NO145333B - Fjaerpaavirket oppviklingsanordning for et boeyelig, langstrakt element. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en oppviklingsanordning av fjærpåvirket type for automatisk å oppvikle et bøyelig, langstrakt element, f.eks. et bilbelte.

Et spesielt bruksområde for oppfinnelsen er sikkerhetsseler for kjøretøyer, spesielt biler. Slike sikkerhetsseler eller bil-, belter er for tiden normalt innrettet på automatisk å trekkes inn, iallfall delvis, i et hus eller deksel når de ikke er i bruk. Dette skjer ved at et i sikkerhetsselen inngående bånd rulles

opp på en spole, som settes i rotasjon ved hjelp av en spiralfjær som er tilstrekkelig spent ved spolens rotasjon ved båndets ut-trekning.

En ulempe ved sikkerhetsseler av den type som for øyeblikket brukes, de såkalte rulleseler, er at den trekkraft som utøves av fjæren på selens bånd, øker ettersom båndet rulles av spolen og fjæren spennes. Dette kommer av at i de kjente innretninger er spolens aksel direkte forbundet med spiralfjæren og at spen-ningen i en slik fjær øker gradvis når spolen roterer under båndets avrulling. En videre bidragende faktor er at båndrullens diameter minsker gradvis under båndets avrulling, hvorved hev-armen mellom båndets avrullingspunkt og aksen gradvis minsker.

Den trekkraft på båndet som fjæren øver er altså liten i begyn-nelsen av uttrekningsprosessen, men blir siden raskt større og større. I selens bruksstilling er størstedelen av båndet trukket ut og den av fjæren utøvde trekkraft på båndet har da nådd en så stor verdi at selen forårsaker et relativt kraftig trykk over brystkassen på den person som har selen spent på seg. Dette trykk kjennes ubehagelig for den fastspente person og dette er en vesentlig grunn til at sikkerhetsselene i biler i stor grad ikke benyttes under kjøringen. Det er derfor særdeles ønskelig å eliminere årsaken til de gener som bruker av sikkerhetsseler i dag ofte gir, slik at sikkerhetsselene hyppigere tas i bruk.

Man må i denne forbindelse legge merke til at problemet ikke kan løses bare gjennom minsking av den trekkraft som fjæren øver på båndet, ettersom man behøver en viss minimums trekkraft for opprulling av det siste stykke av den del av båndet i selen som skal legges opp på spolen. Av denne grunn er fjærene i konven-sjonelle rulleseler oftest for hårdt spent.

Lastbærende og/eller løftende anordninger er tidligere

kjent, f.eks. fra de amerikanske patentskrifter 2 342 020,

3 105 652 og 3 754 776, hvor man har forsøkt i det minste delvis å redusere det ovenfor omtalte problem ved å oppvikle bære-

eller løftelinen i et spiralskrueformet spor utformet på mantel-flaten av en konisk utformet linetrommel. Heller ikke med en slik anordning er det imidlertid mulig i praksis å oppnå en tilfredsstillende gradering av trekkraften i linen som funksjon av dennes avviklede lengde, så som f.eks. å avstedkomme en tilnærmet konstant trekkraft i linen uavhengig av dennes avviklede eller ut-gitte lengde. Anordningen blir videre forholdsvis plasskrevende på grunn av at den koniske linetrommel må ha forholdsvis stor diameter. Anordningen er heller ikke hensiktsmessig ved bilbel-ter av det ovenfor beskrevne slag, eftersom et bilbelte utformet som et plant forholdsvis bredt bånd, ikke i seg selv kan oppvikles på en konisk trommel.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er derfor å avstedkomme en forbedret fjærpåvirket oppviklingsanordning av den art som er angitt i ingressen til patentkrav 1, spesielt for opp-rullbare sikkerhetsbelter i kjøretøy, med større mulighet til efter ønske å variere den trekkraft som fjæren utøver på det opprullede, langstrakte element efterhvert som fjæren spennes ved avviklingen av elementet, slik at den trekkraft som utøves av fjæren, alltid har en ønsket eller akseptabel momentverdi,

f. eks. er tilnærmet konstant under hele avviklingen av det langstrakte element, og hvilken anordning videre kan utformes med forholdsvis små dimensjoner.

Ifølge oppfinnelsen blir dette oppnådd ved hjelp av en oppviklingsanordning utformet i henhold til patentkravene.

Forskjellige utførelsesformer for oppfinnelsen skal nær-mere beskrives i det følgende, under henvisning til de ved-

lage tegninger.

Fig. 1 viser i delvis snitt en utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 viser i delvis snitt en modifikasjon av en del av anordningen på Fig. 1, Fig. 3 viser kurver over trekkraft i avhengighet av rotasjon, og

Fig. 4 viser en annen utførelsesform i delvis snitt.

På Fig. 1 er det vist to roterende legemer 10, 22 som er plassert i et felles hus 24, hvor de to legemers aksler 11, 23 skyter ut gjennom motstående vegger 25, 26 i dette hus, hvorved legemets 10 aksel 11 er forbundet med spiralfjæren 18 og legemets 22 aksel 23 er utstyrt med en spole 27 hvorpå et langstrakt element i form av et bånd 28, f.eks. et bånd som utgjør sikkerhetssele for kjøretøy,er viklet opp. De to roterbare legemer 10, 22 er sammenkoblet ved hjelp av trekklinen 20, hvis ene ende er festet til legemet 10 og hvis andre ende er festet til legemet 22 og !som i fjærens ikke spente stilling, hovedsakelig er rullet opp på legemet 10. Når båndet 28 trekkes ut fra spolen 27, settes legemet 22 i rotasjon slik at linen 20 vikles opp på dette legeme mens spiralfjæren 18 samtidig spennes. Når båndet løs-gjøres, settes legemet 22 igjen i rotasjon i motsatt retning under påvirkning av fjæren, slik at båndet 28 automatisk vikles opp på spolen 27 igjen.

Ved at man benytter to roterbare legemer 10, 2 2 som begge har oppviklingsflater med en langs rotasjonsakselen varierende av-stand fra rotasjonsakselen, oppnår man vesentlig forbedrede muligheter for å variere den trekkspenning som fjæren øver på det langstrakte element under oppviklingen og avviklingen av elementet. Ved at man spesielt benytter to koner som roterende legemer og innretter disse koner med parallelle aksler og med spissene vendt i motsatte retninger, som vist i Fig. 1, oppnår man en vesentlig forsterkning av den effekt som man tilsikter. Med den

i Fig. 1 viste anordning, hvor først en oppgearing og siden en nedgearing skjer fra aksel 23 til aksel 11, kan man uten van-skelighet oppnå en trekkraft fra fjæren mot det langstrakte element, som gradvis avtar under hele avviklingsforløpet, hvilket medfører at man oppnår den minste trekkraft når det langstrakte element er maksimalt utstrukket eller avviklet. Dette er spesielt fordelaktig når oppfinnelsen benyttes ved sikkerhetsseler til kjøretøyer.

I Fig. 3 vises noen kurver 41-46 over trekkraften i f.eks.

et bånd i en sikkerhetssele, som funksjon av antallet ganger det roterbare legeme som båndet er rullet opp på har dreid seg om sin rotasjpnsaksel. Kurven 41 illustrerer forholdet ved de

tidligere kjente bilseler, der det roterbare legeme utgjøres av en sylindrisk spole og spiralfjæren er direkte festet til spolens aksel. Den trekkraft som fjæren øver på båndet øker således gradvis etter som båndet vikles av spolen og spolen dreier seg om sin aksel. Kurvene 42-44 illustrerer tre forskjellige muligheter for oppnåelse av en gradvis minskende trekkraft i båndet. Disse kurver kan oppnås gjennom at man benytter koniske eller nærmest koniske,roterende legemer 10, 22 som vist i Fig. 1. Ved oppfinnelsens tilpasning til bilsele er det unødvendig å oppnå et lineært avtagende forløp; et ikke-lineært avtagende for-løp kan være like tilfredsstillende. Kurvenes forløp avhenger dessuten også av fjærens egenskaper og av graden av diameterens variasjon i båndrullen under avviklings- og oppviklingsoperasjonen. Kurven 45 illustrerer en konstant trekkraft fra fjæren. Kurven 46 illustrerer til slutt muligheten for, ved hjelp av bueformede

oppviklingsflater på de roterende legemer 10, 22, å oppnå en kur-ve som oppviser et minimum (eller eventuelt et maksimum), hvilket kan være av betydning ved visse spesielle anvendelsesområder.

Av det som er sagt ovenfor fremgår at utformingen av de roterende legemers oppviklingsflater er av avgjørende betydning for den trekkraft som ved hjelp av fjæren øves på det langstrakte element. Det er imidlertid meget vanskelig på forhånd å avgjøre hvilken form disse oppviklingsflater skal ha for å oppnå det beste resultat, ettersom en del av de innvirkende faktorer bare anslagsvis kan bereges på forhånd. Det er derfor særdeles ønskelig å utforme en anordning slik at det er mulig å foreta en viss etterjustering i forbindelse med de praktiske prøver. En utformning, der en slik etterjustering er mulig, er vist i Fig. 2. Det konisk formede, roterbare legeme 30 er i spissen utstyrt med to krysstilte spalter 31, 32 slik at det koniske legemes spiss kommer til å bestå av fire, i forhold til hverandre

fjærende deler 33, hvorav to er vist i figuren. Disse deler kan forskyves i retning fra hverandre, slik at det roterbare legemes omkrets ved spissen øker, ved at et konisk legeme 34 ved hjelp av en skrue 35 presses inn i spaltens sentrum.

Skruen 35 er dreibart opplagret i en vinkel 36, som er festet til en del 33 av det roterende legeme. Vinkelen er fordelaktigst noe fjærende, slik at den ved spissens ekspansjon oppståtte spen-ning mellom skruen og vinkelen kan minskes ved hjelp av vinkelens fjæringsevne. Ved å forskyve det koniske legeme 34 i forhold til det roterbare legeme 30 kan man således forandre det roterbare legemes form innenfor visse grenser, hvilket gir mulighet for etterjustering eller ev. omjustering av fjærens trekkraft.

I Fig. 4 vises en videreutvikling av anordningen ifølge

Fig. 1. Den sylindriske spole 27 i Fig. 1 er imidlertid erstat-tet av et konisk legeme 50. Ved denne utformning oppnår man enda større mulighet for å variere den ønskede trekkraft på det langstrakte element, hvilket i anordningen ifølge Fig. 4 utgjøres

av en line 51. Også denne anordning kan benyttes som sikkerhetssele, hvis båndet i sikkerhetsselen forbindes med linen.

Anordningens funksjon og fordelene med denne blir lettest forstått ved sammenligning med tidligere kjente fjærforspente oppviklingsanordninger, ved hvilke en spiralfjær er direkte festet på eller koblet til akselen for den spole eller koniske linetrommel, som det uttrekkbare bånd eller linen er oppviklet på. Når ved en slik anordning båndet eller linen trekkes ut så langt at spolen eller linetrommelen dreies en omdreining, blir også fjæren spent med en omdreining. For å oppnå dette kreves en viss trekkraft i båndet under uttrekkingen. Hvis man kobler inn en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse, f.eks. ifølge Fig. 1, foreligger det en varierende utveksling mellom spoleakselen og fjærakselen, hvilket medfører at når båndet i begyn-nelsen av uttrekningsprosessen er trukket så langt ut at spolen har dreid seg en omdreining, er fjæren spent flere omdreininger, hvilket betyr at det er utført et større arbeidd og at det kreves større trekkraft på båndet. Når spolen senere, ved slutten av uttrekningsprosessen, dreier seg en omdreining, spennes fjæren på grunn av det forandrede utvekslingsforhold mindre enn en omdreining, hvilket medfører at det utføres et mindre arbeide og at den nødvendige trekkraft følgelig er mindre. Ved denne sammenligning er diameterforandringen i båndrullen og fjærspennings-forandringen under uttrekkingsprosessen ikke berørt, ettersom disse faktorer forandrer seg på samme måte i begge tilfeller. Av ovenstående sammenligning fremgår også umiddelbart at den kraft som båndet øver på en person som er fastspent i selen,

er vesentlig mindre når en anordning ifølge oppfinnelsen benyttes og utvekslingsforholdet mellom spoleakselen og fjærakselen forandres på oppgitt måte under uttrekkingsprosessen.

Ved hjelp av oppfinnelsen er det således mulig å tilpasse den fjærkraft som utøves på det langstrakte element til å variere i henhold til en ønsket funksjon av den avviklede bånd-lengde, passende for det aktuelle anvendelsesområde. Man oppnår også den fordel at man kan anvende en vesentlig kortere fjær i fjærhuset og at kravene til fjærens egenskaper blir mindre strenge. Dette medfører lavere fremstillingsomkostninger for fjæren. Den tidligere nevnte kraftige forspenning av fjæren kan også reduseres. Ved anvendelse av to koniske rotasjonslegemer i anordningen ifølge oppfinnelsen blir videre også plass-behovet for anordningen vesentlig redusert sammenlignet med en anordning med en konisk linetrommel for det langstrakte element som skal kunne avvikles.

Selv om bare enkelte utførelsesformer for oppfinnelsen er beskrevet, er det klart at et meget stort antall forskjellige utførelsesformer og modifikasjoner er mulige innenfor oppfinnelsens ramme. De roterbare legemers oppviklingsflater kan f.eks. ha bueformede generatriser, hvorved den ene ende kan ha mindre omkrets enn den andre. Oppviklingsflåtene kan eventuelt også bestå av friksjonsmateriale eller elastisk materiale, f.eks. gummi, plast, skumgummi. I så fall kan sporet utelates, hvilket resulterer i bedre utnyttelse av flaten, slik at man kan benytte mindre rotasjonslegemer.

Det er videre mulig å benytte andre typer av fjærer enn den som er vist på tegningene, og å benytte kjeder eller andre bøye-lige trekkinnretninger i stedet for den på tegningen viste trekkline.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med bilseler, men mange andre bruksområder er tenkbare, som det er antydet innledningsvis. Utførelsesformen ifølge Fig. 1 kan f.eks. benyttes til oppvikling av slanger som skal kunne trekkes ut og siden automatisk rulles opp etter bruk, når man ønsker å kompensere for eller eliminere økning i den trekkraft som øves i den fjær som er innrettet for å muliggjøre den automatiske gjenoppvikling. Et annet bruksområde for utførelsesformen ifølge Fig. 1 er ved takopphengning av arbeidsmaskiner som ved bruk skal trekkes ned til en arbeidsplass for å utføre visse arbeidsope-rasjoner, når det ville være til gene ved arbeidsoperasjonens utførelse at det krever en stor kraft å trekke maskinen ned eller å skyve den tilbake.

Claims (6)

1. Fjærpåvirket oppviklingsanordning for et bøyelig, langstrakt element (28, 51), omfattende en første reversibelt roterbar aksel (23) som det langstrakte element kan oppvikles på, henholdsvis avvikles fra, en f jaer (18) som er innrettet til å spennes under akselens rotasjon ved avvikling av det langstrakte element, et første rotasjonslegeme (22) festet på den nevnte første aksel (23), en annen reversibelt roterbar aksel (11) som er parallell med den første aksel (23) og som er forbundet med fjæren (18) og på> hvilken aksel et annet rotasjonslegeme (10) er festet, samt en line (20) som ved sin ene ende er festet på det første rotasjonslegeme (22) og med sin annen ende på det annet rotasjonslegeme (10) og er oppviklet på de to rotasjonslegemers mantelflater på slik måte at linen ved rotasjon av de to aksler blir avviklet fra det ene rotasjonslegemes mantelflate under samtidig oppvikling på det annet rotasjonslegemes mantelflate,karakterisert vedat hvert av de to rotasjonslegemer (22, 10) har en mantelflate med mindre diameter ved den ene aksielle ende enn ved den annen aksielle ende, og de to rotasjonslegemer som er anordnet på hver av de nevnte innbyrdes parallelle aksler (23, 11) ved siden av hverandre, har sine ender med minst diameter vendt i motsatt retning, samt at linen (20) har sine begge ender festet på endene med størst diameter av de respektive rotasjonslegemer.

2. Anordning ifølge krav 1, særlig for anvendelse som opprul-lingsinnretning for et sikkerhetsbelte i et kjøretøy, omfattende en roterbar spindel (27) på hvilken det langstrakte element, f.eks. et bånd (28) som inngår i sikkerhetsbeltet er innrettet til å opprulles, og en plan spiralfjær (18) som spennes ved spindelens rotasjon under avrulling av båndet (28) for automatisk opprulling av båndet på spindelen (27) når beltet ikke anvendes,karakterisert vedat spindelen (27) er montert på den første aksel (23) konsentrisk i forhold til denne og at spiralfjæren (18) som er anordnet konsentrisk med den annen aksel (11),er med sin indre ende festet til akselen (11) og har sin ytre ende festet til et i forhold til akselen stasjonært organ (17).

3. Anordning ifølge krav 2,karakterisert ved at de to rotasjonslegemer (10, 22) er innesluttet i et felles hus (24) med de tilhørende aksler (11, 23) stikkende ut gjennom motstående vegger (26, 25) i dette hus, idet det første rotasjonslegemes (22) aksel (23) stikker inn i et annet hus som omslutter spindelen (27) og det bånd (28) som er oppviklet på denne, og det annet rotasjonslegemes (10) aksel (11) stikker inn i et tredje hus (12) som osmlutter spiralfjæren (18).

4. Anordning ifølge et av kravene 1 til 3,karakterisert vedat minst ett av de to rotasjonslegemer ■' (30) er forsynt med aksielt forløpende slisser (31, 32) ved sin ene ende og at et spisst organ (34) er innrettet til å kunne innføres i slissene for utvidelse av rotasjonslegemets opp-slissede ende slik at diameteren av rotasjonslegemets mantelflate forandres for justering av utvekslingsforholdet mellom de to rotasjonslegemer.

5. Anordning ifølge krav 4,karakterisert vedat det spisse organ dannes av en konus (34) som er festet på en skrue (35) som er forskyvbart lagret i en på rotasjons-legemet (30) festet holder (36).

6. Anordning ifølge et av kravene 1 til 5,karakterisert vedat den første aksel (23) er forsynt med et legeme (50) som oppviser en oppviklingsflate for det bøyelige, langstrakte element ( 51),hvilken oppviklingsflate har en langs rotasjonsakselen varierende diameter.