DE2061100A1 - Sicherheitsgurt fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2061100

Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN S6, DEN POSTFACH 860 820

SAHA MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

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KABUSHIKI KAISHA TOYOTA OfflJO KENKYUSHO, 2-12, Hisakata, Showa-ku, Uagoya~shi Aichi-ken, Japan

Sicherheitsgurt für Fahrzeuge

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitsgurt zu schaffen, der die durch die Bewegung eines Fahrzeuginsassen entwickelte kinetische Energie absorbiert, um den Stoß zu dämpfen, und der die Belastung reduziert, der ein in eine Bewegung verwickelter Insasse ausgesetzt wird. Der Sicherheitsgurt soll gemäß der Erfindung die kinetische Energie innerhalb des durch die Konstruktion des Fahrzeugs gegebenen Bewegungsspielraumes so weit als möglich absorbieren.

!fachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben© Es zeigenj

Fig#1 die ideale Kurve der Last-Weg-BeZiehung eines Sicherheitsgurtes;

Fig·2 und 3 Kurven der Last-Weg-Beziehung für einen Gurt aus Ifylonfaser und einen aus Polyesterfaser;

Fig»4-10 Diagramme der Last-Weg-Beziehung für verschiedene Schaumstoffe;

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Figo 11 und 12 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar in Figo 11 eine Gesamtansicht des Sicherheitsgurtes und in Figo 12 eine Sohnittansicht des Stoßdämpfers, mit dem der Sicherheitsgurt ausgestattet ist;

Figo 13 eine Sohnittansicht des Stoßdämpfers einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Figo 14 eine Schnittansioht des Stoßdämpfers einer dritten Aueführungsformj

Figo 15 bis 17 ein viertes Ausführungsbeispiel, das in Figo 15 in einer allgemeinen Übersicht dargestellt isto Fig.16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stoßdämpfers hierzu, teilweise im Schnitt, und Figo 17 eine perspektivische Ansicht einer Führungsrolle des Sicherheitsgurtes«,

Um die Insassen von Flugzeugen, Booten, Autos oder ähnlichen Fahrzeugen, hier generell als Fahrzeuge bezeichnet, vor Verletzungen durch die bei Unfällen auftretenden Stoßkräfte zu bewahren, verwendet man Sicherheitsgurte, die die Benutzer auf ihrem Sitz festhalten. Diese Sicherheitsgurte müssen ausreichend fest sein, um nicht zu zerreißen, wenn die durch die plötzliohe Beschleunigung der Masse des Benutzers entstehende Schlagbeanspruchung wirksam wird, und sollen zugleich den Stoß duroh Absorption der kinetischen Energie, die bei der Bewegung des Benutzers aufgrund einer geringen Dehnung des Gurtes entwickelt wird, dämpfen· Wenn jedoch die Verlängerung des Gurtes au groß ist, erleidet der Insasse aufgrund seiner Bewegung relativ zu seinem Sitz eine sekundäre Kollision, sei es mit dem Instrumentenbrett oder einem sonstigen mechanischen oder anderen Teil dee Fahrzeugsβ

Der Sicherheitsgurt muß daher zwei Aufgaben erfüllen, näm-

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lioh 1e die Bewegung des Benutzers zu beschränken und eine sekundäre Kollision zu verhindern, wenn der Benutzer oder sein Fahrzeug einem Stoß ausgesetzt wird, und 2„ die von dem Benutzer oder dem Fahrzeug entwickelte kinetische Energie zu absorbieren, um dadurch den Stoß zu dämpfen und die auf den Benutzer einwirkende Kraft zu vermindern

Um diese beiden Anforderungen zu erfüllen, muß der Sicherheitsgurt so konstruiert sein, daß die Last (= die am Benutzer angreifende Kraft) zu Beginn des Stoßes innerhalb des Bereiches einen bestimmten Wert erreicht hat, der dem menschlichen Körper noch keinen Schaden zufügt, muß die Verlagerung vergrößert werden, ohne Erhöhung der auf den Gurt wirkenden Last, um einen großen Anteil der kinetisohen Energie zu absorbieren, die von der auf den Benutzer wirkenden Kraft entwickelt wird, so daß die endgültige Verlagerung des Benutzers in bestimmten Grenzen gehalten wird« Die Verlagerung oder Verschiebung wird in der Beschreibung und den Diagrammen auch als "Weg" bezeichnet·

Figol zeigt ein ideales Verhalten eines Sicherheitsgrutes, wobei der von dem Sicherheitsgurt aufgrund seiner Dehnung zurückgelegte Weg als Abszisse und die an Sicherheitsgurt angreifende Last ale Ordinate aufgetragen sinde Zu Beginn eines Stoßes zeigt die Last-Weg-Kurve die Tendenz eines steilen Anstiegs, siehe OA, wobei nur ein kleiner Weg OF zurückgelegt wird, bis die Last einen vorgegebenen Wert OE in einem für den menschlichen Körper unsohädliohen Bereioh erreichte Dann zeigt die Kurve Ton A bis B eine Vergrößerung des Weges bei gleichbleibender Last auf erhöhtem Niveau OE₉ bis der Weg einen Wert OG erreicht. (Der Kurvenabsohnitt AB wird im folgenden ale "Plateauweg" bezeichnet» Die Last OE auf diesem Plateau-Abschnitt wird im folgenden als "Plateaulast¹¹ bezeichnet.) Die Dehnung des Sicherheitsgurtes muß

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auf einen Wert beschränkt bleiben, der im voraus duroh die Bauart des Fahrzeugs derart bestimmt ist, daß eine sekundäre Kollision vermieden wirdo Wenn dieser Grenzwert des Weges mit OH angenommen wird, nimmt die Last bei Verlängerung des Weges des Gurtes um die Strecke GH zu, wie der Kurvenast BO zeigt, wobei die Last OJ beim Weg OH als maximale Last angesehen wird. Der Punkt K in dem Diagramm zeigt die Zerreißgrenze des Sicherheitsgurteso Die Last am Zerreißpunkt ist OL und der Weg ist OM. Wenn die duroh den Stoß hervorgerufene Last am Punkt 0 auf Null absinkt, behält der Sicherheitsgurt infolge der plastischen Verformung den WEG OD bei. Die Tatsache, daß der endgültige Weg OD klein ist im Verhältnis zum maximalen Weg OH am Punkt 0 bedeutet, daß der Gurt eine hohe elastische Rüokbildungsfähigkeit oder eine hohe Federwirkung hat₀ Das ist nioht erwünscht, weil der Benutzer durch die von der Elastizität hervorgerufene Kontraktion zu stramm festgehalten wird, wenn der Stoß vorüber isto Die Strecke OD soll daher vorzugsweise so groß wie möglich sein im Verhältnis zur Strecke OHj vorzugsweise soll die erstgenannte Verlagerung nahezu oder mehr als 60$ der letztgenannten betragene (Das prozentuale Verhältnis des endgültigen Weges zum maximalen Weg wird im folgenden als "permanente Verformung" bezeichnet.) Die Last OE an den Punkten A und B muß selbstverständlich in dem für den menschlichen Körper unschädlichen Bereich liegen» Sie muß mit Sicherheitsfaktor berechnet werden, indem man den Wert der Last OJ am Punkt C merklich kleiner maoht als die Last OL am Zerreißpunkt K des Gurteso

Wenn die am Gurt infolge des Stoßes angreifende Last kleiner ist als die Last OE, steigt die Weg-Last-Kurve längs der Linie OA an; wenn der Stoß beendet ist, kehrt sie längs der Linie OA zurück und man erhält kaum eine plastisohe De-

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formation. Wenn dagegen der Stoß größer ist, folgt die Weg-Last-Kurve der Linie AB, wobei die Last nioht über OE zunimmt und lediglich der Weg größer wirdo Wenn der Stoß am Punkt P enden würde, wäre der maximale Weg OQ und die maximale Menge an vom Sicherheitsgurt absorbierter kinetischer Energie wäre äquivalent zur Fläohe des Vierecks OAPQ· Wenn dann der Stoß beendet ist, wird die in dem Gurt absorbierte kinetische Energie abgegeben und der endgültige Weg wird ORo In gleicher Weise gilt: Wenn der Stoß an der Stelle C endet, wäre die maximale absorbierte Energie äquivalent zu der von den Linie OA, AB, BO, OD und OD eingeschlossenen Fläche· Vorzugsweise sollte der Sicherheitsgurt möglichst viel kinetische Energie im Rahmen des in den Fahrzeugen möglichen Bewegungsspielraumes absorbieren«, Zu diesem Zweck ist ein Sicherheitsgurt ideal, wenn er die Eigenschaft eines großen Plateauweges bei Plateaulast innerhalb des möglichen Bewegungsbereiches hat, sowie eine große Plateaulast in dem für den menschlichen Körper unschädlichen Bereich und eine permanente Verformung von etwa 60^ oder mehr, wie dies in der Weg-Last-Kurve der ]?ig©1 verkörpert ist» In Figd ist · die Plateaulast von A bis B konstant dargestellt, es genügt natürlich, wenn sie annähernd flaoh verläuft«

Bisher werden Textilgurte aus Nylonfasern oder Polyesterfasern als Sicherheitsgurte verwendete Die durch Dehnung der Textilgurte verursachte Verlagerung (Weg) und die an dem jeweiligen Gurt angreifende Last sind entsprechend Fig.1 dargestellt· Pig·2 zeigt den Kurvenverlauf für einen Nylongurt und Pig»3 für einen Polyestergurtο Wie diese Figo erkennen lassen, nimmt die Last annähernd proportional mit der Zunahme des Weges zu und in Figd findet sich keine der Linie AB entsprechende Plateaulast· Dementsprechend ist die absorbierte kinetische Energie klein im Verhältnis zur maximalen Verlagerung und die permanente Verformung ist ebenfalls

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kleino Es sind bereits zahlreiche Versuche gemacht worden, etwa duroh Mischung der < Nylon- oder Polyesterfasern mit anderen Fasern und eine Veränderung der Textilstrukturj aber es ist sehr schwer, die Menge der absorbierten kinetischen Energie zu erhöhen und die permanente Verformung zu steigern, da verschiedene Mangel auftreten, wie eine Herabsetzung der Zerreißgrenze mit zunehmender Festigkeit und eine Steigerung der Elastizität mit einer Zunahme der Verlagerung©

Die Erfinder streben an, die oben unter 1_O und 2„ erwähnten Anforderungen an Sicherheitsgurte nicht durch Verbesserung der Materialien selbst, sondern durch einen neuartigen Mechanismus zu erfüllen, der derart funktioniert, daß er die gewünschte Verlagerung und die Stoßabsorption in kombinierter Form als Funktion der G-urtkonstruktion liefert.

Als Ergebnis wird ein Mechanismus verwendet, der die Verlagerung und die Stoßabsorption duroh die plastische Deformation vornimmt, die eine Folge der Stoßbelastung ist, welche von der duroh die kinetische Energie entwickelten Kraft verursacht wird ο

Es sind bereits Stoßdämpfer bekannt, die die Viskosität von Öl ausnützen. Möglicherweise läßt sich ein solcher Stoßdämpfer konstruieren, der wiederholt die in Fig»1 gezeigte Eigenschaft entwickelt, doch würde ein derartiger mechanischer Stoßdämpfer zu teuer und zu schwer werden«. Da zudem eine wiederholte Verwendung für einen Sicherheitsgurt nicht immer notwendig ist, weil in der Praxis ein Fahrzeug unmittelbar naoh einer solchen Stoßbelastung kaum fahrbereit ist, wird ein Sicherheitsgurt beim Gebrauch körperlich veränderte

Im Hinblick darauf verwendet die vorliegende Erfindung ein preiswertes Material und einen ebensolohen Meohanismus,

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die ein ähnliches Verhalten zeigen, wie daa oben geschilderte ideale Verhalten, und die nach Gebrauch weggeworfen werden können. Aus Untersuchungen der Weg-Last-Charakteristik für verschiedene Materialien ergab sich die Tatsache, daß ein Schaumstoff die in Figd dargestellte Charakteristik hat und die Werte für die Plateaulast und den Plateauweg von der Dichte des Schaumstoffes abhängen, und diese Tatsache bildet eine Basis für die Erfindung,,

Die Erfindung nützt die oben genannte charakteristische Eigenschaft der Schaumstoffe in der Weise aus, daß auf dem Gurt ein Schaumstoff angebracht wird, der komprimiert wird, wenn durch eine Bewegung des Gurtbenutzers auf den Gurt ein Zug ausgeübt wirdο Der erfindungsgemäße Sicherheitsgurt dämpft einen Stoß, indem er die kinetische Energie des Gurtbenutzers absorbiert und dadurch die Verletzungsursaohe weitgehend vermindert oder beseitigt·»

In diesem Pail werden die Werte der Plateaulast und des Plateauweges des verwendeten Schaumstoffes duroh das Gewicht des Gurtbenutzers, die Geschwindigkeit des mit dem Sicherheitsgurt versehenen Fahrzeugs, die Widerstandsfähigkeit des Benutzers gegen Stoß und den Bewegungsspielraum bestimmt, der dem Benutzer zur Verfügung steht, wenn die Gefahr einer sekundären Kollision vermieden werden solle Es ist ein Sicherheitsgurt zu wählen, der die für diese Bedingungen geeignete Festigkeit und eine große permanente Verformung hat_e Die Plateaulast eines Schaumstoffes hängt natürlich von der Fläche ab, auf die die Last (Kraft) wirkt, und von seiner Länge oder Höhe in Kompressionsrichtung₀ Dabei gibt es naturgemäß Einschränkungen hinsichtlich seiner Verwendbarkeit und des Verwendungszweckes, Der Schaumstoff muß daher im Rahmen obiger Einschränkungen hinsichtlich der Abmessung und mit einer großen Plateaulast in dem für den Benutzer un-

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schädlichen Bereich eine solche Festigkeit haben, daß er einen großen Plateauweg innerhalb des gegebenen Verlagerungsbereiob.es und eine große permanente Verformung bietete

Erster Versuch

Eine Probe in Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 50 mm aus einem starren Polyurethan-Schaumstoff, dessen Dichte 0,11 g/om beträgt, wurde einem Kompressionstest unterworfen, indem sie mit vertikal stehender Achse in die Instron-Universalprüfmasohine (ASTM : D76-'67, CONSTANT RATE-OF-SPECIMEN-EXTENSION TYPE : ORE), eingesetzt wurde, wobei die Bodenfläohe dicht an der Masohine und die Deckfläohe dicht an der Preßplatte des Kreuzkopfes angebracht wurde und die Preßplatte mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/rmn,heruntergedrückt wurde, um die Probe in axialer Richtung zu komprimieren* Die erwähnte Geschwindigkeit wird im folgenden als Kompressionsgesohwindigkeit bezeichnet» Die Kurve der Kompressionskraft zum Kompressionsweg (Last-Weg-Kurve) erhielt man durch Messen der auf die Preßplatte einwirkenden Kraft, die hierin als "Kompressionskraft" bezeichnet wird. Die Verschiebung der Probe in axialer Richtung (Weg) ist in Fig»4 dargestellto

Wie aus dem Diagramm deutlich hervorgeht, besteht zwischen der durch die Kompression der Probe verursachten Verschiebung und der Kompressionskraft, die diese Verschiebung hervorruft, folgende Beziehung! Bis zu einem Weg von etwa 3 mm nimmt die Kraft annähernd linear zu, dann wird sie annähernd konstant bei etwa 140 kg und danach zeigt sie bei einem Weg oberhalb 35 mm einen plötzlichen Anstiege Zum Sohluß zeigt sie die permanente Deformation von 88$ bei Rückgang auf den endgültigen Weg von etwa 38 mm naoh Wegnahme der Last, wenn die Kompressionskraft etwa 500 kg bei einem ma-

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ximalen Weg von etwa 44 mm beträgto Diese Werte sina der in Fige1 gezeigten Charakteristik ähnlich. In Übereinstimmung mit dem oben Gesagten sind damit die Anforderungen an das stoßdämpfende Material für den Sicherheitsgurt erfüllt.

Zweiter Versuoh

Ein starrer Polyurethansohaumstoff von 40 mm Durchmesser, einer Höhe von 50 mm und einer Dichte von 0,15 g/om wurde einem gleichen Kompressionstest unterworfene Die Versuchsergebnisse sind in ]?ige5 dargestellte Die Plateaulast betrug etwa 500 kg, der Plateauweg war etwa 30 mm und die permanente Verformung war etwa 85$. Die Plateaulast war größer als beim ersten Versuoh, was auf der größeren Dichte des verwendeten Schaumstoffes beruhte. Das Material zeigt ein ähnliches Verhalten wie 3?ig.1 und eignet sich als stoßabsorbierendes Material für einen Sicherheitsgurt·

Dritter Versuoh

Ein starrer Polyurethan-Schaumstoff mit 30 mm Durchmesser, 18 mm Höhe und 0,11 g/om⁵ Dichte wurde dem gleichen Kompressionstest wie beim ersten Versuoh unterworfen. Die Versuohsergebnisse sind in fig©6 dargestellt und zeigen ein der Pig.1 ähnliches Verhalten«

Die Plateaulast war jedoch mit etwa 70 kg, und der Plateauweg mit etwa 10 mm kleiner als die entsprechenden Werte beim ersten Versuoh trotz der gleichen Dichte. Dies ist eine folge d*r unterschiedlichen Angriffsflächen für die Kornpreesionskraft und der unterschiedlichen Höhe_e Daraus ist ereiohtlioh, daß die Plateaulast durch Vergrößerung der Angriff efläohe und der Weg duroh Vergrößerung der Länge erhöht werdtn kann_e Die permanente Verformung zeigte den günstigen Wert von etwa £

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Vierter Versuch

Ein starrer Polyurethan-Schaumstoff mit 20 mm Durchmesser, 16 mm Höhe und 0,32 g/om Dichte wurde dem gleichen Kompressionstest wie beim ersten Versuch unterworfene Es ergaben sich eine Plateaulast von etwa 190 kg, ein Plateauweg von etwa 5 mm und eine permanente Verformung von etwa 71$, wie dies in Fig«>7 dargestellt isto Der spezifische Unterschied zu dem Ergebnis des ersten Versuchs besteht in einer Zunahme der Plateaulast und einer Abnahme des Plateauweges. Dies rührt von der größeren Dichte des Schaumstoffes her, da selbstverständlich die Plateaulast mit zunehmender Dichte wächst, wogegen der Plateauweg mit zunehmender Dichte abnimmtβ

Fünfter Versuch

Ein Polystyrol-Schaumstoff mit 25 mm Durchmesser, 30 mm Höhe und 0,08 g/cm Dichte wurde dem gleichen Kompressionstest wie beim ersten Versuch unterworfen. Das Versuchsergebnis ist in Fig«,8 dargestellt. Die Plateaulast verlief zwischen 45 und 100 kg, der Plateauweg betrug etwa 20 mm und die Verschiebung fand nahezu im Zustand der Plateaulast statte So kann man im großen und ganzen ein der FIg₀1 ähnliches Verhalten beobachten,.

Sechster Versuch

Ein Polystyrol-Sohaumstoff mit 40 mm Durohmesser, 13 mm Höhe und 0,029 g/cm Dichte wurde dem gleichen Kompressionstest wie beim ersten Versuch unterworfene Das Ergebnis ist in Figo9 niedergelegt.· Die Plateaulast war etwa 55 kg, der Plateauweg betrug etwa 10 mm und die permanente Verformung war annähernd 95#<> Das Verhalten glioh somit der

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Siebenter Versuch

Ein weicher Polyurethan-Schaumstoff mit 40 mm Durohmesser, 20 mm Höhe und 0,19 g/onr Dichte wurde dem gleichen Kompressionstest wie" beim ersten Versuch unterworfene Die Versuohsergebnisse sind in 3?ig_e10 gezeigte Die permanente Verformung und die Plateaulast waren sehr' klein, nämlich 20$ bzw. 5 kge Dementsprechend war der Anteil der absorbierten kinetischen Energie außerordentlich kleine Ein Schaumstoff mit einer derart kleinen permanenten Verformung hat sich als ungeeignet für das stoßabsorbierende Material eines Sicherheitsgurtes erwiesen·

Die Plateaulast und der Plateauweg ändern sich zwar mit der fläche, auf die die Kraft einwirkt und mit der Hohe des Schaumstoffes, aber die Abmessungen des Schaumstoffes sind im Hinblick auf die Art seiner Verwendung, etwa seines Einbaus in einen Sicherheitsgurt, begrenzte Ein Schaumstoff mit einer Dichte von 0,02 bis 0,35 g/om eignet sich für die praktische Verwendung im Sicherheitsgurt hinsichtlich seiner verhältnismäßig hohen Plateaulast und seines großen Plateauweges, da er innerhalb der Dimensionsgrenzen das gleiche Verhalten wie Fig.1 zeigt· Ferner kann der Schaumstoff mit einer großen permanenten Verformung einen großen Anteil an kinetischer Energie absorbieren} in der Praxis sollte die permanente Verformung vorzugsweise mehr als 60$ betragen·

Gemäß obigen Ausführungen kann man eine wirksame Absorption der kinetischen Energie und eine Dämpfung des Stoßes dadurch erzielen, daß man einen Schaumstoff mit einer Dichte zwischen 0,02 und 0,55 g/cm⁵ und einer permanenten Verformung von über 60# in einen Sicherheitsgurt derart einbaut, daß er komprimiert wird, wenn eine Stoßbelastung auf den durch den Gurt geschützten Körper einwirkt j auf diese Weise kann die Rolle eines Sicherheitsgurtes befriedigend

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erfüllt werderio

Einzelheiten des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtes werden aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele deutlicho

Um den oben beschriebenen Schaumstoff an einem Sicherheitsgurt anzubringen, wird ein Stoßdämpfer A an dem einen Ende eines Schultergurtes 21 angefügt, dessen anderes Ende mit Schoßgurten 22, 23 aus einem geeigneten Material, wie Nylon, verbunden isto Das andere Ende des Stoßdämpfers ist mit einem ortsfesten Teil 1 des Fahrzeugs verbunden, wie in Figo 11 gezeigt. Der Stoßdämpfer A enthält einen Schaumstoff 4 in einem an einem Ende offenen, mit einem Boden versehenen zylindrischen Körper % In Achsrichtung ist der Schaumstoff von einem durchgehenden Hohlraum 41 durchzogen, siehe Figo 12o Der Schaumstoff erfüllt die oben erwähnten Bedingungen. Ein T-Stück 5 zum Verschieben des Schaumstoffes besteht aus einer scheibenförmigen Schubplatte 51 mit etwa dem gleichen Durchmesser wie der Schaumstoff 4 und einer Verbindungsstange 52, deren eines Ende am Mittelteil der Schubplatte 51 "vertikal angesetzt isto Das T-Stück legt sich gegen die eine Stirnfläche des Schaumstoffes 4 und die Verbindungsstange 52 durchzieht den Hohlraum 41 des Schaumstoffes und tritt durch eine Öffnung 32 in der Mitte des Bodens 31 des zylindrisohen Körpers aus. An dem aus dem zylindrischen Körper vorstehenden Ende der Verbindungsstange 52 ist ein Anschlußstück 53 ausgebildet, das drehbar mit einem Ende des Schultergurtes 21 verbunden isto Beim Zusammenbau wird beispielsweise die Verbinäungsstange 52 mit ihrem einen Ende duroh die Öffnung 32 im Boden 31 und durch den Hohlraum 41 des Schaumstoffes 4 eingeschoben und in die Schubplatte 51 eingeschraubte Auf dae andere, offene Ende des zylindrischen Körpers 3 wird eine Kappe 6 aufgesetzt und ein Ende

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einer Verbindungsplatte 7 wird drehbar mit einem Anschluß« stttok 61 verbunden, das auf der Mitte der Kappe 6 angebracht ist· Das andere Ende der Yerbindungsplatte 7 ist mit einer Schraube an dem feststehenden Teil 1 des Fahrzeuge verankert. Wenn bei einem auf diese Weise angebrachten Stoßdämpfer A auf einen Gurt dadurch ein Zug ausgeübt wird, daß ein menschlicher Körper sich bei einem Stoß von hinten nach vorne lehnt, greift das T-Stück 5 in der durch einen Pfeil in Pig·12 angedeuteten Richtung an und der in dem Zylinder befindliche Schaumstoff wird zwischen dem Boden 31 des zylindrischen Körpers 3» der von dem feststehenden Fahrzeugteil gehalten wird, und der mit einem Gurt verbundenen Schubplatte 51 komprimierte Zugleich wird die an dem menschlichen Körper angreifende Kraft bzw« Last plötzlich erhöht entsprechend dem Gang der Last mit dem Kompressionsweg des Schaumstoffes und dann nimmt der Weg im Zustand der Plateaulast zu, wobei kinetische Energie absorbiert wird·» Der Bereich, innerhalb dessen sich der menschliche Körper bewegt, oder der Kompressionsweg des Schaumstoffes wird durch die Höhe der Stoßbelastung bestimmt und das Maximum ist auf den Kompressionsweg begrenzt, bei dem die Zellstruktur des verwendeten Schaumstoffes vollständig zerbrochen ist»

Die in Fig«13 gezeigte Vorrichtung ist so konstruiert, daß die schiebende Fläche der Schubplatte für den Schaumstoff eine konische Form hat und der gesamte Kunststoff als ein Ganzes in dem Zylinder aufgeschäumt ist· Yor dem Aufschäumen wird das mit der Sohubplatte 51 und einer Konischen Form der schiebenden Fläche 511 versehene T-Stüok 5 auf seiner gesamten Oberfläche mit einem Soheidemittel bedeckt und in den Zylinder 3 eingesetzt· Durch eine nicht gezeigte Öffnung am unteren Teil der Zylinderwand wird eine ursprünglich flüssige Masse, die einen Schaumstoff bildet, eingegossen, bis der Zylinder gefüllt ist· Dann wird die Masse auf··

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geschäumt· Während des Aufschäumens wird der überschüssige Kunststoff durch einen nicht gezeigten Aualaß am unteren Teil des zylindrisohen Körpers abgeführte Auf diese Weise entsteht ein Stoßdämpfer, bei dem der zylindrische Körper mit Schaumstoff gefüllt ist und das den Schaumstoff zusammenschiebende Teil 5 in dem Schaumstoff eingebettet ist, wie in Fig«13 dargestellt«, Mittel zum Verbinden des Stoßdämpfers mit dem ortsfesten Teil des Fahrzeugs oder dem Gurtende können in gleicher Weise wie bei dem früheren Beispiel vorgesehen sein₀ Ein derart konstruierter Stoßdämpfer ermöglicht einen Kompressionsweg, bis die Vorderkante des den Schaumstoff zusammenschiebenden Teils vollen Kontakt mit dem Boden des Zylinders hat, weil die Zellstruktur des Schaumstoffes allmählich von oben her gebrochen wird, wenn der Schaumstoff durch die Schubplatte 51 komprimiert wird, und der von der Vorderkante der konischen Fläche 511 zerbrochene Schaumstoff wird in Richtung zu den Seitenwänden des zylindrisohen Körpers geschoben, während die Schubplatte weiter nach unten laufte Daher nimmt der Plateauweg zu und die Absorption der kinetischen Energie wird gesteigert. Da der Schaumstoff in dem zylindrischen Körper als ein Stück ausgeformt ist, besteht keine Gefahr, daß die Hüllfläche des Schaumstoffes durch den Kontakt mit dem zylindrischen Körper infolge ständiger Vibrationen besohädigt wird«

Figo 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Stoßdämpfer A in einem ortsfesten Teil 1 untergebracht ist. Der zylindrische Körper 3 ist in dem Teil 1 angeordnet und an diesem zusammen mit seinem Boden 31 mittels Sohrauben 32 btfeatigt. In dem Zylinder ist ein Schaumstoff 4 enthalten. Der Schaumetoff wird in gleioher Weise wie bei dem vorangegangenen Beispiel von einem schiebenden Element 5 zusammen·· gedrüokt. Eine solche Konstruktion vermeidet Schwierigkeiten, die entstehen können, wenn etwa ein menschlicher Körper mit

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dem Stoßdämpfer in Kontakt ist, und ist außerdem günstiger in der Handhabung und im Aussehen*

In den geschilderten Beispielen für Stoßdampfer ist der Schaumstoff in einem zylindrischen Körper enthalten, doch muß dies nioht unbedingt so sein. .Der Schaumstoff kann vielmehr an dem Sicherheitsgurt auf irgendeine Weise angebraoht sein, solange er komprimiert werden kann, um die entwickelte kinetische Energie zu absorbieren. Zum Beispiel kann der Stoßdämpfer gemäß den Fig«, 15 bis 17 konstruiert sein· Diese Figuren zeigen einen Stoßdämpfer B, bei dem der Schaum*· stoff zwischen zwei sioh gegenüberstehenden Platten gehalten ist und die beiden Platten zueinander bewegt werden, wenn der Benutzer des Sicherheitsgurtes einem Stoß ausgesetzt ist, und dabei den Schaumstoff komprimieren· Der Stoßdämpfer kann, wie in Figo 15 dargestellt, zwischen den Schoßgurten 22, 23 angeordnet sein. Wie aus Fig.16 ersichtlich, ist der Schaumstoff 4 bei diesem Stoßdämpfer zwisohen parallelen Verbindungsplatten 91, 94 eines im Querschnitt sechseckigen, gelenkigen Halters angeordnet, der aus sechs Yerbindungsplatten 91, 92, 93» 94, 95, 96 besteht, die an beiden Enden der Eeihe nach miteinander gelenkig verbunden sind. Das eine Ende des Schoßgurtes 23 ist drehbar an einem Anschlußstück 101 festgemacht, das an dem Gelenk der beiden Yerbindungsplatten 92, 93 vorgesehen ist. Das eine Ende des anderen Schoßgurtes 22 ist drehbar an einem Ansohlußstück 102 befestigt, das an dem Gelenk der Yerbindungsplatten 95, 96 angebracht ist. An beiden Seiten des Halters sind Sei» tenplatten 111, 112 vorgesehen, die mittels durchgehender Bolsen 121, 122, 123, 124 derart befestigt sind, daß die Seitenkanten der Yerbindungsplatten 91, 94 auf den Innenflächen dieser Seitenplatten entlanggleiten können, wenn der Halter deformiert wird. Die durchgehenden Bolzen 121, 122 bzw· 123, 124 nehmen eine solche Lage ein, dafl sie auf

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den Außenflächen der Verbindungsplatten 91, 92 aufliegen und dadurch den Halter zwisohen den Seitenplatten 111, 112 festhalten· Auf beiden Seiten des Sitzes sind unten Führungsrollen C, D vorgesehen, wie aus den Pig«, 15 und 17 ersichtliche Sie dienen zur Bewegung der Sohoßgurte 22", 23e Die beiden Führungsrollen können gleich konstruiert sein_o Die Führungsrolle C, die schematisch in Figo 17 gezeigt ist, ist mit einem Halter 131 versehen, der von dem Sitzrahmen 13 nach außen absteht. Zwischen Armen 132, 133 des Halters 131 ist eine Rolle 134 befestigt» Der Schoßgurt 22 ist zwisohen der Rolle 134 und einer Haltestange 135 durchgeführt und mit seinem einen Ende an dem Ansohlußstück 102 am Gelenk der Verbindungsplatten 95, 96 befestigt. Der Sohoßgurt 23 ist in gleicher Weise frei geführt und mit seinem einen Ende an dem Ansohlußstück 101 am Gelenk der Verbindungsplatten 92, 93 verankerte

Wenn der Benutzer eines Sicherheitsgurtes mit dem Stoßdämpfer B duroh einen Stoß bewegt wird, werden die Gelenkstellen der Verbindungsplatten 92, 93 und 95, 96 duroh die Bewegung der Sohoßgurte 22, 23 in der duroh die Pfeile der Figoi5 angedeuteten Richtung, geführt duroh die Führungsrollen C, D, auseinandergespreizte Dabei nähern sich die Ver·» bindungsplatten 91, 94 einander und komprimieren den dazwischenliegenden Schaumetoff 4, um den auf den Benutzer ausgeübten Stoß zu absorbieren

In dem eben beschriebenen Beispiel liegt der Schaumstoff 4 zwisohen zwei parallelen Verbindungsplatten eines aus eeohs solchen Verbindungsplatten konstruierten gelenkigen Halters. Es kann aber auch ein rhombusförmiger Halter aus vitr gelenkig verbundenen Platten verwendet werden, bei dem in dem Halter ein Schaumstoff mit dem gleiohen rhombusförmi··

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gen Querschnitt liegt, der komprimiert wird, wenn zwei sich gegenüberstehende Gelenke naoh entgegengesetzten Richtungen auseinandergespreiztwerden_o

Wie in obiger Beschreibung dargelegt, sieht die Erfindung einen Sicherheitsgurt vor, in dem ein Sohaumstoffkörper mit einer großen Plateaulast, einem großen Plateauweg und einer großen permanenten Verformung des Schaumstoffes derart angeordnet ist, daß er durch die von einem Stoß ausge- ^ löste Bewegung des Benutzers des Gurtes komprimiert wird, ' wobei die Eigenschaften des Schaumstoffes ausgenützt werden, nämlich daß bei Kompression des Sohaumstoffes unter der Einwirkung einer Last sich ein langer Kompressionsweg bei der Plateaulast innerhalb des Bewegungsbereiohes und eine große permanente Verformung ergeben, wobei die kinetische Energie wirksam absorbiert wird· Der erfindungsgemäße Sicherheitsgurt erfüllt in hohem Maße die Punktionen, die ki~ netisohe Energie des Benutzers zu absorbieren, um den Stoß zu dämpfen, und eine sekundäre Kollision zu verhindern, indem er den Bewegungsbereich des Benutzers einschränkte Auf' diese Weise schützt der Sicherheitsgurt den Fahrer und die Passagiere eines Fahrzeuge gegen Verkehrsunfälle· jji

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Claims (1)

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   Ansprüche

   1 ο^Sicherheitsgurt für Fahrzeuge, bestehend aus mehreren ^—-^Gurten zum Festhalten eines Benutzers auf einem Sitz, von denen mindestens zwei Gurte mit ihren einen Enden miteinander verbunden und mit ihren anderen Enden an ortsfesten Teilen des Fahrzeugs verankert sind, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Gurte in seiner Längsrichtung mit einem Stoßdämpfer (A, B) versehen ist, der einen starren Schaumstoff kör per (4) und an zwei ein·· ander gegenüberliegenden Teilen des Schäumstoffkörpers je eine Platte (31, 51J 91, 94) aufweist, wobei die eine Platte (51) mit dem Gurt (21) und die andere Platte (31) mit einem Anschlußstüok (6-8, 61) derart verbunden ist, daß die Platten in Richtung zueinander bewegbar sind, um den Schäumstoffkörper zu komprimieren, wobei die durch die Bewegung des Benutzers bei einem Stoß auf das Fahrzeug entwickelte kinetische Energie von der strukturellen Kompression des Schaumstoffkörpers absorbiert wird ο

   Sicherheitsgurt naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturelle Kompression eine zellulare Zerstörung verursachte

   3e Sicherheitsgurt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten an den beiden sich gegenüberstehenden Enden des Sohaumstoffkörpers angeordnet sind ο

   Sicherheitsgurt naoh einem der vorangehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß das freie Ende des an der einen Platte des Stoßdämpfers befestigten Gurtes mit

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   einem Element eines schnell lösbaren Koppelsohlosses verbunden ist und daß das mit der anderen Platte verbundene Anschlußstüok an dem Fahrzeug verankert istο

   5. Sicherheitsgurt nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des an der einen Platte des Stoßdämpfers befestigten Gurtes an dem Fahrzeug verankert ist und das mit der anderen Platte verbundene Anschlußstüok mit einem Element eines schnell lösbaren Koppelschlosses verbunden ist· *

   6ο Sicherheitsgurt nach einem der Ansprüohe 1 bis 3f dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des an der einen Platte des Stoßdämpfers befestigten Gurtes mit einem Element eines schnell lösbaren Koppelsohlosses und das mit der anderen Platte verbundene Anschlußstüok mit dem anderen Gurt verbunden ist, dessen freies Ende an dem anderen Element des schnell lösbaren Koppelschlosses befestigt ist«

   7β Sicherheitsgurt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sohaumstoffkörper zwischen einem Paar sich ge- ^ genüberstehender, paralleler Platten (91," 94) liegt, die ν zu einem gelenkigen Halter mit sechseckigem Querschnitt gehören, der aus mehreren, der Eeihe naoh gelenkig verbundenen Platten besteht, wobei die Gelenke zweier ande·· rer Plattenpaare (92, 93J 95, 96) mit den freien Enden je eines Gurtes (22, 23) verbunden sind, so daß der Schaumstoffkörper von dem erstgenannten Plattenpaar (91 > 94) komprimiert wird, wenn der au schützende menschliche Körper einer Stoßbelastung ausgesetzt wird«

   8ο Sicherheitsgurt nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß sechs Platten zu dem gelenkigen Halter gehören»

   109835/0181

   20611OD

   9β Sicherheitsgurt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffkörper (4) in einem zylindrischen Körper (3) aufgenommen ist, der mit einem Teil eines Gurtes verbunden ist, und daß er zwischen einer Wand (31) des zylindrischen Körpers und einer Schubplatte (51)» die mit einem Teil eines anderen Gurtes verbunden ist, derart gehaltert ist, daß der Schaumstoff körper von der Wand und der Schubplatte komprimiert wird, wenn an dem zu schützenden menschlichen Körper eine Stoßbelastung auftritt«»

   1Oo Sicherheitsgurt nach Anspruch 9, daduroh gekennzeichnet, daß der Gurtteil ein freies Ende von wenigstens einem der Gurte isto

   11o Sicherheitsgurt naoh Anspruch 9 oder 10, daduroh gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (511) der Schubplatte (51) mit dem Schaumstoffkörper eine konische Porm hat (Fig.13).

   12o Sicherheitsgurt naoh einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper mit einem Schaumstoffkörper gefüllt ist, der durch Eingießen des ursprünglich flüssigen Sohaumstoffbildners in den zylindrischen Körper und anschließendes Auf schäumen ent·· standen ist, und daß die Schubplatte in dem Schaumstoff eingebettet ist_e

   13· Sicherheitsgurt naoh einem der vorangehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß ein starrer Schaumstoffkörper mit einer Dichte von 0,02 bis 0,35 g/om und einer permanenten Verformung von über 60$ verwendet wird*

   109835/0181

   Ή· Sicherheitsgurt naoh Anspruoh 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffkörper ein starrer Polyurethan-Schaumstoff iato

   15o Sicherheitsgurt naoh Anspruoh 13, dadurch gekennzeioh·· net, daß der Schaumstoffkörper ein starrer Polystyrol« Sohaumstoff isto

   109835/0181

   ax

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