DE69717082T2

DE69717082T2 - Sicherheitsgurtsystem

Info

Publication number: DE69717082T2
Application number: DE69717082T
Authority: DE
Inventors: Anders Oehlund
Original assignee: Volvo Car Corp
Current assignee: Volvo Car Corp
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: EP0886591B1; EP0886591A1; US6264280B1; SE9600935D0; JP2000506468A; DE69717082D1; SE9600935L; WO1997033777A1; SE506221C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsgurtanordnung für Fahrzeuge gemäß dem einleitenden Teil des beigefügten Patentanspruches 1. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung bei Sitzgurten verwendet werden, die mit einer Aktivierungs- bzw. Vorspanneinrichtung ausgerüstet sind.
Bei Motorfahrzeugen ist es üblich, Sicherheitsgurtanordnungen zu verwenden, die eine am Boden des Fahrzeugs oder in der sogenannten B-Säule (d. h. der Säule, die durch die Karosserie seitlich jedes Vordersitzes gebildet ist) befestigte Einzugseinrichtung aufweisen, und einen Riemen des Sitzgurts, der von der Einzugseinrichtung und über den Körper des Benutzers läuft. Normalerweise ist eine Führungseinrichtung für den Riemen in gleicher Höhe wie die Schulterpartie des Benutzers angeordnet. Der Sitzgurt ist in einer Verankerung am Fahrzeugboden befestigt. Bei Sitzgurten des sogenannten Dreipunkt-Typs wird der Riemen auch um die Verankerung geführt, so dass er über die Hüfte des Benutzers laufen kann.
Bezüglich der Funktion eines Sitzgurts gibt es bestimmte Vorschriften und Anforderungen. Erstens ist es wichtig, dass die Führungseinrichtung so angeordnet ist, dass der Riemen in eine Lage nahe der Schulterpartie des Benutzers geführt wird, d. h. eine Lage, die der Größe des Benutzers angepasst ist. Auf diese Weise kann für den Fall eines Zusammenstoßes optimaler Schutz vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es für eine Führungseinrichtung erforderlich, dass sie höhenverstellbar ist, d. h., dass sie eine individuelle Einstellung der Lage des Führungspunktes ermöglicht. Insbesondere besteht die Forderung nach einer automatischen Höhenverstelleinrichtung, die den Benutzer davon befreit, eine Steuereinrichtung oder dergleichen einstellen zu müssen, um die Führungseinrichtung in der richtigen Weise zu verstellen.
Darüber hinaus besteht häufig die Forderung, dass der Sitzgurt eine Art Aktivierungseinrichtung bzw. Vorspanneinrichtung aufweisen soll, die im Fall eines Zusammenstoßes den Riemen spannen kann. Hierbei soll der Riemen unmittelbar nach dem Zusammenstoß straff an den Oberkörper des Benutzers herangezogen werden, d. h. bevor der Benutzer durch das Gewicht seines Körpers nach vorn geschleudert wird. Auf diese Weise kann die Aktivierungseinrichtung Verletzungen von Personen in Verbindung mit Zusammenstößen verhindern oder verringern. Eine Einrichtung zum Vorspannen eines Riemens mittels einer pyrotechnischen Aktivierungseinrichtung ist durch das Europäische Patent EP-A-0138507 vorbekannt.
Ferner besteht die Forderung nach einer Kraftbegrenzung des Sitzgurts beim Zusammenstoß. Dies bedeutet, dass der Sitzgurt nicht völlig unelastisch sein sollte. Stattdessen sollte er einen Teil der Energie absorbieren, die entwickelt wird, wenn der Benutzer bei einer starken Verzögerung vorwärts geschleudert wird.
In kürzlich vergangenen Jahren wurden Sitzgurte entwickelt, bei denen die Einzugseinrichtung und die Führungseinrichtung in die Rückenlehne des Fahrzeugsitzes integriert sind (sogenannte "Gurt-im-Sirz"-Einrichtungen), d. h. die Einzugseinrichtung ist nicht an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt, sondern stattdessen im Fahrzeugsitz. Darüber hinaus kann für die B-Säule bezüglich der technologischen Anforderungen, des verfügbaren Raums und der Gestaltung eine einfachere Konstruktion verwendet werden, weil die B-Säule in diesem Fall nicht mit einer Einzugseinrichtung und einer Führungseinrichtung für den Riemen versehen werden muss. Schließlich kann auch ein kürzerer Riemen verwendet werden. Dies senkt die Kosten und verringert die Gefahr, dass in der Einzugseinrichtung ein "Filmrollen"-Effekt auftritt. Dies bedeutet, dass ein kleiner Teil des Riemens herausgeschoben wird, weil er auf der Einzugseinrichtung zusammengeschoben ist aufgrund der Tatsache, dass der Riemen blockiert ist.
Es sind verschiedene Arten von Höhenverstelleinrichtungen, Aktivierungseinrichtungen und Kraftbegrenzungseinrichtungen vorbekannt. Jedoch besteht ein Problem in Verbindung mit heutigen Sitzgurten darin, dass es bei ihnen nicht möglich ist, eine Vielzahl von Funktionen in einen einzigen Aufbau zu integrieren. Dieses Problem führt dazu, dass heutige Systeme oft sowohl platzraubend als auch teuer werden. Dies ist insbesondere bei den sogenannten "Gurt-im-Sitz"-Anordnungen ein Problem.
Das Patent EP-A-0138507 beschreibt eine für ein Fahrzeug vorgesehene Sicherheitsgurtanordnung gemäß dem einleitenden Teil des Anspruches 1 mit einer pyrotechnischen Aktivierungseinrichtung zum Aktivieren bzw. Vorspannen des Riemens eines Gurtes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Sicherheitsgurtanordnung zu schaffen, in die eine Vielzahl von Funktionen integriert werden kann und die eine einfache, kompakte und kostengünstige Einheit bildet. Diese Aufgabe wird mittels einer eingangs beschriebenen Sicherheitsgurtanordnung gelöst, deren kennzeichnende Merkmale im Anspruch 1 beschrieben sind.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung bildet eine kombinierte Führungs-, Aktivierungs- und Kraftbegrenzungseinrichtung, die vorzugsweise in den Fahrzeugsitz integriert ist. Auf diese Weise kann für den Benutzer ein hoher Grad an Komfort und Schutz bereitgestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung mit einer kombinierten Führungs-, Aktivierungs- und Kraftbegrenzungseinrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Sicherheitsgurtanordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung in einer ersten bzw. Anfangsposition,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung in einer zweiten Position,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung in einer dritten Position, und
Fig. 6 eine Einrichtung zur Kraftbegrenzung gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorder- bzw. Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Sicherheitsgurtanordnung in einem Fahrzeugsitz 1, vorzugsweise an dessen Rückenlehne angeordnet. Die Sicherheitsgurtanordnung umfasst eine Einzugseinrichtung 2, auf die ein Riemen 3 eines Sitzgurts aufgewickelt werden kann. Die Einzugseinrichtung 2, die für sich von herkömmlicher Bauart ist, steht unter Federvorspannung, so dass der Riemen 3 bei Nichtgebrauch automatisch aufgewickelt wird. Ferner weist die Einzugseinrichtung 2 eine Mittelachse 4 auf, die in entsprechende Ausnehmungen eines Beschlags in Form eines Trägerteils 5 eingebaut ist. Die Einzugseinrichtung 2 ist in Bezug auf die Mittelachse 4 drehbar angeordnet. Das Trägerteil 5 ist am Fahrzeugsitz 1 befestigt.
Eine Trommel 6 ist am Trägerteil 5 angeordnet. Sie bildet eine Führungseinrichtung für den Riemen 3. Die führende Trommel 6 umfasst zwei im wesentlichen kreisrunde Platten oder Scheiben 7, 8, die auf einer durchgehenden Mittelachse 9 angeordnet sind. Die Mittelachse 9 ragt über eine bestimmte Entfernung aus den entsprechenden Scheiben 7, 8 heraus und durch entsprechende Ausnehmungen im Trägerteil 5. So ist die Trommel 6 innerhalb des Trägerteils 5 drehbar angeordnet. Die Trommel 6 weist ferner einen quer angeordneten Führungsstift 10 auf, der zwischen den Scheiben 7, 8 montiert ist. Der Führungsstift 10 ist vorzugsweise an einem Punkt der Scheibe 7 bzw. 8 befestigt, der nahe der Außenkante der Scheibe 7 bzw. 8 liegt. Vorzugsweise ist der Führungsstift 10 zwischen den Scheiben 7, 8 drehbar angeordnet, kann aber auch kreisend fixiert sein.
Die Trommel 6 ist so angeordnet, dass sie um ihre durch die durchgehende Mittelachse 9 definierte Symmetrieachse drehbar ist. Der Riemen 3 ist so angeordnet, dass er im Gebrauch um den Führungsstift 10 geführt und um die Einzugseinrichtung 2 gewickelt wird (siehe insbesondere Fig. 2).
Eine Aktivierungseinrichtung 11 steht mit der Trommel 6 in Verbindung. Die Aktivierungseinrichtung 11 ist vorzugsweise in der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes 1 aufgenommen und befestigt und gemäß dem Ausführungsbeispiel ist sie von pyrotechnischer Art, die eine für sich bekannte Bauweise von Aktivierungseinrichtungen ist. Ein Kolben 12 ist innerhalb der Aktivierungseinrichtung 11 angeordnet. Der Kolben 12 ist mit einem Verbindungselement verbunden, das vorzugsweise aus einem Draht 13 oder einem Band besteht. Ein Ende des Drahts 13 ist am Kolben 12 befestigt, während sein anderes Ende an einer der Scheiben 8 der Trommel 6, vorzugsweise an deren Außenumfang befestigt ist.
Eine nicht dargestellte explosive Ladung ist in der Aktivierungseinrichtung 11 angeordnet und kann mittels einer nicht dargestellten Auslösevorrichtung gezündet werden. Auf diese Weise wird der Kolben 6 so beaufschlagt, dass er nach unten verschoben wird. Dies wiederum bewirkt, dass der Draht 13 nach unten gezogen wird. Ferner ist die Auslösevorrichtung der Aktivierungseinrichtung 11 über einen Anschlussstecker 15 mit einem Sensor, vorzugsweise einem Beschleunigungssensor 14 verbunden. Dieser ermittelt, ob das Fahrzeug stark verzögert wird. Vorzugsweise ist der Beschleunigungssensor 14 im Fahrgastraum des Fahrzeugs angeordnet.
Das Ereignis eines Zusammenstoßes wird mittels des Beschleunigungssensors 14 festgestellt und bringt die explosive Ladung dazu zu detonieren. Dies bewirkt, dass der Draht 13 in die Aktivierungseinrichtung 11 gezogen wird, wodurch die Trommel 6 um einen bestimmten Betrag im Uhrzeigersinn gedeht wird. Dies wird mittels des Pfeils 16 in Fig. 2 angezeigt.
Es ist zu bemerken, dass die Stellung der Aktivierungseinrichtung 11 und die Länge des Drahts 13 SO aufeinander abgestimmt sind, dass die Trommel 6 bei normalem Gebrauch (d. h. solange sich kein Zusammenstoss ereignet hat) in eine solche Winkelstellung gedreht werden kann, dass der Führungsstift 10 entsprechend dem Benutzer des Sitzgurts optimal eingestellt ist. Zu diesem Zweck steht die Trommel 6 vorzugsweise unter Federvorspannung, so dass ihre Drehung im Gegenuhrzeigersinn veranlasst wird, wenn sie unbeeinflusst ist.
Die Sicherheitsgurtanordnung umfasst vorzugsweise ein Gehäuse oder eine Abdeckung (nicht dargestellt), das aus Metall oder hartem Kunststoff hergestellt und mit einem Schlitz versehen ist, durch den der Riemen 3 des Sitzgurts läuft. Alternativ kann die gesamte Sicherheitsgurtanordnung in den oberen Teil der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes 1 integriert sein.
Die prinzipielle Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung wird im folgenden anhand der Fig. 3, 4 und 5 beschrieben. Anfangs, d. h. während normalen Gebrauchs des Sitzgurts, läuft der Riemen 3 um den Führungsstift 10. Ferner ist der Riemen 3 an der Einzugseinrichtung 2 befestigt und so angeordnet, dass er auf sie aufgewickelt werden kann. Diese Ausgangslage bzw. Anfangsposition ist in Fig. 3 dargestellt.
Wenn sich ein Zusammenstoß ereignet, wird die in den Fig. 3-5 nicht dargestellte, pyrotechnisch arbeitende Aktivierungseinrichtung 11 aktiviert, so dass der Draht 13 um einen kleinen Betrag festgezogen wird. Dies veranlasst eine Drehung der Trommel 6 um einen entsprechenden Betrag im Uhrzeigersinn. Die Länge des Drahts 13 ist vorzugsweise so abgestimmt, dass nach der Aktivierung der Aktivierungseinrichtung 11 eine Drehung der Trommel 6 um ein wenig mehr als 180º erreicht wird. Diese Drehung entspricht einer vorbestimmten Vorspannung bzw. Straffung des Riemens 3. Nach der Drehung, d. h. unmittelbar nach dem Zusammenstoß wird die Trommel 6 die in Fig. 4 dargestellte Position einnehmen.
Wenn der Körper des Benutzers aufgrund der hohen Verzögerung des Fahrzeugs vorwärts geschleudert wird, übt der Riemen 3 auf den Führungsstift 10 eine Kraft aus, wodurch der letztere die Trommel 6 zur Drehung im Uhrzeigersinn um einen weiteren Betrag veranlasst. Während dieser fortgesetzten Drehung (die in Fig. 5 dargestellt ist) findet eine Kraftbegrenzung statt, d. h. die Energie, die infolge der hohen Verzögerung entwickelt wurde, wird bis zu einem bestimmten Maß absorbiert. Zu diesem Zweck ist die Trommel 6 so ausgelegt, dass sie während dieser Phase der Drehung einen Widerstand gegen die Drehung erzeugt, die als Ergebnis einer Kraft auftritt, die der Riemen 3 auf den Führungsstift 10 ausübt.
Gemäss einem alternativen Ausführungsbeispiel kann dieser Drehwiderstand, der seinerseits die Energieabsorption bewirkt, mit einer kraftbegrenzenden Einrichtung erreicht werden, wie sie gesondert in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Darstellung ist eine schematische Seitenansicht, die zeigt, dass die Trommel 6 mit einem Stift 17 versehen ist, der in einem entsprechenden, im wesentlichen ringförmigen Schlitz 18 im Trägerteil 5 läuft. Der Stift 17 ist an der Außenseite der Trommel 6 angeordnet, d. h. an der Seite der Scheibe 8, die dem Trägerteil 5 zugewandt ist. Der Schlitz 18 ist vorzugsweise in zwei Abschnitte 18a bzw. 18b unterteilt. Der erste Abschnitt 18a erstreckt sich in einer Weise, die der Bewegung der Trommel 6 während der Aktivierung der Aktivierungseinrichtung 11 entspricht, wie es im einzelnen in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Dieser erste Abschnitt 18a ist relativ breit, so dass der Stift 17 während dieser Aktivierungsphase frei laufen kann. Während der kraftbegrenzenden Phase (s. Fig. 5) läuft der Stift 17 in den zweiten Abschnitt 18b des Schlitzes 18. Dieser zweite Abschnitt 18b ist beträchtlich schmaler als der erste Abschnitt 18a. Dies bedeutet, dass der Schlitz 18 während dieser kraftbegrenzenden Phase eine Kraft auf den Stift 17 ausübt, wodurch die energieabsorbierende Wirkung der Trommel 6 erzielt wird. Zur Erreichung einer angemessenen Energieabsorption ist der Stift 17 vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Das Trägerteil 5 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt, alternativ aus Magnesium oder einem entsprechenden Werkstoff.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung wie folgt genutzt werden. Im Anfangsstadium, d. h. während normaler Verwendung des Sitzgurts, läuft der Riemen 3 in der gleichen Weise um den Führungsstift 10 wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Bei einem Zusammenstoß wird die pyrotechnisch arbeitende Aktivierungseinrichtung 11 aktiviert, wodurch der Draht 13 festgezogen wird. Der Draht 13 wird jedoch nur so weit festgezogen, dass die Trommel 6 um ein bisschen weniger als 180º aus der Anfangsposition gedreht wird. Wenn der Fahrzeuginsasse anschließend vorwärts geschleudert wird, übt der Riemen 3 eine Kraft auf den Führungsstift 10 aus, so dass der Führungsstift 10 infolgedessen die Trommel 6 zu einer Drehung um einen bestimmten Betrag im Gegenuhrzeigersinn veranlasst. Während diese Drehphase wird Energie mittels der Aktivierungseinrichtung 11 absorbiert. Hierfür ist die Aktivierungseinrichtung mit einem nicht dargestellten Energie absorbierenden Mechanismus, z. B. einer Federanordnung versehen. Diese absorbiert Energie, die aufgrund der Tatsache entsteht, dass der Riemen 3 eine Kraft auf den Führungsstift 10 ausübt.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche variiert werden. Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung entweder in den Fahrzeugsitz 1 integriert oder getrennt angeordnet sein.
Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung eine automatische Höhenverstellung, weil der Führungsstift 10 entsprechend der Größe eines Benutzers, d. h. dessen Schulterhöhe, eingestellt wird. Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung kann um eine Vorrichtung zum Fixieren der Trommel 6 in einer vorbestimmten Winkelstellung ergänzt werden. Dadurch wird der Führungsstift 10 in einer bestimmten Lage in Bezug auf die Schulterpartie des Benutzers fixiert.
Hinsichtlich der kraftbegrenzenden Funktion der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung können der Widerstand und damit auch die Energieabsorption durch die Wahl des Werkstoffes des Stiftes 17 und des Trägerteils 5 beeinflusst werden (s. Fig. 6). Ferner kann der Schlitz 18 mit allmählich abnehmender Breite oder mit zwei oder mehr Abschnitten unterschiedlicher Breite konstruiert werden.
Die Trommel 6 kann so bemessen werden, dass bei Beginn der Drehbewegung ein hoher und zum Ende der Drehbewegung hin ein niedriger Widerstand vorgesehen wird oder umgekehrt. Ferner kann die Trommel 6 eine andere geometrische Form als die oben beschriebene kreisförmige haben. Zum Beispiel kann sie exzentrisch sein, was zur Folge hat, dass während der Aktivierungsphase eine veränderliche Vorspannkraft erzielt werden kann.
Anstelle der oben beschriebenen pyrotechnisch arbeitenden Aktivierungseinrichtung 11 können einige andere Arten von Aktivierungseinrichtungen bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung kann in Verbindung mit verschiedenen Arten von Fahrzeugen verwendet werden, zum Beispiel Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Omnibussen.

Claims

1. Sicherheitsgurtanordnung für ein Fahrzeug mit:

einer Einzugseinrichtung (2) für einen Sitzgurtriemen (3);

einer Führungseinrichtung (10), über welche der Riemen (3) läuft;

Mitteln (6, 13) für eine Verstellung der Führungseinrichtung (10) bezüglich der Einzugseinrichtung (2) von einer Anfangsposition zu einer zweiten Position, wodurch der Riemen (3) fest angezogen wird; und mit

einer Aktivierungseinrichtung (11) zum Aktivieren der Mittel (6, 13), wobei die Mittel (6, 13) Energieabsorptionsmittel (17, 18; 11) für eine Verringerung der durch den Riemen (3) auf die Führungseinrichtung (10) ausgeübten Kraft aufweisen, wobei die Mittel (6, 13) für eine Verstellung der Führungseinrichtung (10) eine drehbare Trommel (6) aufweisen, auf welcher die Führungseinrichtung (10) angeordnet ist, wobei die Trommel (6) für eine Rotationsbewegung zwischen der Anfangsposition und der zweiten Position angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet,

dass die Energieabsorptionsmittel (17, 18; 11) für eine Verringerung der Kraft bei einer Bewegung von der zweiten Position zu der Anfangsposition angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung Mittel (11, 13) für eine Drehung der Trommel (6) bei der Aktivierung des Aktivierungsmittels (11) bzw. der Aktivierungseinrichtung (11) aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungseinrichtung (10) im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (9) der Trommel (6) und parallel zur Mittelachse (4) der Einzugseinrichtung (2) erstreckt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsmittel durch einen vorstehenden Stift (17) gebildet sind, welcher für ein Zusammenwirken mit einem Schlitz (18) ausgebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (17) auf der Trommel (6) angeordnet ist und dass der Schlitz (18) in einem Trägerteil (5) angeordnet ist, welches die Trommel (6) trägt und in dem Fahrzeug befestigt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (6) für eine Verstellung der Führungseinrichtung (10) im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (11) für ein Aktiviertwerden im Falle einer Fahrzeugkollision ausgebildet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (11) eine pyrotechnische Vorspanneinrichtung aufweist, welche für ein Aktiviertwerden mittels eines in dem Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensors (14) ausgebildet ist.

9. Fahrzeugsitz mit einer Sicherheitsgurtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die in einem oberen Abschnitt der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes angeordnet ist.