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Die
Erfindung betrifft eine Kraftbegrenzungsvorrichtung, insbesondere
für ein
Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem,
mit einem Gehäuse,
in dem eine Kammer mit einem Arbeitsmedium angeordnet ist, wenigstens
einer Austrittsöffnung
für das
Arbeitsmedium in einer Wand der Kammer und einem Verschlusselement,
das bewegbar im Gehäuse
gelagert ist.
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Kraftbegrenzungsvorrichtungen
dienen dazu, die in einem Rückhaltesystem
bei einem Unfall maximal wirkende Zugkraft, insbesondere die im
Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft, auf einen solchen Wert zu begrenzen,
dass Verletzungen des Fahrzeuginsassen ausgeschlossen oder wenigstens
unwahrscheinlich sind. Die Arbeitsweise einer Kraftbegrenzungsvorrichtung
besteht im wesentlichen darin, einen zusätzlichen Verzögerungsweg
für den
zurückzuhaltenden
Fahrzeuginsassen bereitzustellen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise
eine bestimmte Länge
des Sicherheitsgurtes entgegen einer definierten Widerstandskraft
vom Gurtaufroller abgezogen werden. Der zusätzliche Verzögerungsweg
kann auch bereitgestellt werden, indem beispielweise eine definierte
Verlagerung eines Verankerungspunktes des Sicherheitsgurtes ermöglicht wird,
beispielsweise des Gurtschlosses.
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Kraftbegrenzungsvorrichtungen
sind in den verschiedensten Ausgestaltungen bekannt. Bei Gurtaufrollern
werden zur Kraftbegrenzung üblicherweise
Torsionsstäbe
eingesetzt, die an einem Ende mit der Gurtspule verbunden und am
anderen Ende festgelegt sind. Wenn die im Gurtband wirkende Zugkraft einen
bestimmten Schwellenwert übersteigt,
kann die Gurtspule entgegen dem vom Torsionsstab bereitgestellten
Widerstandsdrehmoment gedreht werden, so dass Gurtband freigegeben
wird. Bei Gurtschlössern
können
als Kraftbegrenzungsvorrichtung Streckelemente verwendet werden,
die nach Überschreiten
einer vorbestimmten Zugkraft eine translatorische Bewegung des Gurtschlosses
ermöglichen. Wenn
am Gurtschloß ein
Gurtstraffer vorgesehen ist, der aus einem Zylinderrohr und einem
in diesem verschiebbar angeordneten Kolben besteht, können zur Kraftbegrenzung
auch Sperrelemente verwendet werden, die eine Rücklaufbewegung des Kolbens
im Zylinderrohr entgegen einer vorbestimmten Widerstandskraft ermöglichen.
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Aus
der
DE 299 00 233
U1 ist eine gattungsgemäße Kraftbegrenzungsvorrichtung
bekannt. Die Widerstandskraft der Kraftbegrenzungsvorrichtung wird über einen
beweglichen Schieber eingestellt, welcher den Querschnitt der Austrittsöffnung in
der Kammer mit dem Arbeitsmedium verändern kann. Die Verstellung
des Schiebers wird von der Drehung einer in der Kammer angeordneten
Nabe gesteuert, auf die ein in der Kammer befindliches und mit der Nabe
verbundenes Metallband, welches das Arbeitsmedium umgibt, aufgewickelt
werden kann. Mit zunehmender Drehung der Nabe vergrößert sich
deren Außendurchmesser
durch das auf sie aufgewickelte Metallband und bewirkt so die Verstellung
des Schiebers in Richtung auf die Austrittsöffnung. Gleichzeitig wird das
Arbeitsmedium, durch die Aufwicklung des Metallbands auf die Nabe,
durch die Austrittsöffnung verdrängt, wobei
bei einem immer kleineren Querschnitt der Austrittsöffnung dem
Arbeitsmedium ein immer höherer
Widerstand entgegengesetzt wird.
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Es
ist jedoch wünschenswert,
die Kraftbegrenzung im Rückhaltefall
auch an die Fahrzeugverzögerung
anzupassen, d.h. die Kraftbegrenzungsvorrichtung fahrzeugsensitiv
auszugestalten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Kraftbegrenzungsvorrichtung
bereitzustellen, bei der die Kraftbegrenzung fahrzeugsensitiv, d.h.
in Abhängigkeit
von der jeweiligen Fahrzeugverzögerung
erfolgt.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass eine bewegbare Trägheitsmasse
in der Kraftbegrenzungsvorrichtung vorgesehen ist, durch die das
Verschlusselement bewegt werden kann und dabei den Querschnitt der
Austrittsöffnung
verändert.
Auf diese Weise kann die Kraftbegrenzung im Rückhaltefall optimal an die
jeweilige Fahrzeugverzögerung
angepasst werden. Auch kann bei dieser Gestaltung der Kraftbegrenzungsvorrichtung
auf externe Sensoren verzichtet werden, da die Trägheitsmasse
selbst als Sensor wirkt. Zudem gewährt das Trägheitsmoment ein sofortiges
Ansprechen der Kraftbegrenzungsvorrichtung bei einer Verzögerung des
Fahrzeugs.
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Es
können
auch mehrere Austrittsöffnungen in
der Wand der Kammer mit dem Arbeitsmedium angeordnet sein, wobei
das Verschlusselement abhängig
von der Fahrzeugverzögerung
mehrere dieser Austrittsöffnungen
verschließen
kann während
andere geöffnet
bleiben bzw. umgekehrt. Auf diese Weise ist eine einfache mechanische
Ausgestaltung der Erfindung möglich,
die vergleichsweise störungsunanfällig ist.
Zudem weist diese Anordnung eine zuverlässige Wirkung auf und ist kostengünstig.
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In
der Kraftbegrenzungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Führung vorgesehen,
in der die Trägheitsmasse
translatorisch bewegbar ist. Durch die Führung wird eine definierte
Bewegungsrichtung der Trägheitsmasse
gewährleistet.
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Weiterhin
ist ein Rückstellmittel
vorgesehen, das auf die Trägheitsmasse
wirkt. Durch diese Anordnung ist eine reversible Bewegung der Trägheitsmasse
in der Führung
und somit auch des Verschlusselements möglich, das durch die Trägheitsmasse bewegt
wird. In der Regel ist das Rückstellmittel
mit einem Ende an der Trägheitsmasse
befestigt und mit dem anderen Ende am Gehäuse, um eine stabile Lagerung
der Trägheitsmasse
in der Führung
zu gewährleisten.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem Rückstellmittel
um eine Feder. Durch die Wahl der jeweiligen Federkonstante kann
die Kennlinie der bereitgestellten Widerstandskraft zusätzlich eingestellt
werden. Auf diese Weise ist es möglich,
die Kraftbegrenzungsvorrichtung so abzustimmen, dass sie erst ab einer
bestimmten Fahrzeugverzögerung
anspricht.
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Das
Verschlusselement ist vorzugsweise außerhalb der das Arbeitsmedium
enthaltenden Kammer angeordnet. Auf diese Weise wird zum einen eine
einfache mechanische Ausgestaltung mit einer zuverlässigen Wirkung
erreicht, und zum anderen ist so eine Steuerung des Verschlusselements
unbeeinflußt
vom Innendruck der Kammer möglich.
Bevorzugt verschließt
das Verschlusselement die Austrittsöffnung in der Wand der Kammer
ganz oder teilweise. Je kleiner der Querschnitt der Austrittsöffnung ist, desto
größer ist
der Druck, der einer Verdrängung des
Arbeitsmediums durch die Austrittsöffnung entgegengesetzt wird.
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Die
Trägheitsmasse
ist vorzugsweise ab einer Fahrzeugverzögerung von mindestens 5 m/s2 bewegbar. Dies verhindert, dass die Kraftbegrenzungs vorrichtung
schon bei einer geringen Fahrzeugverzögerung anspricht, wenn eine
Kraftbegrenzung noch nicht notwendig ist.
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In
der Kammer mit dem Arbeitsmedium kann eine Nabe angeordnet sein,
ein Zugmittel, das mit einem Ende an der Nabe und mit dem anderen
Ende am Gehäuse
befestigt ist, ein Druckraum, in welchem das Arbeitsmedium angeordnet
ist und der wenigstens teilweise von dem Zugmittel umschlossen ist, wobei
das Zugmittel auf die Nabe aufgewickelt werden kann, wodurch das
Volumen des Druckraums verkleinert und das Arbeitsmedium durch die
Austrittsöffnung
verdrängt
wird. Als Arbeitsmedium können verschiedene
Fluide verwendet werden, beispielsweise Öle oder plastische Massen,
und das Zugmittel ist insbesondere ein Metallband.
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In
einer Ausführungsform
ist das Verschlusselement mit der Trägheitsmasse einstückig ausgebildet.
Damit ist eine kostengünstige
und auch störungsunanfällige Ausgestaltung
der Erfindung möglich.
Es ist aber auch denkbar, das Verschlusselement direkt mit der Trägheitsmasse
zu verbinden. Dies kann durch Löten,
Verkleben oder jede sonstige, dem Fachmann bekannte Maßnahme erfolgen.
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Eine
alternative Ausführungsform,
bei der das Verschlusselement durch eine Übersetzung mit der Trägheitsmasse
verbunden ist, zeigt ähnliche Vorteile
wie die vorstehende Ausführungsform.
Das Verschlusselement ist vorzugsweise über ein Verbindungsteil mit
der Trägheitsmasse
verbunden, wobei das Verbindungsteil in einer in der Trägheitsmasse ausgebildeten
Führungskulisse
gelagert ist. Je nachdem wie die Führungskulisse in der Trägheitsmasse ausgebildet
ist, läßt sich
bei einer Fahrzeugverzögerung
das Verschlusselement durch das Verbindungsteil in Richtung der
Austrittsöffnung
bewegen, d.h. verschließt
diese ganz oder teilweise, bzw. wird von der Austrittsöffnung wegbewegt,
d.h. gibt diese ganz oder teilweise frei. Auf diese Weise ist sowohl
ein progressiver als auch eine degressiver Verlauf der fahrzeugsensitiven
Kraftbegrenzung möglich.
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Besonders
bevorzugt ist die Führungskulisse eine
schräg
verlaufende Nut, die in der Trägheitsmasse
ausgebildet ist. Ist die Nut in einem Winkel von 45° in der Trägheitsmasse
ausgebildet, so spricht man von einer 1:1-Übersetzung, d.h. in dem Maße, in dem
sich die Trägheitsmasse
bewegt, bewegt sich auch das Verschlusselement. Es ist aber auch
denkbar, die Nut in einem anderen Winkel in der Trägheitsmasse
auszubilden, so dass sich eine andere Übersetzung ergibt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann die Führungskulisse
auch eine gekrümmte
Nut sein. Die gekrümmte
Nut bildet in der Trägheitsmasse
eine Führung
in Form einer Kurvenbahn aus, durch die eine variable Übersetzung
ermöglicht
wird. Mit variabler Übersetzung
ist gemeint, dass das Übersetzungsverhältnis vom
jeweiligen Krümmungsgrad
der Nut abhängt.
Das bedeutet z.B., dass bei einer Nut mit einer starken Anfangskrümmung, die
dann stetig abnimmt, das Übersetzungsverhältnis zunächst groß ist und
mit abnehmendem Krümmungsgrad
kleiner wird. Weist die Nut eine schwache Anfangskrümmung auf,
die stetig zunimmt, so ist das Übersetzungsverhältnis zunächst klein
und nimmt mit zunehmendem Krümmungsgrad
zu. Auf diese Weise ergibt sich ein weiterer Parameter mit dem die
Kennlinie der Kraftbegrenzungsvorrichtung an die jeweiligen Anforderungen
angepasst werden kann.
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Das
Verschlusselement verschließt
die Austrittsöffnung
vorzugsweise direkt. Damit ist eine kostengünstige Ausgestaltung der Erfindung
möglich.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann das Verschlusselement die Austrittsöffnung indirekt verschließen. Indirekt
bedeutet, dass nicht das Verschlusselement selbst auf die Austrittsöffnung einwirkt
und deren Querschnitt verändert,
sondern dass das Verschlusselement auf ein Bauteil einwirkt, welches
dann den Querschnitt der Austrittsöffnung verändert. Das Bauteil kann beispielsweise
Bestandteil eines Schaltkreis sein, über den ein Aktuator betätigt wird.
Dieser verschließt
die Austrittsöffnung
ganz oder teilweise bzw. gibt diese ganz oder teilweise frei.
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Vorzugsweise
umfasst das Verschlusselement einen Magneten, der auf ein magnetfeldsensitives
Bauteil einwirkt, wodurch ein Aktuator betätigt wird, der den Querschnitt
der Austrittsöffnung
verändert.
Der Magnet kann insbesondere ein Dauermagnet oder eine Magnetspule
sein.
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Besonders
bevorzugt handelt es sich bei dem magnetfeldsensitiven Bauteil um
einen Reedschalter, z.B. einen Reed-Kontakt. Der Reed-Kontakt ist
Bestandteil eines Reed-Relais und dient zum Öffnen und Schließen eines
Stromkreises. Er besteht aus Kontaktzungen, die unter Vakuum oder
Schutzgas in einen Glaskolben eingeschmolzen sind und zugleich die
Kontaktfeder und den Magnetanker bilden. Die Kontaktzungen bestehen
aus edelmetallbeschichtetem ferromagnetischen Material, z.B. Weicheisen.
Zum Schließen
des Stromkreises müssen
die Zungen des Reedschalters in Kontakt gebracht werden. Dies erfolgt
durch ein von außen
einwirkendes Magnetfeld, das von einem in die Nähe der Zungen gebrachten Dauermagneten
oder in einer zugehörigen
Magnetspule elektrisch erzeugt wird.
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Durch
das Reed-Relais kann bei geschlossenem Stromkreis ein Aktuator betätigt werden,
welcher wiederum die Austrittsöffnung
ganz oder teilweise freigibt bzw. ganz oder teilweise verschließt. Durch
das Reed-Relais bzw. den Reedkontakt ist aber nicht nur eine Betätigung des
Aktuators möglich, sondern
es ist auch denkbar, über
den Stromkreis auch andere Verschluss- oder Betätigungselemente zu aktivieren,
die nicht Teil der Kraftbegrenzungsvorrichtung sind, aber ebenfalls
fahrzeugsensitiv betätigt werden
sollen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen
beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen
und die in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Kraftbegrenzungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung im Ausgangszustand;
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2 eine
Explosionsansicht einer Kraftbegrenzungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
schematische Schnittansicht einer Kraftbegrenzungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung im Ausgangszustand;
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4 die
Kraftbegrenzungsvorrichtung von 3 bei einem
bestimmten Fahrzeugverzögerungswert;
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5 eine
schematische Schnittansicht einer Kraftbegrenzungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung im Ausgangszustand;
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6 die
Kraftbegrenzungsvorrichtung von 5 bei einem
bestimmten Fahrzeugverzögerungswert;
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7 eine
schematische Schnittansicht einer Kraftbegrenzungsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung im Ausgangszustand; und
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8 die
Kraftbegrenzungsvorrichtung von 7 bei einem
bestimmten Fahrzeugverzögerungswert.
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In 1 ist
eine Kraftbegrenzungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Sie enthält
ein Gehäuse 10,
das zwei zueinander parallele Wände
aufweist, von denen hier nur eine Bodenwand 12 zu sehen
ist, und einen umlaufenden Rand 14, der zwischen der Bodenwand 12 und
dem zugehörigen
Deckel angeordnet ist.
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Im
Inneren des Gehäuses
ist eine Kammer 16 mit einem Arbeitsmedium 18,
das vorzugsweise eine Flüssigkeit
wie Öl
ist, angeordnet. In einer Wand 20 der Kammer 16 befindet
sich eine Austrittsöffnung 22,
durch die das in der Kammer 16 enthaltene Arbeitsmedium 18 ausströmen kann.
In 1 ist zwar nur eine Austrittsöffnung 22 gezeigt,
es können
jedoch auch mehrere Austrittsöffnungen
in der Wand 20 gebildet sein.
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In
der Kammer 16 ist ferner eine Nabe 24 angeordnet.
Die Nabe 24 ist drehfest mit einer Welle (nicht gezeigt)
verbunden, die aus dem Gehäuse
heraustritt und mittels der die Nabe 24 in Drehung versetzt
werden kann. Die Welle kann beispielsweise mit der Gurtspule eines
Gurtaufrollers verbunden sein.
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Weiterhin
ist ein Zugmittel 26 in der Kammer 16 angeordnet,
das insbesondere ein Metallband sein kann. Das Zugmittel 26 erstreckt
sich im Ausgangszustand ausgehend von einem Verankerungsende 28,
an dem es in der Kammer 16 festgelegt ist, entlang dem
Rand 14 bis hin zur Nabe 24, an der es mit seinem
anderen Ende befestigt ist, und bildet so eine Schleife, die das
Arbeitsmedium 18 umgibt. Das Zugmittel 26 kann
beispielsweise in eine Nut in der Nabe eingehängt sein.
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Im
Gehäuse 10 ist
außerdem
eine Führung 30 ausgebildet,
die durch die Wand 20, welche die Austrittsöffnung 22 aufweist,
und durch eine der Wand 20 entgegengesetzte Führungswand 32 des Gehäuses 10 begrenzt
ist. In dieser Führung 30 ist ein
Verschlusselement 34, das mit einer Trägheitsmasse 36 einstückig ausgeführt ist,
bewegbar angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Verschlusselement 34 und
die Trägheitsmasse 36 separat
ausgeführt
und miteinander verbunden sind. Eine solche Verbindung von Schieber
und Trägheitsmasse
kann durch Kleben, Löten
oder sonstige, dem Fachmann bekannte Maßnahmen erfolgen.
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Die
Trägheitsmasse 36 ist über ein
Rückstellmittel 38,
das hier eine Feder ist, mit dem Gehäuse 10 verbunden.
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Bei
einer Fahrzeugverzögerung
wird die Trägheitsmasse 36 mit
dem Verschlusselement 34, die in dieser Ausführungsform
gemeinsam einen Schieber bilden, in Richtung des Pfeils translatorisch bewegt,
vorrausgesetzt natürlich,
dass die Kraftbegrenzungsvorrichtung richtig herum im Fahrzeug eingebaut
ist. Bei der Bewegung des Schiebers in Pfeilrichtung wirkt dieser
auf die Feder 38 ein, wobei sich die Länge der Feder verkürzt und
dabei dem Schieber eine Rückstellkraft
entgegensetzt. Gleichzeitig bewegt sich der Schieber in Richtung
der Austrittsöffnung 22,
wobei er abhängig
von der Fahrzeugverzögerung
diese ganz oder teilweise verschließt, d.h. den Querschnitt der
Austrittsöffnung 22 verändert. Zur
gleichen Zeit wird durch den Abzug von Gurtband von der Gurtspule
die Nabe 24 über
die Welle in Richtung des Pfeils in Drehung versetzt. Dabei wird
das Metallband 26 auf die Nabe 24 aufgewickelt,
und das Arbeitsmedium 18 wird durch die Austrittsöffnung 22 aus
der Kammer 16 verdrängt.
Durch die Veränderung
des Querschnitts der Austrittsöffnung 22 wird dem
durch die Austrittsöffnung
strömenden
Arbeitsmedium ein Widerstand entgegengesetzt. Dieser Widerstand
wirkt wiederum durch den sich dabei im Arbeitsmedium 18 aufbauenden
Druck als Zugspannung im Metallband 26 und schließlich als
Widerstandsdrehmoment an der Nabe 24.
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Verringert
sich die Fahrzeugverzögerung,
so wirkt das Rückstellmittel 38 auf
die Trägheitsmasse 36 ein
und verschiebt diese wieder in Richtung ihrer Ausgangsstellung,
wobei der Querschnitt der Austrittsöffnung 22 vergrößert wird
und wodurch das Arbeitsmedium 18 leichter durch die Austrittsöffnung 22 aus
der Kammer 16 austreten kann.
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Es
ist auch denkbar, dass der Schieber im Ausgangszustand die Austrittsöffnung 22 verschließt und während der
Fahrzeugverzögerung
diese ganz oder teilweise freigibt. Auf diese Weise ist ein degressiver
Verlauf der Kraftbegrenzung möglich.
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Die 2 bis 4 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungsvorrichtung.
Der Unterschied zur ersten Ausführungsform
besteht darin, dass die Trägheitsmasse 36 das
Verschlusselement 34 durch eine Übersetzung bewegt.
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2 zeigt
die einzelnen Bestandteile der Kraftbegrenzungsvorrichtung. Es ist
eine Führung 40 für die Trägheitsmasse 36 gezeigt,
die im zusammengesetzten Zustand außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet
ist. Die Trägheitsmasse 36 wird über ein Rückstellmittel 38 in
der Führung 40 fixiert.
In der Trägheitsmasse 36 ist
eine Führungskulisse 42 ausgebildet,
die aus schräg
verlaufenden Stufen besteht. Ferner ist eine Führung 44 für ein Verbindungsteil 46 vorgesehen.
Das Verbindungsteil 46 weist am einen Ende einen Führungszapfen 48 auf,
der in die Führungskulisse 42 der
Trägheitsmasse 36 eingreifen kann,
und am entgegengesetzten Ende eine Aussparung 50, die ein
Ende des Verschlusselements 34, das in diesem Fall ein
Hebel ist, aufnehmen kann. Am Gehäuse 10 ist ferner
ein Lagerzapfen 52 ausgebildet, auf dem das Verschlusselements 34 schwenkbar
gelagert werden kann, um eine zuverlässige Wirkung zu erreichen.
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Die 3 und 4 sind
schematische Schnittansichten der zweiten Ausführungsform im zusammengesetzten
Zustand.
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In 3 ist
der Ausgangszustand der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungsvorrichtung
gezeigt, bei dem das Verschlusselement 34 die Austrittsöffnung 22 teilweise
verschließt.
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Bei
einer Fahrzeugverzögerung
wird die Trägheitsmasse 36 in
Richtung des Pfeils translatorisch gegen das Rückstellmittel 38 bewegt.
Gleichzeitig wird das Verbindungsteil 46 durch den Führungszapfen 48,
der sich in der schräg
verlaufenden Nut der Führungskulisse 42 bewegt,
in Richtung des Pfeils auf die Führung 40 zubewegt.
Das bewirkt, dass der Teil des Verschlusselements 34, der
in der Aussparung 50 des Verbindungsteils 46 gelagert
ist, ebenfalls in Richtung der Führung 40 bewegt
wird. Das andere Ende des Verschlusselements 34, das die
Austrittsöffnung 22 teilweise
verschließt,
wird in Richtung des Pfeils von der Austrittsöffnung 22 weggeschwenkt
und gibt dabei die Austrittsöffnung 22 ganz
oder teilweise frei.
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Verringert
sich die Fahrzeugverzögerung,
so wirkt das Rückstellmittel 38 auf
die Trägheitsmasse 36 ein
und verschiebt diese wieder in Richtung ihrer Ausgangsstellung zurück, wobei
der Querschnitt der Austrittsöffnung 22 wieder
verkleinert wird, wodurch das Arbeitsmedium 18 schwerer
durch die Austrittsöffnung 22 austreten
kann.
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Die 5 und 6 zeigen
eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungsvorrichtung.
Der Unterschied zur zweiten Ausführungsform
besteht darin, dass die Führungskulisse 42 eine
gekrümmte
Nut aufweist.
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In 5 ist
der Ausgangszustand der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungsvorrichtung
gezeigt, bei dem das Verschlusselement 34 die Austrittsöffnung 22 teilweise
verschließt.
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Die
Funktionsweise dieser Ausführungsform entspricht
im wesentlichen der, die mit Bezug auf die zweite Ausführungsform
beschrieben wurde, allerdings erfolgt die Freigabe der Austrittsöffnung 22 nicht
mit einer gleichbleibenden Übersetzung,
sondern das Übersetzungsverhältnis ist
abhängig
vom jeweiligen Krümmungsgrad
der Nut. Bei der hier gezeigten Ausführungsform weist die Nut in
dem der Führung 44 näherliegenden
Bereich eine schwächere
Krümmung
auf als in dem Bereich, der von der Führung 44 weiter entfernt
ist.
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Bei
einer Fahrzeugverzögerung
wird das Verbindungsteil 46 durch den Führungszapfen 48, der
sich in der gekrümmten
Nut der Führungskulisse 42 bewegt,
in Richtung des Pfeils auf die Führung 40 zubewegt.
Da die Krümmung
der Nut am Anfang der Führungskulisse 42,
d.h. dem Bereich der Führungskulisse,
der näher
an der Führung 44 liegt,
schwächer
ist als zum Ende der Führungskulisse 42 hin, wird
das Verschlusselement 34, das die Austrittsöffnung 22 teilweise
verschließt,
zunächst
langsam und mit zunehmendem Krümmungsgrad
der Nut immer schneller in Richtung des Pfeils von der Austrittsöffnung 22 weggeschwenkt
und gibt dabei die Austrittsöffnung 22 ganz
oder teilweise frei.
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Die 7 und 8 zeigen
eine vierte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kraftbegrenzungsvorrichtung.
Der Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin,
dass das Verschlusselement 34 die Austrittsöffnung 22 indirekt freigibt
bzw. verschließt.
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Das
Verbindungsteil 46 weist am einen Ende den Führungszapfen 48 auf,
der in die Führungskulisse 42 der
Trägheitsmasse 36 eingreifen
kann, und am entgegengesetzten Ende das Verschlusselement 34,
das in diesem Fall ein Magnet ist. Dem Magneten beabstandet ist
ein magnetfeldselektives Bauteil 60, das Bestandteil eines
Stromkreises 62 ist und beispielsweise ein Reed-Kontakt
sein kann, angeordnet. Das magnetfeldsensitive Bauteil 60 ist
relativ zum Magneten so angeordnet, dass im Ausgangszustand, d.h.
wenn keine Fahrzeugverzögerung
auf die Kraftbegrenzungsvorrichtung einwirkt, der Stromkreis 62 unterbrochen
ist. Der Reed-Kontakt besteht aus zwei Kontaktzungen 61,
die unter Vakuum oder Schutzgas in einen Glaskolben eingeschmolzen
sind und zugleich die Kontaktfeder und den Magnetanker bilden. Die
Kontaktzungen 61 bestehen aus edelmetallbeschichtetem ferromagnetischen
Material, wie z.B. Weicheisen. An den Stromkreis 62 ist
ein Aktuator 64 angeschlossen, der bei geschlossenem Stromkreis 62 die
Austrittsöffnung 22 ganz
oder teilweise freigibt bzw. verschließt.
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Bei
einer Fahrzeugverzögerung
wird die Trägheitsmasse 36 in
Richtung des Pfeils translatorisch gegen das Rückstellmittel 38 bewegt.
Gleichzeitig wird das Verbindungsteil 46 durch den Führungszapfen 48,
der sich in der gekrümmten
Nut der Führungskulisse 42 bewegt,
in Richtung des Pfeils auf die Führung 40 zubewegt.
Das bewirkt, dass sich das Verschlusselement 34, d.h. der
Magnet, ebenfalls in Richtung des Pfeils auf die Führung 40 zubewegt.
Dadurch kommt der Magnet über
dem Reed-Kontakt zu liegen, wodurch das vom Magneten erzeugte Magnetfeld
die beiden Zungen 61 des Reed-Kontakts in Verbindung bringt
und somit den Stromkreis 62 schließt. Durch den geschlossenen Stromkreis 62 wird
der Aktuator 64 betätigt,
welcher wiederum die Austrittsöffnung 22 ganz
oder teilweise freigibt bzw. verschließt. Es ist auch denkbar, dass über den
Stromkreis 62 auch andere Verschluss- oder Betätigungselemente
aktiviert werden können, die
nicht Teil der Kraftbegrenzungsvorrichtung sind, aber ebenfalls
fahrzeugsensitiv betätigt
werden sollen.
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Wie
schon erwähnt
wurde, ist auch eine umgekehrte Verstellung der Austrittsöffnung durch
das Verschlusselement möglich,
d.h. die Austrittsöffnung ist
im Ausgangszustand ganz oder teilweise geöffnet und wird während der
Fahrzeugverzögerung
teilweise oder vollständig
geschlossen. Dazu müsste
dann die Stufen in der Führungskulisse
einen Verlauf haben, der dem in der Ausführungsform gezeigten Verlauf
entgegengesetzt ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass
eine höhere
Fahrzeugverzögerung
zu einer Verkleinerung des Querschnitts der Austrittsöffnung und
dadurch zu einer höheren
Kraftbegrenzung führt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird somit eine Kraftbegrenzungsvorrichtung
geschaffen, bei der die Kraftbegrenzung in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist zudem sehr flexibel hinsichtlich der verschiedenen Kraftbegrenzungscharakteristiken. Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Kraftbegrenzungsvorrichtung kann weiterhin auf externe Sensoren,
zusätzliche
Stellantriebe und eine Energieversorgung verzichtet werden.