DE1295390B

DE1295390B - Aufwickelvorrichtung, insbesondere fuer Sicherheitsgurte

Info

Publication number: DE1295390B
Application number: DEG47872A
Authority: DE
Inventors: Strickland Jun Royce M
Original assignee: Rocket Power Inc
Current assignee: Rocket Power Inc
Priority date: 1958-12-17
Filing date: 1959-11-05
Publication date: 1969-05-14
Also published as: DE1292503B; US3077324A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufwickelvorrichtung, insbesondere für Sicherheitsgurte mit einer Haspel und einem durch eine Treibladung druckgasbeaufschlagten Kolben, der ein Schraubgetriebe zur Umsetzung der Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Haspel betätigt.
Anschnallgeschirre für die Fluggäste in Flugzeugen sind allgemein bekannt; ebenso waren bereits früher Sicherheitsvorrichtungen bekannt, um den Durchhang bzw. die Schlaffheit in den Anschnallgurten aufzunehmen. Ferner hat man Vorrichtungen entwickelt, um das Anschnallgeschirr in der richtigen eingestellten Lage zu verriegeln, wobei diese Vorrichtungen bei Beschleunigungen über eine bestimmte Größe hinaus in Tätigkeit traten.
Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 2 477 907 eine Schnellaufwickelvorrichtung der eingangs näher erläuterten Art bekannt, welche die Leinen von Last fallschirmen vor der Landung einziehen und dadurch den Aufprall mildern soll.
Bei der aus der USA.-Patentschrift bekannten Einrichtung ist die den pulverkraftbetriebenen Schubkolben aufnehmende Kammer im Innern der Haspel untergebracht. Das bedingt eine große radiale Ausdehnung der Vorrichtung und hat des weiteren den wesentlichen Nachteil, daß die mit dem Druckgas zu beaufschlagende Kolbenquerschnittsfläche verhältnismäßig klein ist. Diese kleine Querschnittsfläche- hat wiederum zur Folge, daß das ganze Gehäuse relativ hohe Drücke aushalten muß, da nicht nur die geringe Querschnittsfläche des Kolbens, sondern auch das große Drehmoment der einzuziehenden Gurte durch den Gasdruck kompensiert werden muß.
Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 2 736 522 eine ebenfalls pulverkraftbetriebene Schnellauslösevorrichtung zum Abwerfen von an Flugzeugen befestigten Außenlasten bekannt. Diese Schnellauslösevorrichtung besitzt eine von der übrigen Vorrichtung getrennte Explosionskammer zur Aufnahme einer Treibladung. Das Problem der Schnellaufwindvorrichtung ist in dieser Patentschrift nicht angesprochen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs erläuterten Art zu schaffen, welche es erlaubt, Gurte schnellstmöglich mit Hilfe einer Treibladung einzuziehen und dennoch eine so geringe Baugröße aufweist, daß sie auch zum Schnellspanner der Sicherheitsgurte eines Flugzeuginsassen geeignet ist. Dieses schnelle Spannen der Gurte ist ganz besonders notwendig bei Schleudersitzen, um den Inhaber des Sitzes in eine das Ausschleudern des Sitzes erlaubende Lage zu bringen. Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung dadurch gelöst, daß die Haspel innerhalb eines Zweikammergehäuses angeordnet ist, dessen eine Kammer den Kolben sowie eine Kolbenstange enthält, und daß die andere in axialer Verlängerung der ersten Kammer liegende Kammer das Schraubgetriebe enthält.
Die Ausbildung gemäß Erfindung erlaubt infolge der axialen Nebeneinanderanordnung nicht nur einen relativ großen Kolbenquerschnitt, sondern außerdem einen geringen Durchmesser der Haspel. Das gibt der Aufwickelvorrichtung eine wesentlich universellere Anwendbarkeit als sie bei der bekannten Vorrichtung gegeben ist, welche nur dann verwendbar ist, wenn auf die Baugröße keine wesentliche Rücksicht genommen werden kann.
Vorzugsweise ist eine einstellbare Sperre vorgesehen, welche die Haspel in einer normalen Betriebs-Lage festhält, die bei Zündung der Treibladung überwunden wird.
Vorteilhaft bildet die Haspel einen Teil des Schraubgetriebes und ist mit einem Innengewinde versehen, mit welchem ein axial verschiebbar aber nicht drehbar gelagerter Gewindebolzen zusammenwirkt, der mittels des Kolbens verschiebbar ist.
Um den Widerstand des Schraubgetriebes gering zu halten, besitzt dieses vorteilhaft rillenförmige Gewindegänge, in denen sich Kugeln befinden.
Um ein übermäßig schnelles Aufwickeln des Haspels zu vermeiden, bildet man die Vorrichtung vorteilhaft so aus, daß die den Kolben enthaltende Kammer auf der nicht mit Druckgas beaufschlagten Seite des Kolbens mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und als Auslaß eine Drosselöffnung enthält.
Vorteilhaft besitzt die Vorrichtung gemäß Erfindung ein von der Aufwickelvorrichtung getrenntes Gehäuse mit einer Explosionskammer zur Aufnahme einer Treibladung.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
F i g. 1 der Zeichnungen ist eine schematische perspektivische Darstellung; sie zeigt einen Teil der Anschnallgurtung, einen Sitz, ein Gerät zum Einstellen der Gurtung zusammen mit einer Zündvorrichtung für die Explosivladung; F i g. 2 ist eine Stirnansicht der Aufwickelvorrichtung; F i g. 3 zeigt die gleiche Stirnansicht, wobei einzelne Teile weggebrochen sind; F i g. 4 ist ein Längsschnitt der Aufwickelvorrichtung nach der Linie 4-4 in F i g. 2; F i g. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie 5-5 in Fig.4; F i g. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie 6-6 in F i g. 4; F i g. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie 7-7 in F i g. 4; F i g. 8 ist ein Längsschnitt der Explosionskammer nebst Zündvorrichtung nach der Linie 8-8 in F i g. 1. In den Zeichnungen ist an die Aufwickelvorrichtung 10 ein Gurt 12 angeschlossen. Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, hängt der Gurt 12 hinter der Rückenlehne des Sitzes 16 an der Anschnallgurtung des Sitzes. Dieser befindet sich in einem schnellen Fahrzeug oder Flugzeug. Die Vorrichtung 10 hat ein Gehäuse 20 mit den daran angebrachten Stirnwänden 22 und 24. Die Stirnwand 22 ist mit einer Abdichtung 26 versehen, da diese Stirnwand einen Teil der Gaskammer 28 in dem Gehäuse 20 bildet. In dem Gehäuse 20 befindet sich eine Querscheidewand 30. In dieser ist ein Lager 32 vorgesehen mit einem darin befindlichen Dichtungsring 34, welcher an der Oberfläche der im Lager 32 gelagerten Haspel 36 anliegt. Der Gurt 12 tritt durch die Öffnung 38 des Gehäuses 20 (F i g. 5) in die Haspelkammer 40. Das Ende des Gurtes ist an der Haspel 36 durch die Schrauben 42 und die Füllplatten 44 befestigt, wobei die letzteren in Aussparungen in der Oberfläche der Haspel 36 eingreifen.
Ein Dichtungsring 46 ist in einer Nut in einem Teil des Gehäuses 20 mit geringerem Innendurchmesser angebracht und liegt an einem Teil der Oberfläche des Haspels 36 an. Ein Radialnadellager 48 für die Haspel 36 ist in einer Aussparung des Gehäuses 20 neben dem Ring 46 eingebaut. Zwei Axialnadellager 50 und 52 berühren die entgegengesetzten Seiten des Flansches 54 der Haspel 36. Die Lager 50 und 52 befinden sich in einer ringförmigen Aussparung 55 zwischen einer Fläche der in das Gehäuse 20 eingeschraubten Halteschraube 56 und einer gegenüberliegenden Fläche 58 des Gehäuses.
Ein Trägheitsgesperre, das als solches nicht zur Erfindung gehört, steht mit dem Haspel in Triebverbindung. Die Konstruktion des Gesperres ersieht man am besten aus den F i g. 4, 6 und 7. Ein Trägheitsrad 62 mit den Zähnen 64 am Außenumfang und einer glatten Bohrung 66 sitzt auf dem Ende der Haspel 36 mit passendem Gleitsitz, so daß es sich mit dem letzteren dreht. Wenn jedoch auf die Haspel 36 hohe Drehbeschleunigungskräfte einwirken, reicht die Reibung nicht aus, um das Trägheitsrad mitzunehmen und es erfolgt eine Relativdrehung zwischen Haspel 36 und Trägheitsrad 62. Bei dieser geben die Nocken 68 und 70, welche aus einem Ende des Trägheitsrads 62 gegenüber den beiden Schaltklinken 72 und 74 hervorragen, letztere frei. Federn 76 und 78 drücken nun das eine Ende jeder Schaltklinke nach außen, wo es in einen Zahnkranz 80 einer Büchse 82 eingreift. Letztere ist durch Stifte 84 am Gehäuse befestigt. Die Schaltklinken 72 und 74 sind zwischen ihren Enden an den Zapfen 86 und 88 angebracht; diese sitzen in Öffnungen der Lappenpaare 90 und 92, die radial aus der Oberfläche der Büchse 94 nach außen ragen. Die Büchse 94 sitzt drehbar auf einem festen Zapfen 96 der Stirnwand 24 mittels eines Wälzlagers 98. Die Nocken 68 und 70 sind mit Aussparungen 100 bzw. 102 versehen, in welchen die Nasen der Schaltklinken 72 und 74 gewöhnlich ruhen. Wenn jedoch eine Relativdrehung zwischen dem Trägheitsrad 62 und der Haspel 36 eintritt, bewegen sich die Nocken gegenüber der Büchse 94, die durch Vorsprünge 104 mit der Haspel 36 verbunden ist, so daß die Nocken die Enden der Schaltklinken freigeben, so daß die Federn 76 und 78 die Schaltklinken nach außen drücken. Deren Enden erfassen dann die festen Zähne 80. Dadurch wird der Haspel 36 verriegelt, so daß er sich nicht drehen kann.
Um die Schaltklinken 72 und 74 aus dem Eingriff mit den Zähnen 80 zu lösen, werden die Nocken in ihre ursprüngliche Ruhelage (F i g. 7) zurückgeführt. Ein üblicher Kabelzug 110 ist durch ein Paßstück 112 in einer Rohrmuffe 114 des Gehäuses 20 (F i g. 6) angebracht. Am inneren Ende des Kabels sitzt eine Stange 116 mit den Zähnen 118, welche in die Zähne 64 des Trägheitsrads 62 eingreifen können, wenn der Kabelzug durch den Hebel 120 in der richtigen Richtung gezogen wird. Die Blattfeder 122 an der Stange 116 berührt eine Fläche des Gehäuses, damit die Zähne 118 auch sicher in die Zähne 64 eingreifen. Die Stange 116 kann jedoch, da sie an einem Drehzapfen 126 angebracht ist, über die Zähne 64 geschoben werden, wenn auf den Hebel 120 eine ausreichende Kraft ausgeübt wird und die Blattfeder 122 sich durchbiegt. Die Bewegung des Schwungrads 62 durch die Betätigung des Hebels 120 voll in einer und dann voll in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, daß die Nocken 68 und 70 gegenüber der Büchse 94 bewegt werden, so daß die erweiterten Enden der Schaltklinken 72 und 74 in die Taschen 100 und 102 der Nocken eingreifen.
In einem Ende des Gehäuses 20 befindet sich eine Rückholfeder 130. Die Rückholfeder hat ein gebogenes Ende 132 in einem Schlitz 134 der feststehenden Büchse 82. Das entgegengesetzte Ende 138 der Torsionsfeder 130 greift in einen Schlitz 140 in dem äußeren Ende der drehbaren Büchse 94 ein. Die Rückholfeder 130 übt eine elastische Kraft auf die Haspel 36 aus, und zwar mittels der drehbaren Büchse 94, welche mit Gewinde versehen und in einem Ende der hohlen Haspel 36 durch die Kugeln 104 verriegelt ist. Der Gurt 12 kann daher aus dem Gerät 10 herausgezogen werden, jedoch hat die durch die Torsionsfeder 130 ausgeübte elastische Kraft stets das Bestreben, den Gurt 12 wieder auf die Haspel aufzuwickeln.
Mit der Haspel 36 ist kraftschlüssig die Schnellspannvorrichtung verbunden. Diese Vorrichtung besteht aus einem Kolben 144 mit einer Kolbenscheibe 146, die axial in der Kammer 28 gleitet. Die Kolbenstange 148 ist hohl und umgibt einen Führungszapfen 150, welcher an der Stirnwand 22 angebracht ist. Am Umfang der Kolbenscheibe 146 sitzen Kolbenringe 152. Das innere Ende der Kolbenstange 148 befindet sich in einer Öffnung 154 der Scheidewand 30; in dieser Öffnung 154 befindet sich auch eine Ringdichtung 156, welche die Oberfläche der Kolbenstange 148 berührt. Das innere Ende der Kolbenstange 148 berührt das Ende eines Teils 160, welcher bei einer Axialbewegung des Kolbens 144 auf die Haspel 36 zu und in diese hineingetrieben wird. Die Hohlspindel der Haspel hat ein Schraubengewinde 162, der Gewindebolzen 160 Gewinderillen 164, in welchen die Kugeln 166 untergebracht sind, welche auch in die Gewindegänge 162 eingreifen. Ein die Umdrehung verhindernder Vierkantstab 170 gleitet axial in der Bohrung 172 der Spindel 96; diese Bohrung hat einen Querschnitt gleich dem des Stabs 170. Auch in der Mitte des Gewindebolzens 160 befindet sich eine Bohrung 174, in welcher der Stab 170 hineinragt. Wenn sich nun der Kolben 144 in F i g. 4 gesehen nach rechts bewegt, stößt das innere Ende der Kolbenstange an den Gewindebolzen 160 und schiebt ihn axial, aber ohne Drehung durch die Mitte der Haspel 36 hindurch. Da der Gewindebolzen mit der Haspel 36 durch ein Gewinde verbunden ist, muß sich die Haspel drehen, wodurch der Gurt 12 auf die Haspel gewickelt wird.
In dem Gehäuse 20 befindet sich eine Dämpfungsflüssigkeit 180 zwischen der Scheidewand 30 und einer Fläche der Kolbenscheibe 146 des Kolbens 144. In einer Wandung des Gehäuses 20 befindet sich eine Drosselöffnung 182. Diese ist dazu bestimmt, die Geschwindigkeit des Kolbens 144 zu vermindern, wenn er sich dem Ende seines Hubs nähert, so daß keine unzulässig hohen Kräfte auf den Inhaber des Sitzes übertragen werden, wenn der Gurt infolge der Wirkung des Gasdrucks in der Kammer 28 rasch eingezogen wird. Der Gasdruck wird in einer besonderen Explosionskammer 186 (F i g. 8) erzeugt, von wo aus die Druckgase durch eine Rohrleitung 190 in die Kammer 28 gelangen. Die Rohrleitung 190 ist durch einen Anschlußteil192 an die Explosionskammer 186, durch einen Anschlußteil 194 an eine Rohrmuffe 196 des Gehäuses 20 angeschlossen. Ein Kanal 198 erstreckt sich von der Rohrmuffe 196 zu der Kammer 28.
Die Kammer 186 enthält einen Treibsatz 200 im Verbrennungsraum 202 sowie eine Zündpille 204. Das Verschlußstück 206 befindet sich an einem Ende des Raums 202 und trägt einen Schlagbolzen 208 zusammen mit einem Scherstift 210, der in eine Nut 214 des Schlagbolzens 208 hineinpaßt. Wird auf den Schlagbolzen 208 eine Kraft ausgeübt, welche den Scherstift 210 abschert, dann wird der Schlagbolzen gegen die Zündpille 204 geschleudert, der Treibsatz verbrennt und die dabei entwickelten Gase entweichen durch die Auslaßöffnungen 216 vor dem Anschlußstück 192. Die Gase gelangen dann unter erheblichem Druck in die Kammer 28. Auf den Schlagbolzen 208 kann entweder von Hand oder auch automatisch eine ausreichende Kraft ausgeübt werden, um die Treibladung zu entzünden.
Wenn sich der Steuerhebel 120 in der »Frei«-Stellung befindet, kann sich die Haspel 36 in der Richtung drehen, in der sie den Gurt 12 abgibt, wobei dieser Drehung die elastische Kraft der Feder 130 entgegenwirkt. Das Geschirr 14 schmiegt sich dabei an den Insassen an, der sich dabei aber ungehindert bewegen kann.
Sollte der Inhaber des Sitzes wünschen, die Haspel zu verriegeln, dann braucht er nur den Hebel 120 zu betätigen. Dadurch kommen die Zähne 118 in Eingriff mit den Zähnen 64 des Trägheitsrads 62. Die Haspel 36 kann sich dann nicht drehen, da zwischen den sich berührenden Flächen des Trägheitsrads und der Haspel genügend Reibung erzeugt wird, um den Gurt 12 in der verriegelten Lage zu halten.
Bei hoher Beschleunigung, beispielsweise wenn der Inhaber des Sitzes unter der Einwirkung einer Beschleunigung in der Größenordnung 2 oder 3 g steht, wird die Haspel 36 gegenüber dem Trägheitsrad 62 bewegt und die Schaltklinken mit den feststehenden Zähnen 80 in Eingriff gebracht. Demzufolge wird der Haspel durch die Sperrklinke verriegelt und damit ist auch das Anschnallgeschirr in verriegelter Lage.

Claims

Patentansprüche: 1. Aufwickelvorrichtung, insbesondere für Sicherheitsgurte, mit einer Haspel und einem durch eine Treibladung druckgasbeaufschlagten Kolben, der ein. Schraubgetriebe zur Umsetzung der Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Haspel betätigt, dadurch gekennzeichn e t, daß die Haspel innerhalb eines Zweikammergehäuses (20) angeordnet ist, dessen eine Kammer (180) den Kolben (146) sowie eine Kolbenstange (144) enthält, und daß die andere, in axialer Verlängerung der ersten Kammer liegende Kammer (40) das Schraubgetriebe (160-36) enthält.
2. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine einstellbare Sperre (116, 64), welche die Haspel (36) in einer normalen Betriebslage, die bei Zündung der Treibladung überwunden wird, festhält.
3. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haspel (36) einen Teil des Schraubgetriebes bildet und mit einem Innengewinde (162) versehen ist, mit welchem ein axial verschiebbar, aber nicht drehbar gelagerter Gewindebolzen (160) zusammenwirkt, der mittels des Kolbens (146) verschiebbar ist.
4. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubgetriebe rillenförmige Gewindegänge besitzt, in denen sich Kugeln (166) befinden.
5. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (144) enthaltende Kammer auf der nicht mit Druckgas beaufschlagten Seite des Kolbens mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und eine Drosselöffnung (182) enthält.
6. Aufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein von der Aufwickelvorrichtung (10) getrenntes Gehäuse (186) mit einer Explosionskammer (202) zur Aufnahme einer Treibladung (200).