NO803512L - Treghetsreagerende paavirkningsanordning for rullebelter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et sikkerhetsbelte av rullebeltetypen idet en belteopprullingsspole blir automatisk låst mot av-spoling fra spolen som reaksjon på akselerasjon av kjøretøyet i enhver retning og spesielt en treghetsreagerende påvirkningsanordning for slike rullebelter.

Sikkerhetsseler av rullebelt-typen er utbredt i sin bruk over hele verden i kjøretøy som har sikkerhetsbelter. Mange slike rullebelter har mekanismer for automatisk låsing av spolen mot rotasjon i avspolingsretningen som reaksjon på akselerasjon av kjøretøyet, ved at beltet innbefatter en treghetsreagerende påvirkningsanordning som detekterer akselerasjonen til kjøre-tøyet og påvirker en låsmekanisme forbundet med belteoppspol-ingsspolen.

I prinsippet er det tre typer treghetsreagerende påvirkningsanordninger. Den første er av pendeltypen hvor en masse henger ned fra en bæreanordning, i alminnelighet en kappe som ligger over bæreren og bærer en stang til hvilken massen er festet. Sammenlignet med de andre to vanlige typene av treghetsreagerende påvirkningsanordninger har pendelen den ulem-

pen at den krever en ekstra operasjon ved sammensetningen,

dvs. festingen av massen til stolpen etter at stolpen er blitt satt inn gjennom hullet i bæreren. I tillegg til kostnaden ved dette trinnet, selv om dette er en liten kostnad ved hvert eksemplar, utgjør det totalt sett ved en produksjon på mange titusener anordninger, en betydelig totalkostnad.

Den andre alminnelig benyttede anordningen er kuletypen. I

sin enkleste form innbefatter kuleanordningen en pal eller annen påvirkningsinnretning som har en horisontal følgerover-flate som hviler på toppen av kulen og blir skjøvet opp av kilevirkningen til kulen når kulen ruller opp på den hellede overflaten på en bærer. Kilevirkningen på ballen når den akselereres på grunn av treghetskraften relativt til bæreren er motsatt av massen til palen som virker nedover mot et kon-taktpunkt på palen og friksjonen ved kontaktpunktene mellom ballen på den ene siden og bæreren på palen på den andre siden.

I alminnelighet er friksjonskraften som virker på kontaktpunktet mellom ballen og bæreren vesentlig større enn friksjonskraften ved kontaktpunktet mellom ballen og palen. Ballen ruller derfor opp den hellede overflaten til bæreren medmindre retningen til treghetskraften innbefatter en oppoverkomponent tilstrekkelig til å redusere eller eliminere friksjonskraften. Virkningen av friksjonen ved kontaktpunktet mellom ballen og palen kan bli vist som en funksjon av vinkelen (ved enhver gitt posisjon) mellom en linje som forbinder to kontaktpunkter og en linje perpendikulært på overflaten til ballen ved kontaktpunktet mellom ballen og palen, idet vinkelen kan bli kalt "trykkvinkelen".

I dette enkle tilfellet som er blitt betraktet er trykkvinkelen og dermed friksjonen til å begynne med relativt liten og øker når kulen ruller oppover den hellede overflaten i enhver retning. Når kulen beveger seg fra hvileposisjonen varierer akselerasjonen av palen merkbart, avhengig av kulens retningsbevegelse relativ til palens dreining ved enhver gitt akselerasjon av kulen. Forskyvingen av paltoppen i et gitt tidsrom varierer på lignende måte i det vesentlige med retningen av kulebevegelsen. Reak-sjonsevnen til den enkleste formen av kuletypeanordningen er følgelig høyst variabel, og utgjør en betydelig ulempe.

Noen av disse ulempene ved treghetsreagerende påvirkningsanordninger av kuletypen kan bli overvunnet ved å tilveiebringe en kamoverflate på kulen, slik som en nedovervendt kjegleformet overflate på kulen eller en ringformet følgeflens. Slike anordninger kan bli konstruert for å redusere noen av endringene i reaksjonen på retningsendringer. På den annen side er treg-hetsakselerasjonen til palen for en gitt akselerasjon av kulen relativt stor i og med at kontaktpunktet mellom kulen og palen er anbragt ved et punkt på overflaten til kulen hvor tangent-planet er vesentlig hellet i forhold til det horisontale planet. Når kulen ruller fra hvilestilling til maksimal operasjons-stilling, minsker akselerasjonen av palen som en funksjon av forskyvningen. Trykkvinkelen og derfor virkningen av friksjonen er dessuten ved et maksimum i hvilende, ikke påvirkende posisjon og avtar med en avtagende hastighet som en funksjon av forskyvningen. Siden akselerasjonen til palen og friksjons-virkningen er størst i hvileposisjon er kraften nødvendig for å starte kulens rulling, høy,relativt i forhold til kraften nødvendig for å holde den i sin rullende bevegelse. Sett i forhold til det faktum at den statiske friksjonen er vesentlig større enn den kinetiske friksjonen, er denne type påvirkningsanordning underlagt betraktelige variasjoner i tid når bevegelsen begynner å følge akselerasjonen til kulen på grunn av treg-heten i reaksjonen på akselerasjonen til bæreren. Når påvirk-ningens utgangselement er en pal, er anordningen fremdeles sterkt retningsbetont i og med at forskyvningen av palen for en gitt forskyvning av palen. En slik variasjon kan bli eli-minert ved tilveiebringelsen av en vertikal forskyvbar glider i stedet for en pal, men i alminnelighet virker en slik glider mot en pal og en slik anordning krever flere deler og gir andre problemer og ulemper.

Den tredje type av treghetsreagerende påvirkningsanordninger, den såkalte stående vekt-typen, omfatter en masse av enhver egnet form som har en stamme som forløper ned fra bunnen, som hviler i en sokkel i en bærer som holder massen fra å bevege seg merkbart i enhver horisontal retning, men tillater massen å tippe over fra en stående, opprett stilling. En kammende overflate, f. eks. en oppovervendt kjegleformet overflate på toppen av massen arbeider mot en følgerutragning på en pal eller glider. En slik stående vektanordning har fordelen av at den reagerer i det vesentlige jevnt på akselerering i enhver retning, siden følgerutragningen på palen forblir i alminnelighet sentrert vertikalt over sokkelens akse i bærer-bunnen. Slike anordninger kan også være konstruert for å gi beregnbare hastigheter i forhold til reaksjonen og gunstige friksjonskarakteristikker (spesielt lav oppstartingsfriksjon). Dette er relativt enkle og billige konstruksjoner. De har på den ene siden en viktig ulempe, nemlig en høy hysterese. Hystereseproblemet fremgår kanskje best ved at man forestiller seg at anordningen blir langsomt hellet fra det horisontale planet rett til punktet hvor vekten tipper over. La oss f. eks. anta at den vertikale aksen heller 15° før massen tipper over. Etter å ha nådd denne stillingen tipper så massen gjennom kon-struksjonsvinkelen for hellingen innenfor huset, la oss si 5°. Før vekten vil returnere til den opprette posisjonen på sokkelen må huset bli hellet tilbake ned de samme 5° og de 5° kan bli benevnt hysterese. I praksis fører den relativt høye hysteresen til at rullebeltet forblir i låst tilstand når kjøretøyet stopper på nedovergående helling. F. eks. er rullebeltet tilbøyelig til å forbli låst når kjøretøyet stopper på en nedovergående helling på mer enn 10°.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en treghetsreagerende påvirkningsanordning som er av en svært enkel kon-struksjon som gjør fremstillings- og sammensetningskostnadene til et minimum, og som reagerer hurtig og konsist, har gunstig forhold mellom trykkvinkel og forskyvning og akselerasjon av palen og forskyvningen og har i det vesentlige konstante karak-teristikker i alle akselerasjonsretningene til kjøretøyet. Anordningen innbefatter især en bærer som har hovedsakelig sir-kulære hull og en omdreiningsoverflate, fortrinnsvis en kjegleformet overflate, som omgir hullet og heller oppover og utover i alle retninger fra hullet. En treghetsmasse opphengt på bæreren har en anbringelseutragning som blir mottatt av hullet og har en kuleformet overflate som omgir utragningen og som er tilpasset til å rulle i enhver retning på overflaten rundt hullet i bæreren som reaksjon på treghetskraften på massen på grunn av en forutbestemt akselerasjon av bæreren relativt til massen. En kamfølgerdel til en påvirkningsinnretning berører en oppovervendt kamoverflate på massen, og er forskyvbar gene-relt oppover som reaksjon på rullebevegelsen til massen fra setet ved hvilestillingen. Kamoverflaten på treghetsmassen er formet slik at vertikal forskyvning av kamfølgerdelen til drivmekanismen er i det vesentlige større enn den vertikale forskyvningen av gravitasjonssenteret til massen når den ruller opp bærerens overflate.

Oppfinnelsen har følgende foretrukne kjennetegn. Som nevnt ovenfor er den hellende overflaten tilliggende hullet kjegleformet. Hullet til bæreren er litt større i diameter enn utragningen på massen slik at der ikke er noen interferens mellom utragningen og hullet som kan påvirke forskyvningen av massen fra hvilestillingen og tilbakeføring av massen til hvilestillingen. Drivmekanismen er en pal som er anbragt for å dreie omkring en akse i alminnelighet ovenfor og til sides for massen, og kamfølgerdelen til palen arbeider mot senteret av kamoverflaten på toppen av massen. Den kuleformede overflaten som omgir utragningen på massen har et område som i det minste faller sammen med avstanden langs den kjegleformede overflaten til bæreren gjennom hvilken massen ruller fra hvileposisjon til full driftsposisjon og har et krumningssenter sammenfallende med gravitasjonssenteret til massen. Overflaten til treghetsmassen er en omdreiningsoverflate om en vertikal midt-linje som innbefatter aksen til bunnutragningen og dens gra-vitas jonssenter slik at dens reaksjon på treghetskraften er jevn i alle retninger.

Kamoverflaten til massen kan være en flat horisontal overflate med en oppoverrettet konkav eller kjegleformet overflate, dvs. en omdreiningsoverflate dannet ved rotering av en rett eller krummet linje som ligger skjevt i forhold til den vertikale midtlinjen til massen om den vertikale midtlinjen. Kamoverflaten på massen kan også være en sentralt anbragt, oppoverforløpende utragning på massen. I tilfelle av en kjegleformet eller konkav kamoverflate er følgeren på palen en nedoverforløpende utragning som ligger vertikalt over hullet i sokkelen og i tilfelle av en utragende kamoverflate på massen er kamfølgeren en skivelignende del til palen som har en nedovervendt kjegleformet eller konkav overflate (dvs. en overflate tilveiebragt ved rotering av en rett eller krummet linje om den vertikale midtlinjen til hullet i bæreren).

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av eksempel på utførelsesformer med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et sidetverrsnitt-riss av en utførelsesform

ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et riss av bæreren til utførelsesformen vist

på fig. 1.

Fig. 3 viser et toppriss av palen på utførelsesformen vist

.på fig. 1.

Fig. 4A - 4D viser sideriss av utførelsesformen vist ved forskjellige trinn i løpet av bevegelsen fra hvilestillingen til full driftsstilling. Fig. 5 viser et delvis sideriss av en modifisert treghetsmasse og palen. Fig. 6 viser et delvis sideriss av en annen modifisert treghetsmasse og palen.

Utførelsesformen på fig. 1-4 innbefatter en bærer 10 som har

en i alminnelighet horisontalt anbragt bunnplate 12, en side-vegg 14 egnet for påfesting av bæreren til rammen til et rul-lebelte og en monteringsstolpe 16 for ene enden av svingtappen til en pal. Bunndelen 12 til bæreren har et sirkulært hull 18

i alminnelighet anbragt i midten, som er omgitt av en kjegleformet overflate 20a som heller oppover bort fra hullet. Utsiden av den kjegleformede overflaten 20a er av en konkav overflate som kan være av enhver ønsket form, men fortrinnsvis tilpasset formen av den nedre delen til treghetsmassen i full driftsstilling (se fig. 4C) og hjelper til å stoppe massen når den har rullet til fullstendig driftsstilling.

Treghetsmassen 22 har en nedoverrettet og innoveravsmalnende

i alminnelighet kjegleformet utragning 24 som er omgitt av en kuleformet overflate 26 som har dens krumningssenter sammenfallende med gravitasjonssenteret til massen og som har et område i det minste lik området til den rullende bevegelsen

til massen langs den kjegleformede overflaten 20a til bunndelen 12. Toppen av kamoverflaten 27 til massen er flat og ligger perpendikulært på den vertikale aksen til massen (dvs. perpendikulært på en linje definert av gravitasjonssenteret til massen og aksen til utragningen 24). Den øvre overflaten til massen (mellom toppkamoverflaten 27 og den nedre kuleflaten 26) er en omdreiningsoverflate om den vertikale midtlinjen, men

den nøyaktige formen er lite viktig så lenge som gravitasjonssenteret i alminnelighet faller sammen med kuleoverflatesen-teret og treghetsmomentet er det samme i alle retninger for jevn reaksjon i alle retninger.

En pal 28 er festet til huset ved hjelp av en svingtapp 30 som er anordnet i hullene 32, 34 i veggen 14 og stolpen 16 til bæreren. Palen strekker seg over toppen av massen og har en påvirkningstoppdel 28a som rager opp og er anbragt på egnet måte for samvirke med et sperrehjul (ikke vist) tilknyttet me-kanismen som låser beltespolen til rullebeltet fra å rotere i avspolingsretningen. En dom-lignende kamfølgerutragning 28b henger ned fra palen 28 i en stilling sentrert vertikalt over hullet 18 i bæreren og ligger an mot den flate kamoverflaten 24 på toppen av treghetsmassen 22.

I hvilestilling (fig. 4A) hviler massen opprett i den kjegleformede overflaten 20 på bunndelen 12. Diameteren til hullet 18 er litt større enn den største diameteren til den kjegleformede utragningen 24 på massen 22, som således gir en ringformet klaring C (f. eks. 0,3 - 0,4 mm) som omgir utragningen 24 mellom utragningen og kanten av hullet.

I tilfelle av en kollisjon, velting, eller plutselig stopp av kjøretøyet som tilveiebringer en akselerasjon av bunndelen 12

i enhver retning innenfor et egnet forutbestemt område (0,3 g - 0,7 g) tilveiebringer massens 22 treghet en kraft F (se fig. 4A) med tilstrekkelig størrelse til å tilveiebringe bevegelse av massen 22 i en retning motsatt av retningen til bunndelens akselerasjon. En slik bevegelse er til å begynne med motsatt kun

av en friksjonskraft R1 ved berøringspunktet mellom kamfølger-utragningen 28b på palen 28 og en friksjonskraft R2 som virker hvor massen berører bunndelen 12 (mest sannsynlig langs hele den øvre kanten av hullet 18).

Treghetskraften F vil til å begynne med føre massen 22 lett i retning av kraften og lukke delen av gapet på siden av utragningen 24 bort fra retning av kraften, som vist på fig. 4B.

Det øvrige gapet gir klaring for å sikre at interferens mellom utragningen og hullet ikke vil hindre rullebevegelsen til massen fra stillingen vist på fig. 4B til stillingen vist på fig. 4C, idet sistnevnte er den fullstendige operative stillingen.

I stillingen vist på fig. 4B er trykkvinkelen X. (som den vil

bli kalt, vinkelen mellom (a) en linje som forbinder berørings-punktene mellom (1) massen og bæreren og (2) massen og palen og (b) en linje perpendikulært på overflaten til massen ved berøringspunktet mellom massen og palen) sammenligningsvis liten. Friksjonskraften R1 ved stillingen nær bevegelsesstarten vist

på fig. 4B er således relativt lav. I og med at kamfølgerutrag-ningen 28b berører den således i det vesentlige horisontale, flate kamoverflaten 27 på massen, er dessuten treghetsakselera-sjonen til palen ved øyeblikket hvor massen begynner å rulle mot venstre langs overflaten 20a til bæreren også faktisk null. Kraftbetingelsene (friksjon og palakselerasjon) ved foreliggende oppfinnelse er følgelig gunstige for hurtige, jevne og nøyaktige reaksjoner på treghetskraften tilveiebragt ved et gitt terskel-nivå med akselerasjon.

Fra stillingen vist på fig. 4B i forhold til den vist på fig. 4C tilveiebringer treghetskraften F rullebevegelsen til massen 22 langs den kjegleformede overflaten 20a til bæreren, som derved heller kamoverflaten 27 på toppen av massen for således å løfte palen 28 oppover for samvirke med sperrehjulet, som nevnt ovenfor. Som det fremgår av fig. 4D gir,for relativt små forskyvninger d av massen langs den kjegleformede overflaten til bæreren og tilsvarende små vertikale forskyvninger dV^, kamoverflaten 27 til massen en vesentlig vertikal forskyvning dv^til kamfølgeren på palen, hvis forskyvning blir multiplisert ved toppen ved spakevirkningen til palen.

Bevegelsen til massen blir stoppet av forbindelsen til bunnutragningen 24 på massen med veggen av hullet 18 med noe hjelp av forbindelsen mellom massen og den ytre kjegleformede delen av overflaten til bærerbunnplaten 12. I tillegg er palen 28 fullstendig anbragt ved en tann til sperrehjulet (ikke vist) slik at palen ikke kan løftes opp noe høyere når den er i fullstendig operativ stilling. Massen er også forhindret fra å

bli utstøtt fra bæreren i alle tilfelle, på grunn av at den er innesperret mellom palen og bæreren slik at det er unødvendig å utføre bæreren med omkretsvegger for å holde på massen.

Massen ruller lett tilbake fra driftsstillingen vist på fig. 4C til en opprett stilling (fig. 4A eller 4B) ved en kilevirkning mellom palen og bæreren som påvirkes ved en kilevinkel W definert av hellingen til den kjegleformede delen til bæreren og hellingen til kamoverflaten til massen. Det kan bli vist at gjenopprettelse av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er mer virksom enn anordninger av kuletypen på grunn av den relativt store vinkelen W i full driftsstilling.

Forskjellige kam- og kamfølgerutførelser kan bli utført for de utførelsesformene vist på fig. 1 til 4. F. eks. som vist på fig. 5 kan en konisk kamoverflate 27' bli benyttet i stedet for en flat overflate. Den kjegleformede overflaten gir en større vertikal forskyvning av palen for en gitt vertikal forskyvning av massen enn tilfellet er ved en flat overflate.

En annen kamanordning som vist på fig. 6 innbefatter en oppoverrettet forløpende utragning 27", hvis øvre ende har en kammende overflate og en følger 28b" på palen 28" i form av et skivelignende element som har en nedovervendt kjegleformet følgerover-flate.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en treghetsreagerende påvirkningsanordning av svært enkel konstruk-sjon som er billig og enkel å fremstille og sette sammen, og som er liten og gir en hurtig, pålitelig, konsis drift, og har en lav hysterese og i alminnelighet inneholder de fordelaktige kjennetegnene ved både anordningene av kuletypen og stående vekt-typen, men er i det vesentlig fri for de ulempene som finnes ved disse anordninger.

De ovenfor beskrevne utførelsesformene av oppfinnelsen er kun tenkt å være eksempler på utførelsesformer og det er således mulig for fagmannen på området å utføre et utall variasjoner og modifikasjoner uten å avvike fra hensikten og tanken med oppfinnelsen. Alle slike variasjoner og modifikasjoner er ment å være innbefattet av hensikten med oppfinnelsen, som definert i de på-følgende kravene.

Claims (9)

1 . Treghetsreagerende påvirkningsanordning for sikkerhetsbelte av rullebeltetypen, karakterisert ved at den innbefatter en bærer som har et i det vesentlige sirkulært hull og en oppovervendt omdreiningsflate om aksen til hullet som omgir hullet og heller oppover i alle retninger fra hullet, en treghetsmasse understøttet på bæreren og som har en lokaliserings-utragning anbragt i hullet og en kuleformet overflate som omgir utragningen og tilpasset til å rulle opp den oppovervendte bærerflaten i enhver retning som reaksjon på en treghetskraft på massen, en påvirkningsinnretning som har en del som samvirker med en oppovervendt overflate på massen og er forskyvbar i alminnelighet oppover som reaksjon på rullebevegelsen til massen, og en samvirkende kam og kamfølgerinnretning på den øvre overflaten av massen og som samvirker med kammen og kamfølgerinn-retningen på den øvre overflaten av massen, slik at den vertikale forskyvningen av påvirkningsdelen er vesentlig større enn den vertikale forskyvningen av selve massen når den ruller opp den kjegleformede overflaten til bæreren.

2. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at der er en klaring mellom utragningen og hullet for å redusere interferensen mellom utragningen og hullet for å redusere interferensen mellom utragningen og hullet når massen begynner å rulle oppover den kjeg-lef ormede overflaten.

3. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den oppovervendte overflaten til bæreren er en kjegleformet overflate.

4. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at krummingssenteret til den kuleformede overflaten til massen sammenfaller i det vesentlige med gravitasjonssenteret- til massen.

5. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at påvirkningsanordningen er en pal som er anbragt for å dreie om en akse anbragt i alminnelighet over og til siden for treghetsmassen.

6. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at kamfølgerinnretningen innbefatter en nedadrettet følgerutragnirig på palen anbragt i det vesentlige vertikalt over hullet i bæreren og som hviler på den oppovervendte kamoverflaten til massen.

7. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at kamoverflaten til massen er vesentlig flat og ligger perpendikulært på en akse som passerer gjennom gravitasjonssenteret til massen og senteret til bunnutragningen.

8. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at kamoverflaten til massen er en oppoverrettet og utoverdirigerende kjegleformet overflate som har en akse som er sammenfallende med en akse som passerer gjennom gravitasjonssenteret til massen og senteret til bunnutragningen .

9. Treghetsreagerende påvirkningsanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at kam og kamfølgerinnretning innbefatter en oppoverforløpende utragning ved toppen av massen og en nedoverrettet og utoverdirigerende kjegleformet overflate på palen som samvirker med den oppoverforløpende utragningen.