DE2061100C3

DE2061100C3 - Energieabsorbierende Einrichtung an einem Sicherheitsgurt-System für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2061100C3
Application number: DE19702061100
Authority: DE
Inventors: Noboru Komatsu; Toshio Kurauchi; Choji Nozaki; Toshihiko Sakai
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1969-12-13
Filing date: 1970-12-11
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE2061100A1; DE2061100B2; JPS5026812B1; GB1327488A

Description

Die Erfindung betrifft eine energieabsorbierende Einrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer solchen, durch die DE-OS 18 08 044 bekannten Einrichtung ist der deformierbare Körper aus einem inkompressiblen elastisch verformbaren Material hergestellt und weist eine in Zugrichtung der Zugstange im Durchmesser abnehmende Bohrung auf. Eine doppelkonische Ausbauchung des Zugstangenkolbens dringt bei einem Zusammenstoß in eine Axialbohrung des Körpers ein und verformt dabei vorübergehend einen Teilbereich des Körpers elastisch. Durch die doppelkonische Ausbildung der Ausbauchung, die nur wenig dicker ist als die Zugstange, wird eine axiale Rückstoß-Komponente ausgeschaltet Durch die vorübergehende elastische Verformung jeweils nur eines Teilbereiches des Körpers wird aber nur eine begrenzte Energieabsorption erreicht bzw. die Dimensionen der energieabsorbierenden Einrichtung werden, um ihre Aufgabe voll erfüllen zu können hinsichtlich der Absorptionskraft und des Absorptionsweges, in Länge und Durchmesser sperrig. Eine konstante Lastaufnahme über den Hub ist aber in keinem Fall zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Einrichtung dahingehend zu verbessern, daß bei gleichen Abmessungen des deformierbaren Körpers eine größere Energiemenge bei einem vorgegebenen konstanten Energieabsorptionsniveau aufgenommen wird bei einer betriebssicheren und nicht aufwendigeren Konstruktion.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches I. Eine vorteilhafte Schaumstoffart ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.

Die Erfindung bringt den wesentlichen Fortscij-itt mit sich, daß durch die Verwendung eines harten Schaum-

lö stoffes (z. B. aus Polyurethan oder Polystyrol) und eines zum Druchquetschen des komprimierten ten Schaumstoffes dienenden Ringspalte> zwischen Zugkolben und Gehäuse nicht nur beim Komprimieren (also beim elastischen und plastischen Verformen) des Schaumstoffes Energie aufgenommen wird, sondern auch bei dem gefügezerstörenden Hindurchquetschen des komprimierten Schaumstoffes durch den Ringspalt, wobei die gesamte mögliche Hubstrecke ausgenutzt werden kann, weil der Schaumstoff dabei auf die Rückseite des Zugkolbens gelangt und somit den maximalen Kolbenhub nicht durch Versperren des Kolbenweges mit komprimiertem Material verkürzt.

Zwar ist bereits die Verwendung von Schaumstoff bei energieabsorbierenden Einrichtungen durch die US-PS 31 98 288 bekannt, indessen ist der Schaumstoff dort innerhalb des Gehäuses in einer Metaiiblech-Packung untergebracht und wird von einem flachen Zugkolben lediglich zusammengepreßt, wodurch die Energieabsorption aus den vorgenannten Gründen geringer ist als bei erfindungsgemäßem Durchquetschen durch den Spalt und außerdem der mögliche Absorptionshub durch den gepreßten Schaumstoff teilweise blockiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

Fig. 1 die Ideal-Kurve der Last-Weg-Beziehung eines Sicherheitsgurtes, und

Fig. la eine sich praktisch für eine Schaumstoff art ergebende Kurve und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Einrichtung mit einem zylindrischen Gehäuse und Schubkolben.

Die Eignung eines Sicherheitsgurt-Systems für Fahrzeuge läßt sich in der Last-Weg-Kurve aus der Höhe der »Plateau-Last« und aus der Länge des »Plateau-Weges« ablesen, d. h. aus dem Lastwert, bei dem die hauptsächliche Energieabsorption — möglichst konstant — vor sich geht und der so nahe wie möglich bei dem für den menschlichen Körper ertragbaren Grenzwert liegen soll, und aus dem Absorptionsweg, der bei dieser Plateau-Last durchfahren wird. In Fi g. 1 bezeichnet die Strecke OA den Lastanstieg im Gurtsystem beim Zusammenprall innerhalb des Weges OF, E gibt den für den menschlichen Körper noch zuträglichen Lastwert an, der während des folgenden

SS Kurvenverlaufs AB nicht überschritten werden soll. Endet die Lasteinwirkung bei P nach Zurücklegung des Weges CH?, so federt das Gurtsystem — nicht allein die energieabsorbierende Einrichtung nach der Erfindung — das Wegstück QR zurück, bei einer Lasteinwirkung

fio bis B auf dem Weg OG ist der Rückfederweg GN. In 0 bzw. N ist das Ende der Plateau-Last bzw. des Plateau-Weges erreicht; die jeweils erreichte Energieabsorption ist der Fläche unterhalb des betreffenden Kurvenstückes äquivalent, /gibt den Lastwert im Punkt

^fi5 Can, der sicherheitshalber nicht überschritten werden soll und bei der Idealkurve nach dem Weg OH erreicht wird bei einem Rückfederweg HD. Der Lastwert L und der KurvenDunkt K bezeichnen die Reißlast der Gurte,

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der zugehörige Weg ist OM.

Ein Gurtsystem ist um so besser geeignet, je länger der Plateau-Weg bei konstanter Plateau-Last innerhalb des gegebenen Öewegungsspielraqmes ist und je kleiner die Rückfederwege sind. Hurte Schaumstoffe kommen dieser Idealkurve (Fig. I) nahe, wenn sie in einer Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden, bei der über den gesamten möglichen Kolbenhub unter Gefügezerstöfung beim Hindurchquetschen des komprimierten Schaumstoffes durch den Ringspalt zwischen Schubkolben und Gehäuse gleichbleibend Energie aufgenommen wird, vgl. F i g. 1 a.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind das Gehäuse 3 und der Zugkolben 51 zylindrisch gestaltet Das Gehäuse ist durch einen Deckel 6 mit Befestigungs- ι j öse 61 verschlossen. Eine Zugstange 52 mit Gurtöse 53 erstreckt sich durch eine öffnung 32 im Gehäuseboden 31 in den deformierbaren Schaumstoff-Körper 4 hinein und weist an ihrem anderen Ende den Zugkolben 51 auf, der eine sich in Bewegungsrichtung verjüngende Spitzfläche 551 aufweist, die auch konisch sein kann.

Bei einem Zusammenprall wird die Zugstange 52 in Pfeilrichtung durch den Schaumstoff 4 gerissen; durch die Spitzfläche 551 des Zugkolbens 51 wird dabei der Schaumstoff 4 zunächst komprimiert und nach Verlust seiner Porenstruktur zu der Gehäusewandung 3 hin geschoben, von wo er dann durch den Ringspslt zwischen Zugkolben 51 und Gehäuseinnenwand 3 auf die andere Kolbenseite unter Gefügezerstörung hinübergequetscht wird. Da somit der komprimierte Schaumstoff laufend aus dem Wege geräumt wird, kann der Zugkolben 51 seinen Hub vollständig bis zum Anschlag an den Gehäuseboden 31 durchlaufen. Während dieser Wegstrecke ist die Plateau-Last etwa gleichbleibend, da die bei dem Hindurchquetschet) des komprimierten Schaumstoffes durch den Ringspalt aufgenommene Energie etwa gleichbleibt

Zweckmäßig wird der Schaumstoffkörper 4 dadurch hergestellt, daß der Zugkolben 51 auf seiner gesamten Oberfläche mit einem Trennmittel bedeckt und sodann durch eine nicht gezeichnete öffnung am unteren Teil der Gehäusewand 3 eine flüssige, Schaumstoff bildende Masse eingegossen wird; während des Ausschäumens wird der überschüssige Kunststoff durch einen nicht gezeichneten Auslaß am unteren Gel«usetei'r abgeführt. Auf diese Weise ist nach Beendigung des Ausschäumens der Zugkolben 51 völlig im Schaumstoff 4 eingebettet. Der Schaumstoffkörper kann aber auch außerhalb des Gehäuses 3 hergestellt und in dieses eingesetzt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

!. Energieabsorbierende Einrichtung an einem Sicherheitsgurt-System für Fahrzeuge, zur Verbindung von Gurtteilen miteinander oder mit dem Fahrzeug, mit zwei gegeneinander längsbeweglichen Teilen, wobei der eine Einrichtungsteil einen in einem Gehäuse untergebrachten deformierbaren Körper und der andere Einrichtungsteil eine durch den Körper hindurchreichende Zugstange mit einem in Zugrichtung kegelförmig verjüngten Zugkolben aufweisen, der zwischen sich und der Gehäusewand einen Ringspalt bildet und bei einer axialen Verschiebung der beiden Einrichtungs-Teile gegeneinander in den deformierbaren Körper unter Absorption der die Verschiebung verursachenden Stoßenergie eindringt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der deJormierbare Körper (4) besteht aus einem harten Schaumstoff;

b) der Schaumstoffkörper (4) liegt über seine ganze Länge nicht nur an der Innenwand des Gehäuses (3), sondern auch an der Zugstange (52) an;

c) zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten Last sind die Neigung der Zugkolben-Kegelfläche (511) und die Breite des Ringspalts zwischen Zugkolbenumfangsfläche und Gehäuseinnenwand und die Härte des Schaumstoffes derart bemessen, daß bei einer axialen Verschiebung des Zugkolber- .(51) der Schaumstoff (4) von der KegeMäche (511) zum Ringspalt geführt und durch diesen -nter Gefügezerstörung hindurchgequetscht wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der harte Schaumstoff (4) eine Dichte zwischen 0,02 und 035 g/cm³ aufweist.