zylinders 3 0 ist ein Gaserzeuger 4 angebracht. Die Gaszufuhröffnung des Gaserzeugers 4 steht mit der Öffnung 300 in der Umfangswand des Zylinders 30 in Verbindung, die zur Druckkammer C führt.

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

In Ruhestellung befindet sich der Drehkörper 31 in der in Fig. 2A gezeigten Stellung. Dabei steht ein Führungsteil 316 des Drehkörpers 31 mit der Zwischenwand 304 in Berührung. In diesem Zustand hat die Druckkammer C im Arbeitsraum 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, selbst wenn ihre Aufwickelwelle für den Sitzgurt als Aufwickelwelle 1 der Vorspannvorrichtung benutzt wird.

Bei Betätigung des Gaserzeugers, beispielsweise aufgrund eines elektrischen Signals und bei der Einführung des er-

zeugten Gases in die Druckkammer C durch die Zufuhröffnung und die Gaseinlaßöffnung 3 00 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 die Spitze 522 in einem Raum zwischen zwei Zähnen des Rastrades 51 zu sitzen, und der Drehkörper 31 wird durch den Kuppelbolzen 52 mit dem Rastrad 51 in Eingriff gebracht. Der Gasdruck wirkt aber auch auf die Rippe 312, die er in Umfangsrichtung verschiebt, wobei der Drehkörper 31 um die Achse gedreht wird, wie durch die strichpunktierte 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 Gurtabschnitt auf sie aufgewickelt und durch Straffen des Gurtes eine Vorspannung ausgeübt. Schließlich erreicht der Drehkörper 31 die in Fig. 2C gezeigte Stellung, womit der Vorspannvorgang beendet ist.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist sowohl das angetriebene als auch das treibende Eingriffselement abgewandelt. Der Kuppelbolzen 52 ist in einer Öffnung, nämlich einer rechteckigen Öffnung 313 im Ringsegment 311 des Drehkörpers 31 aufgenommen, so daß er ohne weiteres in radialer Richtung verschiebbar ist. Hier dient der Kuppelbolzen 52 als antreibendes Eingriffselement. An der Innenfläche des Kuppelbolzens 52 sind Eingriffszähne 522A vorgesehen, die mit äußeren Umfangszähnen 511A eines Zahnrades 5IA kämmen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel haben sowohl die Zahne 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 gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Deshalb sind zur Bezeichnung der entsprechenden Bauelemente die gleichen Be-

zugszeichen benutzt, ohne daß eine ins einzelne gehende Beschreibung gegeben wird. (Das gleiche gilt weiter unten). 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 abgewandelt ist. Im Ringsegment 311 des Drehkörpers 31 ist eine Öffnung 313B ausgebildet, die einen Außenbereich von konischer Gestalt hat. In dieser Öffnung 313B ist eine Kugel 52B aufgenommen, die durch Gasdruck in radialer Richtung verlagerbar ist. An der Innenwand des Ringsegments des Drehkörpers 31 ist eine Nut 317 ausgebildet, die sich in bezug auf die Umdrehungsrichtung des Drehkörpers vom inneren Ende der kreisförmigen Öffnung 313B nach hinten erstreckt. Bei dieser Nut 317 handelt es sich um eine verjüngte Nut, die an der an die Öffnung 313B anschließenden Seite tiefer ist und zum anderen Ende hin allmählich flacher wird. An der Rückseite der Kugel 52B ist ein Ventil 53B von konischer Gestalt vorgesehen. Als angetriebenes Eingriffselement dient ein Wälzkörper 51B ohne Außenzähne.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel Gasdruck an die Druckkammer C angelegt wird, wird die Kugel 52B durch den Gasdruck aus der Öffnung 313B in Richtung zum Wälzkörper 51B gedrückt. Beim Drehen des Drehkörpers 31 bewegt sich die Kugel 52B nach hinten in der Nut 317. Wie Fig. 2B zeigt, gelangt die Kugel schließlich in einen Spalt zwischen dem Außenumfang des Wälzkörpers 51B und der Nut 317, und der Drehkörper 31 wird durch Keilwirkung mit dem Wälzkörper 51B in Eingriff gebracht. In der Zwischenzeit hat sich das Ventil 53B in den konischen Abschnitt der Öffnung 313B gesetzt und verhindert, daß überschüssiges Gas austritt. Im Anschluß an diese Stufe ist die Arbeitsweise die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 5 bis 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch gezeigt, wo wiederum das angetriebene und das treibende Eingriffselement weiter abgewandelt ist. Während bei allen drei vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das antreibende Eingriffselement durch Gasdruck bewegt wird und die beiden Eingriffselemente in Drehrichtung einrücken, wird das antreibende Eingriffselement bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Drehen des Drehkörpers betätigt, und die beiden Eingriffselemente werden in Richtung senkrecht zur Drehrichtung eingerückt.

Wie Fig. 7 perspektivisch zeigt, ist eine bewegliche Rippe 52C, die als antreibendes Eingriffselement dient, an der Rückseite der Rippe 312 des Drehkörpers 31 schwenkbar angebracht, und am inneren Ende der beweglichen Rippe 52C ist eine Reibplatte 522C angebracht. Der Zwischenbereich der beweglichen Rippe 52C ist in eine Öffnung 313C im Drehkörper 31 eingesetzt, wodurch Leckverlust von überschüssigem Gas vermieden werden. Eine an einem Ende der Aufwickelwelle 1 angebrachte Reibplatte 51C, die als antreibendes Eingriff selement dient, ist der Reibplatte 522C gegenüberliegend angeordnet. Der stromaufwärtsliegende Teil des Arbeitsraums Q im Zylinder 30 hat eine verjüngte Oberfläche 3 0C, die, wie Fig. 5 und 6 zeigen, so geneigt ist, daß der Außenbereich breiter ist und in Drehrichtung des Drehkörpers nach unten abnimmt und an vorherbestimmter Stelle endet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ringsegment des Drehkörpers 31 an seinem Außenumfang in kreisförmigen Öffnungen 300C und 320C des Zylinders 30 und der Abdeckung 32 abgestützt. In Fig. 5 ist mit 22 eine Seitenwand eines Rahmens der Rückziehvorrichtung und mit 20 eine Aufwickelfedereinheit der Rückziehvorrichtung bezeichnet.

Bei dieser Vorspannvorrichtung ist die bewegliche Rippe 52C anfangs durch das Gewicht der an ihrem inneren Ende angebrachten Reibplatte 522C im Uhrzeigersinn um den Anlenkungspunkt vorgespannt, und die beiden Reibplatten 522C und

51C befinden sich außer Eingriff. Wenn der Betätigungsvorrichtung Gas zugeführt wird, wirkt Gasdruck auf die Rückseiten der Rippe 312 und der beweglichen Rippe 52C, und der Drehkörper 31 wird in der in Fig. 7 gestrichelt gezeigten Richtung gedreht. Beim Drehen bewegt sich die bewegliche Rippe 52C längs der verjüngten Fläche 3OC. Die Schrägstellung der beweglichen Rippe 52C gegenüber der Rippe 312 wird allmählich verringert und ist am Ende der verjüngten Ebene 30C aufgehoben. Die am inneren Ende der beweglichen Rippe 52C angebrachte Reibplatte 522C tritt mit der Reibplatte 51C der Aufwickelwelle 1 in Eingriff. Auf diese Weise wird Eingriff zwischen dem Drehkörper 31 und der Aufwickelwelle 1 hergestellt. Danach ist die Arbeitsweise die gleiche wie beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Form. Die Rippe 312 des Drehkörpers 31 ist am Ringsegment 311 schwenkbar angebracht und dient als bewegliche Rippe. Das innere Ende der Rippe 312 stellt das antreibende Eingriffselement dar.

Das angetriebene Eingriffselement ist ein Rastrad 51 wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Rippe 312 des Drehkörpers 31 hat eine äußere zylindrische Oberfläche 312D, deren Achse am Schwenkpunkt liegt, sowie einen zylindrischen Abschnitt 314D von kleinem Durchmesser und eine konkave innere zylindrische Oberfläche 315D mit Spiel gegenüber den Zähnen des Rastrades 51. Die Oberfläche 312D steht in Gleitberührung mit der Außenwand des Arbeitsraums des Zylinders, und der zylindrische Abschnitt 314D mit kleinem Durchmesser ist am Ringsegment 311 in der zylindrischen Öffnung 313, die im Ringsegment 311 des Drehkörpers 31 ausgebildet ist, schwenkbar festgelegt.

Die Rippe 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-

dungssteile zwischen dem Abschnitt 314D und der Oberfläche 315D ausgebildet ist, mit einem Zahn des Rastrades 51 in Eingriff bewegt. Im Einrückzustand, der durch Gasdruck aufrechterhalten wird, wird der Drehkörper 31 zusammen mit dem Rastrad 51 gedreht. Auch bei diesem Beispiel ist im Anschluß daran die Arbeitsweise die gleiche wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Kuppelbolzen so angeordnet, 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 gewissen Abstand D kreuzt, wie Fig. 9 zeigt. (Dieser Zustand wird nachfolgend als "versetzt" bezeichnet.) Ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einer derartigen Anordnung ist in den Fig. 9 bis 12 dargestellt und soll nachfolgend beschrieben werden.

Zu der in Fig. 9 bis 12 gezeigten Vorspannvorrichtung gehört eine Drehantriebsvorrichtung 3, die an einem Vorspannrahmen 2 angebracht ist, der gleichzeitig als Rahmen einer Rückziehvorrichtung dient, wie Fig. 10 zeigt, und eine drehbare Aufwickelwelle 1 abstützt. Für die Zufuhr von Betätigungsgas zu einer Druckkammer der Betätigungsvorrichtung 3 ist ein Gaserzeuger 4 vorgesehen, und eine Kupplungseinrichtung 5 verbindet einen Drehkörper 31, der als Drehabgabeelement der Betätigungsvorrichtung 3 dient, mit der Aufwickelwelle 1 durch den der Druckkammer C zugeführten Gasdruck. Die Betätigungsvorrichtung 3 hat eine Kammer von ringförmiger Gestalt, die einen Raum S umgibt, in welchem eine Kupplungseinrichtung 5 angeordnet ist. Zu der Kupplungseinrichtung 5 gehört ein an der Aufwickelwelle 1 befestigtes Rastrad 51 und ein am Drehkörper 31 bewegbar abgestützter Kuppelbolzen 52. Die Bewegungsachse X des Kuppelbolzens 52 verläuft so, daß sie die Drehachse Y des Rastrades 51 mit einem gewissen Abstand D (d.h. versetzt)

kreuzt, und der Druckkammer C ist ein Druckaufnahmebereich 521 zugewandt.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, ist die Aufnahmewelle 1 in eine Spule zum Aufwickeln einer hier nicht gezeigten Gurtbahn integriert. Die Spule 11 hat einen Schlitz 12 zur Aufnahme eines Endes der Gurtbahn sowie Flansche 13 und 14 an beiden Enden. An einem der Flansche 14 ist ein ringförmiger Kragen 141 so ausgebildet, daß er in axialer Richtung geringfügig vorsteht und den Umfang der Aufwickelwelle 1 umgibt. Am Kragen 141 ausgebildete Innenzähne 142 kämmen mit Außenzähnen 511, so daß das innere Ende des Rastrades 51, welches von der Aufwickelwelle 1 getrennt ist, eingesetzt werden kann, und dies dient dann als Sperre, wenn das Rastrad 51 mit der Aufwickelwelle 1 in Eingriff steht.

Der Rahmen 2 der Vorspannvorrichtung ist U-förmig und stützt die Enden der Aufwickelwelle 1 ab, wobei er gleichzeitig als Rahmen der Rückziehvorrichtung dient. In Seitenwänden 21 und 22 vorgesehene Öffnungen 23 und 24, welche die Flansche 13 und 14 der Spule aufnehmen, sind mit inneren Rastzähnen 2 5 und 26 ausgebildet, in die Sperrklinken 15 und 16 einrücken, welche von einem Notverriegelungsmechanismus 18 betätigt werden und auf einer von der Spule abgestützten Verbindungswelle 17 angebracht sind. Zu der Rückziehvorrichtung gehört eine Auf/Abwickelfedereinheit 20. Am Rahmen ist zum Führen der Gurtbahn ein Gurtführungsteil 27 befestigt.

Die Betätigungsvorrichtung 3 weist einen Zylinder 3 0 auf, der ihr ortsfestes Bauteil darstellt, einen Drehkörper 31, der als drehbares Element dient, sowie eine Abdeckung 32, die das offene äußere Ende des Zylinders 3 0 verschließt. Der Zylinder 3 0 besteht aus einem Block mit einem Arbeitsraum Q (Fig. 9), der an einem Ende offen ist und von einer ringförmigen Innenwand 301, einer äußeren Umfangswand und einer Stirnwand 3 03 begrenzt ist und ferner eine Zwi-

schenwand 3 04 und eine Zufuhrkammer R aufweist, welche mit dem Arbeitsraum Q in Verbindung steht. In der Nähe der Zwischenwand 3 04 ist eine Nut 300 zum Einführen von Gas vorgesehen, die mit der Zufuhrkammer R und dem Arbeitsraum Q in Verbindung steht. In der Nähe der anderen Seite ist eine Entlüftungsöffnung 305 vorgesehen, welche die äußere Umfangswand 302 vom Arbeitsraum Q durchsetzt. An der offenen Stirnfläche des Zylinders 30 ist um den Außenumfang des Arbeitsraums Q und der Zufuhrkammer R eine Dichtungsnut 306 ausgebildet. Von der inneren Stirnfläche der Abdeckung 3 2 steht ein axialer, ringförmiger Flansch 321 vor, der der inneren Umfangswand 301 des Zylinders 30 mit gewissem Abstand zugewandt ist und als Lager zum Stützen der Innenbohrung des Drehkörpers 31 dient.

Der Drehkörper 31 bildet die innere Umfangswand des Arbeitsraums Q und weist ein Ringsegment 311 zur Begrenzung des Raums S (Fig. 9) und eine Rippe 312 auf, die sich in radialer Richtung vom Ringsegment 311 erstreckt und als Druckaufnahmebereich dient.

An der stromaufwärts gelegenen Seite der Rippe 312 in bezug auf ihre Umdrehungsrichtung ist eine rechteckige Öffnung 313 im Ringsegment 311 vorgesehen, in der der Kuppelbolzen 52 aufgenommen wird. Die Öffnung 313 nimmt eine versetzte Lage in bezug auf die Achse der Aufwickelwelle 1 ein. An der Innenseite des Ringsegmentes 311 ist eine abgestufte Öffnung vorgesehen, die an beiden Enden erweitert ist, um die innere Umfangswand 301 des Zylinders 30 und den axialen Flansch 321 in der Abdeckung 3 2 aufzunehmen.

Die Druckaufnahmefläche der Rippe 312 ist mit einer Dichtung 314 ausgestattet, die eine durchgehende Lippendichtung an beiden Seitenrändern und am äußeren Umfangsrand hat. Diese Dichtung 314 ist an der rückwärtigen Fläche der Rippe 312 durch den Eingriff von Haken in Kerben an den Ecken der Spitze der Rippe 312 befestigt und verhindert, daß Gas aus

der Druckkammer C des Arbeitraums Q in die Gegendruckkammer entweicht, wenn der Drehkörper 31 sich dreht.

Der Kuppelbolzen 52 der Kupplungsvorrichtung ist in der Öffnung 313 frei gleitend aufgenommen, so daß er ohne weiteres längs seiner Bewegungsachse verlagert werden kann. Der Kuppelbolzen 52 weist einen Druckaufnahmekopf zur Aufnahme von Gasdruck und eine Spitze 522 auf, die als Mittel zum Eingriff mit den Außenzähnen 511 des Rastrades 51 dient. Die Spitze 522 ist so angeordnet, daß sie zum Rastrad 51 weist. An der Rückseite des Kuppelbolzens 52 ist eine Nut 523 zum Anhalten rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Kuppelbolzens 52 ausgebildet, wie Fig. 9 zeigt. Diese Nut 523 wirkt mit einem ihr gegenüberliegend an der Zwischenwand 3 04 des Zylinders 30 vorgesehenen Zapfen 309 zusammen und dient zum Anhalten, damit der Kuppelbolzen 52 in seiner anfänglichen "Einstellung" bleibt.

In der Zwischenwand 304 ist eine tiefe, radiale Nut ausgebildet. Eine in dieser Nut aufgenommene Dichtung 3 07 wird von einer hinter ihr eingesetzten Feder 308 mit Druck beaufschlagt und bildet mit der äußeren Umfangsflache des Ringsegmentes 311 des Drehkörpers 31 eine Gleitdichtung. An der vorderen Dichtungsfläche der Dichtung 307 ist eine Eingriff snut 310 parallel zur Achse des Drehkörpers 31 ausgebildet, wie Fig. 9 zeigt, und der Nut 310 zugewandt ist am Außenumfang des Ringsegments 311 des Drehkörpers 31 ein Zapfen 315 ausgebildet. Nut und Zapfen treten miteinander in Eingriff und wirken als ein trennbarer Halt, um den Drehkörper 31 in seiner anfänglichen Einstellung zu halten.

Eine elastomere Dichtung 3 3 ist in der Dichtungsnut 306 aufgenommen, die sich längs des Umfangs der Zufuhrkammer R und des Arbeitsraums Q erstreckt, ragt zwischen diese und in Richtung zur Zwischenwand und erfüllt damit eine Dichtungsfunktion zwischen dem Zylinder 30 und der Abdeckung 32.

Bei dem Gaserzeuger 4 handelt es sich um ein Erzeugnis, bei dem ein Treibmittel in einem Gehäuse mittels eines Zünders 41 gezündet wird und dann brennt. Bei diesem Beispiel ist er im Zylinder 30 aufgenommen. Der Gaserzeuger 4 befindet sich in einer Kammer 340 im Zylinder parallel zur Achse der Aufwickelwelle. Durch ein Loch im Boden der Kammer 340 kann ein Zündstift in den Gaserzeuger 4 vorschnellen, wenn ein Beschleunigungsmeßfühler 9 betätigt wird, um den Gaserzeuger 4 zu zünden. In das Loch ist von der Kammer 340 aus eine Dichtungshülse 42 mit Kragen eingesetzt, und der Gaserzeuger mit daran befestigtem Zünder 41 ist in die Kammer 340 eingesetzt und mittels eines Sprengringes 43 in seiner Lage gehalten.

Zu der Kupplungseinrichtung 5 gehört ein Rastrad 51, welches als Eingriffsmittel für die Aufwickelwelle dient, sowie der Kuppelbolzen 52, der als Eingriffsmittel für die Betätigungsvorrichtung dient. Die Zähne 511 am Umfang des Rastrades 51 sind entgegen der Drehrichtung des Rastrades nach hinten gekippt. Dementsprechend hat die Spitze 522 des Kuppelbolzens 52 einen abgeschrägten Zahn. Die schrägverlaufenden Zähne gewährleisten einen Eingriff der Spitze 522 mit den Zähnen 511, wenn das Rastrad 51 mittels des Kuppelbolzens 52 angetrieben wird, und sie erlauben das Ausrücken der Spitze 522 aus der Rastradverzahnung 511 beim Rückwärtsantrieb, so daß die Kupplungseinrichtung 5 als Freilaufkupplung arbeiten kann.

Die Anbringung dieser Bauteile am Rahmen geschieht auf folgende Weise, auch wenn keine Beschränkung auf diese Anbringungsweise beabsichtigt ist: Zunächst wird eine Einheit, in der ein Gesperre 18 an einem Ende der Spule 11 angebaut ist, in die Öffnungen 2 3 und 2 4 an beiden Seiten des Rahmens eingesetzt. Das Gesperre 18 wird zentriert und angebracht, wenn Vorsprünge 190 in Anbringungsoffnungen 210 des Rahmens so eingeschoben werden, daß eine Abdeckung 19 mit

einer Stützöffnung 191 für die Aufnahmewelle das Gesperre 18 überdeckt. Als nächstes wird das Rastrad 51 mit einem Abschnitt 101 von großem Durchmesser der Aufwickelwelle 1, die an einem Ende in der oben beschriebenen Weise abgestützt ist, in Eingriff gebracht. Hierbei tritt die Außenverzahnung 511 des Rastrades 51 mit der Innenverzahnung in Eingriff, so daß das Rastrad gegenüber der Aufwickelwelle 1 nicht verdreht werden kann. Danach wird der Zylinder 30 an der anderen Seitenwand 2 mittels eines Schraubbolzens befestigt. Schließlich wird der Drehkörper 31 mit bereits montiertem Kuppelbolzen 52 und Dichtung 314 ebenso wie eine Dichtung 33 vom offenen Ende des Zylinders 30 her eingesetzt. Nach dem Anbringen der Dichtung 307 mit der zugehörigen Feder 308 wird die Abdeckung 32 am Zylinder 30 mittels Schrauben befestigt. Schließlich wird die Federeinheit 20 dadurch eingebaut, daß ein Vorsprung 2 01 an der Federeinheit in eine Öffnung eingesetzt wird, die sich von der Abdeckung 32 zum Zylinder 30 erstreckt. Auf diese Weise ist die Aufwickelwelle 1 an einem Ende an einer Seite des Rahmens durch die Abdeckung 19 abgestützt, während das andere Ende an der anderen Seite des Rahmens durch die Federeinheit 20 abgestützt ist.

Fig. 11 zeigt die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte der in Fig. 9 bis 12 gezeigten Vorspanneinrichtung. Wenn diese bereit aber nicht betätigt ist, befindet sie sich in der in Fig. HA gezeigten Stellung, in der die Rückseite des in den Drehkörper 31 eingeschobenen Kuppelbolzens 52 die Zwischenwand 3 04 berührt. In diesem Zustand hat die Druckkammer C ihr kleinstes Volumen, und der Kuppelbolzen 52 steht nicht mit den Zähnen 511 des Rastrades 51 in Eingriff, da die Nut 52 3 an der Rückseite des Kuppelbolzens auf dem Zapfen 3 09 der Zwischenwand 3 04 des Zylinders sitzt (Fig. 9). Die Aufwickelwelle 1 ist also völlig von der Betätigungsvorrichtung 3 getrennt und frei drehbar, und die normale Funktion der Rückziehvorrichtung bleibt erhalten.

Wird eine Beschleunigung festgestellt und der Zündstift des Meßfühlers 9 (Fig. 10) betätigt, dann wird der Zünder 41 des Gaserzeugers 4 gezündet (Fig. HB) , und das durch das Verbrennen des Treibmittels erzeugte Gas wird durch die Zufuhrkammer R und die Gaseinführungsnut 300 in die Druckkammer C geleitet (Fig. HC). Wenn der Kuppelbolzen 52 an seinem Druckaufnahmekopf 521 mit Gasdruck beaufschlagt wird, wird er längs seiner versetzten Bewegungsachse nach innen geschoben. Die Spitze 522 tritt in eine Lücke zwischen zwei Zähnen 511 des Rastrades 51 ein, und der Drehkörper 31 wird über den Kuppelbolzen 52 mit dem Rastrad 51 gekuppelt. Auf diese Weise ist die Aufwickelwelle 1 nunmehr mit der Betätigungsvorrichtung 3 gekoppelt.

Gasdruck wirkt auch auf die Rippe 312 des Drehkörpers 31, und die Druckkraft wirkt auf die Rückseite der Rippe 312, wodurch der Drehkörper 31 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Welle gedreht wird, wie in Fig. HD gezeigt. Der Druck in der Gegendruckkammer des Arbeitsraums Q (stromabwärts von der Rippe), der durch diese Drehbewegung erzeugt wird, wird durch das Entlüftungsloch 305 an die Umgebung abgegeben, wodurch verhindert wird, daß sich Widerstand aufgrund eines Druckanstiegs in der Gegendruckkammer entwickeln kann. Folglich wird die Umdrehungskraft des Drehkörpers 31 über den Kuppelbolzen 52 und das Rastrad 51 an die Aufwickelwelle 1 übertragen.

Beim Drehen der Aufwickelwelle 1 wird ein Abschnitt des Gurtes auf die Aufwickelwelle 1 aufgewickelt, und durch Straffen des Gurtes erhält dieser eine Vorspannung. Schließlich erreicht der Drehkörper 31 die in Fig. HE gezeigte Stellung. In dieser Stellung wird auch die Druckkammer C zur Umgebung geöffnet und der restliche Gasdruck durch die Entlüftungsöffnung 305 abgegeben. Allerdings setzt die Aufwickelwelle 1 mit der Spule durch Trägheit die Umdrehung fort, da die Zähne 511 des Rastrades 51 den Kuppelbolzen 52 in Ausrückrichtung drücken. So wird die Auf-

wickelwelle 1 vom Drehkörper 31 freigegeben und die Umdrehung der Aufwickelwelle 1 fortgesetzt. Diese Umdrehung aufgrund von Trägheit setzt sich so lange fort, bis die Gurtspannung und das Trägheitsdrehmoment der Aufwickelwelle mit der Spule sich im Gleichgewicht befinden. Die Gurtvorspannung aufgrund dieser Drehbewegung kann so eingestellt werden, daß sie etwa der Hälfte des Zuges aufgrund der Drehkörperumdrehung entspricht, obwohl dies von der Menge des in den Gaserzeuger 4 gefüllten Treibmittels abhängt. Hiermit ist der Vorgang zum Aufbau von Vorspannung beendet. Bei Beendigung dieses Vorganges wird das Herausziehen des Gurtes durch den Eingriff der Sperrklinken 15 und 16, die Bauteile des Gesperres für die Rückziehvorrichtung darstellen, mit den Rastzähnen 25 und 26 im Rahmen blockiert.

Als nächstes wird das Einrücken der Kupplungseinrichtung 5 im einzelnen beschrieben. Fig. 12 zeigt, was passiert, wenn der Kopf der Spitze 522 des Kuppelbolzens 52 unter den schlimmsten aller möglichen Eingriffsbedingungen anfänglich auf den Kopf eines Zahns 511 des Rastrades 51 trifft. Ab dem in Fig. 12A gezeigten Ausgangszustand beginnt gleichzeitig das Verschieben des Kuppelbolzens 52 durch Gasdruck und das Umdrehen des Drehkörpers 31, der dabei um einen Winkel aO verdreht wird, so daß ein Zahnkopf mit dem Zahn GO kollidiert, wie Fig. 12B zeigt. Hierbei wird angenommen, daß der Abstand in der Versetzungsrichtung zwischen dem Zahnkopf und dem Innenumfang des Ringsegmentes hO beträgt. Dabei bleibt das Rastrad 51 weiterhin angehalten, und der Drehkörper 31 setzt seine Beschleunigung mit einer bestimmten Winkelbeschleunigung fort. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Kuppelbolzen 52 in Versetzungsrichtung bewegt^ ist 0. Da der Kuppelbolzen 52 unter dieser Bedingung nicht einrücken kann, setzt er seine Drehbewegung um einen bestimmten Winkel aus dieser Stellung fort und wird erneut ab der Geschwindigkeit 0 beschleunigt, bis der Umdrehungswinkel das Maß al erreicht und der nächste Außenzahn Gl angetroffen wird, wie in Fig. 12C gezeigt. Die Summe hl der Bewe-

gungsstrecke in Versetzungsrichtung, die durch diese erneute Beschleunigung zurückgelegt wird, und die Bewegungsstrecke bis zur anfänglichen Zahnkopfkollision ist immer
länger als die Strecke hO. Insbesondere wenn der Drehkörper 31 und der Kuppelbolzen 52 aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind, ist die Trägheitsmasse des Kuppelbolzens 52 wesentlich geringer als die Trägheitsmasse des Drehkörpers 31. Deshalb erfolgt eine erneute Beschleunigung, während
der Drehkörper 31 vom Außenzahn GO nach Gl beschleunigt und um einen Winkel a2 gedreht wird, und es steht genügend Eingriff sspiel zur Verfügung, wie in (D) gezeigt, bis die
Spitze 522 der Eingriffsklinke schließlich auf den nächsten Außenzahn Gl trifft. Selbst im schlimmsten Fall wird also
der Kuppelbolzen 52 mit dem nächsten Außenzahn Gl in Eingriff gebracht, gleichgültig wie sich die Lage zum Kopf des Außenzahnes 511 des Rastrades 51 einstellt. Der Drehwinkel a2 des Drehkörpers bis zu diesem Einrücken beträgt etwa
38°, wenn der Kuppelbolzen 52 und der Drehkörper 31 aus
Stahl gefertigt sind.

Wenn man die Kollisionsbedingung zwischen dem Kuppelzapfen 52 und dem Außenzahn 511 des Rastrades 51 betrachtet, während sich die Kuppeleinrichtung 5 im Eingriffsvorgang befindet, zeigt sich, daß der Arbeitspunkt der Aufprallkraft aufgrund der Versetzung um eine Entfernung D von der axialen Linie Y abweicht. Der größte Teil der Aufprallkraft
wird in ein Drehmoment um die axiale Linie Y verwandelt,
und die Komponente in Richtung der axialen Linie Y wird
sehr klein. Infolgedessen kann die Biegebelastung, die
durch das Einrücken der Kupplung auf die Aufwickelwelle 1
ausgeübt wird, sehr klein gehalten werden.

Fig. 13 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel, bei dem der Abstand zwischen den Achsen (die Versetzung) auf -D eingestellt ist, weil die Versetzungsrichtung des Kuppelbolzens 52 entgegengesetzt zu dem vorstehenden Ausführungsbeispiel gewählt ist. Aber selbst bei dieser Anordnung kann die

gleiche Arbeitsweise wie beim sechsten Ausführungsbeispiel erzielt werden. Wenn allerdings die Versetzungsrichtung in bezug auf die Drehrichtung des Rastrades 51 nach vorn gewählt ist, ist nicht länger garantiert, daß die Kraft in Einrückrichtung aufgrund der Umdrehung des Drehkörpers 31 mechanisch auf den Kuppelbolzen 52 aufgebracht wird. Folglich muß die Druckaufnahmefläche 521 des Kuppelbolzens 52 entsprechend großflächig gestaltet werden, damit von dem auf den Kuppelbolzen wirkenden Gasdruck eine Einrückkraft abgeleitet werden kann.

In Fig. 14 bis 18 ist ein achtes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Kupplungseinrichtung gegenüber dem sechsten Ausführungsbeispiel geringfügig abgewandelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zur Folgesteuerung der Übertragung des Betriebsgasdrucks auf den Kuppelbolzen 52 und die Zufuhr des Betriebsgases zur Druckkammer C ein Verbindungsteil 53 für den Kuppelbolzen hinzugefügt. Hierbei wirkt der Kopf 521 des Kuppelbolzens 52, der den Druckaufnahmebereich zur Aufnahme von Gasdruck darstellt, gleichzeitig als Verbindung mit dem Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens, und dieser Verbindungsteil 53 wirkt als Anschlag, um den Kuppelbolzen 52 in der anfänglichen Einstellung zu halten.

Der Kuppelbolzen besteht aus Stahl und weist, wie Fig. 15 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 Vorsprünge 523 ausgebildet, die sich zu den Enden des Kopfes erstrecken. Das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens besteht aus einem polymeren Werkstoff und weist einen Schenkel 531 (zum Verbinden mit dem Kuppelbolzen 52) und eine Führung 530 auf, die gemeinsam ein L-förmiges Segment darstellen. Im Schenkel 531 ist eine Schwalbenschwanznut 532 ausgebildet, in die der Vorsprung 523 des Kuppelbolzens eingreift. An der Spitze der Führung 53 0 ist zum engen Paß-

sitz in eine Nut 300 (für die Gaszufuhr und das Einsetzen des Verbindungsteils des Kuppelbolzens) des Zylinders 30 eine Kontrollnut 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 verbunden, daß der Vorsprung 523 am Kuppelbolzen in die Schwalbenschwanznut 532 des Verbindungsteils eingebracht wird. Nach dem Verbinden steht die Führung 520 des Kuppelbolzens mit einer rechteckigen Öffnung 313 im Drehkörper in Eingriff, und das Verbindungsteil des Kuppelbolzens steht über seine Führung 530 mit der Nut 300 im Zylinder in Eingriff, wie Fig. 14 zeigt. Dabei steht der Haken mit einer Ecke in Eingriff, wo die Umfangswand der Zufuhrkammer R die Nut 300 kreuzt, und der Teil des Schenkels gegenüber der schwalbenschwanzförmigen Nut berührt die Umfangswand des Zylinders 30. Wenn die Bauelemente die genannte Lage einnehmen, blockiert die Führung 53 0 des Verbindungsteils 53 des Kuppelbolzens praktisch die Nut 300 über ihre gesamte Länge und unterbricht die Verbindung zwischen der Zufuhrkammer R und der Druckkammer C. Die Kontrollnut 534 setzt den Dichtungsabstand vom inneren Ende der Umfangswand des Zylinders bis zum Boden der Kontrollnut 534 fest, so daß dieser dem Hub gleicht, bis die Zahnkopfkollision zwischen dem Kuppelbolzen 52 und dem Rastrad erfolgt.

Abgesehen von der vorstehenden Beschreibung des achten Ausführungsbeispiels gleichen dessen Merkmale denen des sechsten Ausführungsbeispiels. Die gesamte Anordnung ist in Fig. 16 dargestellt, aber nicht noch einmal im einzelnen beschrieben.

Die Fig. 17A bis 17F zeigen die einzelnen Stufen des Betriebs der Vorspanneinrichtung gemäß dem achten Ausfüh-

rungsbeispiel. In Ruhelage befindet sich der Drehkörper in der in Fig. 17A gezeigten Stellung, bei der die Rückseite des in den Drehkörper eingesetzten Kuppelbolzens 52 die Zwischenwand 304 berührt. Bei dieser Konstellation hat die Druckkaituner C ihr kleinstes Volumen, und das Verbindungsteil 53 bestimmt die Lage des Kuppelbolzens 52 (Fig. 14), der Spielraum gegenüber den Zähnen 511 des Rastrades 51 hat. Folglich ist die Aufwickelwelle 1 von der Betätigungsvorrichtung 3 vollständig getrennt und frei drehbar, und die Einzieh- oder Rückziehvorrichtung kann normal funktionieren.

Wenn eine Beschleunigung festgestellt wird und der Zündzapfen eines Meßfühlers 9 (Fig. 16) betätigt wird, wird der Zünder 41 des Gaserzeugers 4 gezündet (Fig. 17B), und durch das Verbrennen des Treibmittels erzeugtes Gas wird auf das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens in der Gaszufuhrkammer R aufgebracht. Der Eingriff mittels des Hakens 535 (Fig. 15) wird gelöst, und das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens wird längs der Nut 3 00 verschoben. Der Kuppelbolzen wird vom Verbindungsteil 53 in Versetzungsrichtung nach innen verschoben, und die Spitze wird dabei in solche Lage bewegt, daß sie die Oberseite eines Zahns 511 des Rastrades 51 berührt. Der Boden der Kontrollnut 534 des Verbindungsteils 53 des Kuppelbolzens erreicht die äußere Umfangsfläche der Druckkammer C, und somit kann die Zufuhr von Betriebsgas zur Druckkammer C beginnen.

Folglich wirkt nunmehr Gasdruck auch auf die Rippe 312 des Drehkörpers 31 und übt Schub auf die in Stromaufwärtsrichtung liegende Rückseite der Rippe 312 aus. Damit beginnt der Drehkörper 31 sich entgegen dem Uhrzeigersinn um die Welle zu drehen, wie Fig. 17C zeigt. Beim Drehen wird der Druck in der Gegendruckkammer im Arbeitsraum Q durch die Entlüftungsöffnung 305 im Zylinder 30 an die Umgebung abgelassen und damit der Aufbau von Widerstand aufgrund eines Druckanstiegs in der Gegendruckkammer vermieden. Anderer-

seits wird aber das Verschieben des Kuppelbolzens 52 fortgesetzt. Dadurch wird die einklinkende Spitze 522 des Kuppelbolzens 52 bald mit einem Außenzahn 511 des Rastrades 51 in Eingriff gebracht und zwischen dem Drehkörper 31 und dem Rastrad 51 wird durch den Kuppelbolzen 52 Verbindungseingriff hergestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Aufwickelwelle 1 mit der Betätigungsvorrichtung 3 verbunden. Wie aus Fig. 17D hervorgeht, wird eine am Drehkörper 31 wirkende Drehkraft durch den Kuppelbolzen 52 und das Rastrad 51 an die Aufwickelwelle 1 übertragen.

Beim Drehen der Aufwickelwelle 1 wird ein Gurtsegment auf die Aufwickelwelle 1 aufgewickelt und durch Straffen des Gurtes Vorspannung ausgeübt. Wenn der Drehkörper die in Fig. 17E gezeigte Stellung erreicht, wird auch die Druckkammer C zur Umgebung geöffnet und der verbliebene Gasdruck abgegeben. Die Aufwickelwelle 1 und die Spule 11 setzen danach aufgrund von Trägheit ihre Umdrehung fort. Die anschließende Arbeitsweise ist die gleiche wie beim sechsten Ausführungsbeispiel.

Fig. 18A bis 18D zeigen die Eingriffsfolge, wenn der Zahnkopf der Spitze 522 des Kuppelbolzens 52 unter der schlimmsten aller möglichen Eingriffsbedingungen anfänglich auf den Zahnkopf eines Zahns 511 des Rastrades 51 trifft. Zuerst wird das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens durch Gasdruck aus der anfänglichen Einstellung verschoben, wie Fig. 18A zeigt, und es beginnt der Schub auf den Kuppelbolzen 52. Mit der fortgesetzten Verschiebung und der Kollision des Kopfes der Spitze 522 des Kuppelbolzens 52 auf einen Kopf eines Zahns 511 des Rastrades 51 erfolgt die Kopfkollision mit dem Zahn GO in Fig. 18B. Wenn das geschieht, erreicht der Boden der Kontrollnut 534 des Verbindungsteils 53 des Kuppelbolzens den Außenumfang der Druckkammer C. Von dieser Stellung ab beginnt die Gaszufuhr zur Druckkammer C, und der Drehkörper 31 fängt an, sich zu drehen. Es wird davon ausgegangen, daß der Abstand in Verset-

zungsrichtung zwischen dem Kopf und dem Innenumfang des Ringsegmentes hO beträgt. Bei dieser Bedingung bleibt das Rastrad 51 einstweilen angehalten. Der Drehkörper 31 beginnt, sich mit einer gewissen Winkelbeschleunigung zu beschleunigen, und die Geschwindigkeit des Kuppelbolzens 52 in Versetzungsrichtung ist 0.

Da kein Eingriff hergestellt werden konnte, wird der Kuppelbolzen 52 aus dieser Stellung um einen gewissen Winkel gedreht und erneut ab der Geschwindigkeit 0 beschleunigt, bis der Drehwinkel das Maß al erreicht und der nächste Zahn Gl angetroffen wird. Die Summe hl der Bewegungsstrecke in Versetzungsrichtung, die durch diese erneute Beschleunigung erzielt wird, und der Bewegungsstrecke bis zur anfänglichen Zahnkopfkollision ist immer länger als die Strecke hO. Insbesondere wenn Drehkörper 31 und Kuppelbolzen 52 aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind, ist die Trägheitsmasse des Kuppelbolzens 52 erheblich geringer als die Trägheitsmasse des Drehkörpers 31. Folglich geschieht die erneute Beschleunigung, während der Drehkörper 31 vom Außenzahn GO zum Außenzahn Gl beschleunigt wird und um einen Winkel a2 gedreht wird. Wie Fig. 18D zeigt, wird ein ausreichendes Eingriffsspiel erreicht, bis die Spitze 522 schließlich auf den nächsten Außenzahn Gl trifft. Deshalb stellt selbst im schlimmsten Fall der Kuppelbolzen 52 einen Eingriff mit dem nächsten Außenzahn Gl 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 Drehkörpers 31 der Trägheitsmasse des Kuppelbolzens 52 näher ist als es der Fall wäre, wenn beide aus dem gleichen Werkstoff bestünden, beträgt der Drehwinkel a2 des Drehkörpers bis zum Eingriff immer noch etwa 36,5°.

Während der in Fig. 18B und 18C gezeigten Einrückvorgänge der Kupplung wird das Verbindungsteil 53 des Kuppelbolzens

größtenteils aus der Nut 3 00 herausgezogen und der Schenkel vom Kuppelbolzen 52 gezogen, wenn die Umdrehung des Drehkörpers 31 beginnt. Damit wird der Eingriff an der Schwalbenschwanznut gelöst, und das Verbindungsteil des Kuppelbolzens aus seinem Eingriff mit dem Kuppelbolzen 52 gelöst.

Als Freilaufkupplung gemäß der Erfindung kann folgende Einrichtung statt der bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen benutzt werden: Eine Klauenkupplung in einer Übertragungsvorrichtung, die sägezahnartige Eingriffszähne hat, so daß der Eingriff beim Antrieb in Rückwärtsrichtung gelöst wird; eine Vorrichtung, in der eine Kugel oder ein Wälzkörper beim Antrieb in Vorwärtsrichtung in einen keilförmigen Raum gedrückt und bei Antrieb in Rückwärtsrichtung aus diesem freigegeben wird.

Claims (8)

1. WUESTHOFF & WUESTHOFF

   PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

   PATENTANWÄLTE

   EUROPEAN PATENT AHORNEYS

   FRANZ WUESTHOFF. DR.-ING.

   FREDA WUESTHOFF, DR.-PHIL (1927-1956)

   E. FREIHERR VON PECHMANN, DR. DlPLCHEM.

   DIETER BEHRENS, DR.-ING.

   JÜRGEN BRANDES, DR. DlPLCHEM.

   RUPERT GOETZ, DIPL ING. DIPL-WIRTSCH-ING.

   AXEL VON HELLFELD, DR. DIPLPHYS.

   RECHTSANWALT GERT WÜRTENBERGER

   SCHWEIGERSTRASSE 2 _1G__{69 g86} D-8000 MÜNCHEN 90

   TELEFAX (089) 663936 TELEX 524070 TELEFON (089) 662051

   Ansprüche

   1. Mittels Drehantrieb betätigte Vorspannvorrichtung für Sitzgurte mit einem Rahmen (2), einer an dem Rahmen drehbar angebrachten Gurtaufwickelwelle (1), einer an dem Rahmen angebrachten Drehbetätigungsvorrichtung (30) mit einer Druckkammer (C), einem Drehkörper (31) und einem Gaserzeuger (4) zur Zufuhr von Druckgas zur Druckkammer und zur Umdrehung des Drehkörpers, sowie mit einer zwischen dem Drehkörper und der Aufwickelwelle angeordneten Kupplungseinrichtung (51, 52), dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (C) der Betätigungsvorrichtung (30) ringförmig ist und eine Innenwand (311) hat, die einen Raum (S) innerhalb der Kammer begrenzt, und daß die Kupplungseinrichtung (51, 52) in dem Raum (S) innerhalb der Kammer aufgenommen ist.
2. 2. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung ein antreibendes Eingriffselement (52), welches vom Drehkörper (31) beweglich abgestützt ist, und ein angetriebenes Eingriffselement (51) aufweist, welches auf der Aufwickelwelle (1) angebracht ist, und daß das antreibende Eingriffselement (52) einen der Druckkammer zugewandten Druckaufnahmeteil (521) hat, der seine Bewegung in Eingriff mit dem angetriebenen Eingriffselement (51) durch eine Kraft aufgrund des vom

   Gaserzeuger (4) der Druckkammer zugeführten Gasdrucks, der auf den Druckaufnahmeteil (521) wirkt, ermöglicht.
3. 3. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung ein auf der Aufwickelwelle angebrachtes, angetriebenes Eingriffselement (51B) und ein am Drehkörper (31) angebrachtes, treibendes Eingriffselement (52B) aufweist, welches durch das Drehen des Drehkörpers mit dem angetriebenen Eingriffselement in Eingriff bringbar ist.
4. 4. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Eingriffselement der Kupplungseinrichtung ein an der Aufwickelspule angebrachtes Rastrad (51) ist, und daß das antreibende Eingriffselement der Kupplungseinrichtung einen Kuppelbolzen (52) aufweist, der vom Drehkörper so abgestützt ist, daß er in Eingriff mit dem Rastrad längs einer Bewegungsachse bewegbar ist, die einen Teil des Rastrades (51) schneidet und im wesentlichen orthogonal zur Umdrehungsachse der Welle der Aufwickelspule verläuft.
5. 5. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsachse des Kuppelbolzens (52) und die Drehachse der Aufwickelwelle (1) um eine vorherbestimmte Versetzungsstrecke (D) im Abstand voneinander verlaufen.
6. 6. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kuppelbolzen-Verbindungsteil (53) zur Folgesteuerung der Bewegung des Kuppelbolzens (52) in Eingriff mit dem Rastrad (51) und der Umdrehung des Drehkörpers (31) vorgesehen ist, welche durch den vom Gaserzeuger (4) in die Druckkammer eingeleiteten Gasdruck verursacht wird.
7. 7. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kuppelbolzen-Verbindungsteil (53) zur Folgesteuerung der Bewegung des Kuppelbolzens (52) in Eingriff mit dem Rastrad (51) und der Umdrehung des Drehkörpers (31) vorgesehen ist, welche durch den vom Gaserzeuger (4) in die Druckkammer eingeleiteten Gasdruck verursacht wird.
8. 8. Vorspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (51, 52) eine Freilaufkupplung ist, die eine Umdrehung der Aufwickelwelle (1) durch Trägheit über das Ausmaß der Umdrehung des Drehkörpers (31) der Betätigungsvorrichtung hinaus ermöglicht.