-
Beschreibung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnalle für einen Sicherheitsgurt,
bestehend aus einer Einschubzunge mit einer seitlichen Einbuchtung und einem Schloßgehäuse
mit zwei einen Führungskanal für die Einschubzunge einschließenden Schloßplatten,
der an den Schmalseiten von Fflhrungsteilen begrenzt ist, die wenigstens an einer
Schmalseite einen in Ausschnitten der Schloßplatten gehaltenen, unter Federkraft
in die Einbuchtung der Zunge eingreifenden Schwenkwinkel umfassen, dessen in die
Einschubrichtung weisende Stirnfläche mit einer dazu in der Eingriffsstellung parallelen
Fläche der Einbuchtung der Zunge zusammenwirkt und dessen Riickfläche sich an einer
von den Ausschnitten gebildeten, in der Eingriffsstellung parallelen Lager fläche
abs tüt z t .
-
Diese Art von Schnallen ftir Sicherheitsgurte, wie sie beispielsweise
durch die DT-OS 24 17 408 bekannt ist, zeichnet sich durch vergleichsweise geringe
Öffnungskräfte aus, weil der Schwenkwinkel verhältnismäßig klein ist und daher nur
einen kleinen Öffnungsweg reibend zurückzulegen braucht und weil er unter einem
geringen Winkel zur Längsrichtung der Einschubzunge angeordnet werden kann. Derrgeveniiber
verlangen Schnallen der in der DT-AS 1 505 231 gezeigten Art, die einen auf einer
Achse gelagerten Schwenkwinkel benutzen, wesentlich größere Riegelabmessungen und
Schrägungswinkel des Schwenkriegels gegenüber der Zungenachse und verlangen daher
viel größere öffnungskräfte, obwohl bei ihnen die Stirnfläche des Schwenkriegels
kreisbogelförmig mit einem in der Schwenkachse gelegenen Krümmungsmittelpunkt geformt
ist, während die Stirnfläche des im Querschnitt rechteckig begrenzten
Schwenkriegels
des zuerst genannten Schnallentyps eben ist. Zwar würde man dabei vielleicht durch
eine gleichfalls kreisbogenförmige Querschnittsgestaltung der Stirnfläche die Öffnungskräfte
weiter verringern können; dies hielt man jedoch bisher weder für notwendig noch
für durchführbar unter praktischen Verhältnissen. Man hielt es nicht für notwendig,
weil die Stirnfläche dank ihrer geringen Querabmessung ohnehin nur wenig vom Kreisbogen
abweicht. Man hielt es nicht für zweckmäßig, weil die exakt bogenförmige Bearbeitung
sehr aufwendiq sein würde und weil der parallel bogenförmige Verlauf der zusammenwirkenden
Flächen des Schwenkriegels und der Einschubzunge zur Aufrechterhaltung cines großflächigen,
innigen Reibungskontaktes während des öffnungsweges beiträgt, der für ungünstig
gehalten wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnalle der einganqs
genannten Art zu schaffen, die eine weitere Senkung der Öffnungskräfte gestattet.
-
Die erfindungsgemäße Lösunq besteht darin, daß die Stirnfläche des
Schwenkriegels im Querschnitt einen spitzen Winkel mit der Mittellinie des Schwenkriegels
auf der der Schloßmitte zugewandten Seite einschließt.
-
Mit anderen Wort-en ist die Stirn fläche des Schwenkriegels zur Zungenseite
hin abgeschrägt.
-
Es kann dahinstehen, ob der Gedanke an eine solche Abschrägung durch
die bekannten, an der Stirnfläche gerundeten Schwenkriegelformen nahegelegt sein
-kann, weil seiner Ausführung ein Vorurteil entgegenstand.
-
Man mußte namlich befürchten, daß durch eine solche Abschrägung der
Schwenkriegel unter Belastung außer Eingriff gedrängt würde.
-
Wie oben ausgeführt wurde, liegt bei den Schwenkriegeln des erfindungsgemäß
zu verbessernden chnallentyps die Längsrichtung in einem sehr kleinen Winkel zur
Längsachse der Schnalle, nämlich in der praktischen Ausführung im allgemeinen zwischen
Oo und 120. Die Richtung der Wirkungslinie unter voller Schnallenbelastung wird
dabei bestimmt durch die Mittelpunkte der Anlageflächen der Stirnseite und der Ruckfläche,
und zwar unabhängig von einer etwa abweichenden Lage der für die Öffnungsbewiegung
des Schwenkriegels vorgesehenen Schwenkpunkts, weil für den Kraftverlauf im Belastungszustand
lediglich die Lage der kraftübertragenden Flachen entscheidend ist. Aufgrund dieser
Verhältnisse gibt sich ein Verlauf der Wirkungslinie der Kraftübertragung am Schwenkriegel,
der zur Zungenrichtung parallel ist oder nur wenige Grade davon abweicht. Die den
Schwenkriegel in der Eingriffsstellung bringenden Kräfte sind daher äußerst gering,
und man muß sich hüten, Einflußgrößen zu schaffen, die zur Bildung von Kräften führen
könnten, die den Schwenkriegel außer Eingriff zu drängen versuchen.
-
Einen solchen Einfluß übt die Stirnflächenabschrägung aber zweifellos
aus. Sie führt schon bei einem SchrAgungswinkel von wenigen Graden dazu, daß die
an der Stirnfläche des Schwenkriegels wirkende Kraft eine nach außen wirkende Komponente
erhält, die größer ist als die minimal vorauszusetzende Reibungskraft. Der Schwenkriegel
wird unter solchen Verhältnissen aus der Eingriffsstellung gedrängt.
-
Die Erfindung bestreitet die Richtigkeit dieser überlegunq nicht,
beruht aber auf der Feststellung, daß die Kraftübertragungsverhältnisse sich grundsätzlich
ändern,
sobald der Schwenkriegel unter den oben beschriebenen Einflüssen
um seinen sehr geringen Winkel in Löserichtung gedreht hat. Dann wird nämlich die
Wirkungslinie der Kraftübertragung nicht mehr durch die Mittelpunkte der Ubertragungsflächen
definiert, weil die zuvor vorhandene geometrische Ubereinstimmung der zusammenwirkenden
Flächen am Schwenkriegel und an der Zunge einerseits sowie an den Schloßplattenausschnitten
andererseits aufgehoben ist. Die Stirnfläche des Schwenkriegels liegt dann an der
ihr zugewandten Fläche der Zungeneinbuchtung nur noch mit ihrer zu der Schnallenmitte
gewandten Ecke an. Umgekehrt wandert der Anlagepunkt der S chwenkriegclrück flächc
nach außen. Die durch diese Punkte definierte Wirkungslinie schließt inen wesentlich
größeren Winkel mit der Zungenmittellinie ein als die zuvor gültige, von den Mittelpunkten
der Auflageflächen definierte Wirkungslinie. Der sich nun einstellende, steilere
Verlauf der Wirkungslinie verursacht ein den Schwenkriegel in die Eingriffsstellung
rückdrehendes Moment. Mit anderen Worten wird der Schwenkriegel dann in der Eingriffsstellung
stabilisiert, obwohl er zuvor unter den idealen Lingriffsverhältnissen ein instabiles
Verhalten gezeigt hatte. Nun ist allerdings im Belastungszustand eine punktförmige
Kraftübertragung zwischen der Einschubzunge und der Stirnfläche des Schwenkriegels
und der Lagerfläche der Schloßplattenausschnitte andererseits nicht denkbar. Es
wird daher zu plastischer Verformung der jeweils weicheren Teile kommen, durch die
eine ausreichende Kraftübertragungsfläche wiederhergestellt wird. Bei dieser Verformunq
wandert die Wirkungslinie, deren Lage nun wieder von den Mittelpunkten der durch
die Verformung gebildeten Anlage flächen bestimmt wird, wieder in eine ungünstigere
Lage.
Dies kann aber deshalb nicht fatal werden, weil erstens die Lage der Wirkungslinie
stets günstiger bleibt als die Lage der unter idealen t:ingriffsverhältnissen angenommenen
Wirkungslinie und zweitens durch die Verformung der Anlageflächen ein so inniger
Festkörperkontakt zustande kommt, daß mit hohen Reibwerten gerechnet werden kann.
-
Der Schrägungswinkel der Schwenkriegelstirnfläche soll im allgemeinen
größer als 20 und größer als 120 sein.
-
Bevorzugt werden Werte zwischen 2,50 und 60.
-
Die Verhaltnisse werden ferner verbessert, wenn zusätzlich zu der
Abschrägung eine Kantenrundum vorgenommen wird, so daß die den spitzen Winkel bildende,
der Einschubzunge benachbarte hälfte der Stirnfläche des Schwenkriegels sich im
Querschnitt aus einer Geraden, die unter einem Winkel von 10 bis 70 zu der Querrichtung
des Schwenkriegels geneigt ist, und einer Kantenrundung zusammensetzt.
-
Zweckmäßigerweise besteht die Einschubzunge aus einem weicheren Material
als der Schwenkriegel, wie es an sich bekannt ist. Im Zusammenhang mit der Erfindung
kann es jedoch wichtig sein, daß die oben erläuterte Verformung nicht am Schwenkriegel
sondern an der Einschubzunge auftritt.
-
Die erläuterte Lageänderung der Wirkungslinie kann dazu führen, daß
an der Rückfläche des Schwenkriegels eine diesen nach außen drängende Kraftkomponente
auftritt, die größer als die an der Lage fläche vorhandene Reibungskraft ist. Es
ist deshalb vorteilhaft, wenn die den Schwenkriegel enthaltenden Ausschnitte in
den Schloßplatten
benachbarten Lagerfläche eine Seiten führung
für das hintere Ende des Schwenkriegels bilden.
-
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, wie ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung der Schnalle
und Fig. 2 - 4 verschiedene Funktionsstadien des Schwenkriegeleingriffs.
-
Die Schnalle umfaßt ein Schloß mit zwei Schloßplatten, von denen die
untere Schloßplatte 1 in Fig. 1 in Draufsicht erscheint. Bei 2 kann sie mit einer
Karosserieverankerung verbunden werden. Von der entgegengesetzten Seite her öffnet
sich der Führungskanal, der auf der einen Schmalseite durch die Teile 3 und 4 und
auf der anderen Schmalseite durch Teil 5 und den Schwenkriegel 6 begrenzt ist und
die Einschubzunge 7 aufnimmt, die mit einem Sicherheitsgurt in üblicher Weise verbunden
ist.
-
Der Schwenkriegel 6 ist in zwei fluchtend übereinstimmenden Schloßplattenausschnitten
8 gehalten. Seine Stirnfläche 15 wirkt mit der nach hinten gewandten Fläche 9 der
Einbuchtung der Einschubzunge 7 zusammen.
-
Seine Rückfläche 16 wirkt mit der ihr entgegengewandten Lagerfläche
17 der Ausschnitte 8 zusammen. Der Schwenkriegel ist in der Eingriffsstellung gezeigt,
in die er durch nicht dargestellte Federkraft gedrängt ist. Ferner ist er mit nicht
gezeigten Betätigungsmitteln verbunden, die es gestatten, ihn gegen die Federkraft
aus der Eingriffsstellung
zu schwenken. Während die Schloßplatten
und die Einschubzunge flache Blechstücke sind, ist der Schwenkriegel ein prismatischer
Abschnitt aus gezogenem Stahl. Weitere Einzelheiten des Aufbaus und der Funktion
können den DT-OS 24 17 208 und 24 62 432 entnommen werden. Der Schwenkriegel kann
auch mit einem seitlichen Ausschnitt gemäß DT-OS 26 50 498 versehen sein.
-
Die Eintrittsverhältnisse des Schwenkriegels sind in größerem Maßstab
in den Figuren 2 - 4 dargestellt, wobei außerdem Schwenkriegel 6 die damit zusammenwirkenden
Teile der Einschubzunge 7 und der Schloßplatten 3 dargestellt sind.
-
Der Schwenkriegel 6 hat im wesentlichen rechteckige Querschnittsgestalt.
Seine längeren Parallelseiten 20 und 21 sind parallel zu-einander und haben beispielsweise
eine Länge von etwa lo mm. Die Rückfläche 16 des Schwenkriegels ist gleichfalls
eben und steht senkrecht zu den Flächen 20 und 21, was im Zusazmenhang der Erfindung
vorteilhaft, aber nicht unbedingt erforderlich ist. Sie stützt sich ab an der Lagerfläche
17, die sich etwa über die Hälfte der Rückfläche 16 auf deren zungennaher Seite
erstreckt. Auf der anderen Seite läßt der Schloßplattenausschnitt 8 ausreichend
Schwenkplatz für den Schwenkriegel und bildet eine Seitenführung 22 für dessen hinteres
Ende.
-
Die Stirnfläche 15 des Schwenkriegels bildet einen spitzen Winkel
2 von etwas weniger als 9o° mit der Mittellinie 23 des Schwenkriegels auf deren
der Zunge zugewandten Seite. Als Schrägungswinkel wird der Winkeln( bezeichnet,
um den die Richtung der Stirnfläche von der sonst üblichen 900-Querrichtung abweicht.
Dieser Winkel ohr ergänzt den Winkell zu 900. Er tritt auf zwischen der Mittellinie
23 des Schwenkriegels und der auf der Stirnfläche 15 Senkrechten 24.
-
Unter idealen Eintrittsbedingungen gemäß Fig. 2 sind die Stirn fläche
15 des Schwenkriegels und die Rückfläche 19 der Zungeneinbuchtung zueinander parallel
und liegen ganzflächig aneinander. Es ist üblich, die Fläche 9 gegenüber der 90°
-Querrichtung der Schnalle um einen Winkel;( zu neigen, der bei den üblichen, an
allen Seiten rechtwinklig begrenzten Schwenkriegeln gleichbedeutend ist mit der
Neigung des Schwenkriegels zur Zungenlängsrichtung. Diese ist in der Zeichnung nicht
angedeutet, ergibt sich aber mittelbar aus dem Winkels Unter den in Fig. 2 dargestellten,
geometrisch idealen Eingriffsbedingungen werden die Kräfte vollflächig über die
Stirnfläche 15 und den an der Rückfläche 16 anliegenden Teil der Lagerfläche 17
übertragen. Die Wirkungslinie 25 geht dann durch die Mittelpunkte 26 und 27 dieser
Flächen.
-
Mit der Längsrichtung 23 des Schwenkriegels schließt sie einen Winkel
p ein. Ihr Winkels mit der Normalen auf der Stirnfläche 15 ergibt sich aus der Summea(+.
-
Bei einem Schwenkriegel mit der mittleren Länge 1 = lomm und der Breite
b = 4mm sowie dem SchrägungswinkelL = 30 errechnet sich der Winkel t zu etwa 80.
Dieser Winkel ist wesentlich größer als der minimale, zwischen den Flächen 9 und
15 zugrunde zu legende Neigungswinkel, der bei einem Reibungsbeiwert von o,o3 (Mittelwert
bei gleitender, gefetteter Reibung) unter 20 liegt. Die Belastung in dem in Fig.
2 dargestellten Zustand führt daher zu der sicheren Gefahr, daß der Schwenkriegel
im Sinne des Pfeils 28 bewegt wird.
-
Durch diese Bewegung ergibt sich der in Fig. 3 dargestellte Zustand,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stirnfläche 15 an der zugehörigen Fläche
9 der Einschubzunge
nicht mehr ganzflächig anliegt. Es findet vielmehr
Punktberührung an der Ecke 29 der Stirnfläche statt.
-
Entsprechend kann der Berührungspunkt zwischen der Rückfläche 16 und
Lagerfläche 17 bei der in Fig. 2 vorausgesetzten Konstellation zu der Ecke 30 wandern,
wodurch sich ein geänderter Verlauf 25' der Wirkungslinie ergibt, der nunmehr einen
Winkel t' mit der Normalen auf der Stirnfläche 15 einschließt. Man erkennt im genannten
Beispiel, daß der Winkel gegenüber dem in Fig. 2 erscheinenden Richtungssinn umgekehrt
worden ist. D.h. die in der Wirkungslinie 25' wirkende Kraft drängt den Schwenkriegel
6 zurück in die Angriffsstellung. Somit verlieren die für die geometrisch idealen
Verhältnisse gem5ß Fig. 2 gültiqen Überlegungen bezüglich der Kraft richtungen schon
bei kleinster Drehung des Schwenkriegels ihre Gültigkeit zugunsten des in Fig. 3
veranschaulichten, stabilen Zustands.
-
Bei zunehmender Krafteinwirkung bleibt allerdings nicht der in Fig.
3 veranschaulichte Zustand des Punktkontakts zwischen den zusammenwirkenden Flächen
aufrechterhalten; es stellt sich vielmehr eine Verformung gemäß Fig. 4 an den Flächen
9 und 17 ein, wodurch sich eine abermalige Verschiebung der Wirkungslinie in die
in Fig. 4 dargestellte Lage 25" ergibt. Dadurch verkleinert sich der Winkel wieder.
Im dargestellten Beispiel hat er aber immer noch eine Richtung, die einer Stabilisierung
des Schwenkriegels 6 entspricht. Wenn sie bei ungünstigeren Maßverhältnissen ihre
Richtung umkehrt, so daß der Riegel einer ihn in Loserichtung drängenden Kraftkomponente
ausgesetzt ist, ist dies immer noch ungefährlich, weil dank der Verformung die Reibungsbeiwerte
an den zusammenwirkenden Flächen 9 und 16 derart zugenommen haben, daß der Winkell
" noch unterhalb des Reibungswinkels bleibt. Wenigstens kann die Bemessung leicht
so gewählt werden, daß diese Bedingung eingehalten ist.
-
Bei der praktischen Erprobung einer Schnalle mit den angegebenen Zahlenwerten
ergab sich eine um mindestens 25 % geringere öffnungskraft im Vergleich mit einer
ebenso ausgeführten Schnalle, deren im Querschnitt vollkommen rechtwinklig ausgeführter
Schwenkriegel um einen dem Schrägungswinkel entsprechenden Betrag stärker gegenüber
der Langsrichtung der Einschubzunge geneigt war.
-
Falls die Querschnittgestaltung der Stirnfläche von der geraden orm
abweicht, sollte die Abweichung selbstverständlich so beschaffen sein, daß die oben
beschriebene Funktion erhalten bleibt. Man anderen Worten soll der mittlere Xrümmungsradius
der Stirnfläche größer sein als der Abstand der Stirnfläche vom Schwenkpunkt.
-
Die Abschrägung der Stirnfläche des Schwenkriegels braucht selbstverständlich
nur in dem Bereich vorhanden zu sein, in welchem sie mit der Einschubzunge zusammenwirkt.
Es genügt also, wenn die Stirnfläche in ihrem mittleren Bereich eine entsprechende
Einfräsung erhält.
-
Im allgemeinen wird es aber vorteilhafter sein, die Stirn fläche des
Schwenkriegels auf ihrer gesamten Länge entsprechend zu profilieren, da die Bearbeitung
dann am stangenförmigen Material vorgenommen werden kann, bevor einzelne Abschnitte
zur Bildung der Riegel davon abgeschnitten sind.
-
Aus Fig. 3 erkennt man, daß die Wirkungslinie 25' ziemlich schräg
gegenüber der Rückfläche 16 des Schwenkriegels steht, und daß daher die Gefahr besteht,
daß das hintere Ende des Schwenkriegels seitlich nach außen gedrückt wird.
-
Damit der Riegel im vorgesehenen Lagebereich bleibt, weist der Schloßplattenausschnitt
8 die Seitenführung 22 auf, die eine solche seitliche Ausweichbewegung des Riegels
begrenzt.
-
Leerseite