DE2815682C2 - Vorrichtung mit druckmittelbetätigter Antriebseinrichtung zum Drehantrieb eines in einem Rahmen geführten Drehkörpers - Google Patents
Vorrichtung mit druckmittelbetätigter Antriebseinrichtung zum Drehantrieb eines in einem Rahmen geführten DrehkörpersInfo
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Description
— daß der schlauchförmige Körper (48) einstückig und in s?taem mittleren Bereich so umgebogen
ist, daß sich zwei gleichsinnig um die Achse (32) gewickelte, aufeinander zulaufende Stränge
(48a, 48b) bilden, deren freie Enden (34a, 34b) übereinandergelegt und im axial mittleren Bereich
der Achse (32) befestigt sind und wobei die Stränge (48a, 4Sb) untei teilweiser Zusammendrückung
des schlauchförmigen Körpers (48) in Schraubenwindungen mit gegenläufiger Steigung um die Achse (32) bis zu den Seitenwänden
(36,37) des Rahmens aufgewickelt sind,
— daß die E,.Jen (34a, 34b) des schlauchförmigen
Körpers (48) in völlig piattp^drücktem Zustand durch ein ösenbiech (31) hermetisch verschlossen
und damit an der Achse 'M) befestigt sind,
wobei wenigstens einer der Stränge (48a, 48b) mit der Druckquelle in Verbindung steht, und
— daß zur Aufnahme der Umbiegungszone der
gegenläufigen Wendel der aufgewickelten Stränge(48a,48Ζ^είη Halter (35) am Gehäuse in
axial mittlerer Lage vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (35) einen U-förmigen
Querschnitt aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle ein pyrotechnischer
Gastreibsatz (39) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pyrotechnische Gastreibsatz im
Inneren des schlauchförmigen Körpers (48) untergebracht ist und daß seine Zündung elektrisch erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Körper (48)
wenigstens eine innere metallische Verstärkung (12) aus geflochtenen Stahldrähten aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige
Körper (48) im übrigen aus gummi- oder kunststoffartigem Material besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen während der Unterdrucksetzung des schlauchförmigen Körpers (48) drehbeweglich
ist und zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes (30) dient.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rahmen
und den beweglichen Teilen (ösenbiech 3f, rohrförmige Achse 32) ein Richtgesperre angeordnet ist, das
die relative Bewegung des Rahmens und des Ösenblechs (31) beim Unterdrucksetzen des schlauchförmigen
Körpers (48) gestattet.
ίο Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit dru :kmitlelbetätigter
Antriebseinrichtung zum Drehantrieb eines in einem Rahmen geführten Drehkörpers, dessen
drehbare Achse im Rahmen gelagert ist, wobei die Antriebseinrichtung aus einem um diese Achse gewickelten
schlauchförmigen, elastischen Körper besteht, der ■bei fehlendem Innendruck einen im wesentlichen flachen
und engen Innenquerschnitt aufweist, während er sich unter Innendruck aufweitet und streckt, wobei wenigstens
zwei unterschiedliche Abschnitte des schlauchförmigen Körpers jeweils mit dem einen Ende mit dem
Rahmen und mit ihrem anderen Ende mit der Achse verbunden sind, und wobei der schlauchförmige Körper
mit einer Druckquelle in Verbindung steht.
Eine derartige Vorrichtung zeigt die US-PS 34 81 253.
Mit diesem bekannten Drehantrieb ist es möglich, eine
Welle um 90° oder 180° hin- und herzuschwenken. Dabei werden schlauchförmige Körper verwendet, die
durch Bänder auf großen Teilen ihrer Oberfläche umschlossen sind. Die Bänder sind jeweils an einem Punkt
mit einer zylindrischen Außenwand der Vorrichtung verbunden, während das jeweils innere Ende der Bänder
mit der drehbaren Achse verbunden ist. Durch wechselweises Unterdrucksetzen der schlauchförmigen Körper,
die an einer auf einem Hebel sitzenden Rolle angreifen.
wird die Drehung der Achse bewirkt. Für einen Drehantrieb von mehr als 180° ist die Vorrichtung nicht verwendbar.
Außerdem ist sie mit einer gewissen Trägheit behafiet und es lassen sich auch keine großen Kräfte
erzielen.
Durch die DE-AS 22 62 889 ist eine Aufwickelvorrichtung zum Spannen des Gurtes von Flugzeug- und
Fahrzeuginsassen bekanntgeworden, bei der die Aufwickelrolle für das Zugmittel als Drehkolben ausgebildet
ist. Die Vorrichtung arbeitet mit einem elektrisch gezündeten Gastreibsat;:. Sie hat einen großen Raumbedarf
und kann nur verhältnismäßig geringe Kräfte übertragen. Zu dieser Gruppe von Drehantrieben gehört
auch die FR-PS 21 36 755. bei der eine Turbine Verwendung findet, die aber kein großes Drehmoment
so entwickeln kann.
Die FR-PS 22 79 429 weist einen ringförmigen Kolben auf, der innerhalb der Aufwickeltrommel ankuppelbar
ist und gleichzeitig ein Antriebs- und Drehelement darstellt. Diese Art von Aufwickelvorrichtung hat nur
einen beschränkten Energiewirkungsgrad wegen der geringen Steigung des innerhalb der Aufwickeltrommel
befindlichen schraubenförmigen Führungselements.
Da der Rückzug der Sicherheitsgurte in einer Zeit von etwa 10 msec erfolgen muß und die Rückzugvorrichtungen
einen geringen Platzbedarf aufweisen sollen, werden Treibgase mit Drücken von einigen Hundert
bar verwendet, die im allgemeinen von der Zündung eines in der Rückzugeinrichtung angeordneten Gastreibsatzes
stammen. Die Verwendung von Hochdruck-
b5 gas bedingt eine Betriebslautstärke, die sehr hoch ist,
wenn die Treibgase aus der Rückzugeinrichtung ausgestoßen werden, wobei jeder Gasaustritt selbst ohne
merklichen Einfluß auf die Rückzugeigenschaften eine
starke Erhöhung der Betriebslauistärke bedingt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu
verbessern, daß ihr Energieleistungsgrad hoch ist, keine Verbrennungsgase ausgestoßen werden und praktisch
kein Lärm verursacht wird, wobei die Herstellung preisgünstig sein soll.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht den Einsatz einer sehr hohen Energie m sehr kurzer Zeit.
Die entwickelte Zugkraft hat etwa 3500 N, wobei die Zeit kleiner als 10 msec ist und die Rückzuglänge etwa
100 mm beträgt. Es werden keine Verbrennungsgase freigesetzt, die Vorrichtung verursacht praktisch keinen
Lärm und läßt sich preiswert herstellen.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht eines ersten Beispiels, die
eine Rückzugeinrichtung bildet, deren Rahmen beim Aufwickeln eines verschiebbaren Organs mitwv-kt;
F i g. 2 eine Seitenansicht eines zweiten Beispiels ähnlich Fig. 1;
Fig.3 eine Teilansicht des in Fig. 1 und 2 nicht gezeigten
beweglichen Elements;
F i g. 4 die Seitenansicht des in F i g. 2 gezeigten Beispiels;
F i g. 5 einen teilweisen Schnitt V-V des in F i g. 2 gezeigten Beispiels in Ausgangsstellung vor der Unterdrucksetzung
des biegsamen Rohrs;
Fig.6 einen teilweisen Schnitt des zweiten Beispiels,
wobei dieser Schnitt demjenigen in Fig.5 entspricht
und die Vorrichtung nach der Unterdrucksetzung des biegsamen Rohrs in der Endstellung zeigt;
F i g. 7 einen teilweisen Schnitt V-V des in F i g. 2 gezeigten zweiten Beispiels.
F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung, die den Drehantrieb eines Sicherheitsgurts 30 ermöglicht, der sich frei in einem
Ösenblech 31 bewegt, welches das bewegliche Hauptelement bildet und mittels zweier Schrauben 33
an der zentralen Achse 32 befestigt ist. Zur Erleichterung des Verständnisses von Fig. 1 und 2 ist dort das
Ösenblech 31 nicht dargestellt. Das ösenblech ermöglicht
die Befestigung der zwei freien Enden 34a und 34b eines schlau^hförmigen Körpers 48. Dieser ist in sich
gekrümmt zur Bildung zweier Stränge 48a, 4Sb, bevor er auf die zentrale Achse 32 aufgewickelt wird, wobei er
zur Verformung seines Querschnitts teilweise zusammengedrückt wird. Der scHauchförmige Körper ist gegenüber
hohem Druck widerstandsfähig, er weist eine innere metsUische Verstärkung 12 aus geflochtenen
Stahldrähten auf. Die Verstärkung 12 ist innen und außen von einer Schicht aus Neoprengummi (Chloropren-Polymerisat)
bedeckt, wobei die äußere Schicht zur Erleichterung der Befestigung von jedem Ende des Körpers
abgezogen sein kann. Auf halber Länge der zentralen Achse 32 sind die beiden Enden aufeinandergelegt.
Die beiden Stränge 48a, 48b des schlauchförmigen Körpers
48 sind zu den Enden der Achse 32 hin in gegenläufigen Windungen aufgewickelt, wobei der mittlere Teil
des schlauchförmigen Körpers 48 in eine Nut eines Halters 35 des Rahmens eingesetzt ist, der in Längsrichtung
U-förmig ist. Der Rahmen hat zwei Seitenwände 36 und 37, die durch den Halter 35 und durch einen Achsbolzen
38 miteinander verbunden sind, um die sich die zentrale Achse 32 drehen kann, ^er Achsbolzen 38 und der
schlauchförmige Kör per 48 werden von einem nicht gezeigten
Abscherstift vorübergehend festgelegt. Ein im schlauchförmigen Körper 48 angeordneter Gastreibsatz
39 ist nur teilweise zusammengedrückt und weist hierdurch einen länglichen inneren Kanal auf. Der Gastreibsatz
39 besteht aus einem ultraschnellen Zünder 40, der mit zwei flachen Leitern 41 verbunden ist, wobei
Zirkonzündpulver42 in einem Beutel 43 um den Zünder herum angeordnet ist. Der Beutel 43 ist in einem weichen
äußeren Behälter enthalten, der mit 2 g einrohrförmigem
Nitrozellulosepulver 44 gefüllt ist (F i g. 7).
Wenn der Kollisionsdetektor einen elektrischen Impuls in die Leiter 41 schickt, gibt der Gastreibsatz eine
Gasmenge bei hoher Temperatur ab, die die Erzeugung eines Drucks von etwa 250 bar im schlauchförmigen
Körper 48 ermöglicht, dessen anfängliche Innen- und Außendurchmesser z. B. 13 bzw. 23 mm sind und dessen
Gesamtlänge z. B. 300 mm beträgt Diss ermöglicht die
Bildung zweier Windungen ui.n die Achse 32 mit einem
Durchmesser von z. B. 15 mm, wobei der schlauchförmige Körper 48 in der Ausgangsstellu^ praktisch vollständig
zusammengedrückt ist. je rntiiir der Druck im
schlauchförmigen Körper 48 zunimmt, umso mehr neigt er dazu, einen kreisförmigen Querschnitt anzunehmen,
der ein wenig über dem anfänglichen Querschnitt liegt aufgrund der Verformbarkeit der metallischen geflochtenen
Verstärkung. Diese mit der Druckzunahme verbundene Volumenzunahme leistet am Sicherheitsgurt
eine große Arbeit, wobei die Aufwickeltrommel einem Drehmoment ausgesetzt ist, das aus der Durchmesserzunahme
der mittleren Faser des schlauchförmigen Körpers 48 resultiert und das nach dem Brechen des
Abscherstifts 20 die Drehung nach sich zieht.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Freilauf eine Klauenkupplung mit asymmetrischen Zähnen. Diese Klauenkupplung besteht einerseits aus einem mit der Seitenwand 37 verbundenen Kranz 45 und andererseits aus der Achse 32, die an einem Ende mit Zähnen versehen ist und am anderen Ende eine Bohrung aufweist, in die eine Schraubenfeder 46 eingesetzt ist, die zwischen dem Grund der Bohrung und der Seitenwand 36 zusammengedrückt ist. Gemäß dem in Fig. 2 und 4 gezeigten Beispiel besteht der Freilauf aus zwei Rädern 47 mit asymmetrischen Zähnen, wobei die Räder auf den Seitenwänden 37 zentriert sind und an von den Federn 46 ständig zurückgezogenen Klinken 43 eingerastet sind. Der Hauptvorteil der zweiten Vorrichtung besteht in der Erzielung einer Rückzugkraft des Sicherheitsgurts, die doppelt so groß ist wie die Kraft, die mit einem schlauchförmigen Körper derselben Länge erhalten wird, der längs einer einzigen Schraubenlinie aufgewikkelt ist. Selbstverständlich ist aber der Weg etwa auf die Hälfte herabgesetzt, da ja die von den Gasmotoren gelieferte Arbeit identisch ist.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Freilauf eine Klauenkupplung mit asymmetrischen Zähnen. Diese Klauenkupplung besteht einerseits aus einem mit der Seitenwand 37 verbundenen Kranz 45 und andererseits aus der Achse 32, die an einem Ende mit Zähnen versehen ist und am anderen Ende eine Bohrung aufweist, in die eine Schraubenfeder 46 eingesetzt ist, die zwischen dem Grund der Bohrung und der Seitenwand 36 zusammengedrückt ist. Gemäß dem in Fig. 2 und 4 gezeigten Beispiel besteht der Freilauf aus zwei Rädern 47 mit asymmetrischen Zähnen, wobei die Räder auf den Seitenwänden 37 zentriert sind und an von den Federn 46 ständig zurückgezogenen Klinken 43 eingerastet sind. Der Hauptvorteil der zweiten Vorrichtung besteht in der Erzielung einer Rückzugkraft des Sicherheitsgurts, die doppelt so groß ist wie die Kraft, die mit einem schlauchförmigen Körper derselben Länge erhalten wird, der längs einer einzigen Schraubenlinie aufgewikkelt ist. Selbstverständlich ist aber der Weg etwa auf die Hälfte herabgesetzt, da ja die von den Gasmotoren gelieferte Arbeit identisch ist.
Die Arbeitsweise einer derartigen Vorrichtung ergibt
sich aus den F i g. 5 i'nd 6, die dieselbe Ruckzugvorrhjhtung
zeigen, und zwar in Anfangsstellung vor der Unterdrucksetzung des schlauchförmigen Körpers 48 bzw. in
der Endstellung nach der Unterdrucksetzung des schlauchförmigen Körpers 48. Der Sicherheitsgurt 30
kann in dem Ösenblech 31 gleiten Wenn das Fahrzeug eine drastische Verzögerung erfährt, schickt der Kollisionsdetektor
einen elektrischen Impuls in die Leiter 41 und löst den Zünder 40 aus, der das Zündpulver 42 und
b5 das Nitrozellulosepulver 44 zündet. Die durch den Gastreibsatz
39 erzeugte.: Gase verursachen einen hohen Innendruck im schlauchförmigen Körper 48 und erweitern
diesen, wobei er seine Gleichgewichtsform mit
kreisförmigem Querschnitt einnimmt. Dies erzeugt am aufgewickelten Körper einen axialen Zug. Sobald dieser
Zug genügend groß ist, wird der Abscherstift, der den Halter 35 und das Ösenblech 31 in einer gegenseitigen
Lage hält, gebrochen, und es beginnt die gegenseitige Drehung dieser beiden Teile.
Fig. 6 zeigt die erzielbare maximale Aufwicklung, wenn das Ösenblech 31 am Halter 35 durch den Sicherheitsgurt
30 blockiert ist, der unmittelbar auf den unter Druck gesetzten schlauchförmigen Körper 48 aufgewikkelt
ist.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen das Zurückziehen von Sicherheitsgurten, was die bevorzugte
Anwendung der Erfindung darstellt. Die Vorrich tung nach der Erfindung ermöglicht aber auch den π
Drehantrieb eines verschiebbaren Organs, das von einem Sicherheitsgurt vollständig abweichen kann. Die
Unterdrucksetzung des schiauchförmigen Körpers kann z. B. ausgehend von einem außerhalb der Vorrichfljnu onjpopnpn CjZtKynrmt rwHpr mit MiIf** pinf*r nntpr ■>*»
Druck stehenden Flüssigkeit erfolgen, insbesondere wenn die im wesentlichen durch den schlauchförmigen
Körper gebildete Antriebseinrichtung zum Drehen einer Achse verwendet wird, die ein beliebiges Gerät
steuern kann, das insbesondere eine kleine Winkelbewegung und ein großes Antriebsdrehmoment benötigt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
40
55
60
65
Claims (1)
1. Vorrichtung mit druckmittelbetätigter Antriebseinrichtung
zum Drehantrieb eines in einem Rahmen geführten Drehkörpers, dessen drehbare Achse im Rahmen gelagert ist, wobei die Antriebseinrichtung
aus einem um diese Achse gewickelten schlauchförmigen, elastischen Körper besteht, der
bei fehlendem Innendruck einen im wesentlichen flachen und engen Innenquerschnitt aufweist, während
er sich unter Innendruck aufweitet und streckt, wobei wenigstens zwei unterschiedliche Abschnitte des
schlauchförmigen Körpers jeweils mit dem einen Ende mit dem Rahmen und mit ihrem anderen Ende
mit der Achse verbunden sind, und wobei der schlauchförmige Körper mit einer Druckquelle in
Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
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|---|---|---|---|
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