DE2304878C2 - Sicherheitsgurtanordnung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsgurtanordnung für Fahrzeuge, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangt, mit einer Gurtspannvorrichtung, die durch einen bei Überschreitung einer kritischen Fahrzeugverzögerung bzw. einer Berührung ansprechenden Sensor in Tätigkeit gesetzt wird und aus einer Kolben-Zylindereinheit besteht, deren Kolben mit dem zu spannenden Gurt in Verbindung steht und bei der die auf den Kolben wirkende Antriebskraft durch den Sensor auslösbar ist und Mittel vorgesehen sind, die die Gurtspannkraft auf einen für den Gurtbenutzer verletzungsungefährlichen Wert begrenzen.

Die sensorgesteuerte Gurtspannvorrichtung bewirkt im Verzögerungsfall ein spontanes Vorspannen des Gurtbandes am Körper des Gurtbenutzers zur Beseitigung der Gurtlose und damit zur Verminderung der Belastung des Gurtbenutzers im Verzögerungsfall.

Das verzögerungsabhängige Verspannen des Gurtbandes muß allerdings in einer äußerst kurzen Zeit abgeschlossen sein. Sie liegt am Beginn der im Verzögerungsfall einsetzenden Gurtbelastung einer Frontalaufprall-Geschwindigkeit von etwa 25 km/h bei etwa 30 ms. Bezogen auf die Belastbarkeit des menschlichen Körpers erfordert diese Vorspanngeschwindigkeit eine relativ hohe Kraft, welche unter Umständen ein erträgliches Maß überschreiten kann, zumal die zur Erzeugung dieser Gurtvorspannkraft dienende Feder der Gurtspannvorrichtung ungeachtet der vorhandenen Gurtlose mit stets maximaler Kraft entspannt Unterschiedliche Korpulenz des Gurtbenutzers bleibt dabei ebenso unberücksichtigt wie beispielsweise unterschiedlich auftragende Bekleidung. Bei einem beleibten Gurtbenutzer oder einem Gurtbenutzer mit erheblich auftragender Winterbekleidung wird beispielsweise der gesamte Federweg als Spannweg ausgenutzt während bei einem schlanken Gurtbenutzer bzw. bei dünner Sommerbekleidung das Gurtband schon nach einem geringen Spannweg ohne Lose anliegen wird, obwohl die Spannkraft noch einwirkt. Das kann somit schon vor der eigentlichen Unfallverzögerung zu Verletzungen des Gurtbenutzers führen, vornehmlich, wenn die Auslegung der Feder so getroffen ist, daß bei vollem Federweg (beleibter Insasse) sich eine für den Insassen gerade noch ohne Verletzung durch den Gurt erträgliche Gurtvorspannung ergibt, weil dann nämlich bei einem schlanken Insassen infolge höherer Federkraft bei kleinem Spannweg ein erträgliches Maß überschritten ist.

Bekannte Gurtspannvorrichtungen dieser Art bestehen im wesentlichen aus einem einseitig an der Fahrzeugkarosserie angelenkten hohlzylindrischen Gehäuse, in dem eine durch eine in Abhängigkeit, z. B. von einer bestimmten Fahrzeugverzögerung sensorgesteuert zur Entladung bringbare Druckgaspatrone bei ihrer Entladung bewirkt, daß ein mit einem Gurtende verbundener Kolben aus einer einer gewissen Gurtlose entsprechenden Ausgangsstellung entlang eines stets gleich großen, möglichen Kolbenweges in eine Endstellung schnellt, in welcher der Gurt am Körper des Gurtbenutzers straff gespannt sein soll. Aber auch diesen Spannvorrichtungen haften die gleichen bereits eingangs erläuterten Nachteile an, die daraus resultieren, daß ohne Rücksicht auf eine durch unterschiedliche Korpulenz oder Bekleidungsdicke bedingte mehr oder weniger große Gurtlose eine gegebene maximale Gurtspannkraft stehts über einen maximalen unveränderlichen Gurtspannweg zur Vorspannung des Gurtes wirkt.

Bei einer bekannten Sicherungs-Haltevorrichtung dieser Art (DE-OS 16 30 477) wird die Gurtkraftbegrenzung durch ein am Sicherheitsgurt angeordnetes Dehnglied bewirkt. De eigentlich erstrebte Zweck, den vorgespannten Gurt möglichst ohne Gurtlose straff am Körper des Insassen festzulegen, wird aber dadurch wieder teilweise aufgehoben.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Sicherheitsgurtanordnung der eingangs erläuterten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß unabhängig von einem durch maximale Kraftausnutzung der Gurtspannvorrichtung bedingten Gurtspannweg eine Vorspannung des Sicherheitsgurtbandes unter Berücksichtigung unterschiedlicher Kor-

pulenz und/oder Bekleidung ohne Verletzungsgefahr für den Gurtbenutzer möglich ist

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einer Sicherheitsgurtanordnung der eingangs erläuterten Art dadurch erreicht, daß der Kolben bei Überschreitung eines gewählten Grenzwertes der Gurtspannkraft an einer Sollbruchstelle von der mit dem Gurt verbundenen Kolbenstange getrennt wird, während die Kolbenstange mittels einer in Gurtbelastungsrichtung selbstsperrenden Klemmvorrichtung gehalten wird.

Das durch einen Sensor verzögerungsabhängig eingeleitete Vorspannen des Gurtbandes bleibt hierdurch nur bis zu einer durch besondere Ausbildung und Dimensionierung der Sollbruchstelle vorbestimmten, für den Gurtbenutzer noch erträglichen Gurtkraft wirksam, unabhängig von dem an sich größtmöglichen Federweg.

In besonders vorteilhafter Ausbildung der Erfindung können als Sollbruchstelle ein die Kolbenstange und den Kolben radial verbindender Stift oder eine an der Kolbenstange angeordnete ringförmige Querschnittsverengung dienen.

Zweckmäßigerweise kann ferner der Kolben durch eine vorgespannte Feder antreibbar sein, die durch eine in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung betätigbare Sperre in ihrer Ausgangslage gehalten ist Die Betätigung der Sperre kann vorteilhaft von einem in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung durch den Sensor steuerbaren Elektromagnet besorgt werden, wobei als Sperre ein die Gehäusewand radial durchgreifender Verriegelungsbolzen dient.

Eine vorteilhafte Alternativlösung sieht vor, daß der Kolben durch ein Druckgas antreibbar ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt bzw. anschließend erläutert

Es zeigen

F i g. 1 einen Fahrersitz in einem teilweise dargestellten Personenkraftfahrzeug mit Dreipunkt-Sicherheitsgurtanordnung und Gurtspannvorrichtung in perspektivischer Ansicht,

F i g. 2 und 3 eine Ausführungsform der Gurtspannvorrichtung im Längsschnitt, einmal im gespannten und einmal im entspannten Zustand,

Fig.4 und 5 eine weitere Ausführungsform einer Gurtspannvorrichtung im Längsschnitt, einmal im gespannten und einmal im entspannten Zustand,

F i g. 6 eine besondere Ausführungsform einer Sollbruchstelle zwischen Kolben und Kolbenstange anhand eines Ausschnittes der Gurtspannvorrichtung im Längsschnitt,

F i g. 7 einen Ausschnitt gemäß F i g. 6 nach Trennung der Kolbenstange an der Sollbruchstelle.

In F i g. 1 bezeichnet 1 den Fahrersitz eines Personenkraftfahrzeuges, 2 die linke Vordertür, 3 den mittleren Seitenholm der Karosserie (Türsäule), 4 die Lenksäule und 5 den Kardantunnel. Die in F i g. 1 erkennbare Dreipunkt-Sicherheitsgurtanordnung besteht aus einem Schultergurt 6, einem Beckengurt 7 und einem gemeinsamen Zugteil 8, welches ein Gurtschloß 9 trägt, an dem die beiden zusammenlaufenden Enden von Schulter- und Beckengurt mittels einer Schloßzunge tO lösbar befestigt sind. Das gemeinsame Zugteil 8 ist über eine mit 11 bezeichnete Gurtspannvorrichtung in dem Befestigungspunkt 12 am Kardantunnel verankert. Die anderen beiden Befestigungspunkte 13 und 14 der Gurtanordnung befinden sich an der Türsäule bzw. am Fahrzeugboden.

Die mit 11 bezeichnete Gurtspannvorrichtung nach den F i g. 2 und 3 ist mit einer Druckfeder 15 ausgerüstet weiche — wie Fig.2 zeigt — innerhalb eines hohlzylindrischen Gehäuses 16 zwischen einem an einem sensorgesteuerten Sperriegel 17 abgestützten Kolben 18 und dem Gehäuseboden 16' eingespannt ist Der Kolben nimmt in einem Ringflansch 18' eine den Gehäuseboden 16' nach außen durchdringende Kolbenstange 19 auf und verbindet diese l.iit dem Kolben

ίο mittels eines in fluchtenden Radialbohrungen angeordneten Abscherstiftes 20. Das freie Ende der Kolbenstange 19' dient zur Verbindung mit dem dem Gurtschloß entgegengesetzten Gurtende des Zugteiles 8 (Fig. l), während der Gehäuseboden 16" mit einem Lagerauge 21 den Befestigungspunkt 12(Fig. 1) am Kardantunnel bildet Eine an sich bekannte, in Gurtbelastungsrichtung (Pfeilrichtung) wirkende Klemmvorrichtung besteht aus einem innerhalb des Gehäuses 16 angeordneten, am Gehäuseboden 16' abgestützten und durch einen

Sprengring 22 fixierten Ringkörper 23 mit einem die Kolbenstange umschließenden, unter der Wirkung einer am Gehäuseboden 16' abgestützten Druckfeder 24 stehenden Klemmkonus 25. Der Sperriegel 17 kann durch einen schematisch angedeuteten Elektromagnet 26 aus seiner Sperrstellung gezogen werden, sobald der Elektromagnet durch geeignete auf bestimmte Fahrzeugverzögerung ansprechende Sensoren erregt wird. Der Impuls für den Elektromagnet kann von einem auf eine solche Verzögerung ansprechenden Pendel ausgehen, wie beispielsweise bei den bekannten selbsttätigen Gurtaufrollvorrichtungen, oder aber vor einem Kontakt an der Stoßstangenbefestigung.

Die Funktion der Gurtspannvorrichtung bei einem Fahrzeugaufprall ist aus Fig.3 ersichtlich. Hiernach läßt der infolge starker Fahrzeugverzögerung durch den Sensor ausgelöste und mit Hilfe des Elektromagneten kurzzeitig gegen den Widerstand einer nicht dargestellten Druckfeder gezogene Sperriegel 17 die Druckfeder 15 zur Entspannung kommen, wodurch der Kolben entgegen der Richtung einer den Gurt belastenden Kraft (Pfeilrichtung) bewegt wird und hierbei die Gurte 6, 7 und 8 (Fig. 1) spannt. Es sei angenommen, daß, wenn der Kolben 18 die strichpunktiert eingezeichnete Stellung 18a erreicht hat, die bei 19 entgegen der Pfeilrichtung angreifende Gurtspannkraft (Federkraft) ein für den Gurtbenutzer gerade noch erträgliches Maß (Grenzwert) erreicht hat. Der Scherstift 20 (F i g. 2) ist so ausgelegt, daß er bei diesem Grenzwert der die Gurtvorspannung bewirkenden Kraft abschert, so daß der Kolben sich infolge der noch auf ihn wirkenden Federkraft von der Kolbenstange 19 löst und an einer am Gehäuseboden 16" angeordneten dämpfend wirkenden Kunststoffschicht 27 zum Stillstand kommt. Die Kolbenstange wird jedoch im Moment des Abscherens des Scherstiftes aufgrund der in Pfeilrichtung an ihr angreifenden Gurtkraft durch die Klemmvorrichtung 23,24,25 selbsttätig gegen Rückzug gesichert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der etfindungsgemäßen Gurtspannvorrichtung zeigen die F i g. 4 und 5.

Die Vorspannkraft wird hier statt durch eine Druckfeder mit Hilfe einer Sprengladung erzeugt. Für gleiche oder entsprechende Teile bezüglich der vorstehend beschriebenen Beispiele sind jeweils um hundert erhöhte Bezugszahlen verwendet. In einem durch die Böden 116', 116" abgeschlossenen Gehäuse 116 ist ein Kolben 118 mit Kolbenstange 119 axial verschiebbar angeordnet. Eine verzögerungsabhängig durch einen Sensor zündbare Gaspatrone 28 ist in dem Gehäusebo-

■ den 116' seitlich so angeordnet, daß bei ihrer Zündung das expandierende Gas durch einen innerhalb des Bodens 116' angeordneten Ringkanal 29 gegen die Rückseite des Kolbens 118 geleitet wird. Der Kolben ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 2 und 3 mittels eines bei der gerade noch für den Gurtbenutzer erträglichen Gurtspannkraft abscherenden Stift 120 mit der Kolbenstange verbunden. Nach dem Zündvorgang der Gaspatrone werden Kolben und Kolbenstange durch den Gasdruck wiederum entgegen der Wirkungsrichtung der Gurtkraft bewegt. In der strichpunktiert gezeichneten Lage 118a des Kolbens soll die bei 119' angreifende Gurtspannkraft den genannten Grenzwert erreicht haben, so daß der Scherstift 120 abschert und der Kolben infolge des noch wirkenden Gasdrucks von der Kolbenstange gelöst und in seine Endlage an dein 10

15

elastischen (127) Gehäuseboden 116" gebracht wird. Nach dem Abschervorgang wird die Kolbenstange in gleicher Weise wie bereits beschrieben durch die Klemmvorrichtung 123, 124, 125 gegen Rückzug gesperrt. Über eine in dem Gehäuse angeordnete Öffnung 30 wird die von dem Kolben verdrängte Luft abgeleitet.

In den F i g. 6 und 7 ist eine Sollbruchstelle 31 in der Kolbenstange 219 als Alternativlösung mit gleicher Auslegung und analoger Wirkung zu dem vorherbeschriebenen Abscherstift dargestellt. Sobald die an der Kolbenstange 219 in Pfeilrichtung wirkende Gurtspannkraft die Bruchlast der die Sollbruchstelle 31 darstellenden Einkerbung erreicht hat, reißt der Kolben infolge der überhöhten Gas- oder Federkraft von der Kolbenstange ab (F i g. 7).

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsgurtanordnung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Gurtspannvorrichtung, die durch einen bei Überschreitung einer kritischen Fahrzeugverzögerung bzw. einer Berührung ansprechenden Sensor in Tätigkeit gesetzt wird und aus einer Kolben-Zylindereinheit besteht, deren Kolben mit dem zu spannenden Gurt

in Verbindung steht und bei der die auf den Kolben wirkende Antriebskraft durch den Sensor auslösbar ist und Mittel vorgesehen sind, die die Gurtspannkraft auf einen für den Gurtbenutzer verletzungsungefährlichen Wert begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18 bzw. 118 bzw. 218) bei Überschreitung eines gewählten Grenzwertes der Gurtspannkraft an einer Sollbruchstelle (20 bzw. 31 bzw. 12ύ) von der mit dem Gurt verbundenen Kolbenstange (19 bzw. 119 bzw. 219) getrennt wird, während die Kolbenstange (19 bzw. 119 bzw. 219) mittels einer an sich bekannten, in Gurtbelastungsrichtung selbstsperrenden Klemmvorrichtung (23, 24, 25 bzw. 123, 124,125) gehalten wird.

2. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) durch eine vorgespannte Feder (15) antreibbar ist, die durch eine in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung betätigbare Sperre (17) in ihrer Ausgangslage gehalten ist

3. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung durch den Sensor steuerbarer Elektromagnet (25) mit einem als Sperre dienenden, die Gehäusewand radial durchgreifenden Verriegelungsbolzen (17) in Wirkverbindung steht.

4. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (118) durch ein Druckgas antreibbar ist.

5. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolbenstange (19) und Kolben (18) radial verbindender Stift (20) als Sollbruchstelle dient.

6. Sicherheitsgurtanordnung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (219) eine ringförmige Querschnittsverengung (31) als Sollbruchstelle aufweist.

50