DE102005060913A1

DE102005060913A1 - Gurtkraftbegrenzungseinrichtung für Fahrzeugsicherheitsgurte

Info

Publication number: DE102005060913A1
Application number: DE200510060913
Authority: DE
Inventors: Ralf Schreiner; Thomas Thilow
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gurtkraftbegrenzungseinrichtung für Fahrzeugsicherheitsgurte mit einem mit einem Stahlseil an einer Befestigungsplatte befestigten Gurtschloss, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei einerseits eine sichere Fixierung zwischen Gurtschloss und Fahrzeugstruktur zu erzielen und andererseits auch eine Energieabsorbung innerhalb der Einrichtung zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Stahlseil (1) U-förmig angelegt und die beiden Stahlseilhälften oder -abschnitte parallel durch eine gemeinsame Krimpverbindung (5) geführt sind, welche an der Befestigungsplatte (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gurtkraftbegrenzungseinrichtung für Fahrzeugsicherheitsgurte mit einem mit einem Stahlseil an einer Befestigungsplatte befestigten Gurtschloss, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Sicherheitseinrichtungen in Kraftfahrzeugen unterliegen hohen Anforderungen zur Erfüllung der international vorgegebenen Sicherheitsstandards. Die Erkenntnisse aus der Erforschung der Abläufe in Crash-Situationen werden in diesen ständig weiter entwickelten Sicherheitsstandards mitberücksichtigt. Ein Kriterium im Hinblick auf die Auslegung der Fahrzeugkarosserie läuft dahin, dass die Fahrzeugkarosserien als solche immer steifer ausgelegt werden müssen. Diese sicherheitstechnisch vorzugebenden Standards müssen daher in der Konstruktion von Fahrzeugen berücksichtigt werden. Eine steifere Fahrzeugkarosserie schützt den Fahrgastraum als solchen gegen entsprechende Einwirkungen von außen im Crash-Fall. Das heißt, die Fahrgastzelle soll weitestmöglich erhalten bleiben.

Dies hat jedoch zur Konsequenz, dass durch die steifere Ausführung der Fahrzeugkarosserie die energetischen Absorberwirkungen, durch Verformung von Bauteilen am Fahrzeug eingeschränkt werden, und jetzt mehr durch Sicherheitselemente im Fahrzeug aufgenommen werden müssen. Das bedeutet, dass bei steifen Fahrzeugkarosserien die Fondpassagiere nunmehr stärkeren Belas tungen ausgesetzt sind, zu Gunsten aber des Erhaltes von Sicherheitsraum im Fahrzeug.

Dies gilt jedoch nicht ausschließlich für die Fondpassagiere, sondern insgesamt für alle Passagiere innerhalb des Fahrzeuges. Somit liegt ein besonderes Augenmerk auf den Rückhaltesystemen und den Airbagsystemen. So ist es beispielsweise bekannt, die kinetische Energie von Fahrzeuginsassen somit auch zumindest teilweise über die Rückhaltesysteme, nämlich die Sicherheitsgurte, abzufangen.

So sind aus dem Stand der Technik hierzu einige Lösungen bekannt.

Außerdem muss natürlich auch gewährleistet werden, dass die Rückhaltesysteme bei den nunmehr starren Fahrzeugstrukturen durch die im Crashfall negativ beschleunigten Fahrzeuginsassen noch stärkeren Beschleunigungskräften ausgesetzt sind. Insofern müssen auch die Befestigungen der Rückhaltesysteme, insbesondere die der Gurtschlösser hier besonders haltbar ausgestaltet sein. Hinsichtlich von Befestigungsmöglichkeiten werden zumeist die Gurtschlösser mit Stahlseilen an der Fahrzeugstruktur direkt oder indirekt befestigt. Hierzu werden die Stahlseile an den Enden mit Schellen versehen, die auf die Stahlseile aufgeklemmt werden und auf der anderen Seite eine Öse oder Schelle aufweisen, mit der dann die Befestigung an der Fahrzeugstruktur erfolgen kann. Bei der oben beschriebenen höheren Belastungssituation werden jedoch solche Schellen im Anschlagbereich der Gurtschlösser im Crash-Fall stark belastet.

Solche Klemmschellen oder Klemmösen sind aus der DE-AS 25 48 994 bekannt. Ebenso sind solche Seilösenverbindungen aus der DE 31 36 270 C2 sowie aus der DE 33 19 547 A1 bekannt. Unter den oben genannten Voraussetzungen sind solche direkten Verbindungen bei denen auf die Klemmverbindung zwischen Seil und Ösenelement allerhöchste Beschleunigungskräfte einwirken in ihrer Haltbarkeit davon abhängig, wie die Klemmverbindung als solche ausgestaltet ist.

Unter der Maßgabe, dass nunmehr aus den oben genannten Gründen auch Energieabsorberfunktionen in die Systeme implementiert werden sollen, ist aus der DE-OS 26 46 998 eine Anordnung bekannt, bei der das Gurtschloss mit einer sog. Seilpeitsche durch eine Art Friktionselement geführt werden. Hierbei werden jedoch auch an den Enden der Seile Klemmösen verwendet, die die oben bereits beschriebenen funktionalen Nachteile aufweisen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Gurtkraftbegrenzungseinrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass einerseits eine sichere Fixierung zwischen Gurtschloss und Fahrzeugstruktur gegeben ist und dass andererseits auch eine Energieabsorbung innerhalb der Einrichtung möglich ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Gurtkraftbegrenzungseinrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gurtkraftbegrenzungseinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kerngedanke der Erfindung ist hierbei, dass das Stahlseil U-förmig angelegt und die beiden Stahlseilhälften oder Stahlseilabschnitte parallel durch eine gemeinsame Krimpverbindung geführt sind, welche an der Befestigungsplatte angeordnet ist.

Dadurch, dass das Stahlseil nunmehr U-förmig angelegt ist, werden beide offene Enden des Stahlseiles in das Gurtschloss hineingeführt und dort ortsfest fixiert. Somit ergeben sich zwei parallele Seilabschnitte, die dann auch parallel durch eine gemeinsame Krimpverbindung geführt werden. Diese Krimpverbindung ist dabei kraftmäßig und friktionsmäßig so ausgelegt, dass sich eine definierte Durchrutschkraft im Belastungsfall ergibt. Die Krimpverbindung als solche ist dabei an der Befestigungsplatte befestigt oder angeordnet, die wiederum mit der Fahrzeugstruktur versehen ist. Das heißt, wenn nun im Crash-Fall Belastung auf das Gurtschloss ausgeübt wird, indem der Fahrzeuginsasse in den Sicherheitsgurt hineinbeschleunigt wird, so rutscht das doppelt gelegte Stahlseil gleichförmig und parallel durch die Krimpverbindung und erzeugt dabei Reibungsenergie, die zum Absorbieren und Aufnehmen zumindest eines Teils der entstehenden kinetischen Energie dienen soll und somit den Stoss bzw. den Impuls, der durch die Masse des Fahrzeuginsassen und der Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges im Crash-Fall entsteht, dienen soll. Die Durchrutschstrecke ist dabei sozusagen der Energieabsorbungsweg, entlang dem die kinetische Energie, oder zumindest einen Teil davon aufgenommen werden soll. Damit nunmehr im Endanschlag nicht alleine Klemmösen die Kraft halten müssen, ist nunmehr das U-förmig angelegte Stahlseil so angelegt, dass das geschlossene Ende beim Durchrutschen des Stahlseiles durch die Krimpverbindung an einem Endanschlag zur Anlage kommt. Dieser Endanschlag ist ebenfalls auf der Befestigungsplatte angeordnet, wie auch schon die Krimpverbindung selbst.

Das heißt die Befestigungsplatte wird an der Fahrzeugstruktur montiert und hält somit ortsfest sowohl die Krimpverbindung als auch den Endanschlag bzw. das Endanschlagelement. Dabei ist in dieser Konstruktion das Gurtschloss so montiert, dass das Stahlseil sich natürlich nicht im Endanschlag als Grundzustand befindet, sondern über eine entsprechende Länge innerhalb der Krimpverbindung sitzt, so dass erst im Crash-Fall dieser Seilweg ausgeschöpft und erst nach Durchlaufen dieses definierten Seilweges das Seil an der bodenseitigen Schlaufe zur Anlage kommt. Die Schlaufe legt sich dabei so an das Anschlagelement an, dass hierbei ganz auf Klemmösen verzichtet werden kann, die in diesem Bereich dann demzufolge auch nicht mehr abreißen können.

Somit ist die Endanschlaglösung gegenüber der in der DE-OS 26 46 998 offenbarten Seilpeitschen mit offenen Enden vermieden. Im übrigen lässt sich mit der erfindungsgemäßen Ausführung durch die ortsfest an der Befestigungsplatte angeordneten Krimpverbindung nunmehr ein definierter Lage- und Kraftbezug der Gurtbegrenzungseinrichtung einstellen, so dass auch in Serienfertigung einer Gurtkraftbegrenzungseinrichtung reproduzierbare Kräfte und Kraftverhältnisse eingestellt werden können.

Somit ist dann weiterhin ausgeführt, dass auf der Befestigungsplatte ebenfalls ein Endanschlag angeordnet ist, um welchen sich der geschlossene Bereich des angelegten Stahlseiles nach maximaler Belastungsstreckung anlegt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Befestigungsplatte direkt oder indirekt mit der Fahrzeugstruktur verbunden ist. Auf diese Weise ist einerseits der feste Ortsbezug zur Rahmenstruktur gegeben, die aufgrund der Steifigkeit nun den maximalen Negativbeschleunigungsbezug im Crash-Fall herleitet. Zum anderen ist aber auch der Übergang zum negativ beschleunigten Fahrzeuginsassen durch die erfindungsgemäße Einrichtung gedämpft bzw. energieabsorbierend gedämpft.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Endanschlag als Schraube ausgestaltet ist. Auf diese Weise lässt sich ein einfaches Anschlagelement ausbilden, um das sich nunmehr das geschlossene Ende des U-förmig angelegten Seiles anlegen kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Schraube mit außenzylindrischem Ringelement versehen ist. Dabei kann das Ringelement eine Art verdickte zylindrische Unterlegscheibe sein, oder aber der Schraubenkopf selber kann zylindrisch ausgeformt sein, so dass das Stahlseil dort schlüssig und ohne Reib- oder Aufschleißkante anliegen kann. So wird dann vermieden, dass im Endanschlag das Seil durch eine scharfe oder spitze Kante am Endanschlag durchreißen kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Stahlseil zur Erhöhung der energieabsorbierenden Reibung in der Krimpverbindung oberflächenstrukturiert und rau ist. Dies gilt auch in mechanischer Umkehr. Das heißt also, entweder ist die Innenoberfläche der Krimpverbindung aufgeraut und/oder das Stahlseil. Wichtig ist hierbei, dass aufgrund von Versuchen sodann Reibkräfte bzw. Reibenergien ermittelt werden, die dann aufgrund der eingestellten Oberflächenrauigkeiten reproduzierbar sind. Somit eignet sich dieses Element zur Serienfertigung und gewährt eine in etwa immer gleichartige bzw. gewünschte Ausbildung einer definierbaren Energieabsorbungsleistung.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Befestigungsschraube des Anschlagbegrenzers zugleich auch zur Befestigung der Befestigungsplatte an der Fahrzeugrahmenstruktur dient. Hierzu muss die Schraube natürlich in Dimensionierung und Stärke sowie Gewindeausbildung entsprechend appliziert sein, um die entsprechenden Kräfte auch aufzunehmen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass auf die besagte Befestigungsschraube nunmehr nicht nur Scherkräfte durch den Endanschlag des Stahlseiles einwirken, sondern ggf. dann auch Zugkräfte, oder Zugkraftkomponenten die zwischen Fahrzeugrahmenstruktur und Befestigungsplatte im Crash-Fall auftreten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
1 erfindungsgemäße Gurtkraftbegrenzungseinrichtung im unbelasteten Zustand, d. h. vor Crash;
2 erfindungsgemäße Gurtkraftbegrenzungseinrichtung im Belastungsfalle nach Crash.
1 zeigt als Grundelement des Rückhaltesystemes das sog. Gurtschloss 1. Das Gurtschloss 1 nimmt dabei das Klinkelement des Sicherheitsgurtes auf und sichert es, sobald dieses in die Endlage eingeführt wird. Gelöst werden kann der Sicherheitsgurt bekanntermaßen dann durch eine Auslösung eines Druckknopfes, der die Klinkverbindung wieder freigibt. Der Sicherheitsgurt sowie das Klinkelement und die aufnehmende Mechanik innerhalb des Gurtschlosses 1 sind nicht weiter dargestellt und im Übrigen in bekannter Weise ausgestaltet.
Das Gurtschloss 1 ist dabei mit einem Stahlseil 2 verbunden, welches U-förmig angelegt aus dem Gurtschloss 1 herausragt. Dabei kann das Stahlseil 2 entweder ein tatsächlich nur U-förmig angelegtes oder gebogenes Stahlseil mit zwei offenen Enden sein, die dann innerhalb des Gurtschlosses 1 durch eine Klemm- oder Schweißverbindung fixiert werden, oder aber das Stahlseil 2 kann auch innerhalb des Gurtschlosses 1 ohne offene Enden angelegt sein, d. h. dass das Stahlseil insgesamt quasi ein O-Ring ist. Beide Möglichkeiten sind hier gegeben. Wichtig ist jedoch zur Bestimmung des erfindungsgemäßen Systems und der Funktion lediglich zu beschreiben, dass außerhalb des Gurtschlosses das Stahlseil U-förmig verläuft.
Somit entstehen zwei parallele Seilabschnitte, die hierbei gemeinsam, d. h. parallel durch eine Krimpverbindung 5 angelegt sind. Diese Krimpverbindung ist eine Klemmverbindung, die die Stahlseilabschnitte fest umschließt und nur bei großer Belastung, in diesem Fall bei definiert großer Belastung im Crash-Fall, ein Durchrutschen unter Erzeugung von erheblicher Reibungsenergie ermöglicht, wobei entlang des Durchrutschweges die Dämpfung und die Energieabsorbung in der gewünschten Weise entsteht. Zu diesem Zweck ist das entsprechend herausragende Ende des Stahlseiles 2 U-förmig angelegt und kann über eine entsprechende Wegstrecke durch die Krimpverbindung 5 gezogen werden.
Hierbei ist ebenfalls noch zu beachten, dass die Krimpverbindung 5 direkt mit der Befestigungsplatte 4 verbunden ist, die mehr oder weniger direkt an der Fahrzeugrahmenstruktur zu befestigen ist. Das heißt, wenn Belastung auf das Gurtschloss 1 einwirkt, dann rutschen die Seilabschnitte des Stahlseils 2 durch die Krimpverbindung 5 hindurch, in der oben beschriebenen Weise. Die Befestigungsplatte 4 enthält überdies noch eine Befestigungsschraube 6, die an der dort gezeigten, mit dem Stahlseil 2 in Einwirkung kommenden Seite eine zylindermantelförmige Außenfläche aufweist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Befestigungsschraube in diesem Bereich entweder bereits so ausgeformt ist oder ein Unterlegelement in zylindrischer Ausführung aufweist.
2 zeigt den Zustand der erfindungsgemäßen Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach dem beanspruchten Belastungsfall. Dabei ist das Stahlseil 2 nunmehr durch eine entsprechende Wegstrecke durch die Krimpverbindung 5 hindurchgezogen worden, hat dabei erhebliche Reibungsenergie erzeugt und somit kinetische Energie des zu schützenden Fahrzeuginsassen im Crash-Fall aufgenommen. Das Stahlseil 2 kommt hierbei dann am U-förmigen Ende zum Anschlag, an der als Anschlagbegrenzer 3 wirkenden Befestigungsschraube 6.
Hierbei ist ebenfalls noch zu erkennen, dass in diesem Ausgestaltungsbeispiel die Krimpverbindung 5 und die Befestigungsplatte zueinander in einem Winkel von etwa 75 bis 90° stehen. Dadurch wird gewährleistet, dass das U-förmige Ende des Stahlseiles 2 zwanghaft am Anschlagbegrenzer 3 der Befestigungsschraube 6 zur Anlage kommt, und sich nicht dort fehlerhafterweise ausfädelt und durch die Krimpverbindung durchrutscht.
Die Befestigungsschraube 6, wie auch schon in 1 gezeigt, fixiert hierbei den Anschlagbegrenzer 3 an der Befestigungsplatte und kann aber auch zugleich als Befestigung der Befestigungsplatte selbst an der Fahrzeugrahmenstruktur dienen.

1: Gurtschloss
2: Stahlseil
3: Anschlagbegrenzer
4: Befestigungsplatte
5: Krimpverbindung
6: Befestigungsschraube

Claims

Gurtkraftbegrenzungseinrichtung für Fahrzeugsicherheitsgurte mit einem Stahlseil an einer Befestigungsplatte befestigten Gurtschloss, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlseil (1) U-förmig angelegt und die beiden Stahlseilhälften oder -abschnitte parallel durch eine gemeinsame Krimpverbindung (5) geführt sind, welche an der Befestigungsplatte (4) angeordnet ist.
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Befestigungsplatte (4) ebenfalls ein Endanschlag (3) angeordnet ist, um welches sich der geschlossene Bereich des U-förmig angelegten Stahlseils (2) nach maximaler Belastungsstreckung anliegt.
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (4) direkt oder indirekt mit der Fahrzeugrahmenstruktur verbunden ist.
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlag von einer entsprechend zylindermantelförmig im Kopf ausgeformten Schraube gebildet ist.
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube (6) mit außenzylindrischem Ringelement versehen ist.
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlseil (2) zur Erhöhung der energieabsorbenden Reibung und/oder in der Innenoberfläche der Krimpverbindung (5) eine Oberflächenstrukturierung oder eine Oberflächenrauigkeit vorgesehen ist.
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube (6) des Anschlagbegrenzers (3) gleichzeitig zur Befestigung der Befestigungsplatte (4) an der Rahmenstruktur des Fahrzeuges dient.
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krimpverbindung (5) und die Befestigungsplatte (4) im Bereich des Anschlagbegrenzers (3) in etwa 75–90° zueinander stehen.