SE424697B - Rotationskraftelement - Google Patents

Description

711 ošíeiëiiš i sätt som anges i den tyska patentskriften 16- 46 515. _ Detta rotationskraftelement har i jämförelse med de i t.ex. den tyska offentliggörandeskriften 22 Bš 657 beskrivna linjära spännanord- ningarna för säkerhetsbälten den fördelen att det inte finns någon egentlig begränsning av antalet varv som drivelementet kan rotera, varför vid behov även stora eller mycket stora upprullnfingar av säker- hetsbältet är möjliga för att eliminera eventuellt slack i säkerhets- bältet. Emellertid är, då tryckgasen verkar direkt på drivelementet, i många användningsfall det av drivelementet till axeln överförda vrid- *momentet inte tillräckligt stort, detta på grund av den ringa tätheten hos tryckgasen. Härvid visar det sig vara fördelaktigare att mellan tryckgasgeneratorn och drivelementet anordna en med exempelvis vatten fylld cylinder för att kunna påverka drivelementet med en vattenstråle som har högre kinetisk energi. Vattnet drivs via ett utlopp med mindre tvärsnitt ut ur cylindern med hjälp av en av tryckgas påverkad kolv, varigenom drivelementet påverkas med hjälp av tryckgasen. Beroende på i hur cylindern är placerad relativt drivelementet är därvid utloppet mer eller mindre krökt.

På detta sätt är det visserligen möjligt att åstadkomma ett större moment även över en längre tidsperiod, men det ställer sig dock onödigt dyrbart att tillverka den med utlopp och kolv försedda cylin- dern. Vidare tar det extra vattenmagasinet rätt så stort utrymme i anspråk och är så föga anpassbart till sin form, att det emellanåt e är omöjligt att få plats med hela kraftelementet, speciellt inte då kraftelementet skall monteras såsom en del av en bältesspännare t.ex. inuti chassibalkar på personbilar.

Uppfinningen syftar till att åstadkomma ett rotationskraftele- ment av den i ingressen till krav 'l angivna typen där speciellt de ovan angivna nackdelarna elimineras, och där den konstruktiva och tillverkningstekniska utformningen är så enkla och tillförlitliga som möjligt, och där systemet lätt kan anpassas till de varierande och i i allmänhet mycket små utrymmen som står till buds i transportmedlen, i speciellt i motorfordon.

Detta åstadkommas enligt uppfinningen på det sätt som anges i den känuetecknande delen av krav 4. Det vid sin utloppsände t.ex, med hjälp av en fjäderbelastad kulventil tillslutna röret är med sin främ- 7710909-8 I re ände, exempelvis via en skruvgänga, förbunden med tryckgasgenera- torn, företrädesvis en i ett patronläge anordnad drivladdningspatron.

Det tillverkningsarbete som erfordras för tillverkning av den t.ex. av massivt material utförda, med utlopp försedda cylindern, elimine- ras, eftersom det är möjligt att använda på marknaden förekommande tryckrör av stål eller liknande. Till följd av att röret har mycket små tvärsnittsmått kan det få plats även i mycket trånga utrymmen, under förutsättning att inbyggnadsutrymmet endast är tillräckligt långt för att ge plats för ett med tanke på den erforderliga vätske- mängden tillräckligt långt, exempelvis rakt rör.

Såsom vätska används företrädesvis vatten, eventuellt med till- sats av ett antifrysmedel, korrosionsskyddsmedel eller liknande. Även andra, under tryckgasinverkan ur röret förträngbara flytande material, som har en i jämförelse med den av tryckgasgeneratorn genererade ga- sen stor densitet, kan användas. Såsom exempel kan här nämnas oljelik- nande vätskor, emulsioner eller eventuellt även suspensioner, dvs vät- skor med däri fördelade fasta partiklar. Under vissa omständigheter kan det även vara fördelaktigt att använda en vätska, som vid eller efter utstötning ur röret förångas till följd av trycksänkning. I detta fall, men även vid andra vätskor, kan drivelementet vara anordnat i ett drivelementet omgivande hus, dvs kan vara helt inkapslat. Själva drivelementet kan därvid t.ex. vara utformat såsom rotationskolv, där den axel på drivelementet som skall roteras är försedd med ett enda radiellt liv, vinge, skovel eller liknande. Under alla omständigheter roterar ett dylikt drivelement mindre än ett varv, varför exempelvis vid ett säkerhetsbälte, utan användning av en extra växel, exempelvis en kugghjulsväxel, den erhållna upprullningsvägen är i motsvarande grad liten. Företrädesvis används därför i stället drivelement, som, beroende på verkningstiden för masstrålen, företrädesvis en vätske- stråle, kan rotera flera eller t.o.m. många varv. Speciellt används turbinhjul, exempelvis Peltonhjul utan yttre hus.

För att underlätta anpassning till olika utrymen kan, enligt en lämplig utföringsform av uppfinningen, röret enligt krav 2 vara krökt utmed åtminstone en del av sin längd, exempelvis vid eller nära utloppsänden, för att åstadkomma en med avseende på bästa möjliga ut- nyttjande av den kinetiska energien så fördelaktig träffvinkel för masstràlen mot drivelementet som möjligt. Vid röret enligt uppfinning- en är således, till skillnad från den tidigare kända cylindern med kolv och högt utlopp inte endast den av vätskan fuktade innerwäggen vlíídóšddošd-dsid i i du Icrökt, utan samtidigt är även rörets utsida lccökt med en av rörväggens tjocklek bestämd andra krökningsradie, varigenom man genom rörkrökning- en får såväl en optimal vätskestyrning som en fördelaktig, anpassning till tillgängliga utrymmen. p Enligt ännu en, i krav 5 .definierad utföringsform av uppfinning- en utformas röret såsom en rörslinga. Härvid kan röret exempelvis lin- das i skruvspiral, i form av en stympad kon eller liknande, varvid i allmänhet båda rörändarna är undantagna. Företrädesvis används en skruvlinjeformig lindning med rak lindningsaxel, varvid intill varand- ra belägna lindningsvarv lämpligen ligger an mot varandra. Naturligt- vis kan vid en rörslinga lindningsaxeln vara krökt i ett plan eller i rummet. - « ' För så vitt det till följd av den dynamiska stötpåkänningen på grund av den vid funktionsaktivering ytterst kraftigt accelererade vätskan skulle kunna uppstå en icke önskad formändring av det krökta rörpartiet i form av en uträtning, visar sig enligt krav 4 en ytterli- gare fixering av röret vara fördelaktig, varvid röret t..ex. i det ut- satta området fästs vid transportanordningen med hjälp av ytterligare fästen. Vid en rörslinga kan de olika lindningsvarven t.ex. skruvas ihop med varandra. Det är dock fördelaktigare att i stället enligt krav 5 förbinda intill varandra» liggande lindningsvarv med varandra, varvid i regel några runt periferien fördelade punktformade förbindel- seställen är tillräckligt. En ytterligare, lämplig form för stödet anges i krav 6, och denna typ av stöd är speciellt lämpat för en cy- lindrisk rörslinga. Därvid ligger den relativt tunnväggiga stödhylsan, som är gjord i ett material med tillräcklig hållfasthet, speciellt stål, i allmänhet från början an mot de enskilda lindningsvarven, var- igenom i praktiken nästan helt förhindras att rörlindningarna utvid- gas radiellt.

Enligt krav 7 kan rotationekrafaeiementef på ett fördelaktigt sätt förenklas ytterligare därigenom att den vanligen förekommande kolven för stötliknande förträngning av en vätska ur en cylinder med hjälp av gastryck elimineras. Enligt uppfinningen påverkar gasen vät- skan direkt och driver ut denna ur röret såsom en praktiskt taget homo- gen pelare. Förutsättningen härför är dock att rörets inre tvärsnitt, med hänsyn till vätskans egenskaper och gastrycket inte är så stor, att det i den i röret befintliga vätskepelaren kan bildas en genom- gående kanal, via vilken en större eller mindre andel av tryckgasen skulle kunna strömma ut i det närmaste outnyttjad. Om så erfordras "7å1o9o9-s måste de i varje fall kritiska tvärsnittsmåtten, vilka skiljer den homogena vätskeströmningen från den inhomogena vätske-gasströmningen, bestämmas på experimentell väg.

För att å. ena sidan uppnå en enkel konstruktion och å andra sidan säkerställa invändningsfri funktionsberedskap även över längre tidrymder, exempelvis 'IO år, är enligt krav 8 den såsom utloppsände utformade röränden företrädesvis tillsluten med hjälp av en tunn me- tallskiva, som hålls fast på röret med hjälp av ett skruvlock. Före- trädesvis är dock denna brottskiva längs sin periferi ihoplimmad, ihop- lödd, ihopsvetsad eller liknande med röret. Eventuellt kan brottski- van även vara försedd med extra brottanvisningar. I stället för en metallskiva kan eventuellt även användas en skiva av plast, glas el- ler liknande material.

Enligt krav 9 föreslås att även vid êen andra röränden anordna ett brottelement, som likaså :företrädesvis utgörs av en tunn metall- skiva och är inspänt mellan patronläget för en drivladdningspatron och den i patronläget inskruvade andra röränden. Därigenom förbättras inte endast tätningen för den utströmmande vätskan, utan härigenom förbättras även omvandlingen av det i drivladdningspatronen befintliga drivladdningspulvret, en pyrotekzlisk sats eller liknande, därigenom att efter funktionsaktivering hindrar det ytterligare brottelementet sådana partiklar som slungats ut ur patronen och antänts, men ännu inte helt brunnit ut, att slungas in i vätskan och därigenom slockna och inte längre bidraga till tryckgasalstringen. Sedan ett i förväg bestämt tryck uppnåtts förstörs även detta brottelement, så att tryck- gasen verkar direkt på vätskan. Denna verkan kan förbättras ytterliga- re om det ytterligare brottelementet utformas enligt krav 10. Det så- som en liten skål utformade blockeringselementet anbringas i patron- läget, dock företrädesvis i själva röret, och pressas med hjälp av den i skålen inträngande tryckgasen radiellt an mot väggen. Genom denna tätningseffekt förbättras i början tätningen mot tryckgasen ytterliga- re, och dessutom befrämjas en invändningsfri omvandling av drivladd- ningspulvret, den pyrotelniiska satsen eller liknande.

Röret har företrädesvis cirkulärt tvärsnitt, men kan även ha t.ex. ovalt, fyrkantigt eller annat tvärsnitt. Enligt krav '11 har rö- ret över hela sin längd ett konstant inre tvärsnitt, och uppvisar t.ex. inte heller någon förträngning vid utloppsänden.

Uppfinningen förklaras i det följande närmare med hjälp av ett på bifogade ritning visat utföringsexempel, där: s* vvmøoe-sg i 6 Fig. 'l visar, delvis i snitt, en vy av rotationskraftelementet till- sammans med en bältesautomat, och fig. 2 visar en vy i riktning av pilen A i fig. 'I och fig. 5 visar en variant av tryckgasgeneratorn.

Vid den i fig. 'l visade bältesautomaten 'l med ett säkerhetshål- te 2 är en axel 5 förlängd i sidled och är förbunden med ett roterbart drivelement 4. Det såsom turbinhjul, t.ex. Peltonhjul, utformade driv- ' elementet Ll- följer, på grund av att det är fast förenat med axeln 5, varje axelrörelse under normal användning av det automatiska bältet.

Det t.ex. av stål tillverkade röret 5 med ett i förhållande till sin längd mycket litet inre, cirkulärt tvärsnitt är lindat såsom en cylind- risk rörslinga 6, vars lindningsvarv är i inbördes kontakt. bindnings- axeln '75 för rörslingan. 6 är här parallell med axeln 5. Röret 5 slutar med en utloppsände 8 ovanför drivelementet 4- på ringa avstånd från _ detta. Utloppsänden 8 är tillsluten med hjälp av en längs sin kant påsvetsad, förstörbar tunn metallplatta 9. Den andra änden 'IO på röret 5 är med hjälp av en gänga 'Mdfast inskruvad i det trycktåliga patron- läget 12, i vilket tryckgasgeneratorn 15, här i form av en drivladd- ningspatron, är införd från motsatta sidan. Drivladdningspatronen 15 hålls kvar i patronläget 42 med hjälp av en skruvpropp 'ILI- och kan ut- lösas på elektrisk väg via de båda tändledningarna 15. i I röret 5 ryms vätskan 16, företrädesvis vatten med tillsats av ett frostskyddsmedel. Vid sin andra ände '10 är röret 5 tillslutet med hjälp av en brottskiva '17 av metall. I det fria utrymmet 18 mellan tryckgasgeneratorn '15 och vätskan '16 finns inte någon kolv. Brottskivan '17 förstörs innan brottelementet 9 vid utloppsänden 8 på röret 5 för- störs, varför den inte fungerar såsom kolv, och varför tryckgasen så- ledes påverkar vätskan '16 direkt. För att förhindra att rörslingan 6 rullas ut till följd av dynamisk tryc@åkänning, är den omgiven med en yttre stödhylsa 19, t.ex. av stål. Lindningsvarven i rörslingan 6 lig- ger an direkt mot innerväggen till stödhylsan 19. De båda väsentligen raka ändarna av röret 5 befinner sig därvid, utanför stödhylsan 19.

Skruven 20 är avsedd för fastsättning av bältesautomaten med rotations- kraftelementet i fordonet.

Sidovyn i fig. 2 visar* tydligt hur utloppsänden 8 på röret 5 lutar relativt drivelementet 4, vilket är utformat såsom turbinhjul med skovlar 24. Rotationskraftelementet är t.ex. fästat direkt på bäl- tesautomaten 'i, därigenom att dess stödhylsa '19 är fastsvetsad med de båda sidodelarna till bältesautomaten fl, exempelvis längs kanten 22, 7 U77åO9o9-s varvid eventuellt även rörslingan 6 ytterligare är ihopsvetsad med stödhylsan 19. Beträffande de övriga hänvisningsbeteckningarna hän- visas till fig. 1. _ Vid det i fig. 5 visade patronläget 12 med inskruvat rör 5 är såsom brottelement ett skålformat blockeringselement 25 infört i den andra änden 10 av röret 5, så att det med sin öppna ände 24 vetter mot tryckgasgeneratorn 15.

Rotationskraftelementet fungerar på följande sätt: Vid en krocksituation aktiveras den i motorfordonet inbyggda sensorn och tänder på elektrisk väg drivladdningspatronen13. nn1av na alsuæme uqm$gasm1päwnkar,efter förstöring av brottskivan 1? eller den lilla skålen 25, vätskan 16. Under inverkan av vätsketrycket slits därefter brottelementet 9 sönder och lämnar fri väg för vätskan 16.

Vätskestrålen träffar turbinskovlarna 21, som försätter drivelementet 4 i rotation. Därigenom vrids axeln 5 i bältesautomaten 1 och slacket i bältet tages upp med en åtstramningskraft av 2000 till 5000 N. Ge- nom denna anordning erhålls vid en krocksituation en åtstramning av fastspänningen för de resande i ett motorfordon, innan den framåtrik- tade rörelsen påbörjas för de personer som skall skyddas.

Vid spännanordningar för säkerhetsbälten har rör med en inner- diameter mellan ca 8 och 20 m vid en längd av ca 200 till 400 mm vi- sat sig vara lämpliga. Väggtjockleken för dessa rör, som framställts av stål som normalt används för tryckrör, var mellan ca 0,5 och 2 mm.

Det ovan i samband med ett automatiskt säkerhetsbälte beskriv- na rotationskraftelementet enligt uppfinningen kan naturligtvis även användas tillsammans med fasta säkerhetsbälten i fordon, flygplan och liknande. Användning av rotationskraftelementet är dock ingalunda be- gränsad till säkerhetsbälten, säkerhetsnät och liknande säkerhetsan- ordningar som vid en olyckssituation skall spännas i transportanord- ningar, utan kan med.fördel användas då på en signal skall utföras kinematiska förlopp, där en rotationsrörelse förekomer. Exempelvis kan det därvid handla om upplindning av linor, spänning av spiralfjäd- rar, start av kolvmotorer, eller även andra translatoriska rörelseför- lopp som påbörjas därigenom att en rotationsrörelse överförs via en kuggstång eller liknande.

Claims (11)

77109039-8 _ i ' Patentkrav

1. Rotationskraftelement, speciellt för spännanordningar till säkerhetsanordningar för skydd av resande i transportmedel, spe- ciellt till säkerhetsbälten, försett med ett roterbart drivele- ment (H), en tryckgasgenerator (13) och en vätska för drivning av drivelementet, k ä n n e t e c k n a t av att vätskan (16) är anordnad i ett rör (5), som vid sin till drivelementet (4) hörande utloppsände (8) är stängt tills ett i förväg bestämt vätske- tryck uppnåtts, och vid sin andra ände (10) står i förbindelse med tryckgasgeneratorn (13).

2. Rotationskraftelement enligt krav 1, k ä n.n e t e c k n a t av att röret (5) är krökt utmed åtminstone en del av sin längd. i3.

3. Rotationskraftelement enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att röret (5) är krökt till en, företrädesvis skruvlinjeformad, rörslinga (6). Ä.

4. Rotationskraftelement enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a't av att röret (5) vid sitt krökta område är fixerat medelst åtminstone en yttre låsning, stöd eller liknande.

5. Rotationskraftelement enligt krav 3 och 4, k ä n n e t e c k- n a t av att rörslingans í6) lindningsvarv är ihoplimmade, ihop- lödda, ihopsvetsade eller liknande med varandra.

6. Rotationskraftelement enligt krav 3 och 4, k ä n n e t e c k- n a t- av_att'rörslingan (6) är omsluten av en yttre_stödhylsa (19). i

7. Rotationskraftelement enligt något av krav 1 - 6, k ä*n n e - t e c k.n a t av att rörets inre tvärsnittsmått är så anpassat till vätskans (16) egenskaper och det av tryckgasgeneratorn (13) alstrade gastrycket att nämnda gastryck genom direkt kontakt med vätskan, utan mellanliggande drivkolv, förmår driva ut vätskan 'ur röret. 7710909-8

8. Rotationskraftelement enligt något av krav 1 - 7, k ä n n e- t e c k n a t av att röret (5) vid sin utloppsände (8) är till- slutet medelst ett, företrädesvis metalliskt, brottelement (9).

9. Rotationskraftelement enligt något av krav 1-8, k ä n n e - t e c k n a t av att mellan tryckgasgeneratorn (13) och den andra änden (10) på röret (5) är anordnat ett företrädesvis metalliskt brottelement (17), som år avsett att förstöras vid ett i förväg bestämt tryck.

10. Rotationskraftelement enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att brottelementet är utformat såsom ett, företrädesvis i röret (5) infört, litet skålformigt blockeringselement (23), som med sin öppna ände (ZÄ) vetter mot tryckgasgeneratorn (13).

11. Botationskraftelement enligt något av krav 1 - 10, k ä n - n e t e c k n a t av att röret (5) över hela sin längd har ett konstant inre tvärsnitt. ANFURDA PUBLIKATIONER: