DE3710032A1 - Seilbremse fuer den antrieb einer sicherheitsgurt-rueckstrammvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Seilbremse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 32 31 807 ist eine Sicherheitsgurt-Rückstramm­ vorrichtung bekannt, deren Antrieb eine Seilrolle aufweist, die von einem Zugseil mehrfach umschlungen ist. Das eine Ende des Zugseils ist an einen Linearantrieb, beispiels­ weise einen Kolben/Zylinder-Antrieb, angeschlossen, während das andere, freie Ende durch eine Seilbremse geführt und darin durch Umlenkung an ortsfesten, aus der Führungsebene des Zugseils herausragenden Hindernissen gehemmt ist. Die Seilbremse ist erforderlich, damit das Zugseil nach Art einer Umschlingungskupplung auf der Oberfläche der Seil­ rolle festgezogen wird.

Da die über eine solche Umschlingungskupplung übertragbaren Kräfte den durch die Seilbremse erzeugten Hemmkräften proportional sind, müssen diese Hemmkräfte ausreichend groß sein, damit die maximal benötigte Antriebskraft auf die Seilrolle und durch diese auf die Gurtspule der Rückstrammvorrichtung übertragen werden kann. Der Linear­ antrieb der Rückstrammvorrichtung muß so dimensioniert werden, daß er zusätzlich zu der benötigten Antriebs­ kraft für den Rückstrammvorgang auch die durch die Seil­ bremse erzeugten Hemmkräfte überwindet, die durch den Seilumschlingungseffekt auf der Antriebsseite der Seil­ rolle mit dem Umschlingungswinkel exponentiell verstärkt wirksam sind. Damit nun aber keine unnötig hohe Antriebs­ kraft benötigt wird, sollte die Hemmwirkung der Seilbremse möglichst konstant sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Seilbremse zur Verfügung zu stellen, durch die bei einer Sicherheitsgurt-Rückstrammvorrichtung mit Umschlingungs­ kupplung die von der Seilbremse erzeugten Hemmkräfte möglichst konstant und insbesondere weitgehend unabhängig von Temperaturschwankungen sowie Herstellungstoleranzen sind.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Seilbremse erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eines der Hindernisse eine unter einem Neigungswinkel von weniger als 90° zu der Führungsebene geneigte Kontaktfläche für das Zugseil aufweist. Es wurde gefunden, daß durch diese einfache Maßnahme eine weitgehend konstante Hemmwirkung der Seilbremse erreicht wird. Durch die zur Führungsebene unter einem Winkel von weniger als 90° geneigte Kontakt­ fläche für das Zugseil wird dieses beim Überlaufen des Hindernisses in den V-förmigen Spalt hineingezogen, den diese geneigte Kontaktfläche mit der Führungsebene bildet. Hierbei läuft das Zugseil gleichmäßig zwischen der Füh­ rungsebene und der geneigten Kontaktfläche. Insbesondere wird der Neigung des Zugseiles entgegengewirkt, quer zu seiner Längsrichtung zu wandern. Durch Herstellungstole­ ranzen bedingte Durchmesseränderungen des Zugseils haben kaum Einfluß auf die Hemmwirkung. Diese bleibt auch inner­ halb eines weiten Temperaturbereiches von beispielsweise -40 bis +80°C weitgehend konstant.

Durch die im Patentanspruch 2 angegebene Weiterbildung der Erfindung wird ein besonders gleichmäßiger Lauf des Zugseils erreicht. Bei dieser Ausführungsform sind drei an den Ecken eines Dreiecks angeordnete Hindernisse vor­ gesehen, von denen die beiden bezüglich des Zugseils be­ nachbarten Hindernisse jeweils eine Kontaktfläche für das Zugseil aufweisen, deren gleicher Neigungswinkel zu der Führungsebene weniger als 90° beträgt, während vorzugs­ weise die Kontaktfläche des dritten, bezüglich des Zug­ seils gegenüberliegenden Hindernisses senkrecht zu der Führungsebene orientiert ist. Als besonders günstig hat sich ein Neigungswinkel von etwa 75° zwischen den Kontakt­ flächen der beiden Hindernisse und der Führungsebene er­ wiesen.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 und 2 schematische Schnittansichten zur Erläute­ rung der Wirkungsweise einer Umschlingungskupplung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungs­ gemäßen Seilbremse für eine Umschlingungskupplung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Art;

Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 3 gezeigten Seil­ bremse; und

Fig. 5 eine Draufsicht der in den Fig. 3 und 4 ge­ zeigten Seilbremse mit durch diese hindurchge­ führtem Zugseil.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Umschlingungskupplung zur Umsetzung einer Linearbewegung in eine Drehbewegung besteht aus einer Seilrolle 1, die drehfest an die Gurt­ spule einer (nicht gezeigten) Sicherheitsgurt-Rückstramm­ vorrichtung angeschlossen ist, aus einem die Seilrolle 1 in mehreren Windungen umschlingenden Zugseil 3 und einer Seilbremse 4. Das Zugseil 3 weist einen an einen (nicht gezeigten) Linearantrieb, beispielsweise Kolben/Zylinder- Antrieb mit pyrotechnischer Ladung, angeschlossenen An­ triebsabschnitt 3 a, einen die Seilrolle 1 umgebenden Um­ schlingungsabschnitt 3 b und einen freien Endabschnitt 3 c auf, der durch die Seilbremse 4 geführt ist. Die Seilbrem­ se 4 besteht aus drei dreieckförmig angeordneten, zylinder­ förmigen Hindernissen 4 a, 4 b, 4 c, zwischen denen das freie Ende 3 c des Zugseils 3 hindurchgeführt ist, wobei die Abstände zwischen diesen Hindernissen so gewählt sind, daß eine Umlenkung des Zugseils stattfindet. Die auf das freie Ende 3 c des Zugseils ausgeübten Hemmkräfte entstehen durch Reibung und Deformierung des Zugseils entgegen seiner Eigensteifigkeit. Die Eigensteifigkeit des Zugseils 3 hat auch zur Wirkung, daß sein Umschlin­ gungsabschnitt 3 b im radialen Abstand von der Außenober­ fläche der Seilrolle 1 verbleibt, solange kein Zug am Antriebsende 3 a des Zugseils 3 auftritt. Dieser Zustand ist in Fig. 1 gezeigt. Auf seiner Außenseite kann sich das Zugseil 3 in diesem Zustand an einer gehäusefesten Führungswand 6 abstützen. Sobald aber am Antriebsende 3 a eine Zugkraft S 2 auftritt, die der aktivierte Linearan­ trieb liefert, legt sich das Zugseil 3 mit seinem Um­ schlingungsabschnitt 3 b an die Oberfläche der Seilrolle 1 an, wobei in dem freien Ende 3 c des Zugseils die erheblich kleinere Zugkraft S 1 auftritt, die gleich der durch die Seilbremse 4 erzeugten Hemmkraft ist. Diese Hemmkraft ist aber Schwankungen aufgrund von Herstellungstoleranzen, insbesondere bei den Seileigenschaften, Temperaturschwan­ kungen und aufgrund eines ungleichmäßigen Laufes des Zug­ seils zwischen den Hindernissen unterworfen.

Durch die in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigte Ausbildung der erfindungsgemäßen Seilbremse wird eine annähernd konstante Hemmkraft auf das freie Ende des Zugseils aus­ geübt. An einem einzigen, allgemein blockförmigen Bau­ teil 10 sind 3 zapfenförmige Hindernisse 12, 14, 16 an­ geformt, die aus einer ebenen Grundfläche 18 herausragen, die der Führungsebene für das Zugseil 20 (Fig. 5) ent­ spricht. Wie die Fig. 5 zeigt, sind die beiden zapfen­ förmigen Hindernisse 12, 14 bezogen auf das Zugseil 20 nebeneinander und im Abstand voneinander angeordnet, wäh­ rend das Hindernis 16, wiederum bezogen auf das Zugseil 20, den beiden Hindernissen 12, 14 im Abstand gegenüber­ liegend angeordnet ist. Die Kontaktflächen für das Zug­ seil 20 sind mit 12 A, 14 A bzw. 16 A bezeichnet. Sie sind jeweils zum Zugseil hin konvex gewölbt. Die Kontaktfläche 16 A des Hindernisses 16 ist senkrecht zu der Grundfläche 18 orientiert. Die Kontaktflächen 12 A, 14 A der Hindernisse 12, 14 sind jedoch, wie in Fig. 4 gezeigt ist, um einen Neigungswinkel a gegenüber der Grundfläche 18 geneigt und schließen über eine dem Seildurchmesser etwa entsprechende Krümmung an diese Grundfläche an.

Der Neigungswinkel α beträgt vorzugsweise etwa 75°. Zwischen den Kontaktflächen 12 A, 14 A und der Grundfläche 18 ist somit jeweils ein U-förmiger Spalt gebildet, in den das hindurchgeführte Zugseil 20 mit der resultieren­ den Querkraft F (Fig. 4) hineingezogen wird. Durch diese Querkraft F wird das Zugseil 20 daran gehindert, aufgrund der Verseilung an den Hindernissen 12, 14, 16 hochzuwan­ dern, wobei es sich aus ihnen lösen könnte. Ferner wird eine gleichmäßige Anlage des Zugseils nicht nur an den Hindernissen, sondern auch an der Grundfläche 18 erreicht.

Wie die Fig. 3 zeigt, bildet die erfindungsgemäße Seil­ bremse einen einzigen Körper, der in eine komplementär geformte Aussparung der Sicherheitsgurt-Rückstrammvor­ richtung (nicht gezeigt) einsetzbar ist. Dieser Körper läßt sich kostengünstig als Gußteil mit hoher Genauig­ keit herstellen. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung einer Zinklegierung, die durch Druckguß verarbeitet wer­ den kann. Wenn ferner als Zugseil ein Stahlseil verwendet wird, ergibt sich eine günstige Materialpaarung, da Zink­ legierungen gegenüber Stahl relativ weich sind und sich das Stahlseil beim Lauf zwischen den Hindernissen 12, 14, 16 in deren Oberfläche geringfügig eingräbt, wodurch das Zugseil zusätzlich geführt wird.

Eine weitere Verbesserung der Führung des Zugseils 20 wird durch Wandungsteile 22, 24 erreicht, die jeweils in einem geringen Abstand L von den äußeren Hindernissen 12, 14 angeordnet sind und einen Winkel β mit der Laufrichtung des Zugseils 20 zwischen den Hindernissen 12, 14, 16 bilden. Das Zugseil 20 ist einseitig an den Innenflächen der Füh­ rungswände 22, 24 in Anlage. Der Winkel β beträgt vorzugs­ weise etwa 30 bis 45°.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird die Höhe der Hinder­ nisse 12, 14, 16 vorzugsweise um ein vorbestimmtes Maß d größer gewählt als die größte Querschnittsabmessung des unter Last zu ovaler Querschnittsform verformten Zugseils 20. Auch ohne aufgesetzte Halteplatte oder dgl. besteht daher keine Gefahr, daß das Zugseil 20 zwischen den Hin­ dernissen 12, 14, 16 nach oben herausrutscht. Der Quer­ schnittsform des zwischen die Hindernisse 12, 14, 16 ein­ gezwängten, aber noch nicht mit Zug belasteten Zugseils 20 entspricht die konkave Rundung, mit der jede Kontakt­ fläche 12 A, 14 A, 16 A an die Grundfläche 18 anschließt. Durch die Krümmung des Zugseils 20 zwischen den Hinder­ nissen 12, 14, 16 ändert sich seine Querschnittsform, da auf der Innenseite der Krümmung eine Stauchung und auf der Außenseite ein Zug im Verbund der verseilten Draht­ litzen auftritt. Die veränderte Querschnittsform kommt einem Ellipsenbogen nahe. Die Anpassung der Übergangs­ krümmung der Kontaktflächen 12 A, 14 A, 16 A an diese Form gewährleistet eine geringe Störung des Seilverbundes der Drahtlitzen durch Vergrößerung der Anlagefläche an den Hindernissen, so daß eine gleichmäßige Hemmwirkung beim Durchlaufen des Zugseils 20 zwischen diesen Hindernissen erhalten wird.

Claims (11)

1. Seilbremse für den Antrieb einer Sicherheitsgurt-Rück­ strammvorrichtung, deren Seilrolle von einem Zugseil mehr­ fach umschlungen ist, dessen eines Ende an einen Linearan­ trieb angeschlossen ist und dessen anderes Ende durch die Seilbremse geführt und darin durch Umlenkung an ortsfesten, aus der Führungsebene des Zugseils herausragenden Hinder­ nissen gehemmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines (12, 14) der Hindernisse (12, 14, 16) eine unter einem Neigungswinkel (α) von weniger als 90° zu der Füh­ rungsebene (18) geneigte Kontaktfläche (12 A, 14 A), für das Zugseil (20) aufweist.

2. Seilbremse nach Anspruch 1, mit drei an den Ecken eines Dreiecks angeordneten Hindernissen, von denen bezüglich des zwischen ihnen hindurchgeführten Zugseiles zwei im Abstand voneinander und nebeneinander angeordnet sind und das dritte den beiden benachbarten Hindernissen im Abstand gegenüberliegend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide benachbarten Hindernisse (12, 14) eine unter einem Neigungswinkel (α) von weniger als 90° zu der Füh­ rungsebene (18) geneigte Kontaktfläche (12 A, 14 A) für das Zugseil (20) aufweisen.

3. Seilbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte (16), den beiden benachbarten Hindernis­ sen (12, 14) bezüglich des Zugseils (20) gegenüberlie­ gende Hindernis eine Kontaktfläche (16 A) für das Zugseil (20) aufweist, die senkrecht zu der Führungsfläche (18) orientiert ist.

4. Seilbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) etwa gleich 75° ist.

5. Seilbremse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Hindernisse (12, 14, 16) mit die Führungsebene (18) des Zugseils (20) definierenden ebenen Fläche als einstückiges Bauteil (10), vorzugswei­ se als Formgußteil, ausgebildet sind.

6. Seilbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, für ein Zugseil aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisse (12, 14, 16) aus einem im Vergleich zu Stahl relativ weichen metallischen Werkstoff bestehen.

7. Seilbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff eine Zinklegierung ist.

8. Seilbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Hindernisse (12, 14, 16) größer ist als die größte Querschnittsab­ messung des unter Last zu einem ovalen Querschnitt ver­ formten Zugseils (20).

9. Seilbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil (20) in Lauf­ richtung vor und/oder hinter wenigstens einem der Hindernisse (12, 14, 16) durch eine Führungswand (22, 24) geführt ist, die den Ein- bzw. Auslaufwinkel (b) des Zug­ seils (20) in die bzw. aus der Seilbremse festlegt.

10. Seilbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswand (22, 24) in einem bestimmten Abstand (L) von dem benachbarten Hindernis (12, 14) endet.

11. Seilbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (12 A, 14 A, 16 A) an die Führungsebene (18) über eine konkave Rundung anschließen, deren Form an die Querschnittsform des zwi­ schen die Hindernisse (12, 14, 16) eingezwängten, nicht zugbelasteten Zugseils (20) angepaßt ist.