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Stoßdämpfungsvorrichtung, insbesondere für die Insassen von Kraftfahrzeugen
und für Fallschirmspringer Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpfungsvorrichtung
für Personen oder Lasten, die sich während eines Beförderungsvorganges in einem
angeschnallten Zustand befinden, insbesondere für die Insassen von Kraftfahrzeugen
und für Fallschirmspringer, mit vorzugsweise Gurtbandstücken, die dazu eingerichtet
sind, sich im Falle einer stoßartigen Belastung kontrolliert zögernd zu verlängern.
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Vorrichtungen dieser Gattung sind in zahlreichen Audihrungsformen
bekannt, vor allem auch bei Sicherheitsgurten für Kraftfahrzeuge, und zwar überwiegend
in der Form, daß der Sicherheitsgurt in Falten gelegt ist und die Falten durch Reißnähte
miteinander verbunden sind. Beim Auftreten einer stoßartigen Belastung des Gurtes,
wie sie bei einem Zusammenstoß von Fahrzeugen auftritt, reißen die Nähte in einer
vorausbestimmten Reihenfolge auf und geben die Falten nach und nach frei, so daß
sich das Gurtband dadurch kontrolliert zögernd verlängert.
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Auf diese Weise wird der Stoß nicht mit seiner momentanen Spitzenbelastung
auf den Körper der betreffenden Person übertragen, vielmehr kann der Körper in dem
sich verlängernden Gurt um einen gewissen Betrag entgegen der Stoßrichtung nachgeben,
wodurch eine schonende Wirkung erzielt wird.
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Eine andere bekannte Stoßdämpfungsvorrichtung besteht im wesentlichen
aus einer Schleifkupplung und aus einem über diese Kupplung gezogenen Stahlseil.
Die Verlängerung des Gurtbandes geschieht hierbei mittels des Stahlseiles, welches
bei seinem Abziehen von der Kupplung durch diese gebremst wird.
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Auch bei Ausrüstungen für Fallschirmspringer sind Stoßdämpfungsvorrichtungen
bekannt, welche die Aufgabe haben, die Ubertragung der Entfaltungsstöße der Schirmkappe
auf den Springer zu verringern. Die Stoßdämpfungsvorrichtungen sind dabei teilweise
an den Haupttragegurten angeordnet.
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Die bekannten Vorrichtungen zur Stoßdämpfung, mit denen kinetische
Energie vernichtet werden soll, verzehren etwa bis zur Hälfte der maximal zu vernichtenden
kinetischen Energie. Dabei erfolgt der Kraftanstieg allmählich und erreicht schließlich
seinen höchsten Wert. Dadurch geht ein Teil des zur Verfügung stehenden Weges für
die Verlagerung des betreffenden Körpers oder Gegenstandes verloren. Beim Führer
eines Kraftfahrzeuges reicht dieser Weg an sich von dessen normaler Sitzposition
an der Rückenlehne seines Sitzes bis zur Oberfläche des Lenkrads, jedoch wird dieser
Weg von den bekannten Systemen für die Vorwärtsverlagerung des Körpers im Regelfall
nicht ausgenutzt, weil die Aufzehrung der maximal vernichtbaren kinetischen Energie
schon erheblich vor dem Zcitpunkt gesche en ist, an dem der Körper den an sich zur
Verfügung stehenden Weg ganz durchschritten hat, d. h. die Stoßdämpfung ist beispielsweise
schon
nach etwa 20 cm Wegstrecke beendet. Die Ursache dafür ist,
wie gesagt, weniger eine nichtausreichende VerlängePtegsmoglichkeit des Gurtes als
vielmehr ein zu früher Erreichen des maximalen Wertes der von der Stoßdämpfungsvòrrichtung
beherrschbaren Last. Als unmittelbarer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ergibt
sich daraus die Beschrånkung eines wirksamen Schutzes gegen ernsthafte Verletzongen
auf verMleichsweise niedrige Geschwindigkeit, Bei höheren beschwindigkeiten ist
dagegen auch die im Anschluß an die Dämpfung noch verbleibende Stoßkraft groß genug,
um zerstörende Wirkungen auszuüben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, eine Stoßdämpfungsvorrichtung
zu schaffen, die möglichst das Doppelte an kinetischer Energie gegenüber herkömmlichen
Systemen vernichten kann, indem sie den zur Verfügung stehenden Weg für die Verlagerung
des Körpers oder der Last soweit wie möglich ausnutzt.
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Dieser Weg ist insbesondere auf dem vorderen Beifahrersitz eines Kraftfahrzeuges
und auch bei einem Fallschirmspringer~ verhältnismäßig lang und sollte dazu ausgenutzt
werden, die betreffende Person zu schützen. Je mehr dieser Weg nutzbringend erfaßt
werden kann, um so höhere Geschwindigkeiten lassen noch eine begründete Aussicht
auf Rettung zu. Vor allem soll auch das gefährliche Zurückfedern der stoßgedämpften
Masse, z. B. Personen, verhindert werden, wozu es erforderlich ist, die Energievernichtung
ausschließlich unter bleibender Verformung der Elemente der Vorrichtung zu vollziehen.
Dies alles gilt nicht nur für Kraftfahrzeuginsassen und Fallschirmspringer, sondern
beispielsweise auch für sonstige Personen, die sich bei ihrer Arbeit anschnallen
müssen, z. B. Gerüst- und Brückenbauarbeiter, Fensterputzer und Bergsteiger, ferner
für an Fallschirmen abzuwerfende Lasten, beispielsweise Tiere und Fahrzeuge, und
schließlich für Bremsschirme, die einerseits zum
Abbremsen gelandeter
Flugzeuge sowie zum Verzögern von Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen bestimmt sind.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe geschieht nach der Erfindung durch
eine Stoßdämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Zweckbestimmung und mit den
eingangs genannten Merkmalen sowie mit dem Kennzeichen der Verwendung von nach kurzem
Anstieg ein konstantes Längsdehnverhalten aufweisenden linienförmigen Elementen
zum Aufbau der sich verlängernden Organe, vorzugsweise Gurtbandstücke. Dabei ist
der Ausdruck "linienförmige Elemente" im Sinne der Begriffsbestimmungen nach DIN
61 850 zu verstehen, allerdings nicht mit der Maßgabe, daß es sich um Glasseide
handelt. Gemeint sind vielmehr Fasern und Gebilde daraus, die in sehr verschiedener
Weise zusammengestellt sein können, z. B. als gefachtes Bündel, Garn, Zwirn, geschlagenes
Seil o. dgl..
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Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die linienförmigen
Elemente aus unverstreckten oder teilgestreckten linearen Polyamid- oder Polyester-Kunststofffasern
aufgebaut und bestehen insbesondere aus unverstreckten 6.6-Polyamid-Fasern (Handelsname
Nylon) oder aus unverstreckten Polyterephthalat-Fasern (Handelsname Diolen).
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Die Erfindung wirkt dahingehend, daß sich der angeschnallte Körper
oder Gegenstand im Anschluß an den Stoß nach kurzwegigem Kraftanstieg gegen eine
gleichbleibende Belastung während der zur Verfügung stehenden Wegstrecke verlagern
kann, bis schließlich die vorgesehene Verlängerung vollzogen ist und die Aufhaltung
mit nur noch leichtem Kraftanstieg erfolgt, abgesehen von der Restkraft, die sich
am Schluß des Vorganges ergibt.
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Die Energievernichtung durch die Stoßdämpfungsvorrichtung geschieht
ausschließlich
unter bleibender Verformung der linienförmigen Elemente so daß kein Zurückfedern
zu befürchten ist.
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als Vorteile der Erfindung ergeben sich neben dem wesentlich erhöhten
Schutz vor Verletzungen geringer Platzbedarf, große Flexibilität und niedriger Herstellungsaufwand.
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Eine Ausführungsform der Erfindung hat eine Stoßdämpfungsvorrichtung
zum Gegenstand, die eingeschaltet ist in den Verlauf des Gurtbandes eines Sicherheitsgurtes
für die Insassen von Personenbeförderungsmitteln, insbesondere Kraftfahrzeugen,
bei der das Gurtband durch Faltenlegung einen Längenvorrat hat und wobei die Falten
durch Reißnähte, durch eine Kapsel oder durch einen Textilschlauch in ihrer Lage
gehalten werden, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die gefaltete Gurtstelle
durch ein gurtparallel verlaufendes und an beiden Enden mit dem Gurt vernähtes Dehnstück
aus einem Werkstoff mit dem nach kurzem Anstieg konstanten Längsdehnverhalten überbrückt
ist, wobei die Längsdehnung wenigstens so lange erfolgt, bis das gefaltete Gurtstück
ganz gestrafft ist. Vorzugsweise besteht das Dehnstück aus gewebter Textilware -mit
dXen in Gurtlängsrichtung im wesentlichen geradliniwgverlaufenden, daß Dehnverhalten
bewirkenden linienförmigen Elementen. Dabei sollte das Dehnstück gurtbandartig gestaltet
und so breit wie der Sicherheitsgurt sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsbrm ist vorgesehen, daß mehrere Dehnstellen
über die Gurtlänge verteilt angeordnet sind, und zwar insbesondere an solchen Stellen
des Gurtverlaufes, die-bei einem Unfall den höchsten Belastungen ausgesetzt sind.
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Bei diesen Ausführungsformen wirkt die Stoßdämpfungsvorrichtung so
lange, bis das gefaltete Gurtbandstück ganz entfaltet ist
und dann
die Person starr festhält. Zwischen Stoß und abgeschlossener Gurtbandentfaltung
zieht sich das Dehnstck mit konstanter Kraft bis zur der durch den Längenvorrat
in den Falten vorausbestimmten Länge aus und vernichtet dabei den entsprechenden
Anteil an kinetischer Energie. Der Längenvorrat in deii Falten kann dem gesamten
Weg angeglichen sein, der für die Vorwärtsverlagerung der betreffenden Person in
dem betreffenden Fahrzeug zur Verfügung steht, und zwar je länger um so besser.
Die eingangs genannten Fasern gestatten ohne weiteres eine Dehnung von 400 % und
damit die Überbrückung eines Weges von beispielsweise 60 cm.
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Erfindungsgemäß kann bei einem Dreipunktgurt auch der Untergurt eine
Dehnstelle aufweisen, und die Erfindung sieht auch eine Kombination von Ankerseil
und Untergurtabschnitt mit Dehnstelle vor. Der Begriff Ankerseil wird durch den
Gegenstand des deutschen Patents 4 228 954 definiert.
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Die Erfindung umfaßt auch eine Stoßdämpfungsvorrichtung für Kraftfahrzeug-Sicherheitsgurte,
die sich dadurch auszeichnet, daß das ganze Gurtband des Sicherheitsgurtes als Stoßdämpfungsvorrichtung
ausgebildet ist, indem die das Gurtband bildende Textilware mit in Gurtlängsrichtung
im wesentlichen geradlinig verlaufenden, das beschriebene Dehnverhalten hewirkenden
linienförmigen Elementen ausgerüstet ist. In Weiterbildung dieses Gedankens kann
erfindungsgemäß ein vollständiges Körper gurtzeug für stoßzusichernde Personen oder
Tiere aus das gekennzeichnete Dehnverhalten aufweisendem Gurtmaterial gebildet sein.
Hierdurch lassen sich Verlagerungen in kombinierten Richtungen erzielen, wodurch
die Schutzwirkung weiter erhöht wird.
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Gemäß der Erfindung können bei einer Stoßdämpfungsvorrichtung an Fallschirmen
die Fallschirmfangleinen als ganzes linienförmige Elemente aus das beschriebene
Dehnverhalten besitzendem Werkstoff enthalten. Hierdurch treten Dämpfungswirkungen
ein, die denen, welche bereits für die Insassen von Kraftfahrzeugen beschrieben
wurden, entsprechend sind. Die starken Entfaltungsstöße bei Fallschirmen haben ohne
ausreichende Dämpfung die Möglichkeit zur Folge, daß Kappenteile verformt werden
und daß dadurch Flugrichtungen eintreten, die nicht gewünscht sind.
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Schließlich wird mit der Erfindung noch der Vorschlag gemacht, daß
die Stoßdämpfungsvorrichtung als Gurtband oder Seil ausgebildet ist, welches web-
oder schlagtechnisch aus linienförmigen Elementen mit geringerer Dehnfähigkeit einerseits
und aus solchen mit dem gekennzeichneten Dehnverhalten andererseits aufgebaut ist.
Dabei kann das Gurtband abwechselnd Kettfaden aus dem einen und aus dem anderen
Werkstoff enthalten.
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Auf diese Weise läßt sich die Längenbevorratung und damit die Grenze
für weiteren Auszug in das Naterial selbst einbauen, was erfindungsgemäß im einzelnen
so gelöst werden kann, daß die die geringere Dehnfähigkeit besitzenden linienförmigen
Elemente durch Hochbauschung mit einer gewünschten Strecklängenbevorratung versehen
sind. Der Begriff Hochbauschung ist der Textiltechnik entlehnt und umfaßt beispielsweise
die technische Gestaltung des Aufbaues von sogenannten Stretchstrümpfen.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen,
die -dieser Beschreibung angefügt sind.
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In der Zeichnung sind Beispiele für die Verwirklichung der Erfindung
dargestellt, welche nachstehend beschrieben werden.
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Es zeigen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Stoßdämpfungsvorrichtung
an einem Kraftfahrzeug- Sicherheitsgurt, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand
von Fig. 1, Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Dehnverhaltens bei Stoßdämpfungsvorrichtungen,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kettfäden bei einem Gurtband mit darin
selbst untergebrachter Strecklängenbevorratung.
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In Fig. 1 ist ein Abschnitt eines Gurtbandes 1 eines Kraftfahrzeug-Sicherheitsgurtes
zu erkennen, bispielsweise ein Abschnitt des Brustgurtes eines Dreipunktgurtes.
Der Gurt besteht aus herkömmlichem dehnungsarmen Gurtband. Dieses Band ist in der
gezeichneten Weise spiegelbildlich gefaltet, so daß sich eine Längenbevorratung
ergibt. Ein Dehnstück 2 ist an dem Gurtband 1 mittels einer Vernähung 3 befestigt,
und die auf diese Weise gebildete Stoßdämpfungsvorrichtung ist von einer Plastik-Schutzkappe
4 umhüllt. Die Kappe hat an ihren Enden schlitzartige Öffnungen, die so groß sind,
daß sich das Gurtband 1 zusammen mit'dem daran festgenähten Dehnstück 2 durch die
Schlitze hindurchbewegen kann.
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Das Dehnstück 2 ist im ganzen wie ein Gurtband gestaltet und hat die
gleiche Breite wie das Band 1. Seine Länge im ungedehnten Zustand entspricht ungefähr
der Länge der Faltstelle des Gurtbandes 1. In Längsrichtung des Dehnstückes 2 sind
linienförmige Elemente, beispielsweise Faserbündel (Garne), angeordnet, die aus
unverstreckten 6.6-Polyamid-Fasern bestehen. Die Vernähung 3 ist so vorgenommen,
daß die Enden des
Dehnstückes 2 mit den erwähnten Fasern untrennbar
mit dem Gurtband 1 verbunden sind. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel hält
die Vernähung 3 nicht die Falten in Form, vielmehr geschieht dies durch die Schutzkappe
4.
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Der Sicherheitsgurt mit der Stoßdämpfungsvorrichtung Wird in üblicher
Weise angelegt und verhältnismäßig stramm angezogen.
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vlies geschieht bei Vorhandensein einer Aufrollautomatik durch die
in dieser befindliche Feder. Kommt es zu einem Unfall, wirkt auf die angeschnallte
Person eine Kraft, welche die Person zu einer heftigen Vorwärtsbewegung zwingt.
Diese Bewegung soll durch den Gurt kontrolliert gebremst aufgehalten werden, d.
h. ein möglichst großer Teil der kinetischen Energie soll vernichtet werden. Bei
der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 greift die erwähnte Kraft in einem die Faltung
auseinanderziehenden Sinne von rechts und links am Gurtband 1 an. Dabei wird dieses
Gurtband aus der Schutzkappe 4 unter Entfaltung der Falten herausgezogen, und infolge
der Vernähung 3 wird das Dehnstück 2 mitgezogen, bis das Gurtband 1 gestreckt ist,
so daß dann die Bänder 1 und 2 längs parallel nebeneinander liegen, und zwar straff
ohne Falten.
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Zum Langziehen des Dehnstückes 2 bedarf es zunächst einer gewissen
Mindestkraft, die jedoch vom Augenblick des vorgesehenen Dehnverhaltens an konstant
bleibt, d. h. es ergibt sich ein konstantes Dehnverhalten bis zum Ende des Dehnungsvorganges,
dabei ist vorausgesetzt, daß sich die Verlängerung der Stoßdämpfungsvorrichtung
in den Grenzen des Weges vollzieht, der für die angeschnallte Person möglich ist,
ohne daß diese irgendwo anschlägt.
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Das Dehnverhalten des Dehnstückes 2 ergibt sich besonders deutlich
aus Fig. 3. Dort ist im Diagramm die beim Stoß auftretende
Belastung
in kp über der Vorwärtsverlagerung bzw.
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dem Weg in cm aufgetragen. Die Kurven stellen die Arbeitsaufnahme
des Dehnstückes bzw. der dieses Dehnstück bildenden Fasern in mkp dar. Die Kurve
B zeigt das Bekannte, während die Kurve E die Erfindung verdeutlicht. Da nach den
gegenwärtig gültigen-Prüfvorschriften für Sicherheitsgurte in Kraftfahrzeugen eine
Vorwärtsverlagerung um 30 cm kritisch ist, wird der diesbezügliche Punkt besonders
betrachtet. Geht man dabei von einer Belastung von 1800 kp aus, so zeigt die Kurve
B eine Arbeitsaufnahme von etwa 210 mkp beim Stand der Technik. Dem gegenüber weist
die Kurve E gemäß der Erfindung eine Arbeitsaufnahme von etwa 475 mkp aus, womit
ein wesentlich besserer Wert erreicht ist, d. h. die Energievernichtung kann durch
Anwendung der Erfindung gegenüber herkömmlichen Systemen erheblich verstärkt werden.
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Darüberhinaus zeigt das Diagramm aber noch weitere Vorteile der Erfindung,
nämlich die Möglichkeit, die Vorwärtsverlagerung beispielsweise bis auf 60 cm auszudehnen,
ohne daß sich das Dehnverhalten der gemäß der Erfindung einzusetzenden Fasern merklich
ändert. Bei dem Versuch, der dem Diagramm nach Fig. 3 zugrunde liegt, ergab sich
im Bereich von 30 cm Weg nur ein geringfügiger Belastungsanstieg über 1800 kp hinaus
und damí ein weiteres konstantes Dehnen bis zum Schlußanstieg im 60 cm-Bereich.
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Je nach Anwendungsfall können andere Wegstrecken der Vorwärtsverlagerung
sinnvoll und optimal sein.
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In Fig. 5 sind Kettfäden 5 aus unverstræcktem6.6-Polyamid-Fasermaterial
abwechselnd mit Kettfädenzaus gestreckter dehnungsarmer Kunstfaser zu erkennen,
wobei die Kettfäden 6 durch Falschdrehung hoch gbauscht sind und auf diese Weise
eine Strecklängenbevorratung in sich enthalten. Wird ein Band
dieser
Machart stoßbelastet, vollzieht sich ein Vorgang ähnlich dem zu Fig. 1 und 2 beschriebenen,
d. h. die Kettfäden 6 werden ausgezogen bis zur Streckung und nehmen dabei entsprechend
die mit ihnen durch die Webtechnik verbunden-en Kettfäden 5 als Dämpfungsglieder
mit.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den
nachfolgenden Patentansprüchen offenbarten Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können
sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Patentansprüche