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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum sicheren Zurückhalten
eines Gurtbenutzers in einem Fahrzeug mittels eines Sicherheitsgurtes
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine
Einrichtung für
einen solchen Sicherheitsgurt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
8.
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Stand
der Technik
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Durch
Verwenden von Sicherheitsgurten gewöhnlich des Dreipunkttyps wurden
Personenschäden
bei Frontalkollisionen reduziert. Um das Verletzungsrisiko weiter
zu reduzieren, wurde es üblich
sicherzustellen, daß der
Sicherheitsgurt im eigentlichen Moment des Aufpralls gestrafft ist,
so daß der Gurtbenutzer
nicht mit einer unnötig
großen
Kraft gegen einen relativ locker sitzenden Sicherheitsgurt geworfen
wird. Dies kann durch einen Gurtspanner erreicht werden, der aktiviert
wird, wenn die Verzögerung
des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert, üblicherweise ungefähr 5 g,
erreicht hat. Solche Gurtspanner sind gewöhnlich auf der Seite der Person befestigt,
wo der Schultergurt und der Beckengurt sich an der Gurtschnalle
treffen und dadurch ein Straffen in erster Linie des Beckengurtes,
aber auch des Schultergurtes liefern. In anderen Ausführungsformen
wirkt der Gurtspanner auf das obere Ende des Schultergurtes und
liefert dadurch die größte Straffung
des Schultergurtes, während
der Beckengurt weniger gestrafft wird.
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Die
Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß trotz dieser Maßnahmen
bei einer Kollision der Kontakt mit dem Schultergurt trotzdem besonders
bei älteren Menschen
Brustverletzungen hervorrufen kann. Der Sicherheitsgurt schützt den
Benutzer gegen einen Zusammenstoß mit dem Fahrzeug; der Benutzer kann
jedoch noch durch den Sicherheitsgurt selbst verletzt werden. Um
diese Art eines Verletzungsrisikos zu verringern, wurden unter Verwendung
verschiedener Arten einer Lastbegrenzung im Sicherheitsgurt Tests
ausgeführt.
Eine Lösung
bestand beispielsweise darin, nahe dem oberen Befestigungspunkt
dünneres Gewebe
zu verwenden, um zu bewirken, daß der Sicherheitsgurt bei einer
bestimmten Last etwas nachgibt. Für den selben Zweck ist die Gurtrolle
manchmal an einer Befestigung angebracht, die bei einer bestimmten
Last nachgibt. Noch eine weitere Lösung besteht darin, daß die Gurtrolle mit
einer Reibungskupplung verbunden ist, die auf sich ändernde
Grade einer Lastabsorption eingestellt werden kann.
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Diesen
bekannten Lösungen
ist gemeinsam, daß der
Oberkörper
des Gurtbenutzers sich eine beträchtliche
Distanz vorwärts
bewegen kann, während der
Sicherheitsgurt herausgezogen wird. Die Kraft auf den Gurtbenutzer
wird reduziert; es wäre
aber wünschenswert,
die Kraft auf den Gurtbenutzer und somit das Verletzungsrisiko für ihn weiter
reduzieren zu können.
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Aufgabe der
Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verletzungsrisiko für einen
Gurtbenutzer weiter zu reduzieren. Eine andere Aufgabe ist, dies
unter Verwendung einer einfachen Einrichtung einfach und sicher
zu erreichen.
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Beschreibung der Erfindung
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Aufgrund
eines Einleitens einer sanften Straffung im Falle des Risikos einer
Kollision, um den Gurtbenutzer für
eine etwaige spätere
Kollision in eine verbesserte Sitzposition zu bringen, wird gemäß der Erfindung
der Gurtbenutzer veranlaßt,
in einer noch früheren
Phase eine vorteilhafte Position einzunehmen.
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Eine
Einrichtung gemäß der Erfindung
ist auf solche Weise geschaffen, daß der Sicherheitsgurt mit einer
sanft straffenden Einrichtung verbunden ist, die dafür angepaßt ist,
im Falle des Risikos einer Kollision aktiviert zu werden und dann
ein sanftes Straffen auszuführen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante der Erfindung ist die sanft straffende Einrichtung
zumindest mit einem Abschnitt des Sicherheitsgurts verbunden, der über die
Schulter des Gurtbenutzers verläuft.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich im folgenden aus der Beschreibung
und den Patentansprüchen.
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Beschreibung der Figuren
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Die
Erfindung wird im folgenden mit Hilfe einer beispielhaften Ausführungsform
ausführlicher
erläutert,
die in der beigefügten
Zeichnung dargestellt ist, in welcher:
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1 eine
Vorderansicht eines Sicherheitsgurtes für einen Fahrzeugsitz zeigt;
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2 eine
zum Sicherheitsgurt von 1 gehörende Rückzieheinrichtung mit der zugeordneten
straffenden Einrichtung und Lastbegrenzungseinrichtung gemäß der Erfindung
zeigt;
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3 eine
Anordnung zeigt, in der der Sicherheitsgurt im Fahrzeugsitz angebracht
ist;
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4 eine
Komponente von 2 ausführlicher zeigt und
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5 einen
Schnitt V/V von 4 zeigt.
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In
einem (nicht ausführlicher
dargestellten) Motorfahrzeug gibt es gemäß 1 einen
Sicherheitsgurt 2 des Dreipunkttyps für einen Fahrzeugsitz 1.
von einer im Fahrzeug angebrachten Rückzieheinrichtung 3 erstreckt
sich der Gurt von einem ersten Endabschnitt 4 über einen
im Fahrzeug angeordneten Schulterbefestigungspunkt 5, welcher
Befestigungspunkt gewöhnlich
zur Anpassung an die Größe des Gurtbenutzers
verstellbar ist, und bildet zuerst einen Schultergurt 6 und
dann einen Hüftgurt 7.
Das freie Ende des Hüftgurtes 7 ist
an einem Befestigungspunkt 8 im Fahrzeug befestigt. Am Übergang zwischen
dem Schultergurt 6 und dem Hüftgurt 7 kann der
Sicherheitsgurt in der üblichen
Weise mittels einer Gurtschnalle 9, in welcher der Gurt
verschiebbar ist, in einem Halter 10 im Fahrzeug befestigt
sein.
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Die
Rückzieheinrichtung 3 ist
von der herkömmlichen
Bauart, die im normalen Gebrauch gegen eine Federkraft ermöglicht,
daß der
Schultergurt 6 herausgezogen wird, um dem Benutzer Bewegungsfreiheit
zu bieten, welche aber im Falle einer starken Belastung z.B. bei
einer Kollision verhindert, daß der
Schultergurt 6 herausgezogen wird.
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Wie
man in 2 ausführlicher
erkennen kann, enthält
die Rückzieheinrichtung 3 eine
Spule 11 mit einer in einer Halterung 13 montierten
Spindel 12. Die Spindel 12 ist über eine
Lastbegrenzungseinrichtung 14 mit einer straffenden Ein richtung 15 oder einem
Gurtspanner verbunden, der so angeordnet ist, daß er im Falle einer Kollision
aktiviert wird, um dann den Sicherheitsgurt zu straffen und eine
Lose in ihm zu beseitigen. Die straffende Einrichtung 15 kann geeignet
aktiviert werden, wenn die Verzögerung
des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert, z.B. 5 g, erreicht hat.
Dies kann mittels z.B. eines Sensors 16 bewerkstelligt
werden, der mit der straffenden Einrichtung 15 verbunden
ist, in der ein Beschleunigungsmesser die Verzögerung abfühlt.
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Im
Falle einer Kollision ist die Sequenz von Ereignissen wie folgt.
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Innerhalb
von 10 ms hat die Verzögerung des
Fahrzeugs einen solchen Wert erreicht, daß die straffende Einrichtung 15 aktiviert
wird. Folglich wird der Gurt gestrafft, so daß Lose im Gurt eliminiert wird und
der Gurtbenutzer im Sitz sicher zurückgehalten wird. Je nachdem
wie schnell und stark die straffende Einrichtung 15 ist,
kann im Sicherheitsgurt mit Verletzungsrisiko für den Benutzer eine große straffende Kraft
erzeugt werden. Um dieses Verletzungsrisiko zu reduzieren und die
maximal zulässige
und maximal mögliche
Zugkraft im Sicherheitsgurt zu begrenzen, gibt es eine Lastbegrenzungseinrichtung 14,
die es der straffenden Einrichtung 15 ermöglicht, im
Falle einer starken Straffung in bezug auf die Spule 11 zu
gleiten oder zu gleiten, falls im Falle einer heftigen Kollision
der Sicherheitsgurt mit einer zu großen Kraft herausgezogen wird.
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Gemäß 2 kann
die straffende Einrichtung 15 mit einem Gasgenerator 17 versehen
sein, der, wenn er aktiviert wird, Gas in Richtung auf ein Turbinenrad 18 ausblasen
und auf diese Weise die Spule 11 drehen kann. Es ist auch
möglich,
die Spule 11 in schnelle Drehung zu versetzen mittels z.B.
einer pyrotechnischen Einrichtung, in der ein mit der Spule verbundener
Kolben in einem Zylinder in Bewegung versetzt wird.
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Die
Lastbegrenzungseinrichtung 14 kann vorteilhafterweise aus
einer Reibungskupplung bestehen, die, falls es zweckmäßig ist,
einen verstellbaren Eingriff aufweisen kann, um zu ermöglichen,
den Wert des übertragenen
Drehmoments z.B. als Funktion der Größe und des Gewichts des Benutzers
zu variieren.
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Im
gezeigten Beispiel hat die Spule 11 eine horizontale Spindel;
es ist aber natürlich
auch möglich,
die Spindel in einer anderen Art und Weise z.B. vertikal zu orientieren
und dann geeignete Steuerungen zu verwenden, um die beabsichtigte
Bewegung des Sicherheitsgurtes zu erhalten.
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In
der obigen Ausführungsform
beginnt das Straffen erst während
der Kollisionssequenz. Gemäß der Erfindung
ist es jedoch möglich,
das sichere Zurückhalten
des Gurtbenutzers weiter zu verbessern, indem eine vorbereitende
Straffung des Sicherheitsgurtes schon in einer Situation herbeigeführt wird, von
der befürchtet
wird, daß sie
sich in eine Situation eines Zusammenstoßes entwickeln könnte, mit
anderen Worten bevor die Kollisionssequenz gemäß Vorstehendem begonnen hat.
Diese Lösung
erfordert, daß die
Fahrsituation analysiert wird, um eine Grundlage für eine frühe Aktivierung
der Straffung zu schaffen. Solch eine Fahrsituation kann z.B. scharfes Bremsen
oder eine andere Situation sein, in der sich die Distanz zu einem
vorderen Objekt gefährlich
verringert.
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Beim
Bremsen kann die Verzögerung
mittels eines Beschleunigungsmessers z.B. im Sensor 16 registriert
werden, und wenn der Wert einen vorbestimmten Sicherheitspegel erreicht
hat, der niedriger als der vorbestimmte Kollisionspegel ist, kann
die Straffung als Vorbereitung für
eine Kollisionssequenz begonnen werden. Die Vorwarnzeit sollte in
diesem Zusammenhang 50–100
ms oder mehr betragen, aus welchem Grund der Sicherheitspegel der
Verzögerung
so ausgewählt
werden sollte, daß eine
ausreichend lange Vorwarnung erhalten wird. Diese Vorwarnzeit ermöglicht ein
relativ langsames Ingangsetzen der straffenden Einrichtung, was
vorteilhaft ist, wenn zum Antreiben der letztgenannten ein Elektromotor 19 verwendet
wird.
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In
entsprechender Weise kann ein Distanzradar, z.B. geeigneterweise
im Sensor 16, verwendet werden, um die Distanz zu einem
vorderen Objekt zu überwachen
und um die straffende Einrichtung zu aktivieren, wenn die Distanz
sich auf einen kritischen Wert verringert hat oder sich mit einer
kritischen Rate verringert. In diesem Fall ist ebenfalls eine Vorwarnzeit
der genannten Größenordnung
wünschenswert, um
die straffende Einrichtung elektrisch starten und antreiben zu können. Diese
beiden Situationen können
eine Phase in einer späteren Kollisionssequenz bilden;
es ist aber auch möglich,
daß die
Kollision trotzdem vermieden werden kann.
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In
den Fällen,
in denen eine geeignete Vorwarnung erhalten wird, ist es gewöhnlich nicht
nötig, die
straffende Einrichtung z.B. pyrotechnisch schnell in Gang zu setzen,
sondern ein kontinuierlicher elektrischer Antrieb kann die gewünschte Straffung
sicherstellen. Die Möglichkeit
eines Schnellstartens der straffenden Einrichtung sollte für die Situationen jedoch
beibehalten werden, in denen aus irgendeinem Grund keine Vorwarnung
einer Kollision empfangen wird.
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Die
maximal zulässige
Zugkraft im Sicherheitsgurt liegt geeigneterweise innerhalb des
Bereichs von 2,0–3,5
kN. In diesem Zusammenhang kann eine Straffung des Gurtes bei einer
Rate von 5–10
m/s bewerkstelligt werden, um den Benutzer zu sichern. Die Straffung
des Gurtes muß möglicherweise
in dieser Hinsicht ungefähr
140–250
mm betragen, möglicherweise
gar bis zu 300–500
mm, um den beabsichtigten Effekt zu erzielen.
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Eine
vorbereitende Straffung dieser Art hat zur Folge, daß der Gurtbenutzer
vor einer Kollision in einer besseren Position ist und daher besser
Chancen hat, die Kollision ohne Verletzung zu überstehen. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, sogar vor der oben angegebenen vorbereitenden Straffung
eine sanfte Straffung auszuführen,
die dem Gurtbenutzer bewußt
macht, daß die
Sitzposition nicht die beste ist und in eine mehr rückwärts geneigte
Position geändert
werden sollte. Dies kann ausgeführt
werden, indem z.B. die oben erwähnte
Vorwarnung weiter verlängert
und zu Anfang ein Straffen mit einer geringeren Kraft ausgeführt wird,
bis der normale vorbereitende Straffungszustand erreicht worden
ist, wenn die straffende Kraft erhöht ist, um eine Kollisionssequenz
in der schon beschriebenen Art und Weise handhaben zu können. Dies
kann z.B. durch eine geeignete elektrische Steuerung eines Elektromotors 19 bewerkstelligt
werden, der die straffende Einrichtung antreibt. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, dafür
zu sorgen, daß das
Anlegen des Sicherheitsgurtes bewirkt, daß ein Mechanismus 20 in
der Rückzieheinrichtung 3 gespannt
wird und dieser Mechanismus nach einer Freigabe über einen geeigneten Sensor,
z.B. den Sensor 16, das gewünschte sanfte Straffen herbeiführt.
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In
der Ausführungsform
gemäß 1 findet ein
Straffen nur in dem Abschnitt des Sicherheitsgurtes statt, der über die
Schulter des Benutzers verläuft;
andere Ausführungsformen
sind aber ebenfalls möglich.
Beispielsweise ist es möglich,
den Befestigungspunkt 8 durch eine Rückzieheinrichtung 3 zu ersetzen
und dann die Gurtschnalle 9 am Sicherheitsgurt zu befestigen.
Auf diese Weise können
sowohl der Schultergurt 6 als auch der Hüftgurt 7 gestrafft
werden, indem die straffenden Einrichtungen von den beiden Rückzieheinrichtungen
betätigt
werden. Falls es zweckmäßig ist,
kann ein Straffen nur am Ort des Befestigungspunktes 8 bewerkstelligt werden,
wobei der Sicherheitsgurt an der Gurtschnalle 9 frei läuft.
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Statt
einer Verankerung des Sicherheitsgurtes 2 in der Karosserie
des Fahrzeugs wie in 1 gezeigt ist es natürlich auch
möglich,
den Sicherheitsgurt in bekannter Weise im Fahrzeugsitz 1 zu verankern
und somit den Sicherheitsgurt zusammen mit dem Fahrzeugsitz beweglich
auszubilden und eine oder mehr Rückzieheinrichtungen
im letztgenannten anzubringen. Eine solche Ausführungsform ist in 3 dargestellt.
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Eine
mögliche
Ausführungsform
des Mechanismus 20 ist in den 4 und 5 gezeigt.
In einem an der Halterung 13 angebrachten Gehäuse 21 befindet
sich ein Lager 22, in welchem eine Spindel 23 drehbar
angebracht ist. Diese Spindel 23 ist im Lager 22 mittels
einer Betätigungsvorrichtung 24 axial verschiebbar
und kann auf diese Weise in einen drehfesten Eingriff mit der Spindel 12 der
Spule 11 oder außer
Eingriff gebracht werden kann. Dieser Eingriff wird in diesem Fall
vermöge
der Spindelenden erzielt, die für
einen formschlüssigen
Eingriff miteinander gestaltet sind. An der Spindel 23 sind
in drehfester Weise ein Verriegelungselement 25 in Form
einer gezahnten Verriegelungsscheibe und ein Ende eines Federelements 26 in
Form einer Torsionsfeder montiert, deren anderes Ende im Gehäuse 23 befestigt
ist. Eine Klaue 27, die mit dem Verriegelungselement 25 wechselwirkt,
ist im Gehäuse 21 schwenkbar
angebracht und wird durch eine Betätigungsvorrichtung 28 betätigt, durch
die die Klaue 27 mit dem Verriegelungselement 25 in
Eingriff und außer
Eingriff gebracht werden kann.
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Der
Mechanismus 20 bildet eine sanft straffende Einrichtung
und funktioniert wie folgt:
Wenn der Sicherheitsgurt 2 angelegt
wird, steht die Spindel 23 in Eingriff mit der Spindel 12 und
wird durch letztgenannte gedreht, wenn der Gurt herausgezogen wird.
Dies spannt das Federelement 26, welches, nachdem der Gurt
angelegt worden ist, mittels der Klaue 27 gespannt gehalten
wird. Die Spindel 23 wird dann von der Spindel 12 entkuppelt,
wonach der Sicherheitsgurt in der herkömmlichen Weise verwendet werden
kann.
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Falls
eine Kollision zu befürchten
ist, was z.B. durch den Sensor 16 angezeigt wird, bringt
die Betätigungsvorrichtung 24 die
Spindel 23 mit der Spindel 12 in Eingriff, und
die Betätigungsvorrichtung 28 löst die Klaue 27 vom
Verriegelungselement 25. Das Federelement 26 kann
dann die Spindel 12 drehen und eine sanfte Straffung herbeiführen, um
den Gurtbenutzer darauf aufmerksam zu machen, daß im Hinblick auf eine Kollision
eine bessere Sitzposition gesucht werden sollte.
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Wie
erwähnt
kann dem sanften Straffen ein stärkeres
Straffen folgen, falls nach einem sanften Straffen die Kollisionsgefahr
fortbesteht. Der Mechanismus 20 wird nur in Verbindung
mit dem Anlegen des Gurtes gespannt und kann somit nur für sanftes Straffen
verwendet werden. Die Größe der Federkraft und
geeignet ausgewählte
Zahnräder
bestimmen die Kraft, die erforderlich ist, um den Mechanismus zu spannen,
und die Kraft, die durch den Mechanismus erzeugt werden kann.
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Zusätzlich zu
den hier in bezug auf Dreipunktgurte gezeigten Ausführungsformen
sind innerhalb des Umfangs der Erfindung natürlich andere Ausführungsformen
möglich.
Die Idee der Erfindung kann daher auch im Falle von z.B. Zweipunkt- und Vierpunktgurten
verwendet werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann eine Rückzieheinrichtung 3 am
Halter 10 angeordnet werden und auf den letztgenannten
so wirken, daß das
Straffen des Gurtes gemäß der Erfindung
herbeigeführt
werden kann. In diesem Fall ist der Halter 10 mit einem
(nicht dargestellten) rückziehbaren
Teil ausgestattet. Im Falle solch einer Straffung sind die anderen
Endabschnitte des Riemens fest.
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Es
versteht sich natürlich,
daß die
Einzelheiten der konstruktiven Gestaltung der Rückzieheinrichtung innerhalb
des Umfangs der Erfindung variiert werden können. Die drehende gurstraffende
Bewegung kann, falls es zweckmäßig ist,
durch eine lineare gurtstraffende Bewegung ersetzt werden.