DE3723772A1 - Kraftbegrenzender energieabsorber fuer sicherheitsgurtsysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kraftbegrenzenden Energieab­ sorber für Sicherheitsgurtsysteme, mit einer Reihe von in Richtung der Zugbeanspruchung hintereinanderliegenden Streckgliedern, die jeweils eine von einer unter Zuglast verformbaren Berandung umgebene Öffnung aufweisen.

Bei bekannten kraftbegrenzenden Energieabsorbern dieser Art weisen die in Richtung der Zugbeanspruchung aneinanderge­ reihten Streckglieder eine Form auf, deren seitliche Beran­ dung durch zwei einander symmetrisch gegenüberliegende Wellenlinien gebildet ist. Entsprechend sind die Öffnungen der Streckglieder aus zwei in bezug auf die Längsrichtung spiegelsymmetrisch liegenden, glockenförmigen Teilen zusam­ mengesetzt. Bei Zugbeanspruchung werden die Streckglieder in Längsrichtung gestreckt, um einen Teil der bei einem Aufprall freigesetzten kinetischen Energie durch Material­ verformung zu absorbieren und die im Gurtsystem auftreten­ de Zugspannung zu begrenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem sol­ chen kraftbegrenzenden Energieabsorber über die gesamte vorgesehene Länge der unter Zugbeanspruchung auftretenden Streckung einen von Schwankungen freien, gleichmäßigen Verlauf der Zugkraft/Streckungslänge-Charakteristik zu erreichen. Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen kraftbegrenzenden Energieabsorber erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Öffnungen der Streckglieder Begrenzungs­ elemente angeordnet sind, welche die Verformung der ver­ formbaren Berandung quer zur Richtung der Zugbeanspruchung anschlagartig begrenzen.

Es hat sich als überaus schwierig erwiesen, die oben ange­ gebene Aufgabenstellung mit der Forderung in Einklang zu bringen, die Bruchlast des Energieabsorbers unter Berück­ sichtigung einer Sicherheitsspanne ausreichend groß aus­ zulegen. Bei einem für hohe Bruchlast ausgelegten Energie­ absorber setzt die Streckung der Streckglieder erst bei relativ hohen Zugbeanspruchungen ein, bei denen bereits eine Kraftbegrenzung gewünscht wird. Legt man hingegen die Streckglieder so aus, daß eine Streckung bereits bei relativ geringen Zugbeanspruchungen auftritt, so besteht die Gefahr eines vorzeitigen Bruchs.

Durch die erfindungsgemäß in den Öffnungen der Streckglie­ der angeordneten Begrenzungselemente wird eine kontrollier­ te Verformung der Streckglieder erreicht. Die Streckung setzt bereits bei relativ geringen Zugbeanspruchungen ein und setzt sich fort, bis die seitliche Berandung der Öff­ nungen der Streckglieder an den Begrenzungselementen zur Anlage kommt und so eine Einschnürung der Streckglieder verhindert wird. Es wurde gefunden, daß bei Streckglie­ dern ohne Begrenzungselemente in ihren Öffnungen eine Ein­ schnürung der Streckglieder etwa auf Höhe ihrer Mitte ein­ tritt, wobei an dieser Einschnürung eine besonders hohe Materialbeanspruchung auftritt, da eine ursprünglich konvexe zu einer konkaven Gestalt umgeformt wurde. Diese hohe lokale Materialbeanspruchung hat einen vorzeitigen Bruch zur Folge. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Begren­ zungselemente verhindern eine hohe lokale Materialbean­ spruchung, so daß die Berandung der Streckglieder für eine bereits bei relativ niedrigen Zugbeanspruchungen ein­ setzende Verformung ausgelegt werden kann.

Es wurde weiterhin gefunden, daß eine besonders hohe Bruch­ last, bei gleichzeitig niedrigen Werten für die Zugbean­ spruchung, bei der die Streckung einsetzt, erreicht wer­ den kann, wenn die beiden einander in Querrichtung gegen­ überliegenden Berandungsflächen der Öffnungen der Streck­ glieder zumindest annähernd gerade und parallel in Rich­ tung der Zugbeanspruchung verlaufen. Es wurde gefunden, daß bei dieser Ausbildung eine besonders gleichmäßige Ver­ formung über den gesamten Umfang der Streckglieder er­ reicht wird.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausfüh­ rungsform des kraftbegrenzenden Energie­ absorbers;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt des in Fig. 1 gezeigten und in einem Fahrzeug mon­ tierten Energieabsorbers;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Streck­ gliedes des Energieabsorbers im ursprüngli­ chen Zustand;

Fig. 4 eine schematische Ansicht desselben Streck­ gliedes nach einer Zugbeanspruchung;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Streckungslänge in Ab­ hängigkeit von der Zugspannung für den er­ findungsgemäßen kraftbegrenzenden Energie­ absorber zeigt; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Streckgliedes des Energieabsorbers.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des kraftbe­ grenzenden Energieabsorbers sind vier Streckglieder 10 zwischen zwei Befestigungsbeschlägen 12, 14 aneinander­ gereiht. Die Streckglieder 10 und die Befestigungsbe­ schläge 12, 14 sind aus einem Metallblech ausgestanzt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Energieabsorber an seinem dem Befestigungsbeschlag 12 benachbarten Ende abgekröpft, um eine passende Anordnung in einem Fahrzeug zu ermöglichen. Der Befestigungsbeschlag 12 ist mittels einer Schraube 16 am Fahrzeug befestigt, während am Be­ festigungsbeschlag 14 ein in Fig. 2 schematisch gezeigtes Gurtschloß 18 befestigt wird. Der Energieabsorber kann aber grundsätzlich an beliebiger Stelle des Gurtsystems eingefügt werden.

Fig. 3 veranschaulicht die Besonderheiten des Energieab­ sorbers nach der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Das Streckglied 10 weist allgemein die Form einer Ellipse auf, die an ihren einander gegenüberliegenden Längsenden ab­ geflacht wurde. Jedes Streckglied 10 weist eine mittige Öffnung 20 auf, deren Gestalt, ebenso wie die Gestalt des Streckgliedes insgesamt, einer an ihren Längsenden abgeflachten Ellipse gleicht. Die seitlichen Berandungs­ flächen 22 der Öffnung 20 sind annähernd gerade und ver­ laufen parallel zur Längsrichtung des Energieabsorbers. Dies ist in Fig. 3 durch zwei gestrichelte Geraden G ver­ deutlicht. An jede seitliche Berandungsfläche 22 ist ein pilzförmiges Begrenzungselement 24 angeformt. Diese pilz­ förmigen Begrenzungselemente 24 erstrecken sich von der Mitte der zugehörigen Berandungsfläche 22 ausgehend ein­ wärts und liegen mit ihren Köpfen einander im vorbestimm­ ten Abstand gegenüber. Dieser Abstand ist so bemessen, daß die Köpfe der Begrenzungselemente 24 nach erfolgter Zugbe­ anspruchung bis zur maximal vorgesehenen Zuglast aneinan­ der in Anlage sind. Dieser Zustand ist in Fig. 4 gezeigt. Das Streckglied 10 ist nach der Zugbeanspruchung um ein vorbestimmtes Maß in Längsrichtung gestreckt. Dieses Maß entspricht in dem in Fig. 5 gezeigten Diagramm der Strec­ kungslänge S zwischen den Punkten I und II unter Wirkung der Zugkraft F. In Fig. 4 ist durch zwei seitliche Pfeile darauf hingewiesen, daß auf der Höhe der Mitte des Streck­ gliedes 10 nach erfolgter Zugbeanspruchung keine Einschnü­ rung aufgetreten ist. Eine solche Einschnürung hätte eine hohe lokale Materialbeanspruchung zur Folge, die zu einem vorzeitigen Bruch führen kann. Durch die Begrenzungsele­ mente 24 wird die gewünschte gleichmäßige Verformung der Berandung der Öffnung 20 ohne Einschnürung des Streck­ gliedes und ohne hohe lokale Materialbeanspruchungen er­ reicht.

Der in dem Diagramm nach Fig. 4 vor dem Abszissenpunkt I liegende allmähliche Anstieg der Zugkraft F entsteht durch Streckung des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Energieab­ sorbers im Bereich der Abkröpfung hinter dem Befestigungs­ beschlag 12. Dieser Streckungsvorgang ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien veranschaulicht.

Am Abszissenpunkt II tritt ein relativ steiler Anstieg der Zugkraft F in Abhängigkeit vom Streckungsweg S auf. Die Bruchgrenze liegt bei Zugkräften F, die erheblich größer sind als die zum Abszissenpunkt II gehörende Zug­ kraft. Zwischen den Abszissenpunkten I und II ist der Verlauf der Zugkraft F sehr gleichmäßig. Ein unregelmäßi­ ger Verlauf in diesem Bereich hätte hohe Beschleunigungs­ beanspruchungen des durch das Gurtsystem gesicherten Fahrzeuginsassen zur Folge.

Während bei der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausfüh­ rungsform die Begrenzungselemente 24 an die Berandung der Streckglieder angeformt sind, sind bei der Ausführungs­ form nach Fig. 6 gesonderte Begrenzungselemente 24 vor­ gesehen. Diese Begrenzungselemente 24 werden durch geeig­ nete Maßnahmen mittig in der Öffnung 20 gehalten. Bei praktischen Ausführungsformen wird der vorzugsweise aus einem Metallblech gestanzte Energieabsorber mit einer Um­ hüllung versehen. Mit einer solchen Umhüllung läßt sich die Festlegung der Begrenzungselemente 24 im Inneren der Öffnungen 20 verwirklichen. Eine vorteilhafte Ausführungs­ form, bei welcher die Streckglieder 10 durch Umspritzen mit einer Kunststoffummantelung versehen werden, besteht darin, daß die Begrenzungselemente 24 in die Kunststoff­ masse eingebettet werden.

Claims (14)

1. Kraftbegrenzender Energieabsorber für Sicherheits­ gurtsysteme, mit einer Reihe von in Richtung der Zugbe­ anspruchung hintereinanderliegenden Streckgliedern, die jeweils eine von einer unter Zuglast verformbaren Beran­ dung umgebene Öffnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Öffnungen (20) Begrenzungselemente (24) ange­ ordnet sind, welche die Verformung der verformbaren Be­ randung quer zur Richtung der Zugbeanspruchung anschlag­ artig begrenzen.

2. Energieabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungen (20) zwei einander gegenüber­ liegende, zumindest annähernd parallele und in Richtung der Zugbeanspruchung verlaufende Berandungsflächen (22) aufweisen.

3. Energieabsorber nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungen (20) zumindest annähernd die Form einer Ellipse, deren große Achse quer zur Richtung der Zugbeanspruchung verläuft und die an ihren beiden in Richtung dieser Achse gelegenen Enden abgeflacht ist, aufweisen.

4. Energieabsorber nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungs­ elemente (24) an die Berandung der Öffnung (20) ange­ formt sind.

5. Energieabsorber nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Begrenzungselemente (24) von den einander gegenüberliegenden, in Richtung der Zugbean­ spruchung verlaufenden Begrenzungsflächen (22) ausge­ hend zum Inneren der Öffnungen (20) gerichtet sind.

6. Energieabsorber nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß je ein Begrenzungselement (24) an jeder der in Richtung der Zugbeanspruchung verlaufenden Be­ randungsflächen (22) angeordnet ist.

7. Energieabsorber nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Begrenzungselemente pilzförmig aus­ gebildet sind und mit ihren Köpfen einander in jeder Öffnung (20) zugewandt sind.

8. Energieabsorber nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Köpfe der pilzförmigen Begrenzungs­ elemente (24) in jeder Öffnung (20) einen Abstand von­ einander aufweisen, der bei Streckung des betreffenden Streckgliedes (10) um den für die Unfallbeanspruchung vorgesehenen Betrag überwunden ist, so daß die Köpfe der beiden Begrenzungselemente (24) aneinanderstoßen.

9. Energieabsorber nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungselemen­ te (24) als gesonderte Teile vorgesehen sind, die an der Berandung oder an einer die Streckglieder (10) um­ gebenden Umhüllung gehalten sind.

10. Energieabsorber nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Begrenzungselemente (24) mittig in den Öffnungen (20) angeordnet sind.

11. Energieabsorber nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung durch Umspritzen der Streckglieder (10) gebildet ist und die Begrenzungsglie­ der (24) in die umspritzte Masse eingelagert sind.

12. Energieabsorber nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der miteinander verbundenen Streckglieder (10) zumindest an einem Befe­ stigungsende eine Abkröpfung aufweist.

13. Energieabsorber nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckglieder (10) aus einem metallischen Bandmaterial gebildet sind.

14. Energieabsorber nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Streckglieder (10) mit Befestigungs­ beschlägen (12, 14) aus dem Bandmaterial ausgestanzt sind.