DE69919706T2

DE69919706T2 - Gurtsystem mit aufblasbarem abschnitt innerhalb eines aussenabschnittes eines gurtes sowie verfahren zur insassensicherung

Info

Publication number: DE69919706T2
Application number: DE69919706T
Authority: DE
Inventors: R. David HAMMER; V. Robert MCCLENATHAN; Gary A. Smith
Original assignee: Universal Propulsion Co Inc
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: US20020105176A1; WO1999065733A2; AU751329B2; JP2002518235A; AU4566499A; DE69919706D1; US6585289B1; KR20010052969A; BR9911334A; WO1999065733A3; EP1087878B1; ZA200007307B; MXPA00012536A; EP1087878A4; CA2335117A1; WO1999065733A9; EP1087878A2

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Sicherheitsrückhaltesysteme und insbesondere aufblasbare Sicherheitsrückhaltesysteme für Insassen für eine Verwendung in Fahrzeugen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aufblasbare Sicherheitsgurte umfassten perforierte Stoffe (U.S.Patent Nr. 3801156). Weitere Gurte umfassten gefaltete Gewebekörper innerhalb eines zerreißbaren Überzuges (U.S.Patent Nr. 5346250). Aufblasbare Gurte wurden für eine Verwendung vor dem Aufblasverstärkungsmaterial gefaltet und genäht (U.S.Patent Nr. 3865940).
Das US-A-5303953 offenbart ein Gurtrückhaltesystem für eine Verwendung in einem Fahrzeug, das einen Sitz für einen Insassen aufweist, der einen Torso aufweist, worin das Gurtrückhaltesystem aufweist:
ein Gurtelement für das Zurückhalten des Insassen während der Abbremsung des Fahrzeuges, wobei das Gurtelement durch Kräfte belastet wird, die erforderlich sind, um den Insassen abzubremsen, worin ein Abschnitt des Gurtelementes innerhalb des Gurtelementgehäuses angeordnet ist;
wobei das Gurtelement eine äußere Gurtkomponente und eine innere aufblasbare Gurtkomponente umfasst, wobei die Komponenten miteinander an beabstandeten Stellen verbunden sind;
wobei ein Abschnitt der äußeren Gurtkomponente zerbrechlich ist, um eine Öffnung zu bilden, wenn ein derartiger Abschnitt beansprucht wird; und
eine Luftpumpe in Verbindung mit der inneren aufblasbaren Komponente für das Aufblasen einer derartigen Komponente,
wobei sich, wenn die Luftpumpe mindestens teilweise die innere aufblasbare Komponente aufbläst, die Gurtkomponenten die Belastung des Gurtelementes während einer Periode des Abbremsens teilen, und wobei die äußere Komponente infolge der Aufblasbeanspruchung reißt, wodurch eine Öffnung gebildet wird, die gestattet, dass die innere aufblasbare Komponente aus einer derartigen Öffnung austritt, um einen aufblasbaren Gurtabschnitt für das Zurückhalten des Insassen bereitzustellen.
Frühere aufblasbare Sicherheitsgurte umfassten dekorative Überzüge, die eine geringe oder keine Belastungsfähigkeit zeigten. Außerdem fehlt es der Befestigung zwischen den aufblasbaren Abschnitten und den nicht aufblasbaren Abschnitten bei früheren Gurten an einer ausreichenden Verstärkung, um die hohe Belastung auszuhalten, die während eines Zusammenstoßes auftritt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im allgemeinen weist die vorliegende Erfindung ein Fahrzeugsitz- und Sicherheitsgurtsystem auf, wie es im Patentanspruch 1 definiert wird, das (1) ein schlauchartiges Band aus einem Stoff oder einem anderen geeigneten Material mit Festigkeitseigenschaften umfasst, nicht anders als ein konventionelles Sicherheitsgurtband, und das (2) einen aufblasbaren Schlauch, einen Balg oder eine andere aufblasbare Komponente aufweist, die im schlauchartigen Band positioniert ist. Die äußere schlauchartige Bandkomponente ist in Längsrichtung zerbrechlich, um zu gestatten, dass die innere aufblasbare Komponente, während sie sich aufbläst, durch die Bruchöffnung im schlauchartigen Band während der Periode der Abbremsung des Fahrzeuges während eines Zusammenstoßes austritt. Der Druck und die Kräfte des Aufblasens des inneren Bauteils bewirken das Zerreißen des äußeren schlauchartigen Bandes. Die Kombination des äußeren schlauchartigen Bandes und der inneren aufblasbaren Komponente kann in einem Torsoabschnitt, Beckenabschnitt oder beiden zur Anwendung gebracht werden.
Das Gurtsystem kann in Kombination mit einem Sitzaufbau verwendet werden, der einen Rahmen aufweist, in dem ein Bandbandgehäuse und ein Anker hinter dem Insassen positioniert und am Sitzrahmen gesichert sind. Das Gehäuse nimmt den Torsoabschnitt des Bandsystems auf, wobei der Torsoabschnitt die äußere und die innere Bandkomponente umfasst. Eine Luftpumpe kann innerhalb der aufblasbaren Komponenten positioniert werden. Die Menge des Gurtbandes, das aus dem Gehäuse gezogen wird, hängt von der Größe des Insassen ab, wie er oder sie den Sicherheitsgurt anlegt.
Alternativ können die Bandumhüllung und der Anker an anderen Abschnitten des Fahrzeuges montiert werden, einschließlich seines Rahmens.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren für das Zurückhalten eines Insassen, wie es im Patentanspruch 18 definiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung des Fahrzeugsitzes mit einem Gurtsystem der vorliegenden Erfindung;
2 die gleiche Darstellung wie in 1, bei dem das Gurtsystem angelegt wird, und ohne dass der Insasse gezeigt wird;
3 eine hintere perspektivische Darstellung des Sitzrahmens, des hinteren Gurtgehäuses und des Ankers, die am Sitz montiert sind;
4 eine herausgebrochene perspektivische Darstellung jenes Abschnittes des Gurtes, der eine Luftpumpe umfasst, wobei ein Abschnitt in der Bandumhüllung vorhanden ist;
4a eine Schnittdarstellung längs der Linie 4a-4a in 4;
4b eine Schnittdarstellung längs der Linie 4b-4b in 2;
5 eine perspektivische Darstellung des Sitzes aus 1, wobei der Torsoabschnitt des Gurtsystems aufgeblasen ist;
6 eine Seitenschnittdarstellung des aufgeblasenen Torsogurtabschnittes;
6a eine Schnittdarstellung durch die Linie 6a-6a in 6;
6b eine Schnittdarstellung längs der Linie 6b-6b in 6;
6c eine Schnittdarstellung gleich 6b nach dem Aufblasen, und wobei die Last des Torsos des Insassen an der aufgeblasenen Gurtkomponente zur Anwendung kommt;
7 eine Seitenschnittdarstellung des Torsogurtabschnittes vor der Aktivierung der Luftpumpe;
8 eine vergrößerte Darstellung des Torsogurtes mit einem schlauchartigen äußeren Gurt, der durch Aufblasen der inneren Komponente aufgeweitet wird, während Gas geliefert wird;
9 eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes des Stoffes der äußeren schlauchartigen Gurtkomponente;
10 eine Draufsicht des Abschnittes und des Stoffes der äußeren schlauchartigen Gurtkomponente;
11 eine Draufsicht eines Abschnittes des alternativen Stoffes der äußeren Gurtkomponente;
12 eine perspektivische Darstellung des alternativen Stoffes; und
13 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der die Gurtumhüllung angrenzend an den Sitz am Fahrzeugrahmen montiert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit Bezugnahme auf 1 bis 3 umfasst der Fahrzeugsitzaufbau 10 ein Gurtsystem 11, das wiederum den Rückhaltegurt 13 für den Insassen aufweist, der einen Torsoabschnitt 21 und einen Beckenabschnitt 22 umfasst. Der Torsoabschnitt 21 weist, wenn er nicht angelegt ist, zwei Enden auf, wobei ein Ende mit der hinteren Gurtaufrollerankerrolle 16 verbunden ist, die hinter einem sitzenden Insassen angeordnet ist (3), und wobei das andere Ende mit einem seitlich verankerten Gurtschloss 9 verbunden ist (1). Der Torsoabschnitt 21 bewegt sich hin- und hergehend im Gurtführungsgehäuse 18, während die Länge der Gurtkomponente 19 nachgelassen wird und in den Gurtaufrolleranker 16 zurückgeht. Das Gurtgehäuse 18 und der Anker 16 sind am Sitzrahmen 24 gesichert.
Der Torsoabschnitt 21 umfasst einen hintereinander verbundenen hinteren Gurtabschnitt 19 (der die Richtung verändert, während er um den Führungsring 15 herumgeht). Der Torsoabschnitt 21 erstreckt sich vom Gurtnahtbereich 23 angrenzend an den Sitzseitenrollenanker 17 nach oben längs des Torsos des Insassen in den Gehäuseschlitz 18s und umfasst den Gurtabschnitt 19, der durch den Nahtbereich 14 befestigt wird. Der Gurtabschnitt 19 besteht vorzugsweise aus einem konventionellen Gurtband. Die Luftpumpe 20 wird innerhalb des Gurtabschnittes 21 gehalten und bewegt sich zusammen mit dem Torsoabschnitt 21, während er sich hin- und herbewegt. Die Position der Luftpumpe 20 im angegurteten Zustand hängt daher von dem Umfang des Torsoabschnittes 21 ab, der vom Insassen genutzt wird, während er oder sie sich angurtet, wobei der Umfang mit der Größe und Gestalt des Insassen variiert.
Der Beckenabschnitt 22 weist einen Steckzungenverbinder 25 mit einer Gurthalteöffnung 25a und einer Steckzunge 25b auf. Der Fahrzeugsitz 10 umfasst ebenfalls einen Sitzabschnitt 10a, einen hinteren Abschnitt 12 mit einem oberen hinteren Abschnitt 12a, einen Basisabschnitt 10c und einen Rahmen 26 (3). Ein Sitzaufbau, der Gehäusegurtführungen umfasst, wird im US-A-5851055 beschrieben, registriert am 13. März 1997 unter dem Titel „Aufblasbares nach der Größe des Fahrgastes verstellbares Torsogurtsystem, das eine Gehäusehalterung umfasst, und Verfahren für das Zurückhalten des Fahrgastes". Ebenfalls wird ein Führungsgehäuse 18, eine obere Gehäuseschlitzöffnung 18s und eine Luftpumpe 20 für das Erzeugen und Ausstoßen von Gas gezeigt.
Wenden wir uns jetzt 4 bis 6 zu, so umfasst der Torsoabschnitt 21 eine äußere schlauchartige Gurtkomponente 32 und eine innere Gurtkomponente 31, wobei die innere Komponente 31 für eine Lagerung innerhalb der äußeren Komponente 32 gefaltet ist. Die innere aufblasbare Komponente 3l weist, wenn sie aufgeblasen ist, ein Verhältnis des Durchmessers zur Breite der äußeren Gurtkomponente 32 im Bereich von drei bis vier auf, wobei der Bereich bis zu fünf oder sechs betragen kann. Die Komponente 31 umfasst im gelagerten Zustand die Falten 31a bis 31h (4, 4a und 4b). 4a zeigt einen Gurtquerschnitt innerhalb des Gehäuses 18, während 4b einen Querschnitt des Gurtabschnittes 21 über dem Torso des Insassen zeigt. Die Bandkomponente 32 weist Nippel 32t auf beiden Seiten auf. Eine Bruchlinie (Faser) 36l befindet sich in einem der Nippel 32t. Das Ausblasen des Torsogurtes sollte im Durchmesser und der Länge stark genug sein, um den Insassen in seinen oder ihren Sitz zurückzudrücken, aber nicht stark genug, um den Insassen gegen den Sitz in dem Maß zu drücken, dass eine Verletzung infolge eines derartigen Aufblasens des Torsogurtes erfolgen würde. Während ein Zusammenstoß den Torsogurtabschnitt 21 beansprucht, wird die Last durch sowohl (1) die äußere schlauchartige Komponente 32 als auch (2) die innere aufgeblasene (teilweise oder vollständig) Komponente 31 gemeinsam aufgenommen. Ein teilweises Aufblasen erfolgt innerhalb des Gehäuses 18 infolge der Einschränkung, die das Gehäuse 18 bewirkt.
In der ersten und frühesten Phase eines Zusammenstoßes wird die Luftpumpe 20 veranlasst, Gase der inneren Komponente 31 zuzuführen, die sich aufzublasen beginnt, wobei ein Druck auf die Innenwände der äußeren Komponente 32 ausgeübt wird. Wenn der Druck ein bestimmtes Niveau erreicht, zerreißt die äußere Komponente 32 längs der Bruchlinie 36l, und der innere Gurtabschnitt 31 beginnt durch den zerrissenen Bereich 36 auszutreten (5). Die Bruchlinie 36l befindet sich vorzugsweise längs eines Randes der inneren Komponente 32 (4a). Das Zerreißen der äußeren Gurtkomponente 32 verringert im wesentlichen ihre Fähigkeit, Belastungen ohne eine wesentliche Dehnung auszuhalten.
Während die Abbremsung des Fahrzeuges und des Insassen andauert, beginnt sich die äußere Gurtkomponente 32 infolge der Kräfte zu dehnen, die durch den Insassen erzeugt werden, während sich gleichzeitig die innere Gurtkomponente 31 vorzuspannen und zu verkürzen beginnt, während sie einen Teil der Belastung aufnimmt. In der nächsten Phase, wenn die sich ausblasende Komponente 31 weiter entfaltet wurde, nimmt die innere Gurtkomponente 31 mehr Belastung auf, und die äußere Gurtkomponente 32 nimmt weniger Belastung auf. Schließlich, wenn die innere Komponente 31 vollständig entfaltet ist, nimmt die innere Komponente 31 im wesentlichen die gesamte Belastung (von 60 % bis 90 %) an. Da sich die äußere und die innere Komponente in die Beanspruchung durch den Zusammenstoß teilen, kann eine jede dünner, leichter und von geringerer Festigkeit ausgeführt werden als ein konventionelles Fahrzeugrückhaltegurtband. Die Komponenten 31, 32 können aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Das bevorzugte Material ist Gewebe aus beispielsweise Polyester- oder Nylonfasern oder -fäden. Der äußere schlauchartige Abschnitt 32 weist eine Festigkeit von 1360,8 bis 3039,1 kg (3000 bis 6700 lbs) und eine Dehnung von weniger als 10 % bei 1134,0 kg (2500 lbs) auf. Die zerbrechliche Kettfaser 37 weist einen niedrigen Denier von 50 bis 420 auf.
Ein volles Aufblasen des Torsoabschnittes 21 tritt zwischen dem Nahtbereich 23 (5) und dem Nahtbereich 14 (3) beim Aufblasen der inneren Komponente 31 und ihrer Entfaltung außerhalb der äußeren Komponente 32 auf, die zwischen dem Nahtbereich 23 und dem Gehäuseaustritt 18s (5) auftritt.
6, 6a, 6b und 6c zeigen die innere Komponente 31, die durch den Schlitz 36 entfaltet wird, der durch das Zerreißen der äußeren Gurtkomponente 32 gebildet wird. Ein begrenztes Aufblasen erfolgt innerhalb des Gurtgehäuses 18, wobei einige der Gase genutzt werden, die von der Luftpumpe 20 ausgestoßen werden, aber die große Mehrheit der Gase, die von der Luftpumpe 20 geliefert werden, blasen den Abschnitt der inneren Komponente 31, wie in 5 und 6 gezeigt wird, für das Zurückhalten des Torsos auf.
In 6c umfasst die Funktion der entfalteten inneren aufgeblasenen Komponente 31, nachdem die äußere Komponente 32 infolge ihres geschwächten Zustandes gedehnt wurde, dass die Komponente 31 mit dem Torso (T) des Insassen in Kontakt kommt, um die Vorwärtsbewegung des Torsos aufzuhalten. Die Form der aufgeblasenen Komponente 31 verändert sich von kreisförmig nach ovalförmig durch die Kräfte, die erforderlich sind, um den Torso (T) des Insassen aufzuhalten.
7 veranschaulicht die Stelle der Luftpumpe 20 innerhalb des Torsoabschnittes 21 vor dem Ausblasen, und 8 zeigt den Torsoabschnitt 21, der innerhalb der Begrenzungen der Innenwände 18w des Gehäuses 18 aufgeblasen wird.
9 zeigt einen Gewebeabschnitt 30 des schlauchartigen Gurtabschnittes 32 mit einer Längsfaser oder -faden 37, die infolge der Zugspannung in den Quer- oder Füllfasern 35 versagt. 10 ist eine vergrößerte Darstellung, die den Stoffabschnitt 30 veranschaulicht. Das Ausblasen bewirkt, dass die Querfüllfasern 35 am zerbrechlichen Faden 37 ziehen, um zu veranlassen, dass er zerreißt, wodurch eine Längsöffnung 36 gebildet wird.
In 11 und 12 wird eine alternative Anordnung für das Bewirken eines durch Druck hervorgerufenen Risses der schlauchartigen Bandkomponente 32 gezeigt, wobei die Faser 39 durch chemisches Ätzen oder Laserlicht vorher geschwächt wird. Natürlich können die Fasern durch Verringerung des Faserquerschnittes geschwächt werden. Alternativ kann das Band mittels eines heißen Messers oder Drahtes oder durch einen Wasserstrahl geschwächt werden. Die Naht 39 wird durch Ziehen der Füllfasern 41 zerrissen.
Wenden wir uns 13 zu, so wird eine alternative Ausführung gezeigt, bei der der Gurt 13' in ein Gurtgehäuse 40 gelangt, das angrenzend am Sitz 10' positioniert ist. Das Gehäuse 40 ist an der Fahrzeugrahmensäule 44 befestigt. Das Gehäuse 40 umfasst eine obere Schlitzöffnung 40s und einen Gurtaufnahmeanker 42. Ebenfalls werden der Sitz 10', die Rückenlehne 12' und die seitliche Aufwickelrolle 17' gezeigt.
Bei der Funktion des Rückhaltegurtes 13, einschließlich seines Torsoabschnittes 21, sitzt ein Insasse im Sitz 10, und er oder sie zieht den Steckzungenverbinder 25 mit der Steckzunge 25b über sein oder ihr Becken und setzt die Steckzunge 25b in die Beckengurtschlossaufnahmeeinrichtung 9 auf der rechten Seite ein (1). Während dieser Schritt des Angurtens durchgeführt wird, wird der Torsogurtabschnitt 21, einschließlich seines verdeckten hinteren Bandabschnittes 19, vom Gurtaufrolleranker 16 nachgelassen. Gleichzeitig wird der Beckengurtabschnitt 22 aus dem Anker 17 nachgelassen. Der Umfang des nachgelassenen Gurtes hängt vom Insassen ab, wobei mehr Gurt bei einem größeren Insassen als bei einem kleineren Insassen nachgelassen wird. Der aufblasbare Torsoabschnitt 21, der vom Anker 16 nachgelassen wird, tritt aus dem Führungsgehäuseschlitz 18s in der oberen Rückenlehne 12a aus (2). Das Gurtsystem 13 ist so konstruiert, dass die Luftpumpe 20 und eine Lange des befestigten Gurtes 19 im Gurtführungsgehäuse 18 bleiben, selbst wenn der größte Insasse aufgenommen wird.
Bei der weiteren Funktion des Systems während eines Zusammenstoßes, wenn das Fahrzeug eine schnelle Abbremsung erfährt, aktiviert ein Zusammenstoßsensor (nicht gezeigt) die Luftpumpe 20, die Gase in die innere Gurtkomponente 31 abgibt. Die Anker 16, 17 verriegeln, wodurch jegliches zusätzliche Nachlassen des Gurtes verhindert wird. Da die Luftpumpe 20 im Gehäuse 18 hinter dem Sitz 10 oder angrenzend an den Sitz im Gehäuse 40 angeordnet ist, dehnen die Gase, die zuerst von der Luftpumpe 20 abgegeben werden, die innere Komponente 31 bis zu dem Umfang aus, in dem sie sich innerhalb der Grenzen des Gehäuses 18 ausdehnen kann. Da das Gehäuse 18 die Ausdehnung des Gurtabschnittes begrenzt, tritt der innere Abschnitt 31 nicht aus dem äußeren Gurtabschnitt 32 aus, selbst wenn der Abschnitt 32 einen zerbrechlichen Riss infolge der inneren Gasdrücke entwickelt.
Sobald der Gurtabschnitt 21 im Gehäuse 18 in dem zulässigen Umfang aufgeblasen wurde, dienen weitere abgegebene Gase dazu, den Torsogurtabschnitt 21 außerhalb des Gehäuses 18 und angrenzend an den Torso des Insassen aufzublasen. Wenn der Druck im Torsogurt 21 außerhalb des Gehäuses 18 ein bestimmtes Niveau erreicht, zerreißen die zerbrechlichen Fasern in der äußeren Gurtkomponente 32, wodurch ein Zerreißen der Komponente 32 an einer Stelle und danach schnell entlang der Länge in der Längsrichtung der Gurtkomponente 32 zwischen den Schlitzen 18s und dem Nahtbereich 23 (5) hervorgerufen wird, was eine Bruchöffnung 36 bildet. Die Faser 37 variiert in der Festigkeit entlang ihrer Länge, wobei ihr schwächerer Abschnitt am unteren Torsoende angrenzend an den Nahtbereich 23 abgelegen vom Bereich des Kopfes des Insassen und des Schlitzes 18s ist. Eine derartige Veränderung der Faserfestigkeit bewirkt den Austritt der inneren Gurtkomponente 31 an der Fläche genau oberhalb des Nahtbereiches 23 vor ihrem Austritt an der Fläche angrenzend an den Kopf des Insassen.
Während der Abbremsung des Fahrzeuges und der Phasen des Aufblasens des Torsoabschnittes 21 funktioniert das System 11, um den Insassen wie folgt abzubremsen:

1. Die äußere Gurtkomponente 32, die mit dem Torso des Insassen in Berührung ist, widersteht der Vorwärtsbewegung des Insassen. Die Fläche (Breite mal Länge) des äußeren Gurtes 32 (der anfangs durch die Bewegung des Insassen beansprucht wird) ist eine Fläche, die der Fläche des äußeren Gurtes 32 vor einem Aufblasen gleich oder im wesentlichen gleich ist. Eine derartige Fläche in Berührung mit dem Torso liegt im Bereich von 322,58 bis 438,71 cm² (50 bis 68 in.²).
2. Beim Beginn des Aufblasens der inneren Torsokomponente 31 und dem Zerreißen der äußeren Gurtkomponente 32 wird die äußere Komponente 32 hinsichtlich der Festigkeit infolge des durch das Zerreißen erzeugten Schlitzes 36 verringert (5 und 6). Während der Insasse abgebremst wird, dehnt sich die Komponente 32 und wird schmaler.
3. Während sich die äußere Gurtkomponente 32 dehnt und schmaler wird, dehnt sich die innere aufgeblasene Komponente 31 seitlich aus, während sie aufgeblasen wird, wodurch bewirkt wird, dass sie sich verkürzt. Außerdem wird die Komponente 31, während sie sich verkürzt, einer Belastung ausgesetzt, die durch den Insassen ausgeübt wird, wobei die Belastung größer wird als die Belastung auf den äußeren Abschnitt.
4. Mit der Zeit wird der innere Gurtabschnitt 31 vollständig aufgeblasen und die Abbremsung des Insassen erreicht einen Punkt, wo eine maximale Belastung am Gurtsystem 11 angebracht wird, die innere Komponente 31 dient als die hauptsächliche Zurückhaltevorrichtung des Insassen. Die innere Gurtkomponente 31, die ebenfalls aus Stoff oder einem gleichen Material besteht, dehnt sich, während sie beansprucht wird, wobei in ihrem aufgeblasenen Zustand eine Polsterwirkung hinsichtlich des Torsos des Insassen bewirkt wird. Beim vollständigen Aufblasen liegt die Fläche des Gurtkontaktes mit dem Torso im Bereich von 967,44 bis 1161,29 cm² (150 bis 180 in.²) in Abhängigkeit von der Breite des schlauchartigen Bandes 31 und der Größe des Insassen (beispielsweise nimmt man ein Minimum von 1/3 Berührungsumfang des Schlauches an, wie in 6c gezeigt wird).

Sowohl die äußere Gurtkomponente 32 als auch die innere Gurtkomponente 31 werden so konstruiert, dass sie weder zerreißen noch versagen, wenn sie während der Funktion des Gurtsystems der vorliegenden Erfindung beansprucht werden. Die Gurtkomponenten strecken oder dehnen sich, wenn sie beansprucht werden, versagen aber nicht ausgenommen bei extremen Belastungen.
Die Vorteile des Torsogurtes aus zwei Komponenten der vorliegenden Erfindung sollen den dekorativen Überzug (d.h., das schlauchartige Band wirkt als lastaufnehmendes Element ebenso wie den äußeren Überzug) eliminieren. Durch Verringern der Belastung beim aufblasbaren Element können für das aufblasbare Element Stoffe mit niedrigerem Gewicht (≤ 203,4 g/m² (6,0 oz/yd²)), niedrigem Denier (≤ 210 Denier) und geringer Dicke von 0,0229 cm (≤ 0,009'') verwendet werden. Das schlauchartige Band wirkt ebenfalls als eine Verstärkung für die Nahtverbindung des aufblasbaren Elementes mit dem schlauchartigen Band. Weil die Garne, die bei der Herstellung des schlauchartigen Bandes verwendet werden, größer sind (500 bis 1300 Denier) als die des aufblasbaren Stoffes, widersteht das schlauchartige Band einer Zerreißbelastung an der Nahtverbindung, die durch den Druck hervorgerufen wird, der durch die Luftpumpe erzeugt wird, während sie das aufblasbare Element füllt.
Die schlauchartige äußere Gurtkomponente 32 und die innere aufblasbare Komponente 31 können so konstruiert werden, dass sie einen relativen Widerstand gegen eine weitere Dehnung aufweisen, während belastet wird, so dass die prozentuale Zugbelastung bei der schlauchartigen Gurtkomponente 32 einen ausgewählten Bereich mit einem Mittelwert aufweist und die prozentuale Zugbelastung bei der inneren Komponente einen ausgewählten Bereich mit den Mittelwerten derartiger Bereiche aufweist, die sich bis zu etwa ein Hundert in den verschiedenen Phasen der Belastung von der anfänglichen Abbremsung bis zur maximalen Belastung addieren.
Da beide Gurtkomponenten 31, 32 dazu dienen, die Belastungen aufzunehmen, die während der Abbremsung auferlegt werden, kann jede Komponente dünner, leichter und aus einem weniger festen Material hergestellt werden als ein konventioneller Gurt. Die Aufblasgeschwindigkeiten und mengen und das Ausmaß des Aufblasens können durch Verändern der Größe, Dicke und Festigkeit der inneren und äußeren Komponente und durch Auswählen der Luftpumpen von unterschiedlichem Typ, Größe und Ausgangsleistung variiert werden. Während bevorzugt wird, dass die äußere Komponente 32 die anfängliche Belastung vor ihrem Zerreißen aufnimmt, die durch das Aufblasen des inneren Abschnittes hervorgerufen wird, kann eine weitere Belastungsverteilung zwischen derartigen Komponenten bewirkt werden. Beim Aufblasen und Zerreißen bevorzugt man, dass die innere Komponente 31 immer mehr Belastung aufnimmt, während der Zusammenstoß andauert. Bei der maximalen Belastung, die während des Zusammenstoßes zur Anwendung kommt, ist beabsichtigt, dass die aufgeblasene innere Komponente 31 über die Hälfte einer derartigen Belastung und bis zu neunzig Prozent (90 %) einer derartigen Belastung aufnimmt.
Wenn der Gurt 13 mit einem angegurteten Insassen in normalem Gebrauch ist, zeigt der Torsoabschnitt 21 des Gurtes 13, der für den Insassen sichtbar ist, das Aussehen eines konventionellen Fahrzeugrückhaltegurtbandes.
Die äußere schlauchartige Gurtkomponente 32 zeigt vorzugsweise die physikalischen Eigenschaften der (1) Zugfestigkeit von 13,34 bis 29,80 kN (3000 bis 6700 lbs), (2) Dehnung von 7 bis 10 % bei 11,12 kN (2500 lbs) und Dicke von 0,0635 bis 0,1524 cm (0,025 bis 0,060 in.) gleich dem konventionellen Gurtband. Jedoch kann irgendein geeignetes Material verwendet werden, vorausgesetzt, dass es den inneren Belastungen widerstehen kann, bis die innere Komponente 31 die Belastung aufnimmt, die beim Aufblasen auferlegt wird, und vorausgesetzt, dass es leicht einritzbar ist oder anderweitig geschwächt werden kann, um ein richtiges Zerreißen während des Aufblasens zu bewirken. Die äußere schlauchartige Gurtkomponente 32 weist eine verwebte, zerreißbare Kettfaser mit niedrigem Denier (50 bis 420) auf. Füllfasern, die unter annähernd rechten Winkeln zur Kettfaser positioniert sind, bewirken, dass die zerreißbare Faser versagt, wenn das Aufblasen erfolgt, indem an der Faser gezogen wird, bis sie versagt.
Das äußere schlauchartige Band bewegt sich in der Dicke von 0,0889 bis 0,1397 cm (0,035'' bis 0,055'') und bewegt sich in der Breite von 4,763 bis 6,350 cm (1,875'' bis 2,5''). Das schlauchartige Band ist ein unbeschichtetes, hohles, gewebtes Band, aus Polyester. Polyester wurde wegen seiner niedrigen Dehnungs- und Entzündbarkeitseigenschaften ausgewählt.
Die Dehnung der äußeren schlauchartigen Komponente 32 beträgt allein unter einer Belastung von 11,12 kN (2500 lbs) 7 % bis 10 % in Abhängigkeit von ihrer Dicke und Breite (d.h., der Querschnittsfläche). Unter der gleichen Belastung von 11,12 kN (2500 lbs) dehnt sich das nicht aufgeblasene gefaltete aufblasbare innere Element (das kein schlauchartiges Band umgibt) im Bereich von 15,4 % bis 23,1 %. Die Dehnung des nicht aufgeblasenen Verbundmaterials aus schlauchartigem Band und gefaltetem aufblasbarem beträgt 7,8 % bis 8,7 %.
Die Bandanordnung, die das äußere und innere Element umfasst, wurde an einem Ende befestigt, auf Drücke aufgeblasen, die nachfolgend angeführt werden, während sie unter Zugspannung belastet wird, wobei eine Zugreißprüfmaschine mit niedriger Dehnungsgeschwindigkeit benutzt wird. Die Daten werden in der Tabelle 1 dargelegt.
TABELLE 1
Basierend auf den vorangehenden Daten und bei Anwendung des Elastizitätsmoduls, um die Beziehung zwischen dem Verbundband und seinen einzelnen Komponenten 31, 32 zweideutig darzulegen, wurde ermittelt, dass die Belastungsverteilung im nicht aufgeblasenen Zustand 4 (aufblasbar) bis 1 (Band) beträgt. Bei Anwendung des gleichen Prinzips beträgt die Belastungsverteilung im aufgeblasenen Zustand zwischen den einzelnen Komponenten 31, 32 3 (aufblasbar) bis 1 (Spaltband). Diese Veränderung bei der Belastungsverteilung führt zu einer Verringerung der Längsbelastung von 5 % bis 7 %, die auf das aufblasbare übertragen wird. Die Veränderung in der Belastungsverteilung ist darauf zurückzuführen, dass ein Teil der Belastung radial durch das aufgeblasene aufblasbare Element verteilt wird.
Die innere aufblasbare Komponente 31 wird vorzugsweise aus Nylon- oder Polyestergewebe von 210 Denier oder weniger konstruiert, das für Luftrückhaltezwecke mit entweder thermischem, plastischem Polyurethan (für die Leichtigkeit des Heißverschweißens) oder einer Silikonbeschichtung beschichtet ist. Die Stoffe, die gegenwärtig verwendet werden, besitzen die folgenden physikalischen Eigenschaften:
Der Durchmesser des aufblasbaren Elementes bei 68,95 kPa (10 psig) beträgt etwa 15,24 cm (6 in.).
Die Ausdehnung der inneren Komponente 31 bewirkt, dass die äußere Komponente 32, die im Gurtgehäuse 18 positioniert ist, mit der Innenfläche der Gehäuse 18, 40 über einen Abstand zwischen der Luftpumpe 20 und den Gehäuseaustrittsschlitzen 18s, 40s der Gehäuse 18s und 40 in Berührung kommt. Diese Berührung, die durch den Aufblasdruck und die Reibung bewirkt wird, hilft beim Übertragen der Belastung auf den Sitzaufbau 10, 10'.
Die äußere Gurtkomponente 32 bleibt mit dem Insassen während der Funktion in Berührung, wobei sich die innere Komponente weg vom Insassen und im wesentlichen nicht in Berührung mit ihm entfaltet. Der äußere Gurt 32 liefert eine Isolierschicht zwischen den heißen Gasen in der inneren Komponente und dem Insassen.
Schließlich kann der Doppelkomponentengurt der vorliegenden Erfindung im Beckengurtabschnitt oder in sowohl dem Torso- als auch Beckengurtabschnitt genutzt werden. Eine zweite Luftpumpe kann positioniert werden, um den Beckengurtabschnitt zu bedienen, ist aber nicht erforderlich, wenn eine durchlaufende Gurtschlosssteckzunge verwendet wird.

Claims

Gurtrückhaltesystem für eine Verwendung in einem Fahrzeug mit einem Sitz (10) für einen Insassen, der einen Torso aufweist, wobei das Gurtrückhaltesystem aufweist: ein Gurtelementgehäuse (18; 40), das angrenzend an den oder hinter dem Fahrzeugsitz (10) montiert ist; ein Gurtelement (13) für das Zurückhalten des Insassen während der Abbremsung des Fahrzeuges, wobei das Gurtelement (13) durch Kräfte belastet wird, die erforderlich sind, um den Insassen abzubremsen, worin ein Abschnitt des Gurtelementes (13) innerhalb des Gurtelementgehäuses (18; 40) angeordnet ist; wobei das Gurtelement (13) eine äußere Gurtkomponente (32) und eine innere aufblasbare Gurtkomponente (31) umfasst, wobei die Komponenten (31, 32) miteinander an beabstandeten Stellen verbunden sind; wobei ein Abschnitt der äußeren Gurtkomponente (32) zerbrechlich ist, um eine Öffnung (36) zu bilden, wenn ein derartiger Abschnitt beansprucht wird; und eine Luftpumpe (20) in Verbindung mit der inneren aufblasbaren Komponente (31) für das Aufblasen einer derartigen Komponente, worin sich die Luftpumpe (20) innerhalb des Gurtelementgehäuses (18; 40) befindet; wobei, wenn die Luftpumpe (20) mindestens teilweise die innere aufblasbare Komponente (31) aufbläst, sich die Gurtkomponenten (31, 32) die Belastung des Gurtelementes (13) während einer Periode des Abbremsens teilen, und wobei die äußere Komponente (32) infolge der Aufblasbeanspruchung reißt, wodurch eine Öffnung (36) gebildet wird, die gestattet, dass die innere aufblasbare Komponente (31) aus einer derartigen Öffnung (36) austritt, um einen aufblasbaren Gurtabschnitt für das Zurückhalten des Insassen bereitzustellen.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 1, bei dem das Gurtelement ein Torsorückhalteelement (21) ist.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 1, bei dem das Gurtelement ein Beckengurt (22) ist.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 1, bei dem das Gurtelement (13) einen aufblasbaren Torsoabschnitt (21) umfasst, der zwischen einem ersten Anker (9) angrenzend an den Sitz (10) und einem zweiten Anker (16; 42) hinter dem sitzenden Insassen verankert ist, worin der aufblasbare Torsoabschnitt (21) die äußere Gurtkomponente (32) und die innere aufblasbare Gurtkomponente (31) aufweist und mit der Luftpumpe (20) in Verbindung ist, und worin ein Abschnitt der äußeren Gurtkomponente (32) zerbrechlich ist, um eine Öffnung (36) zu bilden, wenn der Abschnitt beansprucht wird, wobei aus der Öffnung die innere aufblasbare Gurtkomponente (31) austritt, um einen aufgeblasenen Torsogurtabschnitt zu liefern.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 4, bei dem das Gurtelement einen Beckengurt (22) umfasst.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 4, bei dem das Gurtführungsgehäuse (18) zwischen dem Insassen und dem zweiten Anker (16) vorhanden ist.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 6, bei dem die Luftpumpe (20) innerhalb des Torsoabschnittes (21) positioniert ist, der im Gehäuse (18) angeordnet ist.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 4, bei dem die äußere Gurtkomponente (32) ein Gewebe (30) mit einer Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Kettfäden aufweist, und bei dem der zerbrechliche Abschnitt ein Kettfaden (37; 39) ist, der schwächer ist als die anderen Kettfäden.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 4, das außerdem den Sitz (10) aufweist, der eine Rahmenkonstruktion (24) aufweist, und bei dem das Gehäuse (18) an einer derartigen Konstruktion (24) gesichert ist.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 6, bei dem der Sitz (10) eine obere Rücklehne (12) aufweist und das Führungsgehäuse (18) ein Ende angrenzend an die obere Rücklehne (12) und ein anderes Ende angrenzend an den zweiten Anker (16) aufweist.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 8, bei dem sich der schwächere Faden (37; 39) von einem Schlitz (18s) zum Bereich angrenzend an den Zungenverbinder (25) erstreckt und an dem Ende schwächer ist, das an den Zungenverbinder (25) angrenzt, als an dem Ende, das an den Schlitz (18s) angrenzt.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 6, bei dem das Fahrzeug einen Rahmen (44) aufweist und das Gehäuse (40) so geeignet ist, dass es an einem derartigen Rahmen (44) gesichert wird.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 1, bei dem sich die Abbremsung über eine Zeitdauer erstreckt, die umfasst: eine erste Phase, während der die Luftpumpe (20) der inneren Komponente (31) Gase zuführt; eine nächste Phase, während der die äußere Komponente (32) reißt und die innere Komponente (31) mindestens teilweise durch den Bruch austritt; und eine letzte Phase, in der die innere Komponente (31) vollständig aufgeblasen wird, worin die Belastung auf die äußere Gurtkomponente (32) von der ersten Phase bis zur letzten Phase verringert wird.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 13, bei dem die innere Gurtkomponente (31) während der letzten Phase mehr Belastung übernimmt als die äußere Komponente (32).
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 1, bei dem der zerbrechliche Abschnitt der äußeren Gurtkomponente (32) durch ein chemisches Ätzen oder ein Laserlicht vorher geschwächt wird.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 1, bei dem der zerbrechliche Abschnitt einen Denier von 50 bis 420 aufweist.
Gurtrückhaltesystem nach Anspruch 1, bei dem die innere aufblasbare Gurtkomponente (31) aus Nylon- oder Polyestergewebe mit einem Denier von 210 oder weniger gebildet wird.
Verfahren für das Zurückhalten eines Insassen, der in einem Fahrzeug sitzt, das aufweist: 1) Bereitstellen eines schlauchförmigen Gurtelementes (32), das bei der Abbremsung des Fahrzeuges an zwei Ankerstellen verankert wird, mit dem ersten Anker (9) angrenzend am Sitz (10) und einem weiteren Anker (16; 42) an einer entfernten Stelle im Fahrzeug, wobei das schlauchförmige Gurtelement (13) durch Kräfte belastet wird, die erforderlich sind, um den Insassen abzubremsen; 2) Bereitstellen eines Gurtelementgehäuses (18; 40) zwischen dem Insassen und der entfernten Ankerstelle (16; 42), angrenzend an oder hinter dem Fahrzeugsitz (10), worin ein Abschnitt des schlauchförmigen Gurtelementes (32) innerhalb des Gurtelementgehäuses (18; 40) angeordnet ist; 3) Anordnen eines inneren aufblasbaren Elementes (31) im schlauchförmigen Gurtelement (32), wobei das innere aufblasbare Element (31) zwei Enden und einen mittleren Abschnitt aufweist, wobei sich der mittlere Abschnitt über den Insassen erstreckt und die Enden an einem derartigen schlauchförmigen Gurtelement (32) gesichert sind; 4) Bereitstellen eines zerreißbaren Abschnittes als ein Teil des schlauchförmigen Gurtelementes (32), das beim Ausblasen des aufblasbaren inneren Elementes (31) reißt, um zu gestatten, dass ein derartiges inneres Element (32) aus dem schlauchförmigen Gurtelement (32) austritt; 5) Bereitstellen einer Luftpumpe (20), wodurch sich, wenn die Luftpumpe (20) mindestens teilweise das innere aufblasbare Element (31) aufbläst, das innere aufblasbare Element (31) und der zerreißbare Abschnitt die Belastung des schlauchförmigen Gurtelementes während der Periode des Abbremsens teilen; und 6) Anordnen der Luftpumpe (20) innerhalb des Gurtelementgehäuses und in Verbindung mit dem inneren aufblasbaren Element (31), so dass bei der Abbremsung des Fahrzeuges die Luftpumpe (20) das innere aufblasbare Element (31) aufbläst, was bewirkt, dass es aus dem schlauchförmigen Gurt austritt und das Abbremsen des Insassen unterstützt.
Verfahren für das Zurückhalten eines Insassen nach Anspruch 18, bei dem sich das innere aufblasbare Element (31) über den Torso des Insassen erstreckt.
Verfahren für das Zurückhalten eines Insassen nach Anspruch 18, bei dem sich das innere aufblasbare Element (31) über das Becken des Insassen erstreckt.
Verfahren für das Zurückhalten eines Insassen nach Anspruch 18, das den Schritt des Bereitstellens des Gurtgehäuses (18) zwischen dem Insassen und dem entfernten Anker (16) umfasst, wobei sich das Gurtelement (13) in einem derartigen Gehäuse (18) hin- und herbewegt.
Verfahren für das Zurückhalten eines Insassen nach Anspruch 18, bei dem die Luftpumpe (20) im inneren aufblasbaren Element (31) angeordnet ist.
Verfahren für das Zurückhalten eines Insassen nach Anspruch 18, bei dem sich das schlauchförmige äußere Gurtelement (32) und das innere aufblasbare Gurtelement (31) die Belastung teilen, die durch das Abbremsen des Insassen hervorgerufen wird, wobei das äußere Gurtelement (32) eine geringere Belastung während seines Zerreißens während der Abbremsung und das innere Element (31) eine größere Belastung nach seinem vollständigen Ausblasen aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das äußere schlauchförmige Gurtelement (32) und das innere aufblasbare Element (31) einen relativen Widerstand gegen eine weitere Dehnung im Belastungszustand aufweisen, so dass sich die prozentuale Zugbelastung durch den äußeren schlauchförmigen Gurt (32) und die prozentuale Zugbelastung des inneren Elementes (31) zu einem Hundert in den verschiedenen Phasen der Belastung von der anfänglichen Abbremsung bis zur maximalen Belastung addieren.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das äußere schlauchförmige Gurtelement (32) und das innere Element (31) einen relativen Widerstand gegen eine weitere Dehnung im Belastungszustand durch die Abbremsung des Insassen aufweisen, wobei der Widerstand des äußeren Gurtelementes (32) bei seinem Zerreißen verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das schlauchförmige Gurtelement (32) einen Stoff umfasst und der zerreißbare Abschnitt eine Faser (37; 39) in einem derartigen Stoff ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Anteil der Belastung der äußeren Gurtkomponente (32) in der ersten Phase verringert wird, und bei dem die innere Komponente (31) 60 % bis 90 % der Belastung in der letzten Phase aushält.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Periode der Abbremsung aufweist: eine erste Phase, während der die Luftpumpe (20) dem inneren aufblasbaren Element (31) Gase zuführt; eine nächste Phase, während der der zerreißbare Abschnitt reißt und das innere aufblasbare Element (31) mindestens teilweise durch den Bruch austritt; und eine letzte Phase, in der das innere aufblasbare Element (31) vollständig aufgeblasen wird, wobei die Belastung am äußeren Element (32) von der ersten Phase bis zur letzten Phase verringert wird.