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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsgurteinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Bei Kraftfahrzeugen werden seit vielen Jahrzehnten Sicherheitsgurte verwendet, um die Folgen eines Unfalls auf die Insassen abzumildern. So ist aus der
DE 1 101 987 B aus dem Jahr 1961 ein Dreipunkt-Sicherheitsgurt bekannt, wie er heute standard- und vorschriftsmäßig in Kraftfahrzeugen verbaut wird.
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Seither wurden passive Sicherheitssysteme in Kraftfahrzeugen kontinuierlich weiterentwickelt, beispielsweise durch Airbags oder Gurtstraffer, welche die Sicherheitsgurte bei einem Unfall vorspannen, bevor der Insasse in das Gurtband eintaucht. Durch die begrenzte Elastizität des Gurtbandes können jedoch bei einem Unfall Kräfte auftreten, welche zu erhöhten Belastungen auf den Oberkörper des Fahrzeuginsassen führen können.
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Aus der
DE 26 54 761 A1 ist ein Zusatzelement für einen Sicherheitsgurt bekannt, welches durch eine W-förmig gebogene Klemme gebildet wird, welches eine verbesserte Positionierung, insbesondere ein verbessertes Anliegen, von einem Dreipunktgurt an einem Körper eines Fahrzeuginsassen ermöglichen soll. Dadurch sollen größere Gurtlose vermieden werden und es soll vermieden werden, dass der über das Becken des Fahrzeuginsassen verlaufende Abschnitt des Dreipunktgurts nach oben rutscht und somit bei einem Unfall ein erhöhtes Verletzungsrisiko für innere Organe und Weichteile des Fahrzeuginsassen besteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die bei einem Unfall durch das Gurtband auf den Fahrzeuginsassen einwirkenden Kräfte zu reduzieren und somit ein Verletzungsrisiko bei einem Unfall weiter zu minimieren.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Sicherheitsgurteinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird eine Sicherheitsgurteinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gurtband und mit einer Schikane vorgeschlagen, wobei das Gurtband zumindest abschnittsweise durch die Schikane geführt ist, wobei die Schikane derart ausgelegt ist, dass sie sich bei Überschreiten eines definierten Kraftbegrenzungsniveaus einer Gurtauszugskraft plastisch verformt, und wobei die Schikane durch eine mehrfach gebogene, metallische Platte gebildet ist, an welcher mindestens zwei Durchführungsöffnungen für eine meanderförmige Führung des Gurtbands ausgebildet sind. Es hat sich in Versuchen herausgestellt, dass die Belastung des Fahrzeuginsassen reduziert werden kann, wenn sich die Schikane bei Überschreiten eines definierten Kraftbegrenzungsniveaus plastisch verformt und durch diese Verformung ein Teil der Energie absorbiert wird, welche beim Aufprall als Gurtauszugskraft auf den Fahrzeuginsassen einwirkt. Eine metallische Platte bietet in diesem Zusammenhang den Vorteil einer hohen Formstabilität quer zur Biegerichtung, so dass die Gurtauszugskraft bei Überschreiten des definierten Kraftbegrenzungsniveaus die metallische Platte kontrolliert entlang der mehrfachen Biegung aufweitet.
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Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die metallisch Platte im Ausgangszustand eine Ω-Form oder eine U-Form aufweist. Bei einer plastischen Verformung aus einer Ω-Form oder einer U-Form können durch eine entsprechend starke Verformung der metallischen Platte vergleichsweise viel Energie abgebaut werden und somit die Kräfte auf den Fahrzeuginsassen reduziert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sicherheitsgurteinrichtung ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Durchführöffnungen in den einander zugewandten Endabschnitten der metallischen Platte angeordnet sind und das Gurtband zwischen den freien Endabschnitten eingeführt, durch die eine der Durchführöffnungen nach außen geführt, an der Außenseite der metallischen Platte entlang bis zu der zweiten Durchführöffnung geführt und dort von außen durch die zweite Durchführöffnung zwischen die freien Endabschnitte der metallischen Platte eingeführt ist. Dadurch kann eine sichere und stabile Führung des Gurtbandes entlang der Biegerichtung der metallischen Platte erreicht werden, so dass eine bei einem Unfall auftretende Gurtauszugskraft in die metallische Platte eingeleitet werden kann. So kann eine definierte plastische Verformung der metallischen Platte durch das Überschreiten des durch die Eigenschaften der metallischen Platte definierten Kraftbegrenzungsniveaus durch die Gurtauszugskraft erfolgen, wobei der Gurtabschnitt zwischen der ersten Durchführöffnung und der zweiten Durchführöffnung definiert verkürzt wird und somit eine zusätzliche Weglänge an straffem Gurtband zum Auffangen des Fahrzeuginsassen bereitgestellt werden kann, was die Belastungen auf den Fahrzeuginsassen reduziert. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die metallische Platte im Bereich zwischen der ersten Durchführöffnung und der zweiten Durchführöffnung durch eine mehrfache Biegung in Ω-Form oder U-Form ausgeformt ist, dieser Abschnitt von dem Gurtband an der Außenseite umwickelt ist und dieser Abschnitt des Gurtbandes durch die plastische Verformung kontrolliert abgewickelt wird, wenn sich die metallische Platte aus der Ω-Form oder U-Form in eine weniger stark gebogene Form aufweitet. Dadurch kann in Abhängigkeit von der Schwere des Unfalls und der damit verbundenen plastischen Verformung der metallischen Platte die Belastung auf den Fahrzeuginsassen angepasst und reduziert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die metallische Platte eine Beschichtung zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Gurtband und einem metallischen Grundkörper der metallischen Platte aufweist. Dadurch kann die Reibung zwischen Gurtband und metallischer Platte reduziert werden, wodurch ein ungewolltes Blockieren und Verhaken des Gurtbandes vermieden werden kann, welches zu einem unerwünschten Anstieg der Gurtauszugskraft und somit der Belastung auf den Fahrzeuginsassen bei einem Unfall führen könnte. Ferner wird durch die Beschichtung die Gefahr einer Beschädigung des Gurtbandes durch die metallische Platte reduziert, so dass das Gurtband quasi verschleißfrei über die Schikane der metallischen Platte geführt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die metallische Platte eine Breite aufweist, welche größer als die Breite des Gurtbandes ist. Dadurch kann das Gurtband im gesamten Bereich der metallischen Platte geführt werden, ohne dass der Gurt geknickt oder gefaltet wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Durchführöffnungen breiter als das Gurtband sind, so dass das Gurtband nicht in seiner Bewegung gehemmt oder blockiert ist und somit die auf einen Fahrzeuginsassen bei einem Unfall wirkenden Kräfte nicht übermäßig ansteigen.
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Zur Herstellung einer preisgünstigen und qualitativ hochwertigen Sicherheitsgurteinrichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die metallische Platte als Stanz-Biegeteil ausgeführt ist. So kann die Kontur der metallischen Platte in einem Arbeitsgang hergestellt werden, so dass keine zusätzliche kostenintensive Nachbearbeitung notwendig ist. Zudem sind Stanzen und Biegen technische Prozesse, welche technisch einfach zu beherrschen sind und eine prozesssichere Fertigung der metallischen Platte bei großen Stückzahlen innerhalb vergleichsweise enger Toleranzbereiche ermöglichen. Somit kann sichergestellt werden, dass die metallischen Platten einer Fertigungsserie alle ein identisches Verhalten bezüglich einer plastischen Verformung bei definierten Gurtauszugskräften aufweisen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gurtband als mehrlagiges Gurtband ausgeführt ist, wie es beispielsweise bei einem aufblasbaren Gurtband der Fall ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Gurtband zumindest zwei Lagen aufweist, wobei eine erste Lage des Gurtbands durch die metallische Platte geführt ist und eine zweite Lage des Gurtbands an der metallischen Platte vorbei verläuft. Bei mehrlagigen Gurtbändern können die Belastungen auf die verschiedenen Lagen des Gurtbandes unterschiedlich sein, so dass insbesondere bei der höherbelasteten Lage des Gurtbandes eine metallische Platte vorgesehen ist, welche sich bei einem Überschreiten eines definierten Kraftniveaus der Gurtauszugskraft plastisch verformt. Dadurch ist in einem gewissen Rahmen ein Ausgleich zwischen den Gurtkräften in den unterschiedlichen Lagen des Gurtbandes möglich. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Gurtband zwei Lagen aufweist und die erste Lage sowie die zweite Lage an einer gemeinsamen Ankerplatte fixiert sind. Dadurch ist eine stabile Befestigung der Sicherheitsgurteinrichtung an einer Fahrzeugstruktur oder an einem Sitz des Kraftfahrzeuges möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das aufblasbare Gurtband zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage durch einen an der Ankerplatte angeordneten Gasgenerator aufblasbar ist. Dadurch kann auf besonders einfache Weise ein Gas des Gasgenerators in das Gurtband geleitet und das Gurtband aufgeblasen werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Lage des Gurtbandes einer mit dem Gurtband angeschnallten Person zugewandt ist. Versuche haben ergeben, dass die der Person, also dem Fahrzeuginsassen zugewandte Lage des Gurtbandes bei einem mehrlagigen Gurtband in Folge eines Unfalls höher belastet ist als die der Person abgewandte Lage des Gurtbands. Daher ist insbesondere an der der Person zugewandten Lage des Gurtbands eine metallische Platte vorgesehen, um die höchstbelastete Lage des Gurtbandes entsprechend aufzunehmen und die Gurtauszugskräfte und somit die auf die Person wirkende Belastung zu reduzieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Durchführungsöffnungen an der metallischen Platte durch parallel zueinander ausgerichtete Schlitze gebildet. Dadurch wird eine Verdrehung oder ein Einklemmen des Gurtbands verhindert, wodurch ein unerwünschter Anstieg der Gurtauszugskraft vermieden wird. Durch die parallelen Schlitze ist die Lage des Gurtbands so ausgerichtet, dass eine Straffung des Gurtbandes und eine damit verbundene plastische Verformung der metallischen Platte kontrolliert entsprechend der sich auffaltenden Biegung erfolgt und keine zusätzlichen Querkräfte entstehen. Dadurch kann die Formstabilität der metallischen Platte bei einem Unfall erhöht werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass genau zwei Durchführöffnungen an der metallischen Platte vorhanden sind und die metallische Platte zwischen den beiden Durchführöffnungen massiv ausgebildet ist. Durch eine massive Ausbildung kann bei einer gleichen Materialstärke entsprechend mehr Energie in der plastischen Verformung der metallischen Platte abgebaut werden als bei einer Variante mit Aussparungen. Zudem erfolgt durch die massive Ausbildung der metallischen Platte zwischen den Durchführöffnungen keine Schwächung der metallischen Platte, so dass die Gefahr eines Bruches der metallischen Platte oder eines Ausreißens der Durchführöffnungen reduziert ist.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt
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1 eine mehrfach gebogene, metallische Platte einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung;
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2 eine mehrfach gebogene, metallische Platte mit einem durch die Platte geführten Gurtband im Ausgangszustand;
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3 die in 2 dargestellte metallische Platte nach einer plastischen Verformung;
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4 ein mehrlagiges, aufblasbares Gurtband einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung im Ausgangszustand; und
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5 ein mehrlagiges, aufblasbares Gurtband einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung nach einer plastischen Verformung der metallischen Platte.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer mehrfach gebogenen metallischen Platte 4 einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Die Sicherheitsgurteinrichtung 1 umfasst ein in 2 dargestelltes Gurtband 2 sowie eine Schikane 3 in Form der mehrfach gebogenen metallischen Platte 4. Unter einer mehrfach gebogenen metallischen Platte 4 ist in diesem Zusammenhang eine metallische Platte 4 zu verstehen, welche mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Biegeradien aufweist, welche vorzugsweise stetig, also ohne Kanten, ineinander übergehen. An der mehrfach gebogenen metallischen Platte 4 sind zwei Durchführöffnungen 5, 6 für eine meanderförmige Führung des Gurtbands 2 entlang einer Außenseite 9 der metallischen Platte 4 ausgebildet. Die metallische Platte 4 ist an ihren Endabschnitten 7, 8 im Wesentlichen plan ausgebildet und weist zwischen der ersten Durchführöffnung 5 und der zweiten Durchführöffnung 6 einen gebogenen Bereich auf, welcher im Wesentlichen die Form eines Ω aufweist. Alternativ kann der gebogene Bereich der metallischen Platte 4 auch U-förmig ausgebildet sein. Die Schikane 3 ist derart ausgelegt, dass sie sich bei Überschreiten eines definierten Kraftbegrenzungsniveaus einer Gurtauszugskraft plastisch verformt.
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Die metallische Platte 4 ist vorzugsweise als Stanz-Biegeteil hergestellt, wobei die Durchführöffnungen 5, 6 als parallel zueinander ausgerichtete Schlitze in die metallische Platte 4 gestanzt sind. Zwischen den beiden Durchführöffnungen 5, 6 ist die metallische Platte 4 massiv ausgebildet, um bei einem Unfall und den dabei auftretenden Gurtauszugskräften durch eine plastische Verformung möglichst viel Energie abbauen zu können. Die metallische Platte 4 weist eine Beschichtung 11 auf, welche zumindest auf die Außenseite 9 eines metallischen Grundkörpers 12 der metallischen Platte 4 aufgetragen ist. Die Beschichtung 11 besteht aus einem reibungsmindernden Werkstoff, vorzugsweise einem hochtemperaturfesten Kunststoff, besonders bevorzugt einem Polytetrafluorethylen (PTFE). Alternativ kann der metallische Grundkörper 12 der metallischen Platte 4 auch eine reibungsmindernde Lackierung aufweisen oder unbeschichtet ausgeführt sein. Durch eine Beschichtung 11 oder eine Lackierung kann die Reibung zwischen dem Gurtband 2 und der metallischen Platte 4 reduziert werden, so dass die auf einen mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung 1 gesicherten Fahrzeuginsassen wirkenden Gurtauszugskräfte nicht noch zusätzlich durch Reibung zwischen dem Gurtband 2 und der metallischen Platte 4 erhöht werden.
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In 2 ist die Schikane 3 einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung 1 mit eingefädeltem und durch die metallische Platte 4 geführtem Gurtband 2 dargestellt. Das Gurtband 2 ist ausgehend von einem freien Ende 7 der metallischen Platte 4 durch eine erste Durchführöffnung 5 eingeführt und durch diese erste Durchführöffnung 5 von einer Innenseite der metallischen Platte 4 nach außen auf die Außenseite 9 der metallischen Platte 4 geführt. Im weiteren Verlauf ist ein Abschnitt 10 des Gurtbandes 2 an der Außenseite 9 der metallischen Platte 4 entlang bis zu der zweiten Durchführöffnung 6 geführt, und dort von außen durch die zweite Durchführöffnung 6 nach innen zwischen die beiden freien Enden 7, 8 der metallischen Platte 4 geführt. Der Abschnitt 10 des Gurtbandes 2 umwickelt in einem Ausgangszustand die Ω-Form der metallischen Platte 4, wobei dieser Abschnitt 10 des Gurtbandes 2 durch die plastische Verformung der metallischen Platte 4 bei Überschreiten eines definierten Kraftbegrenzungsniveaus der Gurtauszugskraft kontrolliert abgewickelt wird und somit ein Stück Extralänge des Gurtbandes 2 freigibt, welches insbesondere beim Auffangen des Brustkorbes eines Fahrzeuginsassen ein sanfteres Auffangen und somit im Vergleich zu bekannten Sicherheitsgurteinrichtungen 1 reduzierte Belastungen ermöglicht.
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Die metallische Platte 4 weist eine Breite bP auf, welche größer als die Breite bG des Gurtbandes 2 ist. Die Durchführöffnungen 5, 6 weisen jeweils eine Öffnungsbreite auf, welche größer als die Breite bG des Gurtbandes 2 ist, so dass das Gurtband 2 ohne Verformungen oder Verspannungen durch die Durchführöffnungen 5, 6 geführt ist. Somit kann verhindert werden, dass das Gurtband 2 sich an den Durchführöffnungen verkantet oder dort hängen bleibt, wodurch sich die Gurtauszugskraft des Gurtbandes 2 erhöhen würde. Dies könnte bei einem Unfall dazu führen, dass eine kontrollierte Freigabe des auf der metallischen Platte 4 geführten Abschnitts 10 des Gurtbands gehemmt oder blockiert wird, so dass eine Reduzierung der auf den Fahrzeuginsassen einwirkenden Kräfte nicht oder nur in reduziertem Maße möglich ist.
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Bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges wird der Fahrzeuginsasse durch die Sicherheitsgurteinrichtung 1 aufgefangen, um die Auswirkungen des Unfalls auf den Fahrzeuginsassen abzumildern. Bei einem Unfall mit niedriger Aufprallenergie kann der Fahrzeuginsasse durch das Gurtband 2 aufgefangen werden, ohne dass es zu kritischen Belastungen für den Oberkörper des Fahrzeuginsassen kommt. In diesem Fall kommt es zu keiner oder nur zu einer elastischen Verformung der metallischen Platte 4, so dass der auf der metallischen Platte 4 geführte Abschnitt 10 des Gurtbandes 2 im Wesentlichen unverändert bleibt.
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Bei einem Unfall mit hoher Aufprallenergie steigt die Gurtauszugskraft jedoch über ein definiertes Kraftbegrenzungsniveau an, so dass zusätzliche Maßnahmen zum Schutz des Fahrzeuginsassen wünschenswert sind. In diesem Fall führt die Gurtauszugskraft zu einer plastischen Verformung der metallischen Platte 4, wobei die metallische Platte 4 aus ihrer, im Ausgangszustand vorherrschenden, ursprünglichen Ω-Form geradegebogen wird und sich aufweitet, wodurch der Abstand zwischen den zwei Durchführöffnungen 5, 6 zunimmt. Dabei wird der Abschnitt 10 des Gurtbandes 2, welcher entlang der Außenseite 9 der metallischen Platte 4 aufgewickelt ist, kontrolliert abgewickelt, wodurch sich ein Auffangweg für den Fahrzeuginsassen kontrolliert verlängert und somit die auf den Körper des Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigungskräfte reduziert werden können. In 3 sind die metallische Platte 4 und das Gurtband 2 nach einer plastischen Verformung durch einen Unfall dargestellt. Da die auf das Gurtband 2 wirkenden Kräfte bei einem Unfall proportional zu dem Gewicht des Fahrzeuginsassen sind, kann über die plastische Verformung der metallischen Platte 4 zusätzlich eine Anpassung der Sicherheitsgurteinrichtung 1 an das Gewicht des Fahrzeuginsassen erfolgen. So kann bei gleicher Aufprallenergie des Fahrzeuges die Gurtauszugskraft so hoch sein, dass sie bei einem schweren Fahrer bereits zu einer plastischen Verformung der metallischen Platte 4 führt, während ein leichter Fahrzeuginsasse, insbesondere ein Kind oder ein Heranwachsender, noch ausschließlich durch das Gurtband 2 aufgefangen werden kann. Somit kann eine universelle Sicherheitsgurteinrichtung 1 tendenziell sensibel ansprechender ausgelegt werden, da für schwere Fahrzeuginsassen zusätzlich die Option der Kraftreduzierung durch die plastische Verformung der metallischen Platte 4 besteht. Dadurch können die Gurtauszugskräfte insgesamt reduziert und somit die Belastungen auf den Fahrzeuginsassen vermindert werden.
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In 4 ist ein mehrlagiges Gurtband 2 mit einer ersten Lage 21 und einer zweiten Lage 22 dargestellt, wobei die beiden Lagen 21, 22 des mehrlagigen Gurtbandes 2 an einer gemeinsamen Ankerplatte 13 fixiert sind. In der Ankerplatte 13 ist eine Öffnung 15 vorgesehen, über welche das mehrlagige Gurtband 2 mittels eines an der Ankerplatte 13 angeordneten Gasgenerators 14 aufgeblasen werden kann. Dabei ist die erste Lage 21 des Gurtbandes 2 durch eine metallische Platte 4 geführt und die zweite Lage 22 des Gurtbandes 2 an der metallischen Platte 4 vorbeigeführt. Dabei ist die erste Lage 21, welche bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges mit einer höheren Kraft belastet ist als die zweite Lage 22, durch die metallische Platte 4 geführt.
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In 5 ist das mehrlagige Gurtband 2 nach einem Unfall mit hoher Aufprallintensität dargestellt. Dabei hat sich die metallische Platte 4 an der ersten Lage 21 des mehrlagigen Gurtbandes 2 durch die bei dem Unfall auftretende Gurtauszugskraft plastisch verformt, so dass ein Ausgleich zwischen der Belastung der höher belasteten ersten Lage 21 und der zweiten Lage 22 möglich ist. Damit kann die Wirkung des aufblasbaren Gurtbandes 2 bei einem Unfall verstärkt werden, indem zusätzlich die Gurtauszugskraft in der dem Fahrzeuginsassen zugewandten ersten Lage 21 des Gurtbandes 2 reduziert wird und somit die Belastungen auf den Fahrzeuginsassen bei einem Unfall weiter reduziert werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1101987 B [0002]
- DE 2654761 A1 [0004]
