DE1296529B - Plastically deformable damping element for seat belts of vehicles - Google Patents
Plastically deformable damping element for seat belts of vehiclesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein plastisch verformbares Dämpfungsglied für Sicherheitsgurte von Fahrzeugen mit einem zu einer Rolle aufgewickelten Metallband, das bei einem Zug im Gurt fortlaufend durch ein ortsfestes Widerlager verformt wird.The invention relates to a plastically deformable attenuator for Vehicle seat belts with a metal band wound into a roll, which is continuously deformed by a stationary abutment when the belt is pulled.
Sicherheitsgurte von Kraftfahrzeugen werden bei einem Unfall durch die kinetische Energie der angeschnallten Person plastisch und elastisch verformt. Die elastische Dehnung eines Sicherheitsgurtes ist unerwünscht, da durch sie die angeschnallte Person nach der Dehnung des Gurtes derart zurückgeschleudert wird, daß ein Genickbruch eintreten kann. Die plastische Verformung eines Gurtes dämpft hingegen den Stoß beim Unfall. Ihr sind jedoch durch die Beschaffenheit des Gurtbandes enge Grenzen gesetzt. Man ist deshalb bereits dazu übergegangen, den Sicherheitsgurt mit einem zusätzlichen Dämpfungsglied zu versehen.Seat belts on motor vehicles are worn in the event of an accident the kinetic energy of the buckled person is plastically and elastically deformed. The elastic stretching of a seat belt is undesirable because it causes the buckled person is thrown back after the belt has been stretched, that a broken neck can occur. The plastic deformation of a belt dampens on the other hand, the shock in an accident. Your are, however, by the nature of the webbing narrow limits set. We have therefore already switched to the seat belt to be provided with an additional attenuator.
Stellt man die Auslängung des Sicherheitsgurtes und seines Dämpfungsgliedes graphisch als eine Kurve in einem Kraft Weg-Diagramm dar, bei dem auf der Abszisse der Weg und auf der Ordinate die angreifende Zugkraft aufgetragen sind, so verändern die bekannten Dämpfungsglieder die Steilheit der annähernd linear ansteigenden Dehnungskurve bzw. Gurtkraftkennlinie. Dadurch wird eine vorgegebene, für die angeschnallte Person gerade noch verträgliche Höchstkraft nach einer mehr oder weniger kurzen Auslängung erreicht. Eine weitere Auslängung des Gurtes ist nur durch eine erhöhte Kraft möglich, welche bereits zur Verletzung der Person führen kann. Es läßt sich dabei auch nur ein relativ kleiner Anteil an kinetischer Energie vernichten, wenn der Gurt nicht höher belastet wird, als es für die angeschnallte Person noch verträglich ist. Die bekannten Dämpfungsglieder sind zwar geeignet, einen Stoß zu dämpfen, wie er beispielsweise bei einem Auffahrunfall mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h eintritt. Mit ihnen läßt sich jedoch nicht die kinetische Energie vernichten, die beispielsweise bei einem Unfall mit einer Geschwindigkeit von 70 km/h eintritt, ohne daß der Fahrgast der Gefahr schwerer Verletzungen ausgesetzt ist.If you adjust the elongation of the seat belt and its attenuator graphically as a curve in a force displacement diagram, in which on the abscissa the path and the acting tensile force are plotted on the ordinate, so change the known attenuators the steepness of the approximately linearly increasing strain curve or belt force characteristic. This creates a preset for the person wearing a seat belt Barely tolerable maximum force after a more or less short elongation achieved. A further elongation of the belt is only possible with increased force, which can already lead to injury to the person. It can only be done Destroy a relatively small amount of kinetic energy if the belt is not the load is higher than is still tolerable for the person wearing a seat belt. the known attenuators are suitable to dampen a shock, such as for example occurs in a rear-end collision at a speed of 50 km / h. With you however, the kinetic energy cannot be destroyed, for example in an accident occurs at a speed of 70 km / h without the passenger is exposed to the risk of serious injury.
Für die Vernichtung einer größeren kinetischen Energie ist es bekannt, ein zu einer Rolle aufgewickeltes Stahlband von sich nach innen vergrößernder Breite auf einem Widerlager aufliegend mit seinem freien Ende durch einen vergleichsweise schmalen Schlitz des Widerlagers zu führen und mit dem Gurt zu verbinden. Mit dieser Anordnung wird bezweckt, bei Auftreten einer Zugkraft im Gurt durch eine fortlaufende Verformung des Bandes während seines Abwickelns kinetische Energie- z vernichten. Bei gegebenem Werkstoff ist jedoch eine Erhöhung der Formänderungsarbeit bei diesem Dämpfungsglied nur durch Vergrößerung des Bandquerschnittes möglich, da die Ausziehlänge des Bandes durch den Innenraum des Fahrzeuges begrenzt ist. Eine Querschnittsvergrößerung bringt jedoch eine unerwünschte Erhöhung der Verzögerung mit sich. Außerdem werden dabei auch die räumlichen Abmessungen ungünstiger.For the destruction of a larger kinetic energy it is known a steel band wound into a roll with an inwardly increasing width resting on an abutment with its free end through a comparatively to guide narrow slot of the abutment and to connect with the belt. With this The purpose of the arrangement is, when a tensile force occurs in the belt, by a continuous Deformation of the tape during its unwinding destroys kinetic energy. For a given material, however, there is an increase in the work of deformation in this Attenuator is only possible by increasing the cross-section of the belt, as the extension length of the belt is limited by the interior of the vehicle. An increase in cross-section however, it brings about an undesirable increase in the delay. Also be the spatial dimensions are also less favorable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dämpfungsglied für Sicherheitsgurte zu schaffen, das bei kompakter Bauweise eine optimale Verzögerung erreichen läßt und dabei möglichst viel Energie durch Formänderungsarbeit aufnimmt.The invention is based on the object of an attenuator for seat belts to create that can achieve an optimal delay with a compact design and absorbs as much energy as possible through shaping work.
Diese Aufgabe wird bei einem Dämpfungsglied der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sicherheitsgurt in bekannter Weise auf einer Welle aufgewickelt ist und das Metallband mit der Welle derart verbunden ist, daß es sich beim Abwickeln des Sicherheitsgurtes auf die Welle aufwickelt.In the case of an attenuator, this task becomes the one mentioned at the beginning Art according to the invention solved in that the seat belt in a known manner is wound on a shaft and the metal band is connected to the shaft in such a way that it winds up on the shaft when the seat belt is unwound.
Durch das Aufwickeln des Metallbandes wird eine zusätzliche Formänderungsarbeit geleistet; außerdem tritt noch ein besonderer Vorteil auf, der darin besteht, daß das Dämpfungsglied nach seiner Beanspruchung nicht in den Fahrgastraum ragt und dort zu Verletzungen anderer aufprallender Fahrgäste führen kann, sondern nach der Beanspruchung in seinem Gehäuse verbleibt, das an der Fahrzeugwand auf oder hinter der Verkleidung oder am Fahrzeugboden befestigt sein kann.Winding up the metal strip creates additional deformation work performed; in addition, there is a particular advantage that consists in that the attenuator does not protrude into the passenger compartment after its exposure and there can lead to injuries to other impacting passengers, but after the Stress remains in its housing on or behind the vehicle wall the cladding or can be attached to the vehicle floor.
Der Verlauf der vorerwähnten Kennlinie läßt sich den Bedürfnissen der Praxis anpassen durch die Wahl des Metallbandquerschnitts und des Werkstoffes. Darüber hinaus besteht nach der Erfindung die Möglichkeit, eine bogenförmige Kennlinie dadurch zu erreichen, daß das Band eine sich über seine Länge verändernde Querschnittsfläche, insbesondere eine stetig abnehmende Stärke oder Breite, aufweist, um eine Anpassung der Gurtkraftkennlinie an die bogenförmig abfallende Verträglichkeitskurve zu erzielen, wie sie sich in einem Diagramm mit der Zeit als Abszisse und der Gurtkraft als Ordinate darstellt.The course of the aforementioned characteristic curve can be adapted to the needs Adapt to practice by choosing the metal strip cross-section and material. In addition, according to the invention, there is the possibility of an arcuate characteristic curve in that the band has a cross-sectional area that changes over its length, in particular a steadily decreasing thickness or width, to an adjustment the belt force characteristic to achieve the curved, sloping compatibility curve, as shown in a diagram with time as the abscissa and the belt force as the ordinate represents.
Besonders groß ist die mögliche Energievernichtung bei verhältnismäßig kleinem Dämpfungsglied, wenn das Metallband um ein zwischen der Metallbandrolle und der Welle angeordnetes Widerlager geführt ist und es von der Rolle in einem Drehsinn abgewickelt wird, der entgegengesetzt ist zu dem Drehsinn, in dem es auf der Welle aufgewickelt wird, denn es ergibt sich daraus eine zweifache Umlenkung des Bandes beim Ab- und Aufrollvorgang.The possible energy dissipation is particularly large at relatively small attenuator when the metal band is around a between the metal band roll and the shaft arranged abutment is guided and it is from the roller in one Direction of rotation is handled, which is opposite to the direction of rotation in which it is on the shaft is wound, because it results in a double deflection of the tape during the unwinding and rewinding process.
Als vorteilhaft hat es sich weiterhin gezeigt, daß das Widerlager neben der Verbindungslinie zwischen den Drehachsen der Bandrolle und Welle liegt. Daraus ergibt sich eine verhältnismäßig scharfe Umlenkung des Metallbandes unter gleichzeitig höherer Reibung am Widerlager, die nur durch Aufwendung einer größeren Kraft zu überwinden ist.It has also been shown to be advantageous that the abutment next to the connecting line between the axes of rotation of the tape roll and shaft. This results in a relatively sharp deflection of the metal strip below at the same time higher friction on the abutment, which can only be achieved by applying a larger one Strength is to be overcome.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Widerlager in einem Abstand zu der Welle angeordnet ist, daß er vor dem Aufwickeln des Bandendes an dem aufgerollten Metallbandabschnitt anliege. Durch einen solchen Abstand wird ein vollständiges Abwickeln des Metallbandes und ein damit verbundener plötzlicher starker Ruck im Gurt verhindert, wenn der Widerlagerkörper die Drehbewegung der Welle durch seine Anlage am aufgewickelten Metallbandabschnitt abbremst, sobald die Metallbandrolle nahezu vollständig abgewickelt bzw. auf der Welle wieder aufgewickelt ist.According to another embodiment of the invention it is provided that the abutment is arranged at a distance from the shaft that it is before winding of the end of the tape rest against the rolled-up metal tape section. By such a Distance becomes a complete unwinding of the metal strip and an associated one Sudden strong jerk in the belt prevents the abutment body from rotating the shaft brakes by its contact with the wound metal strip section as soon as the metal tape roll is almost completely unwound or rewound on the shaft is.
Eine einseitige Belastung der Welle durch das Dämpfungsglied bzw. das zu verformende Metallband kann bei einem Unfall dadurch vermieden werden, daß zwei oder mehrere Bandrollen vorgesehen sind, deren Metallbänder um ein gemeinsames Widerlager herumgeführt und mit einer gemeinsamen Welle verbunden sind. Bei dieser Ausbildung werden vorzugsweise die Metallbandrollen, das Widerlager und die Welle in einem Gehäuse gelagert, das mit Führungswänden für die Metallbandrollen versehen ist. Durch die Führungswände läßt sich ein Schräglauf der Metallbänder verhindern. Ohne besonderen Aufwand läßt sich eine solche ausreichende Führung dadurch schaffen, daß das Gehäuse beispielsweise U-förmig ausgebildet ist, wobei neben zwei Seitenwänden jeweils eine Metallbandrolle liegt und der Gurtendabschnitt zwischen den Bandenden auf der gleichen Welle aufgewickelt ist.One-sided loading of the shaft by the attenuator or the metal band to be deformed can be avoided in the event of an accident in that two or more belt rolls are provided, the metal belts around a common one Abutments are led around and connected to a common shaft. At this Training are preferably the metal tape rollers, the abutment and the shaft stored in a housing which is provided with guide walls for the metal tape rollers is. Through the guide walls one can Skew of the metal belts impede. Such a sufficient guidance can thereby be achieved without any special effort create that the housing is, for example, U-shaped, in addition to two Side walls each has a metal tape roll and the Gurtendabschnitt between the tape ends are wound on the same shaft.
Vorzugsweise werden außerdem auf den beiden Innenseiten der Metallbandrollen Führungswände angeordnet, welche Bestandteile eines U-förmigen Einsatzes vom Gehäuse darstellen können bzw. einstückig ausgebildet sein können. Es ist dadurch nicht erforderlich, für die Metallbandrollen besondere Wellen vorzusehen.Preferably also on the two inner sides of the metal tape rolls Arranged guide walls, which components of a U-shaped insert from the housing can represent or can be formed in one piece. It is not by it It is necessary to provide special shafts for the metal tape rolls.
Um das Gehäuse verhältnismäßig flach ausbilden zu können, andererseits jedoch sicherzustellen, daß ein eng aufgewickeltes Band nahezu vollständig auf der drehbaren Welle aufzuwickeln ist, wurde es für nützlich erkannt, wenn in dem Gehäuseboden unterhalb der Welle eine Aussparung vorgesehen ist.In order to be able to make the housing relatively flat, on the other hand however, ensure that a tightly wound tape is almost completely on the rotatable shaft, it has been found useful when in the case back a recess is provided below the shaft.
Eine weitere Reduzierung der Größe des Gehäuses ergibt sich daraus, daß der auf der Welle aufgewickelte Endabschnitt des Sicherheitsgurtes durch ein Stahlseil oder Draht ersetzt ist, der breitenmäßig erheblich weniger Platz in Anspruch nimmt als ein verhältnismäßig breites Gurtband, so daß das Gehäuse auch sehr schmal ausgebildet werden kann. Bei dieser Anordnung wird der auf der Welle aufgewickelte Draht beispielsweise mit einer Öse versehen, an der der relativ breite, aus Textilgewebe bestehende Gurtbandabschnitt gegebenenfalls lösbar zu befestigen ist.A further reduction in the size of the housing results from that the end portion of the seat belt wound on the shaft through a Steel cable or wire is replaced, which takes up considerably less space in terms of width takes as a relatively wide strap, so the case is also very narrow can be trained. With this arrangement, the is wound on the shaft Wire, for example, provided with an eyelet on which the relatively wide, made of textile fabric existing webbing section is to be fastened detachably if necessary.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin zeigt F i g. 1 ein Dämpfungsglied für einen Sicherheitsgurt in perspektivischer Darstellung, F i g. 2 die Draufsicht auf das Dämpfungsglied nach F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt durch das Dämpfungsglied nach der Linie III-III der F i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt durch das Dämpfungsglied nach der Linie IV-IV der F i g. 2, F i g. 5 einen Schnitt durch das Dämpfungsglied nach der Linie V-V der F i g. 4 und F i g. 6 ein Dämpfungsglied mit einem Drahtseil als Endabschnitt des Sicherheitsgurtes in perspektivischer Darstellung.Two embodiments of the invention are referred to below explained on the drawing. In it, F i g. 1 an attenuator for a seat belt in a perspective view, F i g. 2 the top view of the attenuator according to FIG. 1, Fig. 3 shows a section through the attenuator along the line III-III the F i g. 2, fig. 4 shows a section through the attenuator along the line IV-IV the F i g. 2, fig. 5 shows a section through the attenuator along the line V-V the F i g. 4 and FIG. 6 an attenuator with a wire rope as an end section of the seat belt in perspective.
Das in den F i g. 1 bis 5 dargestellte Dämpfungsglied besitzt ein U-förmiges Gehäuse 1 aus Stahlblech. In den beiden Seitenwänden 2 und 3 ist eine Welle 4 drehbar gelagert, die in ihrem Mittelabschnitt mit einem Schlitz 5 für die Halterung des Endabschnittes eines aufgewickelten Sicherheitsgurtes 6 versehen ist und an ihren beiden Endabschnitten mit jeweils einem Schlitz 7, in dem das Ende eines Metallbandes 8 bzw. 9 steckt.The in the F i g. 1 to 5 shown attenuator has a U-shaped housing 1 made of sheet steel. In the two side walls 2 and 3, a shaft 4 is rotatably mounted, which is provided in its middle section with a slot 5 for holding the end section of a wound seat belt 6 and at its two end sections each with a slot 7 in which the end of a metal band 8 or 9 is stuck.
Auf dem der Welle 4 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 1 ist ein U-förmiger Führungskörper 10 angeordnet, dessen Boden 11 mit einer Bohrung 12 versehen ist, die konzentrisch zu einer Bohrung 13 im Boden des Gehäuses 1 liegt. Durch die Bohrungen 12 und 13 erstreckt sich eine Schraube 14, mit welcher das Gehäuse 1 und die zugehörigen Teile am Boden eines Fahrzeuges zu befestigen sind.On the end of the housing 1 opposite the shaft 4 , a U-shaped guide body 10 is arranged, the bottom 11 of which is provided with a bore 12 which is concentric with a bore 13 in the base of the housing 1 . A screw 14, with which the housing 1 and the associated parts are to be fastened to the floor of a vehicle, extends through the bores 12 and 13.
Die beiden Seitenwände 15 und 16 des Führungskörpers 10, die parallel zu den Seitenwänden 2 und 3 des Gehäuses 1 stehen, begrenzen als Führungswände zwei Kammern 17 und 18, in denen die jeweils zu einer Rolle aufgewickelten Bänder 8 und 9 liegen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß gemäß F i g. 4 die Mittelpunkte der Welle 4 und der Bandrollen 8 und 9 bzw. ihre Drehachsen auf einer Linie A-A liegen, welche parallel zum Boden des Gehäuses 1 verläuft. Unterhalb dieser Linie A-A ist ein stabförmiges Widerlager 19 angeordnet, das an den beiden Seitenwänden 2 und 3 des Gehäuses 1 befestigt ist.The two side walls 15 and 16 of the guide body 10, which are parallel to the side walls 2 and 3 of the housing 1 , delimit two chambers 17 and 18 as guide walls in which the strips 8 and 9 , each wound into a roll, are located. The arrangement is such that according to FIG. 4 the centers of the shaft 4 and the tape rollers 8 and 9 or their axes of rotation lie on a line AA which runs parallel to the bottom of the housing 1 . A rod-shaped abutment 19 , which is fastened to the two side walls 2 and 3 of the housing 1, is arranged below this line AA.
Die beiden Bänder 8 und 9 sind gemäß F i g. 4 gegen den Uhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil 20 als Rolle aufgewickelt und verlaufen mit ihrem Endabschnitt unter dem Widerlager 19 hindurch und im Drehsinn des Pfeils 20 um die Welle 4 bis in den Schlitz 7. Der Sicherheitsgurt ist hingegen zwischen den beiden Bändern 8 und 9 auf der Welle 4 im entgegengesetzten Drehsinn aufgewickelt, so daß bei einem Zug im Gurt 6 und dessen Abwicklung von der Welle 4 mit der Drehung der Welle 4 die Bänder 8 und 9 auf dieser aufgewickelt werden. Dies erfolgt unter einer fortlaufenden Verformung der Bänder durch das Widerlager 19, durch welche die kinetische Energie fortlaufend verbraucht bzw. vernichtet wird, so daß durch das Abwickeln des Gurtes 6 eine gleichbleibende Verzögerung aufrechterhalten wird. Diese Verzögerung ist nach Erreichen eines vorgegebenen Sollwertes von abnehmender Größe, wenn die Bänder 8 und 9 sich fortlaufend in der Breite verjüngend ausgebildet sind, wie es die F i g. 5 erkennen läßt.The two bands 8 and 9 are shown in FIG. 4 wound counterclockwise according to the arrow 20 as a roll and run with their end portion under the abutment 19 and in the direction of rotation of the arrow 20 around the shaft 4 into the slot 7. The seat belt, however, is between the two straps 8 and 9 on the Shaft 4 wound in the opposite direction of rotation, so that when the belt 6 is pulled and it is unwound from the shaft 4 with the rotation of the shaft 4, the tapes 8 and 9 are wound onto it. This takes place with a continuous deformation of the belts by the abutment 19, through which the kinetic energy is continuously consumed or destroyed, so that a constant delay is maintained by the unwinding of the belt 6. This delay is of decreasing magnitude after a predetermined setpoint has been reached, when the strips 8 and 9 are continuously tapered in width, as shown in FIG. 5 reveals.
Das Dämpfungsglied gemäß F i g. 1 bis 5 ist so ausgebildet, daß eine vollständige Aufwicklung der Bänder 8 und 9 auf der Welle 4, welche eine plötzliche Zunahme der Verzögerung zur Folge hätte, nicht eintreten kann. Dies wird erreicht durch den Abstand, den das Widerlager 19 zu der Welle 4 aufweist. Dieser Abstand ist so gewählt, daß nach einer nahezu vollständigen Abwicklung der Bandrollen 8 und 9 der Durchmesser der Welle 4 mit dem auf ihr aufgewickelten Bandabschnitt so groß ist, daß das Band am Widerlager 19 anliegt, das eine weitere Durchmesservergrößerung infolge einer weiteren Aufwicklung des Bandes auf der Welle 4 durch ein Abbremsen derselben verhindert.The attenuator according to FIG. 1 to 5 is designed so that a complete winding of the tapes 8 and 9 on the shaft 4, which would result in a sudden increase in the delay, cannot occur. This is achieved by the distance between the abutment 19 and the shaft 4 . This distance is chosen so that after an almost complete unwinding of the tape rolls 8 and 9, the diameter of the shaft 4 with the tape section wound on it is so large that the tape rests against the abutment 19 , which is a further increase in diameter as a result of further winding of the tape prevented on the shaft 4 by braking the same.
Aus F i g. 4 ist weiterhin ersichtlich, daß unterhalb der Welle 4 in dem Boden des Gehäuses 1 eine Ausnehmung 22 vorgesehen ist. Durch diese Ausnehmung 22 kann der Abstand zwischen der Welle 4 und dem Boden des Gehäuses und damit die Gesamthöhe des Dämpfungsgliedes verhältnismäßig klein sein, da der Boden des Gehäuses 1 die Aufwicklung des Bandes auf der Welle 4 nicht behindert.From Fig. 4 it can also be seen that a recess 22 is provided below the shaft 4 in the bottom of the housing 1. Through this recess 22 the distance between the shaft 4 and the bottom of the housing and thus the total height of the attenuator can be relatively small, since the bottom of the housing 1 does not hinder the winding of the tape on the shaft 4.
Das Dämpfungsglied gemäß F i g. 6 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Ausführungsform insoweit, daß das dort gezeigte Gehäuse 101 noch schmaler ist. Dies wird erreicht durch die Verwendung eines Gurtes 106, dessen Endabschnitt 106' durch ein Drahtseil ersetzt ist, das auf der Welle 104 aufgewickelt ist und durch eine Schraube 123 oder ein gleichwertiges Mittel gegebenenfalls lösbar mit dem Gurtbandabschnitt 106 verbunden ist.The attenuator according to FIG. 6 differs from the embodiment described above in that the housing 101 shown there is even narrower. This is achieved by using a belt 106, the end section 106 'of which is replaced by a wire rope that is wound onto the shaft 104 and is detachably connected to the belt section 106 by a screw 123 or an equivalent means.
Es sei hervorgehoben, daß beide gezeigten Ausführungsformen selbstverständlich mit einem Gehäusedeckel oder einer Schutzkappe, beispielsweise aus Kunststoff, versehen werden können, die in der Zeichnung der besseren Übersicht wegen fortgelassen sind.It should be emphasized that both embodiments shown are self-evident provided with a housing cover or a protective cap, for example made of plastic can be, which are omitted in the drawing for a better overview.
Claims (12)
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Family Applications (1)
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