DE2245249C2

DE2245249C2 - Zugkraftbegrenzer für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, Flugzeugen o.dgl.

Info

Publication number: DE2245249C2
Application number: DE2245249A
Authority: DE
Inventors: Takezo Hikone Shiga Takada
Original assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Current assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Priority date: 1971-09-18
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB1410655A; IT968142B; FR2154049A5; DE2245249A1; AU465250B2; JPS5332128B2; US3834496A; CA980315A; JPS4837815A; AU4677572A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zugkraftbegrenzcr für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen. Flugzeugen od dgl., der eine Klemmvorrichtung mit mindestens einem schwenkbar angeordneten Bremsteil sowie einer gegenüber dem Bremsteil längs einer Seile des Sicherheitsgurte, angeordneten Arretierplatte aufweist, das mit einer gegen den Sicherheitsgurt anlegbaren, sich quer über die Sicherheitsgurtfläche erstreckenden Reibungsfläche versehen ist und das Ausziehen des Sicherheitsgurtes durch Keibschluß behindert

In Fahrzeugen. Flugzeugen od. dgl angebrachte Sicherheitsgurte dienen dazu, die Insassen in ihrem Sitz zurückzuhalten, so daß die Insassen nicht gegen Fnhrzeuginnenflächen bei starker Abbremsung des Fahrzeugs schlagen können. Aus der DIi-PS 14 81 %9 ist eine Aufwickelvorrichtung für einen Sicherheitsgurt mit einer Gurttrommcl und einer Klemmvorrichtung zum lösbaren Einklemmen des Sicherheitsgurts in beliebigen Auszujrslängen bekannt, die Klemmbacken aufweist, von denen wenigstens eine mit einer Reibungsfläche versehen, von denen eine beim Abwikkeln und Herausziehen des Gurts vom Gurt gegen die andere gedruckt wird und den Gurt zwischen den Backen einklemmt Bei dieser bekannten Vorrichtung ist tier Gurt nach der Gurttrommel in Form einer Schleife um die eine schwenkbar angeordnete Klemmbacke an dieser anliegend herumgeführt und danach aus der Vorrichtung herausgeführt, wobei eine auf die 1 ramtnel

to einwirkende Aufwickelfeder den Gurt ständig derart über die schwenkbare Klemmbacke spannt daß diese bei einer bestimmten Ausziehkraft mit der anderen Klemmbacke in Klemmbeziehung tritt Bei dieser Vorrichtung wird zwar der Sicherheitsgurt ständig straff am Körper des Insassen gehalten, so daß bei starkem Abbremsen oder einer eventuellen Kollision des Fahrzeugs mit einem Gegenstand ein Aufschlagen der Insassen auf Fahrzeuginnenflächen verhindert wird, jedoch ist keine Möglichkeit der Vernichtung der kinetischen Energie des Insassen gegeben, so daß der menschliche Körper durch den relativ unelastischen Sicherheitsgurt einer extrem hohen Belastung ausgesetzt ist

Es sind Zugkraftbegrenzer für Sicherheitsgurte bekannt, mit denen die kinetische Energie des Insassen, die mit einer Kollision einhergeht, absorbiert wird. Aus der DEOS 15 31 48V ist ein derartiger Zugkraftbegrenzer zur Vermeidung von Verletzungen am zu schützenden menschlichen Körper, die durch eine starre Befestigung der Sicherheitsgurte auftreten können, bekannt, bei dem der Sicherheitsgurt zwischen einer Grundplatte und einer Druckplatte über Schrauben und Federelemente kraftschlüssig gehalten wird und so eingeklemmt ist. daß bei starker und stoüartiger

Belastung, wenn die Klemmkraft überschritten wird, der Sicherheitsgurt eine begrenzte Strecke durchrutschen kann, wodurch die maximale Zugkraft im .Sicherheitsgurt und die auf den menschlichen Körper einwirkende Kraft begrenzt wird

Mit diesem bekannten /ugUraftbegrenzer wird erreicht, daß bei Überschreiten einer eingestellten Maximalkraft der Sicherheitsgurt an den Befestigungsteilen cmc begrenzte Strecke durchrutschen kann, so daß die auf den menschlichen Korper einwirkende kinetische Energie fast vollständig in Warme umgewandelt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Klemmvorrichtung fur Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, flugzeugen od. dgl so weiterzubilden, dab sic zusatzlich zur Haltelunk'ion die Zugkraft begrenzt und so die Energie drs l· \assen bei einem plötzlichen Abbremsen dc*· I «ii.-zeuges ahsorbicn

Dicst Aufgabe wird 'find ingsgcmaU dadurch gelost dall das Herausziehen Oes Sicherheitsgurtes ermöglich' wird, wenn die /ugkrjft großer als ein vorbestimmter Wert ist. indem die Reibungsf!,iche des Hremstcils in Längsrichtung derart gekrümmt ist dal* beim Vcr schwenken des Bremsteils der Druckpunkt zwischen der Reibungsflächc und der (iurtflache sah mit zunehnur der Zugkraft nach rückwärts bewegt, bis der Sicher hcitsgurt bei der vorgegebenen Zugkraft durchmisch; Der erfindungsgemäßc Zugkraftbegrenz.er fur einer:

Sicherheitsgurt absorbiert den größten Teil der bc einem Aufprall des Fahrzeuges am Insassen auftreten

6D den kinetischen Energie, wobei die normale Ar-etierungsfunktion des Sicherheitsgurtes nicht beeinträchtig', wird.

Fs ist wt'iii.Thin ein Mechanismus vorgesehen, eier die

Bremse nur unter gewissen Fahrzeugbedingungen auslöst, beispielsweise bei plötzlichen Geschwindigkeitsveränderungen oder plötzlichen Neigungsveränderungen. Der Mechanismus weist eine Spule auf, die bei Aktivierung den Bremsmecharsismus sperrt und die über einen normr'erweise geschlossenen Trägheitsschaher an eine Batterie angeschlossen ist. Die Spule wird weiterhin in Abhängigkeit von manuell betätigten Schaltern und so'chen, die bei Besetzen eines Fahrzeugsitzes betätigt werden, aktiviert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung, aus der die Zugverlängerung eines gewöhnlichen Sicherheitsgurtes sowie eines mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Sicherheitsgurtes hervorgeht;

Fig.2 tine Vorderansicht eines Bremsteiles sowie des Gurtes bei arretiertem Gurt;

F i g. 3 ein Diagramm der in dem System der F i g. 2 auftretenden Kräfte;

Fig.4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, wröei sich der Gurt an dem Punkt zwischen Arretierung und Schlupfen befindet;

Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3 in Anpassung an F i g. 4;

Fig.6 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, wobei der Gurt schlupft;

F i g. 7 ein der F i g. 3 ähnliches Diagramm der bei der Anordnung nach F i g. 6 wirkenden Kräfte;

F i g. 8 eine Draufsicht auf ein mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattetes Bremssystem;

F i g. 9 ein Längsscnnitt längs der Linie x-x in F i g. 8 bei gelöster Bremse:

Fig. 10 eine ähnliche Darstellung wie Fig.9 mit angezogener Bremse:

Fig. Il eine Schaltung zur Betätigung der Bremse: und

Fig. 12 eine der Fig. 9 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausf' hrungsform der Erfindung.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu lehen. daß das Sicherheitsgurt-Arretiersystem es ermöglicht, daß der Gurt erst rutscht oder schlupft, wenn der auf den Gurt ausgeübte Zug einen vorbestimmten Wert erreicht (beispielsweise etwa 1000 kg für einer. Bauchgurt und etwa IM kg für einen Schultergurt). Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine nahezu ideale Zug-Verlängerungs-Ansprecücharakteristik des Gurtes. In Fig. 1 zeigt der Kurvenxug ODE nur eine gerinne Energieabsorption eines Gurtes ohne Zugkraftbegrenzung. Dagegen ist die erfindungsgenäße Gurtbren.se dadurch ausgezeichnet, daß eine geringere Maximallast auftritt, etwa Punkt A in Fig. 1. und daß sie eine große Energieabsorption, wie das durch die Kurve OABC in Fig. 1 angedeutet ist. ermöglicht.

Ein Sicherheitsgurt 1 erstreckt sich von einer Aufspultrommel ausgehend und wird von einem verschwenkbaren Bremsteil 2 gebremst. Zur Erläuterung der grundsätzlichen Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurt-Mechanismus zeigen die F i g. 2 und 3 den Gurt in arretierter Stellung, wobei die Fig. 3 die Wirkung der Kräfte bei arretiertem Gurt erläutert. In den F i g. 1 und 2 bedeutet F) den auf den Gurt 1 wirkenden Zug. R bedeutet die in Richtung der Schwenkachse des Brtmstcils 2 weisende Komponente der Kraft Λ) und /Vbcdtu'.ot die senkrecht zum Gun I liegende Komponente der Kraft Fi■ also den Normaldruck auf den Gurt 1. Wenn man annimmt, daß F aufgrund von A/eine maximale Reibungskraft ist und μ der maximale Haftreibungskoeffizient zwischen den sich berührenden Flächen der Bremsteile 2 und des Gurtes 1 ist, dann kann die Beziehung zwischen μ und N durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

/V

Wenn der Haftreibungswinkel mit Θ bezeichnet wird ίο (O Pos), kann die vorstehende Beziehung auch durch die folgende Gleichung 2 ausgedrückt werden:

F=tan0.N

— = t

Aus F i g. 3 ergibt sich, daß — = tan λ ist oder daß

tang
tana

Wenn N in Gleichung (2) durch Gleichung (3) ersetzt wird, erhält man die Gleichung

F_
F₁

tang
tan σ

Wenn demzufolge θ größer als λ ist. dann ist

größer als 1 und die maximale Reibungskraft F

tan ar*

aufgrund von N ist größer als Fi, dem Zug auf den Gurt, wodurch der Sicherheitsgurt 1 in arretierter Stellung gehalten wird (wie in F i g. 2 dargestellt).

Wie die Fig.4 und 5 zeigen, ist dann, wenn der Winkel θ genauso groß wie der Winkel α ist, die Kraft F genauso groß wie die Kraft F_t, was bedeutet, daß die Rückhaltekraft F aufgrund der Reibung geradeso groß wie der auf den Gurt ausgeübte Zug F ist. Wenn der Zug Fi auf den Gurt größer als der vorstehende Wert wird (Fig.6 und 7) und der Winkel λ den Winkel Θ überschreitet, wird F kleiner als Fi und der Gurt kann schlupfen.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Bremsteil 2 hat eine "ebogene Bremsfläche, deren Abstand von der Schwenkachse in einer Richtung zunimmt, die entgegengesetzt zur Abzugsrichtung des Gurtes liegt. Die Bremsfläche kommt mit dem Gurt zuerst in Kontakt und verschwenkt dann und ändert dabei ihren Winkel gegenüber dem Gurt in Abhängigkeit von dem auf den Gurt ausgeübten Zug Fi. F i g. 2 zeigt eine Übcrgangssitualion zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand, bei dem der Winkel θ größer als der Winkel λ ist.

Andererseits, wenn das Bremsteil 2 sich weiterdreht und seinen Winkel gegenüber dem Gurt weiter verändert, bewegt sich der Druckpunkt aufgrund der Form der Bremsfläche in entgegengesetzter Richtung relativ zur Drehung des Bremsteiles 2. Unter diesen Umständen wird θ gleich dem Winkel x, wie das in Fig. 4 dargestellt ist und der auf den Gurt ausgeübte Zug erreicht seinen Maximalwert (Punkt A in Fig. I). Im Ergebnis wird der Winkel * größer als der maximale Haftreibungswinkel β und der Gurt beginnt zu schlupfen, wie das in F i g. 6 dargestellt ist. In diesem Fall schlupft der Gurt entsprechend der Kurve A B in H i g. I. wobei der Zug F auf den Gurl etwa auf maximalem Lastwert gehalten wird. Unter diesen Umständen verläuft die Zug-Verlängerungs-Charakteristik des Gurtes läii».·'; der idcilcn Kurve OABC, wobei <fie kinetische Energie des Insassen absorbiert und der Insasse in seinem Sitz festgehalten wird.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in den

I ig. 8—Il erläutert. Der Sicherheitsgurt I. der sich vorteilhafterweise aus einem geeigneten Aufwickler heraus erstreckt, wird /wischen den Planschen 4 und 4' eines kan.il- oder U-förmigen Rahmens 3 geführt. Zwischen den Planschen 4 und 4' sind die Bremsteile 2 und 2' gemäß der vorstehenden Beschreibung symmetrisch zum Gurt 1 mit Hilfe von gegenüberliegenden Quersliften 5 und 5' drehbar befestigt. Die Reibungsbremsflächen 6 und 6 ' der Bremsteile 2 und 2' sind durch ein geeignetes Werkzeug etwas aufgerauht, um den Reibungskoeffizienten gegenüber dem Gurt 1 zu erhöhen. Pur eine definierte Führung des Gurtes I sind Piihriingsstiftc 7 und T an der rechten Seite der Bremsteile 2 und 2' vorgesehen. Im mittleren Bereich der Basis des Rahmens 3 ist über Schrauben 9 eine Spule 8 befestigt. Hin Querträger 12 ist auf dem Anker IO der Spule 8 befestigt, der durch eine Spiralfeder Il nach außen gedrückt wird. Die äußeren Enden des Querträ- ---- j2 -jpj "crjci™! ;:η;! bilden v.äzl·. vorwärts "erich'.c.e Seitenarme 1.3 und 13. an deren Endabschnilten Klauen 14, 14', 14" und 14"' ausgebildet sind und in zugehörige Ausnehmungen 15, 15', 15" und 15'" in den gegenüberliegenden Randflächen der Bremsteile 2 und 2' eingreifen, um damit die Spule 8 an die Brenisteilc 2 und 2' anzukoppeln. Der Rahmen 3 ist an dem Fahrzeug durch einen Bolzen 17 verankert, der durch eine öffnung 16 in der Basis des Rahmens 3 hinter der Spule 8 reich;. Die Spule 8 ist mit einer Batterie 21 über einen llandschalter 18. einen auf die Besetzung eines Sitzes ansprechenden Schalter 19 sowie einen Trägheitsschalter 20. die sämtlich in Reihe geschaltet sind, verbunden. Dabei ist der Trägheitsschalter an dem Fahrzeug befestigt und spricht auf einen Stoß an.

Die Arbeitsweise der ersten Aiisfiihrungsform der Erfindung wird anhand der F i g. 8 bis 11 erläutert. Wenn ein Insasse auf einem Sitz, sitzt, schließt der entsprechende Sitzschaltcr 19 und bei Schließen des Handschalters 18 fließt Strom durch die Spule 8, weil der Trägheitsschalter 20 normalerweise geschlossen ist. so daß der Anker 10 angezogen wird. Daraufhin wird die Spiralfeder 11 zusammengedrückt und der Querträger 12 wird nach links gezogen, so daß die Bremsteile 2 und 2' im Uhrzeigersinn bzw. im Gegensinn des Uhrzeigers verschwenken. Damit ergibt sich ein Zwischenraum 22 zwischen den Bremsteilen 2 und 2'. dei größer ist als die Stärke des Gurtes 1. Daher kann der Gurt 1 frei angezogen werden, wenn sich der Insasse bewegt. Bei einer Kollision jedoch oder bei einer seitlichen Drehbewegung des Fahrzeuges oder anderrn Notfällen wird der Trägheitsschalter 20 ansprechen und den Ί Strom durch die Spule 8 unterbrechen. Daher wird dann die Spule 8 den Anker 10 freigeben, so daß der Querträger 12 nach rechts schnappt. Daraufhin verschwenken die Bremsteile 2 und 2' im Gegensinn des Uhrzeigers bzw. im Uhrzeigersinn und bringen die rauhen Bremsflächen 6 und 6' in Berührung mit der Oberfläche des Gurtes I. so daß der Gurt im Reibiingsschliiß gehalten wird. Wenn jet/1 der Gurt I durch eine Bewegung des Insassen herausgezogen wird, drücken die Bremsteile 2 und 2' in den Gurt 1 und hallen

ti den Gurt I fest zwischen sich, so daß der Gurt I durch die Reibungskraft festgehalten wird (Pi g. 10). Wenn der Zug auf den Gurt I einen vorbestimmten L.astwert überschreitet, wie das weiter oben erläutert wurde, dann Kooinnt »!or Tiurl I /ii srhliinfpn iinr) ilip lcinrlisi'ht* "*"C * -·-. --—. . . .-— --- _r . -

F.ncrgic des Insassen /u absorbieren. Im allgemeinen sind die höchsten vorbestimmten Werte für die Zugspannung, die auf einen Bauchgurt und einen Schultergurt übertragen werden können, etwa 1000 kg bzw. 700 kg.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung arbeitet auf die vorstehend beschriebene Weise und ist in P i g. 1 2 dargestellt. In dieser Ausfiihrungsform wird der Ciurt I / mischen den Flanschen 4 und 4' des U-förmigen Rahmens 3 geführt. Eine Arretierplatte 21 ist oberhalb des Gurtes 1 befestigt und das bereits oben beschriebene Bremsteil 2' ist schwenkbar unterhalb des Gurtes I an einem Stift 5' gehalten. Die Roibbremsfläche 6' ties Bremsteilcs 2'. die mit der Oberfläche des Gurtes I in Eingriff gelangen kann, ist durch ein Kräuselwerkzeug oder dergleichen aufgerauht, um den Reibungskoeffizienten /v vergrößern.

Eine Führungsrolle 24 ist über einen Stift 25 an der rechten Vorderseite zur Führung des Gurtes 1 befestigt. Wenn der Gurt 1 durch eine Belegung des Insassen herausgezogen wird, greift die Bremse 2 aufgrund der Reibung in den Gurt ein. der wegen der Platte 23 nicht ausweichen kann und verhindert dessen weiteres Abziehen, so daß der Gurt I durch die von der Arretierplatte 23 ausgeübte Reibungskraft festgehalten wird. Die Arretiervorrichtung des Sitzgurtes nach der zweiten Ausfiihrungsform ist einfacher in der Bauweise.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Zugkraftbegrenzer für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen, Flugzeugen od. dgl, der eine Klemmvorrichtung mit mindestens einem schwenkbar angeordneten Bremsteil sowie einer gegenüber dem Bremsteil längs einer Seite des Sicherheitsgurtes angeordneten Arretierplatte aufweist, das mit einer gegen den Sicherheitsgurt anlegbaren, sich quer über die Sicherheitsgurtfläche erstreckenden Reibungsfläche versehen ist, und das Ausziehen des Sicherheitsgurtes durch Reibschluß behindert, d a durch gekennzeichnet, daß das Herausziehen des Sicherheitsgurtes (1) ermöglicht wird, wenn die Zugkraft größer als ein vorbestimmter Wert ist, indem die Reibungsfläche (6,6') des Bremsteils (2,2') in Längsrichtung derart gekrümmt ist, daß beim Verschwenken des Bremsteils (2,2') der Druckpunkt zwischen oer Reibungsfläche (6, 6') und der Guriflächc sich mit zunehmender Zugkraft nach rückwärts bewegt, bis der Sicherheitsgurt (1) bei der vorgegebenen Zugkraft durchrutscht.

2. Zugkraftbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aui ilen gegenüberliegenden Seiten des Sicherheitsgurtes (!) je ein Bremsteil (2, 2') vorgesehen ist

3. Zugkraftbegrenzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bremsen-Löse-Vorrichlung(8,12),die das Bremsteil (2,2') aus seinem ""-iigriff mit der Gurtfläche löst, sowie durch eine Abschalteinrichtung (18, 19, 20), die auf eine plötzliche Geschwindigneitsveränderung des Fahrzeugs anspricht unei dip Lösevorrichtung abschaltet.

4. Zugkraftbegren/er nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen-Löse-Vorrichtung (8. 12) eine Spule (8) mit einem Anker (10) aufweist, der mit dem Bremsteil (2, 2') verbunden ist und das Bremsteil (2, 2') bei Aktivierung der Spule (8) zurückzieht und daß die auf eine rasche Geschwindigkeitsänderung ansprechende Abschallcinrich tung(18,19,20) einen Aufprall- oder Trägheitsschal ter (20) aufweist, der in Reihe mit der Spule (8) an eine Stromquelle(21 Jangeschlossen ist.