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Sicherheitsgurtsystem mit einer Gurtspannvorrichtung Die Erfindung
bezieht sich auf ein Sicherheitsgurtsystem für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge,
mit einer Gurtspannvorrichtung, die durch einen bei Überschreitung einer kritischen
Fahrzeugverzögerung ansprechenden Sensor in Tätigkeit gesetzt wird.
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Untersuchungen haben ergeben, daß bei einem Aufprallunfall der Fahrzeuginsasse
nicht allein durch das Sicherungssystem abgebremst wird. Vielmehr wird ein Teil
seiner gesamten kinetischen Energie in Deformation des Fahrzeugs umgewandelt, denn
der Insasse ist in irgendeiner Form über sein Sicherungssystem mit dem Fahrzeug
verbunden. Dieser Energieanteil hangt davon ab, wie groß nach dem Aufprall des Fahrzeugs
die
!(elativgeschwindigkcil zwizzçisctlen Insasse unt Fahrzeug wird, wie fest er also
mit dem Fahrzeug verbunden ist. Untersuchungen über den Einfluß der Gurtlose haben
gezeigt, daß die Verzögerungen und Gurtkräfte mit zunehmender Gurt lose und damit
zunehmender elativgeschwindigkeit ansteigen.
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Als Konsequenz ergibt sich aus den vorstehenden Erkenntnissen, daß
das Gurt system den Fahrzeuginsassen möglichst früh an der Fahrzeugverzögerung teilhaben
lassen und nur begrenzte Relativwege zwischen Insassen und Fahrzeug zulassen sollte.
Der Fahrzeuginsasse sollte also schon möglichst früh von den Gurten zurückgehalten
werden. Dies bedeutet aber, daß er durch den Gurt sehr fest und damit außerordentlich
unbequem auf den Sitz angeschnallt werden maste.
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Es ist zwar bekannt, daß die Gurtlose durch Gurtaufrolleinrichtungen
relativ gering gehalten werden kann. Bei starker Belastung der Gurte, wie sie bei
einem Frontalaufprall des Fahrzeuges auftreten, zeigt sich jedoch, daß das auf einer
Trommel aufgerollte Gurtband durch Zug sich zunächst fester zusammen zieht und dabei
ein bis zu 300 mm langes Gurtstück freigibt. Durch diesen sogenannten Filmspuleneffekt
werden die auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Verzögerungskräfte stark erhöht.
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1s ist weiterhin bekannt, diesen nac'ltciligWen Elf'fett (ladurch
zu vermeiden, daß man eine Gurtspannvorrichtung vorsieht, welche die Gurtlose in
Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrzeugverzögerung eliminiert. Bei einer durch
die 11Automobiltechnische Zeitschrift", Heft 74 (1972), bekanntgewordenen Lösung
ist das Gurt system in aufwendiger Weise über ein Hydraulik- und Hebelsystem mit
dem hydraulischen Stoßfänger des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt, so daß die Gurtvorspannung
proportional der Fahrzeugverzögerung ist.
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Eine andere Lösung, die sich durch einen erheblichen technischenostenaufwand
auszeichnet, ist der deutschen Offenlegungsschrift 1 756 657 entnehmbar. Danach
soll ein Elektromotor über einen mit dem Bremspedal des Fahrzeugs verbundenen Schalter
derart verbunden sein, daß beim Betätigen durch den Elektromotor die Gurtbandrolle
aufgerollt wird.
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Durch diese Maßnahme soll erreicht werden? daß der Gurt, auch wenn
sich der Fahrer zu diesem Zeitpunkt nach vorn bewegt, keine Gurtlose zum Zeitpunkt
des Eintretens eines Unfalls aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Gurtvorspanneffekt
ei Eintritt einer kritischen Fahrzeugverzögerung mit einfacheren Mitteln als bei
den genannten Literaturstellen zu erreichen und damit mögliche Störquellen zu
climiniercn.
Gemäß der Erfindung wird das l'roblem dadurch gelöst, daß als Gurtspannvorrichtung
eine im normalen Betriebszustand des Fahrzeuges durch eine Sperre unter Vorspannung
gehaltene Feder dient und daß die Sperre durch den Sensor betätigbar ist.
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Der Gurt kann nun, ohne daß er hinderlich ist, mit einer normalen
Gurtlose angelegt werden und erlaubt eine gewisse Bewegungsfreiheit. Durch einen
geeigneten Sensor der bei Aufprall oder sehr starker Verzögerung einer Sperre löst,
zerd die Federkraft frei, die den Gurt in der ersten Unfallphase fest gegen den
Körper zieht. Eine komplizierte Mechanik sowie störanfällige Antriebssysteme entfallen.
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Die erfindungsgemäße Gurtspannvorrichtung sollte mindestens einem
der Befestigungspunkte der Gurte am Faiirzeugkörper zugeordnet sein, wobei es sich
vorzugsweise um einen Befestigungspunkt am Fahrzeugboden bzw. Kardantunnel handeln
sollte.
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In diesem Fall ist eine Ausführungsform der Erfindung besonders praktikabel,
nach der mindestens eines der zur Befestigung am Fahrzeugkörper dienenden Gurtenden
an einem Schlitten befestigt ist, der nach Lösen der Sperre durch die vorgenannte
Feder in einer Schlitzführung entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges verschiebbar
ist. Der
Schlitten wird dabei zweckmäßig durch die als Gegenhalter
des Gurtendes am Fahrzeugkörper dienende Verstärkungsplatte gebildet.
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Zur Betätigung des Schlittens kann jede beliebige geeignete Feder
dienen. Erfindungsgemäß wird eine schraubenförmige mechanische Zugfeder bevorzugt.
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Als Sperre für die Gurtspannvorrichtung kann ein quer zur Bewegungsrichtung
der letzteren verschiebbarer Stift dienen, der durch einen in Abhängigkeit von der
Fahrzeugverzögerung gesteuerten Elektromagneten betätigbar ist. DerImpuls für den
E-Magnet kann von einem Pendel ausgehen, der bei Wagenverzögerung anspricht (wie
bei Gurtaufrollern) oder von einem Kontakt an der Stoßstangenbefestigung.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Schlitten nach
Betätigung durch die Feder in seiner hinteren Endstellung durch eine Blockiervorrichtung
gehalten. Ferner ist es zweckmäßig, auf halbem Wege zwischen den beiden Endstellungen
des Schlittens eine zusätzliche Blockiervorrichtung vorzusehen. Die Zwischenblockierung
ist eine zusätzliche Sicherung. Ist der Unfall soweit fortgeschritten, daß der Schlitten
die Endstellung nicht mehr erreichen kann, so dient die Zwischenblockierung als
Haltepunkt.
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Eine andere Alternative der erfindungsgemäßen Gurtspannvorrichtung
zeichnet
sich dadurch aus, daß mindestens ein Gurtende auf eine drehbare Trommel auf läuft,
welche nach Lösen der Sperre durch eine vorgespannte Feder unter Zwischenschaltung
eines Getriebes antreibbar ist. Auch hier kann grundsätzlich eine Blockiervorrichtung
vorgesehen sein, damit das Gurt system gespannt bleibt. Um eine übermäßige Körperbelastung
zu vermeiden, wird jedoch erfindungsgemäß bevorzugt, daß der Feder eine entgegen
der Antriebsrichtung der Trommel wirkende Dämpfungsvorrichtung zugeordnet ist.
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Dadurch wird der Fahrzeuginsasse in den auf den Unfall unmittelbar
folgenden Phasen durch die in dem Gerät enthaltende Kombination Dämpfer / Feder
elastisch zurückgehalten.
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Die gesamte Gurtspannvorrichtung ist zweckmäßig in einem gemeinsamen
Gehäuse angeordnet, welches am Fahrzeugboden oder Kardantunnel verankert sein kann.
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Auch hier bietet sich für die Betätigung der Trommel wiederum eine
mechanische Feder (z. B. Druckfeder) an. Um den gewünschten Dämpfungseffekt leichter
erzeugen zu können, empfiehlt es sich indessen hier, eine in rückwärtiger Richtung
gedämpfte Gasfeder zu verwenden.
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Als Getriebe wird eine Kombination Zahnrad-Zahnstange vorgeschlagen,
wobei die Feder letztere beaufschlagt und durch Eingriff einer elektromagnetbetätigten
Sperrklinke in die Verzahnung derselben leicht unter Vorspannung gehalten werden
kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der ErfindUng sind aus der Zeichnung,
in der die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht ist sowie
aus der nachstehenden Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
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In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 den Fahrersitz eines Personenkraftfahrzeuges
mit Dreipunkt-Siherheitsgurtsystem in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 die Einzelheit
"A" aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie
III - III in Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung eines Pfeiles C in Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V - V in Fig. 4, Fig. 6 den Fahrersitz eines
Personenlcraftfahrzeuges mit Zweipunkt-Sicherheitsgurt in perspektivischer Ansicht,
Fig.
7 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gurtspannvorrichtung im Längsschnitt
und Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII - VIII in Fig. 7.
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Nach Fig. 1 bis 5 bezeichnet 10 den Fahrersitz eines Personenkraftfahrzeuges,
11 die linie Vordertür, 12 den mittleren Seitenholm der Karosserie und 13 den Kardantunnel
des Fahrzeuges. Das aus Fig. 1 erkennbare Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem besteht
aus einem Schultergurt 14, einem Beckengurt 15 und einem gemeinsamen Zugteil 16,
welches ein Gurtschloß 17 trägt, an dem die beiden zusammenlaufenden Enden von Schultergurt
14 und Beckengurt 15 mittels einer nicht gezeigten Schloßzunge lösbar befestigt
sind. Die drei Befestigungspunkte des Gurtsystems 14, 15, 16 liegen einmal am Seitenholm
12 (Festpunkt 18), ferner am Fahrzeugboden (Festpunkt 20) sowie am Kardantunnel
13 (Festpunkt 21).
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Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist der Festpunkt 21
am Kardantunnel 13 entgegen der Fahrtrichtung verschiebbar angeordnet. Die Befestigungsplatte
22 des Zugteils 16 ist zu diesem Zweck mittels eines Schraubenbolzens 23 in einem
Schlitz 24 geführt. Den Gegenhalter bildet eine Verstärkungsplatte 25, die durch
eine Mutter 26 am Schraubenbolzen 23 befestigt ist und als Schlitten
auf
Igührungsschienen 27 mit Gegenhaltern 2-8 gleitet.
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Wie Fig. 4 zeigt, bilden die Führungsschienen 27 ein gemeinsames Bauteil,
welches von innen her am Kardantunnel befestigt ist. Am Schlitten 25 greift eine
vorgespannte Zugfeder 29 an, der Schlitten 25 ist jedoch in seiner aus Fig. 1 und'2
ersichtlichen Normallage durch einen Stift 30 gehalten. Der Stift 30 kann durch
einen in Fig.
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5 schematisch angedeuteten Elektromagneten 31 aus einer Sperrstellung
herausgezogen werden. Dies tritt ein, sobald der Elektromagnet durch geeignete Sensoren,
die auf bestimmte Fahrzeugverzögerungen ansprechen, erregt wird.
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Der Impuls für den Elektromagnet kann von einem Pendel ausgehen, der
bei Wagenverzögerung-anspricht (wie bei Gurtaufrollern) oder von einem Kontakt an
der Stoßstangenbefestigung. Nachdem der Stift 30 den Schlitten 25 freigegeben hat,
wird dieser durch die vorgespannte Zugfeder 29 in Pfeilrichtung 32 bewegt. Er überläuft
dabei die schrägen Flächen 33 zweier Blockiervorrichtungen 34, 35, ehe er durch
die End-Blockiervorrichtung 35 in seiner hinteren Endstellung fixiert wird. Die
Blockiervorrichtungen 34, 35 bestehen jeweils aus einem Paar von Vierkanten 36,
die durch Druckfedern 37 beaufschlagt sind (Fig. 4 und 5). Die Länge der Schlittenführung
27 bzw. des Schlitzes 24 ist so bemessen, daß das Gurtsystem 14, 15, 16 in der hinteren
Endstellung des Schlittens 25 ohne jegliche Gurtlose
fest am Körper
des Fahrzeuginsassen anliegt und somit die Verletzungsgefahr desselben bei Aufprallunfällen
auf das erreichbare Optimum vermindert wird. Die Zwischenblockierung 34 ist eine
zusätzliche Sicherung. Ist der Unfall soweit fortgeschritten, daß der Schlitten
25 die Endstellung nicht mehr erreichen kann, so dient die Zwischenblockierung als
Haltepunkt.
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Als Vorteile der vorgeschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Gurtspannvorrichtung sind zu nennen: Schnelles und einfaches Spannen des Gurt systems
ohne Hydraulik oder Motor. Voll funktionsfähige Gurte in allen Stellungen. Schnellste
Kontaktgabe durch Strom. Einfache Einbaumöglichkeiten.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 besteht das Gurtsystem aus
einem einzigen Gurt 38, der einerseits am Seitenholm 12, andererseits am Kardantunnel
13 befestigt ist.
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Die in Fig. 7 und 8 gezeigte Gurtspannvorrichtung kann jedoch ohne
weiteres auf ein Dreipunkt-Gurtsystem, wie es beispielsweise aus Fig. 1 ersichtlich
ist, oder andere beliebige Gurt systeme angewendet werden. Der Gurt 38 nach Fig.
6 besitzt an seinem unteren Ende ein Gurtschloß 39, das mit einer Schloßzunge am
unteren Befestigungsteil 40 lösbar verbunden ist.
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Die aus Fig. 7 und 8 ersichtliche Gurtvorspannvorrichtung kann entweder
am unteren Gurtende zwischen Gurtband 38 und Gurtschloß 39 oder am oberen Befestigungspunkt
zwischen Gurtband 38 und oberem Befestigungsteil 4i angeordnet sein.
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Im letzteren Fall könnte die Gurtspannvorrichtung ein gesondertes
Befestigungsteil 41 ersetzen.
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Wie aus Fig. 7 und 8 hervorgeht, ist die>Gurtspannvorrichtung folgendermaßen
aufgebaut: In einem Gehäuse 42 ist eine Trommel 43, die mit einem Zahnrad 44 kraftschlüssig
verbunden ist, gelagert. Eine Zahnstange 45 mit einem Auge 46 ist mit einem vorgespannten
Federelement 47, beispielsweise einer Gasfeder, belastet, welche im Ausschub ungedämpft,
im Einschub aber entsprechend gedämpft ist. Eine Sperrklinke 48 greift in die Zahnstange
45 ein und wird an ihrer langen Hebelseite 49 durch zwei aufeinanderstehende Platten
50 und 51 angestützt. Eine Blattfeder 52 drückt die Sperrklinke 48 nach unten. Ein
Elektromagnet 53, der an dem Gehäuse 42 befestigt ist, wird im Zeitpunkt des Aufpralls
durch einen Sensor 54, der an dem schematisch angedeuteten Stoßfänger 55, oder in
demselben sitzt, betätigt und schlägt mit seinem angespitzten Kern 56 gegen die
Platten 50, 51, die an den Berührungsflächen magnetkernseitig eine Kerbe 57 besitzen.
Die Platten 50, 51 kippen ineinander, die Sperrklinke 48 ist frei und damit wird
die Zahnstange 45 durch das Federelement 47 ungedämpft in Pfeilrichtung 58
bewegt.
Die Zahnstange 45 dreht das Zahnrad 44 mit Trommel 43 und spult den Gurt 38 in Pfeilrichtung
auf. Der Insasse wird dadurch schnell und fest in den Sitz hineingezogen.
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Durch die nun entstandene minimale Gurtlose, steht dem Insassen ein
großer Verzögerungsweg zur Verfügung.
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Bei einer übermäßigen Belastung des Körpers wird der Gurt 38 von der
Trommel 43 zurückgespult. Dabei muß über Zahnrad 44 und Zahnstange 45 das stark
gedämpfte Federelement 47 zurückbewegt werden. Auf diese Weise wird die auf den
Fahrzeuginsassen einwirkende Verzögerung auf einem zumutbaren Wert gehalten.
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Patentansprüche