DE2364235A1

DE2364235A1 - Kraftbegrenzer fuer die verwendung bei sicherheitsgurten in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2364235A1
Application number: DE2364235A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Biemold
Original assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Current assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Priority date: 1973-12-22
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1975-06-26

Description

BAYERN-CHEMIE Ottobrunn, 18. Dez. 19

Gesellschaft für BS 62 Dr.Vo/th

flugchemische Antriebe 7649 mit beschränkter Haftung, 8261 A s c h a u

Kraftbegrenzer für die Verwendung bei Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftbegrenzer, der aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, dessen Hubkraft in einer Richtung begrenzt ist, und der für die Verwendung bei Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner bestimmt ist.

509826/0575

Kraftbegrenzer finden überall dort Verwendung, wo eine Zug- oder Druckkraft ein bestimmtes Maß nicht überschreiten soll. Dies ist z. B. bei energieabsorbierenden Befestigungselementen der Fall, wie sie u. a. an den Rotorblättern von Hubschraubern zum Überlastungsschutz, bei Stoßstangen an Fahrzeugen oder bei Aufzügen und Zugseilen von Seilbahnen benötigt werden.

Ein besonderes Anwendungsgebiet derartiger Kraftbegrenzer besteht in der Begrenzung der auf den Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeuges ausgeübten Zugkraft im Falle einer Kollision.

Da der neue Kraftbegrenzer insbesondere für diese Verwendung entwickelt und in einer Gurtspanneinrichtung integriert wurde, soll das Funktionsprinzip eines derartigen kraftbegrenzten Sicherheitsgurtes erläutert werden:

Hierbei ist die Bewegungsenergie, die der menschliche Körper zum Zeitpunkt eines Unfalles bei einer bestimmten Geschwindigkeit enthält, ein Maß für die auftretenden Verletzungen. Je geringer der Weg ist, auf dem diese Energie aufgebaut wird, desto höher sind die auftretenden Belastungen und daraus resultierend die Verletzungen. Es kommt also darauf an, die Funktionsweise des Gurtes so zu beeinflussen, daß er die auftretende Energie unter Ausnutzung des vorhandenen Weges optimal abbaut, d. h. den Körper so abbremst, daß die auftretenden Belastungen die Erträglichkeitsgrenze nicht über schreiten.

509826/0575

Um dieses Ziel erreichen zu können, muß ein solches Gurtsystem die folgenden zwei Eigenschaften besitzen:

Im Augenblick des Unfalles darf keine oder nur eine geringe "Gurtlose" vorhanden sein. Falls diese zu groß ist, kommt es zu einem Hineinfallen in den Gurt, was zu Körperverzögerungen führt, die größer als die Fahrzeugverzögerungen sind.

Um diese zu vermeiden,- ist es bekannt, eine Gurtstrammvorricht.ung vorzusehen, die im Fall eines Aufpralles bei einer kritischen Geschwindigkeit durch einen Sensor in Funktion gesetzt wird und den Gurt fest anlegt, noch bevor die maximalen Beschleunigungen auf den Körper zu wirken beginnen.

Ist der Strammzugvorgang abgeschlossen, muß die Bewegungsenergie des Körpers unter Ausnutzung des durch das Strammziehen gewonnenen Weges in der Art abgebaut werden, daß die auf den Insassen wirkende Kraft die Erträglichkeitsgrenze nicht überschreitet. Weiterhin sollen die auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Kräfte konstant sein.

Dazu wurde bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 22 49 786.5) einen Kraftbegrenzer zu verwenden, der einen Arbeitszylinder mit durch Gasdruck verschiebbaren Kolben hat, und den die Kolbenbewegungen verursachenden Gasdruck mittels eines einstellbaren Sicherheitsventiles in vertikalen Abstufungen zu entspannen.

Dieses System hat den Nachteil, daß das Gas schnell

— 4 509826/0575

kondensiert und dann die gewünschte Funktion nicht voll ausfüllen kann. Ferner ist der Herstellungsaufwand für das Gerät groß.

Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, (Patentanmeldung P 23 49 891.1), einen Kraftbegrenzer der genannten Art zu schaffen, der in Spannungsrichtung keine Kraftbegrenzung hat und beim Rücklauf auf eine Kraftbegrenzung vermittels Materialverformung erfnhrt. Der Kolben dieses Kraftbegrenzers weist einen kegeligen Abschnitt auf, dessen größerer Kegeldurchmesser in bezug auf die Kraftbegrenzungseinrichtung hinter dem kleineren Kegeldurchmesser liegt und danach in einen genau definierten zylindrischen Abschnitt konstanten Durchmessers übergeht, wobei im Bereich des kegelförmigen Abschnittes eine Anzahl von in einem Kugelkäfig liegenden Kugeln angeordnet ist, vor denen ein Schleifring mit einem gegenüber dem Zylinder hohen Reibwert liegt, so daß bei Bewegung des Kolbens in Kraftbegrenzungsrichtung der Schleifring die Kugeln auf den kegeligen Abschnitt in Eingriff mit der Zylinderinnenwand drückt.

Weiterhin sind Kraftbegrenzer mit einer Kraftbegrenzung vermittels einer Scheraktion bekannt geworden (US-PS 3 232 383). Hierbei wird die Stoßenergie, z. B. beim Aufprall eines Wagens auf ein Hindernis, dadurch vernichtet, daß aus einem Metallband vermittels eines Dornes ein Streifen herausgeschert wird.

In der Nukleartechnik (vgl. US-PS 3 096 268) ist ferner ein Verfahren entwickelt worden, um die Energie von herunterfallenden Stäben zu dämpfen. Diese Stäbe,

— 5 —

509826/0575

die im Reaktor senkrecht innerhalb einer Büchse angeordnet sind, enthalten sechs sternförmig angeordnete Scherfinger, welche beim Fallen des Stabes in die Innenwand der Büchse einschneiden und hierdurch Energie vernichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftbegrenzer der eingangs genannten Art zu schaffen, der aus wenigen Einzelheiten besteht und dessen Energieverbrauch auf leichte Weise vorbestimmt werden kann.

Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß am Kolben eine Reihe von sternförmig angeordneten Schermessern angebracht ist, die so gerichtet sind, daß sie bei Bewegung des Kolbens in der Richtung, in der die Hubkraft begrenzt ist, aus der Innenwand des Zylinders Späne abheben.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schermesser derart unter Spannung in den Zylinder eingebracht, daß sie eine Wölbung aufweisen, welche ein Spanabheben nur in einer Richtung gestattet.

In der Zeichnung ist ein Kraftbegrenzer nach der Erfindung zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kraftbegrenzer,

Fig. 2 eine Ansicht des Schermessers in Richtung des Schnittes II-II der Fig. 1.

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

5098 26/0575 - 6 -

Im Zylinder 1 des Kraftbegrenzers ist ein Kolben 2 gleitend angeordnet. Die Kolbenstange 3 trägt ein Umlenkjoch 4, welches die Verbindung zu einer (nicht dargestellten) Aufrollautomatik eines Sicherheitsgurtes bildet. Der Zylinder 1 ist über eine Aufhängung 5 am Rahmen des Fahrzeuges befestigt. Das andere Ende des Zylinders ist mit einer Überwurfmutter 6 abgedeckt, welche eine Öffnung für die Kolbenstange 3 aufweist und in welcher eine pyrotechnische Ladung 7 angeordnet ist, die durch elektrische Zündkapseln 8 gezündet werden kann. Zum Spannen des Sicherheitsgurtes wird in bekannter Weise die pyrotechnische Ladung 7 vermittels eines Verzögerungssensors gezündet, wobei das hierdurch erzeugte Gas durch die Bohrungen 9 in den Zylinderraum 10 einströmt und den Kolben 2 in Richtung des Pfeiles A bewegt.

Der Kolben 2 ist durch den Dichtungsring 12 gegen den Zylinder 1 abgedichtet- Er enthält eine Reihe von sternförmig angeordneten Schermessern 11. Im dargestellten Beispiel enthält der Kolben acht Schermesser, die, in Schneidrichtung gesehen, eine rechteckige Messerform haben. Es kann sich aber auch als zweckmäßig erweisen, den Schermessern eine abgerundete oder spitze Form zu geben. Je nach der Form der Schermesser und dem Material der Innenwand des Zylinders kann die für die spanabhebende Bewegung der Schermesser erforderliche Energie berechnet werden. Der Konstrukteur hat es damit in der Hand, den Energieverbrauch des Kraftbegrenzers den Erfordernissen der Gurtkonstruktion anzupassen.

5 09826/0575

Die Schermesser bilden zusammen eine kreisrunde Platte, deren Durchmesser etwas größer als der Zylinderinnendurchmesser ist. Die von den Schermessern gebildete Platte wird derart unter Spannung in den Zylinder eingebracht, daß sie die in Fig. 1 dargestellte Wölbung annimmt, durch welche erreicht wird, daß die Schermesser nur in einer Richtung, nämlich entgegen der Pfeilrichtung A, Späne abnehmen, während sie in der anderen Richtung frei durch den Zylinder laufen können.

- Patentansprüche -

5 09826/0575

Claims

Patentansprüche

Kraftbegrenzer, der aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, dessen Hubkraft in einer Richtung begrenzt ist, für die Verwendung bei Sicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen mit einem Gurtspanner, dadurch gekennzeichnet , daß am Kolben (2) eine Reihe von sternförmig angeordneten Schermessern (11) angebracht ist, die so gerichtet sind, daß sie bei Bewegung des Kolbens (2) in der Richtung, in der die Hubkraft begrenzt ist, aus der Innenwand des Zylinders (1) Späne abheben.
2. Kraftbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schermesser (11) derart unter Spannung in den Zylinder (1) eingebracht sind, daß sie eine Wölbung aufweisen, welche ein Spanabheben nur in einer Richtung gestattet.

50 9826/057 5