DE102005038814A1

DE102005038814A1 - Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte bei Unfällen

Info

Publication number: DE102005038814A1
Application number: DE200510038814
Authority: DE
Inventors: Wolfgang B. J. Georgi
Original assignee: Guenter Till & Co KG GmbH
Current assignee: Guenter Till & Co KG GmbH
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-02-22

Abstract

Die Aufgabe der in den Patenansprüchen angegebenen Erfindung besteht darin, die Bremsbeschleunigung und damit die auf den Körper eines Kindes wirkende Kraft, das in einem Kindersitz mit einem Haltegurt gesichert ist, bei einem Unfall zu vermindern. Aufgabe ist es weiterhin, ein die Problemstellung lösendes Bauteil so auszubilden, dass es folgenden Anforderungen gerecht wird: DOLLAR A - einfachster, kostengünstiger Aufbau DOLLAR A - optimale Minderung der Bremsbeschleunigung bei Unfällen DOLLAR A - absolute Zuverlassigkeit. DOLLAR A Die Aufgabe wird gemäß den in den Patentansprüchen angegebenen Ausführungen gelöst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte.
Die Aufgabe der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung besteht darin, die Bremsbeschleunigung und damit die auf den Körper eines Kindes wirkende Kraft, das in einem Kindersitz mit einem Haltegurt gesichert ist, bei einem Unfall zu vermindern.
Aufgabe ist es weiterhin, ein die Problemstellung lösendes Bauteil so auszubilden, dass es folgenden Anforderungen gerecht wird:

– Einfachster, kostengünstiger Aufbau
– Optimale Minderung der Bremsbeschleunigung bei Unfällen
– Absolute Zuverlässigkeit

Die Aufgabe wird gemäß der in den Patentansprüchen angegebenen Ausführungen gelöst.

Aus der Schrift DE 101 07 842 A1 ist ein Kindersitz bekannt, bei welchem die Haltegurte im Rückraum des Kindersitzes über Biegestäbe geführt werden. Im Falle eines Unfalls verformen sich die Biegestäbe und nehmen damit Energie auf bzw. verlängern die Bremsbeschleunigungsphase zum Abfangen des im Sitz befindlichen Kindes, wodurch sich die maximale auf das Kind einwirkende Kraft vermindert und die Wahrscheinlichkeit des Eintretens schwerer körperlicher Schäden dadurch gleichfalls vermindert wird. Vorteilhaft ist hier der sehr einfache Aufbau. Nachteilig ist hier jedoch zu sehen, dass auf Grund von Schwankungen der Eigenschaften des Materials, insbesondere durch die Änderung von Eigenschaften des Materials mit der Zeit, keine exakt definierten Kräfte wirken.

Ein wesentlicher Nachteil ist weiterhin darin zu sehen, dass nach einmaligem Eintreten einer Verformung der Biegestab nicht in seinen Ausgangszustand zurückkehrt. Bei der nächsten Verformung steht daher nicht mehr der volle Verformungsweg zur Verfügung.

Aus der Schrift DE 199 02 483 A1 ist ein Gurtaufroller als Lastbegrenzer vorgesehen, der mittels einer Verdrängereinrichtung (Hydropumpe) die Gurtkraft begrenzt. Mittels eines steuerbaren Ventils kann der Strömungsquerschnitt des verdrängten Fluids eingestellt werden.

Aus der Schrift DE 101 56 825 A1 ist ein Sicherheitsgurtaufroller bekannt, der die Lösung nach DE 199 02 483 A1 dahingehend zu verbessern trachtet, dass der Strömungswiderstand des transportierten Mediums besser einstellbar ist. Als transportiertes Medium kann zusätzlich ein elektrorehologisches Fluid Verwendung finden, dessen Viskosität mittels einer elektrischen Steuerung einstellbar ist.

Den Lösungen nach DE 199 02 483 A1 und nach 101 56 825 A1 ist jedoch gemeinsam, dass sie technisch äußerst aufwendig sind und dementsprechend teuer in der Herstellung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Minderung der Bremsbeschleunigung für Kinder bei Unfällen so zu realisieren, dass die erwünschte Wirkung mittels eines äußerst einfachen und damit kostengünstigen Produkts zu erzielen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kennzeichen der Ansprüche gelöst.

Das Energieaufnahmevermögen des Haltegurts eines Kindersitzes bei einem Aufprall des Autos wird durch ein mit definierter Kraft verschiebliches Hydraulikelement 29 vergrößert. Der verfügbare Weg zum Auffangen der Bewegungsenergie des Körpers wird dabei durch die Verschieblichkeit des Hydraulikelements 29 verlängert. In Folge werden die Beschleunigungswerte bzw. die auf den Körper des Kindes einwirkende Kraft gezielt vermindert.
Dabei kann das verschiebliche Hydraulikelement 29 einerseits direkt im Kraftfluss des Haltegurtes, z.B. kindersitzrückseitig oder aber auch kindersitzunterseitig angebracht sein. Das Hydraulikelement 29 ist dabei rein äußerlich wie ein Hydraulikzylinder ausgebildet, weist jedoch die erfindungsgemäßen, in den Patenansprüchen definierten vorteilhaften Ausführungen auf.
Das Hydraulikelement 29 kann wahlweise aber auch sehr platzsparend so angebracht werden, dass der Gurt in einer Schlaufe über das Hydraulikelement 29 geführt wird und bei Anspannung das Hydraulikelement 29 einschiebt, wobei der Gurt in einer Schlaufe über das Hydraulikelement 29 gleitet (1).
Im Unterschied zu den aus der Hydraulik bekannten Zylindern, weist das erfindungsgemäße Hydraulikelement 29 anstelle der aus der Hydraulik bekannten Kolben und dem separat verrohrten Druckeinstellventil 30 einen sogenannten Druckeinstellkolben 2 aus. In 2 und 3 wird der erfindungsgemäße Druckeinstellkolben 2 genau erläutert. Der Druckeinstellkolben 2 vereint auf kostengünstige Weise die physikalischen Funktionen der hydraulischen Elemente Zylinderkolben und Druckeinstellventil 30.
Da der Einbauraum bei einem Kindersitz relativ begrenzt ist, wird gemäß Anspruch 3 eine besonders Platzsparende Lösung angegeben. Diese wird in 1 erläutert.
1 Das verschiebliche Hydraulikelement 29 mit dem in 2 und 3 näher erläuterten Druckeinstellkolben 2 ist hier in einer erfindungsgemäßen Einbaustellung angegeben. Der Gurt 20 ist wie in Anspruch 3 definiert, als Schlaufe in Längsrichtung um das verschiebliche Hydraulikelement 29, dessen Ende die Rolle 18 aufweist, gelegt. Die Stange 9 des verschieblichen Hydraulikelements 29 stützt sich am Korpus des Kindersitzes 21 ab. Bei Erreichen einer definierten Kraft wälzt sich der Gurt 20 über die Rolle 18 ab und übt dabei eine definierte Druckkraft auf die Stange 9 aus, wobei die Stange 9 in das Rohr 1 eingeschoben wird.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht nun darin, dass bei einem Weg des Gurts 20 von 50 mm die Stange 9 lediglich die Hälfte des Wegs, also nur 25 mm verschoben wird (entsprechend des Prinzips der losen Rolle). Da der eingesparte Weg eine doppelt so große Einsparung bei der Baulänge des verschieblichen Hydraulikelements 29 ermöglicht, also im Beispiel 50 mm, wird somit eine sehr platzsparende Bauweise realisiert. Der Gurt wird vom Gurtstraffer 17 auf die Größe des Kindes im Kindersitz eingestellt. Über die Umlenkung 22 wird die Richtung des Gurts angepaßt. Über die Rolle 18 geht der Gurt weiter zur zweiten Befestigungsstelle. Da Kindersitze sehr bekannt sind, wird auf den Kindersitz, Anbringung des Gurts u.s.w. nicht näher eingegangen.
Alternativ zur Rolle kann das Ende des Rohrs 1 lediglich abgerundet ausgeführt werden (s.a. 3). In diesem Falle ist sicherzustellen, dass die Haft- und Gleitreibungsbeiwerte der gegeneinander gleitenden Materialien möglichst nahe beieinander liegen. Infolge der Seilreibung des Gurtes 20 über die Rundung 25 stellt sich eine reibbedingte Vergrößerung der Kraft F ein, die ganz erheblich sein kann.
Ein gegenüber dem Gleitreibungswert stark vergrößerter Haftreibungsbeiwert hätte zur Folge, dass die gewünschte Dämpfungswirkung erst bei einer stark vergrößerten vom Kind ausgeübten Kraft einsetzt, dann aber wieder stark abfällt. Ein Kraftverlauf der für den gedachten Zweck nicht geeignet wäre.
Als geeignete Reibpartner kommen beispielsweise in Frage Stahl/Gußeisen sowie Stahl/Bronze mit lediglich einen Unterschied von max. 0,02 in den Werten für Haft- und Gleitreibung.
Bei der Ausführungsform des Druckeinstellkolbens 2 gemäß 3 ist ein Bypass 23 integriert. Über diesem kann bereits vor Erreichen der maximalen, mit der Feder 5 eingestellten Kraft das Dämpfungsfluid 26 überströmen. Auf diese Weise wird der Übergang von Haft- zu Gleitreibung bereits vor Erreichen der maximal zulässigen Kraft eingeleitet und eine unzulässige Überschreitung der Maximalkraft tritt nicht ein.
2 Das verschiebliche Hydraulikelement 29 ist in dieser Ausführung so ausgelegt, dass es sich im Kraftfluß des Gurtes befindet. Die Belastung erfolgt daher ausschließlich in ziehender Richtung. Das verschiebliche Hydraulikelement 29 weist ein Rohr 1 auf, in das in bekannter Weise eine Stange 9 eingefahren ist. Am Ende der Stange 9 befindet sich der Druckeinstellkolben 2 gemäß der Patentansprüche. Der Druckeinstellkolben 2 weist an seinem oberen Ende eine Eindrehung 16 auf, von der ausgehend die Eintrittsöffnung 7 und die Austrittsöffnung 8 die zwei Zylinderräume verbinden. In der Austrittsöffnung 8 befindet sich eine Kugel 4, die durch die Feder 5 gegen einen Sitz gehalten wird. Die äußere Zugfeder 3 zieht die Stange in das Rohr 1 hinein. Zu diesem Zweck stützt sie sich oben an der Stange 9 und unten an der unteren Verschlußmutter 13 ab. Tritt ein Unfall ein, wird der Haltegurt des Kindersitzes (nicht näher erläutert, da allgemein bekannt) unter eine hohe Zugkraft gesetzt, die sich auf das im Kraftfluss befindliche, verschiebliche Hydraulikelement 29 überträgt. Erreicht nun die Kraft einen Wert, ab dem die Belastung für das Kind gefährlich würde, so wirkt der durch die Kraft im Rohr 1 aufgebaute Druck in öffnender Weise auf die Kugel 4. Die Feder 5 ist dabei entsprechend so eingestellt, dass eine bestimmte Gurtkraft nicht überschritten werden kann. Dabei wird die Stange 9 aus dem Rohr 1 gezogen.
Der Gurt gibt mithin um den Betrag, den die Stange aus dem Rohr gezogen wird, nach und die Maximalkraft auf den Körper des Kindes wird begrenzt.
3 gibt den Aufbau für den Druckeinstellkolben 2 wieder, bei der es möglich wird, bereits bei Aufprallsituationen unterhalb der gefährlichen Schwelle des Auftretens einer Maximalbelastung eine Dämpfungswirkung zu erzielen. Zu diesem Zwecke ist der Druckeinstellkolben 2 zusätzlich mit einem Bypass 23 versehen. Bereits bei relativ kleinen Belastungskräften fließt das Dämpfungsfluid 26 durch den Bypass 23 und der Gurt 20 gibt den doppelten Weg nach, den der Druckeinstellkolben 2 dabei in das Rohr 1 geschoben wird. Damit nach einem Aufprall das Dämpfungsfluid 26 wieder zurückgelangt und der Druckeinstellkolben 2 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, gelangt das Dämpfungsfluid 26 während des Einschiebens des Druckeinstellkolbens 2 vorübergehend in den Speicherraum 28, dessen Druck durch die Kraft der Speicherfeder 24 und der Fläche des Speicherkolbens 6 festgelegt ist, aus dem es nach Abfall der Gurtkraft vom Speicherkolben 6 in das Rohr 1 zurückgeschoben wird. Die Querschnitte von Bypass 23 und der Öffnungen 7 und 8 sind so dimensioniert, dass bei Nichterreichen der maximal zulässigen Belastung des Gurts 20 in jedem Falle maximal soviel Dämpfungsfluid 26 über die Querschnitte von Bypass 23 übertritt, dass der Druckeinstellkolben 2 nicht bis Anschlag in das Rohr 1 eingeschoben wird und auf diese Weise in jedem Falle eine Wegreserve verbleibt für den Fall, dass die Maximalkraft am Gurt 20 doch noch erreicht wird.

1: Rohr
2: Druckeinstellkolben
3: Zugfeder
4: Kugel
5: Druckfeder
6: Speicherkolben
7: Eintrittsöffnung
8: Austrittsöffnung
9: Stange
10: Drehbare Ringschraube
11: Drehbare Ringmutter
12: Obere Verschlußmutter
13: Untere Verschlußmutter
14: Dichtung
15: Gewindescheibe
16: Eindrehung
17: Gurtstraffer
18: Rolle
19: Stift
20: Gurt
21: Kindersitz
22: Umlenkung
23: Bypass
24: Speicherfeder
25: Rundung
26: Dämpfungsfluid
27: Streckfeder
28: Speicherraum
29: Hydraulikelement
30: Druckeinstellventil

Claims

Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte dadurch gekennzeichnet, dass das Energieaufnahmevermögen des Gurtes bei einem Aufprall des Autos durch ein mit definierter Kraft linear verschiebliches Hydraulikelements 29 vergrößert wird.
Hydraulikelement 29 nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das mit definierter Kraft verschiebliche Element eine Baueinheit aus einem Rohr einerseits sowie andererseits eine integrierte Einheit aus einem Kolben und einem Druckeinstellventil 30, im folgenden als Druckeinstellkolben 2 bezeichnet, darstellt.
Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt in einer Schlaufe über das Hydraulikelement 29 geführt wird und bei Anspannung das Hydraulikelement 29 einschiebt, wobei der Gurt über das Hydraulikelement 29 gleitet.
Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Hydraulikelements 29 eine Rolle 18 angebracht ist, über die die Gurtschlaufe abrollt.
Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtschlaufe über eine Rundung am Ende des Hydraulikelements 29 gleitet und als Reibpartner Werkstoffe mit möglichst geringem Unterschied zwischen Gleit- und Haftreibung zum Einsatz kommen.
Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von Haft- in Gleitreibung durch einen Bypass 23 im Druckeinstellkolben 2 unterstützend eingeleitet wird.
Kraftbegrenzer für Kindersitzgurte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich das mit definierter Kraft verschiebliche Hydraulikelement 29 direkt im Kraftfluß des Gurts befindet.
Druckeinstellkolben nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Druckeinstellkolbens 2 oben eine Eindrehung 16 aufweist und dass von der Eindrehung 16 ausgehend die Eintrittsöffnung 7 und die Austrittsöffnung 8 die zwei Zylinderräume verbinden.
Druckeinstellkolben nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass in der Austrittsöffnung 8 ein Druckeinstellventil 30 integriert ist.
Druckeinstellkolben nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Druckeinstellventil 30 vermittels der Feder 5 und der Kugel 4 den Druck auf einen Höchstwert begrenzt.
Druckeinstellkolben nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Feder des Druckeinstellventils 30 auf ein bestimmtes Körpergewicht eingestellt ist.
Druckeinstellkolben nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum integrierten Druckeinstellventil 30 ein Bypass 23 den Übergang des Dämpfungsfluids ermöglicht.
Druckeinstellkolben nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte von Bypass 23 und der Öffnungen 7 und 8 so dimensioniert sind, dass bei Nichterreichen der maximal zulässigen Belastung des Gurts 20 in jedem Falle maximal soviel Dämpfungsfluid 26 über die Querschnitte von Bypass 23 übertritt, dass der Druckeinstellkolben 2 nicht bis Anschlag in das Rohr 1 eingeschoben wird und auf diese Weise in jedem Falle eine Wegreserve verbleibt für den Fall, dass die Maximalkraft am Gurt 20 doch noch erreicht wird.