DE3723772C2 - - Google Patents
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- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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- B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
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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 aus der DE-OS 22 33 421 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.
Bei einem solchen kraftbegrenzenden Energieabsorber wird über
die gesamte vorgesehene Länge der unter Zugbeanspruchung auftretenden
Streckung ein von Schwankungen freier, gleichmäßiger
Verlauf der Zugkraft/Streckungslänge-Charakteristik angestrebt.
Es ist bisher aber bei dem bekannten Energieabsorber nicht gelungen,
dieses Bestreben mit der gleichzeitig geforderten Bruchlast
in Einklang zu bringen. Bei einem für hohe Bruchlast unter
Berücksichtigung einer Sicherheitsspanne ausgelegten Energieabsorber
setzt die Streckung der Streckglieder erst bei relativ
hohen Zugbeanspruchungen ein, bei denen bereits eine Kraftbegrenzung
erwünscht ist. Legt man hingegen die Streckglieder so
aus, daß eine Streckung bereits bei relativ geringen Zugbeanspruchungen
stattfindet, so besteht die Gefahr eines vorzeitigen
Bruchs.
Aus der US-PS 33 61 475 sowie aus der DE-OS 24 26 203 sind bereits
kraftbegrenzende Energieabsorber bekannt, die aus einem
gewellten oder gefalzten Metallband bestehen. Energieabsorber
dieser Art können zwar für eine hohe Bruchlast ausgelegt werden
und auch ein befriedigendes Dehnungsverhalten unter Zuglast
aufweisen, sie beanspruchen jedoch aufgrund der Wellung oder
Falzungen, die quer zur Längsrichtung des Energieabsorbers orientiert
sind, viel Einbauraum und sind daher in Sicherheitsgurt-
Rückhaltesysteme für Kraftfahrzeuge nur schwer zu integrieren.
Hingegen kann ein kraftbegrenzender Energieabsorber nach der
DE-OS 22 33 421 in gleichen Abmessungen und gleicher Form wie
ein herkömmlicher Verankerungsbeschlag, beispielsweise für das
Gurtschloß in einem Sicherheitsgurtsystem, ausgebildet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem kraftbegrenzenden
Energieabsorber der eingangs angegebenen Gattung die
Bruchlast zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen kraftbegrenzenden
Energieabsorber erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Öffnungen
der Streckglieder Begrenzungselemente angeordnet sind,
welche die Verformung der verformbaren Berandung quer zur Richtung
der Zugbeanspruchung anschlagartig begrenzen.
Durch die erfindungsgemäß in den Öffnungen der Streckglieder
angeordneten Begrenzungselemente wird eine kontrollierte Verformung
der Streckglieder erreicht. Die Streckung setzt bereits
bei relativ geringen Zugbeanspruchungen ein und setzt sich fort,
bis die seitliche Berandung der Öffnungen der Streckglieder an
den Begrenzungselementen zur Anlage kommt und so eine Einschnürung
der Streckglieder verhindert wird. Es wurde gefunden, daß
bei Streckgliedern ohne Begrenzungselemente in ihren Öffnungen
eine Einschnürung der Streckglieder etwa auf Höhe ihrer Mitte
eintritt, 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.
Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun
anhand der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird, beschrieben. 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 (13)
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 Berandungsflächen (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 (24) 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 solchen Abstand von
einander aufweisen,
daß die Köpfe
der beiden Begrenzungselemente (24) bei Erreichen des vorgesehenen Streckweges und Streckglieder (10) 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 Streckglieder (10)
aus einem metallischen Bandmaterial gebildet sind.
13. Energieabsorber nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Streckglieder (10) mit Befestigungs
beschlägen (12, 14) aus dem Bandmaterial ausgestanzt sind.
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