本发明是一项关于预加拉力器的发明。这种预加拉力器主要用于座位安全带系统。在这种预加拉力器中，气体发生器产生气压，气压驱动旋转式致动器，致动器带动卷带轮转动，将一段皮带卷到卷带轮上。 座位安全带预加拉力器常用在机动车辆座位安全带系统中。在发生碰撞或其它紧急情况的瞬间，用来拉紧座位安全带，从而更加牢靠地固定乘客，使之不被几前甩出。一种已知的座安全带预加拉力器所使用的旋转式致动器，是靠气体发生器产生的压缩气驱动，并与安全带卷带轴联在一起。气体发生器产生的气体送入致动器环形气缸室内，驱动转子转动，从而带动卷带轮转动。由旋转式致动器控制的这种预加拉力器见于日本专利公开文件第60-15657号。
在已知的以旋转式致动器作为驱动机械的预加拉力中，气缸压力区的压缩气体在各个部位的漏泄造成气体有效能量的损耗。迄今为止，所采用的将气体漏泄降低到最少程度的方法，是在致动器的制造过程中保持各部件的高精度尺寸公差。这种做法增加了致动器的生产成本，但仍没能彻底解决气体的漏泄问题。
此外，在已知旋转式致动器控制的预加拉力器中，其转子环形本体的两端部被安装在气缸的孔内。在那种装配方式中，转子叶片的宽度被减小。与转子在转动轴方向的宽度相比，叶片宽度被减去的量，等于转子本体两端插入到气缸安装孔内的那部分宽度的和。然而，要保持叶片上一个给定力，致动器需要较宽地叶片。这种所需要的叶片宽度比上述叶片宽度与转子环形本体两端插入气缸侧壁安装孔的那部分宽度的总和还略大一点。
本发明的目的，是提供一种使用旋转式致动器的预加拉力器。在这种旋转式致动器中，气缸能容纳所需面积的叶片而气缸在转子转动轴方向上的宽度却被减小。本发明的又一目的，是提供一种由旋转式致动器控制的预加拉力器，这种预加拉力器减少了气体漏泄损耗，能更有效地利用气体发生器产生的气体有效能量，且不要求在制造过程中建立和保持高精度的尺寸公差。这对目前所知的由旋转式致动器控制的预加拉力器有重要意义。
依据本发明，上述目的是通过这样一种由旋转式致动器控制的预加拉力器实现的，这种旋转式致动器控制的预加拉力器有一个气体生器和一个旋转式致动器。旋转式致动器受气体发生器产生的压缩气的驱动而转动。旋转式致动器有一气缸，气缸限定一个环形工作室，工作室有侧壁、圆周壁和一个从圆周壁上伸出，横穿工作室的隔壁。工作室内装有一个转子，转子上有环形本体部分和叶片部分。叶片部分从本体部分伸出，横穿工作室，并与隔壁共同限定叶处一侧的压力区和叶片另一侧的排气区。由气体发生器产生的气体被送入压力区。气缸上有一个从排气区通向外部大气的排气孔。
本发明的特征在于，环形凸缘部分从气缸壁伸入到工作室，凸缘与转子转动轴同心。本发明的特点还在于，气缸以位于转子本体两端内的凸缘支承着转子，以使转子在其上转动。
在优选的实施例中，本发明的特征还在于，有一个弹性密封部件安装在转子叶片对向工作室压力区的一侧。本发明的特征还在于，该密封部件沿其自身边缘有密封唇部分，密封唇部分受压力区气体压力的推动，紧靠在气缸侧壁和圆周壁上。
由于转子被安装在从气缸侧壁伸入到工作室的凸缘部分上，所以转子叶片的宽度可以制做得与环形转子本体的宽度一样大。这样，对任何给定宽度的致动器，在转子转动轴方向便增大了转子叶片的面积。相反，与以前所知致动器相比，对任何给定的转子叶片的面积，气缸的宽度能够被减小。
此外，将环形转子本体安装在从气缸侧壁伸入工作室的气缸环形凸缘部分上，可以减少气体的漏泄。这是因为，作用于转子上的气体压力将转子推靠在凸缘上，缩小了转子与气缸部分之间的空隙。即，缩小了毗连于压力区的那部分转子与凸缘间的空隙。这部分空隙的缩小，减少了气体从压力区中漏泄。
在先前所知致动器的装配方式中，由于作用在转子上气压造成转子转动轴的横向位移，导致转子与气缸壁上用来安装毗连于压力区的那部分转子本体的槽或孔之间的空隙增大，使气体从压力区沿转子和支承转子的气缸部分之间的空隙漏泄出，并迅速进入排气区，从排气区逸至气缸外部。
安装在叶片上的弹性密封部件，能进一步减少致动器压力区的气体漏泄。
对转子与支承转子的气缸部分之间的空隙和对叶片与气缸之间空隙的更好封闭，其综合效应是提高了致动器的工作效率。对于任一给定的输出量，只需气体发生器产生较少的给气量。这样，也就可以使用较小的气体发生器。由于对于给定大小的转子叶片可配以宽度较小的气缸，所以，整个装置的体积和重量都可被减小。再有，本发明的密封装配方式降低了对保持高精度制造公差的要求。因此，对任一给定的输出量，本发明的由旋转式致动器控制的预加拉力器能够制做的更小并可降低生产成本。
为了更好地理解本发明，可对照以下附图，阅读对本发明实施例的详细说明。
图1是该实施例在气缸盖打开状态的前视图，其中部分部件以横截面显示;
图2是该实施例的侧剖图;
图3是该实施例的部件分解立体图;
图4（A）至4（D）是本实施例在不同运转阶段的前视图;
图5（A）和图5（B）是本实施例的一种工作原理图;
图6（A）和6（B）是本实施例的另一工作原理图。
如图1和图2所示，由旋转式致动器控制的预加拉力器的实施例包括一个旋转式致动器，该致动器是转动式皮带卷带轮R9的驱动装置，受由气体发生器2所产生的气体控制。该致动器组件1用螺钉（图中未显示）安装到牵带器R的框架R1的一侧，牵带器R的皮带重卷弹簧装置S安装在致动器1上与框架R1相反的一侧。在牵带器R的卷带轴R2与致动器1之间有啮合机构（以下作详细说明），用以只在致动器1运转期将致动器连接到卷带轴R2上。棘轮R3作为啮合机构的啮合部件，被安装在卷带轴R2的矩形段上，因此不能相对于卷带轴R2转动。
致动器1包括气体供给室101（以下简称供气室），该室用来安装气体发生器2;气缸10，它有与供气室101相连通的工作室102;转子12，它被支承在气缸10的工作室102内，可以转动。转子12上有叶片121，该叶片与气缸上隔壁112相配合，将工作室102分隔为压力区102A和排气区102B。压力区102A与气体发生器相连通，排气区102B则与外部大气相连通。气缸10和缸盖10a分别有环形凸缘105和191，这两个环形凸缘与卷带轴孔同心并延伸至工作室102内。转子环形本体122安装在环形本体122或者说明转子之内的环形凸缘105和191上，能够在其上转动。
参见图3。气缸10的工作室102的一个侧面是开放的。该室被一个环形圆柱体圆周壁和一个侧壁所限定。同样，供气室101也有一侧面是开放的，它被一圆周壁，一个侧壁和壁103所限定。壁103与工作室102相邻。气缸盖10a（图2）用以封闭室101和102开放的侧面。气缸上有螺钉孔，用螺钉将气缸固定在牵带器的框架上。壁103将工作室102与供气室102分隔开，它只横向延伸了气缸距离的大约二分之一而留出一个缺口，该缺口被隔壁块11填补上。在环绕工作室102和供气室101的外部气缸体上有密封凹槽104。环形凸缘105从工作室102的侧壁伸入工作室，环绕着卷带轴孔，该轴孔用以安装卷带轴R2的端部。排气孔106从工作室102通至气缸10的外部。
隔壁块11有壁111，该壁与供气室101的壁103平面侧相连接，并相对于两室101和102横向延伸。隔壁块11还有隔壁112，该壁横向延伸穿过工作室，使它的末端紧靠转子本体122的表面。在壁111的两个端面和隔壁块11的隔壁112上有相互交连的密封凹槽113和114。同样，在隔壁块11的背侧也有类似的密封凹槽112′和114′。一个进气孔115穿过隔壁111。在隔壁112的末端有槽116。该槽用来安装封闭部件。在槽116的底部有一个穿入间壁112的孔117（图1）。装在隔壁112上的密封件13将隔壁112与转子12之间的空隙封闭起来。密封件13被一个弹性加载装置，例如一个螺旋弹簧14，推向转子12。
转子12有环形本体122。这一环形本体限定了装在其部的棘轮R3（图1和图2）的空间。环形本体122的内表面还起到对气缸内转子12的支撑作用，使转子在工作室内转动，如下面将说明的那样。叶片121径向延伸，横穿工作室102。它是承受气体作用力的受压部件。在叶片121的背部有一矩形插塞导管123，它用来安入插塞15，这也在以下给予说明。
弹性密封件16安装在转子上。密封件16上有壁部分161，该壁与叶片121的受压侧附在一起。在该壁两个侧边和端边上有连续的密封唇163。密封件16还有象框架样的部分162，这部分用来套在插塞导管的外侧。当转子12转动时，在气压作用下，密封唇163被迫向外凸出，靠在两个侧面（其中一个侧面是缸盖10a的侧面）和工作室102的圆周壁上，从而密闭了气缸10和转子12之间的空隙。部件162的上表面及附着壁161的一部分与插塞15的受压头152保持弹性接触，从而密闭了插塞导管123的开口，阻止了气体沿此口漏泄。
插塞15用作致动器边缘啮合机构的啮合部件。它安装在导管123的开口内，能够沿转子径向自由移动。插塞15有受压头152和楔形端151，受压头152用业承接气体压力，楔形端151用作与棘轮R3相啮合的啮合部件。楔形端151是朝向棘轮R3的。
密封件13包括一个楔形件131和一个导向轴132。导向轴安装在弹簧孔内。楔形体131的楔形端用作滑动密封部件，它与转子12的环形本体122的外部圆周表面相连接。
一对能够转动的轴承环17和18支承着气缸10上的转子12。它们被分别安装到伸入气缸10工作室102内的支承凸缘105和缸盖10a上的环形支承凸缘191上。缸盖10a用来盖在气缸10的开放端，如图2所示。这对能够转动的轴承环可转动地支承着转子12环形本体122的内表面。因此，在如图2所示的安装状态，转子12是通过两个轴承环17和18被支承在两个支承凸缘105和191的外部圆周面上的。
两条环形弹性垫圈19a和19b（图2）分别安装在密封凹槽104、113、114、113′和114′内，用以密封气缸10和缸盖10a之间、供气室101和工作室102之间及压力区102A和排气区102B之间的空隙。
下面介绍以上实施例的运转情况。图4（A）显示的是以上述装配方式构成的预加拉力器处于不工作位置时的情况。这时转子12处在插塞导管123紧靠隔壁112的位置。因此，压力区102A被缩挤到最小状态。插塞15则以适当的装置如安全销定位。这样，插塞15不能与棘轮R3的外部棘齿R31相啮合。因此，卷带轴R2完全与致动器1相解脱，牵带器能以其正常方式运转。
当气体发生器以适当方式如电信号开始工作，压缩气迅速经供气室101和气体入孔115传入压力区102A。作用在插塞15受压头上的气体压力，沿棘轮R3径向，向内推动插塞，使之到达图4（B）显示的位置。此时，插塞楔形端151与棘轮R3上的棘齿R31相啮合，因而就使转子12借助于插塞15而与棘轮R3相啮合。这样，也就使卷带轴R2与致动器1连在一起。
气体压力也作用在转子12的叶片121上，使转子12逆时针方向转动，如图4（C）中箭头所示。在转子转动时，排气室102B内会产生压力，这种压力可通过气缸10上的排气孔106释放到外部大气中去。这样，就防止了因排气室102B内压力增大而对转子转动产生阻力。于是，转子12的转动力经插塞15和棘轮R3传递给卷带轴R2。
当卷带轴R2转动时，皮带的一段便卷到卷带轴R2上，通过皮带的拉紧，赋予所需要的预加拉力。最后，转子12到达图4（D）所示位置，预加拉力器的工作完成。
在预加拉力器工作期间，密封件13受到螺旋形弹簧14的弹力推动，直到靠在转子12环形本体122的圆周外表面上。该密封件阻上了在工作室102压力区102A中的气体沿隔壁112的未端与环形本体122之间的空隙向排气区102B的漏泄。
气体沿隔壁112的两个侧表面与气缸端及缸盖10端壁这间空隙的漏泄，被一对嵌入密封凹槽114和114′的弹性密封圈19a和19b所阻止。叶片121和气缸10之间的气体漏泄则被弹性密封件16的密封唇163所阻止。另外，从插座导管123的开口至啮合空间的气体漏泄被弹性密封件16的部分162所阻止。
对照图6（A）。当致动器不工作时，由于存在着制造公差，转子本体122的内表面与支承转子的各环形凸缘105和191之间存在着一个小空隙“S”。在图中，这个空隙被放大显示出来，而轴承环没有被显示。当致动器运转时，如图6（B）所显示的，传入工作室压力区102A的气体压力作用到转子上，产生一个使转子朝着环状凸缘105和191位移的力。这一位移减小了沿转子环形本体122与压力区102A相毗连的那部分处的空隙“S”。空隙“S”的减小加强了转子122与凸缘105和191之间啮合面的封闭效果。
转子本体122的啮合面与凸缘105和191之间封闭的加强，是本发明装配方式的特点。在本发明的这种装配方式中，转子是被支承在气缸内的。这一特点在现有技术装配方式中是没有的。如图6A中夸大显示的那样，转子朝凸缘105和191方向的位移和空隙“S”的减小，加强了啮合区的封闭，这一啮合区相邻于压力区102A。相比较，如图6（B）所示，在已知的装配方式中，转子环形本体122′是装在气缸内环形槽中的，由于压力区102A内气压的作用，使转子产生位移，这种位移增大了气缸壁上槽的径向向内表面与装在槽内的转子环形本体122′径向向外表面之间的空隙“S′”。空隙“S′”使气体从高压压力室中漏泄出，沿空隙环形流动，进入低压排气区。因此，图6（B）所示的装配方式不能在转子本体与气缸之间实现有效地封闭。
如图6A、图6B所示，本发明装配方式的另一优点是，相对于气缸10在转子转动轴方向给定的宽度，增大了其转子叶片12的宽度。在本发明中，如图6（A）所示如果气缸10和缸盖10a的宽度是“a”，缸壁厚度是“t”和“u”，则叶片宽度可为“w”，“w”等于“b”。而在现有技术的装配方式中，如图6（B）所示，叶片宽度“w”则必须减去气缸的气缸盖上用以安装转子本体122′的槽的宽率“l”和“m”的和而为“c”。
因此，本发明提供了一种由旋转式致动器控制的预加拉力器，在这种预加拉力器中，有效阻止了气体从压力区102A向排气区102B以及向安装轴啮合结构的空间E漏泄。因此，致动器的性能得到了改善。此外，对任一给定的气缸宽度，叶片宽度“w”都能被增大。
以上所述实施例是本发明的典型实施例。遵循本发明的指导原则，在发明所涉及的范围内，本专业技术人员可对本发明实施例的众多方面进行改变和变形，所有这些改变和变形都应包括在本发明的范围内。