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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsgurteinrichtung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine derartige Sicherheitsgurteinrichtung kann beispielhaft einen Dreipunkt-Sicherheitsgurt mit einem Beckengurtanteil sowie einem Schultergurtanteil aufweisen. Der Beckengurtanteil des Sicherheitsgurtes erstreckt sich bei angelegtem Sicherheitsgurt in der Fahrzeugquerrichtung zwischen einem fahrzeuginneren Anbindungspunkt sowie einem fahrzeugäußerem Anbindungspunkt. Der auf Beckenhöhe befindliche fahrzeuginnere Anbindungspunkt ist in gängiger Praxis lösbar ausgeführt und durch eine am Sicherheitsgurt gehalterte Gurtzunge sowie einem damit zusammenwirkenden, fahrzeugfesten Gurtschloss realisiert. Ein etwa auf Schulterhöhe befindlicher, fahrzeugäußerer Anbindungspunkt ist meist durch einen Umlenkbeschlag realisiert, um den der Schultergurtanteil bis zu einem, in einer Fahrzeugsäule verbauten Retraktor geführt ist.
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Aus der
DE 10 2014 226 083 A1 ist eine gattungsgemäße Sicherheitsgurteinrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Im angelegten Zustand ist eine Gurtzunge des Sicherheitsgurtes mit einem fahrzeugfesten Gurtschloss in lösbarer Verbindung. Die Sicherheitsgurteinrichtung weist am Gurtschloss einen Gurtkraftbegrenzer auf. Bei einem, aufgrund einer Fahrzeugverzögerung blockierten Gurtauszug ist die auf den Fahrzeuginsassen bzw. auf das Gurtschloss wirkende Gurtkraft mit Hilfe des Gurtkraftbegrenzers begrenzbar. Der Gurtkraftbegrenzer wirkt dabei mit einem zum Gurtschloss geführten Seilelement zusammen.
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Der Gurtkraftbegrenzer ist im Hinblick auf unterschiedlich große Fahrzeuginsassen-Massen auszulegen. Beispielhaft muss der Gurtkraftbegrenzer für einen schweren Mann (25%-Mann) einen hohe Gegenkraft bereitstellen, um im Crashfall eine optimale Energieabsorption zu erzielen. Bei einer kleinen Frau (5%-Frau) muss der Gurtkraftbegrenzer dagegen eine deutlich geringere Gegenkraft bereitstellen.
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Vor diesem Hintergrund weist der Gurtkraftbegrenzer in der gattungsgemäßen
DE 10 2014 226 083 A1 eine Stelleinheit auf, die insassenspezifische Parameter, etwa die Fahrzeuginsassen-Masse, zum Beispiel sensorisch erfasst. Auf der Grundlage der erfassten insassenspezifischen Parameter kann mittels der Stelleinheit die vom Gurtkraftbegrenzer bereitstellbare Gegenkraft angepasst werden. Die Stelleinheit ist als eine kostspielige elektronische Komponente realisiert, die an fertigungstechnisch aufwendigen elektrischen Schnittstellen mit dem Gutkraftbegrenzer zusammenwirkt.
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Aus der
DE 195 11 457 A1 ist eine Kraftbegrenzung in einem Insassen-Rückhaltesystem bekannt. Aus der
DE 299 09 114 U1 ist ein Sicherheitsgurtsystem für Fahrzeuge bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sicherheitsgurteinrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik konstruktiv einfacher aufgebaut ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung geht von einer Sicherheitsgurteinrichtung für ein Fahrzeug aus, bei der im angelegten Zustand der Sicherheitsgurt über seine Gurtzunge mit einem fahrzeugfesten Gurtschloss in lösbarer Verbindung ist. Die Sicherheitsgurteinrichtung weist einen Gurtkraftbegrenzer auf, mit dem bei einem, aufgrund einer Fahrzeugverzögerung blockierten Gurtauszug die auf den Fahrzeuginsassen bzw. das Gurtschloss wirkende Gurtkraft begrenzbar ist. Erfindungsgemäß ist der Gurtkraftbegrenzer im Bereich des Gurtschlosses positioniert, sodass der Gurtkraftbegrenzer mit einem zum Gurtschloss geführten Seilelement zusammenwirkt. Im Hinblick auf eine einfache Bereitstellung der Gurtkraftbegrenzungsfunktion weist der Gurtkraftbegrenzer zumindest ein Klemmkörper-Paar auf. Das Seilelement ist durch einen Klemmspalt des Klemmkörper-Paars geführt. Das Seilelement ist mit einer vorbestimmten Vorlast zwischen die beiden Klemmkörper gepresst. Die vorlast entspricht einer Klemmkraft, mit der die beiden Klemmkörper an ihrem Klemmspalt gegen das Seilelement pressen. Die Klemmkraft bzw. Vorlast ist so bemessen, dass im normalen Fahrbetrieb ein Seilauszug des zum Gurtschloss geführten Seilelements blockiert ist. Das Klemmkörper-Paar gibt einen Seilauszug erst dann frei, wenn die auf das Gurtschloss wirkende Gurtkraft die Klemmkraft übersteigt. In diesem Fall ist das Gurtschloss um einen Längenversatz verlagerbar, um die auf den Fahrzeuginsassen wirkende Gurtkraft zu begrenzen.
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Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung nicht auf die Anwendung bei einem Gurtschloss beschränkt ist. Vielmehr betrifft die Erfindung einen Sicherheitsgurt, der allgemein an einem Beschlag anbindbar ist. Der Beschlag kann dabei bevorzugt als ein fahrzeugfestes Gurtschloss ausgeführt sein, in das eine am Sicherheitsgurt gehalterte Gurtzunge lösbar eingesteckt werden kann. Alternativ kann der Beschlag ein an der Fahrzeugkarosserie befestigter Endbeschlag sein, an dem der Sicherheitsgurt angebunden ist. Im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis sind die nachfolgenden Erfindungsaspekte speziell für einen als Gurtschloss ausgeführten Beschlag beschrieben.
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Eine gesteigerte Funktionsfähigkeit wird erreicht, wenn die Gurtkraftbegrenzungsfunktion in Abhängigkeit von aktuellen insassenspezifischen Parametern des Fahrzeuginsassen durchgeführt wird, der mit dem Sicherheitsgurt am Fahrzeugsitz gesichert ist. Vor diesem Hintergrund kann der Gurtkraftbegrenzer eine Stelleinheit aufweisen, mittels der die auf das Seilelement wirkende Klemmkraft in Abhängigkeit von insassenspezifischen Parametern einstellbar ist, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuginsassen-Masse. Bei der Fahrzeugverzögerung korreliert die auf den Fahrzeuginsassen bzw. auf das Gurtschloss wirkende Gurtkraft mit der Fahrzeuginsassen-Masse. Das heißt, dass bei einem schweren Mann (95%-Mann) eine hohe Gurtkraft auf das Gurtschloss wirkt, während bei einer kleinen Frau (5%-Frau) eine entsprechend geringere Gurtkraft auf das Gurtschloss wirkt.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn mittels der Stelleinheit eine selbstregulierende Einstellung der Klemmkraft durchführbar ist, das heißt ohne externe elektronische Signalverarbeitung sowie Signalansteuerung. In einem solchen Fall kann bei der Realisierung der Kraftbegrenzerfunktion fertigungstechnisch günstig auf elektrische Komponenten sowie Schnittstellen verzichtet werden. Hierzu kann die Stelleinheit eine Kulissenführung aufweisen, in der einer der Klemmkörper verstellbar geführt ist. Der andere Klemmkörper kann dagegen ortsfest sein oder in Richtung Klemmspalt vorgespannt sein. Bei Ausübung der Gurtkraft auf den Fahrzeuginsassen bzw. auf das Gurtschloss wird der verstellbare Klemmkörper mit einer, mit der Gurtkraft korrelierenden Zusatz-Kraftkomponente beaufschlagt. Die Zusatz-Kraftkomponente erhöht die zwischen den Klemmkörpern wirkende Klemmkraft. Da die Größe der Zusatz-Kraftkomponente direkt proportional zur Gurtkraft und damit zur Fahrzeuginsassen-Masse ist, wird somit eine auf die jeweiligen Fahrzeuginsassen-Masse selbstständig reagierende Kraftbegrenzerfunktion bereitgestellt.
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In einer bevorzugten Realisierung der Kraftbegrenzerfunktion kann das Seilelement ausgehend vom Gurtschloss mit einem Umschlingungswinkel um den verstellbaren Klemmkörper umgelenkt sein und im weiteren Verlauf durch den Klemmspalt geführt sein. Am Seilelement-Ende kann ein im Vergleich zum Seilelement querschnittsgroßer Bewegungsanschlag ausgebildet sein. Dieser kann bei einem Seilauszug bis in Anlage mit dem Klemmkörper-Paar gebracht werden, wodurch ein maximaler Seilauszug begrenzt ist.
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Die Kulissenführung kann bevorzugt einen Schwenkhebel aufweisen, an dessen schwenkachsenfernem Hebelende der verstellbare Klemmkörper gelagert ist. Die Klemmkörper können bei der Fertigung in einem Pressverfahren mit einem genau vorgegebenen Druck in das Seilelement eingedrückt werden. Dadurch ist das Seilelement mit einer vorbestimmten Vorlast zwischen den beiden Klemmkörpern eingepresst ist.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Sicherheitsgurteinrichtung im normalen Fahrbetrieb;
- 2 die Sicherheitsgurteinrichtung im Crashfall; und
- 3 in einer Ansicht entsprechend der 1 eine Sicherheitsgurteinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In der 1 ist die Sicherheitsgurteinrichtung in einem, am Fahrzeuginsassen angelegten Zustand gezeigt. Die Sicherheitsgurteinrichtung weist einen Dreipunkt-Sicherheitsgurt mit einem Beckengurtanteil 3 sowie einem Schultergurtanteil 5 auf. Der Beckengurtanteil 3 des Sicherheitsgurtes erstreckt sich bei angelegtem Zustand in der Fahrzeugquerrichtung y zwischen einem fahrzeuginneren Anbindungspunkt sowie einem fahrzeugäußeren Anbindungspunkt. Der in etwa auf Beckenhöhe befindliche fahrzeuginnere Anbindungspunkt ist in der 1 durch eine am Sicherheitsgurt gehalterte Gurtzunge 7 und einem damit zusammenwirkenden, fahrzeugfesten Gurtschloss 9 realisiert. Ein (nicht gezeigter) in etwa auf Schulterhöhe befindlicher Anbindungspunkt ist beispielhaft durch einen (nicht gezeigten) Umlenkbeschlag realisiert, um den der Schultergurtanteil 5 bis zu einem, zum Beispiel in einer Fahrzeugsäule verbauten Retraktor geführt ist. Bei einer größeren, zum Beispiel unfallbedingten Fahrzeugverzögerung a wird eine Wickeltrommel im Retraktor blockiert, um einen Gurtauszug zu verhindern. Dadurch wirkt eine Gurtkraft FG (2) auf den Fahrzeuginsassen bzw. auf das Gurtschloss 9.
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In der 1 ist am Gurtschloss 9 ein Drahtseil 11 befestigt, das innerhalb des Gurtschlosses 9 schlaufenförmig um eine nicht gezeigte Öse geführt ist. Das Drahtseil 11 ragt aus dem Gurtschloss 9 heraus und erstreckt sich über eine freie Seillänge bis zu einem fahrzeugfesten Gurtschlossbeschlag 13, der fahrzeugfest montiert ist.
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Innerhalb des Gurtschlossbeschlags 13 ist ein Gurtkraftbegrenzer 15 angeordnet, der nachfolgend beschrieben ist: Demzufolge weist der Gurtkraftbegrenzer 15 ein Klemmkörper-Paar aus einer oberen, ortsfesten Klemmrolle 17 und einer unteren, verstellbaren Klemmrolle 19 auf, die mittels einer Kulissenführung 21 hubverstellbar ist. Die Kulissenführung 21 ist in den 1 und 2 als ein Schwenkhebel realisiert, der um eine Schwenkachse 23 schwenkbar gelagert ist. Am schwenkachsenfernen Hebelende ist die verstellbare Klemmrolle 19 drehbar gelagert. Die ortsfeste Klemmrolle 17 ist ebenfalls drehbar im Gurtschlossbeschlag 13 gelagert.
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Gemäß der 1 ist das Drahtseil 11 ausgehend vom Gurtschloss 9 mit einem Umschlingungswinkel α um die verstellbare Klemmrolle 19 umgelenkt und im weiteren Verlauf durch den Klemmspalt geführt. Am Ende des Drahtseils 11 ist ein im Vergleich zum Drahtseil 11 querschnittsgroßer Bewegungsanschlag 25 ausgebildet.
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Das Drahtseil 11 ist mit einer vorbestimmten Vorlast F0 zwischen den beiden Klemmrollen 17, 19 eingepresst. Dadurch ist die verstellbare Klemmrolle 19 im normalen Betriebszustand, das heißt bei nicht blockiertem Gurtauszug, in ihre untere Lage gedrückt. Die Vorlast F0 ist in der 1 identisch mit einer Klemmkraft FK, mittels der die beiden Klemmrollen 17, 19 auf das Drahtseil 11 wirken. Die Klemmkraft FK ist derart bemessen, dass im normalen Fahrbetrieb ein Seilauszug des Drahtseils 11 aus dem Gurtkraftbegrenzer 15 blockiert ist. Das Klemmkörper-Paar gibt einen Seilauszug erst dann frei, wenn die auf das Gurtschloss 9 wirkende Gurtkraft FG die Klemmkraft FK übersteigt. In diesem Fall wird das Gurtschloss 9 um einen Längenversatz ΔI (2) verlagert, um eine Begrenzung der auf den Fahrzeuginsassen 1 wirkenden Gurtkraft FG zu erzielen.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die verstellbare Klemmrolle 19 und der Schwenkhebel 21 eine selbstregulierende Stelleinheit 20 des Gurtkraftbegrenzers 15 bilden. Mit Hilfe der Stelleinheit 20 wird eine auf die Fahrzeuginsassen-Masse selbstständig reagierende Kraftbegrenzerfunktion bereitgestellt, wie es nachfolgend anhand der 2 beschrieben ist: Gemäß der 2 wirkt in einem Crashfall eine Fahrzeugverzögerung a auf den (nicht gezeigten) Fahrzeuginsassen. Dadurch wird der Retraktor blockiert, so dass ein Gurtauszug verhindert ist. In diesem Fall baut sich die auf den Fahrzeuginsassen sowie auf das Gurtschloss 9 wirkende Gurtkraft FG auf. Bei Ausübung der Gurtkraft FG auf das Gurtschloss 9 wird die verstellbare Klemmrolle 19 mit einer Zusatz-Kraftkomponente Fz beaufschlagt, die mit der Gurtkraft FG korreliert. Unter Einwirkung der Zusatz-Kraftkomponente Fzwird der Schwenkhebel 21 von seiner unteren Lage (1) um einen Schwenkwinkel β (2) nach oben in Richtung Klemmspalt verlagert. Im Crashfall setzt sich daher die Klemmkraft FK aus der Vorlast F0 und aus der Zusatz-Kraftkomponente FZ zusammen.
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Die Größe der Zusatz-Kraftkomponente FK verhält sich direkt proportional zur Gurtkraft FG und damit zur aktuellen Fahrzeuginsassen-Masse. Das heißt, dass bei einer kleinen Frau (95%-Frau) mit entsprechend reduzierter Masse die zwischen den Klemmrollen 17, 19 wirkende Klemmkraft FK entsprechend reduziert ist. Im Gegensatz dazu ist bei einem schweren Mann (das heißt 95%-Mann) mit entsprechend großer Masse die auf die Klemmrollen 17, 19 wirkende Klemmkraft FK entsprechend erhöht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass unabhängig von der Insassen-Masse jeweils der größtmöglich vorhandene Verlagerungsweg ΔI des Fahrzeuginsassen im Crashfall ausgenutzt werden kann, und zwar unabhängig davon, ob der Fahrzeuginsasse klein und leicht bzw. groß und schwer ist. Die Anpassung der Klemmkraft FK erfolgt dabei ohne zusätzliche Sensoren oder andere elektrische Komponenten bzw. Schnittstellen.
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Erfindungsgemäß ist somit bei einer 5%-Frau eine reduzierte Kraftbegrenzung realisierbar, und zwar mit maximal möglicher Vorverlagerung, wodurch sich die Crashenergie im Fahrzeuginsassen auf die maximal geringe Belastung reduzieren lässt. Im Gegensatz dazu ist beim 95%-Mann eine hohe Kraftbegrenzung mit maximal möglicher Vorverlagerung durchführbar, jedoch ohne ein Durchschlagen nach vorne. Die Belastung im Crashfall wird auch hier für diesen Fahrzeuginsassen auf das Maximale reduziert.
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Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung nicht auf die Klemmrollen 17, 19 beschränkt ist. Vielmehr können anstelle dessen auch allgemein Profilelemente verwendet werden, die zum Beispiel rund, gebogen oder halbrund ausgeführt sein können.
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In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau sowie die Funktionsweise des in der 3 gezeigten Gurtkraftbegrenzers 15 entspricht dem in den 1 und 2 gezeigten Gurtkraftbegrenzer 15. Im Unterschied zu den 1 und 2 ist in der 3 der Gurtkraftbegrenzer 15 nicht mit einem Schwenkhebel 21 ausgeführt, sondern vielmehr mit einer Linearführung 27 entlang der die Lagerzapfen 28 der verstellbaren Klemmrolle 19 in Richtung Klemmspalt verlagerbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugsitz
- 3
- Beckengurtanteil
- 5
- Schultergurtanteil
- 7
- Gurtzunge
- 9
- Gurtschloss
- 11
- Drahtseil
- 13
- Gurtschlossbeschlag
- 15
- Gurtkraftbegrenzer
- 17
- ortsfeste Klemmrolle
- 19
- verstellbare Klemmrolle
- 20
- Stelleinheit
- 21
- Kulissenführung
- 23
- Schwenkachse
- 25
- Bewegungsanschlag
- 27
- Linearführung
- 28
- Lagerzapfen
- FG
- Gurtkraft
- F0
- Vorlast
- FK
- Klemmkraft
- FZ
- Zusatz-Kraftkomponente
- ΔI
- Seilauszug
- α
- Umschlingungswinkel
- β
- Schwenkwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014226083 A1 [0003, 0005]
- DE 19511457 A1 [0006]
- DE 29909114 U1 [0006]
