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Selbstsperrende Aufwickelvorrichtung für einen Anschnallgurt Zusatz
zum Patent ... (Patentanmeldung P 14 56 115.0) Gegenstand des Patents ... (Patentanmeldung
P 14 56 115.0) ist eine selbstsperrende Aufwickelvorrichtung für den Anschnallgurt
eines Sicherheits-Anschnallgeschirrs in sich schnell bewegenden Personenbeförderungsmitteln,
bei der das eine Ende einer in einem Gehäuse gelagetten, unter der Wirkung einer
Peder stehenden Welle zum Aufwickeln des Gurtes in einer Ausnehmung einer gegenüber
Beschleunigungskräften trägen Sperrscheibe derart exzentrisch beweglich ist, daß
das Wellenende der Sperrscheibe bei einem vorbestimmten Grenzwert der Drehbeschleunigung
der den Gurt abwickelnden Welle eine gegenüber dem Wellenende relative Bewegung
von einer ersten Endstellung, der Normallage, in eine zweite Endstellung, die Sperrlage
zu vollführen gestattet, woraufhin die Sperrscheibe gegen einen von mehreren Festpunkten
am Gehäuse stößt und eine starre Verbindung zwischen der Welle und dem Gehäuse schafft.
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Wie sich beim praktischen Umgang mit einer Ausführungsform der Vorrichtung
nach dem Hauptpatent gezeigt hat, ist der im Blockierungsfalle zwischen dem Beginn
des durch die ruckartige
Vorausbewegung der angeschnallten Person
hervorgerufenen Gurtauszuges und der Sperrung noch stattfindende Gurtauszug längenmäßig
abhängig von dem Winkelweg des Endes der Aufwickelwelle für den Gurt in der Ausnehmung
der Sperrscheibe und von der Zahl der um die Sperrscheibe herum angeordneten Anschläge.
Je kleiner der Winkelweg und je mehr Anschlagnocken und damit Anschlagmöglichkeiten
für den Anschlagfinger der Sperrscheibe vorhanden sind, um so geringer ist der Gurtauszug
und infolgedessen um so kleiner die noch npgliche Vorausbewegung der Person. Es
erscheint deshalt erstrebenswert, eine möglichst große Anzahl von Anschlägen vorzusehen,
jedoch sind diesem Streben Grenzen gesetzt, und zwar durch die Ausbildung und Lagerung
der Sperrscheibe.
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Diese muß einerseits so stark und damit so groß sein, daß sie die
auftretenden Kräfte aufnehmen und übertragen kann, und andererseits muß sie so gelagert
sein, daß sie sich noch in der erforderlichen Verläßlichkeit von ihrer Normal stellung
in die jeweilige Sperrstellung bewegen kann. Dies bedeutet, daß eine Vergrößerung
der Zahl der Anschlagnocken und damit ein dichteres Zusammenrücken der Nocken eine
Verkleinerung der Sperrscheibe zur Folge haben muß, damit diese bei ihren Bewegungen
noch mit ihrem Anschlagfinger in die Zwischenräume zwischen den Anschlägen eintreten
kann. Eine Verkleinerung bedingt aber wiederum eine Schwächung der Sperrscheibe,
die ihre Grenze an den behördlichen Vorschriften für die Mindestbruchlast bei selbstsperrenden
Aufwickelvorrichtungen für Anschnallgurte findet.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand des
Hauptpatents vor allem in dieser Hinsicht weiter auszubilden und eine Vorrichtung
zu schaffen, welche ohne Einbuße an Sicherheit und Funktionstüchtigkeit einen kürzeren
Gurtauszug zwischen dem Ansprechen und der Sperrung der Vorrichtung möglich macht.
Gleichzeitig sol die Vorrichtung einfach und dadurch wirtschaftlich vorteilhaft
herstellbar sein.
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Die Lösung der Aufgabe geschieht nach der Erfindung durch eine Vorrichtung
der eingangs genannten, der Lehre des Hauptpatenis entsprechenden Gattung mit dem
Kennzeichen, daß die Sperrscheibe auf einem Stift gelagert ist, dessen beide Enden
am Ende der Welle befestigt sind, wozu die Welle an dieser Stelle einen be zu ihrer
Längsachse verlaufenden Einschnitt aufweist, durch den der Stift parallel zur Wellenachse
hindurchläuft und der so tief ist, daß die auf dem Stift gelagerte Sperrscheibe
sich in dem erforderlichen Maße von ihrer Normallage in ihre Sperrlage verdrehen
kann.
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Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß die Sperrscheibe eine wesentlich
verstärkte Lagerung erhält, die wiederum eine verstärkte Ausbildung der Scheibe
selbst zuläßt. Wenn die Scheibe beispielsweise aus einem Stück Stahlblech gefertigt
wird, so kann die Blechdicke nunmehr größer gewählt werden als bei einer Vorrichtung
nach der Lehre des Hauptpatents, deren Ausführungsbeispiel nur eine einseitige Einspannung
des Stiftes zur Lagerung der Sperrscheibe vorsieht.
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Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Zusatz erfindung hat das
die Sperrscheibe aufnehmende Wellenende eine in der Seitenansicht U-förmige Ausbildung,
wobei die U-Schenkel den von dem Stift durchquerten Einschnitt für die Sperrscheibe
begrenzen und einen lichten Abstand aufweisen, der der Sperrscheibendicke entspricht.
Dies erlaubt eine einfache Herstellungsweise.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenseite des Basisstückes der U-Gestalt des Wellenendes als Anschlag für
die Sperrscheibe ausgebildet ist. Diese Ausbildungsweise entspricht sinngemäß dem
Gegenstand des Hauptpatents, und die entsprechenden Vorteile sind damit verbunden.
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Die doppelte Lagerung des Stiftes für die Sperrscheibe in der erfindungsgemäßen
Form bedingt auch eine besondere Ausbildung der Scheibe selbst. Diese muß nun entweder
eine so große Durchbrechung haben, daß sie über einen der beiden U-Schenkel hinübergeführt
und in ihre vorgesehene Lage zwischen den U-Schenkeln gebracht werden kann, oder
es muß eine andere Lösung gefunden werden. Da es gemäß der eingangs erwähnten Erfindungsaufgabe
darauf ankommt, die Sperrscheibe möglichst klein und dabei doch stark zu halten,
erscheint der Weg über eine vergrößerte Ausnehmung nicht gangbar. Vielmehr wird
nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Sperrscheibe eine Einbuchtung aufweist,
deren Inneres dem Querschnitt der Basis der U-Gestalt am Wellenende nachgebildet
ist, so daß sich die Einbuchtung in der Sperrstellung der Scheibe schließend um
die U-Basis legt. Auf diese Weise kann derjenige Teil der Sperrscheibe, der den
Anschlagfinger und die Bohrung zur Aufnahme des Stiftes enthält, mit der erforderlichen
Masse ausgebildet werden, und der durch die Einbuchtung hervorgerufene gegenüberliegende
Teil braucht praktisch keine Kräfte, die durch die Blockierung hervorgerufen werden,
mehr szu übertragen. Allerdings läßt sich dieser Teil zu anderen Zwecken ausnutzen,
und zwar in der Weise, daß das äußere Ende des durch die Einbuchtung gebildeten,
dem Sperrfinger gegenüberliegenden Scheibenteils mit einer Befestigungseinrichtung
für das eine Ende der die Sperrscheibe beaufschlagendenBogenfeder versehen ist.
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Die besondere Porm der Sperrscheibe gemäß der Erfindung gestattet
es ohne weiteres die Scheibe so auszubilden, daß der Winkelweg des Endes der Gurtaufwickelwelle
in der Sperrscheiben-Ausnehmung, die hier eine Einbuchtung ist, kleiner wird, nämlich
z. B. 45° beträgt. Wenn die Scheibe entsprechend gestaltet wird, ergibt sich sogar
noch der weitere Verteil, daM die Masse des stark belasteten Scheibenteils umso
größer ausfällt.
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Die Erkenntnisse, die zu der Aufgabe für die Erfindung geführt haben,
indem sie die Bedeutung des erwähnten Winkelweges und der Zahl der Anschläge erfaßten,
haben außer dem Hauptlösungsgedanken - der doppelten Lagerung des Stiftes für die
Sperrscheibe - auch noch den erSindungßgemäßen Vorschlag initiiert, daß die Sperrscheibe
mehr als einen Anschlagfinger aufweist, die vorzugsweise dicht hintereinander am
Scheibenumfang angeordnet sind. Hierdurch wird sowohl der Winkelweg verkürzt als
auch die Anschlagzahl erhöht, wobei hervorzuheben ist, daß die dadurch entstehende
Mehrbelastung der Sperrscheibe wiederum durch die erfindungsgemäße Maßnahme der
zweiseitig eingespannten Sperrscheiben2;4-achse ermöglicht wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die U-Basis des Wellenendes einen segmentförmigen Querschnitt hat und so angeordnet
ist, daß sich die Sehne des Segments mit einer diametralen Linie durch den Wellenquerschnitt
deckt, wobei der durch den Bogen des Segments gebildete Kreis jedoch kleiner ist
als der durch den Umriss des inneren U-Schenkels gebildete Kreis, so daß der Bogen
der U-Basis von dem entsprechenden Bogen des Wellenendes nach innen abgesetzt ist,
wodurch sich eine Führungsfläche für den durch die Einbuchtung der Sperrscheibe
gegenüber dem Anschlagfinger sich ergebenden, daß eine Ende der Bogenfeder haltenden
Sperrscheibenteil ergibt.
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Der äußere U-Schenkel wird an seinem freien Ende von einer Kreisabschnittslinie
begrenzt, die sich mit der kreisförmigen Umfangslinie des inneren U-Schenkels deckt.
Auch diese Maßnahme dient der Erzielung einer möglichst kompakten Ausbildung der
Sperrscheibe und ihrer Lagerung.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungs£or der Erfindung, die eine optimale
Anzahl von Anschlagmöglichkeiten enthält, zeichnet sich dadurch aus, daß das Gehäuse
neun Anschlagnocken
aufweist, die in gleichmäßigen Abständen rund
um die Bewegungsbahn des beispielsweise einen Anschlagfingers der Sperrscheibe verteilt
angeordnet'sind, wobei die Anschlagkanten der Anschlagnocken einerseits und die
Anschlagkante des Anschlagfingers andererseits eine solche Neigung im Verhältnis
zur Vorrichtung als ganzes haben, daß beide Anschlagkanten in der Sperrstellung
flächig aneinanderliegen.
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Dabei kann zusätzlich die Maßnahme getroffen sein, daß die Anschlagnocken
am Gehäuse durch winkelförmiges -Einschneiden des Gehäusewerkstoffes und Hinausdrücken
des Flächenteils zwischen den Schnitten aus der Flächenebene gebildet sind.
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Hierdurch erfolgt eine weitere Verstärkung der Anschläge und damit
eine weitere Erhöhung der Sicherheit.
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Schließlich enthält die Erfindung noch den Vorschlag, daß die zwischen
Sperrscheibe und Welle wirkende Bogenfeder justierbar eingerichtet ist indem das
mit der Welle verbundene Ende der Bogenfeder an einer Halterung befestigt ist, die
armartig auf den hierzu entsprechend verlängerten und den äußeren U-Schenkel überragenden
Stift für die Lagerung der Sperrscheibe aufgesetzt ist und um die Achse des Stiftes
verschwenkt und dann fixiert werden kann, so daß das mit der Halterung verbundene
Ende der Bogenfeder im Sinne einer Verkleinerung oder Vergrößerung des Bogens stellungsmäßig
verlagerbar ist. Hiermit laßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung verschiedenen
Ansprüchen an den Funktionsablauf anpassen, insbesondere verschiedenen behördlichen
Vorschriften über den maximalen Gurtauszug im Kollisionefalle.
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In der Zeichnung istein Ausfühnrngsbeispiel der Erfindung wiedergegeben,
welches nachstehend im einzelnen erläutert wird. Es zeigen:
Fig.
1 eine selbstsperrende Aufwickelvorrichtung von der Seite gesehen, teilweise in
einem senkrechten Schnitt durch die Achse des Stiftes zur Lagerung der Sperrscheibe,
Fig. 2 eine Ansicht auf die die Sperrscheibe enthaltende Stirnseite der Vorrichtung,
Fig. 5 eine Seitenansicht des zur Lagerung der Sperrscheibe vorgesehenen Endes der
Welle zum Aufwickeln des Gurtes, Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 um 900 gedrehte Ansicht
des Wellenendes, Fig. 5 eine Stirnansicht des in Pig. 3 und 4 gezeigten Wellenendes,
Fig. 6 und 7 je eine schematische Stirnansicht der Vorrichtung mit der Sperrscheibe
in der Normalstellung und in der Sperrstellung, Fig. 8 eine Sperrscheibe mit zwei
Anschlagfingern.
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Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einer
Aufwickelwelle 2, einer Aufwickelfeder 3, einer Sperrscheibe 4, Deckeln 7 und 8
zur Abdeckung von Sperrscheibe und Aufwickelfeder, Bohrungen 9 und 10 zur Lagerung
der Welle 2 im Gehäuse 1 und aus Anschlagnocken 11 für die Sperrscheibe 4. Diese
lagert drehbeweglich auf einem Zylinderstift 17 und wird durch eine aus Draht gebogene
Feder 23 in ihren Bewegungen kontrolliert. Der auf die Welle 2 aufzuwickelnde Gurt
ist nicht dargestellt.
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Das in Fig. 1 rechte, die Sperrscheibe 4 aufnehmende Ende der Welle
2 ist im einzelnen aus Fig. 3 - 5 ersichtlich.
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Wie sich daraus ergibt, hat die Welle 2 einen Fortsatz 31, an den
sich ein kreisförmiger Teil 32 anschließt, auf dem wiederum ein sich in Richtung
der Wellenachse erstreckender Fortsatz 33 sitzt, der außen in einen quer zur Wellenachse
verlaufenden, ungefähr ovalen Teil 34 übergeht. Die Teile 32, 33 und 34 bilden miteinander
eine U-Gestalt, die zwischen sich einen Einschnitt 35 einschließt, worin die Sperrscheibe
4 angeordnet wird. Dabei lagert die Sperrscheibe auf dem Stift 17, der den Einschnitt
35 durchquert und mit seinen beiden Enden, z. B. im Preßsitz, in den Schenkeln der
U-Gestalt eingespannt ist. Die für den Stift 17 vorgesehene Bohrung ist mit 36 bezeichnet.
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Die Sperrscheibe hat eine aus Fig. 2, 6 und 7 ersichtliche Gestalt,
die sich im wesentlichen aus einem breiteren Teil mit einem Anschlagfinger 20 und
Anschlagkante 21 und aus einem schmaleren Teil 37 zusammensetzt. Der breitere Teil
enthält noch eine Bohrung 18, durch welche im zusammengebauten Zustand der Stift
17 hindurchgeht. Der schmalere Teil 37 wird gebildet durch eine tiefe Einbuchtung
38, die sich an die Anschlagkante 21 anschließt und in ihrem Tiefsten eine Formgebung
hat, welche dem Querschnitt des Basisteils 33 der U-Gestalt am Ende der Welle 2
entspricht. Die Einbuchtung 38 gestattet die Einführung der Sperrscheibe 4 in den
Zwischenraum 35 zwischen den U-Schenkeln 32 und 34, wenn der Stift 17 entfernt ist.
Nach Einsetzen dieses Stiftes hat die Scheibe 4 dann eine schwenkbewegliche Lagerung
in bestimmten Grenzen, die sich durch den wechselweisen Anschlag der an der einen
Seite der Einbuchtung 38 vorhandenen Kanten der Scheibe 4 an die Sehne des Teils
33 ergeben. Die Scheibe kann aufgrund dessen von einer Stellung, bei der der Anschlagfinger
20 innerhalb der durch die Nocken 11 gebildeten Kreislinie 39 verbleibt, in eine
Stellung verschwenkt werden, bei der der Finger 20 die Kreislinie 39 durchschreitet
und eine Berührung der Anschlagfläche 21 mit der nächsten Nocke 11 stattfindet.
Diese beiden Stellungen sind in Fig, 6 und 7 wiedergegeben.
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Am freien Ende des Scheibenteils 57 ist ein Stift 40 befestigt, an
dem die Bogenfeder 23 mit ihrem äußeren Ende angreift. Diese Peder ist in Fig. 6
und 7 der Deutlichkeit wegen nicht dargestellt, vielmehr nur aus Fig. 2 ersichtlich.
Das innere Ende der Feder 23 greift an einer Halterung 41 an, die armartig auf dem
ein wenig nach aussen über den Teil 34 hinausragenden Ende des Stiftes 17 sitzt.
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Die Halterung 41 kann auf dem Stift 17 in verschiedenen Winkelstellungen
gegenüber der Vorrichtung als ganzes befestigt werden, wodurch die Feder 23 eine
mehr oder weniger große Vorspannung erhält. Hierdurch können die Beschleunigungswerte
festgelegt werden, bei denen die Sperrscheibe 4 aus ihrer Normalstellung gemäß Fig.
6 in ihre Sperrstellung gemäß Fig. 7 treten muß.
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Fig. 2 läßt noch die im Kreis um die Sperrscheibe 4 angeordneten neun
Anschlagnocken 11 erkennen, die durch Einschneiden und Hinausdrücken von Flächenabschnitten
des Gehäusebügels 1 gebildet sind. Im vorliegenden Palle sind an zwei Seiten der
Nocken 11 Schnitte geführt worden, die einander berühren, so daß sich je Nocke ein
winkelförmiger Einschnitt ergibt. Die Spitze des Winkels ist dabei der Bewegungsrichtung
der Scheibe 4 zur Sperrstellung hin entgegengesetst, so daß sich beim Hinausdrücken
des jeweils eingeschnittenen Flächenabschnitt 8 entsprechende Vorsprünge ergeben,
die an denjenigen Seiten einstückig in den Gehäusewerkstoff übergehen, welche Schubkraftkomponenten
aufnehmen müssen, wenn der Blockierungsfall eintritt.
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Im Betrieb arbeitet die selbstsperrende Aufwickelvorrichtung folgendermaßen:
Bei aufgewickeltem Gurt nimmt die Sperrscheibe 4 im Verhältnis zur Welle 2 die in
Fig. 6 gezeigte Stellung ein (Normalstellung). Dabei liegt ein an die Anschlagkante
21 anschliessender Kantenteil der Sche-ibe an einer der beiden Ecken der
sektorförmigen
U-Basis 33 an, und zwar unter der Kraft der Bogenfeder 23. Wenn nun ein Gurtauszug
erfolgt, ohne daß die Zugbeschleunigung einen bestimmten Grenzwert überschreitet,
dreht sich die Welle 2 mit der Scheibe 4 in der beschriebenen, in Fig. 6 gezeigten
Stellung so lange im Gegenuhrzeigersinn wie der Gurtauszug anhält. Die Spitze des
Sperrfingers 20 verbleibt dabei innerhalb der Linie 39. Auch beim Wiederaufwickeln
des Gurtes unter der Kraft der Feder 3 nimmt die Scheibe 4 die genannte Stellung
ein, dreht sich also in Fig. 6 im Uhrzeigersinn.
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Tritt nun ein Kollisionsfall ein, wird die angeschnallte Person nach
vorn geschleudert und zieht den Gurt ruckartig aus. Dadurch dreht sich die Welle
2 gemäß Fig. 6 und 7 im Gegenuhrzeigersinn mit einer Beschleunigung, die den durch
die Bogenfeder 25 bestimmten Grenzwert überschreitet, und die Scheibe 4 bleibt demgegenüber
aufgrund ihrer Trägheit zurück. Dadurch dreht sich die Welle 2 mit ihrer U-Basis
33 in die Einbuchtung 38 hinein, bis die Sehne der segmentförmigen Querschnittsgestalt
des Teils 33 an der hierfür vorgesehenen Kante 22c der Einbuchtung 38 zur Anlage
kommt (Fig. 7). Dadurch verändert die Scheibe 4 ihre Stellung gegenüber dem Gehäuse
1, der Anschlagfinger 20 durchschreitet die Linie 39 und schlägt mit seiner Kante
21 gegen den nächsten Nocken 11 an. Die in der Einbuchtung 38 mit dem Teil 33 gefangene
Welle 2 wird nun ruckartig gegen eine Fortsetzung ihrer Drehbewegung gesperrt. Da
der Weg des Pingers 20 bis zur nächsten Nocke 11 nur sehr kurz ist, erfolgt auch
ein sehr geringer Gurtausæug.
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Nach dem Aufhören der die Sperrung verursachenden Kraft am Gurt kann
sich der Finger 20 von seiner Nocke lösen, woraufhin er von der Bogenfeder 23 sogleich
weder in seine Normallage gezogen wird. Die Vorrichtung ist dann wieder für langsamen
Gurtauszug bzw. für in nächsten Notfall bereit.
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Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform der Sperrscheibe 4 hat zwei
Anschlagfinger 20 und 20a, die dicht hintereinander angeordnet sind. Hierdurch wird
der Weg eines Anschlagfingers von der Ausgangslage bis zur Sperrlage - Anschlag
an eine Nocke 11 - im Kollisionsfall noch kürzer, denn wenn der Finger 20 die nächste
Nocke gerade noch passieren kann, schlägt dahinter der Finger 20a an.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den
nachfolgenden Patentansprüchen offenbarten Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können
sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Patentansprüche