DE2215892A1 - SAFETY BELT - Google Patents
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Description
Sicherheitsgurt Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurt fUr Kraftfahrzeuge mit einem Schulter- und/oder Hürtgurt und einer Ablaufvorrichtung.Safety belt The invention relates to a safety belt for motor vehicles with a shoulder and / or waist belt and a drainage device.
Sicherheitsgurte dienen dazu, die Insassen von Kraftfahrzeugen vor Verletzungen bei Unfällen zu s¢hdtzen. Sie liegen als Schulter-, HdRt- oder Dreipunktgurt normalerweise fest an, so daß die Insassen in den Sitzen festgehalten werden. Tritt eine ruckartige Beschleunigung nach vorn auf, gibt der Gurt mit einer definierten Dehnung nach, die im wesentlichen vom Gurtmaterial und der Struktur des Gurtes abhängt. Das gleiche gilt im Prinzip fUr die sog. Automatikgurte, Bei großer Beschleunigung wird der Gurt gedehnt und ist, wie der vorbeschriebene Gurt, nach dem Unfall nicht mehr brauchbar, da die Dehnung des Gurtes nicht rückgängig gemacht werden kann. Bei geringer Beschleunigung, z, B. beim Vornüberbeugen zu den Armatureneinrichtungen, der Handbremse usw., läuft der Gurt frei ab, so daß man sich normal bewegen kann. Allen diesen Gurten ist der Nachteil gemeinsam, daß das Gurtmaterial bei einem Unfall gedehnt wird und danach nicht mehr verwendet werden kann und daß bei einem heftigen Aufprall, also bei großer Verzögerung, die durch den Gurt auf den Menschen wlrlçenden Kräfte das physisch ertragbare Maß Uberschreiten können0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei starken Beschleunigungen eine von den Eigenschaften des Gurtmaterials unabhängige Veränderung der Gurtlänge zu erreichen, die den physischen Gegebenheiten besser Rechnung trägt, bei geringen Beschleunigungen aber, also beim normalen Fahren, die freie Beweglichkeit der Insassen beizubehalten.Seat belts are used to front the occupants of motor vehicles To prevent injuries in the event of an accident. They lie as a shoulder, HdRt or three-point belt usually tight so that the occupants are held in their seats. Kick a jerky acceleration forwards, gives the belt with a defined Elongation, which essentially depends on the belt material and the structure of the belt. The same applies in principle to the so-called automatic seat belts, when accelerating rapidly the belt is stretched and, like the belt described above, is not after the accident more useful as the stretching of the belt cannot be reversed. At low acceleration, e.g. when bending over to the fittings, the handbrake, etc., the belt loosens freely so that one can move normally. All these belts have the disadvantage that the belt material in an accident is stretched and then can no longer be used and that with a violent Impact, i.e. in the event of a long deceleration, which the belt impacts on the person Forces can exceed the physically tolerable level 0 The invention is the Task is based on one of the properties of the belt material in the case of strong accelerations independent change in belt length to achieve the physical conditions takes better account of it, but at low accelerations, i.e. during normal driving, Maintain freedom of movement for inmates.
Diese Aufgabe wird bei einem Sicherheitsgurt der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ablaufvorrichtung durch elektrische Mittel in Abhängigkeit von der durch einen im Kraftfahrzeug angebrachten FUhler ermittelten Bremsverzögerung gesteuert ist.In the case of a seat belt, this task is described at the outset Art according to the invention solved in that the drainage device by electrical Means as a function of the sensor installed in the motor vehicle determined braking delay is controlled.
Der FUhler liefert hierbei eine elektrische Ausgangsgröße, also einen Strom oder eine Spannung, die der jeweiligen Bremsverzögerung proportional ist. Sie kann Uber entsprechende Wandler mittel- oder unmittelbar die Ablaufvorrichtung rUr den Gurt so steuern, daß dieser mit geringerer oder höherer Gescbwindigkeit abläuft. Um eine zeitlich veränderliche Geschwindigkeit des Ablaufvorgangs zu erreichen, ist es möglich, bekannte mechanische Verzögerungsglieder am FUhler oder an der Ablaufvorrichtung einzusetzen. Eine einfachere und zuverlässigere Ablaufsteuerung wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, daß dem FUhler zur Ermittlung der jeweiligen Bremsverzögerung ein elektrischer Funktionsgenerator nachgeschaltet ist, der Uber einen elektro-mechanischen Wandler die Ablaufvorrichtung nach einer vorgegebenen Geschwindigkeits-Zeit-Funktion steuert.The FUhler supplies an electrical output variable, i.e. one Current or a voltage that is proportional to the respective braking deceleration. You can use appropriate converters directly or indirectly to the drainage device rUr control the belt so that it runs at a lower or higher speed expires. In order to achieve a temporally variable speed of the process, it is possible to use known mechanical delay elements on the sensor or on the drainage device to use. A simpler and more reliable sequence control is after a Further development of the invention achieved in that the FUhler to determine the respective Braking delay an electrical function generator is connected downstream, the Uber an electro-mechanical converter the drain device according to a predetermined Speed-time function controls.
Um fUr die Insassen optimale Bedingungen zu schaffen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung rerner vorgesehen, daß die aeschwindigkeits-Zeit-Funktion entsprechend der physischen Belastbarkeit des Menschen ausgewählt ist. Das Gurtmaterial sollte in diesem Fall zweckmäßig unter den auftretenden Kräften nicht dehnbar sein.In order to create optimal conditions for the occupants, after a Further development of the invention also provides that the speed-time function is selected according to the physical endurance of the person. The strap material should in this case not be stretchable under the forces that occur.
Zur Ermittlung der Bremsverzögerung ist in einer AusfUhrung der Erfindung ein Beschleunigungsmesser eingesetzt.To determine the braking deceleration is in one embodiment of the invention an accelerometer used.
Da Jede Beschleunigung auch als Kraft meßbar ist, ist in einer anderen Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß als Fühler zur Ermittlung der Bremsverzögerung ein Kraftmesser eingesetzt ist.Since every acceleration can also be measured as a force, it is in another Embodiment of the invention provided that as a sensor for determining the braking delay a dynamometer is used.
Sowohl ein Beschleunigungs- als auch ein Kraftmesser lassen sich an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs unterbringen, um die gewünschten Meßwerte zu liefern, Befestigt man sie an einer Stelle der Karosserie, so genUgt ein Fühler zur Steuerung der Ablaufvorrichtungen sämtlicher im Fahrzeug befindlichen Gurte. Um einen höheren individuellen Schutz der Insassen zu erreichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung demgegenüber vor, daß der als Fühler zur Ermittlung der Bremsverzögerung eingesetzte Beschleunigumgs- oder Kraftmesser unmittelbar mit dem Gurt verbunden ist.Both an accelerometer and a force meter can be switched on different places of the vehicle to accommodate the desired readings If it is attached to one point on the body, a feeler is sufficient to control the discharge devices of all belts in the vehicle. In order to achieve a higher individual protection of the inmates, a further training provides the invention, on the other hand, that the as a sensor for determining the braking delay used accelerometer or dynamometer directly connected to the belt is.
In diesem Fall ist es möglich, nicht allein die Geschwindigkeit, mit der der Gurt abläuft, zu steuern, sondern die Auswirkung dieser Steuerung, die in der auf den Gurt ausgtten Kraft zutagetritt, zur Korrektur der Steuerung zu venienden, also eine Regelung vorzunehmen. Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Füller und der Ablaufvorrichtung eine elektrische Regelschaltung eingesetzt ist, die die auf den Gurt ausgeübten Zugkräfte nach einer vorgegebenen Funktion regelt.In this case it is possible not to use speed alone which the belt expires to control, but the effect of this control, which in the force exerted on the belt to be used to correct the control, so to make a regulation. A corresponding development of the invention is accordingly characterized in that between the filler and the drainage device an electrical control circuit is used, which is exerted on the belt Regulates tensile forces according to a specified function.
Für eine Beeinflussung der Ablaufvorrichtung durch elektrische Mittel stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ablaufvorrichtung mit einer elektrisch steuerbaren Reibungsbremse gekoppelt ist, die von den elektrischen Mitteln beeinflußt wird.For influencing the drainage device by electrical means different options are available. In an expedient execution the invention provides that the drain device with an electrically controllable Friction brake is coupled, which is influenced by the electrical means.
Eine andere Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufvorrichtung aus einem elektrisch steuerbaren hydraulischen Zylinder besteht, der von den elektrischen Mitteln beeinflußt wird, oder mit einem solchen gekoppelt ist, Um die Steuerung der Ablaufvorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit von den fahrzeugeigenen Energiequellen unabhängig zu machen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Energie zur Steuerung der Ablaufvorrichtung einem vom Fahrzeugenergienetz getrennten Energiespeicher entnommen wird.Another embodiment of the invention is characterized in that the drainage device consists of an electrically controllable hydraulic cylinder, which is influenced by the electrical means, or coupled with such is to control the drain device to increase the safety of the Making the vehicle's own energy sources independent is a further development of the Invention before that the energy to control the drain device one from the vehicle power network separate energy storage is taken.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in den Fällen, in denen der Sicherheitsgurt beansprucht wird, nicht dessen Materialeigenschaften über den Weg, den der Körper des Fahrzeuginsassen bei einem Aufprall zurücklegt, und die Geschwindigkeit, mit der dieses geschieht, entscheiden, sondern daß diese Größen und damit auch die durch den Gurt ausgeübte Kraft auf die Jeweils günstigsten Werte bzw. den günstigsten Verlauf in Abhängig keit von der Zeit voreinstellbar sind. Diese Werte sind alterungsbeständig, reproduzierbar und können Jederzeit leicht kontrolliert werden, z. B. im Zuge einer technischen Uberwachungshandlung.The advantages achieved with the invention are in particular: that in the cases in which the seat belt is stressed, not its material properties the path taken by the occupant's body in the event of a collision, and the speed with which this happens decide, but that this Sizes and thus also the force exerted by the belt on the most favorable in each case Values or the most favorable course can be preset as a function of time are. These values are resistant to aging, reproducible and can easily be changed at any time controlled, e.g. B. in the course of a technical surveillance act.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Sicherheitsgurt, dessen Ablaufgeschwindigkeit elektrisch gesteuert wird, Fig.2 einen Sicherheitsgurt, bei dem die Kraft, die er auf den Menschen ausübt, durch Steuerung der Ablaufgeschwindigkeit elektrisch geregelt wird.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. 1 shows a seat belt, the speed of which is controlled electrically, Fig. 2 a seat belt, where the force that it exerts on people by controlling the speed of the process is controlled electrically.
In Fig. 1 ist ein Hüft- oder Schultergurt 1 dargestellt, der an einer Seite in üblicher Weise im Fahrzeug verankert ist. An der anderen Seite befindet sich eine Ablaufvorrichtung 2, beispielsweise ein an sich bekannter Gurtaufrollmechanismus. Er ist mit einer nicht dargestellten gängigen Rückziehfeder versehen und mit einer Reibungsbremse 3 gekoppelt, die etwa eine Scheiben oder Backenbremse bekannter Bauart sein kann. Ihre Bremskraft wird elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, z. B. mittels eines Hydrospeichers, gesteuert, wobei die Steuerung der hydraulischen oder pneumatischen Einrichtungen wiederum elektrisch gesteuert wird; In Fig. 1 ist dies durch einen elektro-mechanischen Wandler 4, den Wirkungslinien mit der Reibungsbremse 3 verbinden, angedeutet. Da der Technik viele Möglichlceiten zum Steuern von mechanischen Bremsvorrichtungen durch elektrische Mittel zur Verfügung stehen, braucht hier auf Einzelheiten nicht näher eingegangen zu werden.In Fig. 1, a hip or shoulder belt 1 is shown, which is attached to a Page is anchored in the usual way in the vehicle. Located on the other side a drain device 2, for example a belt retractor known per se. It is provided with a common retraction spring, not shown, and with a Friction brake 3 coupled, such as a disc or shoe brake of known type can be. Your braking force is electric, hydraulic or pneumatic, e.g. B. by means of a hydraulic accumulator, controlled, the control of the hydraulic or pneumatic devices are in turn controlled electrically; In Fig. 1 this is by an electro-mechanical converter 4, the lines of action with the friction brake 3 connect, indicated. As technology offers many possibilities for controlling mechanical Braking devices are available by electrical means, needs here on Details not to be discussed in more detail.
Der Wandler 4 ist mit dem Ausgang eines Funktionsgenerators 5 verbunden, der auf eine elektrische Elngangsgrdße hin eine elektrische Ausgangsgröße, also einen Strom oder eine Spannung abgibt, die von der betreffenden Eingangsgröße abhängt und vorzugsweise zusätzlich zeitabhängig ist. Dies kann im einrachsten Fall ein Integrator oder ein mit nicht linearen Gliedern, wie Dioden, Transistoren usw., versehenes Sbertragungsnetzwerk sein. Als Eingangsgröße wird ihm über einen Verstärker 6 die Ausgangsspannung eines Beschleunigungsmessers 7 zugeführt, der an einer geeigneten Stelle im Falwzeug untergebracht ist. Als Beschleunigungsmesser läßt sich etwa ein Aufnehmer, der aufgrund des piezo-elektrischen Effekts bei mechanischer Verformung eine elektrische Spannung abgibt, einsetzen oder Jeder andere auf die Beschleunigung reagierende mechanisch-elektrische Wandler bekannter Bauart.The converter 4 is connected to the output of a function generator 5, which, in response to an electrical input variable, is an electrical output variable, that is emits a current or a voltage that depends on the relevant input variable and is preferably also time-dependent. In the simplest case, this can be a Integrator or one with non-linear terms, such as diodes, transistors, etc., be provided transmission network. An amplifier is used as an input variable 6 the output voltage of an accelerometer 7 is fed to a suitable Place is housed in the folding equipment. An accelerometer can be used as an accelerometer Sensor, which is due to the piezo-electric effect in the event of mechanical deformation emits an electrical voltage, use or anyone else on the acceleration reacting mechanical-electrical converter of known design.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Beim normalen Fahren gibt der Beschleunigungsmesser 7 nur geringe Spannungen beim Jeweiligen Beschleunigen oder Abbremsen der Geschwindigkeit ab. Sie werden vom Verstärker 6 verstärkt und dem Funktionsgenerator 5 zugeführt, der auf Eingangsspannungen geringer Höhe bis zu einem voreingestellten Schwellenwert gar keine oder nur eine kleine Ausgangsspannung abgibt, die den Wandler 4 nicht beeinflußt0 Die Reibungsbremse 3 ist damit unwirksam, und der Ourt 1 kann in dem vom Insassen gewünschten Maße von der Ablaufvorrichtung 2 abgerollt werden, wobei nur die verhältnismäßig kleine Krart der Rückziehfeder überwunden werden muß. Tritt infolge eines Aufpralls oder dergleichen eine starke Bremsverzögerung auf, die einer starken negativen Beschleunigung entspricht, so liefert der Beschleunigungsmesser 7 eine hohe Spannung, die -wiederum durch den Verstärker 6 verstärkt - den Funktionsgenerator 5 beaufschlagt. Sie hat eine nach einer vorgegebenen Funktion zeitlich ansteigende Ausgangsspannung des Funktionsgenerators zur Folge. Diese zeitabhängige Spannung wirkt über den Wandler 4 auf die Reibungsbremse 3 ein, so daß diese die Ablaufvorrichtung 2 in steigendem Maße abbremst.The device works as follows. In normal driving there is Accelerometer 7 only low voltages when accelerating or Decelerate the speed. They are amplified by the amplifier 6 and the Function generator 5 fed to the input voltages low level up to a preset threshold value, no or only a small output voltage which does not affect the converter 4 0 The friction brake 3 is therefore ineffective, and the Ourt 1 can be removed from the drainage device to the extent desired by the occupant 2 are unrolled, with only the relatively small Krart of the retraction spring must be overcome. If there is a strong kick as a result of an impact or the like Braking deceleration, which corresponds to a strong negative acceleration, so delivers the accelerometer 7 a high voltage, the -in turn by the Amplifier 6 amplifies - the function generator 5 is applied. She has one after output voltage of the function generator that increases over time according to a given function result. This time-dependent voltage acts on the friction brake via the converter 4 3, so that it brakes the drainage device 2 to an increasing extent.
Der Gurt 1 kann demnach zunächst noch mit einer gewissen Geschwindigkeit abrollen, und dann wird diese Geschwindigkeit immer kleiner, um schließlich zu Null zu werden. Dadurch wird verhindert, daß der Insasse mit der vollen Beschleunigungskraft in den Gurt prallt und unter Umständen verletzt wird. Vielmehr steigt die Beschleunigungskraft hier allmählioh an, was physisch weitaus günstiger ist. Andererseits wird die Höchstgeschwindigkeit, mit der der Gurt 1 ablaufen kann, durch den Funktionsgenerator 5 so begrenzt, daß der größte zur VerfUgung stehende Weg, der durch die Entfernung des Kopfes eines in normal zurückgelehnter Haltung auf den Vordersitzen angeschnallten Fahrzeuginsassen von der Windschutzscheibe gegeben ist, nicht Uberschritten wird. Entsprechende Beziehungen gelten für die zulässige Höchstgeschwindigkeit und den freien Weg der auf den Rücksitzen angeschnallten Personen.The belt 1 can therefore initially still at a certain speed roll off, and then this speed becomes smaller and smaller, finally to zero to become. This prevents the occupant from using the full acceleration force bounces into the belt and may be injured. Rather, the acceleration force increases here gradually what is physically far more favorable. On the other hand, the top speed with which the belt 1 can run, limited by the function generator 5 so that the greatest available path that is by removing the head of a Vehicle occupants strapped to the front seats in a normal leaning back position given by the windshield is not exceeded. Appropriate Relationships apply to the maximum permissible speed and the free travel on the rear seats belted people.
In Fig. 2 ist eine etwas abgewandelte Vorrichtung dargestellt.In Fig. 2 a somewhat modified device is shown.
Der einseitig verankerte Gurt 11 ist hier über eine kardanische Aufhängung 12 mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders 13 verbunden, der über ein Ventil 13a von einem Wandler 14 gesteuert wird. Ferner ist am Zylinderkolben oder an der Aufhängung 12 oder am Gurt 11 eine hier nicht dargestellte Rückziehfeder angebracht. Am Gurt 11 ist ein Kraftmesser 17 mit einem Dehnungsmeßstreifen befestigt. Er liefert eine elektrische Spannung, die der auf den Gurt ausgeübten Kraft proportional ist. Sie wird durch einen Verstärker 16 verstärkt, mit einer zeitlich variablen Führungsgröße verglichen und die Abweichung einer Regelschaltung 15 als Regelgröße zugeführt. Die Regelschaltung 15 liefert daraufhin als Stellgröße eine elektrische Spannung, deren Höhe zeitabhängig ist. Sie regelt über den Wandler 14 die Ventilstellung des Hydraulikzylinders 13 und damit die Kolbenbewegung dergestalt, daß die am Gurt 11 auftretende Kraft einer durch die Führungsgröße vorgegebenen Funktion folgt. Diese läßt anfangs eine geringere und dann eine allmählich steigende Kraft am Gurt 11 zu. Der Minimalwert der Kraft ist entsprechend dem verfügbaren freien Weg, den der Insasse bis zum Anstoßen an die Windschutzscheibe oder ähnliches zurücklegen kann, bemessen.The belt 11 anchored on one side is here via a cardanic suspension 12 connected to the piston of a hydraulic cylinder 13, which via a valve 13a is controlled by a converter 14. It is also on the cylinder piston or on the suspension 12 or a retraction spring, not shown here, is attached to the belt 11. On the belt 11 a dynamometer 17 is attached to a strain gauge. He delivers one electrical voltage proportional to the force exerted on the belt. she is amplified by an amplifier 16, with a time-variable reference variable compared and fed the deviation to a control circuit 15 as a controlled variable. The control circuit 15 then supplies an electrical voltage as a manipulated variable, the amount of which is time-dependent. It regulates the valve position of the via the converter 14 Hydraulic cylinder 13 and thus the piston movement in such a way that the belt 11 occurring force follows a function specified by the reference variable. These initially leaves a lower and then a gradually increasing force on the belt 11 to. The minimum value of the force corresponds to the available free path that the Occupant can lie back until they hit the windshield or the like, measured.
Ein Schwellenwert, unterhalb dem die Regelung nicht anspricht, erlaubt beim normalen Fahren die freie Bewegung des Insassen, sofern sie nicht ruckhaft erfolgt.A threshold value below which the control does not respond is permitted in normal driving the free movement of the occupant, provided it is not jerky he follows.
Natürlich kann in Fig. 2 anstelle eines Hydraulikzylinders 19 auch eine mit einer Aufrollvorrichtung gekoppelte Reibungsbremse eingesetzt werden oder Jede andere bekannte Ablauf-und Bremsvorrichtung. Desgleichen ist in Fig. 1 die Reibungsbremse 3 durch Jede andere Bremsvorrichtung ersetzbar. Die Energie für die Bremssteuerung wird in beiden Anordnungen aus Sicherheitsgründen zweckmäßig einem vom Fahrzeugversor gungsnetz unabhängigen Energiespeicher, beispielsweise einem Druckluftbehälter, einem Hydrospeicher und/oder einer Batterie entnommen. An das Gurtmaterial werden in beiden Fällen keine besonderen AnsprUche gestellt; es muß nur mit der maximal zugelassenen Kraft, die in beiden Anordnungen berechenbar und voreinstellbar ist, belastet werden können.Of course, instead of a hydraulic cylinder 19 in FIG a friction brake coupled to a retractor can be used or Any other known draining and braking device. Likewise in Fig. 1 is the Friction brake 3 can be replaced by any other braking device. The energy for that Brake control is used in both arrangements for safety reasons expediently an energy store independent of the vehicle supply network, for example taken from a compressed air tank, a hydraulic accumulator and / or a battery. In both cases, no special requirements are placed on the belt material; it just has to be with the maximum permissible force, which can be calculated in both arrangements and can be preset, can be charged.
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| DE2215892A DE2215892A1 (en) | 1972-04-01 | 1972-04-01 | SAFETY BELT |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| DE (1) | DE2215892A1 (en) |
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