DE10032573A1

DE10032573A1 - Sicherheitsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10032573A1
Application number: DE2000132573
Authority: DE
Inventors: Berthold Dachrodt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine für ein Kraftfahrzeug (2) bestimmte Sicherheitsvorrichtung (4) mit einem Sicherheitsgurt (6). Dieser Sicherheitsgurt (6) dient der Vermeidung einer unerwünschten Vorverlagerung eines Insassen (3) und ist zur Begrenzung der dabei auf ihn übertragenen Rückhaltekraft mit einem Kraftbegrenzer (11) ausgestattet. Die durch den Kraftbegrenzer (11) maximal übertragbare Rückhaltekraft ist durch den Winkel bestimmt, den der in seiner Gebrauchsstellung in Richtung auf einen Schulterbereich des Insassen (3) verlaufende Sicherheitsgurt (6) mit seiner frei herabhängenden Nichtgebrauchsstellung einschließt. DOLLAR A Hierdurch läßt sich eine selbsttätige Anpassung der Kraftbegrenzung an unterschiedliche Körpergrößen oder Sitzpositionen des Insassen (3) erreichen, ohne daß hierzu ein manueller Eingriff erforderlich ist. Das Verletzungsrisiko bei einem Unfall ist dadurch im Vergleich zu bekannten Sicherheitsvorrichtungen erheblich vermindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine für ein Kraftfahrzeug bestimmte Sicherheitsvorrichtung mit einem Kraftbegrenzer, durch den die von einem Sicherheitsgurt auf einen Insassen des Kraftfahrzeuges insbesondere bei einer unfallbedingten Verzögerung übertragbare maximale Rückhaltekraft begrenzt ist.

Eine solche Sicherheitsvorrichtung wird in der Praxis eingesetzt, um die schädigenden Einflüsse eines unzulässig hohen Fangstoßes bei einem Unfall auf ein körperverträgliches Maß zu reduzieren. Dieser Fangstoß entsteht einerseits durch die Vorverlagerung des Insassen beim Aufprall des Kraftfahrzeuges, andererseits auch durch einen zusätzlichen Gurtstraffer, welcher der Vorverlagerung durch eine zusätzliche Anpresskraft entgegenwirkt. Es ist daher erforderlich, die auftretende Energie möglichst gleichmäßig abzubauen, wozu in der Praxis eine Vielzahl von Sicherheitsvorrichtungen gebräuchlich sind.

Durch die FR 27 44 779 wird beispielsweise ein Kraftbegrenzer mit einem Deformationselement offenbart, welches bei Überschreiten einer unzulässig hohen Rückhaltekraft im Inneren eines Gehäuses verformt wird, umso die Energie abzubauen. Zugleich ist durch das Gehäuse eine maximale Verformung bzw. Wegbegrenzung der möglichen Vorverlagerung festgelegt.

Weiterhin zeigt die DE 39 28 132 A1 eine Sicherheitsvorrichtung mit einem aus Streckelementen aufgebauten Kraftbegrenzer, bei dem eine übermäßige Deformation, die zu einer Beschädigung der Streckelemente führen kann, nach Zurücklegen eines vorgegebenen Deformationsweges durch Anschlagelemente vermieden wird.

Es ist auch durch die DE 198 57 927 A1 bekannt, eine Sicherheitsvorrichtung mit einem Kraftbegrenzer vorzusehen, bei dem nach Erreichen einer maximalen Rückhaltekraft eine Verformung bzw. Verfaltung eines Metallkörpers entlang vorbestimmter Verformungslinien, Kerblinien oder Entspannungsnuten auftritt.

Die DE 29 70 7703 U1 zeigt auch bereits einen Gurtaustrittskopf des Sicherheitsgurtes, der sich zum Abfedern eines aufschlagenden Körpers verformt, wobei die Aufprallenergie in Verformungsarbeit umgewandelt wird. Dabei bleibt das Deformationselement unter einer Kunststoffabdeckhaube verdeckt, so daß scharfkantige Bauteile nicht freigelegt werden können.

Zur Kraftbegrenzung kann gemäß der DE 44 38 234 A1 auch die plastische Verformung, insbesondere Ausbeulung, einer hinter dem Sitz angeordneten Blechwand in einfacher Weise genutzt werden.

Eine ebenfalls problemlos realisierbare Möglichkeit zur Kraftbegrenzung der Rückhalte kraft zeigt auch die EP 06 36 521 A1, bei der ein Abschnitt des Sicherheitsgurtes zur einer Schlaufe vernäht ist. Diese Nähte reißen beim Erreichen der maximalen Rückhalte kraft schrittweise auf, und ermöglichen so eine Verlängerung des Sicherheitsgurtes. Da bei soll durch eine geschickte Gestaltung der Nähte eine Dämpfung der Rückhaltekraft erreicht werden.

Als nachteilig hat sich bei den genannten Sicherheitsvorrichtungen erwiesen, daß die opti male Rückhaltekraft wesentlich durch die Körpergröße bzw. die Sitzposition des Insassen bestimmt ist. Es ist zwar bereits daran gedacht worden, einen entsprechend einstellbaren Kraftbegrenzer vorzusehen, jedoch scheitert die praktische Realisierung an dem zusätzlichen Aufwand, insbesondere für Sensoren zur Erfassung der körperbezogenen Daten und einer entsprechenden Ansteuerung des Kraftbegrenzers oder an der mangelnden Zuverlässigkeit.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvor richtung der Eingangs genannten Art derart auszuführen, daß eine selbsttätige Anpas sung der maximalen Rückhaltekraft an die individuelle Körpergröße oder Sitzposition des Insassen erreicht wird. Dabei soll insbesondere das Verletzungsrisiko durch eine ent sprechend angepasste Rückhaltekraft verringert werden.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Sicherheitsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbil dungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also eine Sicherheitsvorrichtung vorgesehen, bei der die mittels des Kraftbegrenzers begrenzte maximale Rückhaltekraft durch einen von dem Sicherheitsgurt in seiner Gebrauchsstellung gegenüber seiner Nichtgebrauchsstellung eingeschlossenen Winkel bestimmt ist. Hierdurch ist die Rückhaltekraft der durch die Sicherheitsvorrichtung auf den Insassen bei einer unfallbedingten Verzögerung durch die Körpergröße bestimmt, wodurch sich ein erheblich vermindertes Verletzungsrisiko erreichen läßt. Dabei verläuft der Sicherheitsgurt bei einem großen Insassen, der zudem erfahrungsgemäß eine weit zurückgesetzte Sitzposition einnimmt, lediglich geringfügig gegenüber der Horizontalen geneigt, während sich bei einem Insassen mit einer kleinen Körpergröße ein stark nach unten geneigter Verlauf des Sicherheitsgurtes einstellt. Demnach ist der Winkel, den der Sicherheitsgurt an seinem Fixpunkt in seiner Gebrauchsstellung gegenüber seiner Nichtgebrauchsstellung einschließt, wesentlich von der Körpergröße abhängig. Bei einem oben angeordneten Fixpunkt führt demnach ein horizontaler Gurtverlauf gegenüber einem in Nichtgebrauchsstellung lose herabhängenden Sicherheitsgurt zu einem großen Winkel. Diese Winkelstellung wird insbesondere mechanisch auf den Kraftbegrenzer übertragen, an dem dadurch eine vorbestimmte maximale Rückhaltekraft festgelegt wird.

Die Winkelstellung des Sicherheitsgurtes könnte mittels eines Winkelgebers auf den Kraftbegrenzer übertragen werden, durch den eine entsprechend veränderte Kraftüber tragung, beispielsweise mittels einer mechanischen Klemmung oder eine Bremse, be wirkt wird. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird hingegen dann erreicht, wenn der Kraftbegrenzer ein bei verschiedenen Winkeln unterschiedliches Energieabsorbtionsvermögen aufweist. Hierdurch entfallen weitere Bauelemente für die Sicherheitsvorrichtung, indem der Kraftbegrenzer ein winkelabhängiges Energieabsorp tionsvermögen aufweist. Dabei erfolgt werkseitig eine Ausrichtung des Kraftbegrenzers, um so eine Anpassung an die im Innenraum des Kraftfahrzeuges vorherrschenden Be dingungen zu erreichen. Beispielsweise ist der Kraftbegrenzer hierbei im Bereich des Fixpunktes mit einem Führungselement ausgestattet, welches eine winkelabhängige Dämpfung durch Reibungskräfte entstehen läßt.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung der Erfindung, bei der der Kraftbegren zer ein Deformationselement mit einem in Abhängigkeit des Winkels des Sicherheitsgur tes veränderlichen Verformungswiderstand hat. Hierdurch wird der richtungsabhängige Widerstand des Deformationselementes gegenüber insbesondere plastischer Verfor mung genutzt, durch die eine entsprechende maximale Rückhaltekraft bewirkt wird. Hierbei kann beispielsweise die Materialstärke des Deformationselementes in verschiedenen Richtungen unterschiedlich bemessen sein, so daß sich eine stufenlose Anpassung von einem geringen Verformungswiderstand entsprechend einer geringen maximalen Rück haltekraft bis hin zu einem starken Verformungswiderstand stufenlos einstellen läßt. Da bei ist zugleich ein Anschlag zur Begrenzung des maximalen Verformungswiderstandes realisierbar, so daß eine unerwünschte weitere Vorverlagerung des Insassen verhindert wird.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Sicherheitsvorrichtung wird dadurch erreicht, daß der Kraftbegrenzer zwei zueinander senkrechte und mit einem unterschiedlichen Energieabsorbtionsvermögen ausgestattete Deformationselemente aufweist. Hierdurch entsteht die winkelabhängige Kraftbegrenzung durch die Zerlegung in eine erste Kraft komponente in Wirkrichtung des ersten Deformationselementes und in eine hierzu senk rechte, zweite Kraftkomponente, die ausschließlich in Richtung des zweiten Deforma tionselementes wirkt. Durch das Verhältnis der Kraftkomponenten wird daher die resultie rende maximale Rückhaltekraft bestimmt, wobei die Deformationselemente auch einzeln austauschbar sein können, um so eine einfache Anpassung an die gewünschten Rück haltekräfte zu erreichen.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der Kraftbegrenzer einen einstellbaren Winkelbe reich aufweist. Hierdurch kann zusätzlich zu der selbsttätigen Einstellung der Rückhalte kraft eine manuelle Anpassung an weitere sicherheitsrelevante Gebrauchsumstände vorgenommen werden. So ist es insbesondere möglich, bei der Verwendung eines die Sitz höhe anhebenden Kindersitzes eine lediglich geringe Rückhaltekraft an dem Kraftbegrenzer einzustellen.

Besonders sinnvoll ist auch eine andere erfindungsgemäße Abwandlung der Erfindung, bei der der Kraftbegrenzer ein ausschließlich in einer Wirkrichtung belastbares Deforma tionselement aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß der Kraftbegrenzer derart einstellbar ist, daß in Abhängigkeit des Winkels die Kraftbegrenzung gegebenenfalls ausgeschlos sen wird, so daß dabei selbst große Massekräfte zuverlässig abgebremst und so ein Auf prall selbst schwergewichtiger Insassen auf Ausstattungselemente des Kraftfahrzeuges verhindert werden können.

Der Kraftbegrenzer kann grundsätzlich in einem beliebigen Abschnitt des Innenraumes des Kraftfahrzeuges angeordnet werden. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine bei Weiterbildung der Erfindung, bei welcher der Kraftbegrenzer im Bereich eines Fixpunktes ange ordnet ist. Hierdurch erfolgt eine unmittelbare Krafteinleitung der Rückhaltekraft auf den Kraftbegrenzer, so daß Verluste oder Fehlfunktionen weitgehend ausgeschlossen sind. Dabei können insbesondere weitere, die Winkelstellung des Sicherheitsgurtes erfas sende Bauelemente entfallen.

Der Fixpunkt kann hierzu an einer Bodenplatte des Kraftfahrzeuges angeordnet sein, um so eine unterschiedliche Körpergröße im Zusammenhang mit einer Sitzhöhenverstellung oder der Verwendung eines Kindersitzes zu erfassen. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hingegen auch dadurch gegeben, daß der Kraftbegrenzer an einem oberen, einem Dachbereich zugeneigten Abschnitt einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Hierdurch wird die Winkel stellung des Sicherheitsgurtes unmittelbar durch den Verlauf des Sicherheitsgurtes über den Schulterbereich des Insassen bestimmt. Eine Fehlfunktion, wie sie anderenfalls bei spielsweise durch die Bequemlichkeit des Insassen und einer damit einer ungenauen Zuordnung der maximalen Rückhaltekraft entstehen kann, wird dabei verhindert.

Eine vorteilhafte Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird auch erreicht, indem der Kraftbegrenzer eine Höhenverstellung zur Anpassung an die Körpergröße des Insassen hat, mit der zugleich eine Voreinstellung der maximalen Rückhaltekraft verbunden ist. Hierdurch wird eine unerwünschte Beeinflussung der erfaßten Winkelstellung des Sicherheitsgurtes durch eine manuell vom Insassen vorgenommene Höhenverstellung der Sicherheitsvorrichtung, insbesondere des oberen Fixpunktes, ausgeschlossen. Dabei wird die durch die Höhenverstellung verursachte Veränderung der Winkelstellung des Sicherheitsgurtes in eine entsprechende Veränderung der maximalen Rückhaltekraft um gesetzt, so daß neben der geeigneten Rückhaltekraft stets auch ein optimaler Verlauf des Sicherheitsgurtes erreicht wird.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Sicherheitsvorrichtung ein Signalmittel hat, durch das bei einem Winkel außerhalb eines zulässigen Winkelbereiches ein Signal auslösbar ist. Hierdurch wird eine Winkelstellung, bei welcher der Kraftbegrenzer wirkungslos ist, erfaßt und dem Insassen optisch oder visuell signalisiert. Ebenso wird dadurch auch der Verbleib des Sicherheitsgurtes in seiner Nichtgebrauchsstellung erfaßt, so daß hierdurch ein den Insassen zum Anlegen des Sicherheitsgurtes aufforderndes Signal erstellt werden kann.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 ein abschnittsweise dargestelltes Kraftfahrzeug mit einer Sicherheitsvorrichtung in einer Prinzipskizze;

Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Sicherheitsvorrichtung in einer vergrößerten Darstellung.

Fig. 1 zeigt im Bereich eines vorderen Sitzes 1 ein Kraftfahrzeug 2 in einer seitlichen Prinzipskizze. Zu erkennen ist ein Insasse 3, welcher mittels einer Sicherheitsvorrichtung 4 in einer kritischen Fahrsituation vor einer unerwünschten Vorverlagerung und einem damit verbundenen möglichen Aufprall auf eine Armaturentafel 5 des Kraftfahrzeuges 2 geschützt wird. Hierzu hat die Sicherheitsvorrichtung 4 einen Sicherheitsgurt 6, welcher in der dargestellten Gebrauchsstellung diagonal über den Brustbereich und den Hüftbe reich des Insassen 3 verläuft und durch ein lediglich gestrichelt dargestelltes Gurtschloß 7 verriegelt ist. Der als gewöhnlicher Drei-Punkt-Gurt ausgeführte Sicherheitsgurt 6 ist weiterhin an einem unteren Fixpunkt 8 mit dem Sitz 1 und an einem oberen Fixpunkt 9 mit einer als B-Säule ausgeführten Karosseriestruktur 10 verbunden. Im Bereich des oberen Fixpunktes 9 ist die Sicherheitsvorrichtung 4 mit einem Kraftbegrenzer 11 ausgestattet, der bei einem Unfall den durch den Sicherheitsgurt 6 auf den Insassen 3 übertragenen Fangstoß dämpft und so das Verletzungsrisiko reduziert. Hierzu weist der Kraftbegrenzer 11 eine einstellbare maximale Rückhaltekraft auf nach deren Erreichen eine vorbestimmte Verlängerung eintritt. Die maximale Rückhaltekraft ist dabei unmittelbar von der Winkelstellung des Sicherheitsgurtes 6 in Richtung auf den Insassen 3 abhängig, um so eine Anpassung an die individuelle Körpergröße bzw. Sitzposition des Insassen 3 zu erreichen. Hierzu ist die maximale Rückhaltekraft durch einen zwischen dem Sicherheitsgurt 6 in der dargestellten Gebrauchsstellung und seiner lediglich gestrichelt dargestellten, frei herabhängenden Nichtgebrauchsstellung eingeschlossenen Winkel 12 bestimmt.

Die Wirkungsweise des Kraftbegrenzers 11 der Sicherheitsvorrichtung 4 ist anhand der Fig. 2 näher dargestellt, die die Sicherheitsvorrichtung 4 in einer vergrößerten Darstel lung zeigt. Zu erkennen ist der an dem Fixpunkt 9 umgelenkte Sicherheitsgurt 6 in seiner Gebrauchsstellung. Dabei weist der nach schräg unten geneigte Verlauf des Sicherheits gurtes 6 eine Komponente seiner Zugkraft in der Wirkrichtung 13 des Kraftbegrenzers 11 auf. Ausschließlich diese Komponente wird durch den Kraftbegrenzer 11 begrenzt, wobei bei einer Überschreitung einer maximalen Rückhaltekraft eine Verformung eines Defor mationselementes 14 auftritt. Die Komponente der so gedämpften Zugkraft ist dabei un mittelbar durch den von dem Sicherheitsgurt 6 in seiner dargestellten Gebrauchsstellung und seiner gestrichelt dargestellten Nichtgebrauchsstellung eingeschlossenen Winkel 12 bestimmt. Dieser Winkel 12 ist um so kleiner, je geringer die Körpergröße des in Fig. 1 dargestellten Insassen 3 ist, wie dies exemplarisch durch einen gestrichelten Sicher heitsgurtverlauf 15 und einen dementsprechenden Winkel 16 gezeigt ist, womit zugleich eine Zunahme der Komponente der Zugkraft des Sicherheitsgurtes 6 in Wirkrichtung 13 des Kraftbegrenzers 11 verbunden ist.

Das Deformationselement 14 hat verschiedene Abschnitte 17, 18 mit einem jeweils un terschiedlichen Verformungswiderstand, um so mit zunehmender Verformung eine an steigende Rückhaltekraft zu realisieren. Zugleich wirkt die als Ausschnitt ausgestaltete Führung 19 des Kraftbegrenzers 11 als Wegbegrenzung, durch die eine Vorverlagerung des in Fig. 1 gezeigten Insassen 3 begrenzt und dadurch insbesondere ein Aufprall ver hindert wird.

Die Sicherheitsvorrichtung 4 weist dabei weiterhin zu Optimierung der Kraftübertragung des Sicherheitsgurtes 6 eine Höhenverstellung 20 auf, durch die zugleich die damit ver bundene Änderung des Winkels 12 ausgeglichen wird, wobei insbesondere eine Verän derung der maximalen Rückhaltekraft durch die Höhenverstellung 20 vermieden wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Sitz

2

Kraftfahrzeug

3

Insasse

4

Sicherheitsvorrichtung

5

Armaturentafel
'6 Sicherheitsgurt

7

Gurtschloß

8

Fixpunkt

9

Fixpunkt

10

Karosseriestruktur

11

Kraftbegrenzer

12

Winkel

13

Wirkrichtung

14

Deformationselement

15

Sicherheitsgurtverlauf

16

Winkel

17

Abschnitt

18

Abschnitt

19

Führung

20

Höhenverstellung

Claims

1. Eine für ein Kraftfahrzeug bestimmte Sicherheitsvorrichtung mit einem Kraftbegren zer, durch den die von einem Sicherheitsgurt auf einen Insassen des Kraftfahrzeu ges insbesondere bei einer unfallbedingten Verzögerung übertragbare maximale Rückhaltekraft begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels des Kraft begrenzers (11) begrenzte maximale Rückhaltekraft durch einen von dem Sicher heitsgurt (6) in seiner Gebrauchsstellung gegenüber seiner Nichtgebrauchsstellung eingeschlossenen Winkel (12, 16) bestimmt ist.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft begrenzer (11) ein bei verschiedenen Winkeln (12, 16) unterschiedliches Energie absorbtionsvermögen aufweist.

3. Sicherheitsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftbegrenzer (11) ein Deformationselement (14) mit einem in Abhängig keit des Winkels (12, 16) des Sicherheitsgurtes (6) veränderlichen Verformungswi derstand hat.

4. Sicherheitsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftbegrenzer (11) zwei zueinander senkrechte und mit einem unterschiedlichen Energieabsorbtionsvermögen ausgestattete De formationselemente aufweist.

5. Sicherheitsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Kraftbegrenzer (11) einen einstellbaren Winkelbereich aufweist.

6. Sicherheitsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Kraftbegrenzer (11) ein ausschließlich in einer Wirkrichtung (13) belastbares Deformationselement (14) aufweist.

7. Sicherheitsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Kraftbegrenzer (11) im Bereich eines Fixpunktes (8, 9) angeordnet ist.

8. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft begrenzer (11) an einem oberen, einem Dachbereich zugeneigten Abschnitt einer Karosseriestruktur (10) des Kraftfahrzeuges (2) angeordnet ist.

9. Sicherheitsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Kraftbegrenzer (11) eine Höhenverstellung (20) zur Anpassung an die Körpergröße des Insassen (3) hat, mit der zugleich eine Vor einstellung der maximalen Rückhaltekraft verbunden ist.

10. Sicherheitsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsvorrichtung ein Signalmittel hat, durch das bei einem Winkel außerhalb eines zulässigen Winkelbereiches ein Signal aus lösbar ist.