Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung zum raschen und schonenden Abbremsen eines fallenden Körpers oder Gegenstandes, beispielsweise einer Person, die an einem gesicherten Klettersteig zu Fall kommt und in diese, an einem Fixpunkt befestigte, Bremsvorrichtung stürzt.
Stand der Technik
Im Stand der Technik ist eine Reihe von Bremssystemen bekannt, welche für das Abbremsen einer fallenden Masse konstruiert sind. Diese fallende Masse ist im Regelfall eine stürzende Person, also normalerweise ein Kletterer, Bergsteiger oder ein professioneller Bauarbeiter. Es existieren mehrere Grundtypen von Bremssystemen. Weit verbreitet sind dynamische Bremsen, wobei diese die Fallgeschwindigkeit von Massen durch elastische Dehnung eines dynamischen Seiles oder Federelementes vermindern. Statische Bremsen erreichen diese Verminderung durch erzwungene Reibung undehnbarer oder nur geringfügig dehnbarer Seile oder Bänder an Lochplatten oder Schnallen. Ein weiterer Typ kann als Aufreissbremse bezeichnet werden. Hier wird die Energie des Sturzes durch Aufreissen einer Verbindung im Bremssystem reduziert.
WO 00/4445 A1 offenbart einen Bandfalldämpfer, bestehend aus einem einzelnen Gurtband, das in einem Bereich mit sich selbst verwoben ist und dadurch einen Ring bildet. Die freien Endpunkte des Bandes werden dabei an den Anschlagpunkten fixiert, im nicht verwobenen Bereich des Ringes ist ein Verbindungselement zum Verbinden mit der Masse angebracht.
Nachteilig an dieser Konstruktion ist u.a. die schon während der Produktion nötige Montage des Verbindungselementes am Band. Weiter ist nachteilig, dass beim Einhängen nur eines Karabiners im Falle eines Sturzes nur eine Aufreissfront gebildet wird. Dadurch vermindert sich die Bremskraft und das Befestigungsmittel, mit welchem die fallende Masse verbunden ist, kann auf einem Endkarabiner aufschlagen. Das weitere Verhalten dieses Bremssystems in diesem Zustand ist nicht ohne weiteres vorhersagbar und kann bis zum unkontrollierten Versagen führen.
FR 2 709 970 A1 offenbart einen genähten Schockabsorber bestehend aus einem Band, welches gefaltet und vernäht wird, so dass zwei oder mehrere Enden entstehen. Bei Zugbelastung zwischen den Enden reisst die Naht fortlaufend auf, setzt auf diese Weise der Gravitationskraft eine Bremskraft entgegen, um die Fallgeschwindigkeit der fallenden Masse zu reduzieren.
WO 02/44 764 A1 beschreibt ebenfalls einen genähten Schockabsorber bestehend aus einem Band mit vernähten Teilbereichen, welche durch Aufreissen die Fallgeschwindigkeit bremsen.
DE 4 005 563 offenbart einen Stossdämpfer aus einem Gurtband oder ähnlichem Material, bei welchem Teilflächen miteinander durch verschiedene Techniken in verschiedenen Anordnungen verbunden sind. Diese Verbindung ist dabei von geringerer Festigkeit als das Grundmaterial.
Nachteilig bei all diesen beschriebenen Systemen sind entweder die grossen Toleranzen, Schwankungen oder Unstetigkeiten im Bremskraftverlauf aufgrund der Art der Verbindung oder des jeweiligen spezifischen Aufbaues oder aber die Grösse bzw. das Gewicht des Gesamtsystems.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund des vorstehend beschriebenen Standes der Technik gemacht, wobei es Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ein praktikableres, sprich kleineres und leichteres System bereitzustellen, mit welchem es möglich ist, ein sicheres und gleichmässig stufenloses oder gegebenenfalls stufenförmiges Abbremsen einer fallenden Masse zu bewerkstelligen. Erreicht wird dieses Ziel durch ein System gemäss Anspruch 1. Weitere nützliche Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In einer ersten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Bandfalldämpfer zum Abbremsen einer fallenden Masse, bei der das Abbremsen durch Auftrennen von zwischen Bändern vorgesehenen Bremsnähten erfolgt. Dabei wird die oben beschriebene gewünschte Bremscharakteristik dadurch erreicht, dass das Band eine spezielle Anordnung der Bandenden aufweist und durch diese spezielle Anordnung ein zeitversetztes paralleles Aufreissen erfolgt. Diese Anordnung ist in Abb. 2 dargestellt.
Die Bezeichnung "Bremsnaht" soll hierin der Einfachheit halber sowohl für genähte, geklebte, gewobene als auch sonstige Verbindungen zwischen zwei oder mehreren aneinander anliegenden Bandabschnitten gelten.
Das in den Abbildungen dargestellte Bremssystem besteht aus 2 Bändern. Bremssysteme mit mehreren Bändern sind dadurch nicht ausgeschlossen.
Die mechanische Stabilität der Bänder kann durch die Erfindung geringer ausgelegt werden, da die hohe Belastung beim Aufeinandertreffen der Aufreissfronten aufgrund der Torsion beider Bänder zueinander an der Stelle E in Abb. 5 durch die Schlaufe an dieser Stelle vermieden wird. Dadurch wird weniger Material für das Band benötigt und der Falldämpfer kann somit in kleineren Abmessungen ausgeführt werden.
Weiters zielt die vorliegende Erfindung eines Bandfalldämpfers auf einen möglichst gleichmässigen Bremskraftverlauf ab, bei der der Bremsvorgang schon bei relativ geringen Zugkräften, wie beispielsweise beim Fall eines Kindes in den Bandfalldämpfer, ausgelöst und dann sukzessive, gegebenenfalls in vordefinierten Stufen, bis zum Stillstand der fallenden Masse erhöht wird. Dieser gleichmässige oder stufenförmige Kraftverlauf ermöglicht erst ein risikoloses Verwenden desselben Gerätes sowohl durch Personen mit geringem Körpergewicht, wie z.B. Kinder, als auch durch Erwachsene. Es kann in der Praxis nicht ausgeschlossen werden, dass sowohl Kinder als auch Erwachsene dasselbe Gerät verwenden. Eine solche definierte Bremscharakteristik trägt damit wesentlich zur Verbesserung der Usability von solchen einschlägigen Produkten bei.
Das Verletzungsrisiko durch einen harten, also einen so gut wie ungedämpften Stoss ist enorm. Es ist in einschlägigen Fachkreisen bekannt, dass schon bei einem harten Sturz von lediglich 0.5m (z.B. in eine Bandschlinge oder ein Kletterseil) durchaus lebensgefährliche Wirbelsäulenverletzungen auftreten können.
Beschreibung der Abbildungen
<tb>Abb. 1:<sep>zeigt eine Seitenansicht der nach vollständigem Aufreissen der Bänder (hier zwei) über die gesamte Länge parallel und ohne Verdrehung zueinander liegenden Bandflächen
<tb>Abb. 2:<sep>zeigt die Ausgangsform, welche eine spezielle Anordnung von den vier Bandenden der zwei miteinander verbundenen Bänder ist
<tb>Abb. 3:<sep>zeigt die nicht verbundene Stelle des Zusammentreffens der Aufreissfronten
<tb>Abb. 4:<sep>zeigt den Verlauf der Stärke der Verbindung von den Bändern in Längsrichtung
<tb>Abb. 5:<sep>zeigt die sich aus der speziellen Anordnung der Bänder und der Verbindungsstärken ergebenden, verschiedenen Stufen der Reissfestigkeit
<tb>Abb. 6:<sep>zeigt die Position der in Abb. 3beschriebenen Schlaufe im Gesamtsystem
Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend wird die beste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschreiben.
Die Erfindung besteht aus einem Verbundsystem von zwei hochbelastbaren Bändern. Der Verbund dieser beiden Bänder wird durch Verweben der Bandflächen hergestellt. Dieses Verweben erfolgt im selben Arbeitsschritt wie die Produktion der Bänder selbst. Dies spart Kosten bei der Produktion und erhöht die Qualität des Produktes. Die Verbindung erfolgt dabei nicht über die gesamte zur Verfügung stehende Länge der Bänder. Die Bänder bleiben somit am Anfang und am Ende getrennt. Die Stärke der Verbindung wird in zwei, für die Verwendung adäquaten, Stufen ausgeführt. Dies wird in Abb. 4 verdeutlicht. Stufe I ist eine schwächere, Stufe II eine stärkere Verbindung.
Der Verbund kann in 5 Segmente, wie in Abb. 4dargestellt, unterteilt werden. Segment 1 wird charakterisiert durch eine Verbindungsstärke beider Bänder der Stufe I, Segment 2 durch eine Verbindungsstärke der Stufe II, Segment 3 besteht aus einer Schlaufe ohne Verbindung beider Bänder, wie in Abb. 3dargestellt. Segment 4 ist eine Verbindung der Stärke II, Segment 5 eine Verbindung der Stärke I.
Damit dieser Verbund nun die Funktionalität eines Falldämpfers erfüllt, muss eine spezielle Anordnung gewählt werden. Diese Anordnung ist in Abb. 2dargestellt. Dazu wird das Ende des einen mit dem Anfang des anderen Bandes fix verbunden. Dies erfolgt mit beiden Enden bzw. Anfängen. Es ergeben sich dadurch zwei neue funktionale Segmente, welche in Abb. 2mit A und B bezeichnet sind. Am Segment A wird der Falldämpfer durch ein Befestigungsmittel, beispielsweise einem Karabiner, an einem Fixpunkt befestigt. In Abb. 2 sind 2 Karabiner für die überschlagende Verwendung an einem Klettersteig dargestellt. Am Segment B wird die zu schützende Person bzw. die fallende Masse fixiert. In Abb. 2ist dafür eine Schlaufe abgebildet, durch welche der Kletterer seinen Klettergurt mit dem Bandfalldämpfer verbinden kann.
Die Aufteilung der Stärken der Verbindung über die Länge der Bänder ist, wie in Abb. 5deutlich wird, asymmetrisch. Durch diese Asymmetrie entsteht ein stufenförmiger Verlauf der Bremskraft. Funktional ensteht eine zeitversetzte Aufreisskraft-Parallelschaltung beider Bänder. Der Zeitversatz wird durch den geometrischen Versatz der Aufreissfronten erreicht (siehe Abb. 5): die Aufreissfront D wird vor der Aufreissfront C bei einem Sturz belastet. Aus diesem Zeitversatz ergibt sich Stufe 1 des Kraftverlaufs wie in Abb. 5 dargestellt. Aus dieser speziellen Anordnung ergibt sich somit ein stufenförmiger Verlauf der Bremskraftcharakteristik des Falldämpfers. Wie in Abb. 5 zu erkennen ist, ist dieser Verlauf vierstufig.
Nach der vollständigen Trennung der Bänder durch Aufreissen kommen die Bandflächen über die gesamte Länge ohne Verdrehung parallel zueinander zu liegen. Dieser Endzustand, welcher nur durch die Abbremsung einer Masse mit dem zulässigen Höchstgewicht erreicht werden kann, ist in Abb. 1 dargestellt. Dieser symmetrische Endzustand wird erst durch die anfängliche Anordnung durch Verdrehung und Verbindung der Bandflächen wie oben und in Abb. 2beschrieben ermöglicht.
Damit beim vollständigen Aufreissen der Bänder während eines Sturzes die zueinander tordierten Aufreissfronten nicht aufeinander treffen können, besteht an einer durch die Geometrie der Gesamtanordnung definierten Stelle eine Schlaufe und somit keine Verbindung zwischen den beiden Bändern. Diese Stelle ist in Abb. 5 ersichtlich und mit E gekennzeichnet. Eine Detailansicht dieser Stelle ist in Abb. 3gezeigt. Diese Stelle wäre der Treffpunkt der beiden Aufreissfronten C und D bei einer vollständigen Trennung beider Bänder. Durch diese Schlaufe wird erreicht, dass die mechanische Beanspruchung der Bänder an der Stelle des Zusammentreffens nicht die Belastungsgrenze erreicht. Da die Aufreissfronten aufgrund der geometrischen Anordnung an dieser Stelle E zueinander tordiert stehen, wäre ohne diese Schlaufe die Torsionskraft derart gross, dass die Bänder reissen könnten.
Mit der Schlaufe hingegen wirkt die Krafteinwirkung auf die Bänder nur in Längsrichtung und somit besteht keine Gefahr des Zerreissens der Bänder aufgrund von Scherkräften.