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DE102004024623A1 - Linear drive e.g. rack and pinion drive, for belt tightening system, has propellant case which is not connected or detachably coupled with igniter through compression force, and deforms itself after ignition and fixedly connects with piston - Google Patents

Linear drive e.g. rack and pinion drive, for belt tightening system, has propellant case which is not connected or detachably coupled with igniter through compression force, and deforms itself after ignition and fixedly connects with piston Download PDF

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Abstract

The drive has a propellant case (18) with a predetermined breaking point in a piston (12) that is moveable in a housing (10). An igniter (14) for igniting a propellant (16) is arranged in the case. The case is not connected or detachably coupled with the igniter through compression force developed after igniting the propellant. The case is fixedly connected with the piston and deforms itself after the ignition of the propellant.

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.The The invention relates to a linear drive for a belt tensioning system, with a housing, one in the housing displaceable piston, arranged in the piston with a propellant charge sleeve a predetermined breaking point, a propellant charge disposed in the propellant charge sleeve and a detonator to ignite the propellant charge.

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.Such Linear drives are often designed as so-called "rack-and-pinion" drives. On the piston, a rack is formed, which after the ignition of the Propellant charge by the released gas abruptly in the housing linear is moved and with a to a belt reel of a belt retractor coupled gear engages, so that a rapid Gurtbandaufzug he follows. In case of an unwanted crossing a certain pressure level inside the linear actuator should a bursting can be avoided. Such a pressure increase may e.g. occur when generated by the burning of the propellant charge Pressure can not be relieved because the gear is jammed or for another reason, can not be put into rotation. Also with regard to the handling of the linear drive before and during assembly is a rupture useful, which in known linear actuators usually in their housing or piston is integrated.

Die Erfindung schafft einen Linearantrieb mit einer Berstsicherung, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.The Invention provides a linear actuator with a rupture protection, which is simple and inexpensive to produce.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Linearantrieb der eingangs genannten Art 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 Druckausbau 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 erfindungsgemäß aufgebauten Linearantrieb nicht mehr erforderlich. Vielmehr dient die in der Treibladungshülse vorgesehene Sollbruchstelle gemäß der Erfindung als Berstsicherung, die eine zusätzliche, beispielsweise im Kolbenboden angeordnete Sollbruchstelle überflüssig macht.According to the invention is provided in a linear drive of the type mentioned, that the Cartridge case not or by the after ignition the propellant pressure generated releasably connected to the igniter or coupled. The separation of the propellant charge sleeve from dynamos, the conventional ones Linear drives formed a unit that allows the Propellant sleeve through move the pressure build-up in its interior away from the igniter and thereby the Can take the piston. An opening the propellant charge case by means of a predetermined breaking point only for the purpose that the gas pressure on transfer the piston is, is in a inventively constructed linear drive not necessary anymore. Rather, the intended in the propellant charge sleeve serves Predetermined breaking point according to the invention as a rupture protection, which is an additional, for example, in the piston head arranged predetermined breaking point makes superfluous.

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.at a preferred embodiment the invention, the propellant charge sleeve is designed so that they themselves after the ignition deformed the propellant while maintaining a firm connection with the Piston arrives. The propellant charge sleeve thus forms after ignition Unit with the piston, so that no Relative movement between the piston and propellant charge sleeve takes place. this leads to to an effective transmission the movement of the propellant charge sleeve the piston and thus to an effective belt tightening.

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.A in one of the detonator pointing away direction immovable arrangement of the propellant charge sleeve in the piston, for example, by means of an approach formed in the piston, supports the transmission the movement of the propellant charge tube on the piston.

Besonders vorteilhaft ist die Bildung eines Druckraums nach einer anfänglichen Bewegung des Kolbens im Gehäuse, 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.Especially advantageous is the formation of a pressure chamber after an initial Movement of the piston in the housing, the sealed by the deformed propellant charge sleeve to the piston is. This allows the gas pressure almost lossless in a movement the from propellant charge sleeve and piston formed unit.

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.at the preferred embodiment is the pressure chamber through the inner wall of the housing, the igniter, the inner wall of the propellant sleeve and the the detonator limited ends facing the propellant charge sleeve and the piston.

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.The Predetermined breaking point in the propellant charge tube, according to the invention serves as a rupture protection, can on a side facing away from the igniter of the Cartridge case or alternatively formed in a side wall of the propellant charge sleeve be.

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:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description and from the attached Drawings to which reference is made. In the drawings show:

1 eine seitliche Schnittansicht eines bekannten Linearantriebs; und 1 a side sectional view of a known linear drive; and

2 eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebs. 2 a side sectional view of a linear drive according to the invention.

Die Erfindung wird im folgenden durch einen Vergleich eines erfindungsgemäßen Linearantriebs mit einem Linearantrieb nach dem Stand der Technik verdeutlicht.The Invention will be in the following by comparing a linear drive according to the invention illustrates a linear drive according to the prior art.

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. 1 shows an example of a known, generic linear drive with a rupture. In a housing 10 is a piston 12 slidably received. At one end 12a of housing 12 is a detonator 14 for a propellant charge 16 arranged. The propellant charge 16 is in a propellant charge case 18 housed firmly with the detonator 14 is connected and into a cavity 20 of the piston 12 protrudes. Both the propellant charge case 18 as well as the piston 12 have one in a detonator 14 facing away from the ground 22 respectively. 24 formed breaking point 26 respectively. 28 on. The piston 12 is with a to a gear 30 matching external toothing 32 Mistake. The gear rotatable about a fixed axis 30 is coupled to a belt reel of a belt retractor.

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.In the normal state of the linear drive, the in 1 is shown, the piston is located 12 out of engagement with the gear 30 , so that the belt reel can rotate freely. When triggered, the ignition of the propellant charge 16 in the propellant charge case 18 an increasing pressure, which causes the cartridge to break open 18 at the predetermined breaking point 26 causes. Thereupon builds up in the cavity 20 of the piston 12 a pressure on the frontal ground 24 of the piston 12 acts. After overcoming the moment of inertia of the piston 12 and the friction forces the piston moves 12 from the detonator 14 and the propellant charge case 18 away on the gear 30 to.

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, ahne daß es zu einem Bersten des Gehäuses 10 kommt.Is for some reasons the moment of resistance of the gear 30 so big that the piston 12 the gear 30 can not put into rotation, the gas pressure in the cavity increases 20 of the piston 12 continue until the breaking point 28 in the ground 24 of the piston 12 breaks up and the pressure accumulation can be reduced, without it to a bursting of the housing 10 comes.

Für die Beschreibung des in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Linearantriebs werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet, soweit sie einander entsprechende Bauteile betreffen.For the description of in 2 The linear drive according to the invention shown are the same reference numerals as in 1 used, as far as they relate to each other corresponding components.

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.The linear drive according to the invention differs from the previously described known linear drive in particular by the fact that in the cavity 20 of the piston 12 arranged propellant charge sleeve 18 not stuck with the detonator 14 connected and not otherwise coupled to this. Besides, the piston is 12 at his the detonator 14 opposite end open, and the cavity 20 of the piston is in a receiving portion 20a in which the propellant charge sleeve 18 directly on the inner wall of the piston 12 is present, and a smaller diameter section 20b divided. This gradation of the cavity 20 causes the propellant charge sleeve 18 in one of the detonator 14 pointing away direction immovable in the piston 12 is included. The breaking point 26 the propellant charge case 18 is compared to the known linear drive designed so that it breaks only at a much higher pressure.

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.In the case of triggering caused by the ignition of the propellant charge 16 in the propellant charge case 18 increasing pressure due to the stronger design of the predetermined breaking point 26 no breakage of the propellant charge case 18 , Rather, the pressure provides for a deformation, more precisely, an expansion of the propellant charge sleeve 18 so that these have a firm connection with the piston 12 received. The one on the ground 22 the propellant charge case 18 acting pressure leads to a movement of the propellant charge sleeve 18 away from the detonator 14 , Due to the firm connection with the piston 12 this moves with the propellant charge sleeve 18 With. This creates a pressure space through the inner wall of the housing 10 , the detonator 14 , the inner wall of the propellant charge sleeve 18 and the igniter facing ends of the propellant charge sleeve 18 and the piston 12 is limited, with the pressure chamber through the on the piston 12 molded propellant charge sleeve 18 is sealed.

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.If the pressure in the pressure chamber exceeds a certain level, the predetermined breaking point breaks 26 in the ground 22 the propellant charge case 18 through, and the gas can pass over the open end of the piston 12 flow out. The rupture protection of the linear drive is thus in this case by the predetermined breaking point 26 in the propellant charge case 18 realized.

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.The permissible pressure level in the linear drive can be determined by the structural design of the predetermined breaking point 26 be set exactly. The breaking point 26 but not necessarily in the frontal ground 22 the propellant charge case 18 may be formed, but in other embodiments also in a side wall of the propellant charge sleeve 18 be provided. For the inventive function of the linear drive, the propellant charge sleeve 18 not completely from the detonator 14 be separated. The function is guaranteed even if the ignition of the propellant charge 16 sufficient pressure forces in an initial stage, the propellant charge sleeve 18 from the detonator 14 to solve or decouple.

Claims (7)

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), dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladungshülse (18) nicht oder durch die nach dem Zünden der Treibladung (16) entstehenden Druckkräfte lösbar mit dem Zünder 14 verbunden bzw. gekoppelt ist.Linear drive for a belt tensioning system, with a housing ( 10 ), one in the housing ( 10 ) displaceable piston ( 12 ), one in the piston ( 12 ) arranged propellant charge sleeve ( 18 ) with a predetermined breaking point ( 26 ), one in the propellant charge case ( 18 ) arranged propellant charge ( 16 ), and a detonator ( 14 ) for igniting the propellant charge ( 16 ), characterized in that the propellant charge sleeve ( 18 ) or by the after ignition of the propellant charge ( 16 ) resulting pressure forces releasably with the igniter 14 connected or coupled. 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.Linear drive according to claim 1, characterized in that the propellant charge sleeve ( 18 ) is designed so that after ignition of the propellant charge ( 16 ) and thereby a firm connection with the piston ( 12 ) received. 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.Linear drive according to claim 1 or 2, characterized in that the propellant charge sleeve ( 18 ) in one of the detonator ( 14 ) pointing away direction immovable in the piston ( 12 ) is arranged. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that after an initial movement of the piston ( 12 ) in the housing ( 10 ) a pressure space is formed by the deformed propellant charge sleeve ( 18 ) to the piston ( 12 ) is sealed off. Linearantrieb nach Anspruch 4, 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.Linear drive according to claim 4, characterized in that the pressure chamber through the inner wall of the housing ( 10 ), the detonator ( 14 ), the inner wall of the propellant charge sleeve ( 18 ) and the detonator ( 14 ) facing ends of the propellant charge sleeve ( 18 ) and the piston ( 12 ) is limited. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (26) an einer dem Zünder (14) abgewandten Stirnseite der Treibladungshülse (18) gebildet ist.Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined breaking point ( 26 ) at one of the detonator ( 14 ) facing away from the end of the propellant charge sleeve ( 18 ) is formed. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (26) in einer Seitenwand der Treibladungshülse (18) gebildet ist.Linear drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the predetermined breaking point ( 26 ) in a side wall of the propellant charge tube ( 18 ) is formed.
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