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Vorrichtung zur zeitlich verzögerten Freigabe
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eines Beschlagteiles, insbesondere eines Sicherheitsgurtes, nach
einer vorgegebenen Belastung (>usatz zu Patent ...... (Patentanmeldung r 26 40
085.1)) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zeitlich verzögerten Freigabe
eines Beschlagteiles, insbesondere eines Sicherheitsgurtes in Kraftfahrzeugen o.
dgl., nach Überschreiten einer vorgegebenen Belastung des Beschlagteiles, bei der
das Beschlagteil ausklinkbar an einem Halteteil gehalten ist und eine federbelastete
Freigabeeinrichtung vorgesehen ist, deren Speicherfeder unter der Wirkung der den
vorgegebenen Wert überschreitenden Belastung gespannt wird, einen Freigabebolzen
o. dgl. zeitverzögert gegen das Halteteil schiesst und dadurch das Beschlagteil
aus der Halterung durch das Halteteil freigibt.
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Nach einem älteren Vorschlag der Anmelder (P 26 40 085.1) enthält
eine Vorrichtung der vorstehend geschilderten Art ein Federwerk, das nach itberschreiten
der vorgegebenen Belastung des Beschlagteiles, z.B. bei einem Unfall, nach Ablauf
einer durch das Federwerk bestimmten einstellbaren Zeitdauer eine Verriegelung der
Freigabeeinrichtung
löst, so dass der Freigabebolzen durch die infolge der auftretenden Belastung gespannte
Speicherfeder der Freigabeeinrichtung vorgeschossen wird und dadurch das Beschlagteil
aus dem Eingriff m it dem Halteteil freigibt. Bis zu diesem Zeitpunkt wird der Freigabebolzen
durch die Verriegelung in seiner Ruhestellung gehalten, wobei die Verriegelung das
Widerlager beim Vorspannen der Speicherfeder bildet. Daraus resultiert, dass die
Verriegelung zum Zeitpunkt, an dem sie den Freigabebolzen auslösen soll, unter der
vollen Belastung der Speicherfeder steht, so dass das die Verriegelung betätigende
Federwerk mindestens so stark ausgelegt werden muss, dass die dadurch auf die Verriegelung
wirkende Haltekraft überwunden werden kann.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Vorrichtung
nach dem älteren Vorschlag dahingehend weiterzuverbessern, dass eine durch ein Federwerk
zu betätigende Verriegelung für den Freigabebolzen und folglich auch das Federwerk
selbst wegfallen können, ohne dass die sichere zeitverzögerte Einwirkung des Freigabebolzens
auf das Beschlagteil und/oder das Halteteil beeinträchtigt ist.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Freigabebolzen
in seiner Ruhelage nur über den Eingriff mit einem definiert gebremsten Räderwerk
gehalten ist, das den Freigabebolzen nach einer vorgegebenen Bewegungsstrecke freigibt.
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Das Räderwerk beinhaltet mindestens ein Rad, das durch eine bestimmte
leichte Bremsung in seiner Drehung biindert ist, wobei äedoch keinesfalls die Drehung
vollständig verhindert wird. Wird in dem Augenblick, in welchem die auf das Beschlagteil
wirkende Belastung den vorgegebenen Wert überschreitet, z.B. bei einem Unfall, die
Speicherfeder der Freigabeeinrichtung, die ständig mit dem Freigabebolzen in kontakt
steht, gespannt, so wird durch die Federkraft der Freigabebolzen sofort belastet
und in Bewegung gesetzt. Da der
Bolzen aber mit dem gebremsten Räderwerk
in Eingriff steht, kann er nicht durch die Federkraft vorgeschossen werden, bevor
er die vorbestimmte Wegstrecke zurückgelegt hat, nach der er aus dem Eingriff mit
dem Räderwerk freigegeben ist. Bis zu diesem Zeitpunkt läuft seine Bewegung entsprechend
der definierten Bremsung des Räderwerks langsam ab; das Vorschiessen des Freigabebolzens
erfolgt somit zeitverzögert. Die Länge der Zeitdauer, über welche der Freigabebolzen
mit dem Räderwerk in Eingriff steht und somit noch zurückgehalten wird, lässt sich
durch die aiif das Räderwerk wirkende Bremskraft bestimmen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform trägt der Freigabebolzen eine
Zahnstange, die mit einem ersten Rad des Räderwerks in Eingriff steht, wobei die
Übersetzung von dem ersten Rad über weitere Räder des Räderwerks bis zu einem letzten
frei drehbaren Rad ständig steigt. In diesem Fall ist die definierte Brem-Sung in
das Räderwerk selbst "eingebaut", da die auf die einzelnen Räder des Räderwerks
in den Radlagerungen wirkende Reibung sich aufgrund der Übersetzung am ersten Rad
als relativ hohes Drehmoment auswirkt, das von der Kraft der Speicherfeder überwunden
werden muss. Auch in diesem Fall kann aber daran gedacht sein, beispielsweise an
dem letzten Rad des Räderwerks eine zusätzliche Bremsung vorzusehen, z.B. in Gestalt
einer kleinen Fahne, auf welche bei der sich einstellenden relativ hohen Drehzahl
ein definierter Ventilationswiderstand wirkt. Tm übrigen kann die Bremsung des Räderwerks
auch durch federnd an die Radflanken angedrückte Reibelemente o. dgl. erzeugt werden.
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Bei der hier vorgeschlagenen Konzeption der erfindungsgemässen Vorrichtung
wird zwar während des Zeit intervalls bis zur Freigabe des Beschlagteiles schon
ein Teil der zur Verfügung stehenden Federspannung der Speicherfeder abgebaut. Dieser
Teil kann jedoch durch entsprechende Festlegung der definierten Reibung im Räderwerk
klein
gehalten werden, so dass der Bolzen während des Zeitintervalls nur eine relativ
kurze Wegstrecke bis zu seiner Freigabe zurücklegen kann. Bei der hier vorgeschlagenen
Lösung übernimmt das Räderwerk in Verbindung mit der Speicherfeder der Freigabeeinrichtung
selbst die Funktion des Federwerks bei der älteren Vorrichtung nach der Patentanmeldung
P 26 40 085.1.
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Zugleich ist das Räderwerk aber durch seine Dimensionierung und durch
die darauf wirkende definierte Bremsung geeignet, den Freigabebolzen so lange festzuhalten,
bis die vorbestimmte Verzögerungsdauer abgelaufen ist.
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Zweckmässigerweise ist das Räderwerk in einem Gehäuse der Vorrichtung
angeordnet, wobei der Freigabebolzen in einem geschlitzten Rohr längsgeführt ist
und durch den Schlitz hindureh mit dem Räderwerk in Eingriff steht. Der Eingriff
erfolgt vorteilhafterweise über eine Zahnstange, die auch für die Führung im Schlitz
des Rohres sorgt.
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Das Spannen der Speicherfeder der Freigabeeinrichtung im Zeitpunkt
der Überlastung kann auf gleiche Weise erfolgen, wie das in der älteren Anmeldung
P 26 40 085.1 beschrieben ist, nämlich durch eine Relativverschiebung zwischen einer
Verankerung der Vorrichtung am Boden eines Kraftfahrzeuges o. dgl. und dem Gehäuse
der Vorrichtung. Hierbei kann das Räderwerk einschliesslich der Freigabeeinrichtung
mit der Verankerung fest verbunden und gegenüber dem Gehäuse verschieblich gelagert
sein, wobei am Gehäuse angeordnete Teile auf das Ende der Speicherfeder wirken und
diese bei der im Überlastungsfall auftretenden Relativverschiebung spannen.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist aber das Gehäuse mit der Verankerung durch eine einstellbare Formschlußsicherung
verbunden, die bei Uberscilreiten der vorgegebenen Belastung des Beschlagteiles
auslöst und die Relativverschiebung zwischen Gehäuse und Verankerung zulässt. Ausserdem
kann das Gehäuse mit der Verankerung zusätzlich über einen am Gehäuse gelagerten
Schwenkhebel verbunden sein, dessen freies Ende
auf das Ende der
Speicherfeder der Freigabeeinrichtung wirkt. In letzterem Falle bedarf es keiner
verschiebbaren Lagerung des Räderwerks und der Freigabeeinrichtung im Gehäuse, da
die Relativverschiebung zwischen der Verankerung und dem Gehäuse sich in einer Verschwenkung
des Schwenkhebels äussert, welche die Spannung der Speicherfeder bewirkt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand
der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. In den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach der Erfindung bei abgenommenem
Gehäusedeckel; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und Fig. 3
einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1.
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Gemäss der Darstellung in Fig. 1 umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse
1, in welchem ein federbelasteter Riegel 2 und eine im Ganzen mit 3 bezeichnete
Freigabeeinrichtdng angeordnet sind. Das Gehäuse 1 ist in einer Trennebene teilbar;
die Gehäusehälften sind durch nicht dargestellte Schrauben o. dgl. miteinander verbunden.
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Der Riegel 2, dessen Gestaltung aus den Figuren 1 und 3 hervorgeht,
ist in einer querverlaufenden Ausnehmung 4 des Gehäuses 1 verschiebbar geführt und
trägt einen Riegelbalken 5, der von dem nicht dargestellten Beschlagteil eines Sicherheitsgurtes
in bekannter Weise hintergriffen werden kann. Das Beschlagteil kann zu diesem Zweck
durch eine Ausnehmung 6 an der (linken) Stirnseite des Gehäuses eingeiiihrt werden.
Der Riegel 2 steht unter der Belastung einer Blattfeder 7, die den Riegel gegen
einen nicht gezeigten Anschlag gedrückt hält. Der Riegel 2 ragt auf einer Seite
des Gehäuses 1 aus der Ausnehmung 4 nach Art einer Drucktaste etwas heraus, so dass
durch
sein Eindrücken gegen die Wirkung der Blattfeder 7 das den Riegelbalken 5 hintergreifende
Beschlagteil willkürlich freigegeben werden kann.
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Die Freigabeeinrichtung 3 umfasst ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes
Räderwerk, das mit einem federbeaufschlagten Freigabebolzen 11 zusammenwirkt. Der
Freigabebolzen 11 ist senkrecht zur Verschieberichtung des Riegels 2 in einem längsgeschlitzten
Rohr 12 verschiebbar geführt. Das geschlitzte Rohr 12 ist mit seitlichen Wangen
13, die auch zur Lagerung des Räderwerks 10 dienen, verschweisst und dadurch in
seiner Lage gehalten. In ihrem, dem geschlitzten Rohr 12 gegenüberliegenden Bereich
sind die Wangen 13 durch nicht dargestellte Distanzelemente auf Abstand gehalten
und miteinander fest verbunden.
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Der Freigabebolzen 11 weist eine hintere Ausnehmung 14 auf, die zur
Aufnahme und Führung einer Speicherfeder 15 dient. In seinem vorderen Bereich trägt
der Freigabebolsen 11 eine kurze Zahnstange 16, die durch den Schlitz 17 des Rohres
12 hindurchragt und mit dem ersten Rad 18 des Räderwerks 10 in Eingriff steht. An
seinem vorderen Ende weist der Freigabebolzen 11 eine Abschrägung 20 auf, deren
Funktion nachfolgend näher erläutert wird.
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Die Darstellung in Fig. 1 zeigt den Freigabebolzen 11 in seiner Ruhelage,
in der die Speicherfeder 15 ungespannt ist. Der Freigabebolzen 11 erfährt in dieser
Lage somit keine Belastung in Richtung nach vorn.
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Das erste Rad 18 des Räderwerks 10 steht mit weiteren Zahnrädern 21,
22, 23, 24 und 25 in Verbindung, wobei jeweils die Räder 21, 22 und 23, 24 auf einer
gemeinsamen Achse fest angeordnet sind.
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Die jeweils grösseren Zahnräder 18, 22 und 24 kämmen mit den jeweils
kleineren Zahnrädern 21, 23 und 25, so dass sich im Räderwerk ausgehend vom Zahnrad
18 bis zum Zahnrad 25 eine relativ hohe Übersetzung, z.B. von 850:1, ergibt.
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An dem Riegel 2 ist in der Verschiebebahn des Freigabebolzens 11 ein
Kurvenstück 28 befestigt, das eine der Abschrägung 20 in seiner Winkellage entsprechende
Schrägfläche 29 trägt. In der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage des Freigabebolzens 11
weist dessen Abschrägung 20 von der Schrägfläche 29 einen Abstand auf, der grösser
ist als der Abstand zwischen dem Eingriffspunkt der Zahnstange 16 mit dem Zahnrad
18 und dem hinteren Ende der Zahnstange 16. Dadurch ist gewährleistet, dass das
Zahnrad 18 die Zahnstange 16 und damit den Freigabebolzen 11 freigibt, bevor die
Abschrägung 20 mit dem Kurvenstück 28 in Berührung gekommen ist.
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Hinter der Freigabeeinrichtung 3 ist im Gehäuse 1 ein zweiarmiger
Schwenkhebel 30 um eine gehäusefeste Achse 31 schwenkbar gelagert, mit dessen gabelförmigem
Arm 32 eine Verlängerung 33 einer Verankerung 34 der Vorrichtung gelenkig verbunden
ist. Die Verankerung 34 führt beispielsweise zum Boden eines Kraftfahrzeuges, mit
dem sie verbunden ist, und bildet somit das Widerlager für die von dem Beschlagteil
des Sicherheitsgurts auf die Vorrichtung ausgeübte Kraft. Die Verankerung 34 ist
durch eine Ausnehmung 35 am hinteren Ende des Gehäuses 1 hindurch geführt und durch
eine Formschlußsicherung 36 bis zu einer bestimmten Belastung an einer Verschiebung
relativ zum Gehäuse 1 gehindert. Die Formschlußsichefung 36 umfasst einen mit dem
Gehäuse 1 fest verbundenen Kranz 37, der die Verankerung 34 umgibt, und eine mittels
einer Madenschraube 38 vorspannbare Feder 39, die auf eine Kugel 40 wirkt. Die Kugel
40 rastet unter der Federwirkung in eine in der Verankerung 34 vorgesehene Ringnut
41 ein. In einem bestimmten Abstand von der Ringnut 41, in Richtung auf das Gehäuseinnere,
befindet sich eine weitere Ringnut 42.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Es sei angenommen, dass das Beschlagteil den Riegelbalken 5 hintergreift, so dass
eine darauf wirkende Zugbelastung sich über die
Vorrichtung auf
die Verankerung 34 und über diese auf das Kraft fahrzeug überträgt. Durch entsprechende
Vorspannung der Feder 39 in der Formschlußsicherung 36 ist dafür gesorgt, dass unter
4er bei normaler Benutzung des Sicherheitsgurtes auftretenden Zugbelastung keine
Relatiwerschiebung der Verankerung 34 gegenüber dem Gehäuse 1 stattfindet. Insoweit
entspricht die Funktion der Vorrichtung derjenigen des herkömmlichen Schlosses für
Sicherheitsgurte. Übersteigt jedoch die Zugbelastung einen bestimmten hohen Wert,
der nur im Falle eines Unfalls erreicht wird, so wird die Ringnut 41 aus dem Eingriff
mit der Kugel 40 herausgerissen, so dass die nächstfolgende Ringnut 42 mit der Kugel
40 in Eingriff gelangt. Durch diese Relativbewegung der Verankerung 34 zum Gehäuse
1 wird über die Verlängerung 33 der Jchwenkhebel 30 verschwenkt, so dass er einen
in der Ausnehmung 14 des Freigabebolzens 12 geführten Stift 45 weiter in die Ausnehmung
14 hineinsclnebt und dadurch die Speicherfeder 15 schlagartig vorspannt.
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Durch ein entsprechendes Hebelarmverhältnis des Schwenkhebels 30 ist
dafür gesorgt, dass die zwischen den Ringnuten 41 und 42 erfolgende Verschiebung
zu einer hinreichend hohen Vorspannung der Speicherfeder 15 führt. Durch das Einrasten
der Kugel 40 in der Speicherfeder 42 ist ausserdem gewährleistet, dass unter der
Wirkung der Speicherfeder 15 die durch die Überlastung bewirkte Relativverschiebung
zwischen der Verankerung 34 und dem Gehäuse 1 nicht wieder rückgängig gemacht wird.
Folglich stützt sich die Speicherfeder 15 über den Stift 45 auf dem Schwenkhebel
30 ab und übt auf den Freigabebolzen 11 eine ihrer Vorspannung entsprechende hohe
Vorschubkraft aus.
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Unmittelbar mit dem Einsetzen der von der Speicherfeder 15 ausgeübten
Kraftwirkung versucht diese selbstverständlich den Freigabebolzen 11 nach vorne
zu verschieben. Eine rasche Bewegung des Freigabebolzens 11 wird aber durch den
Eingriff der Zahnstange 16 mit dem Zahnrad 18 verhindert; es stellt sich daher nur
eine relativ langsame Beschleunigung des Freigabebolzens 11 ein, die
aus
der geringen Differenz zwischen der Federkraft und der Italtekraft des Räderwerks
10 resultiert. Erst wenn der Eingriff zwischen der Zahnstange 16 und dem Zahnrad
18 das Ende der bahnstange 16 erreicht hat, wird der Freigabebolzen 11 freigegeben.
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Zu diesem Zeitpunkt ist die Speicherfeder 15 noch ausreichend vorgespannt,
um den Freigabebolzen 11 mit hoher Geschwindigkeit gegen das Kurvenstück 28 zu schiessen.
Unter der zwischen der Abschrägung 20 und der Schrägfläche 29 eintretenden Kurvenwirkung
wird der Riegel2 gegen die Wirkung der Blattfeder 7 in der Ausnehmung 4 (nach unten)
um einen Betrag verschoben, der für eine Auslösung des Riegelbalkens 5 aus dem Eingriff
des Beschlagteils ausreichend ist. Infolge der Federkraft der Speicherfeder 15 und
der durch die Schrägflächen 20, 29 bedingten Keilwirkung erfolgt die Freigabe des
Beschlagteils auch dann, wenn der Riegelbalken 5 und das Beschlagteil unter Belastung
stehen.
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Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können
verschiedene Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
So braucht das geschlitzte Rohr 12 keineswegs senkrecht zur Verschieberichtung des
Riegels 2 angeordnet zu sein, die Lage des Freigabebolzens im Gehäuse 1 ist vielmehr
beliebig, so lange nur dafür gesorgt ist, dass dieser nach seiner Freigabe eine
Verschiebung des Riegels 2 in Richtung Offenstellung bewirkt. Ausserdem können die
Hebelverhältnisse am Schwenkhebel 30 und demzufolge die Relativbeweglichkeit zwischen
dem Gehäuse 1 und der Verankerung 34 nach den gegebenen Platzverhältnissen festgelegt
werden. Schliesslich ist auch die Anordnung des Räderwerks 10 im Gehäuse weitgehend
frei gestaltbar.
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