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Einrichtung zur Begrenzung der Gurtkraft
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bei einem Sicherheitsgurt Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zur Begrenzung der bei einem Rückhaltefall in einem Sicherheitsgurt eines Fahrzeugs,
insbesondere Personenkraftfahrzeugs, auftretenden Gurtkraft.
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Zur Rückhaltung der Insassen eines Fahrzeugs, insbesondere Personenkräftfahrzeugs,
werden bereits seit längerer Zeit Sicherheitsgurte verwendet, die am Körper des
Fahrzeuginsassen zur Anlage gebracht und diesen bei größeren Geschwindigkeitsänderungen
des Fahrzeugs, insbesondere bei Fahrzeugunfällen, auf dem Sitz halten und so vor
dem Aufschlagen auf feste Teile der Innenausstattung des Fahrzeugs bewahren. Diese
Sicherheitsgurte sind zwar in gewissem
Maße nachgiebig, jedoch reicht
diese Nachgiebigkeit nicht aus, um bei einem Fahrzeugunfall, insbesondere bei größeren
Aufprallgeschwindigkeiten, eine Verletzung des Fahrzeuginsassen durch den Gurt selbst
zu verhindern. Bei größeren Aufprallgeschwindigkeiten werden nämlich je nach Größe
des Körpergewichts des Fahrzeuginsassen unterschiedlich hohe Gurtkräfte erzeugt,
die über der Erträglichkeitsgrenze des Fahrzeuginsassenkörpers liegen können, so
daß Verletzungen durch den Gurt die Folge sein können.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, derartige,
durch den Gurt verursachte Verletzungen bei einem Fahrzeugunfall zu vermeiden. Insbesondere
soll die Kraftbegrenzungseinrichtung so beschaffen sein, daß sie auch die Möglichkeit
bietet, eine in Abhängigkeit vom Gewicht des Fahrzeuginsassen veränderbare Gurtkraftbegrenzung
zu erzeugen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt genåß der Erfindung dadurch, daß
ein Kolben vorgesehen ist, der mit einem Ende des Sicherheitsgurtes verbunden ist
und bei einem Rückhaltefall in einem Zylinder unter Energieaufnahme verschiebbar
ist, wobei er ein Druckmittel aus einer Drosselöffnung drückt. Bei der erfindungsgemäß
vorgesehenen hydraulischen Gurtkraftbegrenzungseinrichtung erfolgt also die Gurtkraftbegrenzung
dadurch, daß der mit einem Ende des Sicherheitsgurtes verbundene Kolben durch die
bei einem Rückhaltefall erzeugte Gurtkraft in einem Zylinder verschoben wird, wobei
er das in dem Zylinder enthaltende Druckmittel aus einer Drosselöffnung unter Energievernichtung
herausdrückt. In dem Maße, wie der Kolben in dem Zylinder verschoben wird, gibt
auch der mit diesem Kolben verbundene Sicherheitsgurt nach, wobei der vor dem Fahrzeuginsassen
vorhandene Vorverlagerungsweg aufgebraucht - wird. Durch entsprechende Bemessung
der Größe der Drosselöffnung kann die in dem Sicherheitsgurt zur Wirkung kommende
Rückhaltekraft wirkungsvoll begrenzt werden, wobei die Gurtkraft auf um so höhere
Werte begrenzt wird, je kleiner die Drosselöffnung ist.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Gurtkraftbegrenzungseinrichtung
besteht nun darin, daß diese in einfacher Weise so ausgestaltet werden kann, daß
die Kraftbegrenzung automatisch dem Gewioht des Fahrzeuginsassen anpaßbar ist. Dies
erfolgt gemäß einem seren Kennzeichen der Erfindung dadurch, daß die Drosselöffnung
1 Abhängigkeit vom Gewicht des Fahrzeuginsassen verstellbar ist.
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Dazu kann zweckmäßigerweise eine in der Drosselöffnung verstellbar
gehaltene, konische Drosselnadel vorgesehen sein, die von einer Feder in Schließrichtung
und bei einem Rückhaltefall von dem in dem Zylinder durch den Kolben erzeugten Druckmittel
druck in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, wobei der Drosselnadel ein die Öffnungsbewegung
begrenzender Anschlag zugeordnet ist, der in Abhängigkeit vom Gewicht des Fahrzeuginsassen
verstellbar ist. Diese gewichtsabhängige Veränderung des Anschlages, die beispielsweise
entweder durch eine mechanische oder durch eine hydraulische Verbindung des Anschlages
mit einer in dem Fahrzeugsitz angerdneften Druckplatte erreicht -werden kann, begrenzt
also die bei einem Rückhaltefall durch den in dem Zylinder erzeugten Druckmitteldruck
verursachte Verstellung der Drosselnadel in Öffnungsrichtung. Der Anschlag wird
dabei proportional mit dem Gewicht des Fahrzeuginsassen mehr oder weniger weit verstellt,
so daß sich infolge der konischen Drosselnadel auch ein proportional mit dem Gewicht
des Fahrzeuginsassen veränderbarer Querschnitt der Drosselöffnung ergibt. Dabei
wird der Anschlag so verstellt, daß je größer das Gewicht des Fahrzeuginsassen ist,
sich ein desto kleinerer Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung, und damit eine
Begrenzung der Gurtkraft auf proportional mit dem Gewicht ansteigende Gurtkräfte
ergibt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Gurtkraftbegrenzungseinrichtung gezeigt, die im folgenden näher erläutert werden.
Dabei zeigen in schematischer Darstellungsweise Figur 1 eine erfindungsgemäße Gurtkraftbegrenzungseinrichtung
und Figur 2 eine andere Ausführung der Gurtkraftbegrenzungseinrichtung.
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In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 ein in einem Fahrzeug, insbesondere
einem Kraftfahrzeug, eingebauter Fahrzeugsitz angedeutet, dem ein beispielsweise
als Dreipunkt-Gurt ausgebildeter Sicherheitsgurt 2 zur Rückhaltung eines auf dem
Sitz 1 sitzenden Fahrzeuginsassen zugeordnet ist. Ein mit 3 bezeichnetes Ende des
Sicherheitsgurtes 2 isL O4 einer Gurtkraftbegrenzungseinrichtung 4 in der Weise
gehalten, daß es bei einem Rückhaltefall energieverzehrend nachgibt, wobei die in
dem Sicherheitsgurt auftretenden Gurtkräfte in der Höhe begrenzt sind.
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Die Gurtkraftbegrenzungseinrichtung 4 besteht aus einem in einem Zylinder
5 verschiebbar gehaltenen Kolben 6, der über eine Kolbenstange 7 mit dem Sicherheitsgurtende
3 verbunden ist. Diese Verbindung kann in der Weise ausgebildet sein, daß am Ende
der Kolbenstange 7 ein Gurtschloß 8 angeordnet ist, in das eine auf dem Sicherheitsgurt
gehaltene Schiebelasche 9 einsteckbar ist.
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Der Innenraum 10 des Zylinders 5 ist mit einem inkompressiblen Druckmittel,
beispielsweise Öl oder Wasser gefüllt, auf das der Kolben 6 bei einem Rückhaltefall
durch die von dem Gurtende 3 auf die tolbenstange 7 übertragene Gurtkraft einen
Druck ausübt. Mit 11 ist eine an dem Zylinder vorgesehene Drosselöffnung bezeichnet,
die einen konstanten Querschnitt oder aber, wie in der Zeichnung dargestellt, einen
verstellbaren Querschnitt aufweisen kann. Diese Verstellbarkeit wird bei der in
der Zeichnung dargestellten Ausführung durch eine in der Drosselöffnung 11 axial
verstellbar gehaltene Drosselnadel erreicht, die mit einer konischen Spitze 13 in
die Drosselöffnung 11 hineinragt. Die Drosselnadel 12 wird von einer Rückstellfeder
14 in Schließrichtung beaufschlagt, während ein bei einem Rückhaltefall in dem Zylinderarbeitsraum
10 erzeugter Druckmitteldruck die Drosselnadel 12 in Öffnungsrichtung zu verschieben
sucht.
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Die Verschiebung der Drosselnadel 12 in Öffnungsrichtung wird durch
eine mit 15 bezeichnete Vorrichtung begrenzt, die einen der Drosselnadel 12 zugeordneten
Anschlag 16 in Abhängigkeit vom Gewicht des
auf dem Fahrzeugsitz
1 sitzenden Fahrzeuginsassen verstellt. Dazu ist in dem Fahrzeugsitz 1 eine durch
Federn 18 belastete Druckplatte 17 angeordnet, die die beim Besetzen des Fahrzeugsitzes
von dem Gewicht des Fahrzeuginsassen ausgeübte Gewichtskraft über eine Kolbenstange
19 auf einen in einem Zylinder 21 verschiebbaren Kolben 20 Verträgt. Der dem Kolben
20 zugeordnete Kolbenarbeitsraum 22 ist mit einem inkompressiblen Druckmittel gefüllt
und steht über eine Verbindungsleitung 23 mit einem Arbeitsraum 24 eines Zylinders
25 in Verbindung, in dem ein über eine Kolbenstange 27 mit dem Anschlag 16 verbundener
Kolben 26 gleitend geführt ist. Der Kolben 26 wird von einer Feder 28 entgegen der
von dem Kolben 20 bewirkten Verstellung beaufschlagt.
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Nimmt nun auf dem Fahrzeugsitz 1 ein Fahrzeuginsasse Platz, so wird
der Kolben 20 proportional zu dem Gewicht des Fahrzeuginsassen, dessen Gewichtskraft
mit dem Pfeil 29 angedeutet ist, verstellt. Bei einer Verschiebung des Kolbens 20
wird jedoch auch der Kolben 26 und damit der Anschlag 16 verstellt, der die Öffnungsbewegung
der Drosselnadel 12 in Öffnungsrichtung begrenzt. Durch die gewichtsproportionale
Verstellung des Anschlages 16 wird also der in der-Figur 1 mit s bezeichnete Weg
zwischen der in Schließstellung befindlichen Drosselnadel 12 und dem Anschlag 16
verändert, und zwar wird dieser Verstellweg desto kleiner je größer das Gewicht
des Fahrzeuginsassen ist. Mit kleiner werdendem Verstellweg der Drosselnadel 12
wird jedoch auch der von der konischen Spitze 13 der Drosselnadel 12 bei einem Rückhaltefall
freigegebene Querschnitt der Drosselöffnung 11 verkleinert, was einer Begrenzung
der Gurtkraft in Richtung auf höhere Gurtkräfte entspricht. Dabei wird davon ausgegangen,
daß Fahrzeuginsassen mit größerem Gewicht bei einem Rückhaltefall größere Gurtkräfte
erzeugen, jedoch auch gröBere Gurtkräfte zu ertragen imstande sind.
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Die Ausführung nach der Figur 2 unterscheidet sich lediglich dadurch,
daß anstelle einer hydraulischen Vorrichtung zur Verstellung des
Anschlages
zur Begrenzung der Öffnungsbewegung der Drosselnadel 12 eine mechanische Verstellvorrichtung
30 vorgesehen ist. Dabei ist die in dem Fahrzeugsitz 1 angeordnete, federbelastete
Druckplatte 17 über eine Verbindungsstange 31 mit einem um einen Lagerpunkt 33 verschwenkbaren
Hebel 32 verbunde, an dem der Anschlag 34 angeordnet sein kann. Auch hier verstellt
jich der Anschlag 34 proportional mit dem Gewicht des auf dem Fahrzeugsitz 1 sitzenden
Fahrzeuginsassen, so daß der maximal mögliche Verstellweg s dD Drosselnadel12 und
damit der bei einem Rückhaltefall von der konischen Spitze 13 der Drosselnadel 12
frei gegebene Querschnitt der Drosselöffnung 11 proportional mit steigendem Gewicht
kleiner wird.
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Der Durchtrittsquerschnitt der Drosselöffnung kann aber auch in Abhängigkeit
von anderen Meßgrößen, beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrzeugsitzes
verändert werden. Dazu könnte der Begrenzungsanschlag auf mechanischem oder hydraulischem
Wege mit einemdie Stellung des in Fahrzeuglängsrichtung verstellbaren Sitzes erfassenden
Meßgliedes derart verbunden sein, daß der Anschlag mit einem Vorrücken des Sitzes
im Sinne einer Verkürzung und mit einem Zurückrücken des Sitzes im Sinne einer Verlängerung
des Öffnungsweges der Drosselnadel verstellt wird. Dabei wird davon ausgegangen,
daß bei zurückgerücktem Sitz der Vorverlagertingsweg des Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum
vergrößert wird, so daß bei gleicher Aufprallgeschwindigkeit die Kraftbegrenzung
auf einem niedrigeren Niveau gehalten werden kann.
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Ein optimaler Effekt würde sich dann ergeben, wenn die Verstellung
des Begrenzungsanschlages von beiden Meßgrößenrnämlich dem Gewicht des Fahrzeuginsassen
und der Stellung des Fahrzeugsitzes,in geeigneter Verknüpfung gesteuert würde. Dann
könnte zunächst das Kraftniveau entsprechend dem zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsweg
eingestellt werden, dessen Obergrenze durch die vom Gewicht des Fahrzeuginsassen
abhängige Grenzbelastung bestimmt würde. Eine solche Einstellung der Kraftbegrenzungsvorrichtung
würde einen optimalen Rückhaltevorgang mit dem geringst möglichen Verletzungsrisiko
ergeben.