DE2409159A1

DE2409159A1 - Sicherheitsgurtsystem fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2409159A1
Application number: DE2409159A
Authority: DE
Inventors: Hideoki Matsuoka; Syuichi Otani
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1974-09-12
Also published as: JPS49125430U; GB1407954A; FR2218909A1; FR2218909B1; US4008909A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein-Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug.

Es steht außer Zweifel, daß ein Sicherheitsgurt wesentlich zum Schutz eines Fahrzeuginsassen vor Verletzungen bei einem Unfall des Fahrzeugs beiträgt, sofern der Sicherheitsgurt richtig und mit nur geringem. Spiel angelegt ist. Herkömmliche Sicherheitsgurte werden jedoch in der Regel während der Fahrt des Fahrzeugs nur lose angelegt, damit die Fahrzeuginsassen während der Fahrt nur geringe Unbequemlichkeiten in Kauf nehmen müssen. Wenn ein Unfall bzw. Zusammenstoß auftritt, während der Sicherheitsgurt in dieser Weise-benutzt wird,

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wird ein Fahrzeuginsasse für eine "beträchtliche Zeitdauer solange nicht zurückgehalten,· bis der Sicherheitsgurt durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuginsassen um eine Strecke, die dem vom Sicherheitsgurt zugelassenen Spielraum entspricht, ausreichend gestrafft ist. Obwohl verhindert werden kann, daß der Fahrzeuginsasse aus dem Sitz geschleudert wird, führt die anfängliche Vorwärtsbewegung zu einer beträchtlichen Verminderung des freien Raumes zwischen dem Fahrzeuginsassen und einem vor ihm befindlichem Armaturenbrett oder Sitz. Dies hat zur Folge, daß der Fahrzeuginsasse trotz des ursprünglich ausreichenden freien Raumes der Gefahr einer sogenannten Sekundärkollision ausgesetzt ist.

Um dieses Problem zu lösen, sind in den vergangenen Jahren Einrichtungen vorgeschlagen worden, die für ein automatisches Anziehen und Straffen des Sicherheitsgurtes sorgen sollen, wenn ein Fahrzeug in einen Zusammenstoß verwickelt ist. Ein Beispiel dafür ist eine Rückziehvorrichtung bzw. ein Servomotor, der im wesentlichen aus einer Anordnung aus Zylinder und Kolben besteht, die mit einem Gaserzeuger versehen ist.. Die Bewegung des Kolbens übt eine Zugkraft auf einen Sicherheitsgurt aus, um ihn aus seinem schlaffen Zustand in "einen vollständig gestrafften Zustand zu bringen. Es ist wünschenswert, daß ein solcher Servomotor das Straffen des Sicherheitsgurtes innerhalb kürzester Zeit nach dem Augenblick des Zusammenstoßes bewirkt, wobei der Gaserzeuger so klein wie möglich sein sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsgurtsystem anzugeben, das dem Fahrzeuginsassen gegenüber bekannten Sicherheitsgurtsystemen einen besseren Schutz gewährt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Servomotor zum Anziehen und Straffen des Sicherheitsgurtes bei einem Auf-

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prall des Fahrzeugs, einem mit dem Servomotor verbundenen Zylinder, einen an einem Ende des Zylinders angebrachten Zylinderkopf, einen im Zylinder angebrachten Kolben mit einer Kolbenstange, die vom Kolben aus durch den Zylinderkopf nach außen ragt und der Verbindung mit einem Gurtende des Sicherheitsgurtes dient, eine vom Zylinder, Zylinderkopf und Kolben begrenzte Arbeitskammer und einen Gaserzeuger, der dazu dient, unter Druck stehendes Gas in die Arbeitskammer einzuspeisen, wenn er während eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs erregt wird, und der einen Behälter sowie eine im Behälter enthaltende, gaserzeugende Verbindung oder dergl. umfaßt, wobei der Gaserzeuger am Kolben in der Weise angebracht ist, daß zumindest ein Abschnitt eines offenen Endes des Behälters zur Arbeitskammer hin freiliegt.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungs gemäß en Sicherheitsgurtsystems besteht darin, daß der Kolben des Servomotors, der zum Anziehen des Sicherheitsgurtes dient, in der Weise mit einem Gaserzeuger versehen ist, daß die Reaktionskraft des erzeugten Gasstrahls auf den Kolben übertragen werden kann. Die Reaktionskraft bzw. der Schub trägt zur durch den Gasdruck bewirkten Beschleunigung des Kolbens bei, was zu einem schnelleren und automatischen Straffen des Sicherheitsgurtes führt.

Ein Ausführungsbeispiel der'Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Sicherheitsgurtsystems für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Servomotor,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungs gemäß en Servomotors, und

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Fig. 3 ein Diagramm, das die Zugkraft am Sicherheitsgurt als Funktion der vom Zeitpunkt des Zusammenstoßes an gemessenen Zeit zeigt.

In Fig. 1 ist ein Sicherheitsgurtsystem für einen Fahrzeuginsassen bzw. Fahrgast 10 dargestellt. Der Fahrzeuginsasse 10 hat einen Dreipunkt-Sicherheitsgurt 11, der zu einem an der Bodenplatte befestigten Sitz 12 gehört, ausreichend locker angelegt, so daß der Fahrzeuginsasse 10 nicht daran gehindert ist, seine Haltung zu verändern, um das Fahrzeug zu bedienen, und vor zu starker physischer Ermüdung während der normalen Fahrt des Fahrzeugs bewahrt ist. Jedes Gurtende 11A des Sicherheitsgurtes 11 ist über ein Gurtrad 16 mit einem Verbindungsteil 14-verbunden, das mit einem Servomotor 15 verbunden ist. Die Servomotoren 15 sind an der Bodenplatte 13 bzw. dem Karosseriedach 17 befestigt und dienen als Ankerpunkte für den Sicherheitsgurt 11. Im Falle eines Zusammenstoßes werden die Servomotoren 15 von einer im Fahrzeug befindlichen elektrischen Energiequelle erregt, wenn ein Signal von einem nicht dargestellten, in das Fahrzeug eingebauten Stoßfühler auftritt, und die Gurtenden 11A werden zu den Servomotoren 15 hingezogen, so daß der Sicherheitsgurt 11 zurückgezogen und gestrafft wird.

Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Servomotors 15» in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt einen Zylinder 18 sowie Zylinderköpfe bzw. Kappen 19 und 20 die an den Enden des Zylinders 18 angebracht sind. Die Kappe 19 weist eine verhältnismäßig große Öffnung 19A und ein Anschlußteil 19B auf, das zur Befestigung des Servomotors 15 an der Bodenplatte 13 oder dem Karosseriedach 17 dient. Innerhalb des Zylinders 18 ist ein Kolben 21 mit einer Kolbenstange 22 angeordnet, die durch eine Öffnung 2OA in der Kappe 20 nach außen ragt. Als Gaserzeuger

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für den Korben 21 ist ein mit einem Gewinde versehener Behälter "bzw. ein solcher Napf 23A, der eine gas erz engende Verbindung 24- oder dergl. enthält, in einer mit einem Gewinde versehenen Ausnehmung "befestigt, die im Kolben 21 an der der Kappe 19 zugewandten Seite ausgebildet-ist, so daß das offene Ende des Napfes 23-A- am Kolben 21 eingebettet ist. Der Napf 23A umschließt ferner einen Zündkopf 25 mit elektrischen Verbindungsleitungen 26. Innerhalb des Zylinders 18 ist ein als Arbeitskammer 27 für erzeugtes Gas dienender Raum ausgebildet, der von der inneren Stirnfläche der Kappe 20 und der Endfläche des Kolbens 21 begrenzt wird. Die Arbeitskammer 27 ist mit dem Inneren des Napfes 23A über Löcher 28 verbunden, die durch den Kolben 21 gebohrt sind. Mit Hilfe von O-Eingen 29 am Kolben 21 und an der Kappe 20 ist die Arbeitskammer 27 luftdicht abgeschlossen. Um den Hub des Kolbens 21 zu begrenzen, ist an der Innenfläche der Kappe 19 ein Pufferring 19C angebracht. In die Arbeitskammer 27 ist eine Haltevorrichtung 30 zur Begrenzung der Bewegung der Kolbenstange 22 nach außen eingebaut, wobei die Haltevorrichtung aus einem hohlen, zylindrischen Block- 30A, der an der Wand der Arbeitskammer 27 befestigt ist, einem kegelstumpfförmigen, inneren Halteteil 303, das eine Axialbohrung mit einem Durchmesser hat, der ungefähr gleich dem Durchmesser der Kolbenstange 22 ist, damit eine gleitende Bewegung der eingesetzten Kolbenstange 22 möglich ist, und einem zylindrischen, äußeren Halte— teil 30C besteht, das mit einer großen, kegeligen Axialbohrung versehen ist. Das äußere Halteteil 30C ist mit dem die kleinere Öffnung der kegeligen Bohrung aufweisenden Ende koaxial an der Kappe 20 befestigt. Das innere Halteteil 30B ist in begrenztem Ausmaß axial zwischen der Kappe 20 und dem zylindrischen Block verschiebbar und besteht aus elastischem Material. Wenn die Kolbenstange 22 nach außen zum Sicherheitsgurt 11 gezogen wird, kommt das innere Halteteil 3OB in Berührung mit dem äußeren Halteteil 30C

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und wird unter gleichzeitiger Zusammendrückung verformt, so daß die eingesetzte Kolbenstange 22 vom inneren Halteteil eingeklemmt wird und die Bewegung nach außen dadurch behindert' wird.·

Venn von einem herkömmlichen, im oder am Fahrzeug befindlichen Stoßfühler während eines Zusammenstoßes ein Stoß festgestellt wird, der ein bestimmtes Ausmaß übersteigt, wird einer nicht dargestellten Energiequellenschaltung ein Signal zugeführt, damit ein Zündstrom" durch den Zündkopf 25 im Servomotor 15 fließt. Die dadurch hervorgerufene Verbrennung der Verbindung im Kapf 23A erzeugt innerhalb sehr kurzer Zeit eine große Gasmenge, die durch die Löcher 28 in die Arbeitskammer 27 ausströmt. Dies führt dazu, daß der Kolben 21 vom Gasdruck in der Arbeitskammer 27 und dem Schub aufgrund des aus den Löchern 28 ausströmenden Gases zu einer Bewegung in Richtung zur Kappe 19 gezwungen wird. Demzufolge ^^Γird das Gurt ende 11A von einer schnell anwachsenden Zugkraft nach hinten gezogen, und der Sicherheitsgurt 11 wird aus seinem schlaffen Zustand in eine gestraffte Lage gebracht. Eine vollständige Straffung des Sicherheitsgurtes 11 kann innerhalb von weniger als ungefähr 10 ms vom Augenblick des Zusammenstoßes an erreicht werden, so daß der Fahrzeuginsasse 10 fest gegen den Sitz 12 gedruckt wird, bevor seine eigentliche Vorwärtsbewegung aufgrund von Massen-, kraften beginnt. Dies hat zur Folge, daß der freie Raum vor dem Fahrzeuginsassen 10 erhalten werden kann.

Während der folgenden Phase wird der Fahrzeuginsasse 10 von seiner eigenen Trägheit aufgrund der starken Verzögerung des Fahrzeugs zu einer Bewegung nach vorne gezwungen, und diese Kraft wird auf den Sicherheitsgurt 11 übertragen. Demzufolge wird der Kolben 21 entgegen dem Gasdruck in der Arbeitskammer 27 zurückgezogen. In diesem Fall trifft die Kolbenstange jedoch auf

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starken Widerstand von der Haltevorrichtung 30 und führt praktisch keine Bückbexiregung aus. Dadurch wird verhindert, daß der Sicherheitsgurt 11 erneut locker wird, und die Zugkraft auf den Sicherheitsgurt -11 wird selbst nach Abbrennen der Verbindung 24 aufrecht gehalten. Somit führt die Anwendung der Haltevorrichtung 30 zu einer beträchtlichen Verminderung der erforderlichen Menge der Verbindung 24.

Als andere Einrichtung zur Steuerung der Bewegung des Kolbens 21 kann mindestens ein Gaskanal 31, der mit einer Ventileinheit 32 versehen ist, an geeigneter Stelle in der Wand des Zylinders 18 vorgesehen sein. Die Ventileinheit 32 ist in der Weise einstellbar, daß ein Teil des Gases in der Arbeitskammer 27 durch den Gaskanal 31 abgelassen werden kann, wenn der Gasdruck einen bestimmten Wert übersteigt. Der gesteuerte Gasablaß verhindert die Ausübung einer dermaßen starken Zugkraft auf den Sicherheits-' gurt 11, daß eine Gefahr für den Fahrzeuginsassen 11 bestehen würde, und absorbiert kinetische Energie der Vorwärtsbewegung des Fahrzeuginsassen, wenn der Servomotor 15 keine Haltevor<richtung 30 aufweist. Diese Wirkungen können in gewissem Ausmaß auch durch den Gaskanal 31 allein erreicht werden.

Die Kurve I in Fig. 3 zeigt die auf den Sicherheitsgurt 11 eines herkömmlichen Sicherheitsgurtsystems ausgeübte Zugkraft als Funktion der vom Zeitpunkt des Zusammenstoßes an gemessenen Zeit. Wie bereits erwähnt wurde, bleibt ein Sicherheitsgurt 11 eines solchen Systems für einen beträchtlichen Zeitrau, bei dem es sich unter Sicherheitsgesichtspunkten um eine \tfichtige Phase handelt, im lockeren Zustand, bsi die Massenkraft des Fahrzeuginsassen 10 auf den Sicherheitsgurt 11 zu wirken beginnt.. Durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Servomotors 15 steigt die Zugkraft praktisch vom Augenblick des Zusammenstoßes an, wie

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dies der Bereich (a) der Kurve II zeigt. Der folgende Bereich (b) gibt den Zugkraftanstieg aufgrund der Trägheitskraft des Fahrzeuginsassen 10 wieder, und die erhöhte Zugkraft wird für eine Zeitdauer im Bereich (c) durch die Wirkung der Haltevorrichtung aufrecht gehalten.

Wenn der Servomotor 15 statt der Haltevorrichtung 30 den Gaskahal 31 und die Ventileinheit 32 aufweist, bleibt die Zugkraft für einen längeren Zeitraum auf einem konstanten Wert, der in der Regel niedriger als der Spitzenwert in anderen Fällen ist, so daß eine erhöhte Energieabsorption erreicht wird, wie dies durch den Kurvenzweig HA gezeigt ist.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, löst ein erfindungsgemäßer Servomotor die Aufgabe, einen Fahrzeuginsassen 10 bei einem schweren Fahrzeugunfall mit minimaler Zeitverzögerung gegen seinen Sitz 12 zu drücken, unabhängig von den Unterschieden in der Betriebspreise der Änderung der Zugkraft auf den Sicherheitsgurt während späterer Ehasen. Somit kann der Fahrzeuginsasse gegen eine Sekundärkollision ohne Beeinträchtigung der Bequemlichkeit während der Fahrt geschützt werden.

Ein Gaserzeuger 23, der in den Kolben 21 eingefügt ist, ermöglicht, daß sich der Kolben 21 während der Anfangsphase des Betriebes des Servomotors 15 schneller und gleichmäßiger Bewegt, als dies bei Gasgeneratoren der Fall ist, die an anderen Teilen des Servomotors 15, beispielsweise der Kappe 20 oder der Wand des Zylinders 18, angebracht sind. Die Kombination des Kolbens 21 und des Gaserzeugers 23 ist ferner unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, daß der Fahrgastraum und'die Fahrzeuginsassen durch den Zylinder 18 vor Wärme und/oder möglichem Abfall aufgrund der Verbrennung der Verbindung 24 geschützt sind.

Die bei der Ausführungsform gemäß I¹Xg. 2 vorgesehenen Locher 28 zum Gasauslaß in die Arbeitskammer 27 können, weggelassen v/erden, wenn der Napf 23A in den Kolben 21 in der Weise eingesetzt wird, daß die offene Seite des Napfes 23A der Arbeitskammer 27 zugewandt ist. Bei einer solchen Anordnung wird ein gutes Ergebnis erreicht, indem die Querschnittsfläche des offenen Endes unter ausreichender Beachtung der Düsenwirkung ausgelegt wird.

Es versteht sich, daß ein erfindungs gemäß er Servomotor nicht nur bei einem Dreipunkt-Sicherheitsgurt, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, sondern auch bei anderen Gurtarten, wie beispielsweise einem einfachen Huftgurt oder einem Schultergurt, anwendbar ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Servomotor zum Anziehen und Straffen des Sicherheitsgurtes bei einem Aufprall des Fahrzeugs, einem mit dem Servomotor verbundenen Zylinder (18), einen an einem Ende des Zylinders angebrachten Zylinderkopf . (20), einem im Zylinder angeordneten Kolben (21) mit einer Kolbenstange (22.), die vom Kolben aus durch den Zylinderkopf nach außen ragt und der Verbindung mit einem Gürtende (11A) des Sicherheitsgurtes (11) dient, eine vom Zylinder, Zylinderkopf und Kolben begrenzte Arbeitskammer (27) und einen Gaserzeuger (23), der dazu dient, unter Druck stehendes Gas in die Arbeitskammer einzuspeisen, wenn er während eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs erregt wird, und der einen Behälter (2JA) sowie eine im Behälter enthaltene, gaserzeugende Verbindung (23) oder dergl. umfaßt, wobei der.Gaserzeuger am Kolben in der Weise angebracht ist, daß zumindest ein Abschnitt eines offenen Endes des Behälters zur Arbeitskammer hin freiliegt.
2. Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (30), die eine Bewegung der Kolbenstange (22) zum Sicherheitsgurt behindern kann.

3- Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltevorrichtung

(30) ein äußeres Halteteil (30G), das mit dem Zylinderkopf (20)

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"verbunden ist und eine kegelige, zum Zylinder (18) koaxiale Bohrung aufweist", deren'Ende mit dem kleineren Durchmesser sich am Zylinderkopf befindet, einen zylindrischen Block (3OA), der mit dem Zylinder verbunden ist und eine zum Zylinder koaxiale Bohrung auf v/eist, und ein elastisches, kegelstumpf förniiges inneres Halteteil (30B) umfaßt, das in der kegeligen Bohrung des äußeren Halteteils angeordnet ist, vom zylindrischen Block, bedeckt wird und eine zum Zylinder koaxiale Bohrung aufweist, die ungefähr den . gleichen Durchmesser wie die durch diese Bohrung hindurchgehende Kolbenstange (22) hat, wobei das innere Halteteil in der kegeligen Bohrung des äußeren Halt'eteils anliegt, wenn die Kolbenstange sich zum Sicherheitsgurt zu bewegen beginnt, und zusammengedrückt wird, so daß xirs auf die Kolbenstange eine Kraft ausübt, die eine weitere Bewegung der Kolbenstange zum Sicherheitsgurt behindert.

A-. Sicherheit sgurt syst em nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß durch den Zylinder (18) ein Gaskanal'(31) ausgebildet ist, der die Arbeitskammer (27) mit der umgebenden Atmosphäre verbinden kann, und daß der Gaskanal mit einem Überdruckventil (32) versehen ist, das - den Gasdruck in der Arbeitskammer auf einen bestimmten Wert begrenzt.

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