DE102005018558B4

DE102005018558B4 - Variabler Sicherheitsgurt

Info

Publication number: DE102005018558B4
Application number: DE102005018558A
Authority: DE
Inventors: Adrian B. Troy Chernoff; Kristin B. New Baltimore Zimmerman
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: DE102005018558A1; US7258188B2; US20050236209A1

Abstract

Sicherheitsgurtsystem für einen Insassen eines Fahrzeugsitzes (10) mit einem Gurtband (26), das ein festes Material (60) in Form eines Formgedächtnismaterials umfasst, welches derart ausgebildet ist, dass es in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal (74) seine Form und/oder Größe ändert, wobei das Gurtband (26) nur zwischen Schulter und Becken (53) über den Insassen hinweg positionierbar ist.

Description

Diese Erfindung betrifft Fahrzeugsicherheitsgurte, die ein Material umfassen, das derart ausgebildet ist, dass es in Abhängigkeit von einem Aktivierungssignal die Größe und/oder Form verändern kann.
Fahrzeuge aus dem Stand der Technik umfassen typischerweise Sicherheitsgurte. Die in den meisten Pkw verwendeten Sicherheitsgurte sind Dreipunkt-Sicherheitsgurte mit einem Gurtband, das einen Beckengurtabschnitt und einen Schultergurtabschnitt bildet. Aus der DE 101 14 392 A1 ist ein Dreipunkt-Sicherheitsgurt bekannt, der einen Abschnitt aufweist, welcher sich unter einer vorbestimmten Zugbelastung selbsttätig auseinander fächert. In der US 3,865,398 A und der US 2004/0036345 A1 sind Vierpunkt-Sicherheitsgurte offenbart, wobei sich der Sicherheitsgurt der US 3,865,39 A aufblasen kann. Die DE 197 45 154 A1 beschreibt einen im Bereich der Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes gelagerten, zweiteiligen Sicherheitsschurz, der mehrere sich zwischen Schulter und Becken eines Fahrzeuginsassen erstreckende Gurte umfasst, die jeweils durch einen arretierbaren Federmechanismus straffbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Sicherheitsgurtsystem zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe sind die Sicherheitsgurtsysteme gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgesehen.
Es wird ein Sicherheitsgurtsystem für einen Insassen eines Fahrzeugsitzes bereitgestellt. Das Sicherheitsgurtsystem umfasst ein Gurtband, das sich durch das Fehlen eines über die Insassenschulter hinweg verlaufenden Abschnittes auszeichnet und ein festes Material aufweist, das derart ausgebildet ist, dass es in Abhängigkeit von Aktivierungssignalen seine Form und/oder Größe ändert. Die Abmessungsänderung kann eine Zunahme der Gurtbanddicke umfassen, so dass das Gurtband als Gurtstraffer wirkt, wodurch jeder möglicherweise zwischen dem Gurt und dem Insassen vorhandene Zwischenraum beseitigt wird. Die Abmessungsänderung kann auch zu einer größeren mit dem Insassen in Kontakt stehenden Oberfläche führen. Das feste Material ist ein Formgedächtnismaterial oder ein zusammenziehbares Polymer, das in Abhängigkeit von Veränderungen in äußeren Bedingungen, wie etwa mechanischer, chemischer oder elektrischer Anregung, plötzliche Volumenänderungen zeigt.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Gurtband ein erstes Segment und ein zweites Segment, die jeweils ein breites Ende und ein schmales Ende aufweisen. Das erste Segment umfasst ein Gurtschloss und das zweite Segment umfasst eine Gurtzunge, und das erste Segment und das zweite Segment sind derart ausgebildet, dass, wenn das Gurtschloss und die Gurtzunge miteinander in Eingriff stehen, das Gurtband über den Insassen hinweg zwischen seiner Schulter und seinem Becken angeordnet ist. Die Wirkung des Gurtbandes auf den Insassen ist somit ähnlich wie die von Händen, die ein Kleinkind festhalten.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1 eine schematische Perspektivansicht eines Fahrzeugsitzes und eines Sicherheitsgurtsystems;
2 eine schematische Perspektivansicht des Fahrzeugsitzes und Sicherheitsgurtes von 1, wobei der Sicherheitsgurt über einen Insassen des Sitzes hinweg in Eingriff steht und sich in einem zusammengezogenen Zustand befindet;
3 eine schematische Querschnittsansicht des Sicherheitsgurtes in dem zusammengezogenen Zustand, genommen entlang einer vertikalen Ebene;
4 eine schematische Perspektivansicht des Fahrzeugsitzes und des Sicherheitsgurtes, wobei der Sicherheitsgurt sich in einem ausgedehnten Zustand befindet; und
5 eine schematische Querschnittsansicht des Sicherheitsgurtes in dem ausgedehnten Zustand, genommen entlang der gleichen vertikalen Ebene wie in 3.
Nach 1 umfasst ein Fahrzeugsitz 10 einen unteren Sitzabschnitt 14 und einen Rückenlehnenabschnitt 18. Ein Sicherheitsgurtsystem 22 umfasst ein Gurtband 26. Das Gurtband 26 umfasst ein erstes Segment 30A und ein zweites Segment 30B. Jedes Segment 30A–B des Gurtbandes ist verjüngt, so dass es ein breites Ende 34A, 34B und ein schmales Ende 38A, 38B umfasst. Das breite Ende 34A des Segments 30A ist an einer Seite des Rückenlehnenabschnitts 18 durch eine Schiene 42 befestigt, so dass das Segment 30A wahlweise vertikal verstellbar ist. Ähnlich ist das breite Ende 34B des Segments 30B an der anderen Seite des Rückenlehnenabschnitts 18 durch eine weitere Schiene befestigt, so dass das Segment 30B wahlweise vertikal verstellbar ist.
Ein Gurtschloss 44 ist mit dem schmalen Ende 38A des Segments 30A verbunden, und eine Gurtzunge 48 ist mit dem schmalen Ende 38B des Segments 30B verbunden. Die Gurtzunge 48 kann lösbar mit dem Gurtschloss 44 in Eingriff gebracht werden, um die beiden Gurtbandsegmente 30A, 30B wirksam zu verbinden. In 2, in der gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauelemente von 1 beziehen, stehen das Gurtschloss 44 und die Gurtzunge 48 in Eingriff, so dass das Gurtband 26 einen Insassen 50 des Sitzes 10 zurückhält, indem es sich über den Rumpf 51 des Insassen hinweg zwischen seinem Hals 52 und Becken 53, aber diese nicht einschließend, erstreckt. Es können Sicherheitsgurtaufroller (nicht gezeigt) in dem Rückenlehnenabschnitt 18 angewandt werden, um ein wahlweises Herausziehen und Zurückziehen der Segmente 30A, 30B zuzulassen.
In den 1 und 2 weisen die Segmente 30A, 30B in der dargestellten Ausführungsform annähernd die gleiche Länge auf. Das Gurtband 26 umfasst mehrere Rippen 58, die aus einem ersten Material (das bei 60 in 3 gezeigt ist) bestehen, die von einem optionalen, schützenden, elastischen, zweiten Material (das bei 61 in 3 gezeigt ist) bedeckt sind. Die Rippen 58 sind voneinander beabstandet und durch ein drittes Material 62, wie etwa ein Netz, Gewebe oder Schlingen aus Polyester- oder Nylon, miteinander verbunden. Das erste Material 60 ist derart ausgebildet, dass es in Ansprechen auf Aktivierungssignale wahlweise eine Form- oder Abmessungsänderung in dem Gurtband bewirkt. Das Gurtband 26 ist in einem zusammengezogenen Zustand gezeigt, in dem die Rippen 58 sich durch eine erste Größe auszeichnen. Mit besonderem Bezug auf 3, in der gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauelemente der 1 und 2 beziehen, zeichnet sich das Gurtband 26 durch eine Dicke t₁ und eine Höhe H₁ aus. Das Gurtband 26 ist in einem Abstand von dem Rumpf 51 des Insassen angeordnet.
Wieder nach 2 ist ein Sensor 64 derart ausgebildet, dass er mindestens einen Fahrzeugzustand oder eine Fahrzeugeigenschaft überwacht und Sensorsignale 66 überträgt, die den Fahrzeugzustand oder die Fahrzeugeigenschaft beschreiben oder angeben. Ein Controller 70 ist derart ausgebildet, dass er Sensorsignale 66 empfangt. Der Controller 70 ist programmiert, um die Sensorsignale 66 gemäß einem vorbestimmten Algorithmus zu analysieren und wahlweise Aktivierungssignale in Ansprechen auf das Vorhandensein von zumindest einer vorbestimmten Bedingung, wie sie durch die Sensorsignale 66 angegeben wird, zu erzeugen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor 64 ein Beschleunigungsmesser, der ausgebildet ist, um die Fahrzeugbeschleunigung zu überwachen, und die vorbestimmte Bedingung ist, dass die Fahrzeugbeschleunigung kleiner oder gleich einem vorbestimmten negativen Wert ist. Fachleute werden jedoch eine Vielfalt von Sensoren und vorbestimmten Bedingungen erkennen, die innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung angewandt werden können.
Nach 4 überträgt der Sensor 64 in Ansprechen auf das Vorhandensein der zumindest einen vorbestimmten Bedingung Signale 66' an den Controller 70. Der Controller 70 stellt fest, ob die vorbestimmte Bedingung vorhanden ist, und bewirkt in Abhängigkeit davon die Erzeugung von Aktivierungssignalen 74, auf die das erste Material anspricht, so dass es sein Volumen bis zu einer zweiten Größe erhöht, mit einer entsprechen den Änderung der Größe und Form des Gurtbandes. Das Gurtband 26 dehnt sich von dem zusammengezogenen Zustand zu einem ausgedehnten Zustand aus, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Das Gurtband 26 weist in dem ausgedehnten Zustand eine unterschiedliche Größe und Form gegenüber dem zusammengezogenen Zustand des Gurtbandes auf, wie er in den 1–3 gezeigt ist.
Mit besonderen Bezug auf 5 zeichnet sich das Gurtband 26 durch eine Dicke t₂ aus, die größer ist als die Dicke t₁. Durch Erhöhen der Dicke wirkt das Gurtband als Gurtstraffer, der den Abstand zwischen dem Gurtband 26 und dem Rumpf 51 des Insassen 50 schließt. Das Gurtband 26 zeichnet sich durch eine Höhe H₂ aus, die größer ist als die Höhe H₁. Indem die Höhe vergrößert wird, stellt das Gurtband 26 eine größere Oberfläche bereit, die mit dem Rumpf 51 des Insassen in Kontakt steht. Es sind Rippen 58 gezeigt, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Jedoch können die Rippen und das erste Material 60 innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Es kann beispielsweise erwünscht sein, dass das erste Material 60 einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist, so dass das Gurtband 26 dem Rumpf 51 des Insassen eine flache Oberfläche präsentiert.
Das erste Material 60 ist als sich radial ausdehnend dargestellt. Jedoch kann das Material innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung auch derart ausgebildet sein, dass es sich axial ausdehnt, um eine Längenänderung in dem Gurtband 26 zu bewirken. Darüber hinaus ist das verbindende dritte Material 62 optional, und das Gurtband kann inner halb des Umfangs der beanspruchten Erfindung im Wesentlichen vollständig aus dem ersten Material bestehen, oder auch nicht.
Ein Sensor 78 an dem Gurtband 26 ist derart ausgebildet, dass er Sensorsignale 82 überträgt, die die Größe des Insassen 50 angeben. Im Besonderen ist der Sensor 78 derart ausgebildet, dass er die Kraft misst, die durch den Insassen 50 auf das Gurtband 26 ausgeübt wird, und Signale 82, die diese angeben, an den Controller überträgt. Wieder nach 4 ist der Controller 70 derart ausgebildet, dass er die Aktivierungssignale 74 in Ansprechen auf die Sensorsignale, die die Größe des Insassen angeben, moduliert, so dass die Geschwindigkeit, mit der die Form- oder Abmessungsänderung in dem Gurtband bewirkt wird, von der Größe des Insassen 50 abhängt. Fachleute werden erkennen, dass andere Sensoren angewandt werden können, um Signale zu erzeugen, die die Größe des Insassen angeben, und innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung angewandt werden können. Beispielsweise kann ein Sensor in dem unteren Sitzabschnitt 14 das Gewicht des Insassen 50 messen. Wenn die vorbestimmte Bedingung nicht länger vorhanden ist, bewirkt der Controller 70 die Beendigung der Aktivierungssignale 74, und das Gurtband kehrt in den zusammengezogenen Zustand zurück, wie es in den 1–3 gezeigt ist.
In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Material 60 ein festes Material in einer Form, die es ermöglicht, dass das Gurtband flexibel sein kann. Beispielsweise kann das erste Material 60 in der Form von Fasern oder Drähten vorliegen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Material 60 ein Formgedächtnismaterial, das seine Form oder Größe in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal ändert, wie etwa eine Formge dächtnislegierung. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Material 60 ein zusammenziehbares oder kontraktiles Polymer, wie etwa künstliche Muskelfasern, das sich in Ansprechen auf chemische oder elektrische Anregung reversibel zusammenzieht oder ausdehnt. Beispielhafte zusammenziehbare Polymere umfassen Gelfasern aus Polyanilin, Polyacrylnitril-Polypyrrol (PAN-PPY) und Polyvinylalkohol (PVA). In der dargestellten Ausführungsform ist die Anregung ein elektrisches Aktivierungssignal. Zusammenziehbare Polymere können sich auch durch plötzliche Volumenänderungen in Ansprechen auf Veränderungen äußerer Belastungsbedingungen auszeichnen. Vorteilhafterweise wird sich ein Sicherheitsgurtband, das ein derartiges zusammenziehbares Polymer umfasst, mit einer gleichen und entgegen gerichteten Antwort auf eine Kraft, die von einem Insassen auf das Gurtband ausgeübt wird, mit damit einhergehenden Gurtstraffungseffekten zusammenziehen.
Alternativ können innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung die Rippen hohl sein und sie können derart ausgebildet sein, dass sie in Ansprechen auf den ein Aktivierungssignal übertragenden Controller mit Luft oder anderen Fluiden aufgebläht werden können.
Wieder nach 4 sind die Rippen 58 mit einem im Wesentlichen gleichförmigen Durchmesser entlang der Längen der Segmente 30A und 30B gezeigt. Es kann jedoch erwünscht sein, dass der Durchmesser der Rippen 58 entlang der Länge der Segmente 30A, 30B variiert, so dass die Rippen an den schmalen Enden 38A, 38B einen größeren Durchmesser als an den breiten Enden 34A, 34B aufweisen oder an den breiten Enden 34A, 34B einen größeren Durchmesser als an den schmalen Enden 38A, 38B aufweisen. Es ist anzumerken, dass eine Gurtbandverlängerung (nicht gezeigt) zwischen dem Gurtschloss 44 und der Gurtzunge 48 angewandt werden kann, um für dickere Insassen eine größere Sicherheitsgurtlänge bereitzustellen. Die Größe oder Form der Gurtbandverlängerung kann sich in Ansprechen auf die Aktivierungssignale ändern, oder auch nicht.
Zusammengefasst umfasst ein Sicherheitsgurtsystem ein Gurtband, das ein festes Material aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass es in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal eine Form- oder Abmessungsänderung bewirkt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gurtband einen ersten Teil und einen zweiten Teil, die jeweils ein breites Ende und ein schmales Ende aufweisen. Das Gurtband ist in Bezug auf eine Fahrzeugrückenlehne derart befestigt, dass das Gurtband über einen Insassen hinweg zwischen seinem Hals und Becken positionierbar ist, und zeichnet sich durch das Fehlen eines über die Schulter hinweg verlaufenden Abschnittes aus.

Claims

Sicherheitsgurtsystem für einen Insassen eines Fahrzeugsitzes (10) mit einem Gurtband (26), das ein festes Material (60) in Form eines Formgedächtnismaterials umfasst, welches derart ausgebildet ist, dass es in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal (74) seine Form und/oder Größe ändert, wobei das Gurtband (26) nur zwischen Schulter und Becken (53) über den Insassen hinweg positionierbar ist.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Controller (70), der derart ausgebildet ist, dass er das Aktivierungssignal (74) erzeugt, auf das das Material (60) anspricht, und mindestens einen Sensor (64, 78), der derart ausgebildet ist, dass er Sensorsignale (66, 66', 82) an den Controller (70) überträgt, wobei der Controller (70) derart ausgebildet ist, dass die Größe des Gurtbandes (26) von den Sensorsignalen (66, 82) abhängt.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (70) derart ausgebildet ist, dass er die Sensorsignale (66, 66') verarbeitet, um festzustellen, ob zumindest eine vorbestimmte Bedingung vorhanden ist, und falls erforderlich das Aktivierungssignal (74) erzeugt.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (78) Sensorsignale (82) über die Größe des Insassen (50) an den Controller (70) überträgt, und dieser in Abhängigkeit von den Sensorsignalen (82) die Geschwindigkeit zur Änderung der Form und/oder Größe des Materials (60) steuert.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gurtband (26) einen verjüngten Abschnitt mit einem breiten Ende (34A, 34B) und einem schmalen Ende (38A, 38B) umfasst.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Material (60) in der Form mehrerer Rippen (58) vorliegt, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, und dass der Abstand zwischen den jeweiligen Rippen (58) an dem breiten Ende (34A, 34B) des verjüngten Abschnittes größer ist als an dem schmalen Ende (38A, 38B) des verjüngten Abschnittes.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gurtband (26) ein erstes Segment (30A) und ein zweites Segment (30B) umfasst, die derart verjüngt sind, dass sie jeweils ein breites Ende (34A, 34B) und ein schmales Ende (38A, 38B) aufweisen, und ein Gurtschloss (44) umfasst, das mit dem schmalen Ende (38A) des ersten Segments (30A) verbunden ist, sowie eine Gurtzunge (48), die lösbar mit dem Gurtschloss (44) in Eingriff gebracht werden kann und mit dem schmalen Ende (38B) des zweiten Segments (30B) verbunden ist.
Sicherheitsgurtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (60) ein Polymer ist, das sich durch eine Längenänderung auszeichnet, wenn es einer chemischen oder elektrischen Anregung ausgesetzt wird.
Sicherheitsgurtsystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen Fahrzeugsitz (10), der von einem Insassen (50) eingenommen werden kann, ein Gurtband (26), das mehrere hohle Rippen (58) aufweist, die in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal (74) mit Luft oder anderen Fluiden aufgebläht werden können, um eine Form- oder Abmessungsänderung in dem Gurtband (26) zu bewirken, wobei das Gurtband (26) in Bezug auf einen Rückenlehnenabschnitt (18) des Sitzes (10) derart befestigt ist, dass das Gurtband (26) über den vorderen Teil des Insassen (50) hinweg nur zwischen Schulter und Becken (53) positionierbar ist.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gurtband (26) einen verjüngten Abschnitt mit einem breiten Ende (34A, 34B) und einem schmalen Ende (38A, 38B) umfasst.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den jeweiligen Rippen (58) an dem breiten Ende (34A, 34B) des verjüngten Abschnittes größer ist als an dem schmalen Ende (38A, 38B) des verjüngten Abschnittes.
Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gurtband (26) ein erstes Segment (30A) und ein zweites Segment (30B) umfasst, die derart verjüngt sind, dass sie ein breites Ende (34A, 34B) und ein schmales Ende (38A, 38B) aufweisen, und ein Gurtschloss (44) umfasst, das mit dem schmalen Ende (38A) des ersten Segments (30A) verbunden ist, sowie eine Gurtzunge (48), die lösbar mit einem Gurtschloss (44) in Eingriff gebracht werden kann und mit dem schmalen Ende (38B) des zweiten Segments (30B) verbunden ist.
Sicherheitsgurtsystem für einen Insassen eines Fahrzeugs mit einem Gurtband (26), das ein zusammenziehbares Polymer umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es sich in Ansprechen auf eine Kraft, die von dem Insassen (50) auf das Gurtband (26) ausgeübt wird, zusammenzieht.
Sicherheitsgurtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gurtband (26) an einem Rückenlehnenabschnitt (18) des Sitzes (10) befestigt ist.