EP0163778A1 - Dehnungsfähiges Band und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Dehnungsfähiges Band und Verfahren zur Herstellung desselben Download PDF

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EP0163778A1
EP0163778A1 EP84116493A EP84116493A EP0163778A1 EP 0163778 A1 EP0163778 A1 EP 0163778A1 EP 84116493 A EP84116493 A EP 84116493A EP 84116493 A EP84116493 A EP 84116493A EP 0163778 A1 EP0163778 A1 EP 0163778A1
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additional
band
phase
base material
expansion
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EP84116493A
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Inventor
Gerhard Koch
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IEPERBAND NV
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IEPERBAND NV
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
    • D03D1/0005—Woven fabrics for safety belts

Definitions

  • the invention relates to a strain capable strip, in particular for seat belt S itzgurhaltesysteme in vehicles, comprising a base material and at least one assembled with this additional material.
  • a stretchable webbing in motor vehicles is known for restraining an occupant at the time of the accident. In such a moment as much energy as possible must be wasted.
  • energy-absorbing strips of grass are used that stretch under load.
  • the body of the vehicle occupant exerts a load or pressure on the belt webbing and this can stretch a certain distance under the absorption of energy. This w ay, that this expansion is to take maximum advantage, but are not exceeded.
  • the stretch should be chosen as large as possible for the optimal energy absorption, in order to enable the energy absorption by the additionally provided way.
  • this path may only be so large that the vehicle occupant does not come into contact with objects in front of him, such as a windshield, dashboard or the like.
  • the elasticity must not be so low that the occupant's body would be subjected to too much stress and thus injured at the moment of the accident.
  • the tape or fabric can have a specific construction (weave, laminate structure), which means that a special stretching behavior can be incorporated as well as through the thermal treatment of the finished tape. It is indeed possible in this way to produce high, medium or low stretch tapes or fabrics; however, a certain curve profile, in which the increase in force over the elongation is given in percent, cannot be achieved, because special conditions of a specific reference elongation value cannot be specified without boundary conditions.
  • Shock absorption or shock absorption by absorbing energy from a band has also been provided by placing the band in a loop and fixing it with tear seams. This is also a special construction of the finished band, which makes the band thicker at the point of the loop.
  • the object of the invention is therefore to provide an expandable band and a method for producing the same, in which one achieves a desired ideal force-expansion curve for a certain energy consumption and the band nevertheless has a high strength with the same thickness as the conventional standard bands.
  • the base material is deformable in height with the same force as at least one additional material.
  • a high deformability means great flexibility.
  • such a belt has a high elongation and therefore absorbs energy while extending the distance that a vehicle occupant travels forward in the direction of movement at the time of the accident.
  • two materials are therefore provided which have a different force expansion curve.
  • the material with the highest elasticity is used as the base material.
  • the additional material has a lower elasticity than the base material, so that it tears (suddenly) at a certain load point. In the band, this additional material can form the stems, for example.
  • the force-expansion curve can be described in two initial phases.
  • the first phase for example, the body of the occupant is pressed against the belt at the time of the accident and mainly stretches the stem or the additional material (loaded in the longitudinal direction of the belt), which specifies a steeper rise in the curve and breaks at a certain force value. As a result, the occupant's body travels very little in the initial area.
  • this first reference elongation value it is applied to the webbing transferred load by the occupant to the base material with the higher elasticity. The curve then continues more or less straight with a much lower gradient.
  • the base material and the additional material consist of the same substance.
  • the stretchability can also be influenced with the help of the construction, as was always the case with conventional tapes. In the case of flat threads, you cannot change the inherent or material-related stretch (material stretch). When weaving, on the other hand, the stretch can be increased, for example, by double bonds. According to the invention, however, the aim is to keep the constructional stretch low so that the webbing does not become too thick.
  • the invention provides for the base material and the additional material to be joined together by weaving to form an at least one-layer fabric.
  • the warp material with low stretchability and the material with the highest stretchability can advantageously be provided as a carrier as additional material in this case of a fabric. Since the warp threads are known to lie in the longitudinal direction of the webbing, the initial force absorption is first transmitted to them, so that the steep curve rise results in the manner described above. After the warp threads have been torn, the material with the highest elasticity then takes over as the carrier material, namely on the weakly rising part of the force expansion curve in phase II.
  • the ideal force-expansion curve can be achieved through the use of numerous base materials and numerous additional materials, it has proven to be sufficient and already very expedient if, according to the invention, only two materials of different stretchability are joined together.
  • the first material with the low deformability or stretchability specifies phase I in the steep region of the ascending curve, and the other, the base material, takes over the load with greater force when the warp threads break, which can therefore also be called tear threads or tear strips Elasticity.
  • the additional material has no or almost no material or structural expansion capacity. In the force-expansion curve, this means that in phase I the little deformable additional material gives no or almost no elongation and therefore only a low energy consumption.
  • the new band according to the invention is constructed in such a way that its breaking-elongation behavior can be optimally influenced.
  • the belt With the values of the force expansion curve, the belt can be designed so that when the belt is loaded, a steep rise in force first occurs, which flattens out at a preprogrammed point at the end of phase I, the first reference stretch point, while in the flatter area (phase II) Carrier or base material then picks up the load and absorbs energy.
  • the thickness of the tape or fabric according to the invention can be maintained or remain small compared to conventional, standard tapes or fabrics that have no properties for shock absorption.
  • the invention provides that one or all of the materials processed to form the band are pretreated mechanically and / or by heat at the latest during the joining.
  • the characteristics of the individual materials used for the production of the band can be individually set and changed such that the ideal force-expansion curve can ultimately be achieved after the materials have been joined.
  • a strip can be produced in a combination of the same or different base materials, which produces different force expansion curves.
  • the chain is a stem in the case of the fabric and is enclosed by a double fabric.
  • the double fabric, the upper and lower chain is connected Getting Connected chain in this embodiment of the invention by a third V.
  • the treatment according to the invention of the individual materials before or at the latest when they are joined together e.g. in weaving, for example in thermal treatment consists in drawing or shrinking with heat and then cooling to fix it. Without heat, the materials can also be mechanically pretreated by twisting the threads or twisting them up.
  • This formula means that the specific reference elongation in the course of phases II and I when stretching a webbing to deliver the force-expansion curve described above can be calculated by adding the following three summands: the first summand represents the material elongation in the elongation phases I I and I. The second addend represents the constructional stretch, and the third addend is the given or given extension or the stretch.
  • the material stretch is the stretch that is already present in the material, both in the base material and in the additional material.
  • the constructional stretch means the stretchability achieved or achievable by the construction of the belt structure. It has already been indicated above that a special scope for the modern manufacturing process cannot be achieved if one does not want the tape to become too thick. The most interesting summand is therefore the third, the stretch or extension to be specified; i.e. the elasticity given or to be given to the respective material by a mechanical or thermal pretreatment. Pulling, shrinking, twisting are some of the ways in which the materials can be influenced.
  • thermo and / or mechanical treatment of the material of a fabric takes place before the weaving process and the material of a laminated construction before lamination. This is the best way to treat the respective material in these process stages.
  • curves can be achieved when used in a single-layer or multi-layer fabric, as shown for example in FIG. 2.
  • This is a tape constructed according to the invention, in which the threads with low elongation behavior or low elongation are used as carrier threads. They can also be called ripcords.
  • the threads with low elongation behavior or low elongation are used as carrier threads. They can also be called ripcords.
  • the threads with low elongation behavior or low elongation are used as carrier threads. They can also be called ripcords.
  • the first loading point these threads suddenly break.
  • the load on the belt is transferred at this point in the manner already described above to the other carrier threads, which have a higher extensibility.
  • the curve according to FIG. 2 results in a particularly advantageous band.
  • the dotted area is important for the functions of a seat belt, but the initial values are decisive for the appropriate body load.
  • the curve is divided into phase I between the zero point and point P 1 and phase II between the points P 1 and P 2.
  • the initial curve (phase I) of the force expansion diagram of this figure 2 is with longitudinal loading of the band by using the low-stretch additional material determined, which in the case of the fabric is the warp material (X), which is embedded in the more deformable base material (Y).
  • the material (X), which is decisive for phase I has no or almost no material or construction stretch.
  • this additional material ( X ) is torn approximately in the area of point P 1, and the further course of the curve (phase II) is determined by the higher-stretching or greater elasticity. or carrier material (Y) is determined.
  • the specific point P 2 at which this reference extension is predetermined or measured is 10% / 1000daN. This value point is called the reference elongation because one refers to a certain load.
  • the stretching or stretching (3) is achieved by a suitable pretreatment.
  • a suitable pretreatment Depending on the mass of the low-stretching additional material (X), one can determine the initial curve progression from zero point to point P 1 (phase I) precisely preprogrammed if the pretreatment according to the invention is carried out.
  • phase II these different reference stretches in phases I and II cannot be achieved by thermal or mechanical aftertreatment of the strip that has already been joined or woven or constructed. Therefore, the mechanical or thermal treatment in the sense of the invention is called the pretreatment, which must be specified at the latest during the weaving process or the lamination process or extrusion.
  • the pretreatment which must be specified at the latest during the weaving process or the lamination process or extrusion. The above consideration can be processed that the reference extension is composed of the three summands mentioned.
  • a lower load is therefore also advantageously transferred to the object to be secured or the vehicle occupant.
  • additional devices can, such as belt tensioners or belt clamps, which are customarily used in vehicle safety belts to ensure a fast A nfangskraftanTD to be wholly or partly superfluous.
  • belt tensioners or belt clamps which are customarily used in vehicle safety belts to ensure a fast A nfangskraftanTD to be wholly or partly superfluous.

Landscapes

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Abstract

Beschrieben ist ein dehnungsfähiges Band, insbesondere Sicherheitsgurtband für Sitzrückhaltesysteme in Fahrzeugen, mit einem Grundmaterial und mindestens einem mit diesem zusammengefügten Zusatzmaterial. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen dehnungsfähigen Bandes beschrieben. Um eine gewünschte ideale Kraftdehnungskurve für eine bestimmte Energieaufnahme zu erreichen und damit das Band dennoch bei gleicher Dicke wie die üblichen Standardbänder eine hohe Festigkeit hat, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Grundmaterial bei gleicher Kraft höher verformbar ist als mindestens ein Zusatzmaterial; und die Herstellung gelingt dadurch, daß eine oder alle zur Bildung des Bandes verarbeiteten Materialien spätestens während des Zusammenfügens mechanisch und/oder durch Wärme vorbehandelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein dehnungsfähiges Band, insbesondere Sicherheitsgurtband für Sitzrückhaltesysteme in Fahrzeugen, mit einem Grundmaterial und mindestens einem mit diesem zusammengefügten Zusatzmaterial.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Sicherheitsgurtbandes in Fahrzeugen beschrieben, wobei die Erfindung auf diesen Anwendungsfall aber selbstverständlich nicht beschränkt ist.
  • Bekannt ist ein dehnungsfähiges Gurtband bei Kraftfahrzeugen für das Zurückhalten eines Insassen im Unfallmoment. In einem solchen Augenblick muß möglichst viel Energie vernichtet werden. Hierfür werden energieabsorbierende Grutbänder eingesetzt, die sich unter Belastung dehnen. Mit anderen Worten übt der Körper des Fahrzeuginsassen eine Belastung bzw. einen Druck auf das Gurtband aus, und dieses kann sich unter Aufnahme von Energie um einen gewissen Weg dehnen. Dieser Weg, d.h. diese Dehnung, soll maximal ausgenutzt, nicht aber überschritten werden. Mit anderen Worten sollte bei einem Sicherheitssystem in einem Kraftfahrzeug für die optimale Energieaufnahme die Dehnung so groß wie möglich gewählt werden, um durch den dadurch zusätzlich zur Verfügung gestellten Weg die Energieabsorption zu ermöglichen. Dieser Weg darf aber nur so groß sein, daß der Fahrzeuginsasse nicht mit vor ihm angeordneten Gegenständen, wie z.B. Windschutzscheibe, Armaturenbrett oder dergleichen, in Berührung kommt. Andererseits darf die Dehnungsfähigkeit nicht so gering sein, daß im Unfallmoment der Körper des Insassen etwa zu stark belastet und damit verletzt würde.
  • Bei derzeit auf dem Markt erhältlichen Bändern oder Geweben kann man durch den Einsatz bestimmter Grundmaterialien ein Kraft-Dehnungsverhalten in das Band vorgeben. Einerseits kann das Band oder Gewebe eine bestimmte Konstruktion haben (Webart, Laminataufbau), wodurch sich ebenso ein besonderes Dehnungsverhalten einarbeiten läßt wie durch die Thermobehandlung des fertigen Bandes. Zwar ist es auf diese Weise möglich, hoch-, mittel- oder niedrigdehnende Bänder oder Gewebe herzustellen; ein bestimmter Kurvenverlauf, bei welchem der Kraftanstieg über der Dehnung in Prozent angegeben ist, kann aber nicht erreicht werden, weil ohne Randbedingungen nicht besondere Punkte eines speziellen Bezugsdehnungswertes vorgegeben werden können.
  • Die Schockdämpfung oder StoBabsorption durch Energieaufnahme eines Bandes hat man ferner auch schon dadurch vorgesehen, daß das jeweilige Band in eine Schlaufe gelegt und diese durch ReiBnähte fixiert ist. Auch hierbei handelt es sich um eine besondere Konstruktion des fertigen Bandes, durch welche das Band an der Stelle der Schlaufe dicker wird.
  • Es sind auch schon Überlegungen angestellt worden, durch eine spezielle Webkonstruktion die Dehnungsfähigkeit eines zu erstellenden Bandes zu beeinflussen. Mit Nachteil werden diese Konstruktionen aber stets zu voluminös mit dem Ergebnis zu dicker Bänder.
  • Der gleiche Nachteil ergibt sich auch bei anderen bekannten Konstruktionen, bei denen als Seele Polyamid oder Rayon verwendet werden, die dann durch eine geeignete Verbindungskonstruktion verwebt sind.
  • Verwendet man im Rahmen der Herstellung eines Gurtbandes Fäden gleicher Charakteristik, so kann man also die Dehnungsfähigkeit nur dadurch einstellen, daß man eine entsprechend dick ausgestaltete Konstruktion vorsieht. Verwendet man Fäden unterschiedlicher Charakteristik oder Eigenschaft und sieht man zusätzlich auch eine besondere Konstruktion zur Energieaufnahme vor, dann lassen sich die Kraft-Dehnungskurven zwar flacher gestalten, das Endprodukt, d.h. das Band oder Gewebe, hat aber immer noch eine unerwünscht hohe Dicke.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein dehnungsfähiges Band sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen, bei welchem man eine gewünschte ideale Kraftdehnungskurve für eine bestimmte Energieaufnahme erreicht und das Band dennoch bei gleicher Dicke wie die üblichen Standardbänder eine hohe Festigkeit hat.
  • Diese Aufgabe wird für das Band erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Grundmaterial bei gleicher Kraft höhei verformbar ist als mindestens ein Zusatzmaterial. Eine hohe Verformbarkeit bedeutet große Dehnungsfähigkeit. Ein solches Band hat mit anderen Worten eine hohe Dehnung und nimmt also unter Verlängerung des Weges, den ein Fahrzeuginsasse im Unfallmoment nach vorn in Bewegungsrichtung zurücklegt, Energie auf. Erfindungsgemäß werden also zwei Materialien vorgesehen, die eine unterschiedliche Kraftdehnungskurve haben. Dabei wird das Material mit der höchsten Dehnungsfähigkeit als Grundmaterial verwendet. Das Zusatzmaterial hat im Vergleich zum Grundmaterial eine niedrigere Dehnungsfähigkeit, so daß es bei einem bestimmten Belastungspunkt (schlagartig) reißt. Im Band kann dieses Zusatzmaterial beispielsweise die Stengel bilden.
  • Erstellt man aus den vorstehend beschriebenen Materialien ein dehnungsfähiges Band und unterzieht man dieses einer Belastung, dann läßt sich die Kraftdehnungskurve in zwei Anfangsphasen beschreiben. In der ersten Phase wird beispielsweise im Unfallmoment der Körper des Insassen gegen das Band gedrückt und dehnt hierbei hauptsächlich die Stengel bzw. das Zusatzmaterial (in Längsrichtung des Bandes belastet), welches einen steileren Anstieg der Kurve vorgibt und bei einem bestimmten Kraftwert reißt. Dadurch legt der Körper des Insassen im Anfangsbereich nur ganz wenig Weg zurück. An diesem ersten Bezugsdehnungswert wird die auf das Gurtband ausgeübte Last durch den Insassen an das Grundmaterial mit der höheren Dehnungsfähigkeit übertragen. Die Kurve setzt sich danach mit wesentlich geringerer Steigung mehr oder weniger gradlinig fort.
  • Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn das Grundmaterial und das Zusatzmaterial aus dem gleichen Stoff bestehen. Herstellungstechnisch kann es günstig sein, für den Aufbau des erfindungsgemäßen Bandes den gleichen Rohstoff zu verwenden, die unterschiedlichen Dehnungseigenschaften des Grundmaterials einerseits und des Zusatzmaterials andererseits mechanisch und/oder thermisch vorzusehen. Auch mit Hilfe der Konstruktion ist die Dehnungsfähigkeit zu beeinflussen, wie das bei herkömmlichen Bändern zwangsläufig auch immer der Fall war. Bei glattliegenden Fäden kann man die ihnen innewohnende oder materialbedingte Dehnung (Materialdehnung) nicht verändern. Beim Weben kann man hingegen beispielsweise durch Doppelbindungen die Dehnung vergrößern. Erfindungsgemäß wird jedoch angestrebt, die Konstruktionsdehnung gering zu halten, damit das Gurtband nicht zu dick wird.
  • Bei einer bestimmten bevorzugten Ausführungsform ist erfindungsgemäs vorgesehen, das Grund- und das Zusatzmaterial durch Weben zu einem mindestens einschichtigen Gewebe zusammenzufügen. Als Zusatzmaterial kann man in diesem Falle eines Gewebes in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß das Kettmaterial mit geringer Dehnungsfähigkeit und das Material mit höchster Dehnungsfähigkeit als Träger vorsehen. Da die Kettfäden bekanntlich in Längsrichtung des Gurtbandes liegen, überträgt man diesen zunächst die anfängliche Kraftaufnahme, so daß sich in der oben beschriebenen Weise der steile Kurvenanstieg ergibt. Als Trägermaterial übernimmt nach dem Reißen der Kettfäden dann das Material mit höchster Dehnungsfähigkeit die weitere Belastung, nämlich auf dem schwächer ansteigenden Teil der Kraftdehnungskurve in der Phase II.
  • Wenngleich die ideale Kraftdehnungskurve durch den Einsatz zahlreicher Grundmaterialien und zahlreicher Zusatzmaterialien erreichbar ist, hat es sich als ausreichend und bereits sehr zweckmäßig erwiesen, wenn man erfindungsgemäß nur zwei Materialien unterschiedlicher Dehnungsfähigkeit miteinander zusammenfügt. Hierbei gibt das erste Material mit der geringen Verformbarkeit oder Dehnungsfähigkeit die Phase I im steilen Bereich der ansteigenden Kurve vor, und das andere, das Grundmaterial, übernimmt ab Reißen der Kettfäden, die man daher auch als Reißfäden oder Reißbänder bezeichnen kann, die Belastung mit größerer Dehnungsfähigkeit.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn erfindungsgemäß das Zusatzmaterial keine oder fast keine Material- oder Konstruktionsdehnungsfähigkeit aufweist. In der Kraftdehnungskurve bedeutet dies, daß in der Phase I das wenig verformbare Zusatzmaterial keine oder fast keine Dehnung und damit nur eine geringe Energieaufnahme ergibt.
  • Das neue Band gemäß der Erfindung ist so aufgebaut, daß sein Bruch-Dehnungsverhalten optimal beeinflußt werden kann. Mit den Werten der Kraftdehnungskurve kann das Band so ausgestaltet werden, daß unter Belastung des Bandes zuerst ein steiler Kraftanstieg entsteht, der an einem vorprogrammierten Punkt am Ende der Phase I, dem ersten Bezugsdehnungspunkt, abflacht, während in dem flacheren Bereich (Phase II) das Träger- oder Grundmaterial dann die Last aufnimmt und Energie absorbiert. Durch Verwendung von Materialien unterschiedlicher Verformbarkeit oder Dehnungsfähigkeit kann die Dicke des erfindungsgemäßen Bandes oder Gewebes im Vergleich zu herkömmlichen, normalen Standardbändern oder Geweben, die keine Eigenschaften für die Schockabsorption aufweisen, beibehalten werden bzw. gering bleiben.
  • Es ist zwar schon bekannt, daß man bei zur Zeit auf dem Markt befindlichen Bändern oder Geweben zusätzlich zu der besonderen Konstruktion, die aber die Dicke des Bandes in nachteiliger Weise erhöht, auch eine Thermobehandlung vorsieht. Diese Thermobehandlung erfolgt aber nach dem Zusammenfügen, im Falle eines Gewebes, nach dem Webprozeß, so daß sich durch die Thermobehandlung die Eigenschaften aller verwendeten Materialien gleich verändern. Eine besondere Kurvenform im Kraftdehnungsdiagramm ist dadurch mit Nachteil nicht erreichbar.
  • Zur Schaffung eines Herstellungsverfahrens für ein dehnungsfähiges Band, bei dem auch eine ideale Kraftdehnungskurve vorprogrammierbar eingestellt werden kann, wird erfindungsgemäB vorgesehen, daß ein oder alle zur Bildung des Bandes verarbeiteten Materialien spätestens während des Zusammenfügens mechanisch und/oder durch Wärme vorbehandelt werden. Dadurch können die Charakteristika der einzelnen, für die Herstellung des Bandes verwendeten Materialien individuell so eingestellt und verändert werden, daß sich letztlich nach dem Zusammenfügen der Materialien die ideale Kraftdehnungskurve erreichen läßt. Auf diese Weise ist erfindungsgemäß ein Band in einer Kombination gleicher oder verschiedener Grundmaterialien herstellbar, welches unterschiedliche Kraftdehnungskurven erbringt.
  • Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß ferner das Zusatz- und/oder das Grundmaterial mit höherer Dehnungsfähigkeit auf einen bestimmten Bezugsdehnungswert dadurch gebracht werden/wird, daß das Material gezogen, geschrumpft und/oder mechanisch durch Zwirnen behandelt wird. In der Mitte des Bandes liegt beispielsweise gerade durchgehend im Falle des Gewebes die Kette als Stengel und wird von einem Doppelgewebe umschlossen. Das Doppelgewebe, die Ober- und Unterkette, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch eine dritte Verbindungskette verbunden. Dadurch kann man nach Beeinflussung der einzelnen Materialien für die Kette den Gesamtverband hinsichtlich der Dehnung optimal vorprogrammieren, ohne daß man die pehnungsfähigkeit oder Absorptionsfähigkeit des Bandes für Energie durch die Konstruktion selbst erhöht und ohne daß man damit die Dicke gegenüber den üblichen Standardbändern erhöhen muß. In der Automobilindustrie werden nämlich aus Raum- und Gewichtsgründen kleine Aufrollautomaten und Gurtbandsysteme verwendet, die den Einsatz dünner Gurtbänder verlangen.
  • Die erfindungsgemäße Behandlung der einzelnen Materialien vor oder spätestens bei dem Zusammenfügen, z.B. beim Weben, besteht beispielsweise bei der Thermobehandlung im Ziehen oder Schrumpfen bei Wärme und dann Abkühlen zum Fixieren. Ohne Wärme kann man die Materialien auch mechanisch vorbehandeln, indem man die Fäden zwirnt, bzw. hochdreht.
  • Besonders zweckmäßig gelingt das Herstellungsverfahren erfindungsgemäß dann, wenn die folgende Formel angewendet wird:
    Figure imgb0001
    wobei gilt
    • BD = Bezugsdehnung
    • MD = Materialdehnung (1)
    • KD = Konstruktionsdehnung (2)
    • VD/S = vorzugebende Dehnung oder Streckung (3)
    • 1 = Phase I
    • II = Phase II
  • Diese Formel bedeutet, daß die bestimmte Bezugsdehnung im Verlaufe der Phasen II und I bei der Dehnung eines Gurtbandes zur Abgabe der oben beschriebenen Kraftdehnungskurve durch Addition der folgenden drei Summanden berechnet werden kann: der erste Summand stellt die Materialdehnung in den Dehnungsphasen II und I dar. Der zweite Summand stellt die Konstruktionsdehnung dar, und der dritte Summand.'ist die vorgegebene bzw. vorzugebende Dehnung oder die Streckung.
  • Die Materialdehnung ist diejenige Dehnungsfähigkeit, die im Material, sowohl im Grundmaterial als auch im Zusatzmaterial, bereits vorhanden ist. Die Konstruktionsdehnung bedeutet die durch die Konstruktion des Bandaufbaues erreichte bzw. erreichbare Dehnungsfähigkeit. Es ist oben bereits angedeutet worden, daß hier ein besonderer Spielraum für das moderne Herstellungsverfahren nicht erreichbar ist, wenn man das Band nicht zu dick werden lassen will. Der interessanteste Summand ist also der dritte, die vorzugebende Dehnung oder Streckung; d.h. die durch eine mechanische oder thermische Vorbehandlung dem jeweiligen Material erteilte oder zuerteilende Dehnungsfähigkeit. Ziehen, Schrumpfen, Zwirnen sind hier einige der Möglichkeiten der Beeinflussung der Materialien.
  • Deshalb wird man die Formel mathematisch nach dem letzten Summanden auflösen, so daß sich folgende Beziehung ergibt:
    Figure imgb0002
  • Dabei ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn die thermische und/oder mechanische Behandlung des Materials eines Gewebes vor dem Webprozeß und des Materials einer laminierten Bauweise vor dem Laminieren erfolgt. In diesen Prozeßstufen läßt sich das jeweilige Material nämlich am besten behandeln.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1 ein Kraftdehnungsdiagramm, wie man es bei herkömmlichen Bändern erreichen kann und
    • Figur 2 ein Kraftdehnungsdiagramm bei einem Band gemäß der : Erfindung.
  • Trägt man in den in den Figuren gezeigten Diagrammen über der Dehnung in Prozent die Kraft in daN auf, so ergibt sich bei herkömmlichen Bändern durch eine bestimmte Konstruktion und eventuell eine zusätzliche Thermobehandlung ein Kurvenverlauf, der aus dem Nullpunkt stetig ansteigend verläuft. Je nach der Behandlung kann man hoch-, mittel-oder niedrigdehnende Bänder oder Gewebe herstellen.
  • Dieser bekannte Kraftverlauf ist nicht ideal.
  • Durch eine Kombination gleicher und/oder verschiedener Grundmaterialien, welche unterschiedliche Dehnungskurven der in Figur 1 betrachteten Art haben, kann man bei Einsatz in einem einschichtigen oder mehrschichtigen Gewebe Kurven erreichen, wie sie beispielsweise in Figur 2 dargestellt sind. Es handelt sich hier um ein erfindungsgemäß aufgebautes Band, bei welchem die Fäden mit niedrigem Dehnungsverhalten bzw. niedriger Dehnung als Trägerfäden eingesetzt werden. Man kann sie auch als Reißfäden bezeichnen. Am Punkt P 1 in Figur 2, dem ersten Belastungspunkt, reißen diese Fäden schlagartig. Die am Band anstehende Last wird in der oben schon beschriebenen Weise an diesem Punkt auf die übrigen Trägerfäden übergeben, welche eine höhere Dehnungsfähigkeit haben. Es ergibt sich auf diese Weise bei einem besonders vorteilhaften Band die Kurve gemäß Figur 2. Sie beginnt im Nullpunkt und steigt bei zunehmender Kraft ohne große Dehnung steil bis zu dem Punkt P l an. Es hat sich ein schneller Belastungsaufbau ergeben, bei welchem z.B. bei einer Kraft von 800 daN eine Dehnung von 2 % erreicht ist. Dann flacht die Kurve hinter dem Punkt P 1 ab und erreicht beispielsweise bei 1000 daN eine Dehnung von 10 %. Wird das Band dann weiter belastet, dann setzt sich der Kurvenverlauf zunächst weiter fort, bis auch die Dehnfähigkeit des Träger- bzw. Grundmaterials erschöpft ist. Dann wird die Kurve, wie im rechten Teil gestrichelt gezeigt ist, steiler bis zu einem Endpunkt, bei welchem auch diese Fäden reißen. Danach kippt die Kraftdehnungskurve steil nach unten ab.
  • Der gestrichelte Bereich ist für die Funktionen eines Sicherheitsgurtes zwar wichtig, aber für die geeignete Körperbelastung sind die Anfangswerte entscheidend. Hier unterteilt man die Kurve in die Phase I zwischen dem Nullpunkt und Punkt P 1 und die Phase II zwischen den Punkten P 1 und P 2. Der Anfangskurvenverlauf (Phase I) des Kraftdehnungsdiagrammes dieser Figur 2 wird bei longitudinaler Belastung des Bandes durch die Verwendung des niedrigdehnenden Zusatzmaterials bestimmt, welches im Falle des Gewebes das Kettmaterial (X) ist, welches in dem stärker verformbaren Grundmaterial (Y) eingebettet ist. Das Material (X), welches für die Phase I entscheidend ist, hat keine oder fast keine Material- oder Konstruktionsdehnung. Wird das Band über den Punkt P 1 hinaus weiterbelastet, dann stellt man etwa im Bereich des Punktes P 1 ein Zerreißen dieses Zusatzmaterials (X) fest, und der weitere Kurvenverlauf (Phase II) wird durch das höherdehnende bzw. eine größere Dehnungsfähigkeit aufweisende Grund- oder Trägermaterial (Y) bestimmt. Dieses hat eine thermische und/oder mechanische Vorbehandlung erhalten, eine Dehnung durch Schrumpfen oder eine Streckung durch Verstrecken. Dadurch konnte dieses Material auf eine vorbestimmte Bezugsdehnung gebracht werden. Im Beispiel der Figur 2 liegt der bestimmte Punkt P 2, bei welchem diese Bezugsdehnung vorgegeben bzw. gemessen ist, bei 10%/1000daN. Dieser Wertepunkt wird als Bezugsdehnung deshalb bezeichnet, weil man auf eine bestimmte Belastung Bezug nimmt.
  • Diesen weiteren Kurvenverlauf (Phase II) zwischen den Punkten P 1 und P 2 kann man durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung in zweckmäßiger Weise vorprogrammieren.
  • Der Kurvenverlauf von dem Nullpunkt bis zu einer bestimmten Bezugsdehnung im Punkt P 2 wird gestaltet durch:
    • Materialdehnung (1) + Konstruktionsdehnung (2) + durch Vorbehandlung erteilte Dehnung oder Streckung (3).
  • Es wurde schon ausgeführt, daß die Materialdehnung oder Materialdehnungsfähigkeit bereits im Material vorhanden ist. Die Dehnung oder Streckung (3) erreicht man durch eine geeignete Vorbehandlung. Je nach der Masse des niedrigdehnenden Zusatzmaterials (X) kann man den Anfangskurvenverlauf vom Nullpunkt bis Punkt P 1 (Phase I) genau vorprogrammiert bestimmen, wenn man die erfindungsgemäße Vorbehandlung vornimmt. Das gleiche trifft auch auf die Phase II zu. Diese verlangten unterschiedlichen Bezugsdehnungen in den Phasen I und II kann man jedoch nicht durch eine thermische oder mechanische Nachbehandlung des schon zusammengefügten bzw. gewebten oder konstruierten Bandes erreichen. Deshalb heißt die mechanische oder Thermobehandlung im Sinne der Erfindung die Vorbehandlung, die spätestens während des Webprozesses oder des Laminierverfahrens oder Extrudierens vorgegeben werden muß. Dabei kann die obenstehende Überlegung verarbeitet werden, daß die Bezugsdehnung sich aus den drei erwähnten Summanden zusammensetzt.
    • Erstes Beispiel
  • Für die Konstruktion eines Gewebes oder anderweitig konstruierten Bandes oder Gewebes wird 5n einer ersten Phase (I) eine Bezugsdehnung von z.B. 2 % bei 800 daN verlangt; in einer zweiten Phase (II) eine Bezugsdehnung von 10 % bei 1000 daN verlangt, wobei die folgende Formel angewendet wird:
    Figure imgb0003
    oder
    Figure imgb0004
    • wobei : BD = Bezugsdehnung
    • MD = Materialdehnung (1)
    • KD = Konstruktionsdehnung (2)
    • VD/S = vorzugebende Dehnung oder Streckung (3)
    • I = Phase I
    • II = Phase II
  • Setzt man Zahlen ein, so läßt sich dies wie folgt errechnen:
    • Für eine verlangte Bezugsdehnung nach Phase II von 10 %/ 1000 daN und eine Bezugsdehnung von 2 % bei 800 daN bei Phase I, ist wie folgt zu berechnen:
      Figure imgb0005
      Figure imgb0006
      Figure imgb0007
    Beispiel 2
  • Für eine verlangte Bezugsdehnung nach Phase II von 6 %/ 1000 daN bzw. bei 2 %/ 800 daN nach Phase I, ist wie folgt zu berechnen:
    Figure imgb0008
    vorzugebende Streckung des Materials (3) - 2% oder in Zahlen:
    Figure imgb0009
    Figure imgb0010
  • Mit den oben beschriebenen Mitteln kann man ein Kraftdehnungsverhalten vorprogrammieren und ein dünnes Band aufbauen, welches die -gleiche Dicke wie herkömmliche Standardbänder ohne das Energieaufnahmeverhalten hat . Mit anderen Worten erreicht man ein dünnes Band mit einem großen Potential an Arbeitsaufnahme. Bei stoßartiger oder Schockbelastung wird mit einem solchen Band eine geringere Belastung auf die Befestigungspunkte des Gurtsystems übertragen als dies bei herkömmlichen Bändern bei gleicher Bezugsdehnung der Fall ist.
  • Mit Vorteil wird daher gleichfalls auch eine geringere Belastung auf das zu sichernde Objekt oder den Fahrzeuginsassen übertragen.
  • Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Bandes oder Gewebes, insbesondere bei Gurtsicherheitssystemen, können Zusatzeinrichtungen, wie z.B. Gurtstrammer oder Gurtklemmen, die bei Fahrzeugsicherheitsgurten üblicherweise eingesetzt werden, um einen schnellen Anfangskraftanstieg zu gewährleisten, ganz oder teilweise überflüssig werden. Infolge der niedrigen Dehnung, die sich im Anfangsbereich der Kurve (Phase I) gemäß Figur 2 bei dem erfindungsgemäßen Gurtband ergibt, hat man etwa die gleiche Wirkung wie bei Gurtstrammern oder Gurtklemmen. Wie bei den zusätzlichen Gurtstrammern oder Klemmeinrichtungen unter Verwendung herkömmlicher Bänder kann ohne diese Einrichtungen bei Einsatz des erfindungsgemäßen Bandes die bei der Belastung , des zu sichernden Objektes freikommende Energie schneller auf das Sicherheitsgurtsystem übertragen werden.

Claims (10)

1. Dehnungsfähiges Band, insbesondere Sicherheitsgurtband für Sitzrückhaltesysteme in Fahrzeugen, mit einem Grundmaterial und mindestens einem mit diesem zusammengefügten Zusatzmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial bei gleicher Kraft höher verformbar ist als mindestens ein Zusatzmaterial.
2. Band nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial und das Zusatzmaterial aus dem gleichen Stoff bestehen.
3. Band nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grund- und das Zusatzmaterial durch Weben zu einem mindestens einschichtigen Gewebe zusammengefügt sind.
4. Band nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzmaterial im Gewebe das Kettmaterial mit geringer Dehnungsfähigkeit und das Material mit höchster Dehnungsfähigkeit als Träger vorgesehen sind.
5. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei Materialien unterschiedlicher Dehnungsfähigkeit miteinander zusammengefügt sind.
6. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial keine oder fast keine Material- oder Konstruktionsdehnungsfähigkeit aufweist.
7. Verfahren zur Herstellung eines dehnungsfähigen Bandes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder alle zur Bildung des Bandes verarbeiteten Materialien spätestens während des Zusammenfügens mechanisch und/oder durch Wärme vorbehandelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatz- und/oder das Grundmaterial mit höherer Dehnungsmöglichkeit auf einen bestimmten Bezugsdehnungswert dadurch gebracht werden/wird, daß das Material gezogen, geschrumpft und/oder mechanisch durch Zwirnen behandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die folgende Formel angewendet wird:
Figure imgb0011
wobei BD = Bezugsdehnung
MD = Materialdehnung (1)
KD = Konstruktionsdehnung (2)
VD/S = vorzugsgebende Dehnung oder Streckung (3)
I = Phase I
II = Phase II
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische und/oder mechanische Behandlung des Materials eines Gewebes vor dem Webprozeß und des Materials einer laminierten Bauweise vor dem Laminieren erfolgt.
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