DE2249556C2 - Seat belt systems for vehicles, in particular motor vehicles - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsgurtsystem für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit eingebautem Drehstab zur Umwandlung von kinetischer Energie des Fahrzeuginsassen in Verformungsarbeit. The invention relates to a seat belt system for vehicles, in particular motor vehicles, with built-in torsion bar for converting the kinetic energy of the vehicle occupant into deformation work.

Es ist bekannt, bei Sicherheitsgurten sogenannte Dämpfungsglieder bzw. Kraftbegrenzer zu verwenden, die bei einem Aufprallunfall einen Teil der dem Fahrzeuginsassen innewohnenden Energie vernichten und auf diese Weise die Verletzungsgefahr für der Fahrzeuginsassen verringern. Die Sicherheitsgurt!, geben dabei natürlich entsprechend nach. Zum Tci! trägt das Gurtband ebenfalls bereits durch seine plastische Verformung zur Energievernichtung bei. It is known to use so-called damping members or force limiters in seat belts, which are part of the dem in an impact accident Destroy the energy inside the vehicle occupants and in this way reduce the risk of injury to the vehicle occupants Decrease vehicle occupants. The seat belts! Naturally give way accordingly. To the Tci! the belt strap also contributes to the destruction of energy through its plastic deformation.

Es leuchtet ein, daß die Beanspruchung des Körpers des Fahrzeuginsassen um so geringer ausfällt, je größer der für die Abbremsung des nach vorn geschleuderten Körpers vorhandene Bremsweg ist. Da dem praktisch verwirklichbaren Bremsweg indessen durch die konstruktiven Gegebenheiten des Fahrzeuginnenraumes (Armaturenbrett, Lenkrad, Windschutzscheibe usw.) enge Grenzen gesetzt sind, kommt es andererseits darauf an, längs des vorhandenen Bremsweges möglichst viel kinetische Energie zu vernichten. In Diagrammform veranschaulicht, stellt sich die vernichtete Energie dar als die Fläche unterhalb der Kurve, die sich ergibt, wenn man die vom Gurtsystem aufgenommene Kraft über dem Abbremsweg des nach vorn geschleuderten Fahrzeuginsassen aufträgt. Die oben gestellte Forderung maximaler Energievernichtung längs des gegebenen Bremsweges wäre dann erfüllt, wenn die Fläche unter der Kraft-Weg-Kurve Rechteckform hat. Selbstverständlich darf die in diesem Fall konstante Kraft den Wert nicht überschreiten, der für den menschlichen Körper ohne ernsthafte Verletzungen gerade noch erträglich ist.It is clear that the stress on the body of the vehicle occupant turns out to be less, the more greater is the braking distance available for braking the body thrown forward. There the practically feasible braking distance, however, are limited by the structural conditions of the vehicle interior (dashboard, steering wheel, windshield, etc.), On the other hand, it is important to use as much kinetic energy as possible along the existing braking distance to destroy. Illustrated in diagram form, the destroyed energy is represented as the area below the curve that results from the Force absorbed by the belt system over the braking distance of the vehicle occupant thrown forward. The above requirement is maximum Energy dissipation along the given braking distance would be fulfilled if the area was below the force-displacement curve has a rectangular shape. In this case, of course, the constant force is allowed Do not exceed the value that is straight for the human body without serious injury is still bearable.

Bei einer bekannten Dämpfungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Art steigt die Xraft-Wcg-Kurve — von Null ausgehend — allmählich degressiv bis zu einem maximalen Endwert an. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer derartigen, auf Verformung eines Drehstabes beruhenden Dämpfungsvorrichtung die Kraft-Wcg-Kurve dem idealen Rechteckverlauf so weit wie möglich anzunähern. Dieses Ziel wird gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß der Drehstab vor Einbau in das Gurtsystem plastisch vorverformt ist.In a known damping device of the type mentioned at the beginning, the Xraft-Wcg curve rises - starting from zero - gradually degressively up to a maximum final value. Task of The present invention is based on such a deformation of a torsion bar Damping device to approximate the force-Wcg curve as closely as possible to the ideal rectangular shape. This object is achieved according to the basic idea of the present invention in that the torsion bar is plastically pre-deformed before being installed in the belt system.

Durch die erfindungsgemäße plastische Vorverformung wird eine Verfestigung des Drehstabmaterials, vorzugsweise ein weicher Baustahl, erreicht, d. h. die Streckgrenze wird erhöht. Dadurch wird bewirkt, daß die Kraft im Kraft-Weg-Diagramm anfangs schneller ansteigt und nach kurzem Weg einen Knick aufweist, von dem an die Kraft längs des noch vorhandenen größeren Teils des Bremsweges nur noch geringfügig ansteigt.The plastic pre-deformation according to the invention solidifies the torsion bar material, preferably a mild structural steel, d. H. the yield point is increased. This causes the force in the force-displacement diagram initially increases faster and shows a kink after a short displacement, of that of the force along the larger part of the braking distance that is still present increases.

Besonders weitgehende Annäherung an den idealen Rechteckverlauf des Kraft-Weg-Diagramms läßt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreichen, daß der Drehstab um einen Vcrdrehwinkel von etwa 360° oder mehr plastisch vorverformt ist.Allows a particularly close approximation to the ideal rectangular shape of the force-displacement diagram can be achieved according to a further feature of the invention in that the torsion bar is rotated through an angle of rotation is plastically deformed by about 360 ° or more.

Der durch die Erfindung erzielte günstige Kurvcnverlauf des Kraft-Weg-Diagramms bedeutet also, daß der Fahrzeuginsasse zu einem früheren Zeitpunkt mit einer größeren Kraft zurückgehalten wird. Naturgemäß steigt von diesem Punkt die Kraft weiter an, so daß sie am EnJc des vorgegebenen Bremsweges einen höheren Wert erreichen könnte, als dies bei einem nicht vorverformten Drehstab der Fall wäre. Dies kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch vermieden werden, daß der plastisch vorverformte Drehstab gegenüber einem nicht vorverformten Drehstab einen kleineren Durchmesser aufweist. In diesem Fall entspricht die Endkraft dos dünneren vorverformten Drehstabes etwa der Endkraft eines dickeren nicht vorverformten Drehstabes.The favorable curve profile of the force-displacement diagram achieved by the invention therefore means that the vehicle occupant is restrained at an earlier point in time with a greater force. Naturally From this point the force continues to increase, so that it has a braking distance at EnJc could reach a higher value than would be the case with a torsion bar that is not pre-deformed. this can be avoided according to a further feature of the invention that the plastically pre-deformed Torsion bar has a smaller diameter than a torsion bar that is not pre-deformed. In this case, the end force of the thinner, pre-deformed torsion bar corresponds approximately to the end force of a thicker, not pre-deformed torsion bar.

Der als Drehstab ausgebildete erfindungsgemäße Energieabsorber kann grundsätzlich an beliebiger Stelle des Gurtsystems eingebaut sein, wobei jedoch — wegen der unterschiedlichen Beanspruchbarkcit von Oberkörper und Beckenteil des Fahrzeuginsassen und der sich daraus ergebenden unterschiedlichen Bremswege — zweckmäßig für Schultergurt und Beckengurt jeweils gesonderte Energieabsorber vorgesehen sein sollten. Sofern bei dem Gurtsystem automatische Gurtaufrollvorrichtimgcn vorgesehen sein sollten, wird aus Raum- und Funklionsgründcn erfindungsgemäß bevorzugt, daß der plastisch vorverformte Drehstab in an sich bekannter Weise jeweils in einem automatischen Gurtaufroller angeordnet ist.The energy absorber according to the invention, designed as a torsion bar, can in principle be connected to any Place of the belt system to be installed, but - because of the different load capacity of the upper body and pelvis of the vehicle occupant and the resulting differences Braking distances - appropriate for shoulder belt and lap belt, separate energy absorbers should be provided. If automatic Gurtaufrollvorrichtimgcn provided with the belt system should be, it is preferred according to the invention for reasons of space and functionality that the plastically pre-deformed Torsion bar arranged in a manner known per se in an automatic belt retractor is.

Die Erfindung ist nun an Hand von Ausführungsbcispielcn in der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung dieser Ausführungsbcispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is now based on exemplary embodiments explained in more detail in the drawing and the following description of these exemplary embodiments. In the drawing shows

Fig. 1 einen Kraftfahrzeugsitz mit Drcipunkt-Sichcrhcitsgurtsystcm in perspektivischer Ansicht,1 shows a motor vehicle seat with a three-point safety belt system in perspective view,

F i g. 2 einen Energieabsorber für das Gurtsystem nach Fig. 1 mit nicht vorverformtem Drehstab in Explosionsdarstellung,F i g. 2 an energy absorber for the belt system according to Fig. 1 with not pre-deformed torsion bar in Exploded view,

F i g. 3 den Drehstab nach F i g. 2, jedoch plastisch vorverformt,F i g. 3 the torsion bar according to FIG. 2, but plastically pre-deformed,

F i g. 4 den Drehstab nach F i g. 3 in Endverformung nach Aufnahme der kinetischen Energie des Fahrzeuginsassen bei einem Aufprallunfall,F i g. 4 the torsion bar according to FIG. 3 in final deformation after absorbing the kinetic energy of the Vehicle occupants in a collision accident,

F i g. 5 ein Diagramm, bei dem die von dem Drehstab nach F i g. 2 bzw. 3 bei einem statischen Zugversuch aufgenommene Kraft über den Abbremsweg des Fahrzeuginsassen aufgetragen ist,F i g. 5 is a diagram in which the torsion bar according to FIG. 2 or 3 in a static tensile test absorbed force over the braking distance of the Vehicle occupant is applied,

F i g. 6 den Energieabsorber nach F i g. 2 in zusammengebautem Zustand im Querschnitt (in vergrößerter Darstellung) undF i g. 6 the energy absorber according to FIG. 2 in the assembled state in cross section (in enlarged Representation) and

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VIl-VIl in Fig. (S.Fig. 7 shows a section along the line VIl-VIl in Fig. (S.

Nach F i g. 1 bezeichnet 10 den Fahrersitz eines Personenkraftfahrzeuges. Mit 11 is' der sich zwischen vorderem Seitenfenster 12 und hinlerem Seitenfenster 13 erstreckende Karosserieseitenhoim beziffert. Weiterhin ist aus Fig. 1 erkennbar ein Dreipunkt-Sicherheitsgurlsystcm 14. welches aus einem Schultergurt 15 und einem Beckengurt 16 besteht. Schulter- und Beckengurt 15, 16 vereinigen sich beiAccording to FIG. 1 denotes 10 the driver's seat of a passenger vehicle. The body side panel extending between the front side window 12 and the rear side window 13 is numbered 11. Furthermore, FIG. 1 shows a three-point safety belt system 14, which consists of a shoulder belt 15 and a lap belt 16. Shoulder and lap belt 15, 16 unite at

17 in einem gemeinsamen Zugteil, an dessen Ende eine Schloßzunge befestigt ist, die in ein Gurtschluß17 in a common pulling part, at the end of which a lock tongue is attached, which is in a belt buckle

18 bekannter Bauart einrastet. Das Gurtschloß 18 ist am Ende eines Zugteils 19 angeordnet, das mit seinem anderen Ende am Kardantunnel 2» schwenkbar befestigt ist (Drehpunkt 21) und durch eine Öse 22 in seiner Länge zwecks Anpassung an die Körpermaße des Fahrzeuginsassen verstellt werden kann. Der Schultergurt 15 greift mit seinem oberen Ende am Seilenholm 11 an (Festpunkt 23). während der Bekkongurl 16 am Fahrzeugboden (nicht dargestellt) seitlich des Sitzes 10 und gegenüber Drehpunkt 21 befestigt ist (Festpunkt 24).18 known design engages. The buckle 18 is arranged at the end of a pulling part 19, which with his other end on the cardan tunnel 2 »is pivotally attached (pivot point 21) and through an eyelet 22 in its length can be adjusted to adapt to the body dimensions of the vehicle occupant. the Shoulder strap 15 engages with its upper end on rope spar 11 (fixed point 23). during the Bekkongurl 16 on the vehicle floor (not shown) to the side of the seat 10 and opposite the pivot point 21 is attached (fixed point 24).

Wie weiterhin aus Fig. I hervorgeht, sind in das Gurlsystem 14 zwei Energieabsorber 25, 26 eingebaut, von denen einer (25) dem Schultergurt 15 zugeordnet und in unmittelbarer Nähe des oberen Befestigungspunktes 23 angeordnet ist. Der andere Energieabsorber 26 ist dagegen dem Beckengurt 16 zugeordnet und greift an diesem neben dem unteren Festpunkt 24 an.As can also be seen from FIG Gurlsystem 14 two energy absorbers 25, 26 installed, one of which (25) is assigned to the shoulder strap 15 and in the immediate vicinity of the upper attachment point 23 is arranged. The other energy absorber 26, on the other hand, is assigned to the lap belt 16 and acts on this next to the lower fixed point 24.

Der Aufbau der Energieabsorber 25, 26 ist im einzelnen aus F i g. 2, 6 und 7 ersichtlich. Zur Aufnahme der kinetischen Energie des bei einem Aufpi alliinlall nach vorn geschleuderten Fahrzeuginsassen dient ein runder Drehstab 27, dessen Enden 28, 29 vierkantförmig ausgebildet sind und einen gu'ßep.'ii Querschnitt aufweisen als das zur eigentlichen Energicverzeimmg vorgesehene Mittclstück 30. Der Drehstab 27 ist in einer einseitig offenen Hülse 31 angeordnet und mit dieser durch das VierkanK-ndc 28. das in eine entsprechende VLrknntausnehmung 32 eingreift, drehfest verbunden. Die Hülse 31 ihrerseits ist in Ausnehmungen 33 eines U-förmigcn Lagcrteils 34 gelagert. Das in F i g. 2 rechts angeordnete Teil 30 zweier Seitenteile 35, 36 begrenzt die axiale Beweglichkeit der Hülse 31 im eingebauten Zustand. Das Seitenteil 36 weist eine vicrkantförmigc Ausnehmung 37 auf, in die das Vierkantende 29 des Drehstabes 27 eingreift. Die Seitenteile 35, 36 werden durchThe structure of the energy absorbers 25, 26 is shown in detail in FIG. 2, 6 and 7 can be seen. To record the kinetic energy of the alliinlall during an impact Vehicle occupants thrown forward are served by a round torsion bar 27, the ends 28, 29 of which are square are formed and have a gu'ßep.'ii cross section have than the middle piece 30 intended for the actual energizing de-energization. The torsion bar 27 is arranged in a sleeve 31, which is open on one side, and is connected to this by the four-cornered ndc 28. the in a corresponding VLrknntausschnitt 32 engages, non-rotatably connected. The sleeve 31 for its part is in recesses 33 of a U-shaped bearing part 34 stored. The in Fig. 2 part 30 arranged on the right two side parts 35, 36 limit the axial mobility of the sleeve 31 in the installed state. The Side part 36 has a rectangular recess 37 into which the square end 29 of the torsion bar 27 intervenes. The side parts 35, 36 are through

ίο Schweißung oder Nietung mit dem Lagerteil 34 vereinigt. Der Drehstab 27 ist somit einerseits (28, 32) mit der Hülse 31, andererseits (29, 37) mit dem Seitenteil 36 und damit auch mit dem Lagerteil 34 drehfest verbunden. 38 zeigt eine den Energieabsorber umfassende Abdeckkappe.ίο Welding or riveting combined with the bearing part 34. The torsion bar 27 is thus on the one hand (28, 32) with the sleeve 31, on the other hand (29, 37) with the side part 36 and thus also non-rotatably connected to the bearing part 34. 38 shows the energy absorber comprehensive cover cap.

Die Befestigung des Energieabsorbers 25 bzw. 26 an dem betreffenden Karosserieteil (z. B. Seitenholm 11) erfolgt durch ein zungenförmiges Befestigungsteil 39, das durch zwei Schrauben 40 und Bohrungen 41, 42 mit dem Lagerteil 34 verbindbar ist. Für die Anbringung an der Karosserie ist an dem zungenförmigen Befesligungstdl eine Bohrung 43 für den Durchtritt einer Befestigungsschraube od. dgl. vorgesehen.
Die Verbindung des Energieabsorber 25 Ivw. 26 mit dem betreffenden Gurtteil 15 bzw. 16 wird nun folgendermaßen vorgenommen. Das Ende des betreffenden Gurtteils wird in dafür vorgesehene Schlitze 44, 44«, in der Hülse 31 eingeführt und anschließend das Gurtband entsprechend dem möglichen Ahbremsweg ties Fahrzeuginsassen aufgewickelt (Fig. 6 und 7). Wie aus Fig. 6 weiterhin ersichtlich, wird ein Herausziehen des Gurtbandes 16 aus dem Energieabsorber dadurch verhindert, daß das auf der Hülse 31 aufliegende freie Gürtende 48 mit der darüberliegenden Gurtbandlage 49 vernäht ist (Naht 50).The energy absorber 25 or 26 is fastened to the relevant body part (e.g. side member 11) by means of a tongue-shaped fastening part 39, which can be connected to the bearing part 34 by two screws 40 and bores 41, 42. For attachment to the body, a hole 43 for the passage of a fastening screw or the like is provided on the tongue-shaped attachment piece.
The connection of the energy absorber 25 Ivw. 26 with the relevant belt part 15 or 16 is now carried out as follows. The end of the belt part in question is inserted into the slots 44, 44 ″ provided for this purpose in the sleeve 31 and then the belt strap is wound up in accordance with the possible braking distance of the vehicle occupants (FIGS. 6 and 7). As can also be seen from FIG. 6, the belt webbing 16 is prevented from being pulled out of the energy absorber in that the free belt end 48 resting on the sleeve 31 is sewn to the overlying belt webbing layer 49 (seam 50).

Der Drehstab 27 wird je loch nicht in dem aus F i g. 2 ersichtlichen unvciTiimten Zustand, sondern vielmehr — wie F i g. 3 zeigt — um einen entsprechenden Winkel, z. B. 3W) . plastisch vorverformt in den Energieabsorber 25, 26 eingebaut. Bei einem Aufprallunfall des Fahrzeuges verformt sich dann der Drehstab 27 weiter und erreicht als Endstadium etwa den in F i g. 4 illustrierten Verformungsgrad.The torsion bar 27 is not ever hole in the one from FIG. 2 noticeable uncirculated state, but rather - as shown in FIG. 3 shows - at a corresponding angle, e.g. B. 3W). plastically pre-deformed built into the energy absorber 25, 26. In the event of a collision with the vehicle, the torsion bar 27 then continues to deform and, as a final stage, reaches approximately the stage shown in FIG. 4 illustrated degree of deformation.

In dem aus F i g. 5 ersichtlichen Kraft-Weg-Diagiamm ist das Verformungsverhalten eines nicht vorverformten Drehstabes (Fig. 2) mit dem Verformungsverhalten eines plastisch vorvcrformten Stabes (F ig. .3) verglichen. Die mit 45 bezeichnete Kurve gilt für den nicht vorvcrformten und die mit 46 bez.ifleite Kurve für den vorverl'ormten Drehstab. MR 47 ist die für eine optimale Energieaiilzehrung längs eines vorgegebenen Bremsweges ideale Rechleckkiirve bezeichnet. Aus dem Diagramm geht klar hervor, daß die Kurve 46 des vorverl'ormten DrehslabesIn the one from FIG. 5 visible force-displacement diagram is the deformation behavior of a torsion bar that has not been pre-deformed (Fig. 2) with the deformation behavior of a plastically preformed rod (Fig. 3). The curve labeled 45 applies to the non-preformed curve and the curve referenced 46 for the preformed torsion bar. MR 47 is the lengthways for optimal energy consumption of a given braking distance is the ideal rectangle curve. It is clear from the diagram that the curve 46 of the vorverl'ormten Drehslabes

5Ii dem Idealverlaul' 47 wesentlich näher kommt als die Kurve 45 ties nicht vorverformlcn Drehstabes.5I comes much closer to the ideal situation than that Curve 45 ties not pre-deformed torsion bar.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Sicherheitsgurtsystem für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit eingebautem Dreh-1.Seat belt system for vehicles, especially motor vehicles, with built-in rotating ■■ stab zur Umwandlung von kinetischer Energie des Fahrzeuginsassen in Verformungsarbeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstab (27) vor Einbau in das Gurtsystem (14, 15, 16) plastisch vorverformt ist. ■■ rod for converting the kinetic energy of the vehicle occupant into deformation work, characterized in that the torsion bar (27) is plastically pre-deformed before being installed in the belt system (14, 15, 16). 2. Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstab (27) in an sich bekannter Weise aus weichem Baustahl besteht 2. Safety belt system according to claim 1, characterized in that the torsion bar (27) consists of soft structural steel in a manner known per se 3. Sicherheitsgurtsyslem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstab (27) um einen Vcrdrehwinkel von mindestens 360° vorverformt ist (F i g. 3).3. Safety belt system according to claim 1 or 2, characterized in that the torsion bar (27) is pre-deformed by a twisting angle of at least 360 ° (FIG. 3). 4. Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der plastisch vorverformte Drehstab (27) gegenüber einem nicht vorverformten Drehstab einen kleineren Durchmesser aufweist.4. Safety belt system according to claim 1 or 3, characterized in that the plastic pre-deformed torsion bar (27) compared to a non-pre-deformed torsion bar a smaller one Has diameter. 5. Sicherheitsgurtsystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der plastisch vorverformte Drehstab (27) in an sich bekannter Weise jeweils in einem automatischen Gurtaufroller angeordnet isl.5. Safety belt system according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the plastically pre-deformed torsion bar (27) is arranged in a manner known per se in an automatic belt retractor isl. 3030th