(57)【要約】【課題】運動がブロックされる可能性が小さいピストンとピニオンとを備えた新規なリニア駆動装置を提供する。【解決手段】シリンダ内で変位自在に案内されるピストン（２４）と、ピニオン（３０）とを備えたリニア駆動装置（２０）が開示される。ピストンがピストンの変位に応答しピニオンを回転するようにピニオンに係合できる歯（３２）を具備する。少なくとも１つの可撓性素子（３４）を設け、可撓性素子が、ピニオン（３０）内への歯（３２）の突入時に、ブロッキングを阻止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（２２；１２２；４２２；５２２）と、同シリンダ内で変位自在に案内されるピストン（２４；１２４；３２４；４２４；４２４´；５２４；６２４；７２４）と、ピニオン（３０；１３０；２３０；３３０；４３０；５３０；６３０；７３０）とを備え、上記ピストンが同ピストンの変位により上記ピストンが回転するように該ピニオンに係合できる歯（３２；１３２；３３２；４３２；４３２´；５３２；６３２；７３２）を具備するようなリニア駆動装置（２０；１２０；４２０；５２０）において、
少なくとも１つの可撓性素子（３４；１４６；３６０；４７８；４８０；４８０´；５８０；６９０；７９２）を設け、同可撓性素子が、上記ピニオン（３０；１３０；２３０；３３０；４３０；５３０；６３０；７３０）内への上記歯（３２；１３２；３３２；４３２；４３２´；５３２；６３２；７３２）の突入による、ブロッキングを阻止することを特徴とするリニア駆動装置。
【請求項２】
上記少なくとも１つの可撓性素子が、好ましくは上記歯のセットの第１の歯の前面に配置された前段固定体により形成されることを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動装置。
【請求項３】
上記少なくとも１つの可撓性素子が上記ピニオン（３３０）のすべての歯（３３１）の前面に配置された前段固定体（３６）により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニア駆動装置。
【請求項４】
上記前段固定体（３６０：単数又は複数）が弾性的に撓むことができることを特徴とする請求項２又は３に記載のリニア駆動装置。
【請求項５】
上記前段固定体（３６０：単数又は複数）が上記歯（３３２）内への上記ピニオン（３３０）の突入により切断できることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のリニア駆動装置。
【請求項６】
上記可撓性素子が上記ピニオン（６３０）の変形可能な歯先（６９０）により形成されることを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動装置。
【請求項７】
上記可撓性素子（３４；７９２）が上記ピストン（２４；７２４）の上記歯（３２；７３２）上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動装置。
【請求項８】
上記可撓性素子が上記ピストン（２４）の上記歯（３２）の弾性的に変形可能な係合区分（３４）により形成されることを特徴とする請求項７に記載のリニア駆動装置。
【請求項９】
上記可撓性素子が上記ピストン（７２４）の上記歯（７３２）の前面に位置する変形可能なバネ素子（７９２）により形成されることを特徴とする請求項７に記載のリニア駆動装置。
【請求項１０】
出力素子（１４；１１４；４１４；５１４）が設けられ、上記可撓性素子（１４６；２４６）が上記出力素子（１１４；２１４）と上記ピニオン（１３０；２３０）との間に設けられて、当該出力素子に関する当該ピニオンの遊びを許容することを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動装置。
【請求項１１】
上記ピニオン（１３０）が内側歯（１４２）を備えたボア（１４０）を有し、上記出力素子（１１４）の外側歯（１４４）が上記内側歯に係合することを特徴とする請求項１０に記載のリニア駆動装置。
【請求項１２】
上記出力素子（２１４）が内側歯（２４２）を備えたくぼみ（２５０）を有し、上記ピニオン（２３０）の外側歯（２４４）が上記内側歯に係合することを特徴とする請求項１０に記載のリニア駆動装置。
【請求項１３】
上記可撓性素子（１４６；２４６）が上記内側歯（１４２；２４２）と上記外側歯（１４４；２４４）との間のギャップ空間内に位置することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載のリニア駆動装置。
【請求項１４】
上記ピストン（４２４；４２４´；５２４）の上記歯（４３２；４３２´；５３２）の少なくとも一部が別個の歯セグメント（４７２；５７２）上に構成され、上記可撓性素子（４７８、４７８´；５８０）が上記歯セグメントと上記ピストンとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動装置。
【請求項１５】
上記歯セグメント（４７２；５７２）と上記ピストン（４２４；４２４´；５２４）との間にギャップ（Ｚ）が設けられ、当該ピストンの変位の場合に、上記ギャップが該ピストンと上記ピニオン（４３０；５３０）との間の遊びを許容することを特徴とする請求項１４に記載のリニア駆動装置。
【請求項１６】
上記可撓性素子が弾性体（１４６；２４６）で構成されることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれかに記載のリニア駆動装置。
【請求項１７】
上記可撓性素子が弾性的に変形可能な部材で構成されることを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれかに記載のリニア駆動装置。
【請求項１８】
上記ピストン（２４；１２４；２４;４２４；４２４´；５２４）がダイカスト金属部品として製造されることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載のリニア駆動装置。
【請求項１９】
ベルト引戻し器（１０；１１０；４１０；５１０）において、
ベルトスプール（１４；１１４；４１４；５１４）と；
請求項１ないし１８のいずれかに記載のリニア駆動装置（２０；１２０；４２０；５２０）を有するベルト緊張器と；
を有することを特徴とするベルト引戻し器。
【請求項２０】
上記ピニオン（３０；１３０；２３０；３３０；４３０；５３０）が上記ベルトスプール（１４；１１４；２１４；４１４；５１４）に結合されることを特徴とする請求項１９に記載のベルト引戻し器。
【請求項２１】
上記ベルトスプール（１１４）が起伏する形状の延長部を有し、上記ピニオン（１３０）が上記延長部上に位置することを特徴とする請求項２０に記載のベルト引戻し器。
【請求項２２】
上記ピニオン（２３０）が上記ベルトスプール上のくぼみ（２５０）に係合するフランジ（２５４）を有することを特徴とする請求項１９に記載のベルト引戻し器。
【請求項２３】
ハウジング（１２；１１２；５１２）が設けられ、上記ピニオン（３０；１３０；２３０；３３０；４３０；５３０）の両側で、上記シリンダ（２２；１２２；４２２；５２２）及び軸受部分（３３）の両方が一部品として形成されることを特徴とする請求項１９ないし２２のいずれかに記載のベルト引戻し器。
【請求項２４】
上記ハウジング（１２；１１２；５１２）がダイカスト金属部品として製造されることを特徴とする請求項１９ないし２３のいずれかに記載のベルト引戻し器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンダと、シリンダ内で変位自在に案内されるピストンと、ピニオンとを備え、ピストンがピストンの変位時にピニオンが回転するようにピニオンに係合できる歯を具備するような火工技術式駆動装置に関する。本発明は更にベルトスプールと、このような駆動装置を有するベルトテンショナー即ちベルト緊張器とを備えたベルト引戻し器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の駆動装置は、例えば、ベルトの弛みを排除するために、最小時間内でベルトスプールを回転させることを主題とするベルト引戻し器において使用される。駆動すべきユニット即ち例えばベルト引戻し器の他の機能を損なわないようにするためには、駆動装置がまだトリガされていない限り、駆動シャフトが自由に回転できることが有利である。これは、ピストンが初期状態においてその歯によりピニオンとまだ係合しないことにより、保証される。しかし、ピニオン内への歯の突入時に、ピストン歯の第１の歯がピニオンの歯溝内へ嵌入することを保証しなければならない。ここでの「突入」という用語は、歯とピニオンとの間のまさに最初の接触から出発して、ピニオン内での歯の適正な係合で終了する、ピニオンとの歯の係合の過程を示す。
【０００３】
下記特許文献１は、上述の問題を解決するために、ピストン歯の第１の歯が短くなった歯頭を備えた半歯として構成されるような一般的な駆動装置を示している。
【０００４】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第１９８４６２２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はピニオン内へのピストン歯の信頼ある突入が保証された改良された火工技術式駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、最初に述べた形式の火工技術式駆動装置において、少なくとも１つの可撓性素子が設けられ、この可撓性素子は歯内へのピニオンの突入時にブロッキングを阻止する。ピストン歯の突入時に、ピストン歯の第１の歯がピニオンの歯を打撃するような好ましくない位置にピニオンが位置する場合、ピニオンの歯上に作用するピストン歯からの接触力がピニオン上の接触箇所に半径方向に作用したときに、ブロッキングが生じることがある。それにも拘らず、可撓性素子は、２組の歯が互いに適正に係合するまで、ピストンの更なる運動従ってピニオンの回転を許容する。
【０００７】
好ましい実施の形態によれば、出力素子が設けられ、可撓性素子は出力素子とピニオンとの間に設けられて、出力素子に関するピニオンの遊びを許容する。従って、ピストン歯及びピニオンのセットの歯の望ましくない打撃の場合に、ピストン及びピニオンの歯が互いに係合する程度にピニオンが回転するまで、ピニオンは出力素子に関する遊びのために引き戻ることができる。
【０００８】
第２の態様によれば、本発明はベルトスプールと、このような火工技術式駆動装置を有するベルト緊張器とを備えたベルト引戻し器を提供する。ピニオンの歯の確実な突入は、ベルト引戻し器の残りの機能を損なうことなく、ベルト緊張器の信頼ある作動を保証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示すベルト引戻し器１０は回転自在に装着されたベルトスプール１４と、シリンダ２２及びこのシリンダ内で変位自在に案内されるピストン２４を備えた駆動装置２０を有するベルト緊張器具とを具備する。シリンダ２２は駆動装置２０のハウジング１２内に構成され、ピストン２４を駆動できる圧縮ガスの発生のための装薬２６を収容する。駆動装置２０はベルトスプール１４上に作用し、ベルトスプール上に形成された歯３１を具備するピニオン３０はシリンダ２２内へ突出する。ピストン２４はその長手軸線に平行に歯３２を具備し、これらの歯は、ピストン２４が変位したときに、ピニオン３０内に係合できる。このようにして、ベルトバンドを巻きつけ、ベルトの弛みを排除するために、ベルトスプール１４を駆動することができる。
【００１０】
図１０におけるベルト引戻し器１０の長手方向断面において、ピニオン３０がその両側で軸受部分３３によりハウジング１２内で支持されていることが分かる。これにより、ハウジング１２はピストン２４によるピニオン３０の駆動で生じる横断方向のモーメントを支持することができ、それによって、ピニオン３０が長手軸線Ａから離れるように変位するのを回避する。有利には、シリンダ２２及びハウジング１２の双方は、例えばダイカスト金属から一部品として有利なコストで製造することができる。図１において、ピストン２４はその初期の位置において示され、この位置では、歯３２はまだピニオン３０と係合しない状態で位置しており、そのため、ベルトスプール１４は自由に回転できる。ピストン２４の前端での歯３２のセットの第１の歯は可撓性素子として構成された突入区分３４を形成する。この目的のために、図面で歯３２の上方で、ピストン２４の前端において、歯３２に平行に延びるスリット３６が設けられる。これにより、ピニオン３０内への歯３２の突入時に、歯が偶発的に歯を打撃した場合に、突入区分３４は塑性的な方法で変形できる。この場合、図１の突入区分３４は上方へ屈曲する。これにより、第１に、動的エネルギが減少し、第２に、ピニオン３０が回転して、ピニオン３０の次の歯３１が歯３２と係合できる。このようにして、ピストン２４のブロッキングが信頼を持って阻止される。
【００１１】
図２、３において、第２の実施の形態に係るベルト引戻し器が示され、１００を加えた符号は既に知られた素子のためのその説明に使用する。
この実施の形態においては、ベルトスプール１１４は起伏する形状の延長部１２８を具備し、この上にピニオン１３０が位置し、ピストン１２４の歯１３２がこのピニオンに係合できる。ピニオン１３０は内側歯１４２を備えたボア１４０を有し、起伏する形状の延長部１２８上に形成された外側歯１４４が内側歯に係合する。内側歯１４２と外側歯１４４との間のギャップ空間内には、弾性体１４６の形をした可撓性素子が位置する。述べている実施の形態においては、弾性体１４６は柔軟な材料、例えばプラスチックで構成される。しかし、代わりに、異なる塑性的及び（又は）弾性的に変形可能な部材、例えばアルミニウム体を可撓性素子として使用することができる。弾性的なグラウト材料でのギャップ空間の充填が特に簡単である。
【００１２】
初期の位置においては、図２に示すように、ピストン１２４の歯１３２はピニオン１３０と係合していない状態で位置し、そのため、ベルトスプール１１４はピストン１２４に邪魔されずに回転できる。
【００１３】
ベルト緊張器をトリガするため、装薬１２６が点火され、これにより、ピストン１２４がピニオン１３０の方へ移動する。そうすることにより、ピストン１２４の歯１３２がピニオン１３０の歯１３１と係合するようになる。そのようにしたときに、歯１３２の第１の歯１３３が偶発的にピニオン１３０の歯１３１を打撃した場合、歯１３１は、弾性体１４６のため、ピストン１２４の第１の歯１３３が通過できるのに十分なだけ変位することができる。次いで、ピニオン１３０のそれぞれの歯はピストン１２４上の歯１３２の第１の歯１３３の背後のギャップ内へ係合でき、その結果、ピニオン１３０内への歯１３２の信頼ある突入が保証される。
【００１４】
内側歯１４２及び外側歯１４４の存在は必須ではないが、この構成はピニオン１３０とスプール１１４との間の良好な力伝達の利点を提供し、この場合弾性体１４６は実質的に圧力のみを伝達し、せん断力は伝達しない。
【００１５】
図４、５に示し、２００を加えた符号で表される第３の実施の形態においては、ベルトスプール２１４はくぼみ２５０を具備し、内側歯２４２はこのくぼみ内で構成される。ピニオン２３０は、ベルトスプール２１４の方に向いたその端面に、外側歯２４４を具備したフランジ２５４を有する。これらの外側歯２４４はベルトスプール２１４の内側歯２４２内に係合し、弾性体２４６は内側歯２４２と外側歯２４４との間のギャップ空間内に位置する。
【００１６】
この実施の形態は、第１の実施の形態に比べて、ピニオン２３０の同じピッチ円では、内側及び外側の歯２４２又は２４４の半径が一層大きく、そのため、一層大きな回転モーメントをそこへ伝達できるか、または、同じ回転モーメントでは、弾性体２４６の応力が一層小さくなるという利点を有する。
【００１７】
図６においては、ピニオン３３０及びピストン３２４は３００を加えた符号で表される本発明の第４の実施の形態に係るリニア駆動装置のために示されている。
この実施の形態においては、ピニオン３３０の歯３３１の前面に配置された前段固定体３６０がピストン３２４の歯３３２とピニオン３３０との間で可撓性素子を形成する。図６から分かるように、前段固定体３６０はピニオン３３０のフランジ３６２上に配置され、フランジはピニオンのピッチ円を越えて突出する。前段固定体３６０は撓むことができるように構成され、そのため、これらの部材は、歯３３２の第１の歯３３３が前段固定体３６０の１つを打撃してピニオン３３０上で半径方向に作用する接触力を与えたときに、弾性的及び（又は）塑性的な方法で変形できる。
【００１８】
前段固定体３６０の可撓性はピストン３２４のブロック（又はブロッキング：膠着を意味する）を阻止し、ピストンの更なる運動を許容し、ピニオン３３０は図６に矢印で示すように回転する。前段固定体３６０の可撓性はまた動的エネルギの減少を生じさせ、ピニオン３３０に対する歯３３２の打撃の際に歯３３１、３３３を保護する。
【００１９】
代わりに又はそれに加えて、動的エネルギを減少させるために、前段固定体３６０がピニオン３３０内への歯３３２の係合のときにそれによりフランジから切り離されるようにすることができる。
【００２０】
代わりに、前段固定体はまた、例えば増大した高さを有する歯区分として、ピニオン３３０の歯３３１の側部上又は歯３３２の第１の歯３３３上で構成することができる。
図７においては、本発明の第５の実施の形態に係るベルト引戻し器が示され、４００を加えた符号が既に知られた素子のために使用される。
【００２１】
この実施の形態においては、ピストン４２４上にくぼみ４７０が設けられる。このくぼみ４７０内に別個のセグメント４７２が収容され、これらのセグメントは歯４３２の前方部分を形成するその前側上に歯を有する。歯の後方部分はピストンの肩部４７４上に構成される。ピストン４２４上の摺動表面４７５に接して位置するセグメント４７２の後側には、くぼみ４７６が設けられ、ピストン上に構成されたピン４７８がこれらのくぼみと係合する。摺動表面４７５に垂直でくぼみ４７０の境界を定める肩部４７４の表面は、支持表面４７９を形成し、ギャップＺが支持表面４７９とセグメント４７２との間に設けられる。
【００２２】
ピン４７８はピストンとピニオン４３０との間で可撓性素子を形成し、そのため、歯４３２の第１の歯４３３とピニオン４３０の歯４３１との相互の好ましくない打撃の場合、セグメント４７２は、セグメント４７２が支持表面４７９に接するまで、長さＺだけ変位できる。これによって、互いの歯の打撃時の衝撃が緩和され、歯４３２がピニオン４３０内に嵌合できるまで、ピニオン４３０は、ピストン４２４のブロックを生じさせることなく、回転する。
【００２３】
図８においては、図７の駆動装置のためのピストン４２４´の変形例を示す。このピストンにおいては、肩部４７４´はピストン４２４´とピニオンとの間に第２の可撓性素子を形成する緩和素子４８０´を具備する。緩和素子４８０´は肩部４７４´の支持表面４７９´内のボア内に位置する。先に述べたようにセグメント４７２が変位すると、緩和素子４８０´は、弾性的に転倒及び（又は）変形することにより、歯４３１、４３３を保護するようにエネルギを受け取ることができる。
【００２４】
図９に示す第６の実施の形態においては、全体の歯５３２はピストン５２４とは別体のセグメント５７２上で構成され、セグメントはピストン５２４の全長にわたって延び、ピストン５２４上の摺動表面５７５に接して位置する。セグメント５７２は突入区分５３４の区域においてその後側に肩部５８２を有する。従って、摺動表面５７５に垂直な支持表面５７９を形成する段部５８４がピストン５２４上のくぼみ５７０内に形成される。支持表面５７９と肩部５８２との間にギャップＺが形成され、緩和素子５８０がこのギャップ内へ延び、支持表面５７９内のボア内に位置し、先の実施の形態において述べた緩和素子４８０´と同じ機能を果たす。
【００２５】
図１１、１２においては、本発明の第７の実施の形態に係るリニア駆動装置のためのピニオン６３０及びピストン６２４を示す。
この実施の形態においては、図１３に拡大して示すピニオン６３０上の歯先６９０は変形可能であり、それ故、歯６３２の突入時にブロッキングを阻止する可撓性素子を形成する。歯６３２の第１の歯６３３がピニオン６３０の歯の１つを打撃してピニオン６３０（図１１）上で半径方向に作用する接触力を与えた場合、接触している歯先６９０は弾性的及び（又は）塑性的な方法で変形でき、そのため、ピニオン６３０の歯は歯６３２（図１２）の第１の歯の背後のギャップ内に係合できる。これにより、ブロッキングの無い歯６３２の突入が保証される。
【００２６】
図示の実施の形態においては、歯先６９０の可撓性は、残りのピニオン６３０より異なる柔軟な材料で構成されることにより達成される。代わりに、歯先はまた残りのピニオン６３０と同じ材料で構成することができ、可撓性は歯先６９０の設計上及び（又は）構造上の形成により提供される。
【００２７】
図１４、１５においては、本発明の第８の実施の形態に係るリニア駆動装置のためのピニオン７３０及びピストン７２４を示す。
この実施の形態においては、可撓性素子は変形可能なバネ素子７９２の形として実現され、この素子は歯７３２の前面に配置される。ピニオン７３０内への歯７３２の突入時に、バネ素子７９２はピニオン７３０の歯を打撃する。これにより、ピニオン７３０は最初に、歯７３２のセットの歯とピニオン７３０の歯との互いの打撃によりピストン７２４のブロッキングがもはや可能とはならないような位置へ更に回転する。次に、そうすることにより、バネ板即ちバネ素子は変形し（図１５）、それによって、エネルギが減少し、従って、ピニオン７３０内への歯７３２の突入の勢いが緩和される。
【００２８】
バネ素子７３２は例えば金属のバネ板又はプラスチックのバネ舌片の形として提供することができる。有利には、歯７３２のセットの第１の歯は次の歯よりも一層小さな寸法で構成される。変形したバネ素子７９２と共にのみ、それは残りの歯と同じ形状及び寸法を有する。これにより、歯７３２のモジュールがバネ素子７９２により変化しないことが保証される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るベルト引戻し器の概略断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るベルト引戻し器の概略断面図である。
【図３】図２のベルト引戻し器のベルトスプール及びピニオンの縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るベルト引戻し器のベルトスプール及びピニオンの断面図である。
【図５】図４のＶ―Ｖ線に沿う縦断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るリニア駆動装置のピニオン及びピストンの断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係るベルト引戻し器の概略断面図である。
【図８】図７のベルト引戻し器のためのピストンの第２の形式の構成の断面図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係るベルト引戻し器の概略断面図である。
【図１０】図１のＸ―Ｘ線に沿う縦断面図である。
【図１１】第１の状態における本発明の第７の実施の形態に係るリニア駆動装置のピニオン及びピストンを示す図である。
【図１２】第２の状態における図１１のピニオン及びピストンを示す図である。
【図１３】図１１のピニオンを示す図である。
【図１４】第１の状態における本発明の第８の実施の形態に係るリニア駆動装置のピニオン及びピストンを示す図である。
【図１５】第２の状態における図１４のピニオン及びピストンを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１１０、４１０、５１０    ベルト引戻し器
１２、１１２、５１２    ハウジング
１４、１１４、２１４、４１４、５１４    出力素子（ベルトスプール）
２０、１２０、４２０、５２０    リニア駆動装置
２２、１２２、４２２、５２２    シリンダ
２４、１２４、３２４、４２４、５２４、６２４、７２４    ピストン
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０    ピニオン
３２、１３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２    歯
３３    軸受部分
３４    突入区分
１２８    起伏する延長部
１４０    ボア
１４２、２４２    内側歯
１４４、２４４    外側歯
１４６、２４６    弾性体
２５０    くぼみ
２５４    フランジ
３３１    歯
３６０    前段固定素子
４７２、５７２    歯セグメント
４７８    ピン
４８０´、５８０    緩和素子
６９０    歯先
７９２    バネ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004301331.tif 000006
【図５】
2004301331.tif 000007
【図６】
2004301331.tif 000008
【図７】
2004301331.tif 000009
【図８】
2004301331.tif 000010
【図９】
2004301331.tif 000011
【図１０】
2004301331.tif 000012
【図１１】
2004301331.tif 000013
【図１２】
2004301331.tif 000014
【図１３】
2004301331.tif 000015
【図１４】
2004301331.tif 000016
【図１５】
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