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Die
Erfindung betrifft einen Umlenker für ein Sicherheitsgurtsystem
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Das
Sicherheitsgurtsystem eines Kraftfahrzeuges weist ein Gurtband,
welches durch die Öse einer
Gurtzunge geführt
ist, ein Gurtschloss für
diese Gurtzunge und einen Aufroller, auf dem das Gurtband teilweise
aufgerollt ist, auf. Insbesondere bei den beiden Vordersitzen eines
Personenkraftwagens ist hierbei der Aufroller häufig im Bereich des Fahrzeugbodens
angeordnet und das vom Aufroller kommende Gurtband wird über einen
zumeist an der B-Säule
befestigten Umlenker umgelenkt.
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Ein
gattungsbildender Umlenker ist beispielsweise in der
DE 100 11 725 C1 beschrieben. Dieser
Umlenker weist einen Umlenkerkern aus Metall auf, er kann insbesondere
auch als Ganzmetall-Umlenker ausgeführt sein.
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Es
ist ein bekanntes Problem bei Sicherheitsgurtsystemen, welche einen
Umlenker aufweisen, dass es im Falle eines Unfalles, wenn also hohe Kräfte vom
Gurtband in den Umlenker eingeleitet werden, zu einem Umschlagen
des Umlenkers kommen kann. Geschieht dies, so ist das Gurtband in
der Gurtbandöse
des Umlenkers nicht mehr frei beweglich, so dass beispielsweise
eine vorgesehene Gurtkraftbegrenzung nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren
kann. Im schlimmsten Fall es sogar zu einem Zerreißen des
Gurtbandes kommen.
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Die
bereits erwähnte
gattungsbildende
DE 100
11 725 C1 schlägt
zur Vermeidung eines Umschlagens des Umlenkers vor, den Umlenker
derart verformbar auszugestalten, dass sich der Walkholm, über welchen
das Gurtband geführt
ist, bei Überschreiten
einer gewissen Grenzkraft durchbiegt und somit der minimale Ab stand
des Walkholms von der Befestigungsöffnung des Umlenkers vergrößert wird.
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Die
Herstellung eines Umlenkers, der sich in der gewünschten Weise verformt und
bei dem gleichzeitig eine übermäßige Verformung
oder gar ein Bruch während
des Unfalles vollständig
ausgeschlossen ist, ist jedoch schwierig.
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Hiervon
ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Umlenker
dahingehend weiterzubilden, dass er eine geringe Neigung zum Umschlagen
aufweist, dass er eine hohe Betriebssicherheit hat und dass er einfach
herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Umlenker mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird das
Umschlagverhalten durch eine geometrische Neugestaltung des Umlenkers
verbessert. Bei bisherigen Umlenkern sind der – zumeist in Form einer Befestigungsöffnung ausgeführte – Befestigungspunkt
und die Gurtöse
stets symmetrisch zueinander ausgebildet (zumeist ist der gesamte
Umlenker spiegelsymmetrisch bezüglich
einer Spiegelebene). Dies hat zwar den Vorteil, dass für die linke
und rechte Fahrzeugseite jeweils gleiche Umlenker eingesetzt werden
können,
hinsichtlich des Umschlagverhaltens ist dies jedoch nachteilig. Kommt
es zu einem Frontalaufprall und der Insasse fällt in den Sicherheitsgurt
hinein, so rutscht das Gurtband in der Regel in der Gurtöse nach
vorne. Ist nun die Befestigungsöffnung
symmetrisch bezüglich
der Gurtöse
angeordnet, d.h., liegt die Befestigungsöffnung auf der Symmetrieachse
der Gurtöse,
so wird durch das unter Zugspannung stehende Gurtband ein Drehmoment
in den Umlenker eingeleitet. Dieses Drehmoment kann dann zum Umschlagen
des Umlenkers führen.
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Erfindungsgemäß wird deshalb
vorgeschlagen, Befestigungspunkt und Gurtöse asymmetrisch zueinander
anzuordnen. Insbesondere soll hierbei der Befestigungspunkt, welcher
zumeist in Form einer Befestigungsöffnung ausgebildet ist, in
Richtung der Fahrzeugfront versetzt sein. Dies hat zur Folge, dass
dann, wenn das Gurtband im Falle eines Unfalls nach vorne rutscht,
das vom Gurtband in den Umlenker induzierte Drehmoment geringer
ist und im Idealfall sogar Null betragen kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Gurtöse
eine Umlenkkante mit einem im wesentlichen geraden Mittelabschnitt
auf. In diesem Fall ist der Befestigungspunkt bezüglich der
Mittelsenkrechten dieses Mittelabschnittes versetzt.
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Ein
weiterer Vorteil der asymmetrischen Ausgestaltung des Umlenkers
ist, dass sich mit ihm auch ein geringerer Platzbedarf an der B-Säule des
Kraftfahrzeuges realisieren lässt.
Dies kommt zum einen durch die Verschiebung des Drehpunktes; andererseits
kann der Umlenker insgesamt asymmetrisch und somit mit einem geringeren
Platzbedarf ausgestaltet sein.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigen:
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1 Einen
Umlenkerkern in einer perspektivischen Darstellung,
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2 den
Umlenkerkern aus 1 in einer Frontansicht mit
eingelegtem Gurtband,
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3 einen
Schnitt entlang der Linie A-A aus 2,
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4 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
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5 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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6 einen
Umlenkerkern mit aufgerastetem Adapter in einer der 3 entsprechenden
Darstellung,
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7 eine
Draufsicht aus Richtung D auf 6.
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1 zeigt
einen Umlenkerkern 10. Es handelt sich hierbei um einen
Umlenkerkern eines Ganzmetallumlenkers, das heißt, er ist einstückig aus
einem Metallblech gestanzt und geformt. Im fertig montierten Zustand
kann am Umlenkerkern ein Adapter eingerastet sein, welcher die freie
Höhe der
Gurtöse begrenzt
(s. hierzu 6 und 7). Der
Umlenkerkern 10 weist in einem oberen Abschnitt 10c eine
als Befestigungspunkt dienende Befestigungsöffnung 18 und unterhalb
des oberen Abschnitts 10c den Walkholm 10a auf.
Zwischen Walkholm 10a und oberem Abschnitt 10c befindet
sich die Gurtöse 12 mit
der Umlenkkante 14. Der Walkholm 10a ist mittels
der Arme 10b mit dem oberen Abschnitt 10c verbunden.
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Wie
man insbesondere der 3 entnimmt, weist der Umlenkerkern 10 eine
gewisse Tiefe auf, so dass die Umlenkkante 14a im wesentlichen
halbkreisförmig
ist.
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Die 2 zeigt
den Umlenkerkern 10 aus 1 in einer
Draufsicht, wobei ein Gurtband 20 durch die Gurtöse 12 geführt ist.
Die folgende geometrische Beschreibung bezieht sich der Einfachheit halber
auf die zweidimensionale Projektion des Umlenkerkerns in die Zeichenebene:
Die
Gurtöse 12 ist
symmetrisch bezüglich
der Spiegelachse A-A (bei dreidimensionaler Betrachtung: Spiegelebene).
Die Umlenkkante 14 der Gurtöse 12 weist hierbei
einen sich entlang einer Geraden g erstreckenden Mittelabschnitt 14a auf.
Die Spiegelachse A-A ist gleichzeitig die Mittelsenkrechte zu diesem Mittelabschnitt 14a (die
hier beschriebene Geometrie wird nochmals später mit Bezug auf die stärker schematisierte 4 erläutert).
An den Mittelabschnitt schließen
sich die Seitenabschnitte 14b, 14c an. Der Mittelpunkt
P der Befestigungsöffnung 18 ist
in Richtung +X zu dieser Spiegelachse A-A in Richtung der Fahrzeugfront
versetzt. Aus Sicht des Innenraumes ist somit der in 2 dargestellte
Umlenkerkern für die
Fahrerseite vorgesehen. Im montierten Zustand erstreckt sich durch
die Befestigungsöffnung 18 ein Befestigungsbolzen
zur Innenstruktur des Kraftfahrzeugs, wodurch der Umlenkerkern 10 in
Richtung R schwenkbar ist.
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Die
Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Umlenkers
wird nun anhand der schematischen 4 erläutert. In
der 4 ist gestrichelt die Position eingezeichnet,
welche eine Befestigungsöffnung 18' bei einem herkömmlichen
Umlenker einnimmt; hierbei ist der Umlenker 10 vollständig spiegelsymmetrisch
und die Befestigungsöffnung 18' liegt auf der
Symmetrieachse A-A der Gurtöse 12,
welche auch die Mittelsenkrechte des Mittelabschnittes 14a und
die Symmetrieachse des gesamten Umlenkers ist. Mit durchgezogener
Linie ist die tatsächliche
Position der Befestigungsöffnung 18 dargestellt;
der Mittelpunkt dieser Befestigungsöffnung 18 hat einen
Abstand a von der Spiegelachse A-A.
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Es
ist ein Gurtband 20 eingezeichnet, welches im Verlauf des
Unfalls in der Gurtöse 12 in
Richtung der Fahrzeugfront zum vorderen Seitenabschnitt 14b der
Umlenkkante 14 gerutscht ist. Im hier dargestellten Idealfall
beträgt
der Versatz des Gurtbandes zur mittigen Normalposition genau den
Abstand a. In der gewählten
schematischen Darstellung knicken die Seitenabschnitte 14b, 14c vom
Mittelabschnitt 14a ab, in Praxis sieht die Gurtöse 12 aus,
wie beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt. Für die Darstellung
der wirkenden Kräfte
in 4 ist dies jedoch unwichtig.
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Das
Gurtband 20 übt
eine Kraft F auf den Umlenkerkern 10 aus. Nimmt man an,
dass die Krafteinleitung homogen über die Breite des Gurtbandes erfolgt,
so lässt
sich das hieraus resultierende Drehmoment M wie folgt berechnen: M = F × δ, wobeiδ der Abstand
der Gurtbandmitte vom Drehpunkt, also dem Mittelpunkt der Befestigungsöffnung in X-Richtung
ist.
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Im
in 4 gezeigten Idealfall ergibt sich somit, dass δ und somit
auch das Drehmoment Null ist. Beim Stand der Technik jedoch (gestrichelt
dargestellte Befestigungsöffnung 18') ist im dargestellten Beispiel δ = a und
es ergibt sich ein entsprechendes Drehmoment, welches zum Umschlagen
des Umlenkers führen
kann. Es ist zwar nicht zu erwarten, dass sich in jeder Unfallsituation
genau der in 4 dargestellte Idealfall einstellt,
durch ein Versetzen der Befestigungsöffnung 18 von der
Mittelsenkrechten A-A in +X-Richtung ergibt sich jedoch in jedem
Fall eine Verringerung des Drehmomentes im Vergleich zum Stand der
Technik.
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Ein
weiterer Vorteil der asymmetrischen Anordnung der Befestigungsöffnung 18 ist,
dass der Umlenker einen geringeren Platzbedarf an der B-Säule aufweist.
Im normalen Betrieb wird der Umlenker ausschließlich in Richtung SR verschwenkt. Durch die Verschiebung der
Befestigungsöffnung
in Richtung +X wird somit der maximale Radius verkleinert: R' < R. Somit benötigt man einen geringeren Abstand
von der vorderen B-Säulen-Kante,
das heißt, dass
der Platzbedarf an der B-Säule
geringer ist.
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Durch
das Versetzen der Befestigungsöffnung 18 ergibt
sich, dass linke und rechte Umlenker unterschiedlich ausgestaltet
sein müssen.
Da man also ohnehin zwei Stanzformen benötigt, kann man den Umlenker 10 noch
in weiteren Details asymmetrisch gestalten. Ein Verrutschen des
Gurtbandes aus dem Mittelabschnitt 14 heraus geschieht
bei einem Unfall nur in Fahrtrichtung. Dies bedeutet, dass der hintere
Seitenabschnitt 16b im wesentlichen überflüssig ist und kleiner gestaltet
oder weggelassen werden kann. Man kann somit zu einer Gestaltung kommen,
wie sie in 5 dargestellt ist. Hieraus folgt dann
eine geringere Gesamtlänge
l des Umlenkers, wodurch sich wiederum ein noch geringerer Gesamtplatzbedarf
realisieren lässt.
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Die 6 und 7 zeigen
den Umlenkerkern 10 aus den 1 bis 3,
bei dem ein Adapter auf den Umlenkerkern 10 aufgerastet
ist. Hierbei entspricht die 6 der Darstellung
der 3 und 7 ist eine Draufsicht aus Richtung
D aus 6. Der Adapter dient dazu, die freie Höhe der Gurtöse zu begrenzen.
Die Länge
des Adapters ist hierbei geringer als die Länge der Gurtöse, so dass
seitliche Spalte entstehen. Diese seitlichen Spalte, insbesondere
der vordere, dient dazu, dass das Gurtband im Falle eines Crashs
etwas nach vorne rutschen kann. Der Adapter besteht zumeist aus
Kunststoff.
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Es
ist zu bevorzugen, dass der gleiche Adapter sowohl an einen linken
Umlenkerkern (Fahrerseite) als auch an einen rechten Umlenkerkern
(Beifahrerseite) passt. Hierzu ist der Adapter wahlweise symmetrisch
ausgestaltet und seine Länge
lA ist kleiner als die Länge der Gurtöse lG. Die Länge
des Adapters muss im Vergleich zu einem Adapter, der bei einem symmetrischen
Umlenkerkern eingesetzt wird, mindestens um den doppelten Betrag
kleiner sein als der Versatz der Befestigungsbohrung zur symmetrischen
Position. Hierdurch wird erreicht, dass die Breite der notwendigen
seitlichen Spalte einen vorgegebenen Wert nicht unterschreitet.
Durch die Asymmetrie des Umlenkerkerns und die Symmetrie des Adapters
ergibt sich die in 7 gezeigte Zustand, nämlich, dass
der vordere seitliche Spalt 12a schmaler ist als der hintere
seitliche Spalt 12b.
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Es
ist auch möglich
für linke
und rechte Umlenkerkerne unterschiedliche Adapter zu fertigen, dies
führt jedoch
zu einem erhöhten
Fertigungsaufwand ohne dass ein Vorteil hinsichtlich der Sicherheit entstünde. Außerdem muss
dann bei der Endmontage darauf geachtet werden, dass "linke" Adapter auf "linke" Umlenkerkerne und
dass "rechte" Adapter auf "rechte" Umlenkerkerne montiert
werden.
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- 10
- Umlenkerkern
- 10a
- Walkholm
- 10b
- Arm
- 10c
- oberer
Abschnitt
- 12
- Gurtöse
- 12a
- vorderer
Spalt
- 12b
- hinterer
Spalt
- 14
- Umlenkkante
- 14a
- Mittelabschnitt
- 14a,
b
- Seitenabschnitt
- 18
- Befestigungsöffnung
- 20
- Gurtband
- 30
- Adapter
- M-M
- Mittelsenkrechte
- g
- Gerade