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Gurtkraftbegrenzende Befestigungseinrichtung für
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1?anrzeusicherheitsgurte Die Erfindung bezieht sich auf eine gurtkraftbegrenzende
Befestigungseinrichtung für Fahrzeugsicherheitsgurte, die bei übermäßigen, unfallbedingten
Verzögerungen des Fahrzeuges in dem oder bei Dreipunktgurten in den Gurtbändern
auftretende Zugkraftspitzen unter gleichzeitiger eigener Verlängerung mindestens
im überwiegenden Maße durch Umwandlung in Verformungsarbeit abbaut und die einen
Befestigungspunkt des oder der Gurtbänder bildend, wenigstens zweiteilig ausgebildet
ist, wobei sie ein über einen Halter, gegebenenfalls gelenkig am Fahrzeugbau befestigten
Haltglied und ein diesem gegenüber unter Verformungsarbeit axial bewegliches, mit
dem oder den Gurtbändern zugfest verbundenes Verformungsglied umfaßt.
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Aus der US-PS 3 680 913 ist eine zur Begrenzung der in Gurtbändern
von Sicherheitsgurten gegebenenfalls auftretenden Zugkraftspitzen dienende Einrichtung
der eingangs genannten Art bekannt, die im wesentlichen ein Halte- und ein Verformungsglied
umfaßt, wobei das über eine Zugstange
zugfest an das bzw. die Gurtbänder
abgeschlossene, kolbenförmige Verformungsglied, welches konisch gestaltet ist, im
Falle des Auftretens überhöhter Zugkraft spitzen in dem oder den Gurtbändern durch
Vermittlung einer Anlauföffnung in das am Pahrzeugaufbau schwenkbar angeschlagene,
gehäuseförmige Halteglied hineingezogen wird, um zu erreichen, daß im Gurtband auftretende
Kraftspitzen in Verformungsarbeit umgewandelt werden. Bei diesem bekannten Gurtkraftbegrenzer
ist eine auch nur teilweise Umwandlung der Zugkraftspitzen im Gurtband in Reibungsarbeit
und insbesondere eine über die gesamte Länge des Gurtkraftbegrenzers hin gleichmäßige
Umwandlung von Zugkräften in Verformungsarbeit nicht gewährleistet, da bei sehr
hohen Zugkraftspitzen beim Durchgang des Verformungsgliedes durch die definierten
Engstellen des Haltegliedes die Fließgrenze des Materials des Verformungsgliedes
erreicht und somit nur noch eine geringe Verformungsarbeit erzielt werden kann.
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Auf einem anderen Gebiet des Automobilbaues, nämlich der pralldämpfenden
Aufhängung von Fahrzeugstoßstanden ist aus der D-OS 2 222 885 die Anwendung mehrerer,
hintereinander geschalteter, unabhängig und nacheinander wirksam werdender Kolben-Zylindereinheiten
bekannt, wobei eine der Kolben-Zylindereinheiten aus einem keulenförmigen Kolben
und einem diesen umgebenden Rohr besteht und in der Weise wirksam wird, daß beim
Auftreten einer entsprechend großen axialen Belastung der keulenförmige Kolben in
das ihn umgebende Rohr eindringt und dieses aufweitet, wodurch die auf die Stoßstange
wirkende Stoßenergie in Verformungsarbeit umgewandelt wird. Hierbei wird jedoch
das den keulenförmigen Kolben umgebende Rohrteil insgesamt aufgeweitet, so daß eine
Einrichtung dieser Bauart nur beim Auftreten extrem hoher Stoßbelastung überhaupt
wirksam werden kann. Für die Anwendung
als Gurtkraftbegrenzer bei
Sicherheitsgurten von Fahrzeugen ist eine solche Einrichtung ungeeignet, da sie
auch in verkleinerter Ausführung erst dann wirksam werden würde, wenn die Zugspitzen
im Gurtband bereits ein Vielfaches des für den menschlichen Körper verträglichen
Maßes erreicht haben.
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Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik und ferner ausgehend
von einer Gurtkraft begrenzenden Befestigungseinrichtung der eingangs erwähnten
Bauart für Fahrzeugsicherheitsgurte liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine gurtkraftbegrenzende Befestigungseinrichtung für Fahrzeugsicherheitsgurte
zu schaffen, welche einerseits mit geringstmöglichem Aufwand herstellbar und im
Fahrzeug montierbar ist und die insbesondere bereits beim Auftreten, die Verträglichkeitsgrenze
des menschlichen Körpers auch nur geringfügig übersteigender Zugkraft spitzen in
dem oder den Gurtbändern eine Umwandlung der überhöhten Zugkraft* teils in Reibungs-
und teils in Verformungsarbeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs
genannten Bauart im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Halteglied durch wenigstens
eine unelastisch verformbare Hülse gebildet und das Verformungsglied durch einen,
in einer an deren Befestigungsende vorgesehenen Aufweitung angeordneten, durch Vermittlung
eines, das hülsenförmige Halteglied durchsetzenden Stahlseiles zugfest mit dem oder
den Gurtbändern verbundenen Kolbens gebildet ist, wobei der das Verformungsglied
bildende Kolben wenigstens teilweise eine von der Querschnittsform des hülsenförmigen
Haltegliedes abweichende Querschnittsform aufweist. Insbesondere kann dabei nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung das kolbenförmige Verfor
symetrisch-vielkantige Quersc
und das hülsenförmige Halteglied einen runden, lediglich den Ecken
des Verformungsgliedes gegenüber kleineren, lichten Profilquerschnitt besitzen und
sind ferner die Ecken eines vorzugsweise, einen sechskantigen Profilquerschnitt
aufweisenden Verformungsgliedes an dessen, dem hülsenförmigen Halteglied zugewandten
Einlaufende derart abgeflacht, daß die Anstiege der Ecken bogenförmige Wölbungen
bilden.
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Dadurch, daß das hülsenförmige Halteglied und das mit diesem zusammenwirkende,
kolbenförmige Verformungsglied unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen und
der Innenumfang des Haltegliedes gleich oder größer ist als der (Außen) Umfang des
Verformungsgliedes, wird das Halteglied durch das Verformungsglied nicht insgesamt
aufgeweitet, sondern lediglich hinsichtlich seines Querschnittes umgeformt, insofern
als die an den Ecken des Verformungsgliedes anliegenden bogenförmigen Abschnitte
des Haltegliedes im Sinne einer stärkeren, die dazwischen liegenden Abschnitte im
Sinne einer schwächeren Krümmung verformt werden.
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Es hat sich gezeigt, daß die hierfür aufzuwendende Zugkraft über die
ganze Länge des Haltegliedes in sehr engen Grenzen konstant bleibt und von geringen
Maßabweichungen der Teile kaum beeinflußt wird.
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Dadurchldaß die Flächenpressung zwischen den Kanten des Verformungsgliedes
und der Innenwandung des Haltegliedes sehr hoch ist, werden Schmutzablagerungen
oder Korrosionsschichten auf diesen Teilen beiseitegeschoben und können die Reibung
nicht
beeinflussen, da mit Sicherheiß nur settll auf Metall reibt. Auch hierdurch wird
sichergestellt, daß die vorgesehene Auszugskraft eingehalten wird, unabhängig davon,
wann und unter welchen Umständen der Auszug erfolgt. Da der Zeitpunkt, zu dem die
Teile beansprucht werden und ihr Zustand zu diesem Zeitpunkt nicht vorhersthbar
sind und sehr unterschiedlich sein können, das Einhalten der vorgesehenen Auszugskräfte
unter Umständen jedoch lebenswichtig ist, kommt diesem Vorteil eine ausschlaggebende
Bedeutung zu. Die Teile der Vorrichtung können so dimensioniert werden, daß sie
bereits beim Auftreten von der Belastbarkeit des menschlichen Körpers auch nur verhältnismäßig
geringfügig übersteigender Zugkraftspitzen in den Gurtbändern wirksam wird.
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Darüber hinaus wird durch diese Ausbildung der gurtkraft-begrenzenden
Befestigungseinrichtung in sehr vorteilhafter Weise noch erreicht, daß ein nicht
unerheblicher Teil der in dem oder den Gurtbändern auftretenden Zugkraftspitzen
außer in Verformungs- auch in Reibungsarbeit umgesetzt wird.
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Eine derart exakt auf bestimmte Zugkraftgrößen in dem oder den Gurtbändern
abstimmbare Befestigungseinrichtung zur Gurtkraftbegrenzung von Fahrzeugsicherheitsgurten
läßt sich mit keinem der bekannten Systeme erreichen.
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In weiterer Einzelausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
daß das hlliseuförmige Halteglied an seinem, mit dem Halter verbundenen Ende eine
der Querschnittsform des kolbenförmigen Verformungsgliedes entsprechende Aufweitung
aufweist, in der das Verformungsglied im Ruhezustand der Einrichtung bereits wenigstens
teilweise aufgenommen ist. Um die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gurtkraftbegrenzung
mit einem geringstmöglichen
Herstellungsaufwand darstellen zu können,
kann das hülsenförmige Halteglied in einfachster Weise durch einen dünnwandigen
Rohrmaterialabschnitt und das kolbenförmige Verformungsglied durch ein massives,
vermittels radialer Sindrückungen zu einem Vielkant geformtes Profilmaterialteil
gebildet sein, wobei das kolbenförmige Verformungsglied durch das Einbringen der
seinen Umfangs-Vielkant bildenden Eindrückungen gleichzeitig mit dem den Anschluß
an das oder die Gurtbänder bildenden Stahlseil durch Verpressung verbunden wird.
Zur Konstanthaltung der zwischen hülsenförmigem Halteglied und kolbenförmigem Verformungsglied
aufbringbaren Reibungskräfte und insbesondere zur Vermeidung von Abreißspltzen kann
das hülsenförmige Halteglied innenseitig mit einer dünnen unelastischen , insbesondere
einer im sogenannten Tenifer-Verfahren" aufgebrachten Beschichtung versehen sein.
Nachdem bei Dreipunktgurten die Krafteinleitung in den Fahrzeugaufbau an der Verzweigungsstelle
der beiden Gurtbänder erheblich höher ist als an den beiden übrigen Befestigungsstellen,
wird die erfindungsgemäße gurtkraftbegrenzende Befestigungseinrichtung zweckmäßigerweise
diesem Befestigungspunkt zugeordnet, der normalerweise auch der Schloß-Befestigungspunkt
eines Dreipunktgurtes ist. In weiterer Einzelausgestaltung der Erfindung wird daher
vorgeschlagen, daß das einenends an das kolbenförmige Verformungsglied angeschlossene
Stahlseil allseitig schwenkbar, insbesondere durch Vermittlung eines Kugel- oder
Kardangelenkes an das Gurtschloß angeschlossen ist.
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Die Erfindung umfaßt ferner eine teleskopartige Ausbildung der vorbeschriebenen
gurtkraftbegrenzenden
Befestigungseinrichtung für Fahrzeugsicherheitsgurte,
die gemäß einer bevorzugten Verwirklichungsform der Erfindung dadurch gebildet ist,
daß das Halteglied zwei ineinander geschachtelte, hülsenförmige Teile aus dünnwandigem
Rohrmaterial umfaßt und das Verformungsglied zwei jeweils in einer endseitigen Aufweitung
beider Haltegliedteile aufgenommene, nacheinander wirksam werdende, kolbenartige
vielkantige Teile umfaßt, deren Hublänge jeweils durch einen nach innen zeigenden
Anschlag beider hülsenförmiger Haltegliedteile begrenzt ist. Im einzelnen kennzeichnet
sich diese Ausführungsform dadurch, daß ein erstes, dem innenliegenden hülsenförmigen
Haltegliedteil zugeordnetes, kolbenförmiges Verformungsglied durch Vermittlung eines,
das innenliegende Haltegliedteil durchsetzenden Stahlseiles direkt und zugfest mit
dem oder den Gurtbändern verbunden und das innenliegende Haltegliedteil an seinem
freien Ende mit einem nach innen zeigenden, kragenförmigen Ansatz, sowie andernends
mit einem nach außen auftragenden, in einer entsprechenden endseitigen Aufweitung
des zweiten, außenliegenden und ebenfalls hülsenförmigen Haltegliedteiles aufgenommenen
kolbenförmigen Verformungsglied versehen ist, wobei das kolbenförmige Verformungsglied
innenliegenden Haltegliedteiles ein vielkantiges Querschnittprofil aufweist und
das außenliegende Teil des Haltegliedes durch einen dünnwandigen Rundrohrabschnitt
gebildet ist. Das mit dem außenliegenden Teil des Haltegliedes zusammenwirkende,
auf dem Außenumfang des innenliegenden Teils des Haltegliedes angeordnete Kolbenteil
weist einen dem lichten Profilquerschnitt des außenliegenden Teiles des Haltegliedes
teilweise einbeschrieben, vielkantigen Profilquerschnitt auf, derart, daß bei einer
entsprechenden Belastung der Befestigungseinrichtung
dessen kreisförmiger
Profilquerschnitt in einem, dem Querschnittsprofil des Kolbenteiles entsprechendes,
vielkantigen Profilquerschnitt umgeformt wird. Der gegenseitige Abstand zwischen
innenliegendem und außenliegendem, hülsenförmigem Teil des Haltegliedes ist größer
als die maximale radiale Verformung des innenliegenden Teiles durch das kolbenförmige
Verformungsglied, so daß beide hülsenförmige Haltegliedteile nacheinander und ohne
gegenseitige Beeinträchtigung verformt werden können und damit eine jeweils über
die gesamte Länge des Halter gliedes hin gleichbleibende Kraftaufnahme für jeden
seiner beiden Teleskopabschnitte gewährleistet ist. An ihren freien Enden sind beide
Haltegliedteile mit nach innen gerichteten, kragenförmigen Anschlag-Ansätzen versehen,
die jeweils dichtend am anderen Teil, dem innenliegenden Hülsenteil des Haltegliedes
oder dem in diesem aufgenommenen Stahlseil anliegen.
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Die Erfindung umfaßt weiterhin eine Ausgestaltungsform zur beabsichtigten
Herbeiführung über den Ausziehweg des Verformungsgliedes hin variierender Zugkräfte,
in der Weise, daß über bestimmte Abschnitte des Ausziehweges hin die erforderlichen
Zugkräfte ansteigen und beispielsweise im mittleren oder im Endbereich des Ausziehweges
bei geringerem Weg höhere Zugkräfte in Verformungs- bzw. Reibungsarbeit umgesetzt
werden können. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß das hülsenförmige
Halteglied oder mindestens eines der ineinandergeschachtelten Teile eines teleskopartig
ausziehbaren Haltegliedes eine iiber seine Länge hin variierende Wandungsstärke
aufweist, wobei jedoch die Wandungsstärke über den Hülsenumfang hin unabhängig von
ihrer Dicke stets gleichmäßig-ist. Hierbei kann bei entsprechend allmählich zunehmend
gestalteter Wandungsstärke des Haltegliedes oder wenigstens eines seiner Teile ein
sanft einsetzender Haltekraftanstieg erreicht werden.
In der nachfolgenden
Beispielsbeschreibung wie Erfindung anhand zweier, in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt die Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Befestigungseinrichtung; Figur 2 einen Längsschnitt durch eine teleskopartig ausfahrbare,
erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung; Figur 3 ebenfalls einen Längsschnitt durch
eine teleskopartig ausfahrbare, erfindungsgemäße Befestigunfseinr-chtung nach Figur
2,jedoch im teilweise gestreckten Zustand.
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Bei der in Figur 1 dargestellten, einfachsten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung, ist ein Halter 1 mittels einer Schraubbefestigung
2 an einer nicht im einzelnen gezeigten Fahrzeugkarosserie befestigt. An dem Halter
1 ist durch Vermittlung einer Buchse 3 ein hülsenförmiges Halteglied 4 befestigt.
Das Halteglied 4 kann Jedoch auch durch Vermittlung eines Schwenkgelenkes 5 mit
dem Halter 1 verbunden sein. Das durch einen dünnwandigen Rundrohrabschnitt gebildete
Halteglied 4 ist von einem Stahlseil 6 durchsetzt, an welches einenends durch Vermittlung
eines Kugelgelenkes 7 allseitig schwenkbar ein Gurtschloß 8 zugsicher angeschlossen
ist und an welches andererseits ein durch ein sechskantiges Kolhenteil 9 gebildetes
Verformungsglied mittels einer über radiale Eindrückungen lo mit dem Stahlseil 6
fest verbundenen Befestigungsteiles 11 angeschlossen ist.
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In seinem Gurtschloß nahen Bereich ist das Stahlseil 6 mit einer Ummantelung
12 versehen, während das hülsenförmige Halteglied 4 an seinem freien Ende mit einem
nach innen zeigenden, dichtend am Stahlseil 6
anliegenden im wesentlichen
kragenförmigi u 313 versehen ist, welche gleichzeitig einen Endanschlag für das
Kolbenteil 9 bildet. An seinem halterseiigen Ende ist das hülsenförmige Halteglied
4 mit einer Aufweitung 14 versehen, welche das Kolbenteil 9 aufnimmt und eine diesem
entsprechende Querschnittsform besitzt. Das Kolbenteil 9 ist seinerseits mit einem
Anlaufkonus 15 versehen, dem ein entsprechender Verjüngungsabschnitt 16 des hülsenförmigen
Halteteiles 4 zugeordnet ist, so daß eine Einlaufstelle für das kolbenförmige Verformungsglied
9 gebildet wird. Der Anlaufkonus 15 des Kolbenteiles 9 stellt darüber hinaus gleichzeitig
noch sicher, daß die Kanten 17 des sechskantigen Kolbenteiles 9 am Einlaufende des
Kolbenteiles 9 eine gewölbte, bogenförmige Kontur aufweisen, wodurch ein Aufschlitzen
des hülsenförmigen Haltegliedes 4 beim Durchgang des golbenteiles 9 vermieden wird.
Beim Auftreten von Zugkraftspitzen bestimmter Mindestgröße in den über das Gurtschloß
8 an das Halteglied 4 angeschlossenen Gurtbändern werden diese Zugkraftspitzen durch
Vermittlung des Stahlseiles 6 auf das Kolbenteil 9 übertragen, welches dadurch durch
das hülsenförmige Halteglied 4 gezogen wird. Dabei wird das Halteglied 4 durch das
Kolbenteil 9 verformt und zwar in der Weise, daß es aus seiner ursprünglichen, rundrohrförmigen
Gestalt in eine im wesentlichen, dem Querschnittprofil des Kolbengliedes 9 entsprechend
sechskantigen Profilquerschnitt gebracht wird. Außer der Umformungsarbeit wird hierbei
auch in erheblichem Maße eine Reibungsarbeit aufgebracht und werden somit die in
den nIurtbändern auftretenden Zugkraftspitzen teils in Umformungs- und teils in
Reibungsarbeit umgewandelt.
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Bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
das Halteglied zweiteilig ausgebildet und umfaßt zwei ineinander geschachtelte hülsenförmige
Haltegliedteile 4 und 24, die Jeweils aus dünnwandigen Rundrohrabsehnitten gebildet
und
einenends durch Vermittlung einer Hülse 25 oder gegebenenfalls
gelenkig durch Vermittlung eines Schwenkgelenkes 25 an einen, über eine Schraubverbindung
2 an einer nicht näher dargestellten Fahrzeugkarosserie befestigten Halter 1 befestigt
sind.
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Entsprechend der in der Figur 1 dargestellten vereinfachten Ausführungsform
ist auch hier ein Gurtschloß 8 durch Vermittlung eines allseitig schwenkbaren Kugelgelenkes
7 mit einem, das innenliegende, hülsenförmige Haltegliedteil 4 durchsetzendes Stahlseil
6 verbunden, an dessen freiem Ende ein im gezeigten Ausführungsbeispiel sechskantigen
kolbenförmiges Verformungsteil 9 durch Vermittlung eines, über radiale Eindrückungen
10 mit dem Stahlseil 6 verpreßten Befestigungsgliedes 11 zugsicher festgelegt ist.
Das innenliegende Halteglied 4 weist an seinem freien Ende einen nach innen gerichteten,
dichtend am Stahlseil 6 anliegenden und einen Endanschlag für das kolbenförmige
Verformungsglied 9 bildenden, kragenförmigen Anschlagansatz 13 auf.
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Andernends ist das innenliegende hülsenförmige Haltegliedteil 4 mit
einer das kolbenförmige Verformungsglied 9 aufnehmenden Aufweitung 14 versehen,
auf die außenseitig ein ein kolbenförmiges Verformungsglied 22 bildendes Teil aufgebracht
ist, welches seinerseits in einer entsprechenden Endaufweitung 30 des außenliegenden
Teiles des zweiteiligen Haltegliedes aufgenommen ist. Sowohl das dem innenliegenden
hülsenförmigen Haltegliedteil 4 zugeordnete kolbenförmige Verformungsglied 9, als
auch das auf dem halterseitigen Ende des innenliegenden Haltegliedteiles 4 angeordnete
kolbenförmige Verformungsglied 29 sind jeweils mit einem Anlaufkonus 15 bzw.
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35 versehen und weisen ein im wesentlichen sechskantiges Querschnittsprofil
auf, wobei die Anlaufkonen 15, 35 einen gewölbten bogenförmigen Anstieg der Längskanten
17 beider kolbenförmiger Verformungsgliedteile 9, 29 gewährleisten. Das außenliegende,
hülsenförmige waltegliedteil 24 weist an seinem freien,
dem Gurtschloß
8 zugewandten Ende einen radial nach innen gerichteten und dichtend am Außenumfang
des innenliegenden hülsenförmigen Halteteils 4 anliegenden Anschlagansatz 34 auf,
welcher die Streckendlage der teleskopartig ausfahrbaren Befestigungseinrichtung
definiert.
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Wie eindeutig aus der Darstellung der Figur 3 erkennbar, wird beim
Auftreten von Zugkraftspitzen in den Gurtbändern zunächst über das Stahlseil 6 das
kolbenförmige Verformungsglied 9 durch das innenliegende hülsenförmige Haltegliedteil
4 gezogen, wobei letzteres aus einem normalen Rundrohrquerschnitt in einen sechskantigen
Rohrprofilquerschnitt verformt wird, so daß durch Umwandlung teils in Reibungsarbeit
und teils in Verformungsarbeit ein erheblicher T,il der in den Gurtbändern auftretenden
Zugkraftspitzen abgebaut wird. Sobald das kolbenförmige Verformungsglied 9 an dem
kragenförmig nach innen gerichteten Anschlagansatz 13 des innenliegenden hülsenförmigen
Haltegliedteiles 4 zur Anlage kommt, wird dieses seinerseits mit der vollen Kraft
der im Gurtband noch vorhandenen Zugkraftspitzen beaufschlagt und wird-das auf das
halterseitige Ende des innenliegenden Haltegliedteiles 4 aufgesetzte Kolbenteil
29 unter der Wirkung der verbleibenden Zugkraftbelastung durch das außenliegende
Halteglied 24 hindurchgezogen, wobei letzteres gleichfalls aus seinem Rundrohrquerschnitt
in einen sechskantigen Vielkantquerschnitt umgeformt und dabei die restliche, die
Belastung des menschlichen Körpers übersteigende Zugkraft teils in Verformungs-
und teils in Reibungsarbeit umgewandelt wird. Aus der Zeichnung nicht im einzelnen
ersichtlich ist, daß jedes der hülsenförmigen Haltegliedteile 4 bzw. 24 innenseitig
mit einer im sog. "Denifer-Verf»hren" aufgebrachten Beschichtung versehen ist.