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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsgurteinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Sicherheitsgurteinrichtungen in modernen Kraftfahrzeugen werden bevorzugt als Dreipunktsicherheitsgurte ausgeführt. In dem Dreipunktsicherheitsgurt wird das Gurtband durch eine daran angebrachte Gurtzunge, welche mit einem Gurtschloss verbindbar ist, in einen Becken- und einen die Brust des Insassen kreuzenden Diagonalgurt unterteilt.
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Eine wichtige Kenngröße zur Erfüllung verschiedener Sicherheitstests ist die sogenannte Brusteindrückung des Insassen, welche sich durch die Vorverlagerung des Insassen und die der Vorverlagerung entgegenwirkenden Rückhaltekräfte des Diagonalgurtes ergibt und im Bereich des Brustbeines des Insassen gemessen wird. Zur Erfüllung der Tests darf die Brusteindrückung vorbestimmte Werte nicht überschreiten, was insbesondere bei Kleinfahrzeugen mit sehr geringen zur Verfügung stehenden Verformungswegen problematisch sein kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Sicherheitsgurteinrichtung zu schaffen, mit der der Insasse im Unfall mit einer verminderten Brusteindrückung ohne Nachteile für die Sicherheit zurückgehalten werden kann.
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass der Gurtschlosshalter dazu eingerichtet ist, dass sich das Gurtschloss bei einer sich ändernden Angriffsrichtung der über die Gurtzunge eingeleiteten Kraft um eine Schwenkachse ausrichtet, und eine Verschiebebewegung in Längsrichtung und/oder quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausführt. Durch diesen erfindungsgemäß ermöglichten Bewegungsablauf des Gurtschlosses kann das Gurtschloss aus einer für den Normalgebrauch idealen Komfortstellung in eine für die Insassenbelastung günstigere Laststellung bewegt werden. Der Vorteil der vorgeschlagenen Bewegungsmöglichkeit des Gurtschlosses ist insbesondere darin zu sehen ist, dass der Diagonalgurtabschnitt und/oder der Beckengurtabschnitt in der Laststellung mit einem kleineren Umschlingungswinkel an dem Insassen anliegen. Durch den geringeren Umschlingungswinkel des Diagonalgurtabschnitts kann die Umschlingung des Diagonalgurtabschnitts im Bereich des Brustkorbs des Insassen vermindert werden, was wiederum zu einer geringeren Brusteindrückung im Rückhaltefall führt. Dieser Effekt der verminderten Umschlingung gegenüber einer herkömmlichen Sicherheitsgurteinrichtung ist vor allem darauf zurückzuführen, dass das Gurtschloss nach der erfolgten Ausrichtung eine Verschiebebewegung in Längsrichtung ausführen kann, so dass das Gurtschloss der Bewegung des Beckens des Insassen während des Unfalles folgen kann. Der Gurtschlosshalter ist dabei derart an dem Kraftfahrzeug gehalten, dass er sich erst nach einem Überschreiten einer vorbestimmten Zugkraft des über die Gurtzunge in dem Gurtschloss verriegelten Sicherheitsgurtes zuerst ausrichtet und eine Verschiebebewegung des Gurtschlosses ermöglicht. Die Kraftschwellen zur Ausrichtung des Gurtschlosses und zur Ermöglichung der Verschiebebewegung können dabei unterschiedlich ausgelegt sein, so dass die Bewegungen nacheinander vollzogen werden. Durch die Wahl von unterschiedlichen Kraftschwellen für die Ausrichtung und Verschiebebewegung des Gurtschlosses kann der Bewegungsablauf besser ausgelegt werden, wobei der Bewegungsablauf auch insassenabhängig ausgelegt werden kann. Außerdem kann durch die Bewegung des Gurtschlosses die Gefahr des „Submarining” verringert werden, da das Gurtschloss durch die Schwenkbewegung in eine weiter unten befindliche Position verlagert wird. Der Gurtschlosshalter kann während der normalen Benutzung als starr angesehen werden und richtet sich erst durch die im Unfall wirkenden Kräfte in einer Schwenkbewegung um die Fahrzeughochachse und/oder um die Fahrzeugquerachse und in einer Verschiebebewegung in Fahrtrichtung und/oder quer zur Fahrtrichtung aus. Unter dem Begriff „Gurtschlosshalter” soll im Sinne der Erfindung jegliche Verbindungseinrichtung des Gurtschlosses mit dem Kraftfahrzeug verstanden werden, wobei die Verbindungseinrichtung auch eine motorische Verstelleinrichtung umfassen kann.
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Die Verschiebebewegung des Gurtschlosses kann konstruktiv besonders einfach ermöglicht werden, indem der Gurtschlosshalter eine Verformungsstelle aufweist, welche sich bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Zugkraft in dem Sicherheitsgurt verformt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verformungsstelle durch eine in dem Gurtschlosshalter vorgesehene Knickstelle gebildet ist. Die Knickstelle ermöglicht eine Verschiebebewegung des Gurtschlosshalters über eine größere Wegstrecke, ohne dass sich der Gurtschlosshalter dazu über die gesamte Querschnittsfläche verformen muss. Ferner begünstigt die Knickstelle die Verformung und die Bewegung des Gurtschlosses durch eine ungleiche Spannungsverteilung in dem Gurtschlosshalter.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Gurtschlosshalter durch die Knickstelle in wenigsten zwei Abschnitte unterteilt ist, und dass der Abschnitt, mit dem der Gurtschlosshalter an dem Kraftfahrzeug befestigt ist, während der Verformung der Knickstelle eine konstante Ausrichtung aufweist. Durch die konstante Ausrichtung des an dem Kraftfahrzeug befestigten Abschnittes verschwenkt der Abschnitt, an dem das Gurtschloss befestigt ist, praktisch um die Knickstelle, also mit einem geringeren Radius als die Gesamtlänge des Gurtschlosshalters. Ferner kann der Gurtschlosshalter durch die konstante Ausrichtung des an dem Kraftfahrzeug befestigten Abschnittes auch an einer Stelle des Kraftfahrzeuges befestigt werden, an der in dem unmittelbar angrenzenden Bereich kein Freiraum für die Bewegung des Gurtschlosshalters vorhanden ist.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Gurtschlosshalter dazu eingerichtet ist, dass die Ausricht- und Verschiebebewegung des Gurtschlosses zu einerkombinierten Bewegung überlagerbar sind. Durch die Überlagerung der Bewegungen kann der Bewegungsablauf insgesamt verkürzt werden. Außerdem ergibt sich dadurch ein gleichmäßigerer Bewegungsablauf ohne sprungartige Änderungen der Bewegungsrichtung.
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Ein besonderer Vorteil kann ferner dadurch geschaffen werden, indem der Gurtschlosshalter dazu eingerichtet ist, dass das Gurtschloss nach der Ausführung der vorgeschlagenen Bewegung auf einem größeren Radius verschwenkbar ist. Dieser Effekt ist besonders für sehr dicht an der Fahrzeugstruktur angeordnete Gurtschlösser sinnvoll, welche aus Komfortgründen z. B. nicht über die Sitzfläche hinaus stehen sollen. Durch den größeren Radius, auf dem das Gurtschloss anschließend weiter verschwenkt wird, können günstigere Belastungswerte für den Insassen und ein für die Rückhaltung günstigerer, nachfolgender Bewegungsablauf des Gurtschlosses erzielt werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Gurtschlosshalter dazu eingerichtet ist, dass das Gurtschloss erst nach einem Überschreiten einer Zugkraft von 3 kN die vorgeschlagene Bewegung ausführt. Die vorgeschlagene Kraftschwelle von 3 kN ist so gewählt, dass das Gurtschloss unter allen wahrscheinlichen Umständen des Normalgebrauchs als starr angesehen werden kann und erst oberhalb der im Unfall in jedem Fall überschrittenen Kraftschwelle die Bewegung ausführt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Gurtschlosshalter selbst über eine die Bewegung steuernde Zwangsführung an dem Kraftfahrzeug befestigt ist, oder dass das Gurtschloss über eine die Bewegung steuernde Zwangsführung an dem Gurtschlosshalter befestigt ist. Durch die Zwangsführung kann der Bewegungsablauf des Gurtschlosses im Unfall so gesteuert werden, dass sich das Gurtschloss auch bei anderen Kraftangriffsrichtungen entlang der für die Rückhaltung des Insassen idealen Bewegungsbahn bewegt.
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Ferner kann der Bewegungsablauf dadurch gesteuert werden, indem der Gurtschlosshalter wenigstens zwei in unterschiedliche Richtungen wirkende Kraftbegrenzungseinrichtungen aufweist. Die Kraftbegrenzungseinrichtungen können dabei durch ihre Bemessung und Ausrichtung so ausgelegt werden, dass sie in einer vorgegebenen Reihenfolge oder auch überlappend aktiviert werden und aufgrund ihrer Ausrichtung gleichzeitig die Bewegungsbahn definieren.
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Insbesondere kann die Bewegungsbahn dadurch definiert werden, indem der Gurtschlosshalter wenigstens zwei Schwenkachsen aufweist, um die das Gurtschloss während der Bewegung verschwenkt wird. Die Verschiebebewegung und die Schwenkbewegung des Gurtschlosses können durch zwei Schwenkbewegungen um jeweils eine der Schwenkachsen oder auch durch eine sich aus der Kombination der beiden Schwenkbewegungen ergebende Bewegung verwirklicht werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1: Sicherheitsgurteinrichtung in schematischer Darstellung von vorne;
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2: Sicherheitsgurteinrichtung mit einem Insassen in Sicht von oben, vor der Ausrichtung und Verschiebung des Gurtschlosses;
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3: Sicherheitsgurteinrichtung mit einem Insassen in Sicht von oben, nach der Ausrichtung und Verschiebung des Gurtschlosses;
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4: Gurtschlosshalter mit einer Knickstelle;
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5: Gurtschloss mit einem herkömmlichen Gurtschlosshalter;
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6: Gurtschloss mit einer durch einen erfindungsgemäß veränderten Gurtschlosshalter ermöglichten Bewegungsbahn;
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7: Gurtschloss mit einem Gurtschlosshalter mit einer Knickstelle;
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8: Gurtschloss mit einem Gurtschlosshalter mit einer Zwangsführung und einer Kraftbegrenzungseinrichtung;
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9: Gurtschloss mit einem Gurtschlosshalter mit zwei Schwenkachsen.
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In der 1 ist eine Sicherheitsgurteinrichtung 1 in Form eines bewährten Dreipunktgurtes nach dem Stand der Technik zu erkennen. Die Sicherheitsgurteinrichtung 1 weist einen Sicherheitsgurt 11 auf, welcher mit einer auf den Sicherheitsgurt 11 verschieblich geführten Gurtzunge 6 in einem fahrzeugfesten Gurtschloss 5 verriegelt ist. Das Gurtschloss 5 ist mit einem Gurtschlosshalter 10 an dem Kraftfahrzeug befestigt, der, wie nachfolgend noch beschrieben wird, dazu eingerichtet ist, im Unfall gewisse Bewegungen des Gurtschlosses 5 zu ermöglichen.
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Der Sicherheitsgurt 11 ist über die Gurtzunge 6 in einen Beckengurtabschnitt 2 und einen Diagonalgurtabschnitt 3 unterteilt. Der Beckengurtabschnitt 2 ist mit einem freien Ende 20 an einem fest an der Struktur des Kraftfahrzeuges befestigten Endbeschlag 12 befestigt, wobei an dem freien Ende 20 alternativ auch ein fahrzeugfester Endbeschlagstraffer angreifen kann. Der Beckengurtabschnitt 2 kreuzt ausgehend von dem Ende 20 das Becken des Insassen und endet mit dem zweiten Ende 21 an der Gurtzunge 6. Der Diagonalgurtabschnitt 3 erstreckt sich von dem der Gurtzunge 6 zugeordneten Ende 22 diagonal über die Brust des Insassen zu einem oberen Ende 23, an dem der Sicherheitsgurt 11 im weiteren Verlauf an einer Umlenkeinrichtung 8 in einen nach unten verlaufenden Vertikalabschnitt 7 umgelenkt ist, welcher an dem Ende auf einem fahrzeugfest befestigten Gurtaufroller 9 aufwickelbar ist. Der Gurtaufroller 9 kann mit einem Gurtstraffer und/oder einer Kraftbegrenzungseinrichtung versehen sein, durch die die Rückhaltecharakteristik des Sicherheitsgurtes 11 und die damit verbundene Insassenbelastung in bekannter Weise verbessert werden können. Der Diagonalgurtabschnitt 3 und der Beckengurtabschnitt 2 können auch voneinander entkoppelt sein, was z. B. durch die Verwendung zweier getrennter Gurtbänder oder auch durch die Blockierung des Sicherheitsgurtes 11 in der Gurtzunge 6 verwirklicht sein kann.
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In den 2 und 3 ist jeweils ein Ausschnitt der Sicherheitsgurteinrichtung 1 mit einem an einem Brustkorb 18 eines Insassen anliegenden Diagonalgurtabschnitt 3 vor und während einer Unfallsituation schematisch von oben zu erkennen. Der Insasse befindet sich, wie in der 2 dargestellt ist, vor dem Unfall in einer normalen Sitzposition auf einem angedeuteten Fahrzeugsitz 19. Der Diagonalgurtabschnitt 3 liegt vor dem Unfall mit einem Umschlingungswinkel A an dem Brustkorb 18 an, wobei das Gurtschloss 5 in der für den Normalgebrauch vorgesehenen Komfortstellung ausgerichtet ist.
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In der 3 wurde der Insasse aufgrund der im Unfall wirkenden Verzögerungskräfte geringfügig nach vorne in X-Richtung bewegt, wodurch sich bei einem Gurtschloss 5 mit einem herkömmlichen Gurtschlosshalter 10 ein größerer Umschlingungswinkel B ergeben würde. Durch die Verwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Gurtschlosshalters 10 wird das Gurtschloss 5 stattdessen in eine mit 5a gekennzeichnete Position bewegt, wobei der Gurtschlosshalter 10 geringfügig ausgerichtet und gelängt wird, so dass er die mit 10a gekennzeichnete Position einnimmt. Aufgrund des in X-Richtung und/oder quer zur X-Richtung bzw. um die Hochachse Z des Fahrzeugs verschobenen Gurtschlosses 5 verläuft der Diagonalgurtabschnitt 3 nunmehr in dem gestrichelt mit 3a gekennzeichneten Verlauf und liegt damit mit einem verringerten Umschlingungswinkel C an dem Brustkorb 18 des Insassen an. Es hat sich herausgestellt, dass die Brusteindrückung aufgrund dieses verringerten Umschlingungswinkels C verringert werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es von besonderer Bedeutung, dass das Gurtschloss 5 erst durch die im Unfall wirkenden Kräfte ab dem Überschreiten einer vorgegebenen Kraftschwelle von 3 kN in die verschobene Stellung bewegt wird, so dass der Komfort der Sicherheitsgurteinrichtung 1 im Normalgebrauch nicht beeinträchtigt wird.
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In der 4 ist eine mögliche Ausführungsform eines Gurtschlosshalters 10 zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Der Gurtschlosshalter 10 weist zwei durch eine Verformungsstelle 15 voneinander getrennte Abschnitte 13 und 14 auf. Die Verformungsstelle 15 ist durch eine Knickstelle verwirklicht, so dass die Abschnitte 13 und 14 vor der Verformung der Verformungsstelle 15 in einem Winkel zueinander stehen. In den Enden der Abschnitte 13 und 14 sind jeweils Befestigungsöffnungen 16 und 17 vorgesehen, die in der Komfortstellung I in einem Abstand L1 zueinander angeordnet sind. Der Gurtschlosshalter 10 wird über die Befestigungsöffnung 17 an dem Kraftfahrzeug befestigt und trägt das in der Befestigungsöffnung 16 befestigte Gurtschloss 5.
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Für den Fall, dass die über die in dem Gurtschloss 5 verriegelte Gurtzunge 6 ausgeübte Zugkraft eine vorbestimmte Kraftschwelle überschreitet, wird der Abschnitt 14 aus der mit I gekennzeichneten Komfortstellung in die mit II gekennzeichnete Laststellung verschwenkt. Dabei wird der Gurtschlosshalter 10 im Bereich der Verformungsstelle 15 verformt. Der Abschnitt 13 weist während der Schwenkbewegung des Abschnittes 14 eine im Wesentlichen konstante Ausrichtung auf, so dass die Anbindung des Gurtschlosshalters 10 an das Kraftfahrzeug nicht verändert wird.
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In der mit II gekennzeichneten Laststellung befindet sich der Abschnitt 14 in einer mit 14a gekennzeichneten Stellung, wodurch die Befestigungsöffnung 16 und das daran befestigte Gurtschloss 5 gleichzeitig in die mit 16a gekennzeichnete Stellung verschwenkt sind. Es ist deutlich erkennbar, dass der Abstand zwischen den Befestigungsöffnungen 16 und 17 in der mit II gekennzeichneten Stellung des Abschnitts 14 um den Betrag L2 vergrößert wurde. Außerdem wurde das in der Befestigungsöffnung 16 gehaltene Gurtschloss 5 um den Schwenkwinkel D zu der Befestigungsöffnung 17 verschwenkt, so dass das Gurtschloss 5 in einem anderen Winkel zu dem Insassen ausgerichtet ist. Der Winkel D entspricht damit der Ausrichtbewegung des Gurtschlosses 5 und der vergrößerte Abstand L1 + L2 der Verschiebebewegung des Gurtschlosses.
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Der in der 4 dargestellte Gurtschlosshalter 10 ermöglicht eine kombinierte Ausricht- und Verschiebebewegung des Gurtschlosses 5 allein durch die Schwenkbewegung des Abschnittes 14 um die Verformungsstelle 15. Die Kraftschwellen zur Ausrichtung und zur Verschiebung des Gurtschlosses sind in diesem Fall identisch und durch die zur Verformung des Verformungsabschnittes 15 erforderliche Kraft definiert. Die Kraftschwellen können dadurch durch die Bemessung der Verformungsstelle 15 und durch die Wahl des Werkstoffs des Gurtschlosshalters 10 ausgelegt werden.
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Die Verschiebebewegung des Gurtschlosses 5 um den Betrag L2 kann durch die Wahl der Länge des Abschnittes 14, den Winkel der Abschnitte 13 und 14 in der Komfortstellung I zueinander und durch den Schwenkwinkel des Abschnittes 14 ausgelegt werden.
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Alternativ kann die Bewegung des Gurtschlosses 5 auch durch einen motorischen Antrieb in der Anbindung des Gurtschlosses 5 an das Kraftfahrzeug erzielt werden, wobei bei der Wahl eines Elektromotors als Antrieb die Bewegung des Gurtschlosses zusätzlich gesteuert werden kann.
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In der 5 ist zum besseren Verständnis der Erfindung ein Gurtschloss 5 mit einem herkömmlichen Gurtschlosshalter 10 zu erkennen. Im Unfall kann sich das Gurtschloss 5 um die Befestigungsöffnung 17 ausrichten und führt dabei eine reine Kreisbewegung auf einer Kreisbahn mit dem Radius R1 aus.
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Durch den erfindungsgemäß veränderten Gurtschlosshalter 10 kann das Gurtschloss 5 im Unfall eine Bewegung auf einer für die Rückhaltung des Insassen verbesserten Bahn mit dem Radius R2 ausführen, wie in der 6 zu erkennen ist. Der Radius R2 der Bewegungsbahn ist erkennbar größer als der hilfsweise zusätzlich eingezeichnete Radius R1 der Bewegungsbahn des herkömmlichen Gurtschlosses 5. Aufgrund des vergrößerten Radius R2 wird das Gurtschloss 5 im Unfall in eine vorwärts und nach unten verlagerte Position bewegt, welche neben der oben beschriebenen verringerten Brusteindrückung außerdem das Durchtauchen des Insassen mit dem Becken 20 durch den Beckengurt 2 (Submarining) verhindert. Es hat sich in Versuchen herausgestellt, dass der Effekt der verbesserten Rückhaltung besonders wirkungsvoll ist, wenn der Radius R2 wenigstens 10 mm größer als der Radius R1 ist. Das Gurtschloss 5 wird dabei sowohl in Längsrichtung X des Fahrzeuges als auch quer zu der Längsrichtung X, also um die Hochachse Z verschwenkt, und zwar derart, dass sich ein geringerer Umschlingungswinkel B ergibt, wie in der 3 zu erkennen ist.
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In der 7 ist das Gurtschloss 5 mit dem Gurtschlosshalter 10 aus der 4 in der Komfortstellung I und der Laststellung II zu erkennen. Die Bewegung des Gurtschlosses 5 wurde in diesem Fall durch das Herausziehen der Knickstelle 15 und eine Schwenkbewegung um die Befestigungsöffnung 17 ermöglicht.
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In den 8 und 9 sind jeweils Gurtschlösser 5 mit alternativ ausgebildeten Gurtschlosshaltern 10 zu erkennen. Die Ausführungsform in der 8 umfasst eine Zwangsführung 22 an dem Kraftfahrzeug, in der der Gurtschlosshalter 10 mit einem die Befestigungsöffnung 17 durchgreifenden Befestigungselement verschiebbar geführt ist. Ferner weist der Gurtschlosshalter 10 eine integrierte Kraftbegrenzungseinrichtung 21, z. B. in Form eines Dehnabschnittes aus. Unter dem Begriff Kraftbegrenzungseinrichtung sollen im Sinne der Erfindung jegliche Einrichtungen, Elemente und/oder Abschnitte des Gurtschlosshalters 10 verstanden werden, welche eine Längung des Gurtschlosshalters10 und/oder eine Verschiebung des Gurtschlosses 5 ermöglichen. Die durch die Kraftbegrenzungseinrichtung 21 ermöglichte Verschiebung des Gurtschlosses 5 in Längsrichtung des Gurtschlosshalters 10 wird dabei der Verschiebebewegung des Gurtschlosshalters 10 in der Zwangsführung 22 überlagert, wobei der Gurtschlosshalter 10 zusätzlich um die Befestigungsöffnung 17 verschwenken kann.
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In der 9 ist eine Ausführungsform des Gurtschlosshalters 10 mit zwei Schwenkachsen S1 und S2 und zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen 21 und 23 zu erkennen. Die Kraftbegrenzungseinrichtungen 21 und 23 wirken dabei in unterschiedliche Richtungen und dienen dazu, die Bewegung des Gurtschlosses 5 zu steuern. In diesem Fall ermöglicht die Kraftbegrenzungseinrichtung 21 eine Längung des Gurtschlosshalters 10 und damit eine Verschiebung des Gurtschlosses 5 in Längsrichtung des Gurtschlosshalters 10, während die Kraftbegrenzungseinrichtung 23 das Gurtschloss 5 mit dem Ende des Gurtschlosshalters 10 im Bereich der Befestigungsöffnung 17 verbindet, und dadurch das Gurtschloss 5 ab einem vorbestimmten Weg der Verschiebebewegung zurückhält und dadurch zu einer Abknickbewegung um die Schwenkachse S2 zwingt.
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Sinnvollerweise ist das Gurtschloss 5 bei allen Ausführungsformen so an dem Gurtschlosshalter 10 angeordnet, dass es senkrecht auf der Bahnkurve steht, wodurch das „Submarining” besonders effektiv verhindert werden kann.
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Die Anordnung der jeweiligen Teile in der Laststellung II sind in den 4, 7, 8 und 9 durch den Zusatz „a” gekennzeichnet.
