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Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden eines Gurtsystems mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Gurtsysteme in Fahrzeugen aller Art werden insbesondere zur Sicherung von Passagieren vorgesehen. Hierzu umfasst ein derartiges Gurtsystem in der Regel einen Gurtaufroller sowie ein Gurtschloss. Insbesondere in Kraftfahrzeugen kommen sogenannte Dreipunktgurte oder Vier- bzw. Mehrpunktgurte zum Einsatz. Diese sind an jedem der Punkte gegenüber dem Fahrzeug befestigt und sorgen so für einen sicheren Rückhalt des zu sichernden Passagiers, beispielsweise im Falle eines Unfalls.
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Die nachfolgenden Ausführungen erfolgen am Beispiel eines Dreipunktgurtes für einen Vordersitz eines Kraftfahrzeugs, sind jedoch in entsprechendem Maße auch für Zwei- oder Mehrpunktgurte sowie für alle Sitzpositionen in einem beliebigen Fahrzeug entsprechend einsetzbar.
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Bei einem Dreipunktgurt für die Vordersitze befindet sich der erste Befestigungspunkt üblicherweise in einem unteren Bereich der B-Säule des Fahrzeugs und der zweite Punkt wird von einem Gurtschloss gebildet. Als dritter Punkt ist im Schulterbereich eines Passagiers ein Gurt-Umlenker vorgesehen, der je nach Ausführungsform höhenverstellbar oder unbeweglich bzw. lediglich drehbar mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ausgestaltet ist.
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Im Falle eines unbeweglich bzw. lediglich drehbar verbundenen Gurt-Umlenkers ist dieser üblicherweise mit einer Schraube am Blech der sogenannten B-Säule des Fahrzeugs oder einer entsprechenden Karosseriebefestigungsstelle montiert. Ist dagegen eine Höhenverstellung vorgesehen, so wird eine entsprechende Befestigung in einem Schlitten vorgesehen, welcher zur Höhenverstellung beweglich mit der restlichen Karosserie des Fahrzeugs verbunden ist.
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Hierbei ist es erwünscht bzw. sogar durch gesetzliche Anforderungen vorgesehen, dass die Anbindung des Gurt-Umlenkers nicht völlig starr ausgeführt sein darf, sondern eine gewisse Nachgiebigkeit für den Fall eines Unfalls bereitstellen muss, um eine Verletzungsgefahr für den Passagier, insbesondere dessen Kopf, zu reduzieren.
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Diese Vorgaben konnten bisher mit einer entsprechenden Auswahl einer Wandstärke und Materialgüte im Bereich der Karosseriebefestigungsstelle, also beispielsweise der B-Säule, umgesetzt werden.
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Aufgrund eines stetig zunehmenden Einsatzes von Leichtbaukomponenten mit neuen Werkstoffen und hochsteifen Strukturen, insbesondere im Bereich der Fahrzeugkarosserie, ist eine Deformation im Bereich der Karosseriebefestigungsstelle jedoch im Hinblick auf eine möglichst hohe Gesamtsteifigkeit der Karosserie nicht mehr im bisherigen Umfang erwünscht. Dies bewirkt jedoch den Nachteil, dass gesetzliche Vorgaben schwer umsetzbar sind.
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Aus der
DE 19 61 381 A und der
DE 44 05 106 A1 ist jeweils bereits ein Verbindungselement zum Verbinden eines Gurtsystems mit einer Fahrzeugkarosserie bekannt. Dabei ist das Befestigungselement derart ausgebildet, dass es ab einer bestimmten Zugkraft am Sicherheitsgurt unter Leistung von Formänderungsarbeit nachgibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anbindung eines Gurtsystems an die Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, die insbesondere auch für Fahrzeugkarosserien mit hoher lokaler Steifigkeit einsetzbar ist und die beschriebenen Nachteile zumindest reduziert.
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Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Verbindungselements zum Verbinden eines Gurtsystems mit einer Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
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Demnach wird ein Verbindungselement zum Verbinden eines Gurtsystems mit einer Fahrzeugkarosserie bereitgestellt, mit
- - einem im Wesentlichen plattenförmigen Grundabschnitt zum Fixieren des Verbindungselements an der Fahrzeugkarosserie und
- - einem mit dem Grundabschnitt verbundenen Befestigungsabschnitt, welcher zum Befestigen des Gurtsystems an dem Verbindungselement ausgebildet ist,
- - wobei der plattenförmige Grundabschnitt zwei einander gegenüberliegende Verbindungsabschnitte zum Fixieren an der Fahrzeugkarosserie umfasst,
wobei das Verbindungselement mindestens einen Deformationsbereich zur Aufnahme von über das Gurtsystem in das Verbindungselement eingeleiteter Energie umfasst.
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Es wird also ein Verbindungselement bereitgestellt, welches einerseits mittels des Grundabschnitts mit der Fahrzeugkarosserie und andererseits mittels des Befestigungsabschnitts mit dem Gurtsystem verbindbar ist. Auf diese Weise wird das Gurtsystem mittelbar an der Fahrzeugkarosserie befestigt und gleichzeitig von einer Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie entkoppelt.
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Um im Falle einer Krafteinwirkung auf das Gurtsystem, beispielsweise im Falle eines Unfalls, eine Nachgiebigkeit im Bereich der Befestigung bzw. der Anbindung des Gurtsystems bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, den einen oder mehrere Deformationsbereiche vorzusehen, um auf diese Weise eine Deformation in definiertem Ausmaß durch eine entsprechende Auslegung des Verbindungselements vorsehen zu können, ohne die Fahrzeug-karosserie einzubeziehen. Die Fahrzeugkarosserie kann somit hinsichtlich ihrer Steifigkeit und Materialauswahl unabhängig ausgelegt werden.
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Dieser Aspekt ist insbesondere bei Karosserien aus Stahlblech, Aluminium oder anderen Metallen von Vorteil, aber auch bei neuartigen Werkstoffen, wie beispielsweise Faserverbundwerkstoffen.
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Erfolgt eine Einleitung einer Kraft auf das Gurtsystem, so wird das Verbindungselement zumindest im Bereich des mindestens einen Deformationsbereichs verformt bzw. deformiert. Die mittels der jeweiligen Kraft eingeleitete Energie wird in Verformungsenergie umgewandelt und somit durch Verformung des Verbindungselements absorbiert. Die hierzu erforderliche Nachgiebigkeit zumindest des Deformationsbereichs kann insbesondere durch die geometrische Gestaltung des Verbindungselements und die Auswahl des eingesetzten Materials variiert werden.
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Vorzugsweise ist das Verbindungselement mindestens im Bereich des Deformationsbereichs aus deformierbarem Werkstoff, beispielsweise einem Metall, mit einer gewünschten Steifigkeit gebildet. Es kann zumindest der Deformationsbereich derart ausgestaltet sein, dass dieser dem Verbindungselement die gewünschte Steifigkeit bereitstellt und ist somit von der Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie entkoppelt, so dass diese unabhängig hiervon erhöht werden kann.
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Beispielsweise ist der Deformationsbereich elastisch und/oder plastisch deformierbar ausgebildet.
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Vorzugsweise sind der Grundabschnitt und der Befestigungsabschnitt einstückig miteinander ausgebildet oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Der Befestigungsabschnitt kann also in letztgenanntem Fall beispielsweise an den Grundabschnitt angeschweißt sein.
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Erfindungsgemäß umfasst der Deformationsbereich mindestens eine wellenförmige Umformung des plattenförmigen Grundabschnitts. Die Wellenform kann durch entsprechende Formgebung in dem plattenförmigen Grundabschnitt vorgesehen werden und stellt aufgrund ihrer geometrischen Ausgestaltung eine gewisse Deformierbarkeit des Verbindungselements bereit. Selbstverständlich ist auch eine andere Deformationsweg freigebende Geometrie möglich.
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Außerdem umfasst der plattenförmige Grundabschnitt mindestens einen Verbindungsabschnitt zum Fixieren an der Fahrzeugkarosserie, wobei jeweils ein Deformationsbereich zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem mindestens einen Verbindungsabschnitt angeordnet sind. Diese Anordnung stellt sicher, dass das Verbindungselement mit dem Gurtsystem zur Krafteinleitung einerseits und mit der Fahrzeugkarosserie zur Kraftausleitung andererseits verbunden ist, wobei der dazwischen angeordnete Deformationsbereich in dieser Ausgestaltungsform für die gewünscht Nachgiebigkeit und den Abbau bzw. eine Reduzierung der eingeleiteten Kraft sorgt.
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Unter der beschriebenen Fixierung an der Fahrzeugkarosserie ist sowohl eine unmittelbare Befestigung an starren Rahmenteilen der Fahrzeugkarosserie zu verstehen, als auch eine mittelbare Befestigung an einem Karosserieelement, wie beispielsweise einem beweglichen Karosserieelement, das gegenüber den restlichen starren Karosserieteilen beweglich angeordnet ist, insbesondere einem Schlitten zur Gurt-Höhenverstellung als Teil der B-Säule.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform umfasst der Befestigungsabschnitt eine im Wesentlichen zylindrische, sich von dem plattenförmigen Grundabschnitt weg erstreckende Form. Bevorzugt ist der zylinderförmige Befestigungsabschnitt hierzu derart ausgebildet, dass das Gurtsystem an dem Befestigungsabschnitt befestigt werden kann. Beispielsweise kann das Gurtsystem zumindest um eine Längsachse des zylinderförmigen Befestigungsabschnitts schwenkbar an dem Befestigungsabschnitt befestigt sein.
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Des Weiteren kann der Befestigungsabschnitt ein Gewinde zum Verschrauben mit dem Gurtsystem umfassen. Beispielsweise ist das Gewinde als Innengewinde in dem zylindrischen Befestigungsabschnitt vorgesehen, so dass das Gurtsystem mit einer in das Gewinde eingreifenden Schraube an dem Befestigungsabschnitt befestigt werden kann. Alternativ kann das Gewinde an dem zylindrischen Befestigungsabschnitt ebenso als Außengewinde ausgebildet sein, auf welches das Gurtsystem aufgesetzt werden kann.
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Beispielsweise kann der Befestigungsabschnitt also ein aus dem Bauteil ausgeformten Gewindekörper oder aber ein separates Verschraubungselement mit einem entsprechenden Gewinde umfassen, insbesondere eine Schweißmutter, eine Gewindeplatte oder dergleichen.
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Es wird außerdem eine Befestigungsanordnung mit dem beschriebenen Verbindungselement zum Verbinden eines Gurtsystems mit einer Fahrzeugkarosserie vorgeschlagen. Das Verbindungselement ist mit dem plattenförmigen Grundabschnitt an der Fahrzeugkarosserie fixiert und das Gurtsystem an dem Befestigungsabschnitt befestigt.
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Beispielsweise kann das Verbindungselement mittels des mindestens einen Verbindungsabschnitts stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig an der Fahrzeugkarosserie fixiert, insbesondere angeschweißt sein. Ist eine höhenverstellbare Anbindung des Gurtsystems vorgesehen, so ist das Verbindungselement bevorzugt entsprechend an dem zur Höhenverstellung bewegbaren Schlitten fixiert, der im Rahmen der Beschreibung als Teil der Fahrzeugkarosserie anzusehen und beweglich mit den restlichen Karosseriekomponenten verbunden ist.
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Wie bereits beschrieben, kann das Gurtsystem beispielsweise eine Gurtband-Umlenkanordnung umfassen. Selbstverständlich kann mittels des beschriebenen Verbindungselements bzw. der beschriebenen Befestigungsanordnung aber auch ein anderer „Punkt“ des Gurtes, insbesondere der endseitige Endbeschlag an der Fahrzeugkarosserie fixiert werden. Somit eignet sich die beschriebene Befestigungsanordnung für alle Gurtsysteme mit zwei oder mehr Befestigungspunkten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungselement derart an einem Karosserieabschnitt der Fahrzeugkarosserie fixiert, dass der plattenförmige Grundabschnitt auf einer einem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite des Karosserieabschnitts angeordnet ist und der Befestigungsabschnitt durch eine Ausnehmung in dem Karosserieabschnitt in Richtung des Fahrzeuginnenraums weist, wobei das an dem Befestigungsabschnitt befestigte Gurtsystem im Wesentlichen im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungselement derart ausgestaltet sein, dass bei der beschriebenen Anordnung des Verbindungselements auf der dem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite der Befestigungsabschnitt nicht (oder nicht ausschließlich) in Richtung des Fahrzeuginnenraums sondern (auch) in die entgegengesetzte Richtung, also von dem Fahrzeuginnenraum weg, nach außen gerichtet ist.
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Mittels des beschriebenen Verbindungselements bzw. der entsprechenden Befestigungsanordnung kann also ein Abstimmungsaufwand für die Bereitstellung einer gewünschten Nachgiebigkeit bzw. Deformierbarkeit erzielt werden, ohne dass Änderungen an der Fahrzeugkarosserie selbst vorzunehmen sind.
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Insbesondere kann eine Abstimmung von Steifigkeitswerten ohne Änderungsmaßnahmen an der Fahrzeugkarosserie vorgenommen werden, so dass beispielsweise auf einfache Weise eine Umsetzung gesetzlicher Vorgaben realisiert werden kann. Zusätzlich kann je nach Ausführungsform (d.h. Ausrichtung des Befestigungsabschnitts in Richtung des Fahrzeuginnenraums und/oder nach außen) des Verbindungselements ein zusätzlicher Bauraumgewinn im Bereich der Befestigungsanordnung, also beispielsweise im Bereich der B-Säule der Fahrzeugkarosserie erzielt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1: eine Befestigungsanordnung zum Verbinden eines Gurtsystems mit einer Fahrzeugkarossiere gemäß dem Stand der Technik,
- 2: eine erste Ausführungsform eines Verbindungselements gemäß der Beschreibung in einer ersten perspektivischen Ansicht, und
- 3: das Verbindungselement gemäß 2 in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
- 4: das Verbindungselement gemäß 2 und 3 in einem verbauten Zustand,
- 5: eine zweite Ausführungsform eines Verbindungselements gemäß der Beschreibung, und
- 6: eine Befestigungsanordnung mit einem Verbindungselement nach 2 gemäß der Beschreibung.
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1 zeigt eine Befestigungsanordnung 10 zum Verbinden eines Gurtsystems 11 mit einer Fahrzeugkarosserie 13 gemäß dem Stand der Technik. Das Gurtsystem 11 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine Gurt-Umlenkanordnung 11a zum Umlenken eines Sicherheitsgurtes 12, welche an einem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 13, beispielsweise an der B-Säule eines Fahrzeuges, befestigt ist. Hierzu wird die Gurt-Umlenkanordnung 11a auf einer einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite der Fahrzeugkarosserie 13 mittels eines Schraubenelements 14 durch eine Ausnehmung 15 in der Fahrzeugkarosserie 13 hindurch mit einem Befestigungselement 16 verschraubt. Zusätzlich ist eine Abstandshülse 17 zur Beabstandung des Gurtsystems 11 von der Fahrzeugkarosserie 13 vorgesehen.
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Das Befestigungselement 16 wirkt hierbei als Kontermutter für das Schraubenelement 14 und verspannt dieses fest mit der Fahrzeugkarosserie 13. Eine gewünschte Nachgiebigkeit bzw. Deformierbarkeit der gesamten Befestigungsanordnung 10 wird durch eine entsprechende Auslegung und Deformierbarkeit des Abschnitts der Fahrzeugkarosserie 13 erzielt, an dem die Befestigungsanordnung 10 angeordnet ist. Hierbei sind die Geometrie, insbesondere eine lokale Dicke des Abschnitts der Fahrzeugkarosserie 13 sowie eine Materialwahl von entscheidender Bedeutung. Üblicherweise kommen bisher metallische Karosseriewerkstoffe zum Einsatz.
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Die gesamte Befestigungsanordnung 10 wird größtenteils mittels einer Blende 18 gegenüber dem Fahrzeuginnenraum abgedeckt.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Verbindungselements 20 gemäß der Beschreibung in einer ersten perspektivischen Ansicht zum Verbinden eines Gurtsystems mit einer Fahrzeugkarosserie mit einem im Wesentlichen plattenförmigen Grundabschnitt 21 zum Fixieren des Verbindungselements 20 an der Fahrzeugkarosserie und einem mit dem Grundabschnitt 21 verbundenen Befestigungsabschnitt 22, welcher zum Befestigen des Gurtsystems an dem Verbindungselement 20 ausgebildet ist. Das Verbindungselement 20 umfasst zwei Deformationsbereiche 23 zur Aufnahme von über das Gurtsystem in das Verbindungselement 20 eingeleiteter Energie und zu deren zumindest teilweisen Absorption in Form von Deformationsenergie.
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Das Verbindungselement 20 umfasst zumindest im Bereich der Deformationsbereiche 23 deformierbares Material, insbesondere Metall, so dass das Verbindungselement zumindest in den Deformationsbereichen 23 elastisch und/oder plastisch deformierbar ausgebildet ist. Die Deformierbarkeit wird zusätzlich unterstützt, indem die Deformationsbereiche jeweils eine wellenförmige Umformung des plattenförmigen Grundabschnitts 21 umfassen. Es versteht sich, dass ebenso nur ein oder eine Mehrzahl von Deformationsabschnitten vorgesehen werden können, wobei jeder Deformationsabschnitt 23 eine Mehrzahl von wellenförmigen Umformungen umfassen kann.
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Insbesondere weist der plattenförmige Grundabschnitt 21 zwei Verbindungsabschnitte 24 zum unmittelbaren oder mittelbaren Fixieren an der Fahrzeugkarosserie auf, wobei die beiden Deformationsbereiche 23 jeweils zwischen dem Befestigungsabschnitt 22 und dem jeweiligen Verbindungsabschnitt 24 angeordnet sind. Je nach Ausführungsform kann der Deformationsbereich auch unterbrochen ausgebildet sein.
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Der Befestigungsabschnitt 22 weist eine im Wesentlichen zylindrische, sich von dem plattenförmigen Grundabschnitt 21 weg erstreckende Form auf. Gemäß der dargestellten Ausführungsform kann er sich in eine Richtung von dem plattenförmigen Grundabschnitt 21 bevorzugt abhebend (also weg) erstrecken, die entgegengesetzt zu einer Erstreckungsrichtung der dargestellten wellenförmigen Deformationsbereiche 23 ausgereichtet ist. Selbstverständlich sind ebenso andere Deformationsweg freigebende Geometrien möglich.
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3 zeigt das Verbindungselement 20 gemäß 2 in einer zweiten perspektivischen Ansicht.
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4 zeigt das Verbindungselement 20 gemäß 2 und 3 in einem verbauten Zustand, in welchem das Verbindungselement 20 mit dem plattenförmigen Grundabschnitt 21 flächig mit einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie 25 mittels Schweißpunkten 27 im Bereich der beiden Verbindungsabschnitte 24 stoffschlüssig verbunden ist. Alternativ sind ebenso andere stoff-, kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen möglich. Hierbei kann der Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 25 entweder fester Bestandteil der Karosserie oder ein höhenverstellbarer Schlitten sein, der im Rahmen dieser Beschreibung ebenfalls als Fahrzeugkarosserieteil zu verstehen ist.
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Der sich von dem Grundabschnitt 21 weg erstreckende Befestigungsabschnitt 22 erstreckt sich in der dargestellten Ausführungsform bevorzugt durch eine Ausnehmung 26 in der Fahrzeugkarosserie 25 hindurch in Richtung eines Fahrzeuginnenraumes.
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Eine Deformation des Verbindungselements 20 aufgrund einer Zugkraft Fz in Richtung des Fahrzeuginnenraums, beispielsweise im Falle eines Unfalls, oder eine Druckkraft FD in hierzu entgegengesetzter Richtung, beispielsweise aufgrund eines Kopfschlages eines Passagiers, kann somit mit einer durch das Verbindungselement 20 vorgegebenen Steifigkeit erzielt werden. Die Deformation ist folglich im Wesentlichen von der Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie entkoppelt.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Verbindungselements 20' gemäß der Beschreibung, in der sich ein Befestigungsabschnitt 22` in dieselbe Richtung erstreckt, wie wellenförmige Deformationsbereiche 23'. Ansonsten stimmt die Ausführungsform mit der in 2 bis 4 beschriebenen Ausführungsform überein, so dass auf die entsprechende Beschreibung der weiteren Merkmale verwiesen wird.
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Die jeweilige Orientierung gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform kann je nach Ausgestaltung der im eingebauten Zustand umgebenden Bauteile Bauraumvorteile bewirken.
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6 zeigt eine Befestigungsanordnung 30 mit einem Verbindungselement 20 gemäß 2 und 3 sowie den verbauten Zustand aus 4. Zusätzlich ist an dem Befestigungsabschnitt 22 des Verbindungselements 20 ein Gurtsystem 31 befestigt, welches eine Gurt-Umlenkanordnung 31a für einen Sicherheitsgurt 32 umfasst. Aus der Darstellung wird ersichtlich, dass mit dieser Ausgestaltung des Verbindungselements 20 eine zusätzliche Abstandshülse zur Beabstandung des Gurtsystems von der Fahrzeugkarosserie 25 entfallen oder zumindest verkürzt werden kann.
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Gleichzeitig wird ein notwendiger Deformationsraum auf der dem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite des Verbindungselements 20 nicht beeinträchtigt, so dass sich in dieser Ausführungsform ein Bauraumgewinn im Bereich der Befestigungsanordnung, also beispielsweise im Bereich der B-Säule der Fahrzeugkarosserie, ergibt.
