DE10152400A1 - Verfahren und Vorrichtung für das Energiemanagment bei Fahrzeugen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für das Energiemanagment bei FahrzeugenInfo
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Abstract
Eine Anordnung für ein Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Fahrzeugsitz (10), beinhaltet eine Fahrzeugkomponente mit einem relativ zu dem Fahrzeug festgelegten ersten Bereich (16) und einem relativ zu dem ersten Bereich beweglichen zweiten Bereich (14). Eine Energie-Managmentvorrichtung (12) ist mit dem ersten und dem zweiten Bereich (16, 14) verbunden. Die Vorrichtung steuert die Bewegung des zweiten Bereichs (14) relativ zu dem ersten Bereich (14) für eine Zeitdauer während einer raschen Beschleunigung der Fahrzeugkomponente, um auf die Fahrzeugkomponente wirkende Spitzenbeschleunigungskräfte zu reduzieren.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ener
gie-Managementvorrichtungen, die für Fahrzeugkomponenten,
wie zum Beispiel Fahrzeugsitze, ausgebildet sind, zum Abfüh
ren oder Handhaben von Energie relativ zu der Zeit, um zum
Minimieren der bei einer Kollision von vorne und von hinten
entstehenden Kräfte beizutragen, die im allgemeinen bei ei
nem Aufprall von vorne oder einem Aufprall von hinten auf
die Sitzinsassen einwirken.
Bei einem Fahrzeugaufprall, beispielsweise einem Aufprall
von hinten oder einem Aufprall von vorne, können plötzliche
hohe Aufprallkräfte auf einen Fahrzeuginsassen einwirken.
Bei einem Aufprall von hinten wird der Insasse zuerst gegen
den Fahrzeugsitz gepreßt und kann einem hohen Energieimpuls
ausgesetzt werden.
Bei einem Aufprall von vorne wird bei Fahrzeugsitzen, bei
denen das Gurt-Rückhaltesystem direkt in die Sitzrückenlehne
integriert ist, der Insasse von dem Rückhaltesystem aufge
fangen und kann daher einem hohen Energieimpuls von dem an
dem Sitz gehalterten Rückhaltesystem ausgesetzt werden.
Zum Absorbieren der Energie während eines hohen Energieim
pulses sind mehrere Vorrichtungen entwickelt worden. Zum
Beispiel offenbart das gleichzeitig übertragene US-Patent
Nr. 5 722 722 von Massara einen Fahrzeugsitz-Energieab
sorber, der eine Rückenlehnenverstell-/Dämpfungsanordnung
aufweist, die Energie der Sitzrückenlehne dämpft, wenn diese
bei einem Aufprall mit hoher Energie in bezug auf die Sitz
schiene verschwenkt wird.
Der Dämpfungsmechanismus weist eine in zwei Richtungen wir
kende Dämpfungseinrichtung auf, die ein unterschiedliches
Dämpfungsverhalten in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrich
tung aufweist.
Der Rückenlehnen-Verstellmechanismus weist einen Schäkel
stift auf, der bei einem Aufprall mit hoher Energie explosi
onsartig freigesetzt wird, um den Rückenlehnen-
Verstellmechanismus selektiv von dem Dämpfungsmechanismus zu
trennen, so daß der Dämpfungsmechanismus Energie der Sitz
rückenlehne abführen kann, während diese in bezug auf die
Sitzschiene verschwenkt wird.
Das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsmechanismus kann auf
der Basis des erfaßten Gewichts des Fahrzeuginsassen oder
auf der Basis des Winkels der Sitzrückenlehne verändert wer
den. Das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsmechanismus wird
jedoch nicht vor oder während des gesamten Unfall- bzw. Auf
prallvorgangs in zeitabhängiger Weise gesteuert.
Ein weiteres Beispiel, das gleichzeitig übertragene US-
Patent Nr. 5 826 937 von Massara, offenbart eine Energie ab
sorbende Sitzanordnung, die ein Kopfstützensystem aufweist,
in das ein Dämpfungsmechanismus integriert ist, der zwischen
dem oberen Ende der Sitzrückenlehne und der Kopfstütze für
das Energie-Management während eines Aufpralls mit hoher
Energie angeordnet ist.
Der Dämpfungsmechanismus ist derart konfiguriert, daß er
Kopfstützenenergie bei einem Aufprall von hinten abführt, um
die Lastübertragung zwischen dem Insassen und der Kopfstütze
abzufedern. Das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsmechanismus
kann ebenfalls auf der Basis des erfaßten Gewichts des Fahr
zeugsinsassen verändert werden, jedoch wird wiederum das
Dämpfungsverhältnis nicht vor oder während des Aufprallvor
gangs in zeitabhängiger Weise gesteuert.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Energie-
Managementvorrichtung, die für Fahrzeugkomponenten, wie zum
Beispiel Fahrzeugsitze, zum Abführen oder Handhaben von
Energie relativ zu der Zeit ausgebildet ist, um zur Minimie
rung der Kräfte bei einem Aufprall von vorne und einem Auf
prall von hinten beizutragen, die im allgemeinen während
Aufprallvorgängen von vorne oder von hinten auf die Sitzin
sassen einwirken.
Bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung kann es sich
beispielsweise um einen Fahrzeugsitz handeln, der einen er
sten Bereich, der relativ zu dem Fahrzeug festgelegt ist,
sowie einen zweiten Bereich aufweist, der relativ zu dem er
sten Bereich beweglich ist. Eine Energie-Managementvor
richtung ist mit dem ersten und dem zweiten Bereich verbun
den.
Die Vorrichtung steuert die Bewegung des zweiten Bereichs
relativ zu dem ersten Bereich für eine Zeitdauer während ei
ner raschen Beschleunigung der Fahrzeugkomponente, um auf
die Fahrzeugkomponente wirkende Spitzenbeschleunigungskräfte
zu reduzieren.
Verschiede Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich für
den Fachmann aus der nachstehenden detaillierten Beschrei
bung unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen.
Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine grafische Darstellung der Beschleunigung, die
ein Insasse bei einem Fahrzeugaufprall erfährt,
gegenüber der Zeit;
Fig. 2 eine grafische Darstellung der Kraft, die ein In
sasse bei einem Fahrzeugaufprall erfährt, gegen
über der Zeit gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Seitenaufrißansicht eines Fahr
zeugsitzes, der mit Energie-Managementvorrich
tungen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestat
tet ist;
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines ersten Ausfüh
rungsbeispiels einer Energie-Managementvorrich
tung;
Fig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte schemati
sche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Energie-Managementvorrichtung;
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines dritten
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvor
richtung;
Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs der
Vorrichtung in Fig. 6;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht des Bereichs der Vorrich
tung gemäß Fig. 6 entlang der Linien 8-8 in
Fig. 7;
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines vierten
Ausführungsbeispiels einer Energie-Management
vorrichtung;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht eines fünften
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvor
richtung;
Fig. 11 eine schematische Schnittansicht eines sechsten
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvor
richtung;
Fig. 12 eine schematische Querschnittsansicht eines sieb
ten Ausführungsbeispiels einer Energie-Management
vorrichtung;
Fig. 13 eine schematische Schnittansicht eines achten Aus
führungsbeispiels einer Energie-Managementvor
richtung;
Fig. 14 eine schematische Schnittansicht eines neunten
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvor
richtung;
Fig. 15 eine schematische Schnittansicht eines zehnten
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvor
richtung;
Fig. 16 eine schematische, auseinandergezogene Perspektiv
ansicht eines elften Ausführungsbeispiels einer
Energie-Managementvorrichtung; und
Fig. 17 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung
in Fig. 16.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Energie-
Managementvorrichtungen (oder "Energie-Managern"), die mit
einer Fahrzeugkomponente verbunden sind, um Energie zeitlich
verteilt abzuführen bzw. zu handhaben, um zur Minimierung
von Kollisionskräften oder raschen Beschleunigungs- oder
Verzögerungskräften beizutragen, die während eines Aufpralls
von vorne oder von hinten auf die Insassen des Fahrzeugs so
wie Komponenten des Fahrzeugs einwirken.
Der Begriff "Beschleunigung", wie er hier verwendet und be
schrieben wird, kann sowohl Beschleunigung als auch Verzöge
rung sein, wobei die Rate der Geschwindigkeitsänderung ge
genüber der Zeit ein positiver oder ein negativer Wert sein
kann, z. B. in bezug auf einen externen Bezugsrahmen zunehmen
oder abnehmen kann.
Die Energie-Managementvorrichtungen sorgen in Zusammenarbeit
mit einer Fahrzeugkomponente für die Handhabung der Bewegung
des Insassen während einer Zeitdauer, um dadurch auf den In
sassen wirkende Spitzenkräfte zu vermindern, um zum Beispiel
zur Reduzierung von Kopf- und Halsverletzungen beizutragen.
Beispiele für geeignete Fahrzeugkomponenten zur Verwendung
zusammen mit den Energie-Managementvorrichtungen sind Fahr
zeugsitze, Kniepolsteranordnungen sowie außen angebrachte
Stoßfänger. Zum Beispiel kann die Bewegung des Sitzes und
der integrierten Rückhalteeinrichtungen oder Gurte zeitlich
gesteuert werden.
Vorzugsweise werden die Energie-Managementvorrichtungen wäh
rend des Ereignisses aktiv gesteuert, so daß die Energieab
führraten der Fahrzeugkomponente in Abhängigkeit von ver
schiedenen Faktoren geändert werden können, wie zum Beispiel
der Stärke der Aufprallkräfte, dem Gewicht das Fahrzeugs,
der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie dem Gewicht und der Posi
tion des Fahrzeuginsassen.
Die Erfindung wird nachfolgend zwar in erster Linie in Ver
bindung mit Fahrzeugsitzen beschrieben und dargestellt, je
doch versteht es sich, daß die Erfindung bei jeder beliebi
gen geeigneten Fahrzeugkomponente zur Anwendung kommen kann,
bei der es wünschenswert ist, ihre Energieabführrate während
der Beschleunigung zu reduzieren, vorzugsweise zum Vermin
dern von Verletzungen von Fahrzeuginsassen sowie der Beschä
digung von Fahrzeugkomponenten.
Beispiele für andere Fahrzeugkomponenten, die mit einer oder
mehreren der hier beschriebenen und dargestellten Energie-
Managementvorrichtungen betriebsmäßig verbunden werden kön
nen, sind Kniepolsterplatten, die in der Nähe der Knie eines
Insassen angeordnet sind, um die Beschleunigungsrate der
Platte und des Insassen zu beeinflussen, sowie externe Stoß
fänger eines Fahrzeugs zum Vermindern der Spitzenbeschleuni
gungskräfte, die aufgrund eines Aufpralls auf den Stoßfänger
einwirken.
Die Vorrichtungen sorgen für eine Handhabung der Insassenbe
wegung im Verlauf der Zeit und führen vorzugsweise Energie
im Verlauf der Zeit ab, und zwar unter Reduzierung der auf
den Insassen einwirkenden Spitzenkräfte, so daß zum Beispiel
Verletzungen des Kopfes, Halses und des Brustbereichs ver
mindert werden. In Fig. 1 ist ein Beispiel einer grafischen
Darstellung einer Verzögerung bzw. Geschwindigkeitsabnahme
(oder Beschleunigung bzw. Geschwindigkeitszunahme) gegenüber
der Zeit dargestellt, wie diese bei einem Fahrzeugaufprall
auf einen Insassen wirkt.
Eine durchgezogene Linie "A" stellt eine typische Beschleu
nigung dar, wie diese ein Insasse des Fahrzeugs ohne eine
Energie-Managementvorrichtung erfährt. Eine gestrichelte Li
nie "B" stellt eine gewünschte, auf den Insassen wirkende
Beschleunigung dar, wobei eine Fahrzeugkomponente, die für
die Berührung mit dem Insassen ausgebildet ist, wie zum Bei
spiel ein Sitz, mit einer Energie-Absorbiervorrichtung kon
figuriert ist.
In Fig. 2 ist ein Beispiel einer grafischen Darstellung ei
ner Kraft gegenüber der Zeit dargestellt, wie dies aufgrund
der relativ raschen Beschleunigung auf den Insassen wirkt.
Eine durchgezogene Linie "A' " stellt die Kraft dar, die ohne
Energie-Managementvorrichtung auf den Insassen wirkt. Eine
gestrichelte Linie "B' " stellt eine gewünschte, auf den In
sassen wirkende Kraft dar, wobei eine Fahrzeugkomponente,
die für die Berührung mit dem Insassen ausgebildet ist, mit
einer Energie-Absorbiervorrichtung ausgestattet ist.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, erfährt der Insasse ei
ne relativ hohe Beschleunigung und eine relativ hohe Kraft
bei einer Spitze "P" und "P' " in einer relativ kurzen Zeit
dauer. Bei einer Fahrzeugkomponente, die mit einer Energie-
Managementvorrichtung ausgestattet ist, wird jedoch die
Spitze vermindert und über eine längere Zeitdauer verteilt.
Wie nachfolgend erläutert, können dann, wenn es sich bei der
Fahrzeugkomponente um einen Sitz handelt, die Vorrichtungen
durch Rotation der Sitzrückenlehne (d. h. die Rotationsbewe
gung der Sitzrückenlehne relativ zu dem Sitzboden) oder
durch lineare Translation des Sitzes (d. h. die lineare Vor
wärts- und Rückwärtsbewegung des Sitzbodens relativ zu dem
Fahrzeugboden) betätigt werden. Diese Bewegung resultiert
aus der Kraft, die durch die relative Beschleunigung der
Masse des aus dem Sitz und dem Insassen bestehenden Systems
während einer Kollision erzeugt wird.
Es ist im allgemeinen wünschenswert, den Sitz oder die Sitz
rückenlehne unabhängig von der Stärke der Aufprallkräfte
über einen vorbestimmten Winkel oder eine vorbestimmte
Strecke (Translation) zu verlagern bzw. translationsmäßig zu
bewegen. Bei relativ hohen Aufprallkräften sollten die Ener
gieabsorbiervorrichtungen jedoch eine hohe Last innerhalb
ihrer Translation aufnehmen. Im Gegensatz dazu sollten bei
relativ niedrigen Aufprallkräften die Energieabsorbiervor
richtungen eine geringe Last innerhalb ihrer Translation
aufnehmen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 kann es zwar wünschenswert sein,
eine relativ gleichmäßige Kurve zu erzielen, wie diese in
unterbrochenen Linien B' dargestellt ist, jedoch sind die
Energie-Managementvorrichtungen möglicherweise einfacher
herstellbar und zu betätigen, wenn man mit einer lineareren,
stufigen Kurve arbeitet, die als durchgezogene Linie "C' "
dargestellt ist und im allgemeinen eine Simulation der Kurve
B' darstellt.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug
sitzes gezeigt, der allgemein bei dem Bezugszeichen 10 dar
gestellt ist. Der Sitz beinhaltet eine erste Energie-
Managementvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die
schematisch bei dem Bezugszeichen 12 dargestellt ist. Der
Sitz 10 beinhaltet eine Sitzrückenlehne 14 und einen Sitzbo
den 16. Die Sitzrückenlehne 14 weist einen unteren Träger 18
auf, der sich von dieser nach unten erstreckt. Der Sitz 10
beinhaltet eine Trägeranordnung 20 mit einem vorderen Träger
22 und einem hinteren Träger 24. Der Sitzboden 16 ist an der
Trägeranordnung 20 angebracht.
Die Trägeranordnung 20 ist vorzugsweise an einem Paar Sitz
schienenmechanismen angebracht, wie diese allgemein bei dem
Bezugszeichen 26 dargestellt sind, so daß eine nach vorne
und nach hinten, im allgemeinen horizontal erfolgende Trans
lation des Sitzes 10 ermöglicht wird. Die Schienenmechanis
men 26 beinhalten untere Schienen 28, die an dem Fahrzeugbo
den befestigbar sind, sowie obere Schienen 30, die an der
Trägeranordnung 20 befestigt sind. Die Sitzrückenlehne 14
ist um die Trägeranordnung 20 und den Sitzboden 16 an einem
Schwenkpunkt 32 um den unteren Träger 18 der Sitzrückenlehne
14 schwenkbar.
Der Sitz 10 kann einen Rückenlehnen-Verstellmechanismus
beinhalten, der in unterbrochenen Linien 31 dargestellt ist,
um für eine Schwenkverstellung der Sitzrückenlehne 14 rela
tiv zu dem Sitzboden 16 zu sorgen, um den dazwischen vorhan
denen Winkel für das Wohlbefinden eines schematisch bei dem
Bezugszeichen 33 dargestellten Insassen des Sitzes 10 zu
verstellen. Bei dem Rückenlehnen-Verstellmechanismus 31 kann
es sich um einen beliebigen geeigneten Mechanismus handeln,
der eine Verstellung des Winkels zwischen der Sitzrückenleh
ne 14 und dem Sitzboden 16 gestattet.
Während eines Aufpralls oder einer Kollision, bei dem bzw.
der die Energie-Managementvorrichtung 12 zur Verwendung
kommt, kann die Verbindung zwischen der Sitzrückenlehne 14
und dem Sitzboden 16 durch den Rückenlehnen-Verstellmecha
nismus 31 getrennt werden, wie zum Beispiel durch einen wei
teren Entriegelungsmechanismus (nicht gezeigt), oder ander
weitig umgangen werden.
Zum Beispiel kann der Rückenlehnen-Verstellmechanismus 31
bis zu einer vorbestimmten Schwellenkraft arbeiten, bei der
der Rückenlehnen-Verstellmechanismus 31 die Sitzrückenlehne
14 in einem gewünschten Winkel relativ zu dem Sitzboden 16
hält, wenn die Sitzrückenlehne 14 mit einer Kraft unter dem
Schwellenwert beaufschlagt wird.
Wenn die auf die Sitzrückenlehne 14 wirkende Kraft über dem
Schwellenwert liegt, wie zum Beispiel während eines relativ
starken Aufpralls oder einer relativ starken Kollision, hat
diese Kraft zux Folge, daß der Rückenlehnen-Verstellmecha
nismus 31 eine Bewegung zwischen der Sitzrückenlehne 14 und
dem Sitzboden 16 zuläßt. Alternativ hierzu können der Rüc
kenlehnen-Verstellmechanismus 31 und die Energie-Management
vorrichtung auch in eine integrale Komponente integriert
sein.
Der Sitz 10 beinhaltet vorzugsweise einen integralen Insas
sen-Rückhaltemechanismus 34 zum allgemeinen Rückhalten des
Insassen 33 an dem Sitz 10, genauer gesagt an der Sitzrüc
kenlehne 14 des Sitzes 10. Der Rückhaltemechanismus 34 bein
haltet einen Gurt oder ein Band 36 mit Enden, die betriebs
mäßig an der Sitzrückenlehne 14 festgelegt sind. Wie in Fig.
3 gezeigt ist, kann der Rückhaltemechanismus 34 einen sich
nach oben erstreckenden Turm 38 beinhalten, der im allgemei
nen auf Schulterhöhe des Insassen 33 angeordnet ist, um den
Gurt 36 auszugeben. Bei dem Rückhaltemechanismus 34 kann es
sich um einen herkömmlichen 3-Punkt-Rückhaltemechanismus
handeln, der betriebsmäßig festgelegte Punkte um eine der
Schultern sowie auf beiden Seiten der Hüfte des Insassen 33
aufweist.
Die Energie-Managementvorrichtung 12 ist in Fig. 3 in Form
einer linearen Dämpfungseinrichtung oder eines linearen Zy
linders 40 schematisch dargestellt. Die Energie-
Managementvorrichtung 12 ist dazu ausgebildet, zwischen der
Sitzrückenlehne 14 und dem Sitzboden oder der Trägeranord
nung 20 angebracht zu werden, um eine gesteuert rotationsmä
ßige Bewegung der Sitzrückenlehne 14 relativ zu dem Sitzbo
den 16 zu ermöglichen. Der Zylinder 40 weist einen Körper 42
auf, der mit dem vorderen Träger 22 der Trägeranordnung 20
des Sitzbodens 16 um einen Schwenkpunkt 44 schwenkbar ver
bunden ist.
Der Zylinder 40 weist einen Arm 46 auf, der relativ zu dem
Körper 42 eine Translationsbewegung ausführt. Der Arm 46 ist
an dem Träger 18 der Sitzrückenlehne 14 an einem Schwenk
punkt 48 schwenkbar angebracht. Es ist darauf hinzuweisen,
daß die Schwenkpunkte 32 und 48 voneinander beabstandet
sind. Der Arm 46 führt eine unter einem Widerstand erfolgen
de Translationsbewegung relativ zu der Geschwindigkeit der
Translation aus und liefert eine Dämpfungskraft oder Reak
tionskraft.
Wie nachfolgend noch erläutert wird, kann der Zylinder 40
dadurch aktiv gesteuert werden, daß die Dämpfungseigenschaf
ten des Zylinders 40 derart ausgeführt sind, daß die Kraft,
die zum Bewegen des Arms 46 relativ zu dem Körper 42 mit ei
ner gewünschten Geschwindigkeit erforderlich ist, geändert
wird. Es sei darauf hingewiesen, daß es sich bei dem Zylin
der 40 nur um ein Beispiel einer Konstruktion einer Energie-
Managementvorrichtung handelt, wie sie hier beschrieben ist,
und daß für die Energie-Managementvorrichtung 12 jede belie
bige geeignete Vorrichtung verwendet werden kann.
Bei einer plötzlichen Beschleunigung, wie zum Beispiel einem
Aufprall, wird die Sitzrückenlehne 14 einer Rotationsbewe
gung relativ zu dem Sitzboden 16 um den Schwenkpunkt 32 un
terzogen. Diese Rotationsbewegung veranlaßt den Arm 46 des
Zylinders zur Ausführung einer Translationsbewegung in Rich
tung in den Körper 42 hinein oder aus diesem heraus. Durch
die Bewegung des Arms 46 ist aufgrund der Dämpfungseigen
schaften des Zylinders 40 ein Abführen und/oder Handhaben
der Energie möglich.
Zum Beispiel wird im Fall eines Aufpralls von vorne die
Sitzrückenlehne 14 aufgrund des Massezentrums des Sitzes 10
und des Insassen 33 nach vorne gedrängt, wobei dies in bezug
auf Fig. 3 in Richtung nach links erfolgt. Der Gurt 36 des
Rückhaltemechanismus 34 hält den Insassen 33 an der Sitzrüc
kenlehne 14 zurück.
Während die Sitzrückenlehne 14 nach vorne gedrängt wird,
führt die Sitzrückenlehne eine Schwenkbewegung im Gegenuhr
zeigersinn um den Schwenkpunkt 32 aus, so daß der Arm 46
veranlaßt wird, eine Translationsbewegung aus dem Körper 42
heraus auszuführen. Die Dämpfungseigenschaften der Energie-
Managementvorrichtung 12 verlangsamen die Rotation der Sitz
rückenlehne 14 relativ zu dem Sitzboden 16.
Es ist im allgemeinen wünschenswert, die Sitzrückenlehne un
abhängig von der Stärke der Aufprallkräfte über einen vorbe
stimmten Winkel oder eine vorbestimmte Strecke (Translation)
zu verlagern. Bei relativ hohen Aufprallkräften sollte die
Energie-Managementvorrichtung 12 innerhalb ihrer Transla
tionsbewegung eine hohe Last aufnehmen. Im Gegensatz dazu
sollte die Energie-Managementvorrichtung bei relativ kleinen
Aufprallkräften eine kleine Last innerhalb ihrer Translati
onsbewegung aufnehmen.
Wenn sich zum Beispiel in der in Fig. 3 gezeigten Weise die
Sitzrückenlehne 14 in einer durch eine Achse X dargestellten
winkelmäßigen Position befindet, ist es bevorzugt, der Sitz
rückenlehne 14 während des Aufprallereignisses - unabhängig
von der Stärke der Aufprallkräfte oder dem Ausmaß an Be
schleunigung - eine Schwenkbewegung um einen Winkel Y in
Vorwärtsrichtung oder in Rückwärtsrichtung zu Ermöglichen.
Die Dämpfungseigenschaften der Energie-Managementvorrichtung
12 können zum Steuern der Bewegung der Sitzrückenlehne 14
geändert werden, um der Sitzrückenlehne 14 ein Verschwenken
um den gesamten Winkel Y zu ermöglichen. Obwohl der Winkel Y
ein beliebiges geeignetes Ausmaß sein kann, das eine be
grenzte Bewegung der Sitzrückenlehne ermöglicht, um zum Ver
mindern von Verletzungen des Insassen 33 beizutragen, hat es
sich herausgestellt, daß ein Winkel von ca. 20 bis ca.
30 Grad wünschenswert ist.
Der Sitz 10 kann auch eine zweite Energie-Managementvor
richtung 12 beinhalten, wie sie schematisch bei dem Bezugs
zeichen 50 dargestellt ist, um die Bewegung des Sitzes 10 in
linearer Orientierung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu
steuern, wie dies durch einen Richtungspfeil 52 angedeutet
ist. Die Vorrichtung 50 ist an den unteren und oberen Schie
nen 28 und 30 durch Elemente 54 bzw. 56 angebracht.
Bei einer plötzlichen Beschleunigung wird ein oberer Bereich
des Sitzes 10, der durch die Sitzrückenlehne 14, den Sitzbo
den 16, die Trägeranordnung 20 sowie die oberen Schienen 30
gebildet ist, durch die Bewegung der oberen Schienen 30 re
lativ zu den unteren Schienen 28 in Vorwärts- oder Rück
wärtsrichtung 52 gedrängt.
Die Energie-Managementvorrichtung 50 steuert die Bewegung
des oberen Bereichs des Sitzes 10 relativ zu dem Fahrzeugbo
den in ähnlicher Weise wie die vorstehend beschriebene Ener
gie-Managementvorrichtung 12. Es ist darauf hinzuweisen, daß
der Sitz 10 mit einer oder beiden Energie-Managementvor
richtungen 12 und/oder 50 ausgestattet sein kann. Die Ener
gie-Managementvorrichtungen 12 und 50 können auch ein gewis
ses Maß an Energie, wie sie zum Beispiel durch Wärme auf
grund von viskosem Schub erzeugt wird, absorbieren oder ab
führen.
In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Ausfüh
rungsbeispiels einer Energie-Managementvorrichtung allgemein
bei dem Bezugszeichen 60 gezeigt. Obwohl die Vorrichtung 60
sowie weitere Ausführungsbeispiele der hier offenbarten
Energie-Managementvorrichtungen in Verwendung für die Ener
gie-Managementvorrichtung 12 der Fig. 3 beschrieben sind,
versteht es sich, daß die Vorrichtung 60 auch für die Vor
richtung 50 oder jede andere geeignete Fahrzeugkomponente
verwendet werden kann.
Die Energie-Managementvorrichtung 60 liegt im allgemeinen in
Form eines Zylinders vor, der dem vorstehend beschriebenen
Zylinder 40 ähnlich ist. Der Zylinder 60 weist einen Körper
61 auf, in dem eine Bohrung 62 gebildet ist. Ein Kolben 64
ist in der Bohrung 62 verschiebbar angeordnet. Ein Arm 66
ist an dem Kolben 64 angebracht. Der Kolben 64 und die Boh
rung 62 bilden ein Paar Kammern 68 und 70, die vorzugsweise
mit einem Arbeitsfluid, wie zum Beispiel Hydraulikfluid, ge
füllt sind.
Der Zylinder 60 weist ferner ein Ventil 72 auf, das die
Strömung des Hydraulikfluids durch einen Kanal 74 in Fluid
verbindung mit den Kammern 68 und 70 steuert. Die Kammern 68
und 70 sind somit durch das Ventil 72 hydraulisch miteinan
der verbunden. Der Körper 61 kann an dem Schwenkpunkt 44
schwenkbar an der Trägeranordnung 20 angebracht werden. Der
Arm 66 kann an dem Schwenkpunkt 48 an dem unteren Träger 18
der Sitzrückenlehne 14 schwenkbar angebracht werden.
Bei einer Aufprallkraft wird der Arm 66 in Richtung auf den
Körper 61 zu oder von diesem weg bewegt, wie dies vorstehend
in bezug auf die Vorrichtung 12 beschrieben wurde. Die Bewe
gung des Arms 66 und des Kolbens 64 führt dazu, daß Fluid
aus der einen Kammer 68, 70 in die andere Kammer 70, 68
strömt.
Der Zylinder 60 ist derart konfiguriert, daß er in beiden
Rotationsrichtungen der Sitzrückenlehne 14 arbeitet, und ist
somit sowohl für den Betrieb bei einer Kollision von vorne
als auch bei einer Kollision von hinten sowie auch für ande
re Aufprallsituationen geeignet. Eine begrenzte Fluidström
gung durch das Ventil 72 vermindert die Beschleunigungsrate
des Armes 66 relativ zu dem Körper des Zylinders 50.
Vorzugsweise kann die Vorrichtung 60, wie auch die anderen
hier offenbarten Energie-Managementvorrichtungen, derart ak
tiv gesteuert werden, daß die Energieabführraten relativ zu
der Zeit in Abhängigkeit von der Stärke der Aufprallkräfte
variiert werden können. Für die Vorrichtung 60 kann das Ven
til 72 zum Ändern der Strömungsrate durch diese hindurch ge
steuert werden, um dadurch die Beschleunigungsrate sowie die
Aufprallkraft des Sitzes 10 zu bewerkstelligen, wie dies in
der vorstehend erläuterten grafischen Darstellung in Fig. 1
und 2 dargestellt ist.
Bei dem Ventil 72 kann es sich um eine beliebige geeignete
Ventilkonstruktion handeln, die die Strömungsrate selektiv
steuern kann und in geeigneter Weise gesteuert werden kann.
Zum Beispiel kann es sich bei dem Ventil 72 um ein Elektro
magnetventil handeln, bei dem das Ventil elektrisch gesteu
ert wird, indem der dem Elektromagneten zugeführte Strom ge
ändert wird. Das Ventil 72 kann auch mechanisch gesteuert
werden, wie zum Beispiel durch Ändern der Querschnittsfläche
einer Öffnung in dem Ventil 72.
Die Energie-Managementvorrichtungen, wie sie hier offenbart
sind, wie zum Beispiel die Vorrichtungen 12 und 50 und das
Ventil 72, können durch eine elektronische Steuereinheit ge
steuert werden, wie sie in Fig. 3 schematisch bei dem Be
zugszeichen 80 dargestellt ist.
Die elektronische Steuereinheit 80 kann mit einer Vielzahl
von Sensoren verbunden sein, die bei dem Bezugszeichen 82
schematisch dargestellt sind, um die Steuerung der Vorrich
tungen auf der Basis von Information zu modifizieren, die
von den Sensoren geliefert wird. Beispiele für geeignete
Sensoren sind ein Insassen-Gewichtssensor, ein Fahrzeug
geschwindigkeits- und/oder Verzögerungs-/Beschleunigungs
sensor, ein Sitzverzögerungs-/Beschleunigungssensor, ein
Sitzpositionssensor, ein Insassen-Positionssensor, ein Ver
lagerungssensor oder ein Lastsensor.
Es können ein oder mehrere der Sensoren verwendet werden, um
auf die Steuerung der Energieabsorbiervorrichtung Einfluß zu
nehmen. Der Sitzpositionssensor erfaßt die vordere/hintere
Position des Sitzes 10 und/oder den Neigungswinkel Y der
Sitzrückenlehne 14, um die zulässige Länge bzw. Strecke der
Bewegung oder Verlagerung zu bestimmen, die aufgrund der
Raumeinschränkungen in dem Inneren des Fahrzeugs möglich
ist.
Der Verlagerungssensor und der Lastsensor können mit den
Energie-Managementvorrichtungen an sich verbunden sein, um
die Bewegung sowie die Last der eigentlichen Vorrichtung zu
bestimmen. Es ist ins Auge gefaßt, daß das Ausgangssignal
von einigen der gewünschten Sensoren 82 unter Verwendung von
Sensoren verfügbar gemacht wird, die bereits in dem Fahrzeug
vorgesehen sind und für andere Fahrzeugsysteme verwendet
werden. Zum Beispiel kann der gewünschte Sitzpositionssensor
bereits in einem motorisch betriebenen Sitzverstellmechanis
mus verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann ein Insassen-Gewichts
sensor in einem Fahrzeug-Airbag- oder Matten-Rückhaltesystem
verwendet werden, um festzustellen, ob der Airbag aufgebla
sen werden soll oder nicht, wobei dies von der Gegenwart ei
nes Insassen abhängig ist. Es können auch Fahrzeuggeschwin
digkeits- und Beschleunigungssensoren in dem Stabilisie
rungs-Bremssystem bzw. ABS-System des Fahrzeugs verwendet
werden.
Es gibt verschiedene Arten von Steuerstrategien, die zum
Steuern der Energie-Managementvorrichtung verwendet werden
können. Ein solches Beispiel ist die "vorausschauende" oder
Vorwärts-Steuerstrategie. Die Steuerung der Energie-
Managementvorrichtungen unter einer vorausschauenden Steuer
strategie bestimmt, wie die Vorrichtung sich aufgrund von
externer Information, wie sie zum derzeitigen Zeitpunkt be
kannt ist, in der Zukunft verhalten sollte.
Die verschiedenen Sensoren, wie sie vorstehend beschrieben
wurden, können Information über Ausgangsbedingungen und die
Aufprallstärke an die elektronische Steuereinheit 80 lie
fern, die das erforderliche Ansprechen bestimmt. Die Aus
gangsbedingungen können das Erfassen eines bevorstehenden
Aufpralls beinhalten, wie zum Beispiel mittels eines Nähe
rungssensors. Der Näherungssensor 96 kann Radar zum Fest
stellen eines bevorstehenden Aufpralls mit einem weiteren
Fahrzeug oder Hindernis vor dem eigentlichen Aufprall ver
wenden.
Ein Vorteil der Verwendung eines Näherungssensors besteht
darin, daß eine längere Zeitdauer verfügbar ist, um die
Energie-Managementvorrichtung zu steuern, so daß immer noch
Vorrichtungen verwendet werden können, die eine relativ lan
ge Reaktionsdauer aufweisen. Alternativ hierzu kann der Auf
prall zum Zeitpunkt des Aufpralls erfaßt werden, wie zum
Beispiel durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Beschleunigungs
sensor. Die Erfassung des Aufpralls kann auch durch den
Sitzbeschleunigungssensor erfolgen.
Ein weiteres Beispiel einer Steuerstrategie ist eine Rück
kopplungs-Steuerstrategie. Die Steuerung der Energie-
Managementvorrichtungen unter einer Rückkopplungs-Steuer
strategie versucht eine Modifizierung des Ansprechens der
Vorrichtung in Echtzeit auf der Basis von Faktoren, die die
ses direkt veranlassen. Zum Beispiel kann ein Eingangssignal
von dem Verlagerungssensor und dem Lastsensor verwendet wer
den und können Einstellungen in entsprechender Weise vorge
nommen werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, daß einige Energie-Manage
mentvorrichtungen dahingehend "selbstanpassend" sind, daß
der Betrieb der Vorrichtung automatisch auf Last- oder Ver
lagerungs-Eingangssignale anspricht. Somit sind eine elek
tronische Steuereinheit 80 und ein Sensor 82 zum aktiven
Steuern der Energie-Managementvorrichtung aufgrund ihres
selbstanpassenden Ansprechens auf ein Eingangssignal, wie
zum Beispiel eine Last oder Verlagerung, möglicherweise
nicht erforderlich.
In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvorrichtung
allgemein bei dem Bezugszeichen 100 dargestellt. Die Vor
richtung 100 liegt allgemein in Form eines Zylinders vor,
und zwar ähnlich dem Zylinder 40 der Fig. 3. Der Zylinder
100 weist einen Körper 101 mit einer darin ausgebildeten
Bohrung 102 auf. Ein Kolben 104 ist in der Bohrung 102 ver
schiebbar angeordnet. Ein Arm 106 ist an dem Kolben 104 an
gebracht.
Der Körper 101 kann um den Schwenkpunkt 44 schwenkbar an der
Trägeranordnung 20 angebracht werden. Der Arm 106 kann an
dem unteren Träger 18 der Sitzrückenlehne 14 an dem Schwenk
punkt 48 schwenkbar angebracht werden. Der Kolben 104 und
die Bohrung 102 bilden ein Paar Kammern 108 und 110, die
vorzugsweise mit einem Arbeitsfluid, wie zum Beispiel Hy
draulikfluid, gefüllt sind. Die Vorrichtung 100 beinhaltet
ferner einen Kanal 112 in Fluidverbindung mit der Kammer
108. Ein Kanal 114 steht in Fluidverbindung mit der Kammer
110.
Die Vorrichtung 100 beinhaltet vorzugsweise ein Steuerventil
116 in Fluidverbindung zwischen den Kanälen 112 und 114. Das
Ventil 116 kann dem vorstehend beschriebenen Ventil 72 ähn
lich sein. Das Ventil 116 steuert die Strömung des Hydrau
likfluids durch die Kanäle 112 und 114 und somit zwischen
den Kammern 108 und 110. Auf diese Weise sind die Kammern
108 und 110 durch das Ventil 116 hydraulisch miteinander ge
koppelt.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung 100 ferner ein Schieber
ventil auf, wie es schematisch bei dem Bezugszeichen 120
dargestellt ist. Es kann eine beliebige Art der Schieberven
tilausbildung für das Schieberventil 120 verwendet werden.
Das Ventil 120 weist ein Gehäuse 122 mit einer darin ausge
bildeten abgestuften Bohrung 124 auf. In der Bohrung 124 ist
ein Schieber 126 verschiebbar angeordnet.
Ein Paar umfangsmäßig umlaufender Nuten 127 und 128 sind in
der Bohrung 124 gebildet und bilden einen ersten Flächenbe
reich 130, einen zweiten Flächenbereich 132 und einen drit
ten Flächenbereich 134. Die Bohrung 124 und der Schieber 126
bilden eine erste Kammer 136 und eine zweite Kammer 138. Die
erste Kammer 136 steht in Fluidverbindung mit dem Kanal 112.
Die zweite Kammer 138 steht in Fluidverbindung mit dem Kanal
114.
Der Schieber 126 ist durch ein Paar Federn 140 und 142 in
der Bohrung 124 mittig vorgespannt. Das Schieberventil 120
weist vier Öffnungen 144, 146, 148, 150 auf. Die Öffnungen
144 und 148 stehen in Fluidverbindung mit einem Bereich des
Kanals 112 auf der einen Seite des Ventils 120. Die Öffnun
gen 146 und 150 stehen in Fluidverbindung mit einem Bereich
des Kanals 14 auf der anderen Seite des Ventils 120.
Das Ventil 116 und das Schieberventil 120 wirken zur Schaf
fung einer selbstanpassenden Dämpfungseinrichtung unter Ver
wendung eines Druckausgleichs zusammen. In einer Aufprallsi
tuation bewegt sich der Kolben 104 innerhalb der Bohrung 102
des Körpers 11, so daß ein Druckanstieg in einer der Kammern
108 und 110 verursacht wird. In einer der Kammern 136 oder
138 kommt es zu einem Aufbau des Fluiddrucks aufgrund eines
Druckanstiegs von den Kammern 108 bzw. 110, der durch die
Bewegung des Kolbens 104 bedingt ist.
Dieser Druckanstieg erzeugt eine Kraft, die gegen eine der
Flächen des Schiebers 126 wirkt, um den Schieber gegen die
Vorspannung der Federn 140 oder 142 in bezug auf Fig. 5 ent
weder nach rechts oder nach links zu bewegen. Eine ausrei
chende Bewegung des Schiebers 126 führt dazu, daß ein Ende
des Schiebers 126 an einer jeweiligen Kante von einem der
Flächenbereiche 130 und 134 vorbei bewegt wird, so daß die
Verbindung zwischen den Kammern 136 oder 138 und einer der
Nuten 127 bzw. 128 geöffnet wird. Eine der Kammern 136 oder
138 befindet sich dann in Fluidverbindung zwischen den Kam
mern 108 und 110 der Vorrichtung.
Die Vorrichtung 100 ist dahingehend selbstanpassend, daß die
Vorrichtung 100 die Dämpfungseigenschaften der Vorrichtung
100 relativ zu der Dauer des Aufpralls in Abhängigkeit von
der Beschleunigungsrate unter Verwendung des druckgesteuer
ten Schieberventils 120 steuert. Das Ende des Schiebers 126
und die entsprechende Kante der Flächenbereiche 130 und 134
wirken im wesentlichen als Öffnung, die derart dimensioniert
werden kann, daß gesteuerte Dämpfungseigenschaften ermög
licht werden.
Das Steuerventil 116 (und das Ventil 72 der Vorrichtung 60
der Fig. 4) kann zum Verstellen des Neigungswinkels der
Sitzrückenlehne 14 relativ zu dem Sitzboden 16 verwendet
werden. Um dies zu erreichen, kann das Ventil 116 in eine
offene Position gebracht werden, um eine Fluidverbindung
zwischen den Kammern 108 und 110 über die Kanäle 112 und 114
zu ermöglichen.
Wenn sich das Ventil 116 in seiner offenen Stellung befin
det, wird der Kolben 104 zwangsläufig zur Ausführung einer
Bewegung in der Bohrung 102 veranlaßt, und somit ist der Arm
166 relativ zu dem Körper 101 beweglich. Wenn die Vorrich
tung 100 in ähnlicher Weise wie die Vorrichtung 12 der Fig.
3 mit dem Sitz 10 verbunden ist, ändert die Bewegung des
Arms 106 relativ zu dem Körper 101 den Winkel der Sitzrüc
kenlehne 14.
Die Vorrichtung 100 kann durch Steuerung des Steuerventils
116 auch aktiv gesteuert werden. Wenn das Steuerventil 116
dem Schieberventil 120 parallel geschaltet ist, kann der
Druck, der das Ventil 116 öffnet, durch Regulieren des Steu
erventils 116 direkt gesteuert werden. Bei dem Steuerventil
116 kann es sich um ein standardmäßiges Nadelventil handeln,
das die Fähigkeit besitzt, Strömung mit einem relativ gerin
gen Fehler exakt zu regulieren.
Dieses Steuerventil 116 läßt vorzugsweise einen geringfügi
gen Druckaufbau in dem System zu, bevor das System aktiviert
wird. Der Druck, bei dem das Schieberventil 120 zu öffnen
beginnt, ist im allgemeinen davon abhängig, auf welchen
Druck das Steuerventil 116 eingestellt ist.
In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvorrichtung
allgemein bei dem Bezugszeichen 150 dargestellt. Die Vor
richtung 150 liegt im wesentlichen in Form eines Zylinders
vor. Wie nachfolgend erläutert, ist die Vorrichtung 150 da
hingehend selbstanpassend, daß die Vorrichtung 150 durch ei
nen Eingangsdruck automatisch gesteuert wird, und zwar zum
Steuern der Bewegung der Sitzrückenlehne 14 über eine Zeit
dauer während einer raschen Beschleunigung derselben, um da
durch auf den Sitz 10 und den Insassen wirkende Spitzenbe
schleunigungskräfte zu reduzieren.
Die Vorrichtung 150 weist einen mehrere Bestandteile bein
haltenden Körper 152 auf, in dem eine Bohrung 154 gebildet
ist. Der Körper 152 weist ein Rohr 156, eine Abdeckung 157
zum allgemeinen Abschließen des einen Endes des Rohrs 156
sowie eine hintere Halterung 158 zum Abschließen des anderen
Endes des Rohrs 156 auf. Eine relativ dünnwandige rohrförmi
ge Hülse 160 ist in der Bohrung 154 angeordnet.
Eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten
162 ist in der äußeren Oberfläche der Hülse 160 ausgebildet.
Ein Kolben 163 ist in einer Bohrung 164 der Hülse 160 ver
schiebbar angeordnet. Ein Arm 166 ist an dem Kolben 163 an
gebracht. Die hintere Halterung 158 des Körpers 152 kann an
dem Schwenkpunkt 44 an der Trägeranordnung 20 schwenkbar an
gebracht werden.
Der Arm 166 kann an dem Schwenkpunkt 48 an dem unteren Trä
ger 18 der Sitzrückenlehne 14 schwenkbar angebracht werden.
Der Kolben 163 und die Bohrung 164 bilden im wesentlichen
ein Paar Kammern 170 und 172. Die in der Hülse 160 ausgebil
deten Nuten 162 wirken als Teil eines Kanals für eine Fluid
verbindung zwischen den Kammern 170 und 172.
Wie am besten in Fig. 7 gezeigt ist, weist die hintere Hal
terung 158 eine darin ausgebildete Bohrung 174 auf. Ferner
sind in der hinteren Halterung 158 eine Vielzahl von radial
verlaufenden Passagen 176 ausgebildet, die mit der Bohrung
174 und den durch die Nuten 162 der Hülse 160 gebildeten Ka
nal in Fluidverbindung stehen. Eine innere, radial verlau
fende Nut 178 ist in der Bohrung 174 ausgebildet. Vorzugs
weise sind in der hinteren Halterung 158 auch in Längsrich
tung verlaufende Nuten 180 angrenzend an die Nut 178 ausge
bildet, um eine verengte Fluidverbindung zwischen den Kam
mern 170 und 172 herzustellen.
Ein Ventilelement 182 ist in der Bohrung 174 verschiebbar
angeordnet. Das Ventilelement 182 ist in der Bohrung 174
durch ein Paar Federn 184 und 186, die auf gegenüberliegen
den Seiten des Ventilelements 182 angeordnet sind, mittig
vorgespannt. Das Ventilelement 182 beinhaltet eine Vielzahl
"speichenartiger" radial verlaufender Passagen 188, wie dies
in Fig. 7 und 8 zu sehen ist.
Ferner beinhaltet das Ventilelement 168 eine Vielzahl von in
Längsrichtung verlaufenden Passagen 190 in Verbindung mit
den Passagen 188. Die Passagen 188 und 190 bilden einen er
sten Satz von Strömungswegen für eine Fluidverbindung zwi
schen den Kammern 170 und 172 über die radial verlaufenden
Passagen 178 der hinteren Halterung 158 sowie die Nuten 162
der Hülse 160.
Das Ventilelement 182 weist ferner einen zweiten Satz von
Strömungswegen auf, der durch eine Vielzahl von "speichenar
tigen" radial verlaufenden Passagen 192 sowie eine Vielzahl
von in Längsrichtung verlaufenden Passagen 194 gebildet ist.
Die beiden Sätze von Strömungswegen sowie die Symmetrie der
Vorrichtung 150 sorgen für einen Betrieb des Ventilelements
182 in beiden Richtungen, d. h. in beiden Längsrichtungen des
Arms 166 relativ zu dem Körper 152. Die Enden des Ventilele
ments 182 weisen Bereiche reduzierten Durchmessers 196 und
198 auf.
Im Betrieb der Vorrichtung 150 kann sich der Arm 166 zum
Beispiel in Richtung nach rechts bewegen, wie dies in Fig. 6
gezeigt ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Arm 166 in
Fig. 6 in seinem vollständig nach rechts bewegten Hubzustand
dargestellt ist, und es versteht sich, daß der Kolben 163
während des normalen Gebrauchs der Vorrichtung 150 innerhalb
der Hülse 160 zentraler angeordnet ist.
Die Bewegung des Arms 166 veranlaßt den Kolben 163 zum Zu
sammendrücken der Kammer 172 und somit zum Erhöhen des
Drucks innerhalb der Kammer 172. Fluid kann aus der Kammer
172 über einen der Sätze von Strömungswegen, wie in Fig. 7
durch Richtungspfeile angedeutet ist, sowie die in der hin
teren Halterung 158 ausgebildeten Passagen 175 und die in
der Hülse 160 ausgebildeten Nuten 162 in die Kammer 170
strömen.
Die Vorrichtung ist dahingehend in selbstanpassender Weise
gesteuert, daß der auf die Fläche des Ventilelements 182
wirkende Eingangsdruck eine Bewegung desselben in Längsrich
tung hervorruft, so daß die Strömung durch die Strömungswege
in effektiver Weise wie eine verengte Öffnung wirken kann.
Diese Arbeitsweise ist ähnlich der der Schieberventilvor
richtung 100, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Genauer gesagt,
es wird bei der Bewegung des Ventilelements 182 Fluid über
den Bereich reduzierten Durchmessers 196 des Ventils 182 so
wie in die Nut 178 hinein und durch die Passagen 188 und 190
hindurch geleitet.
Obwohl in Betracht gezogen wird, die Vorrichtung 150 derart
zu konfigurieren, daß der Strömungsweg entweder geschlossen
oder offen ist, kann eine eingeschränkte Strömung durch die
Distanz des Ventilelements 182 relativ zu der Nut 178 fest
gelegt werden. Eine eingeschränkte Strömung kann auch durch
das Absperren von einer der beiden Passagen 188 und 192
festgelegt werden.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer Energie-Managementvorrichtung,
die allgemein bei dem Bezugszeichen 200 dargestellt ist. Die
Vorrichtung 200 liegt im wesentlichen in Form eines Zylin
ders vor. Wie nachfolgend erläutert, ist die Vorrichtung 200
dahingehend selbstanpassend, daß die Vorrichtung 200 durch
die Kolbenposition entlang der Hublänge der Vorrichtung 200
automatisch gesteuert wird, um auf diese Weise die auf den
Sitz 10 und einen Insassen wirkenden Spitzenbeschleunigungs
kräfte zu vermindern.
Die Vorrichtung 200 weist einen Körper 202 auf, der zum Bei
spiel mit der Trägeranordnung 20 oder dem unteren Träger 18
verbunden werden kann, wie dies vorstehend in bezug auf die
Vorrichtung 12 erläutert wurde. In dem Körper 202 ist eine
Bohrung 204 ausgebildet. In der Bohrung 204 ist eine Hülse
206 angeordnet. Vorzugsweise weist die Hülse 206 Längsnuten
208 auf, die in der äußeren Oberfläche derselben ausgebildet
sind, um einen Fluidkanal zu bilden, wie dies nachfolgend
noch erläutert wird.
In der Hülse 206 ist eine Vielzahl radial verlaufender Pas
sagen ausgebildet. Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungs
beispiel der Hülse 206 weist fünf Passagen 210, 211, 212,
213 und 214 auf. Die Passagen 210, 211, 212, 213 und 214
können eine beliebige Breite aufweisen sowie eine beliebige
Beabstandung zwischen sich haben.
Die Vorrichtung 200 beinhaltet ferner einen Kolben 216, der
in einer in der Hülse 206 ausgebildeten Bohrung verschiebbar
angeordnet ist. An dem Kolben 216 ist ein Arm 218 ange
bracht. Der Arm 218 kann gegenüber dem Körper 202 entweder
an der Trägeranordnung 20 oder an dem unteren Träger 18 an
gebracht werden.
Die gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 216 bilden ein
Paar Kammern 220 und 222, die über die in der Hülse 206 aus
gebildeten Nuten 208 sowie über ausgewählte der Vielzahl von
Passagen 210, 211, 212, 213 und 214 miteinander in Fluidver
bindung stehen. Eine Feder 224 spannt den Kolben 216 und den
Arm 218 in bezug auf Fig. 9 in Richtung nach links vor, um
das Volumen der Kammer 220 zu vermindern.
Die Vorrichtung 200 kann auch einen Fluidspeicher 225 bein
halten, um dem verdrängten Fluid beim Eintritt des Arms 218
in den Körper 202 sowie beim Austritt des Arms 218 aus dem
Körper 202 Rechnung zu tragen. Obwohl die Vorrichtung 200 in
einer Aufprallsituation im allgemeinen für eine Bewegung des
Arms 218 in nur einer Richtung konfiguriert ist. (nach rechts
in bezug auf Fig. 9), könnte die Vorrichtung 200 auch für
einen Betrieb in beiden Richtungen konfiguriert sein.
Die Vorrichtung 200 weist vorzugsweise eine Kugelventilan
ordnung auf, die allgemein bei dem Bezugszeichen 226 darge
stellt ist. Ein Gehäuse 228 schließt im wesentlichen das ei
ne Ende der Vorrichtung 200 ab. Das Gehäuse beinhaltet eine
abgestufte Bohrung 230 mit einem Ventilsitz 232, der mit ei
ner Kugel 234 zusammenarbeitet. Radial verlaufende Passagen
236 sind in dem Gehäuse 228 ausgebildet, um eine Fluidver
bindung zwischen der Bohrung 230 und dem Kanal zu bilden,
der durch die in der Hülse 206 gebildeten Längsnuten 208 de
finiert ist.
Die Ventilanordnung 226 sorgt im wesentlichen für eine Ein
schränkung oder Verhinderung einer Fluidströmung aus der
Kammer 222 in die Kammer 220 durch die Ventilanordnung 226
sowie für eine Ermöglichung einer Fluidströmung aus der Kam
mer 220 in die Kammer 222, wie zum Beispiel bei einem Rück
kehrhub nach Betätigung der Vorrichtung 200.
Im Betrieb der Vorrichtung während einer Aufprallsituation
kann sich der Arm 218 zum Beispiel in Richtung nach rechts
bewegen, wie dies bei Betrachtung der Fig. 9 der Fall ist.
Die Bewegung des Arms 218 veranlaßt den Kolben 216 zum Zu
sammendrücken der Kammer 222 und somit zum Erhöhen des
Drucks innerhalb der Kammer 222. Fluid kann aus der Kammer
222 in die Kammer 220 strömen, und zwar über die Passagen
211, 212, 213 und 214 durch den durch die Nuten 208 gebilde
ten Kanal sowie durch die Passage 210.
Die Passagen 211, 212, 213 und 214 wirken als verengte Öff
nungen zum Steuern der Reaktionskraft des Arms 218 relativ
zu dem Körper 202. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Bewe
gung des Kolbens 216 in bezug auf Fig. 9 nach rechts dazu
führt, daß die Kugel 234 auf dem Sitz 232 bleibt, so daß ei
ne Fluidströmung durch die Bohrung 230 verhindert wird. Eine
weitergehende Bewegung des Arms 218 und des Kolbens 220
führt schließlich zum Absperren der Passage 211, so daß eine
Fluidströmung aus der Kammer 222 nur durch die Passagen 212,
213 und 214 möglich ist.
Somit ist die Fläche der Fluidströmung vermindert, so daß
die Reaktionskraft des Arms 218 relativ zu dem Körper 202
gesteuert wird. Durch Steuern der Reaktionskraft läßt sich
die Beschleunigungsrate steuern. Eine weitergehende Bewegung
des Arms 218 und des Kolbens 220 führt schließlich zum Ab
sperren der Passagen 212 und 213.
Die Vorrichtung 200 ist somit dahingehend selbstanpassend,
daß die Vorrichtung 200 durch die Lage des Kolbens 216 ent
lang der Länge der Hubbewegungsstrecke der Vorrichtung 200
aufgrund des nacheinander erfolgenden Absperrens der Passa
gen 211, 212 und 213 automatisch gesteuert wird. Im allge
meinen ist die Hubbewegungslänge des Arms 218 um so länger,
je höher die auf die Vorrichtung 200 wirkende Aufprallkraft
ist.
Falls gewünscht, kann die Bohrung 230 auch als verengte Öff
nung konfiguriert sein, so daß beim Rückkehrhub des Arms 218
die Fluidströmung durch die Bohrung 230 eingeschränkt wird,
um eine gesteuerte Reaktionskraft an dem Arm 218 zu schaf
fen.
Die Vorrichtung 200 in Fig. 9 verwendet eine Vielzahl von
Passagen 211, 212 und 213, die im Verlauf der Hubbewegungs
strecke des Arms 218 nacheinander eliminiert oder reduziert
werden, um die effektive Öffnungsgröße für die Fluidströmung
zu steuern. Durch Reduzieren der effektiven Öffnungsgröße
kann die Reaktionskraft des Arms 218 relativ zu der Bewe
gungsstrecke des Kolbens 216 entlang der Hubbewegungsstrecke
und somit relativ zu der Zeit erhöht werden.
Anstatt durch die Verwendung einer Vielzahl von Passagen
kann die wirksame Öffnungsgröße einer Energie-Managementvor
richtung auch anderweitig gesteuert werden. Zum Beispiel ist
in Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht einer Energie-Manage
mentvorrichtung 250 dargestellt, die in Form eines Zylinders
vorliegt und ein Wandprofil zum Steuern der effektiven Öff
nungsgröße verwendet.
Die Vorrichtung 250 weist einen Körper 252 auf, der entweder
mit der Trägeranordnung 20 oder mit dem unteren Träger 18
verbunden werden kann, wie dies vorstehend zum Beispiel in
bezug auf die Vorrichtung 12 erläutert wurde. Der Körper 252
bildet eine zylindrische Bohrung, die in gestrichelten Lini
en 254 dargestellt ist. Ein Kolben 256 ist in der Bohrung
254 verschiebbar angeordnet. An dem Kolben 256 ist ein Arm
258 angebracht. Der Arm 258 kann gegenüber dem Körper 252 an
der jeweils anderen Einrichtung aus Trägeranordnung 20 und
unterem Träger 18 angebracht werden.
Gegenüberliegende Seiten des Kolbens 256 bilden ein Paar
Kammern 260 und 262, die über eine abgestufte Längsnut, die
allgemein bei dem Bezugszeichen 264 dargestellt ist und in
der Wand der Bohrung 254 ausgebildet ist, in Fluidverbindung
miteinander stehen. Die Nut 264 weist eine Vielzahl abge
stufter Bereiche 270, 271, 272, 273 und 274 auf, deren Tiefe
in bezug auf Fig. 10 zum Beispiel nacheinander von links
nach rechts vermindert ist. Die Tiefen der Bereiche stehen
in Beziehung zu der Strömungsfläche oder der wirksamen Öff
nungsgröße der Fluidströmung zwischen den Kammern 260 und
262.
Zum Beispiel ist die Tiefe D1 des Bereichs 270 größer als die
Tiefe D2 des Bereichs 273. Der Bereich 270 weist zur Ermögli
chung einer höheren Fluidströmung eine größere Querschnitts
fläche als die Querschnittsfläche des Bereichs 273 auf.
Selbstverständlich kann die Nut 264 ein beliebiges Profil
zum Steuern der Fluidströmung in kontrollierter Weise auf
weisen.
Im Betrieb der Vorrichtung 250 kann sich bei einer Aufprall
situation der Arm 258 zum Beispiel in bezug auf Fig. 10 nach
rechts bewegen. Die Bewegung des Arms 258 veranlaßt den Kol
ben 256 zum Zusammendrücken der Kammer 262 und somit zum Er
höhen des Drucks in der Kammer 262. Fluid kann aus der Kam
mer 262 über die Nut 264 in die Kammer 260 strömen.
Wenn sich der Kolben 256 in bezug auf Fig. 10 mehr links be
findet, kann die Strömung um den Kolben 256 herum sowie
durch die Bereiche 270 und 271 stattfinden, die eine relativ
größere Querschnittsfläche aufweisen, so daß dem Kolben 256
und dem Arm 258 eine Bewegung nach rechts mit einer relativ
hohen Geschwindigkeitsrate ermöglicht wird.
Wenn sich der Kolben 256 in bezug auf Fig. 10 jedoch weiter
rechts befindet, kann Fluid um den Kolben 256 herum durch
die Bereiche 273 und 274 strömen, so daß die effektive Quer
schnittsfläche vermindert ist und damit auch die Geschwin
digkeitsrate reduziert ist.
Die Vorrichtung 250 ist somit dahingehend selbstanpassend,
daß die Vorrichtung 250 durch die Lage des Kolbens 216 ent
lang der Hubbewegungsstrecke aufgrund der sich ändernden
Querschnittsflächen der Bereiche 270, 271, 272, 273 und 274
automatisch gesteuert wird.
In Fig. 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ener
gie-Managementvorrichtung allgemein bei dem Bezugszeichen
300 dargestellt. Die Vorrichtung 300 liegt im wesentlichen
in Form eines Zylinders mit einer Vielzahl von Ventilen vor.
Die Vorrichtung 300 weist eine allgemein bei dem Bezugszei
chen 301 dargestellte Zylinderanordnung ähnlich dem Zylinder
60 der Fig. 4 auf. Die Zylinderanordnung 301 besitzt einen
Körper 302, der entweder mit der Trägeranordnung 20 oder mit
dem unteren Träger 18 verbunden werden kann, wie dies zum
Beispiel in bezug auf die Vorrichtung 12 vorstehend be
schrieben wurde. In dem Körper 302 ist eine Bohrung 304 aus
gebildet.
Ein Kolben 306 ist in der Bohrung 304 verschiebbar angeord
net. An dem Kolben 306 ist ein Arm 308 angebracht. Der Arm
308 kann gegenüber dem Körper 302 entweder an der Trägeran
ordnung 20 oder an dem unteren Träger 18 angebracht werden.
Gegenüberliegende Seiten des Kolbens 306 bilden ein Paar
Kammern 310 und 312. Ein Kanal 314 befindet sich in Fluid
verbindung mit der Kammer 310. Ein Kanal 316 befindet sich
in Fluidverbindung mit der Kammer 312.
Ein Kanal 318 steht in Fluidverbindung mit den Kanälen 314
und 316. Ein Ventil 320 ist in dem Kanal 318 angeordnet. Das
Ventil 320 kann in Form eines Kugelventils vorliegen. Zum
Beispiel kann das Ventil 320 einen im allgemeinen kugelför
migen Ventilsitz 322 aufweisen, der in dem Kanal 318 ausge
bildet ist. In dem Sitz 322 ist eine Kugel 324 angeordnet.
Durch die Kugel 324 hindurch ist eine Bohrung 326 ausgebil
det. Ein Arm 328 erstreckt sich von der Kugel 324 weg und
ist mit einer Handhabe 330 verbunden.
Das Kugelventil 320 kann durch Bewegung der Handhabe 330 ma
nuell betätigt werden. Die Kugel 324 kann zwischen einer of
fenen und einer geschlossenen Position betätigt werden. In
der geschlossenen Position ist die Kugel 324 derart bewegt,
daß die Bohrung 326 nicht in Fluidverbindung mit dem Kanal
318 steht, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, so daß eine
Fluidströmung zwischen den Kammern 310 und 312 über den Ka
nal 318 verhindert ist. In der offenen Position ist die Ku
gel 324 derart bewegt, daß die Bohrung 326 in Fluidverbin
dung mit dem Kanal 318 steht, so daß die Strömung von Fluid
zwischen den Kammern 310 und 312 über den Kanal 318 ermög
licht ist.
In der geschlossenen Position, wie sie in Fig. 11 gezeigt
ist, ist das Fluid an einem Durchströmen des Kanals 318 ge
hindert, so daß eine Bewegung des Arms 308 relativ zu dem
Körper 302 des Zylinders 310 durch hydraulisches Blockieren
des Zylinders 301 verhindert ist. Ein Insasse des Sitzes, an
dem die Vorrichtung 300 angebracht ist, kann somit den Nei
gungswinkel der Sitzrückenlehne 14 relativ zu dem Sitzboden
16 durch Drehen der Handhabe 330 zum Öffnen des Kugelventils
320 sowie durch anschließendes Verriegeln der Position der
Sitzrückenlehne 14 durch Schließen des Kugelventils 320 ein
stellen.
Die Vorrichtung 300 weist ferner einen Kanal 332 in Fluid
verbindung mit den Kanälen 314 und 316 auf. Vorzugsweise ist
in dem Kanal 332 ein druckkompensiertes Strömungsventil an
geordnet, wie es schematisch bei dem Bezugszeichen 334 dar
gestellt ist. Die Vorrichtung kann ferner ein Druckentla
stungsventil 336 aufweisen, das in dem Kanal 332 angeordnet
ist.
Vorzugsweise ist das Entlastungsventil 336 relativ zu dem
druckkompensierten Strömungsventil 334 in Reihe in dem Kanal
332 angeordnet. Das druckkompensierte Strömungssteuerventil
334 kann eine beliebige geeignete Ventilkonstruktion sein
und verwendet vorzugsweise den Strömungsdruck durch das Ven
til 334 für die Selbsteinstellung seiner Betriebsöffnung. Je
größer der Druck ist, desto kleiner ist im allgemeinen die
Öffnungsgröße.
Das Druckentlastungsventil 336 verhindert im wesentlichen
die Fluidströmung durch den Kanal 332, bis eine Schwellen
last erreicht ist, zum Beispiel der Lastwert, der einer Auf
prallsituation entspricht. Bei dieser Last öffnet das Druck
entlastungsventil 336 und das druckkompensierte Strömungs
ventil 334 sorgt für eine gesteuerte Strömung durch den Ka
nal 334, um eine Dämpfung zu schaffen. Bei dem druckkompen
sierten Strömungsventil 334 kann es sich um eine beliebige
geeignete Ventilanordnung handeln, wie diese in bezug auf
die hierin offenbarten Energie-Managementvorrichtungen be
schrieben werden.
Alternativ hierzu kann das Ventil 334 durch einen Elektroma
gneten elektrisch gesteuert werden, um die Strömungssteue
rung oder die effektive Öffnungsgröße des Ventils 334 einzu
stellen. Das Kugelventil 320, das druckkompensierte Strö
mungsventil 334 sowie das Druckentlastungsventil 336 können
zu einer einzigen Anordnung integriert sein, falls dies ge
wünscht ist.
In Fig. 12 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Energie-Managementvorrichtung allgemein bei dem Be
zugszeichen 350 dargestellt. Die Energie-Managementvor
richtung 350 arbeitet in ähnlicher Weise wie die in Fig. 4
dargestellte lineare Zylindervorrichtung 60, liegt jedoch in
Form einer rotierenden Dämpfungseinrichtung vor, die eine
rotationsmäßige Bewegung zum Steuern der Strömung von Hy
draulikfluid anstatt einer linearen Kolben-/Zylinder-
Anordnung verwendet.
Die Vorrichtung 350 weist einen Körper 352 auf, der einen
gekrümmten Hohlraum 354 bildet, der mit Fluid, wie zum Bei
spiel Hydraulikfluid, gefüllt ist. Ein Flügel 356 oder eine
Vielzahl von Flügeln ist um einen Schwenkpunkt 358 schwenk
bar angebracht. Der Flügel 356 kann mit einem Element 360
verbunden sein, das um den Schwenkpunkt 358 schwenkbar ist
und sich aus dem Hohlraum 354 heraus erstreckt.
Der Flügel 356 trennt den Hohlraum 354 in ein Paar Kammern
362 und 364. Der Körper 352 kann mit der Trägeranordnung 20
oder dem unteren Träger 18 verbunden werden, wie dies zum
Beispiel in bezug auf die Vorrichtung 12 vorstehend be
schrieben wurde. Das Element 360 kann mit der jeweils ande
ren Einrichtung aus Trägereinrichtung 20 und unterem Träger
18 verbunden werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet der
Flügel 356 eine Passage 367 zum Schaffen einer selektiven
Kommunikation zwischen den Kammern 362 und 364. Die Vorrich
tung 350 beinhaltet ein Ventil, das schematisch bei dem Be
zugszeichen 366 dargestellt ist und das an dem Flügel 356
angrenzend an die Passage 367 angebracht ist, um die Fluid
strömung durch die Passage 386 zwischen den Kammern 362 und
364 zu steuern.
Das Ventil 366 ist dem Ventil 72 der Vorrichtung 60 der Fig.
4 ähnlich und kann eine beliebige geeignete Ventilausbildung
aufweisen. Falls gewünscht, kann das Ventil 366 auch an ei
ner anderen Stelle und nicht an dem Flügel 356 positioniert
werden, wie zum Beispiel in einem die Kammern 362 und 364
verbindenden Kanal.
Im Betrieb wird bei einer Aufprallkraft der Flügel 356 um
den Schwenkpunkt 358 verschwenkt, so daß eine der Kammern
362 und 364 zusammengedrückt wird, wobei dies von der Rota
tionsrichtung des Flügels abhängt, und so daß somit der
Druck in dieser Kammer gesteigert wird. Es ist zu erkennen,
daß die Vorrichtung 350 in zwei Richtungen arbeitet und bei
Anbringung derselben an der Sitzrückenlehne 14 als Dämp
fungsmechanismus in beiden rotationsmäßigen Richtungen der
Sitzrückenlehne 14 wirkt.
Das Ventil 366 kann zum Regulieren der Fluidströmung zwi
schen den Kammern 362 und 364 zur Schaffung der gewünschten
Dämpfung geregelt werden. Der Flügel 356 kann sich in eine
beliebige Position innerhalb des gekrümmten Hohlraums 354
bewegen, wie dies in unterbrochenen Linien 368 dargestellt
ist, um dadurch eine rotationsmäßige Bewegung der Sitzrüc
kenlehne 14 zu ermöglichen.
Einer der Vorteile der Vorrichtung 350 besteht in einer re
duzierten Masse oder Länge, so daß Unterbringungseinschrän
kungen zum Integrieren der Vorrichtung in einem Fahrzeugsitz
verbessert werden. Zum Beispiel könnte die Vorrichtung 350
an dem Schwenkpunkt 32 für die Sitzrückenlehne 14 angebracht
werden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Vorrichtung kann auch ein Ventil 370 beinhalten, das in
ähnlicher Weise wie das Kugelventil 320 der in Fig. 11 ge
zeigten Vorrichtung 300 funktioniert, um einen Rückenlehnen-
Verstellmechanismus zum selektiven Positionieren und Halten
der Sitzrückenlehne 14 in einer beliebigen gewünschten Posi
tion zu schaffen.
Ein Kanal, wie er in unterbrochenen Linien 372 dargestellt
ist, schafft eine Fluidverbindung zwischen den Kammern 362
und 364. Das Ventil 370 ist in dem Kanal 372 angeordnet. Das
Ventil 370 ist zwischen einer geöffneten und einer geschlos
senen Position betätigbar. In der offenen Position gestattet
das Ventil 370 die Fluidströmung zwischen den Kammern 362
und 364 über den Kanal 372.
In der geschlossenen Position ist das Fluid an einer Strö
mung durch den Kanal 372 gehindert, so daß eine Bewegung des
Elements 360 relativ zu dem Körper 352 durch hydraulisches
Blockieren des Hohlraums 354 verhindert ist. Ein Insasse des
Sitzes an dem die Vorrichtung 350 angebracht ist, kann somit
den Neigungswinkel der Sitzrückenlehne 14 relativ zu dem
Sitzboden 16 durch Steuern des Ventils 370 einstellen bzw.
verstellen. Bei dem Ventil 370 kann es sich um eine beliebi
ge geeignete Ventilkonstruktion handeln.
In Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ener
gie-Managementvorrichtung schematisch bei dem Bezugszeichen
400 dargestellt. Die Vorrichtung 400 liegt in Form eines Zy
linders ähnlich dem Zylinder 30 der Fig. 3 vor. Die Vorrich
tung 400 weist einen Körper 402 mit einer darin ausgebilde
ten Bohrung 404 auf. Ein Kolben 406 ist in der Bohrung 32055 00070 552 001000280000000200012000285913194400040 0002010152400 00004 31936404
verschiebbar angeordnet.
Ein Arm ist an dem Kolben 406 angebracht. Das eine Ende des
Körpers 402 kann an der Trägeranordnung 20 oder dem unteren
Träger 18 schwenkbar angebracht werden. Der Arm 408 kann an
der jeweils anderen Einrichtung aus Trägeranordnung 20 und
unterem Träger 18 schwenkbar angebracht werden. Der Kolben
406 und die Bohrung 404 bilden ein Paar Kammern 410 und 412.
Die Vorrichtung 400 verwendet vorzugsweise ein magneto-
rheologisches Fluid als Arbeitsfluid in den Kammern 410 und
412. Das magneto-rheologische Fluid enthält ferromagnetische
Partikel, die in einem Basisfluid suspendiert sind. Magneto-
rheologische Fluide sind im wesentlichen Suspensionen von in
Mikrometergröße vorliegenden, magnetisierbaren Partikeln in
einem Trägerfluid. Unter normalen Bedingungen ist magneto-
rheologisches Fluid ein frei strömendes Fluid. Durch Ausset
zen gegenüber einem Magnetfeld kann das Fluid jedoch inner
halb von Millisekunden in einen nahezu festen Stoff umgewan
delt werden.
Bei Aufhebung des Magnetfeldes kann das Fluid wieder in sei
nen flüssigen Zustand zurückgeführt werden. Wenn das Fluid
einem Magnetfeld ausgesetzt wird, wird die effektive Visko
sität des Fluids verändert. Die effektive Viskosität des
Fluids kann somit aktiv verändert werden, indem das Vorhan
densein sowie die Stärke eines Magnetfeldes gesteuert wer
den. Zur Schaffung eines gesteuerten Magnetfeldes beinhaltet
die Vorrichtung eine oder mehrere Magnetdrosseln oder Elek
tromagnete 414.
Die Elektromagnete 414 sind vorzugsweise innerhalb des Kol
bens 406 untergebracht. Die Elektromagnete 414 können mit
einer Steuereinheit 417 durch Drähte 415 elektrisch verbun
den sein, die durch Bohrungen hindurch geführt sind, die in
dem Kolben 406 und dem Arm 408 ausgebildet sind. Die Elek
tromagnete 414 sind in einem Beispiel angrenzend an Passagen
416 angeordnet, die durch den Kolben 406 hindurch ausgebil
det sind.
Die Magnetdrossel kann an jeder geeigneten Stelle positio
niert werden, wo eine Fluidströmung zwischen den Kammern 410
und 412 vorhanden ist. Zum Beispiel kann die Magnetdrossel
von dem Körper 402 der Vorrichtung 400 getrennt ausgebildet
sein und in ähnlicher Weise wie das Ventil 72 bei der Vor
richtung 60 der Fig. 4 angeordnet sein. Die Passagen 416
sorgen für eine Fluidverbindung zwischen den Kammern 410 und
412.
Während des Betriebs der Vorrichtung in einer Aufprallposi
tion kann dann, wenn sich der Kolben 406 innerhalb der Boh
rung 404 bewegt, die Steuereinheit 417 ein entsprechendes
Signal zu den Elektromagneten 414 zum Erzeugen eines Magnet
feldes schicken, um auf diese Weise die wirksame Viskosität
des Fluids durch die Passagen 416 zu ändern und dadurch die
Dämpfungseigenschaften der Vorrichtung 40 zur Wirkung zu
bringen.
Die Vorrichtung 400 kann alternativ auch ein elektro
rheologisches Fluid als Arbeitsfluid und anstelle der Elek
tromagneten 414 Komponenten (nicht gezeigt) zur Schaffung
eines elektrischen Feldes verwenden, das die effektive Vis
kosität des elektro-rheologischen Fluids in ähnlicher Weise
verändert wie ein Magnetfeld bei einem magneto-rheologischen
Fluid.
In Fig. 14 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Energie-Managementvorrichtung bei dem Bezugszeichen
450 dargestellt. Die Energie-Managementvorrichtung 450 liegt
in Form eines Zylinders vor und weist einen Körper 452 mit
einer darin ausgebildeten Bohrung 454 auf. Ein Kolben 456
ist in der Bohrung 454 verschiebbar angeordnet. Ein Arm 457
ist an dem Kolben 456 angebracht. Der Kolben 456 und die
Bohrung 454 bilden ein Paar Kammern 458 und 460, die vor
zugsweise mit einem Arbeitsfluid, wie zum Beispiel Hydrau
likfluid, gefüllt sind. Ein Kanal 462 schafft eine selektive
Fluidverbindung zwischen den Kammern 358 und 460, wie dies
nachfolgend noch erläutert wird.
Die Vorrichtung 450 weist ferner ein Gleitelement 464 auf,
das mit einem Ende 466 des Körpers 452 in Gleiteingriff
steht. Das Gleitelement 464 ist vorzugsweise zur Ausführung
einer linearen Bewegung entlang einer Achse Z angebracht,
die vorzugsweise koaxial zu der linearen Bewegung des Arms
457 relativ zu dem Körper 452 ist. Das Gleitelement 464 ist
mit einem Ende einer Feder 468 verbunden. Das andere Ende
der Feder 468 ist mit dem Körper 452 verbunden. Bei der Fe
der 468 kann es sich um eine beliebige geeignete Federkon
struktion handeln, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder.
Das Gleitelement 464 kann entweder mit der Trägeranordnung
20 oder dem unteren Träger 18 verbunden werden. Der Arm 456
kann wiederum mit der jeweils anderen Einrichtung aus Trä
geranordnung 20 und unterem Träger 18 verbunden werden. Die
Feder 468 ist vorzugsweise derart angebracht, daß die Feder
468 zur Schaffung einer Bewegung des Gleitelements 464 rela
tiv zu dem Körper 452 in beiden Richtungen zusammengedrückt
oder auseinanderbewegt werden kann.
Die Feder 468 ist vorzugsweise eine Feder mit einer relativ
hohen Federkonstante, so daß die Feder 468 während des nor
malen Gebrauchs des Sitzes 10, d. h. außerhalb einer Auf
prallsituation, nicht wesentlich zusammengedrückt oder aus
einanderbewegt wird. Während der normalen Antriebsbedingun
gen sowie beim Verstellen der Verstelleinrichtung der Sitz
rückenlehne 14 sind der Körper 452 und das Gleitelement 464
somit vorzugsweise relativ zueinander festgelegt.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise ein Ventil auf, wie es
schematisch bei dem Bezugszeichen 470 dargestellt ist, das
in ähnlicher Weise wie das Kugelventil 320 der in Fig. 11
gezeigten Vorrichtung 300 wirkt, um einen Rückenlehnen-
Verstellmechanismus zum selektiven Positionieren und Halten
der Sitzrückenlehne 14 in einer beliebigen gewünschten Posi
tion zu schaffen.
Das Ventil 470 ist in dem Kanal 462 positioniert. Das Ventil
470 ist vorzugsweise normalerweise geschlossen und zwischen
einer geöffneten und einer geschlossenen Position betätig
bar, wie zum Beispiel durch manuelle Betätigung durch den
Sitzinsassen. In der geöffneten Stellung erlaubt das Ventil
470 eine Fluidströmung zwischen den Kammern 458 und 460 über
den Kanal 462.
In der geschlossenen Position ist das Fluid an einer Strö
mung durch den Kanal 462 gehindert, so daß eine Bewegung des
Arms 457 relativ zu dem Körper 452 durch hydraulisches Bloc
kieren der Kammern 458 und 460 verhindert ist. Auf diese
Weise kann ein Insasse des Sitzes, an dem die Vorrichtung
450 angebracht ist, den Neigungswinkel der Sitzrückenlehne
14 relativ zu dem Sitzboden 16 durch Steuern des Ventils 470
einstellen. Bei dem Ventil 470 kann es sich um eine beliebi
ge geeignete Ventilkonstruktion handeln.
Die Vorrichtung 450 weist vorzugsweise auch ein Ventil auf,
wie es schematisch bei dem Bezugszeichen 480 dargestellt ist
und das dem Ventil 470 über den Kanal 462 parallel geschal
tet ist. Die Ventile 470 und 480 können somit voneinander
unabhängig verwendet werden. Derjenige Bereich des Ventils
480, der die Fluidströmung durch den Kanal 462 steuert, ist
vorzugsweise in feststehender Beziehung relativ zu dem Kör
per 452 angeordnet.
Das Ventil 480 weist ferner einen Betätigungsarm 482 auf,
der mit der Feder 468 in mechanischem Eingriff steht. Alter
nativ hierzu könnte der Arm 482 auch mit einem Bereich des
Gleitelements 464 verbunden sein. Eine Bewegung des Arms 482
veranlaßt eine Betätigung des Ventils zwischen einer ge
schlossenen Stellung und verschiedenen offenen Stellungen,
wobei dies von dem Ausmaß der Bewegung des Arms relativ zu
dem Körper 452 abhängig ist.
In der geschlossenen Position verhindert das Ventil 480 vor
zugsweise ein Strömen von Fluid durch den Kanal 462, so daß
die Kammern 458 und 460 hydraulisch blockiert werden und ei
ne Bewegung des Arms 457 relativ zu dem Körper 452 verhin
dert wird. Bei einer Aufprallsituation, in der eine ausrei
chende Schwellenkraft auf den Arm 457 wirkt und das Gleit
element 464 die statische Federkraft überwindet, wird die
Feder entweder zusammengedrückt oder auseinanderbewegt, und
das Gleitelement 464 bewegt sich relativ zu dem Körper 452.
Eine Bewegung der Feder 468 verursacht eine Bewegung des Be
tätigungsarms 482. Eine Bewegung des Betätigungsarms 482
veranlaßt wiederum das Ventil 480, einen Austritt des Fluids
aus der einen der Kammern 458 und 460 in die jeweils andere
Kammer 460 oder 458 über den Kanal 462 in gesteuerter Weise
zu ermöglichen. Die Fluidströmung zwischen den Kammern 458
und 460 gestattet dem Arm 457 eine Bewegung relativ zu dem
Körper 452 und dem Gleitelement 464.
Vorzugsweise bewegt sich das Gleitelement 464 über eine re
lativ kleine Distanz relativ zu dem Körper 452 im Vergleich
zu der Bewegungsstrecke des Arms 457 relativ zu dem Körper
452. Das Ventil 480 kann in jeder geeigneten Weise betätigt
werden, wie zum Beispiel durch Öffnen einer gewünschten Öff
nungsgröße zum Ermöglichen der Fluidströmung durch diese.
Die Öffnungsgröße des Ventils 480 ist vorzugsweise propor
tional der Bewegungsstrecke sowie der Bewegung des Betäti
gungsarms 482.
Durch Steuern der Öffnungsgröße kann die Vorrichtung 450 die
Widerstandskraft des Arms 457 relativ zu dem Körper 452
steuern. Die Vorrichtung 450 ist somit dahingehend selbstan
passend, daß eine über den Arm 457 und das Gleitelement 464
auf die Vorrichtung 450 aufgebrachte Kraft in direkter Weise
dem Öffnen des Ventils 480 entspricht, welches die Wider
standskraft des Arms 457 relativ zu dem Körper 452 automa
tisch steuert.
Die Energieabführraten in Relation zu der Zeit können in Ab
hängigkeit von der Stärke der Aufprallkraft geändert werden.
Die zusammendrückbare und auseinanderbewegbare Anbringung
der Feder 468 sorgt für eine in zwei Richtungen mögliche
Steuerung der Sitzrückenlehne 14, so daß die Vorrichtung 450
in beiden Rotationsrichtungen der Sitzrückenlehne 14 funk
tioniert.
Obwohl einige der vorstehend beschriebenen Energie-
Managementvorrichtungen vom Ventil-Typ einen Eingangsdruck
oder eine Eingangskraft oder Trägheit zum Steuern der Vor
richtungen verwenden, können auch andere Eingangskriterien
verwendet werden. Zum Beispiel können die Vorrichtungen 12
und 50 so konfiguriert werden, daß sie auf der Basis der Ge
schwindigkeit reagieren, mit der eine Reaktionskraft an ih
ren jeweiligen Armen relativ zu dem Körper erzeugt wird, um
auf diese Weise die Insassen-Reaktionskräfte und die Be
schleunigung zu vermindern.
Zum Beispiel können diese Typen von selbstanpassenden Dämp
fungseinrichtungen oder Zylindern die Kraft oder die Ge
schwindigkeit während eines anfänglichen prozentualen An
teils der Bewegungsstrecke des Arms, wie zum Beispiel wäh
rend der ersten drei Prozent, abtasten und mechanisch oder
elektrisch mit einem gewünschten Widerstandswert in Abhän
gigkeit von der Kraft- oder Geschwindigkeitsinformation rea
gieren. Eine solche im Handel erhältliche, selbstanpassende
Fluiddämpfungseinrichtung wird von Taylor Devices, Inc.,
hergestellt und unter der Bezeichnung Model W-Series Flui
dicshoks vertrieben.
Obwohl die vorstehend in den Fig. 4 bis 14 dargestellten und
beschriebenen Ausführungsbeispiele der Energie-
Managementvorrichtungen verschiedene Hydraulikventilkonfigu
rationen zum Steuern der Bewegung einer Komponente, wie zum
Beispiel der Sitzrückenlehne 14, verwenden, können auch an
dere nicht-hydraulische Mechanismen zum Steuern der Bewegung
der Sitzrückenlehne 14 verwendet werden.
Zum Beispiel kann die Bewegung der Sitzrückenlehne 14 durch
Metallbearbeitung oder Verformung eines relativ massiven
Elements gesteuert werden, das mit der Sitzrückenlehne 14
betriebsmäßig verbunden ist. Durch Steuern des Ausmaßes der
Materialbearbeitung oder -verformung können die Mechanismen
die Bewegung der Sitzrückenlehne 14 über eine Zeitdauer wäh
rend einer relativen schnellen Beschleunigung des Fahrzeugs
steuern.
In Fig. 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ener
gie-Managementvorrichtung allgemein bei dem Bezugszeichen
500 dargestellt. Die Vorrichtung 500 verwendet im allgemei
nen eine Verformung eines relativ massiven, jedoch verform
baren Materials zum Steuern der Bewegung von zwei Komponen
ten, wie zum Beispiel der Sitzrückenlehne 14 relativ zu dem
Sitzboden 16. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann die
Vorrichtung 500 auch zum Wirken als Rückenlehnen-Verstell
mechanismus für eine rotationsmäßige Verstellung der Sitz
rückenlehne 14 relativ zu dem Sitzboden 16 verwendet werden.
Die Vorrichtung 500 beinhaltet ein Gehäuse, das allgemein
bei dem Bezugszeichen 502 dargestellt ist. Das Gehäuse kann
aus einer Abdeckung 504 gebildet sein, die an einer Befesti
gungsplatte 506 angebracht ist. Ein Block 508 ist in dem In
neren der Abdeckung 504 verschiebbar angebracht.
Vorzugsweise weisen der Block 508 und die Abdeckung 504 kom
plementäre Querschnittsformen auf, so daß der Block 508 in
der Lage ist, sich in dem Inneren der Abdeckung 504 linear
entlang einer Achse X zu bewegen, jedoch an einer Rotations
bewegung darin gehindert ist. Zum Beispiel können der Block
508 und die Abdeckung 504 rechteckige Querschnittsgestalten
aufweisen. Der Block 508 beinhaltet eine Bohrung 510, in der
eine oder mehrere Längsnuten 512 ausgebildet sind.
Vorzugsweise erstrecken sich die Längsnuten 512 in einer
Richtung parallel zu der Achse X. Eine Welle 514 erstreckt
sich durch eine Öffnung 516 der Befestigungsplatte 506 hin
durch. Die Welle 514 weist ein Ende auf, auf dem sich nach
außen erstreckende Längsrippen 518 ausgebildet sind, die mit
den nach innen gehenden Längsnuten 512 des Blocks 508 in
Eingriff bringbar sind. Aufgrund der Längsnut-/Längsrippen-
Anordnung kann sich die Welle 514 relativ zu dem Block 508
und dem Gehäuse 502 linear entlang der Achse X bewegen.
Das Gehäuse 502 wird an der Trägeranordnung 20 oder dem un
teren Träger 18 angebracht. Die Welle 514 wird mit der je
weils anderen Einrichtung aus Trägeranordnung 20 und unterem
Träger 18 verbunden. Vorzugsweise wird die Vorrichtung 500
an dem Schwenkpunkt 32 des Sitzes 10, wie dieser in Fig. 3
dargestellt ist, um die Achse X der Fig. 15 schwenkbar ange
bracht.
Die Vorrichtung 500 weist ferner ein Positionselement auf,
das allgemein bei dem Bezugszeichen 520 dargestellt ist. Das
Positionselement 520 sorgt für eine selektive Bewegung des
Blocks 508 relativ zu der Welle 514, um entweder die Ein
griffslänge der Längsrippen und Längsnuten zu ändern oder
die Längsnuten 512 und Längsrippen 518 vollständig voneinan
der zu trennen.
Das Positionselement 520 weist eine mit Gewinde versehene
Welle 520 auf, die mit einer Gewindebohrung 524 in Eingriff
steht, die in einem an der Abdeckung 504 befestigten Element
526 ausgebildet ist. Ein Eingriffselement 528 ist an einem
Ende der Welle 522 angebracht und steht mit dem Block 508 in
Berührung.
Vorzugsweise ist das Positionselement 520 nicht direkt mit
dem Block 508 verbunden, sondern befindet sich mit diesem
durch die Anlage des Eingriffselements 528 an einer Endflä
che 530 des Blocks 508 in Berührung. Vorzugsweise ist das
Eingriffselement 528 an dem Ende der Welle 522 drehbar ange
bracht. Der Block 508 ist durch eine Feder 532 gegen das
Eingriffselement 528 vorgespannt.
Die Vorrichtung 500 weist ferner eine Steuerung auf, wie zum
Beispiel einen Motor 534. Der Motor 534 ist mit der Welle
522 gekoppelt, um diese rotationsmäßig zu bewegen. Die ge
windemäßige Verbindung der Welle 522 mit der Abdeckung 504
ermöglicht eine Umwandlung der Rotationsbewegung der Welle
522 in eine lineare Bewegung des Blocks 508 über das Positi
onselement 520.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Motor 534 um einen
schnell wirkenden Hochgeschwindigkeits-Elektromotor zum ra
schen Bewegen des Blocks 508. Es versteht sich jedoch, daß
ein beliebiger geeigneter Mechanismus als Ersatz für den Mo
tor 534 und das Positionselement 520 verwendet werden kann,
der den Block 508 in eine gewünschte Position relativ zu der
Welle 514 bewegen kann.
Zum Einstellen der rotationsmäßigen Position der Sitzrücken
lehne 14 relativ zu dem Sitzboden 16 beispielsweise für die
Rückenlehnen-Verstellfunktion wird der Motor 534 aktiviert,
um die Welle 522 in der entsprechenden Richtung rotationsmä
ßig zu bewegen, so daß die Welle 522 und das Eingriffsele
mente 528 in bezug auf Fig. 15 nach rechts bewegt werden.
Die Feder 532 beaufschlagt den Block 508 mit Druck, so daß
sich dieser ebenfalls in Richtung nach rechts bewegt.
Eine ausreichende Bewegung des Blocks führt zu einem Lösen
der Längsnuten 512 und Längsrippen 518. Die Welle 514 kann
sich dann relativ zu dem Gehäuse 502 drehen. Da die Sitzrüc
kenlehne 14 mit der Welle 514 oder dem Gehäuse 502 verbunden
ist, kann die Sitzrückenlehne 14 in eine gewünschte rota
tionsmäßige Position verschwenkt werden.
Zum Beibehalten der gewünschten rotationsmäßigen Position
der Sitzrückenlehne 14 wird der Motor in der entgegengesetz
ten Richtung betätigt, um die Längsnuten 512 und Längsrippen
518 wieder in Eingriff zu bringen. Der Eingriff der Längs
rippen und Längsnuten verhindert im allgemeinen die Rotati
onsbewegung der Sitzrückenlehne 14 während des normalen Be
triebs des Sitzes, d. h. unterhalb eines Schwellenwerts, der
eine Aufprallsituation darstellt.
Während einer Aufprallsituation verursacht eine auf die Wel
le 514 wirkende ausreichende Kraft eine Verformung von einer
oder beiden der in Eingriff befindlichen Längsnuten- und
Längsrippen-Einrichtungen 512 und 518. Die Welle 514 und der
Block 508 sind vorzugsweise aus Materialien, wie zum Bei
spiel Metall, hergestellt, die zur Ausführung einer ausrei
chenden Verformung bei einem gegebenen Krafteingang ausge
wählt sind. Die Größe, Anzahl und Zusammensetzung der Längs
nuten 512 und Längsrippen 518 kann zum Ändern der Deformati
onseigenschaften und somit des Ausmaßes und der Rate der
Energieabsorption verändert werden.
Die Vorrichtung 500 kann durch Betätigung des Motors 534 ak
tiv gesteuert werden, um Einfluß auf die Beschleunigung der
Sitzrückenlehne 14 in bezug auf die Zeit zu nehmen. Der Mo
tor 534 kann durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) in
Verbindung mit verschiedenen Sensoren, wie sie vorstehend
beschrieben wurden, betätigt werden, um den Block 508 rela
tiv zu der Welle 514 zum Ändern der Eingriffslänge der
Längsnuten 512 und Längsrippen 518 zu positionieren.
Die Eingriffslänge der Längsnuten 512 und Längsrippen 518
entspricht der Materialmenge, die unter den relativ hohen
rotationsmäßigen Lasten verformt wird. Somit läßt sich die
Vorrichtung aktiv steuern, so daß die Energieabführraten ge
genüber der Zeit in Abhängigkeit von der Stärke der Auf
prallkraft geändert werden können.
In Fig. 16 und 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Energie-Managementvorrichtung allgemein bei dem Bezugszei
chen 550 dargestellt. Die Vorrichtung 550 ist in ihrer Kon
struktion und Funktion der Vorrichtung 500 ähnlich, indem
die Vorrichtung 550 die Verformung eines relativ massiven,
jedoch verformbaren Materials zum Steuern der Bewegung von
zwei Komponenten verwendet, wie zum Beispiel der Sitzrücken
lehne 14 relativ zu dem Sitzboden 16. Die Vorrichtung 550
ist relativ flach und läßt sich vorteilhafterweise in einen
Rückenlehnen-Verstellmechanismus mit begrenztem Unterbrin
gungsraum integrieren.
Die Vorrichtung 550 beinhaltet eine Abdeckung 552 mit einem
im allgemeinen flachen, kreisförmigen Scheibenbereich 554
und einer ringförmigen Leiste 556, die sich von dem Umfang
des Scheibenbereichs 554 nach außen wegerstreckt. Der Schei
benbereich 554 weist eine zentrale Öffnung 558 sowie eine
Vielzahl von Befestigungsöffnungen 560 auf, die im wesentli
chen um die zentrale Öffnung 558 herum ausgebildet sind.
Die Abdeckung 552 ist an einem äußeren Element 562 ange
bracht und relativ zu diesem festgelegt, wie zum Beispiel
durch Schweißen oder ein anderes geeignetes Befestigungsmit
tel. Das äußere Element 562 weist eine darin ausgebildete
ringförmige Leiste 564 auf, in der eine Vielzahl von sich
radial nach innen erstreckenden Zähnen 566 ausgebildet ist.
Das äußere Element 562 weist ferner eine darin ausgebildete
Öffnung 568 auf.
Ein im allgemeinen flaches, kreisförmiges inneres Element
570 ist zwischen dem Scheibenbereich 554 und dem äußeren
Element 562 angeordnet. Durch das innere Element 570 hin
durch ist eine zentrale Öffnung 571 ausgebildet. In dem in
neren Element 570 ist ferner eine Vielzahl von Befestigungs
öffnungen 573 entsprechend den in dem Scheibenbereich 554
ausgebildeten Befestigungsöffnungen 560 ausgebildet.
Das innere Element 570 weist eine Vielzahl von Zähnen 572
auf, die sich von dem Umfang des inneren Elements 570 radial
nach außen erstrecken. Die Zähne 572 stehen mit den Zähnen
566 in Eingriff, die in dem äußeren Element 562 ausgebildet
sind. Das innere Element 570 ist vorzugsweise durch eine
Vielzahl von Stiften 574 rotationsmäßig relativ zu der Ab
deckung 552 um eine Achse A gegen Rotation festgelegt, je
doch ist das innere Element 570 in der Lage, sich axial ent
lang der Achse A zu bewegen.
Ein Schwenkzapfen 575 ist in der Öffnung 568 angeordnet und
an dem äußeren Element 562 zum Beispiel durch Schweißen fest
angebracht. Somit sind der Schwenkzapfen 575 und das äußere
Element 562 zur Ausführung einer Rotationsbewegung um die
Achse A miteinander gekoppelt. Vorzugsweise haben die in der
Abdeckung 552 ausgebildete Öffnung sowie die in dem inneren
Element 570 ausgebildete Öffnung 571 einen größeren Durch
messer als die entsprechenden Bereiche des Schwenkzapfens
575, um dazwischen einen Spielraum zu schaffen.
Der Schwenkzapfen 575 kann zum Beispiel mit der Trägeranord
nung 20 oder dem unteren Träger 18 verbunden werden, wie
dies vorstehend in bezug auf die Vorrichtung 12 beschrieben
wurde. Die Abdeckung 552 kann dann mit der jeweils anderen
Einrichtung aus Trägeranordnung 20 und unterem Träger 18
verbunden werden.
Die Vorrichtung 550 weist ferner ein Federelement 576 auf,
das zwischen dem Scheibenbereich 554 und dem inneren Element
570 angeordnet ist. Das Federelement 576 spannt das innere
Element 570 in Richtung auf das äußere Element 562 vor, um
eine größere Eingriffslänge über die Breite W der miteinan
der in Eingriff stehenden Zähne 566 und 572 zu erzielen. Bei
dem Federelement 576 kann es sich um einen beliebigen geeig
neten Federmechanismus handeln, wie zum Beispiel eine Belle
ville-Scheibe oder eine Wellenfeder.
Die Vorrichtung 550 beinhaltet ferner ein relativ dünnes,
ringförmiges Stellglied 580, das zwischen dem inneren Ele
ment 570 und dem äußeren Element 562 angeordnet ist. Das
Stellglied 580 hat eine ähnliche Funktion wie der Motor 534
der Vorrichtung 500, indem das Stellglied das innere Element
570 relativ zu dem äußeren Element 562 positioniert, um die
Eingriffsbreite W der Zähne 566 und 572 zu ändern. Bei dem
Stellglied 580 kann es sich um einen beliebigen geeigneten
Mechanismus zum Erzielen dieser Funktion handeln.
Zum Beispiel kann das Stellglied 580 aus einer Legierung
oder einem Draht mit Formgedächtnis hergestellt sein, wie
zum Beispiel aus Nickel-Titan oder Nitinol, das seine Form
bei Erwärmung und Abkühlung ändert, zum Beispiel durch einen
elektrischen Strom, der durch den Draht hindurchfließt. Wei
tere Beispiele für Stellglieder sind piezoelektrische Stell
glieder, Elektromagnete oder ein Elektromotor mit einer An
triebsspindel.
Bei einer Aufprallsituation verursacht eine auf den Schwenk
zapfen 575 wirkende, ausreichende Kraft eine Rotationsbewe
gung des äußeren Elements 562 relativ zu dem inneren Element
570, so daß eine Verformung von einer oder beiden der in
Eingriff befindlichen Zahneinrichtungen 566 und 572 hervor
gerufen wird. Das innere Element 570 und das äußere Element
562 sind vorzugsweise aus Materialien, wie zum Beispiel Me
tall, hergestellt, die zur Ausführung einer ausreichenden
Verformung bei einer gegebenen Eingangskraft ausgewählt wer
den.
Die Anzahl, Größe und Zusammensetzung der Zähne 566 und 572
können zum Ändern der Verformungseigenschaften und somit des
Ausmaßes und der Rate der Energieabsorption variiert werden.
Die Vorrichtung 550 kann durch Betätigung des Stellglieds
580 aktiv gesteuert werden, um auf die Beschleunigungsrate
der Sitzrückenlehne 14 in bezug auf die Zeit Einfluß zu neh
men.
Das Stellglied 580 kann durch eine Steuereinheit (nicht ge
zeigt) in Verbindung mit verschiedenen Sensoren, wie diese
vorstehend beschrieben wurden, betätigt und gesteuert wer
den, um das innere Element 570 relativ zu dem äußeren Ele
ment 562 zu positionieren, um dadurch die Eingriffsbreite W
der Zähne 566 und 572 zu ändern. Die Eingriffsbreite W ent
spricht der Materialmenge, die unter relativ hohen Rotati
onslasten verformt wird. Die Vorrichtung kann somit aktiv
gesteuert werden, so daß die Energieabführraten gegenüber
der Zeit in Abhängigkeit von der Stärke der Aufprallkraft
geändert werden können.
Es versteht sich, daß die Vorrichtung 550 eine beliebige ge
eignete Konfiguration aufweisen kann, die dem inneren Ele
ment 570 eine Bewegung relativ zu dem äußeren Element 562
gestattet. Zum Beispiel könnte die Eingangswelle bzw. der
Schwenkzapfen 575 an dem äußeren Element zur Ermöglichung
einer Rotation zwischen diesen befestigt werden, während ei
ne Translationsbewegung entlang der Achse A unterbunden
wird.
Das innere Element 570 könnte mit dem Schwenkzapfen 575 ent
lang der Öffnung 572 in gewindemäßigem Eingriff stehen, in
dem dazwischen komplementäre Gewindeeinrichtungen ausgebil
det sind. Bei Rotation des Schwenkzapfens 575 um seine Achse
A wird das innere Element 570 rotationsmäßig bewegt, so daß
seine Eingriffsbreite mit dem äußeren Element 562 verändert
wird.
Es können auch pyrotechnische Einrichtungen zum Positionie
ren des inneren Elements 570 relativ zu dem äußeren Element
562 verwendet werden. Pyrotechnische Einrichtungen können
ferner mit Metallverformungs-Energie-Managementvorrichtungen
verwendet werden, wie zum Beispiel den Vorrichtungen 500 und
550, um spezielle Anzahlen und Anordnungsstellen komplemen
tärer Konstruktionen, wie zum Beispiel Längsnuten/-rippen
und Zähne, zu eliminieren, um dadurch eine Anpassung der
Vorrichtung ohne Änderung der Eingriffslänge der komplemen
tären Eingriffsstrukturen zu schaffen.
Stattdessen vermindern die pyrotechnischen Einrichtungen die
Anzahl der komplementären Eingriffsstrukturen auf ein ge
wünschtes Maß, das wiederum einen günstigen Einfluß auf die
Menge des für die komplementären Einrichtungen erforderli
chen Materials hat.
Es versteht sich, daß auch andere Typen der ver formungsmäßi
gen Materialbearbeitung für die Energie-Managementvorrich
ungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Weitere Beispiele sind die Extrusion, das Scheren und die
Kompression. Das Ausmaß der Verformung läßt sich durch Vari
ieren der verformten Materialmenge steuern.
Claims (51)
1. Anordnung für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkomponente,
die einen relativ zu dem Fahrzeug festgelegten ersten
Bereich (16) und einen relativ zu dem ersten Bereich
beweglichen zweiten Bereich (14) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine mit dem ersten und dem zweiten Bereich (16, 14)
verbundene Energie-Managementvorrichtung (12, 50; 60;
100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550)
vorgesehen ist, die die Bewegung des zweiten Bereichs
(14) relativ zu dem ersten Bereich (16) für eine
Zeitdauer während einer raschen Beschleunigung der
Fahrzeugkomponente steuert, um auf die Fahrzeugkomponente
wirkende Spitzenbeschleunigungskräfte zu vermindern.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die
Bewegung des zweiten Bereichs (14) relativ zu dem ersten
Bereich (16) in Abhängigkeit von der Stärke von auf die
Fahrzeugkomponente wirkenden Aufprallkräften geändert
wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450; 500; 550) von einer elektronischen
Steuereinheit (80) gesteuert wird.
4. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die
Bewegung des zweiten Bereichs (14) relativ zu dem ersten
Bereich (16) auf der Basis von Information von einem
Sensor (82) geändert wird, der die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs erfaßt.
5. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist,
daß der erste Bereich ein Sitzboden (16) ist,
daß der zweite Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist, und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die Bewegung der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) auf der Basis von Information von einem Sensor (82) geändert wird, der das Gewicht eines Insassen (33) des Sitzes erfaßt.
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist,
daß der erste Bereich ein Sitzboden (16) ist,
daß der zweite Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist, und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die Bewegung der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) auf der Basis von Information von einem Sensor (82) geändert wird, der das Gewicht eines Insassen (33) des Sitzes erfaßt.
6. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist,
daß der erste Bereich ein Sitzboden (16) ist,
daß der zweite Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist, und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die Bewegung der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) auf der Basis von Information von einem Sensor (82) geändert wird, der die Position des Sitzes relativ zu dem Boden des Fahrzeugs erfaßt.
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist,
daß der erste Bereich ein Sitzboden (16) ist,
daß der zweite Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist, und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die Bewegung der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) auf der Basis von Information von einem Sensor (82) geändert wird, der die Position des Sitzes relativ zu dem Boden des Fahrzeugs erfaßt.
7. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist,
daß der erste Bereich ein Sitzboden (16) ist,
daß der zweite Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist, und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die Bewegung der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) auf der Basis von Information von einem Sensor (82) geändert wird, der die Position der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) erfaßt.
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist,
daß der erste Bereich ein Sitzboden (16) ist,
daß der zweite Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist, und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die Bewegung der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) auf der Basis von Information von einem Sensor (82) geändert wird, der die Position der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16) erfaßt.
8. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die
Bewegung des zweiten Bereichs (14) relativ zu dem ersten
Bereich (16) auf der Basis von Information von einem
Näherungssensor (96) geändert wird, der einen
bevorstehenden Aufprall feststellt.
9. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450; 500; 550) derart gesteuert wird, daß die
Bewegung des zweiten Bereichs (14) relativ zu dem ersten
Bereich (16) auf der Basis von Information von einem
Sensor geändert wird, der die Beschleunigung des
Fahrzeugs erfaßt.
10. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450; 500; 550) die Bewegung des zweiten
Bereichs (14) relativ zu dem ersten Bereich (16) in
Echtzeit auf der Basis einer auf die Vorrichtung
wirkenden Eingangskraft steuert.
11. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugkomponente dazu ausgebildet ist, mit
einem Insassen (33) des Fahrzeugs in derartige Berührung
zu treten, daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150;
200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550) auf den Insassen
(33) wirkende Spitzenbeschleunigungskräfte reduziert.
12. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist, daß der
erste Bereich ein Sitzboden (16) und daß der zweite
Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem
Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist.
13. Anordnung nach Anspruch 12,
gekennzeichnet durch einen Rückenlehnen-
Verstellmechanismus (31) zum verstellbaren Anbringen der
Sitzrückenlehne (14) an dem Sitzboden (16), wobei der
Rückenlehnen-Verstellmechanismus (31) betätigbar ist, um
den Winkel der Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem
Sitzboden (16) zu verstellen.
14. Anordnung nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch einen Entriegelungsmechanismus zum
selektiven Entkoppeln des Rückenlehnen-
Verstellmechanismus (31) von der Sitzrückenlehne (14).
15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückenlehnen-Verstellmechanismus (31) die
Sitzrückenlehne (14) in einem gewünschten Winkel relativ
zu dem Sitzboden (16) hält, wenn eine auf die
Sitzrückenlehne (14) wirkende Eingangskraft unter einem
vorbestimmten Wert liegt.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
gekennzeichnet durch
einen Rückhaltegurt, dessen Enden an dem Sitz befestigt
sind, um einen Insassen (33) auf dem Sitz zurückzuhalten.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450; 500; 550) die Rotationsbewegung der
Sitzrückenlehne (14) relativ zu dem Sitzboden (16)
innerhalb eines Bereichs von ca. 20 bis ca. 30 Grad
steuert.
18. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugkomponente eine Sitzschienenanordnung
(26) ist, wobei der erste Bereich eine untere Schiene
(28) und der zweite Bereich eine obere Schiene (30) ist,
die relativ zu der unteren Schiene (28) verschiebbar
angebracht ist.
19. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung des zweiten Bereichs (30) relativ zu dem
ersten Bereich (28) eine lineare Bewegung ist.
20. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung des zweiten Bereichs (14) relativ zu dem
ersten Bereich (16) eine Rotationsbewegung ist.
21. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 450) einen Zylinder besitzt, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse (61; 101; 152; 202; 252; 302; 402; 452), in dem eine Bohrung (62; 102; 154; 204; 254; 304; 404; 454) ausgebildet ist und das mit dem ersten Bereich betriebsmäßig verbunden ist; und
einen Kolben (64; 104; 163; 216; 256; 306; 406; 456), der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer (68, 70; 108, 110; 170, 172; 220, 222; 260, 262; 310, 312; 410, 412; 458, 460) bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 450) ein Ventil (72; 120; 182; 226; 320; 414; 470) zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer aufweist.
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 450) einen Zylinder besitzt, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse (61; 101; 152; 202; 252; 302; 402; 452), in dem eine Bohrung (62; 102; 154; 204; 254; 304; 404; 454) ausgebildet ist und das mit dem ersten Bereich betriebsmäßig verbunden ist; und
einen Kolben (64; 104; 163; 216; 256; 306; 406; 456), der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer (68, 70; 108, 110; 170, 172; 220, 222; 260, 262; 310, 312; 410, 412; 458, 460) bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 450) ein Ventil (72; 120; 182; 226; 320; 414; 470) zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer aufweist.
22. Anordnung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450) dahingehend selbstanpassend ist, daß sie
die Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu dem ersten
Bereich auf der Basis einer Eingangskraft steuert, die
auf den Kolben (64; 104; 163; 216; 256; 306; 406; 456)
oder das Gehäuse (61; 101; 152; 202; 252; 302; 402; 452)
wirkt.
23. Anordnung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450) dahingehend selbstanpassend ist, daß sie
die Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu dem ersten
Bereich auf der Basis eines Eingangsdrucks steuert, der
auf die erste oder die zweite Kammer (68, 70; 108, 110;
170, 172; 220, 222; 260, 262; 310, 312; 410, 412; 458,
460) wirkt.
24. Anordnung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450) dahingehend selbstanpassend ist, daß sie
die Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu dem ersten
Bereich auf der Basis der Geschwindigkeit des Kolbens
(64; 104; 163; 216; 256; 306; 406; 456) relativ zu dem
Gehäuse (61; 101; 152; 202; 252; 302; 402; 452) steuert.
25. Anordnung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (12, 50; 60; 100; 150; 200; 250; 300;
350; 400; 450) dahingehend selbstanpassend ist, daß sie
die Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu dem ersten
Bereich auf der Basis der Verlagerung des Kolbens (64;
104; 163; 216; 256; 306; 406; 456) relativ zu dem Gehäuse
(61; 101; 152; 202; 252; 302; 402; 452) steuert.
26. Anordnung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (61; 101; 152; 202; 252; 302; 402;
452) mehrere Passagen entlang der Länge der Bohrung
ausgebildet sind, wobei die Passagen in Abhängigkeit von
der Position des Kolbens (64; 104; 163; 216; 256; 306;
406; 456) relativ zu dem Gehäuse (61; 101; 152; 202; 252;
302; 402; 452) selektiv in Fluidverbindung mit der ersten
und der zweiten Kammer sind sowie von der Verbindung mit
der ersten und der zweiten Kammer getrennt sind.
27. Anordnung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil durch eine Längsnut (264) gebildet ist,
die in einer die Bohrung (254) bildenden Innenfläche
ausgebildet ist, wobei die Nut (264) eine stufige
Konfiguration aufweist, so daß Bereiche entlang der Länge
der Nut (264) unterschiedliche Tiefen aufweisen und die
erste und die zweite Kammer (260, 262) über die Nut (264)
in Fluidverbindung miteinander stehen, und daß die
Position des Kolbens (256) entlang der Länge der Nut
(264) die Querschnittsfläche der Nut beeinflußt.
28. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 27,
gekennzeichnet durch
ein Druckentlastungsventil (336) in Fluidverbindung mit
der ersten und der zweiten Kammer (310, 312), wobei das
Druckentlastungsventil (336) in Reihe mit dem Ventil
(334) angeordnet ist und sich bei einem
Schwellenwertdruck in einer der ersten und der zweiten
Kammer (310, 312) in eine geöffnete Position bewegen
läßt, um eine Fluidströmung zwischen einer der beiden
Kammern und dem Ventil (334) zu ermöglichen.
29. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil eine Verengungsöffnung aufweist, die in
dem Strömungsweg zwischen der ersten und der zweiten
Kammer angeordnet ist und den Kolben dazu veranlaßt, sich
mit einem Widerstand relativ zu der Geschwindigkeit der
Translation des Kolbens zu bewegen.
30. Anordnung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil die Fluidströmung zwischen der ersten und
der zweiten Kammer durch Ändern der effektiven
Querschnittsfläche der Öffnung regelt.
31. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil durch einen Elektromagneten steuerbar ist.
32. Anordnung nach Anspruch 21,
gekennzeichnet durch
ein Steuerventil zum Ändern der Position des ersten
Bereichs relativ zu dem zweiten Bereich, wobei das
Steuerventil zwischen einer geöffneten Position, in der
Fluid zwischen der ersten und der zweiten Kammer strömen
kann, und einer geschlossenen Position, in der eine
Strömung von Fluid zwischen der ersten und der zweiten
Kammer verhindert ist, beweglich ist.
33. Anordnung nach Anspruch 32,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil ein Kugelventil (226; 320) ist.
34. Anordnung nach Anspruch 32 oder 33,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugkomponente ein Fahrzeugsitz ist und daß
der erste Bereich ein Sitzboden (16) ist und der zweite
Bereich eine Sitzrückenlehne (14) ist, die mit dem
Sitzboden (16) schwenkbar verbunden ist.
35. Anordnung nach Anspruch 21,
gekennzeichnet durch
ein zweites Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Bohrung
und durch ein zweites Ventil, das in der Bohrung des
zweiten Gehäuses verschiebbar angeordnet ist und das
durch Druckkräfte von der ersten und der zweiten Kammer
vorgespannt wird, die auf gegenüberliegende Flächen des
zweiten Ventils wirken, wobei die Position des zweiten
Ventils in der Bohrung des zweiten Gehäuses die
Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer
beeinflußt.
36. Anordnung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Fluid in der ersten und der zweiten
Kammer und ein magneto-rheologisches Fluid handelt und
daß das Ventil die Fluidströmung zwischen der ersten und
der zweiten Kammer dadurch reguliert, daß das Fluid einem
Magnetfeld ausgesetzt wird, um die effektive Viskosität
des Fluids zu verändern.
37. Anordnung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Fluid in der ersten und der zweiten
Kammer um ein elektro-rheologisches Fluid handelt, und
daß das Ventil die Fluidströmung zwischen der ersten und
der zweiten Kammer dadurch regelt, daß das Fluid einem
elektrischen Feld ausgesetzt wird, um die effektive
Viskosität des Fluids zu verändern.
38. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (350) eine rotierende
Dämpfungseinrichtung beinhaltet, die folgendes aufweist:
ein Gehäuse (352) mit einem darin ausgebildeten bogenförmigen Hohlraum (354), wobei das Gehäuse (352) betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist; und
einen Flügel (356), der in den Hohlraum (354) schwenkbar derart angeordnet ist, daß der Flügel (356) und der Hohlraum (354) eine erste und eine zweite Kammer (362, 364) bilden, wobei der Flügel (356) betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist und
daß die Vorrichtung (350) ferner ein Ventil (370) zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer (362, 364) aufweist.
ein Gehäuse (352) mit einem darin ausgebildeten bogenförmigen Hohlraum (354), wobei das Gehäuse (352) betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist; und
einen Flügel (356), der in den Hohlraum (354) schwenkbar derart angeordnet ist, daß der Flügel (356) und der Hohlraum (354) eine erste und eine zweite Kammer (362, 364) bilden, wobei der Flügel (356) betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist und
daß die Vorrichtung (350) ferner ein Ventil (370) zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer (362, 364) aufweist.
39. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (450) einen Zylinder beinhaltet, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse (452) mit einer darin ausgebildeten Bohrung (454);
ein Element (464), das relativ zu dem Gehäuse beweglich ist und mit dem ersten Bereich betriebsmäßig verbunden ist;
eine Feder (468), die zwischen dem Gehäuse und dem Element angeordnet ist; und
einen Kolben (456), der in der Bohrung (454) des Gehäuses gleitend verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben (456) und die Bohrung (454) eine erste und eine zweite Kammer (458, 460) bilden, wobei der Kolben (456) betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und
daß die Vorrichtung (450) ferner ein Ventil. (470) zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer (458, 460) aufweist, wobei clas Ventil (470) durch die Position des Elements (464) relativ zu dem Gehäuse gesteuert wird und das Element (464) durch eine darauf wirkende Eingangskraft entgegen der Vorspannung der Feder (468) relativ zu dem Gehäuse beweglich ist.
daß die Vorrichtung (450) einen Zylinder beinhaltet, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse (452) mit einer darin ausgebildeten Bohrung (454);
ein Element (464), das relativ zu dem Gehäuse beweglich ist und mit dem ersten Bereich betriebsmäßig verbunden ist;
eine Feder (468), die zwischen dem Gehäuse und dem Element angeordnet ist; und
einen Kolben (456), der in der Bohrung (454) des Gehäuses gleitend verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben (456) und die Bohrung (454) eine erste und eine zweite Kammer (458, 460) bilden, wobei der Kolben (456) betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und
daß die Vorrichtung (450) ferner ein Ventil. (470) zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer (458, 460) aufweist, wobei clas Ventil (470) durch die Position des Elements (464) relativ zu dem Gehäuse gesteuert wird und das Element (464) durch eine darauf wirkende Eingangskraft entgegen der Vorspannung der Feder (468) relativ zu dem Gehäuse beweglich ist.
40. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (500; 550) ein erstes und ein zweites
Element (508, 514; 562, 570) aufweist, die miteinander in
Eingriff stehen, wobei das erste Element betriebsmäßig
mit dem ersten Bereich verbunden ist und das zweite
Element betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden
ist und mindestens eines der Elemente relativ zu dem
anderen Element verformbar ist, wenn es mit einer
vorbestimmten Kraft beaufschlagt wird, und daß die
Vorrichtung die Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu
dem ersten Bereich durch Ändern des Ausmaßes an
Verformung von mindestens einem der Elemente steuert.
41. Anordnung nach Anspruch 40,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Element (508, 514; 562; 570)
durch eine Steuerung in Eingriff miteinander bewegbar
sind, die das Ausmaß an verformbarem Material zwischen
dem ersten und dem zweiten Element steuert.
42. Anordnung nach Anspruch 41,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung ein Motor (534) ist.
43. Anordnung nach Anspruch 41,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung aus einer Legierung mit Formgedächtnis
gebildet sein kann, die ihre Form bei einer
Temperaturänderung ändert.
44. Anordnung nach einem der Ansprüche 40 bis 43,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Element (508, 514) durch
komplementäre Längsnuten (512) und Längsrippen (518)
miteinander in Eingriff stehen.
45. Anordnung nach einem der Ansprüche 40 bis 43,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Element (562, 570) durch
komplementäre Zähne (566, 572) miteinander in Eingriff
stehen.
46. Energie-Managementvorrichtung zum Steuern der Bewegung
zwischen einer ersten und einer zweiten Komponente eines
Fahrzeugs,
gekennzeichnet durch:
einen Zylinder, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse, in dem eine Bohrung ausgebildet ist und das betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist, und einen Kolben, der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und durch
ein Ventil zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wobei es sich bei dem Fluid in der ersten und in der zweiten Kammer um ein magneto-rheologisches oder ein elektro-rheologisches Fluid handelt und wobei das Ventil die Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer dadurch regelt, daß das Fluid einem Magnetfeld bzw. einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, um die effektive Viskosität des Fluids zu ändern.
einen Zylinder, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse, in dem eine Bohrung ausgebildet ist und das betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist, und einen Kolben, der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und durch
ein Ventil zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wobei es sich bei dem Fluid in der ersten und in der zweiten Kammer um ein magneto-rheologisches oder ein elektro-rheologisches Fluid handelt und wobei das Ventil die Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer dadurch regelt, daß das Fluid einem Magnetfeld bzw. einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, um die effektive Viskosität des Fluids zu ändern.
47. Energie-Managementvorrichtung zum Steuern der Bewegung
zwischen einer ersten und einer zweiten Komponente eines
Fahrzeugs,
gekennzeichnet durch:
einen Zylinder, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse, in dem eine Bohrung ausgebildet ist und das betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist, und
einen Kolben, der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und durch
ein Ventil zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wobei das Ventil durch eine Längsnut gebildet ist, die in einer die Bohrung bildenden Innenfläche gebildet ist, wobei die Nut eine Stufenkonfiguration aufweist, so daß Bereiche entlang der Länge der Nut unterschiedliche Tiefen aufweisen, wobei die erste und die zweite Kammer über die Nut miteinander in Fluidverbindung stehen und wobei die Position des Kolbens entlang der Länge der Nut die Querschnittsfläche der Nut beeinflußt.
einen Zylinder, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse, in dem eine Bohrung ausgebildet ist und das betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist, und
einen Kolben, der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und durch
ein Ventil zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wobei das Ventil durch eine Längsnut gebildet ist, die in einer die Bohrung bildenden Innenfläche gebildet ist, wobei die Nut eine Stufenkonfiguration aufweist, so daß Bereiche entlang der Länge der Nut unterschiedliche Tiefen aufweisen, wobei die erste und die zweite Kammer über die Nut miteinander in Fluidverbindung stehen und wobei die Position des Kolbens entlang der Länge der Nut die Querschnittsfläche der Nut beeinflußt.
48. Energie-Managementvorrichtung zum Steuern der Bewegung
zwischen einer ersten und einer zweiten Komponente eines
Fahrzeugs,
gekennzeichnet durch:
einen Zylinder, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse, in dem eine Bohrung ausgebildet ist und das betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist, und
einen Kolben, der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und durch
ein Ventil zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wobei das Ventil eine Verengungsöffnung aufweist, die in dem Strömungsweg zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnet ist und dazu führt, daß sich der Kolben mit Widerstand relativ zu der Geschwindigkeit der Translation des Kolbens bewegt, und wobei das Ventil einen Mechanismus zum Ändern der Querschnittsfläche der Öffnung aufweist.
einen Zylinder, der folgendes aufweist:
ein Gehäuse, in dem eine Bohrung ausgebildet ist und das betriebsmäßig mit dem ersten Bereich verbunden ist, und
einen Kolben, der in der Bohrung des Gehäuses verschiebbar derart angeordnet ist, daß der Kolben und die Bohrung eine erste und eine zweite Kammer bilden,
wobei der Kolben betriebsmäßig mit dem zweiten Bereich verbunden ist; und durch
ein Ventil zum Regulieren der Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wobei das Ventil eine Verengungsöffnung aufweist, die in dem Strömungsweg zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnet ist und dazu führt, daß sich der Kolben mit Widerstand relativ zu der Geschwindigkeit der Translation des Kolbens bewegt, und wobei das Ventil einen Mechanismus zum Ändern der Querschnittsfläche der Öffnung aufweist.
49. Verfahren zum Steuern der Bewegung eines ersten und eines
zweiten Bereichs einer Fahrzeugkomponente,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) Vorsehen einer Fahrzeugkomponente mit einem ersten Bereich, der relativ zu einem zweiten Bereich beweglich ist;
- b) Steuern der Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu dem ersten Bereich für eine Zeitdauer während einer raschen Beschleunigung der Fahrzeugkomponente, um auf die Fahrzeugkomponente wirkende Spitzenbeschleunigungskräfte zu reduzieren.
50. Verfahren nach Anspruch 49,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu dem
ersten Bereich in Abhängigkeit von der Stärke von auf die
Fahrzeugkomponente wirkenden Aufprallkräften geändert
wird.
51. Verfahren nach Anspruch 49,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung des zweiten Bereichs relativ zu dem
ersten Bereich auf der Basis von Faktoren geändert wird,
die ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dem Gewicht eines Insassen
eines Sitzes, an dem die Fahrzeugkomponente installiert
ist, der Position der Fahrzeugkomponente relativ zu einem
feststehenden Bereich des Fahrzeugs, der Feststellung
eines bevorstehenden Aufpralls, der Beschleunigung des
Fahrzeugs sowie einer auf die Fahrzeugkomponente
wirkenden Eingangskraft besteht.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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