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Das offenbarte erfinderische Konzept betrifft allgemein Sicherheitsgurte für Fahrzeugsitze. Insbesondere betrifft die offenbarte Erfindung ein System zur Begrenzung der Last auf den unteren Teil der Brust eines Fahrzeuginsassen während eines Aufprallereignisses bei angelegtem Dreipunkt-Sicherheitsgurt.
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Kraftfahrzeuge umfassen verschiedene Rückhaltesysteme zur Gewährleistung der Sicherheit von Fahrzeuginsassen. In der Fahrzeugtechnik werden bekanntlich verschiedene Arten von Sicherheitsgurten und Rückhaltesystemen zum Zurückhalten eines Insassen in seinem Sitz und zur Bereitstellung gesteuerter Abbremsung von Teilen des Körpers zur Begrenzung der an den Körper des Insassen während schneller Abbremsung eines Fahrzeugs aus einem Grund, wie z. B. einem Zusammenstoß, angelegten Kräfte vorgesehen. Verschiedene Arten von Sicherheitsgurten und Rückhaltesystemen werden in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwagen und anderen Fahrzeugen verwendet und sind heutzutage allgemein bekannt.
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Bei handelsüblichen Serienfahrzeugen verwendete bekannte Sicherheitsgurtsysteme sind Dreipunkt-Rückhaltesysteme mit einem Beckengurt und einem Schultergurt, der sich über eine Schulter des Insassen erstreckt und mit dem Beckengurt verbunden ist. Die Beckengurte sind an einem Ende mit dem Sitz oder der Fahrzeugkarosserie an einer Stelle neben dem Sitz verankert. Die Schultergurte sind an einem Ende mit dem Fahrzeug oder mit dem Sitz und an dem anderen Ende mit dem Beckengurt oder dem Beckengurtschlossmechanismus verbunden.
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Eine von Konstrukteuren herkömmlicher Sicherheitsgurtsysteme angetroffene Schwierigkeit besteht im Vorsehen eines Lastbegrenzers. Ein wünschenswerter Ansatz zur Eingrenzung von Verletzungen kann im Begrenzen der Last auf den Sitzinsassen bestehen. Es sind diesbezügliche Systeme zur Begrenzung der Last auf den oberen Teil des Schultergurts und somit auf den oberen Teil der Brust des Fahrzeuginsassen bekannt und sind in einem Sicherheitsgurtaufroller oder in der Struktur, an der der Sicherheitsgurtaufroller befestigt ist, enthalten. Gemäß bekannten Ansätzen ist der mit einem Schultergurtlastbegrenzer ausgestattete Aufroller in der Regel über und hinter der Schulter des Insassen befestigt. Derartige Systeme führen bei einem Aufprallereignis nachweislich zu einer Reduzierung der Last auf den oberen Teil der Brust des Trägers.
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Bei einem Aufprallereignis sind derartige bekannte Systeme jedoch nicht besonders effektiv für die Begrenzung der Last auf den unteren Teil des Sicherheitsgurts oder viel wichtiger auf den unteren Teil der Brust des sitzenden Insassen, wo im Allgemeinen der untere Teil des Schultergurts und die Riegelplatte und, entweder zusätzlich oder als Alternative dazu, der Beckengurt zusammentreffen. Dies rührt daher, dass die Reibung zwischen dem Schultergurt und dem oberen Rumpf bei dem Aufprallereignis die Lastbegrenzungswirkung auf den unteren Rumpf stark reduziert. Es kann auch der Fall sein, dass Schultergurtkräfte im unteren Brustbereich zum Eindrücken der Brust beitragen.
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Eine Alternative zu der bekannten Anordnung besteht darin, die Beckengurtverankerung oder Beckengurtschlossbefestigung so zu konstruieren, dass sie selbst lastbegrenzend ist. Obwohl diese Anordnung tendenziell die an den unteren Rumpf angelegten Lasten reduziert, kann sie auch eine stärkere Beckenauslenkung zulassen, die die an den unteren Rumpf angelegten Lasten tendenziell erhöhen würde.
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Wie in so vielen anderen Bereichen der Fahrzeugtechnologie besteht bezüglich der Verwendung und des Betriebs von Fahrzeugsicherheitsgurtsystemen auch immer Verbesserungspotenzial.
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Das offenbarte erfinderische Konzept stellt eine Sitz- und Sicherheitsgurtanordnung für ein Fahrzeug bereit, die gegenüber bekannten Lastbegrenzungssystemen zusätzliche Vorteile bietet. Das offenbarte erfinderische Konzept umfasst einen Fahrzeugboden, einen am Boden angebrachten Sitz und eine Riegelanordnung, die ein verformbares Element enthält. Eine Riegelplattenverankerungsanordnung oder Gurtschlossanordnung ist entweder am Boden oder am Sitz angebracht.
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Ein Schultergurt ist an der Riegelanordnung angebracht. Der Schultergurt ist dem verformbaren Element wirkzugeordnet. Ein Beckengurt ist ebenfalls an der Riegelanordnung angebracht.
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Gemäß einer Ausführungsform des offenbarten erfinderischen Konzepts enthält die Riegelanordnung eine Riegelplatte. Der Schultergurt ist an einem Befestigungspunkt an der Riegelplatte angebracht. Der Befestigungspunkt enthält das verformbare Element. Gemäß dieser Ausführungsform des offenbarten erfinderischen Konzepts kann das verformbare Element ein an der Riegelplatte befestigter verformbarer Stift, ein an der Riegelplatte befestigter Einsatz oder ein Material, das weicher als das benachbarte Material ist, sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des offenbarten erfinderischen Konzepts enthält die Riegelanordnung ein bewegliches Element und ein festgelegtes Element. Das bewegliche Element ist bezüglich des festgelegten Elements beweglich. Zwischen dem beweglichen und dem festgelegten Element ist ein verformbares Element angeordnet, das, wenn es sich verformt, eine Bewegung des beweglichen Elements zum festgelegten Element hin gestattet. In dieser Ausführungsform sind der Schultergurt und der Beckengurt ein einzelner Gurt, von dem sich ein Teil zumindest teilweise um das bewegliche Element herum schlingt.
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Die oben angeführten Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen detaillierter veranschaulicht und im Folgenden beispielhaft für die Erfindung beschrieben werden; es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht eines auf einem Fahrzeugsitz positionierten Insassen, wobei die Primärkräfte bei einem Aufprallereignis auf den Insassen wirken;
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2 eine Vorderansicht eines auf einem Fahrzeugsitz positionierten Insassen, der ein Sicherheitsgurtsystem gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept trägt;
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3 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Riegelplatte mit einem verformbaren Stift gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept;
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4 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Riegelplatte mit einem Bereich aus verformbarem Material gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept;
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5 eine Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Riegelplatte mit einem verformbaren Einsatz gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept;
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6 eine Ansicht eines ein energieabsorbierendes Element einschließenden Sicherheitsgurtsystems vor einem Aufprallereignis; und
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7 eine Ansicht des ein energieabsorbierendes Element einschließenden Sicherheitsgurtsystems von 6 nach einem Aufprallereignis.
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In den folgenden Figuren werden zur Bezeichnung derselben Komponenten dieselben Bezugszahlen verwendet. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für unterschiedlich aufgebaute Ausführungsformen beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten werden beispielhaft angeführt und sollen nicht als Einschränkung aufgefasst werden.
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Bei einem Aufprallereignis ist der sitzende Insasse eines Fahrzeugsitzes einigen Kräften ausgesetzt. Die auf den Sitzinsassen bei einem Aufprallereignis wirkenden Primärkräfte sind in 1 veranschaulicht, in der eine schematische Seitenansicht des Insassen gezeigt ist. Der Insasse "O" sitzt auf einem Fahrzeugsitz 10 und trägt ein Schultergurtband 12. Bei einem typischen Frontalaufprall bewegt sich der Insasse "O" aufgrund seines eigenen Impulses, wie durch die drei nach vorne weisenden Pfeile "FM" dargestellt, stetig nach vorne, wenn das Fahrzeug verlangsamt oder angehalten wird.
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Unterdessen werden unter der Annahme, dass der Insasse "O" den werkseitig bereitgestellten Dreipunkt-Sicherheitsgurt bei dem Aufprall trägt, verschiedene Lasten erfahren, einschließlich einer Schultergurtlast "SBL" (Shoulder Belt Load), einer Beckengurtlast "LBL" (Lap Belt Load) und einer Sitzreaktionslast "SRL" (Seat Reaction Load) und einer Bodenplattenlast "FPL" (Floor Pan Load). Die SBL kann weiter unterteilt werden in obere Schultergurtlast "U-SBL" (Upper Shoulder Belt Load), mittlere Schultergurtlast "M-SBL" (Middle Shoulder Belt Load) und untere Schultergurtlast "L-SBL" (Lower Shoulder Belt Load). Bekannte in den Schultergurtaufroller integrierte Lastbegrenzer mildern diese Lasten etwas, jedoch hauptsächlich die U-SBL. Dies rührt daher, dass die Reibung zwischen der Brust des Insassen und dem Schultergurt bekanntermaßen die Wirkung dieser Lastbegrenzer auf den unteren Teil der Brust des Insassen reduziert. In der Tat haben Studien gezeigt, dass Schultergurtkräfte im unteren Brustbereich tatsächlich zum Eindrücken der Brust beitragen können.
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Allgemein stellt die offenbarte Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Begrenzen der Last auf den unteren Teil der Brust eines Fahrzeugsitzinsassen, während dieser einen Dreipunkt-Sicherheitsgurt trägt, bei einem Aufprallereignis bereit. Das offenbarte erfinderische Konzept überwindet das Problem einiger bekannter Dreipunkt-Sicherheitsgurt-Lastbegrenzungssysteme, bei denen die Reibung zwischen dem Gurt und der Brust des Insassen die Lastbegrenzungswirkung am unteren Teil der Brust in dem Bereich, wo der untere Teil des Schultergurts auf die Riegelplatte oder den Beckengurt oder beides trifft, reduziert.
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Durch das Vorsehen eines Lastbegrenzers auf der Schultergurtseite des Becken-Schultergurt-Übergangs, wie offenbart, werden die Einschränkungen bekannter Lastbegrenzungssysteme für Sicherheitsgurte überwunden und wird damit eine verbesserte Lastbegrenzung des unteren Teils der Brust erzielt. Insbesondere gestattet das offenbarte erfinderische Konzept, dass der untere Teil der Brust des Insassen einer geringeren Kraft vom Schultergurt ausgesetzt wird, und gestattet, dass der Beckengurt die Brust des Insassen fest hält, wodurch es zu keiner erhöhten Beckenauslenkung und keiner verringerten Beckenlast kommt.
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Das offenbarte erfinderische Konzept wird in zwei Ausführungsformen wiedergegeben. Die erste Ausführungsform, das "Doppelaufroller"-System, ist in 2 bis 5 dargestellt und wird in Bezug darauf beschrieben. Die zweite Ausführungsform, das "Einzelaufroller"-System, ist in 6 und 7 dargestellt und wird in Bezug darauf beschrieben.
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Mit Bezug auf 2, wird eine Vorderansicht eines in dem Fahrzeugsitz 10 positionierten Insassen "O" dargestellt. Der Insasse "O" trägt einen Dreipunkt-Sicherheitsgurt, der das Schultergurtband 12, ein Beckengurtband 16 und ein Gurtschloss 18, das durch einen Schaft 20 entweder am Fahrzeugboden oder am Fahrzeugsitz verankert ist, umfasst. Das Schultergurtband 12 ist an einem Ende an einem ersten Aufroller 22, der an einer benachbarten Innenfläche des Fahrzeugs oder am Fahrzeugsitz 10 verankert ist, angebracht. Das andere Ende des Schultergurtbands 12 ist an einer Riegelplattenanordnung 24 angebracht.
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Das Beckengurtband 16 ist an einem Ende an einem zweiten Aufroller 26, der, wie in der Technik bekannt, entweder an dem Fahrzeugboden oder an dem Fahrzeugsitz 10 verankert ist, angebracht. Das andere Ende des Beckengurtbands 16 ist an der Riegelplattenanordnung 24 angebracht.
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Die in 2 bis 5 gezeigten Platzierungen und Konfigurationen des Gurtschlosses 18, des Schafts 20, des ersten Aufrollers 22 und des zweiten Aufrollers 26 sind lediglich zu Veranschaulichungszwecken angeführt und sollen nicht als Einschränkung aufgefasst werden. Variationen bei der Platzierung und Konfiguration dieser Komponenten können vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Schutzumfang des offenbarten erfinderischen Konzepts abzuweichen.
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Gemäß der in 2 bis 5 gezeigten und in Bezug darauf erörterten Ausführungsform enthält die Riegelplattenanordnung 24 eine Riegelplatte 28, an der ein Ende des Schultergurtbands 12 und ein Ende des Beckengurtbands 16 angebracht sind. Drei Variationen der Riegelplatte 28 sind im Folgenden aufgeführt. Diese Variationen haben eine verformbare Komponente gemein, die der Riegelplattenanordnung 24 eine Lastbegrenzungsfähigkeit verleiht, um dadurch dem sitzenden Insassen die oben erörterten Vorteile bereitzustellen.
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Die erste Variation der Riegelplatte des offenbarten erfinderischen Konzepts ist in 3 veranschaulicht. Wie hier offenbart, enthält die Riegelplatte 28 einen Körper 30 mit einer Zunge 32, in der eine Riegelöffnung 34 ausgebildet ist. Die Riegelöffnung 34 ist zur Aufnahme des Schließmechanismus des Gurtschlosses 18, wie in der Technik bekannt, vorgesehen.
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Eine bogenförmige Schlinge oder Bandführung 36 ist in dem Körper 30 der Riegelplatte 28 definiert. Sowohl das Schultergurtband 12 als auch das Beckengurtband 16 sind an der bogenförmigen Schlinge 36 angebracht.
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Das Schultergurtband 12 ist an einem verformbaren Stift 38, der sich verformt, wenn eine bestimmte Kraft bei einem Aufprallereignis von dem sitzenden Insassen an ihn angelegt wird, angebracht oder verläuft darüber hinweg. Der verformbare Stift 38 ist in einen in einer Wand der bogenförmigen Schlaufe 36 ausgebildeten Ausschnittbereich 40 eingepasst.
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Der verformbare Stift 38 kann aus einem relativ verformbaren Material hergestellt sein. Zwar handelt es sich bei diesem Material vorzugsweise um ein dehnbares Material, wie z. B. Aluminium, Kupfer und Blei, jedoch versteht es sich, dass auch andere Materialien zweckgemäß verwendet werden können. Unter "relativ verformbar" ist zu verstehen, dass sich der verformbare Stift 38 leichter verformt als das benachbarte Material des Körpers 30.
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Die zweite Variation der Riegelplatte des offenbarten erfinderischen Konzepts ist in 4 veranschaulicht. Eine Riegelplatte 28' ist dargestellt und ein Körper 30' mit einer Zunge 32', in der eine Riegelöffnung 34' ausgebildet ist. Eine bogenförmige Schlinge oder Bandführung 36' ist in dem Körper 30' definiert. Sowohl das Schultergurtband 12 als auch das Beckengurtband 16 sind an der bogenförmigen Schlinge 36' angebracht.
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Das Schultergurtband 12 ist an einem verformbaren Bereich 42 des Körpers 30' angebracht oder verläuft darüber hinweg. Der verformbare Bereich 42 verformt sich, wenn eine bestimmte Kraft bei einem Aufprallereignis von dem sitzenden Insassen an ihn angelegt wird. Der verformbare Bereich 42 ist mit dem Körper 30' einstückig ausgebildet und aus einem relativ verformbaren Material, vorzugsweise einem dehnbaren Material, wie z. B. Aluminium, Kupfer oder Blei, hergestellt. Wie bei dem oben beschriebenen verformbaren Stift 38, bedeutet "relativ verformbar", dass sich der verformbare Bereich 42 leichter verformt als das benachbarte Material des Körpers 30'.
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Die dritte Variation der Riegelplatte des offenbarten erfinderischen Konzepts ist in 5 veranschaulicht. Eine Riegelplatte 28'' ist dargestellt und ein Körper 30'' mit einer Zunge 32'', in der eine Riegelplatte 34'' ausgebildet ist. Eine bogenförmige Schlinge oder Bandführung 36'' ist in dem Körper 30'' definiert. Sowohl das Schultergurtband 12 als auch das Beckengurtband 16 sind an der bogenförmigen Schlinge 36'' angebracht.
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Das Schultergurtband 12 ist an einem verformbaren Einsatz 44 des Körpers 30'' angebracht oder verläuft darüber hinweg. Der verformbare Einsatz 44 verformt sich, wenn eine bestimmte Kraft bei einem Aufprallereignis von dem sitzenden Insassen an ihn angelegt wird. Der verformbare Einsatz 44 ist in einen in einer Wand der bogenförmigen Schlaufe 36'' ausgebildeten Ausschnittbereich 46 eingepasst und aus einem relativ verformbaren Material, vorzugsweise einem dehnbaren Material, wie z. B. Aluminium, Kupfer oder Blei, hergestellt. Wie bei dem oben beschriebenen verformbaren Stift 38 und dem oben beschriebenen verformbaren Bereich 42, bedeutet "relativ verformbar", dass sich der verformbare Einsatz 44 leichter verformt als das benachbarte Material des Körpers 30''.
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Während die erste Ausführungsform des offenbarten erfinderischen Konzepts in den 2 bis 5 aufgeführt und in Bezug darauf erörtert wird, ist die zweite Ausführungsform des offenbarten erfinderischen Konzepts, das "Einzelaufroller"-System, in den 6 und 7 dargestellt.
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Mit Bezug auf 6 ist ein System mit einem einzelnen Aufroller, das ein energieabsorbierendes Element einschließt, vor einem Aufprallereignis gezeigt. Insbesondere wird ein Sperrmechanismus 50 dargestellt. Ein kombiniertes Schulter- und Beckengurtband 52 ist vorgesehen und enthält einen Schultergurtteil 54 und einen Beckengurtteil 56. Ein Riegelgurt 58 ist zum Eingriff mit einem herkömmlicherweise vorgesehenen Gurtschloss vorgesehen. Der Riegelgurt 58 ist durch eine Verankerungsvorrichtung, wie z. B. einem Verankerungsstift 60, mit dem Sperrmechanismus verankert.
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Der Sperrmechanismus enthält einen ersten festgelegten Stift 62, einen Sperrnocken 64, einen Nockenanschlag 65 und einen zweiten festgelegten Stift 66. Ein beweglicher Stift 68 ist dem dritten festgelegten Stift 66 benachbart vorgesehen. Das kombinierte Schulter- und Beckengurtband 52 ist teilweise um den ersten festgelegten Stift 62, den Sperrnocken 64 und den beweglichen Stift 68 herum geschlungen. Das kombinierte Schulter- und Beckengurtband 52 läuft über den zweiten festgelegten Stift 66.
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Ein verformbares Element 70 verbindet den beweglichen Stift 68 und den zweiten festgelegten Stift 66. Das verformbare Element 70 kann aus einem beliebigen verformbaren Material, wie z. B. einem dehnbaren Material, hergestellt sein.
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Der Sperrnocken 64 ist ein fakultatives Merkmal, das durch einen dritten festgelegten Stift ersetzt werden kann. Bei Ersetzung durch einen nicht gezeigten dritten festgelegten Stift können die Gegenkräfte von dem Schulter- und Beckengurtband 52 ausreichen, um eine Verformung auszulösen. Wenn der Sperrnocken 64 jedoch vorgesehen ist, wirkt er dahingehend, das Schulter- und Beckengurtband 52 bei einem Aufprallereignis vor der Verformung des verformbaren Elements 70 zu arretieren.
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In seiner wie in 6 dargestellten vorverformten Stellung ist der bewegliche Stift 68 von dem zweiten festgelegten Stift 66 beabstandet. Wenn es jedoch zu einem Aufprallereignis kommt, wird eine Drehung des Sperrnockens 64 um seinen Drehpunkt in Richtung des in 7 gezeigten Pfeils verursacht. In einer derartigen Situation wird ein Teil des Bands 52 erfasst und zwischen dem Sperrnocken 64 und dem Nockenanschlag 65 blockiert. Daraufhin gibt das verformbare Element 70 der Kraft, die an den Schultergurtteil 54 des kombinierten Schulter- und Beckengurtbands 52 durch die Bewegung des Insassen angelegt wird, nach. Diese Last ist jedoch aufgrund der Verformung des verformbaren Elements 70 wie in 7 gezeigt begrenzt. In einem derartigen Fall ist dementsprechend die an den unteren Teil der Brust des Insassen angelegte Last begrenzt.
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Die wie oben dargelegte offenbarte Erfindung meistert die Herausforderungen, mit denen bekannte lastbegrenzende Sicherheitsgurtsysteme konfrontiert werden, durch entweder Beseitigen oder wesentliches Reduzieren der bei einem Aufprallereignis an den unteren Brustbereich eines Insassen angelegten Last. Der Fachmann wird jedoch leicht aus einer derartigen Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifizierungen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne vom wahren Gedanken und angemessenen Schutzumfang der Erfindung, wie von den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.
