-
Energieabsorbierende Dämpfungsvorrichtung zum nachgiebigen Befestigen
eines Sicherheitsgurtes für die Insassen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine energieabsorbierende Dämpfungsvorrichtung zum nachgiebigen
Befestigen eines Sicherheitsgurtes für die Insassen von Fahrzeugen, insbesondere
Kraftfahrzeugen, welche einen plastisch deformierbaren Körper aufweist, der einerseits
mit dem Fahrzeug verbunden ist und andererseits mit dem Sicherheitsgurt in Verbindung
steht.
-
Es sind bereits Dämpfungsvorrichtungen bekannt, bei denen aus einem
plastisch verformbaren Material bestehende Streckglieder in Reihe mit Sicherheitsgurten
angeordnet sind. Die Streckglieder sind so ausgelegt, daß sie mit zunehmender Zugspannung
einen Zustand erreichen, bei dem sie reißen oder brechen. In der Praxis ist es schwierig,
diesen Zerreißzustand bei derartigen in Massen hergestellten Artikeln für jedes
gefertigte Stück genau einzuhalten. Es besteht bei derartigen bekannten Vorrichtungen
die Gefahr, daß der Zerreißzustand beispielsweise auf Grund von Materialfehlern
oder nachlässiger Verarbeitung früher als erwünscht eintritt, so daß die den mit
einem derartigen Streckglied versehenen Gurt benutzende Person bei einem Zusammenstoß
von dem Gurt nicht gehalten wird, sondern nach vorn gegen die Wagenteile geschleudert
wird. Bei einer bekannten derartigen Dämpfungsvorrichtung ist außer dem Streckglied
parallel zu diesem ein nicht dehnbarer Teil angeordnet, welcher in mehreren kleinen
Falten oder in Form einer großen Schleife vorliegt. Bei einem Reißen oder einem
Bruch des Streckteiles soll dieser zusätzliche Teil ein völlig freies Vorwärtsschleudern
verhindern. Da dieser zusätzliche Teil nicht dehnbar ist, würde die Person, die
diesen Gurt benutzt, folglich mit einem scharfen Ruck in ihrer Bewegung abgestoppt,
welches äußerst gefährliche Folgen, wie beispielsweise einen Genickbruch, hervorrufen
kann.
-
Es ist weiterhin bereits eine Stoßdämpfereinrichtung für Sicherheitsgurte
in Form einer Hydraulik bekannt, die dazu dienen soll, das ruckartige Vorschnellen
des Körpers begrenzt elastisch aufzufangen. Eine plastische Deformierung tritt hierbei
nicht auf. Diese bekannte Dämpfungsvorrichtung weist beträchtliche Nachteile auf,
die einmal darin bestehen, daß die Dichtungen im Laufe der Zeit undicht werden können,
so daß das Hydrauliköl ausfließen kann, und daß das Öl selbst durch die sich verändernden
Umgebungstemperaturen in seiner Wirkungsweise beeinflußt wird. Außerdem ist auf
Grund der bei eventuellen Zusammenstößen in Sekundenbruchteilen auftretenden starken
Stoßkräften bei dieser ; hydraulischen Vorrichtung in Form eines Stoßdämpfers zu
befürchten, daß kein progressives Abfangen des Körpers erreicht wird, sondern daß
die allgemein inkompressible Flüssigkeit wie ein massiver Körper wirkt, so daß die
Energie nicht progressiv, sondern von einem plötzlichen und heftigen Ruck vernichtet
wird. Dieses würde ebenfalls starke Verletzungen bei der einen mit einer derartigen
Dämpfungsvorrichtung ausgerüsteten Gurt benutzenden Person hervorrufen.
-
Es ist weiterhin bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der ein plastisch
deformierbarer Körper in Form eines Rohres mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen
ist, welches mit seinem einen Ende an dem Fahrzeug anliegt. In diesem Rohr ist an
dem anderen Ende ein Dorn mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt in dem Rohr
angeordnet, der durch ein Kabel mit dem Sicherheitsgurt über einem Bügel verbunden
ist. Bei Zugbelastung wird der Dorn mit rechteckigem Querschnitt durch das kreisförmige
Rohr gezogen und soll dieses in der Weise verformen, daß er dem Rohr einen viereckigen
Querschnitt erteilt. Da jedoch das gesamte Rohr aus einem plastisch verformbaren
Material besteht, ist die Gefahr vorhanden, daß sich der rohrförmige Teil bei Belastung
auch an einer anderen Stelle als der, wo der Dorn sitzt, verformt, beispielsweise
an der Anlagefläche an dem Fahrzeugteil. In diesem Fall würde durch eine mehr oder
weniger starke Knickung des Rohres keine Verformung desselben durch den Dorn in
seiner ganzen Länge erfolgen, sondern nur über
einen gewissen Teil,
woraufhin sich der Dorn verklemmen würde. Eine sichere Arbeitsweise ist bei dieser
bekannten Dämpfungsvorrichtung somit nicht gegeben.
-
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung ist das aus einem plastisch
deformierbaren Metall bestehende Dämpfungsglied in Form eines Rades oder als viereckiger
Teil ausgebildet und weist eine Nut auf, in der ein Kabel angeordnet ist, welches
durch umgebogene Flansche in der Nut gehalten wird. Bei dem radförmigen Dämpfungsglied
ist die Nut am Umfang angeordnet, und bei dem rechteckigen Teil liegt die Nut in
einer Längsseite.
-
Bei dem radförmigen Dämpfungskörper soll durch Bewegung des Kabels
in einer Richtung eine Aufbiegung des Flansches hervorgerufen werden, um eine Dämpfungswirkung
durch Verformung der Flansche zu erreichen. Da in diesem Fall jedoch der gesamte
Dämpfungsteil aus einem plastisch deformierbaren Material besteht, würden nicht
nur die Flansche einer plastischen Verformung unterworfen werden. sondern es tritt
vielmehr eine gewisse Verformung des Materials in dem Gebiet der Befestigungsbolzen
auf. Weiterhin besteht die Gefahr eines plötzlichen Ruckes am Ende der Dämpfungsbewegung,
da das Kabel am Ende der Nut eine freie Schleife bildet, die nach Austritt des Kabels
aus der Dämpfungsnut plötzlich gestreckt wird. Hierbei tritt keine Dämpfungswirkung
mehr ein, sondern es findet eine plötzliche, ruckartige Abstupfung des Körpers statt.
-
Bei den beiden letzteren Dämpfungsvorrichtungen tritt im letzten Teil
des Dämpfungsabschnittes eine schnellere Verformung als auf dem vorhergehenden Abschnitt
ein, so daß sich gegen Ende der Dämpfungsbewegung eine Beschleunigung ergibt, die
den durch die freie Schleife hervorgerufenen Ruck verstärkt auftreten läßt, wodurch
wiederum die Gefahr einer ernsthafteren Verletzung der einen derartigen Gurt benutzenden
Person besteht.
-
Bei einer weiteren bekanntgewordenen Vorrichtung zur Absorbierung
der Aufprallenergie eines an einem Fallschirm hängenden Gegenstandes ist in der
Spitze des Gegenstandes eine Einrichtung vorgesehen, die einen mit gewinde- oder
rippenartigen Vorsprüngen versehenen Hohlkörper aufweist, in dem ein nach außen
vorstehender Teil angeordnet ist, der beim Aufprall die Vorsprünge abschert. Es
kann dabei auch eine spanabhebende Einrichtung vorgesehen sein.
-
Auch in diesem Fall tritt im letzten Abschnitt, wo nur noch wenige
Vorsprünge abgeschert werden bzw. nur noch ein kleines Materialstück zerspant wird,
eine unerwünschte und nachteilige Beschleunigung mit nachfolgendem plötzlichem Ruck
ein.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine energieabsorbierende
Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der eine progressiv
ansteigende Vernichtung der Energie eintritt, so daß ein relativ weiches Abfangen
der übertragenen Kräfte erzielt wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Verbindungsteil
zum Fahrzeug den Körper mindestens teilweise umfaßt und hält und daß der Verbindungsteil
zum Gurt derart mit dem Körper im Eingriff steht, daß der Körper bei am Gurt wirksam
werdenden Zugkräften zusammendrückend verformt wird. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung
besteht nicht die Gefahr, daß eine die Dämpfungswirkung herabsetzende Verformung
an unerwünschter Stelle eintritt. Außerdem wird in vorteilhafter Weise durch die
progressiv ansteigende Verdichtung des plastisch deformierbaren Materials vor dem
Bewegungsende eine erhöhte Dämpfung und somit ein weicher übergang zu dem Abstoppen
erzielt im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei denen gegen Ende des Dämpfungsweges
die Dämpfungswirkung nachläßt.
-
Bei einer Ausführungsform besteht der Körper aus mehreren Einzelelementen,
die nacheinander wirksam werden. Die Einzelelemente können aus einem plastisch verformbaren
Metall bestehen und so angeordnet sein, daß sie die Last aufnehmen und durch eine
Mehrzahl metallischer Glieder zusammendrükkend verformbar sind. Die Anordnung kann
so getroffen sein, daß einige der Einzelelemente sich nur über einen Teil des gesamten
Verformungsweges erstrecken. Dabei können die einzelnen Elemente unterschiedliche
Längen haben und nacheinander wirksam werden.
-
Weiterhin können die Einzelelemente koaxial in einem den Verbindungsteil
zum Fahrzeug bildenden starren Hohlzylinder angeordnet sein, der die Einzelelemente
steuert und führt, und der Verbindungsteil zum Gurt kann koaxial durch den Zylinder
angeordnet sein und eine starre kreisförmige Endfläche aufweisen, die an den Einzelelementen
angreift.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform besteht der Verbindungsteil zum
Fahrzeug aus einem plastisch verformbaren hohlen Metallkörper, der eine den Hohlraum
ausfüllende, mit Zellen versehene Füllmasse enthält, wobei sich der Verbindungsteil
zum Gurt mitten durch den Metallkörper und die Füllmasse hindurch erstreckt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform besteht der Verbindungsteil zum
Fahrzeug aus einem einen länglichen Hohlraum bildenden Metallmantel, der in gegenüberliegenden
Wänden in Längsrichtung liegende Öffnungen aufweist und dessen Hohlraum den zusammendrückend
verformbaren Körper aufnimmt, wobei der Verbindungsteil zum Gurt durch die öffnungen
mit dem Körper im Eingriff steht. Der Metallmantel kann aus zwei aufeinanderliegenden
Platten gebildet sein, die im Bereich der Längsöffnungen an den Rändern aufgewölbt
und an die Aufwölbung annrenzend miteinander verbunden sind.
-
Bei einer anderen Ausführungsform besteht der eine Verbindungsteil
aus einer Metallplatte, die wenigstens eine Längsöffnung aufweist, welche den aus
einem verformbaren Metall bestehenden Körper aufnimmt, und der andere Verbindungsteil
steht durch die Längsöffnung im Eingriff mit dem Körper. Die Metallplatte kann mehrere
nebeneinanderliegende Längsöffnungen aufweisen, in denen das zusammendrückend verformbare
Metall angeordnet ist, an das der andere Verbindungsteil angreift. Der andere Verbindungsteil
kann die Form von geschlossenen Ringelementen oder von Stiften oder Nieten haben,
und der verformbare Körper kann aus Blei bestehen.
-
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnungen
beschrieben; in diesen zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung, F i g. 2 eine Schnittansicht nach Linie
6-6 der Fig.l,
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung, F i g. 4 einen Längsschnitt durch die F i g. 3 mit
zugehörenden Befestigungsteilen, F i g. _5 eine perspektivische Ansicht eines plastisch
deformierbaren Körpers, der bei der Ausführungsform nach F i g. 3 Anwendung finden
kann, F i g. 6 eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 7 eine perspektivische geschnittene Ansicht des bei der Ausführungsform nach
F i g. 6 verwendeten plastisch deformierbaren Körpers, F i g. 8 eine perspektivische
Ansicht eines Verbindungsteiles, der aus einer Metallplatte mit einer Längsöffnung
besteht, welcher bei einer weiteren Ausführungsform Verwendung findet, F i g. 9
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform, F i g. 10 eine Schnittansicht
nach Linie 20-20 der F i g. 9, F i g. 11 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung
der Ausführungsform nach F i g. 9, F i g. 12 eine Schnittansicht nach Linie 23-23
der Fig.11, F i g. 13 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform,
F i g. 14 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform und F i g.
15 eine perspektivische Ansicht des einen Verbindungsteiles, welcher bei den F i
g. 13 und 14 Anwendung findet.
-
Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 besteht der Verbindungsteil
9 zum Fahrzeug aus einem Metallmantel, der eine längliche Öffnung 14 aufweist.
Der Verbindungsteil ist bei 2 an dem Fahrzeug befestigt. In dem Metallmantel 9 ist
ein plastisch deformierbarer Körper 13 angeordnet, der beispielsweise aus Blei besteht.
Der Verbindungsteil zum Sicherheitsgurt 4 ist als geschlossener Ring
10 ausgebildet, der an dem Bleikörper 13 angreift. Der Ring 10 ist
durch ein Metallband 11 und eine Schraube 7 mit einer Metallplatte 3 des Sicherheitsgurtes
4 verbunden.
-
Der plastisch deformierbare Bleikörper 13 kann keilförmig ausgebildet
sein, so daß sein Wirkungsbereich über den erforderlichen Bereich von Stoßkräften
ausgedehnt wird. Der Querschnitt des Ringes, der einen Teil des Bleikörpers beim
Zusammendrücken deformiert, ist normalerweise so groß, daß mit Sicherheit der Temperaturanstieg,
der durch die absorbierte Energie erzeugt wird, nicht ausreicht, um den Bleikörper
auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes zu bringen. Dies kann wieder
vom Schmelzpunkt der besonderen, verwendeten Bleiart oder eines anderen Metalls
abhängen wie auch vom tatsächlichen Volumen des verformten Metalls. F i g. 2 zeigt
die Vorrichtung im Schnitt und läßt die Befestigung am Fahrzeugboden mittels des
Bolzens 2 und der Scheiben 5,12 erkennen. Einfache Berechnungen zeigen, daß der
Temperaturanstieg kaum groß genug ist, um den Bleikörper 13 zu schmelzen.
-
Es können auch andere bekannte Mittel benutzt werden, um einen Mantel
9 herzustellen, wie er in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, mit dem der Bleikörper
13 sicher unter den Verformungskräften des Ringes 10 festgehalten wird. In F i g.
8 ist eine obere, mit einer Auswölbung versehene Platte 9' eines solchen Mantels
dargestellt, wobei die zugehörige untere Hälfte in gleicher Weise - nur umgedreht
- ausgebildet ist, so daß die obere und die untere Auswölbung um die Berührungsfläche
der beiden Platten herum einen durchgehenden und symmetrisch zu dieser Fläche gelegenen
Raum bilden. Die beiden Platten 9' werden um die Auswölbungen herum miteinander
vernietet oder durch Punktschweißung miteinander verbunden, um die Festigkeit des
so gebildeten Mantels zu erhöhen. Auf der Kuppe der Auswölbungen sind Längsöffnungen
14 vorgesehen, in die der Verbindungsteil 10 hineinfaßt, der den Bleikörper
13
verformt, der von dem Mantel umfaßt wird.
-
F i g. 11 zeigt eine Dreifachvorrichtung dieser Art, die aus einer
Mehrzahl der Vorrichtungen nach F i g. 1 zusammengesetzt ist, wobei die Befestigungsplatten
3 und 11 zur Vereinfachung fortgelassen wurden.
-
In F i g. 1.3 ist eine doppelte Vorrichtung dargestellt, bei der die
Verbindungsteile 10 mit dem Fahrzeug durch eine Ringschraube 2 verbunden
sind, während die Platte 9' die anderen Befestigungsmittel trägt.
-
Nach F i g. 14 können die Verbindungsteile 10 auch als Stifte oder
Niete ausgebildet sein, welche an der Befestigungsplatte 3 des Sicherheitsgurtes
angebracht sind, während die Platte 9', welche die mit Auswölbungen versehenen Ummantelungen
aufweist, mit einer Verlängerung versehen ist, die die andere Befestigung darstellt,
mit der die Vorrichtung mittels der Schraube 2 am Fahrzeug befestigt ist.
-
F i g. 10 ist eine Schnittansicht nach Linie 20-20 der F i g. 9 quer
zu einem der durch die Auswölbungen gebildeten, mit Blei gefüllten Räume.
-
F i g. 12 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung der F i g.
11, wobei der Schnitt in Längsrichtung der Auswölbungen geführt ist. Die Tiefe,
bis zu der der zwischen den Auswölbungen gebildete Raum mit Blei gefüllt ist, nimmt
von links nach rechts zu, wie es in F i g. 12 zu erkennen ist. Da der Verformungsvorgang
in der Nähe des Körpers 13 an der linken Seite beginnt und nach rechts fortschreitet,
ergibt sich ein Bereich von Widerständen gegen das Verformen, der wiederum einen
bestimmten Bereich von absorbierten Stoßenergien ergibt.
-
F i g. 15 zeigt zwei einfache mit geradlinigen Wänden versehene Längsöffnungen
14, in denen der zu verformende Bleikörper 13 gehalten wird. Bei einer solchen Anordnung
ist eine festere Bindung des Bleies an der Wandung der Öffnung erforderlich, so
daß sich notwendigerweise eine gewisse Mindestdicke der Platte 9' ergibt.
-
Bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 besteht der plastisch
deformierbare Körper aus einer Gruppe von mit gewellten Mantelflächen versehenen
zylindrischen Hülsen 25, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist, die koaxial in einem den
Verbindungsteil zum Fahrzeug bildenden starren Hohlzylinder 22 untergebracht sind,
der mittels des Flansches 23 bei 21 am Fahrzeug befestigt ist. Es
kann ein bildsames Metall, wie beispielsweise Blei, vorteilhaft angewendet werden,
da es während der Verformung unter Druck keinen starren Rand bildet, sondern sich
bis zur Verflüssigung zusammendrückt und verformen läßt. Der Hohlzylinder 22 ist
mit einem offenen Ende versehen, durch das geeignete Anordnungen der zusammendrückbaren
Hülsen 25 über einen Bolzen 2 geschoben werden. Die Hülsen 25 werden durch eine
starre, ebene Scheibe 24 in den Hohlzylinder 22 hineingedrückt. Die
Hülsen 25 können verschiedene Längen
besitzen, um einen progressiv
zunehmenden Bereich der Stoßabsorption zu erreichen.
-
Nach F i g. 4 ermöglicht die keilförmige Scheibe 20 einen schiefen
Einbau des Bolzens 2, so daß die Schubspannungen verringert werden und die Zugbeanspruchung
leicht auf die stoßabsorbierende Vorrichtung über ein Zwischenglied 16 übertragen
wird, welches bei 7 über eine Halterung 3 an dem Gurt 4 befestigt ist. Der Absorptionsbereich
der zusammendrückbaren Hülsen 25, die innerhalb des Hohlzylinders 22 angeordnet
sind, ist sowohl durch das vollkommene Zusammendrücken der Hülsen 25 als auch durch
die Überführung dieser Hülsen in den flüssigen Zustand gegeben. In dem letzteren
Fall kann die Flüssigkeit durch kleine Öffnungen, die um den Bolzen 2 herum angeordnet
sind, herausgedrückt werden.
-
Eine zusammengesetzte, auf Druck beanspruchte Vorrichtung zum Absorbieren
von Stoßenergie ist in den F i g. 6 und 7 dargestellt.
-
F i g. 7 zeigt in dreidimensionaler Darstellung ein offenes, würfelförmiges
Gehäuse, welches mit einem zusammendrückbaren, starren Füllmaterial 28 gefüllt
ist, das unter vorbestimmten Belastungen zusammengedrückt wird, wenn die Flächen
26 und 29 durch die Wirkung eines Bolzens 2 (F i g. 6), der unter der Belastung
durch den Sicherheitsgurt steht, gegeneinandergedrückt werden. Die untere Fläche
26 muß so starr ausgebildet sein, daß sie die Belastung gleichmäßig über ihre gesamte
Fläche verteilt, während die obere Fläche 29 schräg angeordnet ist, so daß der Bolzen
2 in einer Richtung mit der Belastungsrichtung am Sicherheitsgurt liegt. Durch eine
keilförmige Scheibe 20 kann die Befestigung in einfacher Weise vorgenommen werden.
Die gewellten Wandungen 27 können aus einem bildsamen und dehnbaren Metall hergestellt
werden, um die Absorptionsfähigkeit der Vorrichtung zu vergrößern und eine genügend
anfängliche Starrheit sicherzustellen, da das Füllmaterial nur einen sehr geringen
Widerstand gegen eine anfängliche Zusammendrückung aufzuweisen braucht. Der Widerstand
gegen das Zusammendrücken nimmt bei starren Schaumstoffen, wie beispielsweise Polyurethan,
bei fortschreitender Zusammendrückung sehr schnell zu, so daß ein großer Bereich
von Belastungen gewährleistet ist, in dem die Vorrichtung wirksam ist.
-
Es ist offensichtlich, daß auch eine Kombination der oben beschriebenen
Vorrichtungen angewendet werden kann, um dadurch den Bereich der Absorptionsfähigkeit
zu vergrößern oder auch die Abbremszeit und den Abbremsweg zu verlängern.
-
Der zulässige Abbremsweg hängt von dem sicheren Raum vor dem Fahrgast
ab, der den Sicherheitsgurt benutzt.
-
Die energieabsorbierenden Vorrichtungen gemäß der Erfindung ermöglichen
es, daß die Befestigungen für die Sicherheitsgurte die notwendige Nachgiebigkeit
erhalten, und bewirken, daß die Fahrgäste bei Zusammenstößen weitgehend vor Verletzungen
geschützt werden.