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Sicherungsvorrichtung für Insassen von Kraftwagen und Flugzeugen sowie für Fallschirmabspringer
Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für Insassen von Kraftwagen und Flugzeugen sowie für Fallschirmabspringer, bestehend aus einer über einen Haltegurt oder ein Haltegeschirr mit der zu schützenden Person verbundenen, am Fahrzeug bzw. Fallschirm befestigten, Bewegungsenergie absorbierenden Bremsvorrichtung mit Zugstange,
In Kraftwagen und Flugzeugen finden Sicherheitsgurte Verwendung, die dazu dienen, die bei plötzlichen, starken Geschwindigkeitsverminderungen, wie sie z. B. bei Zusammenstössen bzw. Bauchlandungen auftreten, erfolgende stossartige Vorwärtsbewegung der Insassen aufzufangen und so zu dämp- fen, dass diese nicht in den Sitz zurückgeschleudert werden und körperlichen Schaden nehmen.
Dabei wird die freiwerdende kinetische Energie zum Teil durch plastische, d. h. bleibende Verformung des textilen Gurtmaterials vernichtet.
Die Sicherheitsgurte müssen zu diesem Zweck bestimmte Bedingungen erfüllen, wie sie z. B in den "Richtlinien für die Prüfung von Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen" des Bundesministeriums für Verkehr niedergelegt sind : "Bei einer Prüflast von 1200 kg soll die Gesamtdehnung der Teilstücke mindestens 25% und höchstens 40% betragen, dabei soll die bleibende Dehnung 2/3 der Gesamtdehnung erreichen".
Der untere Grenzwert der Gesamtdehnung von 25% muss erreicht werden, damit bei plötzlich einsetzenden Bremsvorgängen so viel kinetische Energie durch bleibende Dehnung vernichtet wird, dass der Gurt seine Funktion als Sicherungsvorrichtung überhaupt ausüben kann. Die obere Grenze der Gesamt-
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Sitz heraus, gegen die vor ihr befindlichen Fahrzeugteile geschleudert wird.
Erfahrungsgemäss ist es schwierig, mit textilen Mitteln einen Sicherheitsgurt herzustellen, der diese Bedingungen erfüllt, So sind Sicherheitsgurte im Gebrauch, die den gestellten Anforderungen in mehr oder weniger hohem Masse genügen.
Das Hauptproblem bei der Herstellung brauchbarer Sicherheitsgurte besteht in der Schaffung definierter Dehnungsverhältnisse, wie sie das Verhältnis von Gesamtdehnung zu bleibender Dehnung vorschreibt. Dieses wird weitgehend bestimmt von der Art und den Eigenschaften des verarbeiteten Textilmaterials sowie der Gurtkonstruktion und ist darum gewissen Schwankungen unterworfen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Sicherheitsgurte besteht darin, dass ihr Dehnungsverhalten nicht dem Körpergewicht des Trägers angepasst werden und auf das Durchschnittsgewicht eines Erwachsenen eingestellt, z. B. bei einem Kind kaum wirksam werden kann. Hinzu kommt, dass das Dehnungsverhältnis der bekannten Sicherheitsgurte auf Höchstbeanspruchung, d. h. auf den Katastrophanfall, eingestellt ist.
Die vorzugsweise irreversible Dehnung kann darum zum Ausgleich kleiner und mittlerer Bremsstösse, denen die Insassen von Kraftfahrzeugen gelegentlich ausgesetzt sind, nicht benutzt werden und macht, wenn sie bei einem starken Bremsstoss einmal voll in Anspruch genommen worden ist, den Gurt für eine weitere Verwendung als Sicherungsvorrichtung unbrauchbar.
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Es wurde nun gefunden, dass die beim Aufprallen eines Kraftwagens auf ein Hindernis bzw. bei der
Landung eines Flugzeuges freiwerdende kinetische Energie, soweit sie sich auf die Fahrzeuginsassen auswirkt, in wirksamer und für diese unschädliche Weise bei der eingangs genannten Sicherungsvor- richtung gemäss der Erfindung dadurch umgewandelt werden kann, dass die Zugstange an einem Eisen- kern, der zentrisch in einer Elektromagnetspule gelagert ist, angreift und diesen unter Einwirkung einer
Zugkraft nacheinander durch eine Reihe in Zugrichtung hintereinander angeordneter, elektrisch parallel- geschalteter Elektromagnetspulen führt. Die Bremseinrichtung arbeitet damit grundsätzlich so, dass der
Haltegurt einer möglichst geringen Zugbelastung ausgesetzt ist, so dass die elastische Dehnung des Gurtes möglichst klein gehalten wird.
Die Befestigung der erfindungsgemässen Sicherungseinrichtung kann an sich in der gleichen Weise erfolgen wie bei den bekannten Sicherheitsgurten. Als besonders zweckmässig erweist es sich, die Brems- vorrichtung zwischen oder unter die Sitze zu legen und im Boden zu verankern (Fig. 1). Die Befestigung muss in der Weise vorgenommen werden, dass sich die Bremseinrichtung jeweils so einstellen kann, dass die aussen angreifenden Kräfte in einer Linie wirken, was an in sich bekannter Weise z. B. durch ein eingebautes Kardangelenk erreicht wird.
Fig. 1 zeigt, wie die erfindungsgemässe Sicherungseinrichtung beispielsweise in einem Kraftwagen angebracht werden kann. Die Bremseinrichtung 15 wird neben dem Sitz durch die Befestigung 16 am Boden gehalten und ist durch das Kardangelenk 10 frei beweglich. Durch den Verschluss 17 ist sie mit einem Schultergurt 18 lösbar gekoppelt, der mit seinem ändern Ende an der Seitenwand bei 19 befestigt ist.
Die Bremsvorrichtung kann mit allen bekannten Gurtarten und Haltegeschirren gekoppelt werden.
Besonders vorteilhaft ist die Verbindung mit einem Schultergurt. Geeignet sind alle möglichen hochfesten Gurte aus natürlichem oder synthetischem Material mit geringer Dehnung.
So stellt ein Gurt, der nicht die in den "Richtlinien für die Prüfung von Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen" festgelegten Dehnungswerte hat und der mit einer Bremseinrichtung gemäss der Erfindung gekoppelt ist, eine in jedem Falle einwandfrei funktionierende Sicherungsvorrichtung für Insassen von Kraftwagen und Flugzeugen dar. Ist ein solcher Sicherheitsgurt an einer Bremseinrichtung angeschlossen, die neben dem Sitz im Boden verankert und über ein Kardangelenk frei beweglich ist, so fängt diese die Wucht des Aufpralls des menschlichen Körpers bei einem Zusammenstoss auf und lässt diesen danach langsam in den Sitz zurückgleiten.
Die gemäss der Erfindung mit einem Gurt oder Haltegeschirr gekoppelte Bremsvorrichtung für Kraftwagen-und Flugzeuginsassen ist verhältnismässig klein, besitzt eine handliche Form und lässt sich an jeder geeigneten Stelle des Fahrzeuges ohne Schwierigkeiten anbringen.
Es können auch in ihrer Grösse sehr unterschiedliche Energiemengen kompensiert werden, ohne dass es einer besondem Einstellung bedarf. Die Bremseinrichtung kann auch sehr leicht wieder zum Gebrauch hergerichtet werden. Somit sind die nach der Erfindung ausgebildeten Sicherungseinrichtungen praktisch beliebig oft zu gebrauchen. Bei rein textilen Sicherheitsvorrichtungen ist nach einmaliger Benutzung eine weitere plastische Verformung nicht mehr möglich, so dass keine kinetische Energie mehr kompensiert werden kann. Dadurch sind diese Gürtel nach einmaligem Gebrauch wertlos und müssen durch neue ersetzt werden. Ebenso wie in Kraftfahrzeugen lässt sich die erfindungsgemässe Bremsvorrichtung in Verbindung mit einem Haltegurt oder Haltegeschirr auch in Flugzeugen verwenden.
Sie kann ferner auch an Fallschirmen angebracht werden, um den sogenannten Entfaltungsstoss beim Öffnen des Schirms aufzufangen und abzubremsen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Sicherungseinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Die zu schützende Person wird mit Hilfe eines Haltegurtes, der mit einem Ende an der Zugstange 7 befestigt ist, auf dem Fahrzeugsitz festgeschnallt. Über den Bolzen 13 ist die Bremse mit dem Fahrzeugboden fest verbunden. Der für die Spulen 8,9, 10 benötigte Strom kann aus dem Bordnetz, z. B. einer Autobatterie, entnommen werden. Die Zuleitung erfolgt durch die Kabelzuführung 12. Die drei Elektromagnetspulen 8,9, 10 sind parallel geschaltet und befinden sich zwischen den Isolierungen 4 und 5. Der Strom für die Spulen wird über die Federdruckschalter 11 zugeführt. Den oberen Abschluss des Zylindergehäuses 1 bilden die Halterung 3, das Sicherungsblech 14 und der Schraubdeckel 2.
Der mit der Stange 7 fest verbundene Eisenkern 6 wird vom Sicherungsblech 14 in der Ruhelage gehalten. Die Ruhelage ist in der Skizze dargestellt.
Wird das Fahrzeug plötzlich abgebremst und die Person nach vorne geschleudert, so übt der Haltegurt auf die Zugstange 7 eine grosse Zugkraft aus. Die Stange 7 und der Eisenkern 6 bewegen sich aufwärts. Dabei wird die Öffnung der dünnen Sicherungsscheibe 14 vom Absatz der Zugstange 7
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auf vollen Stangendurchmesser aufgeweitet. Gleichzeitig betätigt der Eisenkern 6 den zur Spule 8 gehörenden Federdruckschalter 11 und schliesst den Stromkreis für diese Spule. Der so eingeschaltete Elektromagnet versucht den Eisenkern 6 in der Spule 8 festzuhalten. Damit übt er eine der Zugkraft vom Haltegurt auf die Zugstange 7 entgegengerichtete Kraft aus und bremst die Aufwärtsbewegung der Stange 7 ab.
Wird der Eisenkern 6 über den Schalter 11 der Spule 8 hinweg weiter aufwärts gezogen, so gelangt der Eisenkern 6 in den Bereich der Spule 9. Während der Schalter der Spule 8 den Stromkreis unterbricht, wird nunmehr die Spule 9 eingeschaltet und übt die Bremskraft auf den Eisenkern 6 aus. Der entsprechende Vorgang wiederholt sich, wenn der Eisenkern über den Schalter 11 der Spule 9 hinweg aufwärts in den Bereich der Spule 10 gerissen wird.
Durch Erhöhung der Spulenanzahl besteht die Möglichkeit, den Bremsvorgang kontinuierlicher ablaufen zu lassen. Ausserdem können die Bremskräfte gegen Ende des Bremsweges durch Vergrössern der Magnetkräfte, d. h. durch Vermehren der Spulenwindungen und der Stromstärke, erhöht werden. Ist die Einrichtung einmal betätigt worden, so muss lediglich die Sicherungsscheibe 14 ersetzt werden, bevor die Bremseinrichtung wieder verwendet werden kann.