DE1756086C3

DE1756086C3 - Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte

Info

Publication number: DE1756086C3
Application number: DE1756086A
Authority: DE
Inventors: James Denham Uxbridge Middlesex Martin (Grossbritannien)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-04-26
Filing date: 1968-04-01
Publication date: 1973-01-04
Also published as: SE319389B; DE1756086A1; CH478007A; DK119143A; GB1162323A; NL131138C; US3503571A; FR1559992A; NL6805850A; DK119143B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte mit in einem Gehäuse drehbar gelagerter Gurttrommel zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes, mit einer zwischen Gehäuse und Gurttrommel eingeführten Aufwickelfeder und mit einem so ixial bewegbaren, ringförmigen Trägheitselement, das die mit der Gurttrommel verbundene Welle umgibt, mit axial am Trägheitselement ausgerichteten Zähnen, welche in drehfeste Zähne eingreifen können, wobei die Zähne am Trägheitselement und die drehfesten Zähne durch eine Feder im Normalfall außer Eingriff gehalten sind und das Trägheitselement mittels Kugeln, die teilweise innerhalb von Ausnehmungen im Trägheitselement angeordnet sind, mit der Gurttrommel im Eingriff steht, und wobei die Ausnehmungen so liegen, daß bei einer bestimmten Winkelbeschleunigung der Gurttrommel das Trägheitselement axial gegen die Kraft der Feder verlagert wird.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (USA.-Patentschrift 3 202 379) ist das ringförmige Trägheitselement seitlich neben der Gurttrommel angeordnet. Die einander gegenüberliegenden Flächen des Trägheitselementes und der Gurttrommel sind etwa senkrecht zur Welle der Gurttrommel ausgerichtet und tragen die Ausnehmungen zur Aufnahme der Kugeln. Diese Ausnehmungen sind auf einem gemeinsamen, konzentrisch zur Welle der Gurttrommel liegenden Kreis angeordnet und bilden konzentrische, jeweils gegeneinander ansteigende Abrollflächen. Wenn der Gurt mit entsprechender Beschleunigung von der GurUrommel abgezogen wird, bleibt das Tränheitselement hinter der Bewegung der Gurttrommel zurück. Dies führt zu einer Relativdrehung zwischen Trägheitselement und Gurttrommel. Dabei wandern die Kugeln über die gegeneinander ansteigenden Abrollflächen der Ausnehmungen und vergrößern auf diese Weise der« Abstand zwischen dem Trägheitselement und der Gurttrommel. Das Trägheitselement entfernt sich von der Gurttrommel und gelangt mit seinen Zähnen in Eingriff mit den drehfesten Zähnen. Sobald das Trägheitselement festgehalten wird, kommt auch die Gurttrommel zum Stillstand, wobei die Kugeln als Verriegdungselemente wirken.

Die bekannte Vorrichtung weist eine recht beträchtliche Baulänge auf, da das Trägheitselement seitlich neben der Gurttroi.imel angeordnet ist. Auch liegen die Herstellungskosten relativ hoch, da enge Fertigungstoleranzen erforderlich sind, um einen genau bestimmten Abstand zwischen dem Trägheitselement und der Gurttrommel zu erzielen. Dieser Abstand muß deshalb sehr genau sein, weil die Axialverschiebung de* Trägheitselements, die das sichere und rechtzeitige Verriegeln der Gurttrommel bewirkt, durch den Durchmesser der Kugeln und die Tiefe der Ausnehmungen auf ein geringes Maß begrenzt wird.

Abgesehen davon arbeiten die Kugeln bei verriegelter Gurttrommel unter ungünstigen Belastungsbedingungen. Die Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Trägheitselement und der Gurttrommel bringt es nämlich zwangläufig mit sich, daß die Kugeln nur noch mit ihren äußersten Kappen innerhalb der Ausnehmungen liegen. Die zu übertragenden Kräfte werden also an Bereichen der Kugeln wirksam, die einen wesentlich geringeren Querschnitt aufweisen als die diametralen Bereiche. Auch die Belastung der Ausnehmungen durch Flächenpressung nimmt relativ hohe Werte an. Kommt es dabei zu Verformungen der Kugeln und/oder der Ausnehmungen, so verändert sich der Verschiebungsweg des Trägheitselements, und da dieser bei der bekannten Vorrichtung ohnehin klein ist, können bereits geringfügige Veränderungen die Funktionsfähigkeit empfindlich stören.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompakterer Bauweise über eine verbesserte Funktionssicherheit verfügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Aufwickelvorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Trägheitselement koaxial innerhalb einer Ausnehmung in der Gurttrommel liegt, daß die Ausnehmungen für die Kugeln schraubenlinienförmig auf der radial außenliegenden Seite des Trägheitselementes und auf der radial innenliegenden Seite der Gurttrommel liegen, und daß die Feder auf dem größten Teil ihrer Baulänge in einer Ausnehmung des Tragheitselementes liegt.

Auf Grund der Tatsache, daß das Trägheitsele-

ment einerseits den größten Abschnitt der Feder aufnimmt und andererseits innerhalb der Gurttrommel angeordnet ist, wird eine sehr kurze Baulänge der Aufwickelvorrichtung sichergestellt.

Außerdem können die Kugeln unter günstigen Belastungsbedingungen arbeiten. Sie wandern nämlich nicht aus den zugehörigen Ausnehmungen heraus, sondern liegen immer mit optimaler Tiefe in diesen Ausnehmungen. Sollte es dennoch zu Verformungen kommen, so erfolgt keine schwerwiegende Beeinflussung des Verschiebungsweges des Trägheitselementes. Die Länge dieses Verschiebungsweges steht nämlich nicht ■" direkter Abhängigkeit vom Durchmesser der Kugeln, sondern wird vor allem durch die Steigung der schraubenlinienförmigen Ausnehmungen bestimmt. Diese Steigung läßt sich unabhängig vom Kugeldurchmesser und von der Tiefe der Ausnehmungen wählen. Eine ordnungsgemäße Verriegelung der Gurttrommel wird also unter .illen Umständen gewährleistet.

Ils sind Fälle denkbar, in denen beim beschleunigten Abziehen des Sicherheitsgurtes, d. h., während des Verriegelungsvorganges der Gurttrommel, Trägheitskräfte in Achsrichtung der Gurttrommel wirksam werden, die der erforderlichen Verriegelungsverschieoung des Trägheitselementes entgegenwirken. Derartige Kräfte verstärken oraklisch die Wirkung der Feder, die während des Verriegelungsvorganges überwunden werden muß. Dies führt dazu, daß die Zähne des Trägheitselements mit Verzögerung in die drehfesten Zähne eingreifen. Um in derartigen Fällen einen Ausgleich zu schaffen, ist die Aufwickelvorrichtung nach der Erfindung weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die drehfesten Zähne an einem Flansch einer axial in Richtung auf das Trägheitselement verschiebbaren Hülse angeordnet sind. Die Hülse unterliegt dabei den gleichen Trägheitskräften, die der Axialverschiebung des Trägheitselementes entgegenwirken. Die Trägi:eitskräfte lassen die drehfesten Zähne gegen das Trägheitselement wandern, so daß letzteres nur noch einen geringeren Verschiebungsweg zurücklegen muß. Auf diese Weise wird die Zeitverzögerung des Verriegelungseingriffs ausgeglichen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Aufwikkelvorrichtung nach der Erfindung.

Bei der dargestellten Ausführungsfon.i weist die Aufwickelvorrichtung ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 mit Stirnwänden 2 und 3 auf, die jeweils mit einer mittleren Ausnehmung zur Aufnahme von Kugellagern 4 und 5 versehen sind. Die Kugellager dienen zur Lagerung der Enden einer Welle 6, auf der im Abstand zueinander zwei Gurttrommeln 7 und 8 sitzen. Diese Gurttrommeln sind fest mit der Welle 6 verbunden und schließen zwischen sich den Mittelteil der Welle ein, welcher in einem weiteren Kugellager 9 läuft.

Die Welle ist an einer Seite der Gurttrommel 7 von einer Aufwickeiieder 10 umgeben, wobei deren eines Ende mit der Gurttrommel 7 und das andere Ende mit dem Gehäuse 1 in Verbindung steht. Die Aufwikkelfeder 10 ist so angeordnet, daß sie die Welle 6 sowie die Gurttrommeln 7 und 8 in der einen Drehrichtung vorspannt. Jede Gurttrommel dient zur Aufnahme eines Sicherheitsgurtes 11 bzw. 12, wobei ein Ende jedes Gurtes mit der zugehörigen Gurttrommel verbunden ist, während das andere Ende durch einen Schlitz in der Wandung des Gehäuses 1 hindurchläuft. Diese freien Enden können mit den am Sitz des Fliegers angeordneten Sitzgurten verbunden sein. Bei der dargestellten Ausführungsform würde man die Sicherheitsgurte 11 und 12 in der Nähe der Schuller des Fliegers am Sitz befestigen. Die Vorspannungsrichtung der Aufwickelfeder 10 ist so gewählt, daß ίο sich die Sicherheitsgurte unter ihrer Wirkung auf den Gurttrommeln 7 und 8 aufspulen.

Die Gurttroramel 8 der Aufwickelvorrichtung weist eine ringförmige Ausnehmung 13 auf. in der ein mit einer Scheibe versehenes, ringförmiges Trägheitselement 14 angeordnet ist. Das Trägheitselement trägt auf seinem Umfang drei voneinander getrennte Ausnehmungen 15, welc^h<: zur Aufnahme von Ku geln 16 dienen. Die Kugeln ragen in drei entsprechend geformte, schraubenlinienförmige Ausnehmun so gen 17 hinein, die in der benachbarten inneren Umfangsfläche der Gurttrommel 8 ausgebildet sind.

Die der Gurttrommcl abgewandte Stirnfläche des Trägheitselements 14 trägt Zähne 18, welche in drehfeste Zähne 19 eingreifen können, letztere sitzen an as einem radialen Flansch 20, der am Ende einer zylindrischen ilülse 21 angeordnet ist. Die Hülse umgibt die Welle 6 zwischen den Gurttrommeln 7 und 8 und liegt in der Nähe des Kugellagers 9. Die Hülse 21 und der Flansch 20 sind derart angeordnet, daß sie sich zwar axial zur Welle 6 in Richtung auf das Trägheitselement 14 verschieben, nicht jedoch eine Drehung um die Achse der Welle 6 ausführen können. Anschläge 22 am Flansch 20 begrenzen den axialen Verschiebungsweg.

Eine schraubengangförmige, auf Druck beanspruchte Feder 23, die um die Welle 6 herumgelegt ist, drückt einerseits das Trägheitselement 14 und andererseits die Hülse 21 sowie den Flansch 20 auseinander.

Das Gehäuse 1 trägt einen Ansatz in Form einer zylindrischen Kammer 24, in der eine Zahnstange angeordnet ist. Diese verläuft tangential in radialem Abstand zur Welle 6 und kann sich unter der Wirkung eines Druckmittels in Längsrichtung innerhalb der Kammer 24 bewegen. Hierzu weist die Zahnstange einen Kolben auf, welcher mit den Wandungen der einen Zylinder bildenden Kammer 24 im Eingriff steht. A.n unteren Kolbenende der Kammer ist ein Druckmitteleinlaß 27 vorgesehen. Die Zahnstange steht mit einem Ritzel 28 im Eingriff, weiches von einer Welle 2i getragen wird. Auf dieser Welle ist außerdem ein größeres Ritzel 30 befestigt. Das größere Ritzel 30 kämmt mit einem Ritzel 31, dis in entsprechenden Lagern 32 von einer gesonderten Welle 33 getragen wird. Das Ritzel 31 schließlich greift in ein Ritzel 34 auf der Welle 6 ein. Die Ritzel 28, 30, 31 und 34 dienen dazu, die Bewegung der Zahnstange auf die Welle 6 zu übertragen, und zwar derart, daß eine verhältnismäßig geringe Bewegung der Zahnstange bereits eine wesentliche Drehung der beiden Gurttrommeln 7 und 8 bewirkt.

Die Zahnstange ist zusammen mit den Ritzeln dazu bestimmt, die Sicherheitsgurte kraftbetätigt auf die Gurttrommeln aufzuwickeln. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Flieger vor dem Auswerfen eines mit der Aufwickelvorrichtung versehenen Schleudersitzes selbsttätig in eine korrekte Sitzstel-

lung gezwungen wird, indem nämlich automatisch Druckmittel durch den Druckmitteleinlaß 27 in die Kammer 24 eingeleitet wird. .

Werden die Sicherheitsgurte 11 und 12 langsam von den Gurttrommeln 7 und 8 abgezogen, so drehen sich diese Gurttrommeln mit gleicher Geschwindigkeit wie das Trägheitselement 14. Werden die Sicherheitsgurte jedoch so schnell abgezogen, daß die Winkelbeschleunigung der Gurttrommeln einen bestimmten Wert überschreitet, so bleibt das Trägheitselement 14 hinter der Bewegung der Gurttrommeln zurück. Daraus ergibt sich eine Relativdrehung zwischen der Gurttrommel 8 und dem Trägheitselement 14. Diese Relativdrehung führt zu einer gewaltsamen Bewegung der Kugeln 16 in den schraubenlinienförmigen Ausnehmungen 17 der Gurttrommel 8, mit dem Ergebnis, daß sich das TrägheilsQlcment 14 axial verschiebt und daß die Zähne 18 in die drehfesten Zähne 19 des Flansches 20 eingreifen. Der vorbestimmte Wert der Winkelbeschleunigung, der hierzu überschritten werden muß, wird von der Festigkeit der Feder 23 bestimmt, die unter normalen Umständen den Absland zwischen den Zahnen 18 des Trägheitselements 14 und den drehfesten Zähnen 19 des Flansches 20 aufrecht erhält.

Immer wenn also die Sicherheilsgurte 11 und 12 von den Gurttrommeln 7 und 8 mit einer Geschwindigkeit abgezogen werden, die ausreicht, diesen vorbestimmten Wert der Winkclbcschleunigung zu überschreiten, so gelangen die Zähne 18 des Trägheitselementes 14 in Eingriff mit den drehfesten Zähnen 19 des Flansches 20. Dies führt dazu, daß eine weitere Drehung der Gurttrommel 7 und 8 in Abwickelrichtung verhindert wird.

Es besteht die Möglichkeit, daß die Aufwickelvorrichtung während des schnellen Abziehens der Sicherheitsgurte 11 und 12 von den Gurttrommeln 7 und 8 einer Trägheitskraft ausgesetzt ist, deren Wirkungsrichtung entgegengesetzt zur Verschiebungsrichtung des Trägheitselementcs 14 verläuft. Dies kann die automatische Verriegc'iung der Gurttrommeln 7 und 8 durch das Trägheitselement 14 um einen Augenblick verzögern. Aus diesem Grunde ist die Hülse 21 mit dem Flansch 20 und den Zähnen 19 so angeordnet, daß sie sich zwar nicht drehen, jedoch in Achsrichtung der Welle 6 bewegen kann. Wenn also die Aufwickelvorrichtung einer derartigen Trägheitskraft ausgesetzt wird, so bewegen sich die drehfesten Zähne 19 unter der Wirkung der von der Hülse 21 und dem Flansch 20 ausgeübten Massenkräfte gegen die Wirkung der Feder 23 in Richtung auf das Trägheitselement 14. Auf diese Weise wird die erwähnte augenblickliche Verzögerung beim Verriegeln verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte mit in einem Gehäuse drehbar gelagerter Gurt· S trommel zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes, mit einer zwischen Gehäuse und Gurttrommel eingeführten Aufwickelfeder und mit einem axial bewegbaren, ringförmigen Trägheitselement, das die mit der Gurttrommel verbundene Welle umgibt, mit axial am Trägheitselement ausgerichteten Zähnen, welche in drehfeste Zähne eingreifen können, wobei die Zähne am Trägheitselement und die drehfesten Zähne durch eine Feder im Normalfall außer Eingriff gehalten sind und das Trägheitse'ement mittels Kugeln, die teilweise innerhalb voii Ausnehmungen im Trägheitselement angeordnet sind, mit der Gurttrommel im Eingriff steht, und wobei die Ausnehmungen so liegen, daß bei einer bestimmten Winkelbenchleuiiigung ao der Gurttrommel das Trägheitselement axial gegen die Kraft der Feder verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Trägheitselement (14) koaxial innerhalb einer Ausnehmung (13) in der Gurttrommel (8) liegt, daß die Ausnehmungen (15, 17) für die Kugeln (16) '."!iraubenlinienformig auf der radial außcnliegenden Seile des Tragheitselementes (14) und auf der radial innenliegendcn Seite der Gurttrommel (8) liegen, und daß die Peder (23) auf dem größten Teil ihrer Baulänge in einer Ausnehmung des Trägheitselementes liegt.

2. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfesten Zähne (19) an einem Flansch (20) einer axial in Riehtung auf das Trägheitselement (14) verschiebbaren Hülse (21) angeordnet sind.