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Die
Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem für einen
Fahrzeuginsassen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
aus Sicht des Insassenschutzes schwer zu beherrschende Unfallsituation
ist die eines seitlich versetzten Frontalzusammenstoßes oder
Schrägaufpralls.
Selbst bei Vorhandensein eines Frontgassackes und eines Seiten- und/oder Vorhanggassacks besteht
hier die Gefahr, dass der Kopf des Insassen in einer relativ zum
Fahrzeug schräg
nach vorne gehenden Bewegung in Kontakt mit der A-Säule kommt.
Diese Gefahr besteht insbesondere bei engen und flach gebauten Sportwagen.
Es bestehen derzeit allgemein starke Bemühungen, den Insassenschutz
bei der genannten Unfallsituation zu verbessern.
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Aus
der
DE 203 12 596
U1 ist ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem bekannt, in dem
ein harter Seitenairbag als Leitelement vorgesehen ist, der die
schräg
nach vorne gehende Bewegung eines Insassen bei einem schrägen Frontalzusammenprall abfängt und
so den Kopf des Insassen auf einen ebenfalls vorhandenen Frontairbag
leitet. Hierbei wird vorgeschlagen, diesen Seitenairbag relativ
weit vorne in der Seitenverkleidung anzuordnen, um Platz für einen
zweiten, weicheren Seitenairbag zu haben, der dem Insassen Schutz
bei einem reinen Seitenaufprall bietet.
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Da
jeder bei einem Unfall aktivierte Gassack selbst ein gewisses Risiko
für die
Insassen darstellt und weiterhin relativ hohe Reparaturkosten nach dem
Unfall nach sich zieht, ist es stets ein Ziel, die Ansteuerung der
Gassäcke
so auszulegen, dass sie während
des Unfallhergangs mit großer
Wahrscheinlichkeit einen positiven Effekt auf den zu schützenden Insassen
ausüben.
Mit anderen Worten: Das Zünden von
Gassäcken
soll dann unterdrückt
werden, wenn sie mit großer
Wahrscheinlichkeit keine positiven Auswirkungen haben.
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In
der
DE 203 12 596
U1 wird deshalb vorgeschlagen, dass nur dann beide Gassäcke, nämlich der
den Insassen leitende Seitengassack und der zugehörige Frontgassack
aktiviert werden, wenn ein seitlich versetzter Frontalaufprall oder
ein Aufprall von schräg
vorne vorliegt. Diese Bedingung ist auch logisch richtig, denn der
leitende Seitengassack ist bei einem reinen Frontalzusammenstoß, der Frontgassack
bei einem reinen Seitenaufprall für den Insassen ohne Nutzen.
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Da
jedoch Frontalzusammenstöße, seitlich versetzte
Frontalzusammenstöße oder
ein Aufprall von schräg
vorne mit bisherigen Detektoren nur schwer voneinander zu unterscheiden
sind, muss bei einer solchen Unterscheidung entweder in Kauf genommen
werden, dass der leitende Seitengassack auch in Fällen nicht
auslöst,
in denen er nützlich
gewesen wäre,
oder häufig
nutzlos ausgelöst
wird, was insbesondere auch zu unnötig hohen Reparaturkosten führt.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Rückhaltesystem
dahingehend weiterzubilden, dass unnötige Auslösungen verhindert werden, ohne
die Sicherheit des Systems zu beeinträchtigen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Rückhaltesystem
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es
hat sich herausgestellt, dass bei den allermeisten Fahrzeugtypen
ein den Insassen bei einem seitlich versetzten Frontalzusammenprall
leitender Seitengassack die Kinematik des Insassen nur dann positiv
beeinflussen kann, wenn dieser nicht angegurtet ist. Bei angegurteten
Insassen bleibt ein positiver Effekt aus. Es wird deshalb vorgeschlagen,
die Auslösung
nicht in erster Linie von der Art des Frontalzusammenpralls abhängig zu
machen, sondern davon, ob sich auf dem betreffenden Sitz ein Insasse befindet,
und ob dieser angegurtet ist oder nicht. Es ist klar, dass – Verfügbarkeit
geeigneter Sensorik vorausgesetzt – die Art des Frontalzusammenstoßes, seitlich
versetzten Frontalzusammenstoßes
oder Schrägaufpralls
als weiteres Kriterium für
das Auslösen
oder Nichtauslösen
des Seitengassacks genutzt werden kann.
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Das
sich neben dem Insassen im oder an der Innenverkleidung des Kraftfahrzeugs
befindliche Leitelement, das sich bei einer oben genannten Unfallsituation
in Richtung des Insassen bewegt, soll selbst keine Energie absorbieren,
sondern dient ausschließlich
der Lenkung der Bewegungsrichtung des Insassen in Richtung des Frontgassackes.
Es kann deshalb als sehr harter Gassack, insbesondere ohne Ventilationsöffnung ausgeführt sein.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
gemäß den Ansprüchen 7 bis
12 wird vorgeschlagen, dass das bewegliche Leitelement, das auf
die Bewegungsrichtung des Insassen einwirkt, ein Teil der Innenverkleidung
des Fahrzeugs ist. Hierdurch wird es insbesondere möglich, diesen
Teil des Rückhaltesystems
ganz oder teilweise reversibel auszugestalten, was sich natürlich günstig auf
die Reparaturkosten auswirkt. Weiterhin hilft diese Ausgestaltung
dabei, das Leitelement steif auszugestalten.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform
ist in den Ansprüchen
15 bis 18 angegeben, und eignet sich insbesondere für den Einsatz
in Cabrios. Hier befindet sich häufig
die A-Säule
sehr nah am Kopf des Insassen und ist darüber hinaus aus Gründen des Überrollschutzes
sehr massiv ausgebildet. Durch eine Vorverlagerung eines Verkleidungselements
der A-Säule
während
des Unfalls kann zum einen der Kopf des Insassen zu einem frühen Zeitpunkt
in Richtung des Frontgassackes abgelenkt werden. Weiterhin kann
das von der A-Säule
weg bewegte Verkleidungselement beispielsweise gegen die Kraft einer Feder
vom Kopf des Insassen wieder in Richtung der A-Säule
bewegt werden, so dass die Bewegung des Kopfes vor Auftreffen auf
die steife A-Säule
wesentlich gebremst ist. Vorzugsweise ist das Verkleidungselement
hierbei in einem unteren Bereich schwenkbar mit dem Fahrzeug, also
insbesondere mit der A-Säule,
verbunden.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus den nun mit
Bezug auf die Figuren näher
erläuterten
Ausführungsbeispielen.
Hierbei zeigen:
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1 Eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 die
der Steuerung des Leitelements zugrundeliegende Logik,
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3 die
Darstellung einer idealen Position des Leitelements in der Beifahrertür eines
Kraftfahrzeugs,
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4 ein Ausführungsbeispiel eines Leitelements
mit Bälgen,
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5 ein Ausführungsbeispiel eines Leitelements
mit einer Kniehebelkonstruktion,
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6 ein
Ausführungsbeispiel
eines Leitelements mit einer Doppelkniehebel-Konstruktion und
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7 ein
Ausführungsbeispiel
eines Leitelements mit einer Scherenkonstruktion,
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8a-c
die Bewegung eines Dummys bei einem 30° Schrägaufprall in einer Ansicht
von der Seite,
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9a-c
das in den 8a bis c Gezeigte in einer Ansicht
von oben,
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10a-10e das
Wirkungsprinzip eines herausschwenkbaren Verkleidungselements der A-Säule,
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11a-c ein Ausführungsbeispiel
des in den 10 Gezeigten mit einer
Blattfeder,
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12a-c ein Ausführungsbeispiel
mit einem Kniehebelmechanismus und
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13a-c ein Ausführungsbeispiel
mit einem expandierbaren Gassack.
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1 zeigt
schematisch alle Bestandteile eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems.
Hier dargestellt ist das Rückhaltesystem,
welches dem Fahrersitz zugeordnet ist. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Rückhaltesystem
für die
Vordersitze, also für
Fahrer- und Beifahrersitz geeignet. Vor dem Insassen – hier dem
Fahrer – ist
in bekannter Art und Weise ein Frontgassack 58 angeordnet.
Weiterhin befindet sich in der Tür 50 ein
als Leitelement dienender Seitengassack 20, dessen Prallfläche 22 sich
im wesentlichen vom Oberarm-Schulterbereich bis etwa zur Prallfläche 58a des
Frontgassacks erstreckt. Der Seitengassack 20 bildet hier
das Leitelement und die Prallfläche 22 des
Gassacks bildet die Oberfläche des
Leitelements. Vorzugsweise schließt die Prallfäche 22 des
Gassacks 20 mit der Fahrzeuglängsachse L einen spitzen Winkel φ ein, so
dass der Oberarm-Schulterbereich
des Insassen zur Fahrzeugmitte hin gelenkt wird. In bestimmten geometrischen
kann es auch sinnvoll sein, dass sich die Prallfläche des Seitengassacks
parallel zur Türinnenverleidung
erstreckt, also φ =
0 ist. Der Seitengassack 20 soll auch bei Kontakt mit dem
Insassen eine möglichst
geringe Verformung zeigen, so dass er mit hohem Innendruck beaufschlagt
wird und keine Ventilationsöffnung
aufweist.
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Die
Gasgeneratoren 24,25 der beiden Gassäcke werden
durch die Steuerungseinheit 10 angesteuert. Die Steuerungseinheit
ist mit einem Beschleunigungssensor 12 verbunden, der ein
Steuersignal bei einem Frontalzusammenstoß, einem seitlich versetzten
Frontalzusammenstoß oder
einem Schrägaufprall
erzeugt. Wird ein solcher Fahrzustand detektiert, betätigt die
Steuerungseinheit 10 den Gasgenerator 25 des Frontgassackes 58.
Der Gasgenerator 24 des Seitengassackes 20 wird
nur dann betätigt,
wenn ein Insasse auf dem entsprechenden Sitz sitzt – was natürlich im
Falle des Fahrersitzes stets gegeben ist – und dieser Insasse nicht angegurtet
ist. Die notwendigen Informationen enthält die Steuerungseinheit 10 – soweit
notwendig – von
einem im Sitz integrierten Belegungssensor 14 und einem
Gurtsensor 16. Der Belegungssensor 14 kann hierbei
beispielsweise auf Gewichts-, Kapazitäts- oder Induktionsänderungen
reagieren. Im Falle des Fahrersitzes kann auf einen solchen Sensor
verzichtet werden, da mit Betä tigung
der Zündung
die Information "Fahrersitz
belegt" bereits
vorliegt. Im Falle des Beifahrersitzes ist ein Belegungssensor jedoch zwingend.
Der Gurtsensor 16 kann im Aufroller oder im Gurtschloss
integriert sein. Die Logik, die der Betätigung oder Nichtbetätigung des
Leitelements zu Grunde liegt, ist in 2 dargestellt.
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3 zeigt
eine bevorzugte Position des Leitelements E am Beispiel einer Beifahrertür. Das Leitelement
L ist unmittelbar unter dem Fenster 56 angeordnet und erstreckt
sich im wesentlichen bis zur hinteren Türkante, so dass es sich bis
zum Schulterbereich des Insassen – hier des Beifahrers – erstreckt, um
so zu einem frühen
Zeitpunkt die Bewegungsrichtung des Insassen in gewünschter
Art und Weise zu beeinflussen.
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Wie
bereits erwähnt,
sollen die Reparaturkosten des Kraftfahrzeugs nach einem Unfall
gering gehalten werden. Erfindungsgemäß wird dies zunächst dadurch
erreicht, dass durch die eben beschriebene Ansteuerung unnötige Auslösungen möglichst
vermieden werden. Ein anderer Gesichtspunkt ist die Reparaturfreundlichkeit
eines bei einem Unfall ausgelösten
Leitelements. Diese ist insbesondere dann gegeben, wenn es ganz
oder teilweise reversibel arbeitet. Die folgenden Ausführungsbeispiele
zeigen Ausführungsformen
eines Leitelements, mit denen eine vollständige oder zumindest teilweise
Reversibilität
erreicht werden kann.
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All
diesen Ausführungsformen
liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Leitelement keine Energie
aufnehmen soll, seine Oberfläche
also relativ hart sein darf bzw. sein soll. In den nun beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird als Oberfläche
deswegen ein Teil der Innenverkleidung, d.h. in der Regel der Türverkleidung,
des Fahrzeugs genutzt, welcher unter Zuhilfenahme von Scharnieren
und/oder Sollbruchstellen aus der übrigen Innenverkleidung in Richtung
des Insassen herausbewegt oder herausgeschwenkt werden kann. Es
ist auch möglich,
dass der bewegliche Teil der Innenverkleidung mit der übrigen Innenverkleidung überhaupt
nicht verbunden ist, und ein separates Bauteil bildet.
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4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, das
dieser Idee folgt. Der bewegliche Teil 30 der Innenverkleidung 62 der
Tür 50 ist
mit den beiden Faltenbälgen 34 verbunden.
Die Faltenbälge 34 sind durch
Gasgeneratoren 24 antreibbar, so dass der bewegliche Teil 30 aus
der übrigen
Türverkleidung
herausbewegt wird. Die Oberfläche
des beweglichen Teils ist also die Oberfläche des Leitelements. Im aktivierten
Zustand (4b) schließt auch hier die Oberfläche des
beweglichen Teils mit der Fahrzeuglängsachse einen spitzen Winkel φ ein.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der
bewegliche Teil 30 der Innenverkleidung über ein
Scharnier 40 mit der übrigen
Innenverkleidung verbunden ist. Die Betätigung erfolgt über einen Kniehebelmechanismus 38,
der von einem Linearantrieb 36 beaufschlagt wird. Der Linearantrieb 36 kann hier
beispielsweise elektromotorisch/elektromagnetisch, pyrotechnisch
oder mechanisch unter Zuhilfenahme einer vorgespannten Feder arbeiten.
Zur Begrenzung der Bewegung dient der Anschlag 39. Da der
zumeist aus Metall bestehende Kniehebelmechanismus reversibel arbeitet,
muss nach einer Betätigung
lediglich der Linearantrieb neu eingerichtet oder ersetzt und gegebenenfalls
der bewegliche Teil 30 der Innenverkleidung ausgetauscht
werden.
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Ein
weiterer Vorteil einer solchen Ausführungsform gegenüber einer
Lösung
mit einem Seitengassack ist, dass der bewegliche Teil 30 der
Innenverkleidung ohne zusätzliche
Maßnahmen
während
des gesamten Unfallablaufs, der beispielsweise bei einem Überschlag
relativ lang sein kann, in seiner Position bleibt. Will man das
auch mit einem Gassack erreichen, der ja wie oben beschrieben einen
hohen Innendruck haben muss, so muss man einen relativ großen Aufwand
hinsichtlich der mechanischen Stabilität und der Dichtigkeit des Gassacks
betreiben.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
das demjenigen aus 5 ähnlich ist,
jedoch mit einem Doppelkniehebelmechanismus arbeitet. Hierbei wird nicht
nur ein Ausklappen, sondern ein vollständiges Ausstellen des beweglichen
Teils 30 der Innenverkleidung, ähnlich dem Ausführungsbeispiel
in 4, erreicht.
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7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
wobei der Linearantrieb 36 auf den Knotenpunkt eines Scherenmechanismus 44 wirkt.
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Nachfolgend
wird ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems erläutert. Dieses
Ausführungsbeispiel
ist insbesondere für
Cabrios geeignet und verbessert den Schutz ungegurteter Insassen
bei einem Schrägaufprall,
beispielsweise bei einem 30°-Schrägaufprall.
Die 8a bis c und 9a bis
c zeigen die Kinematik eines ungegurteten Dummys bei einem 30°-Frontalzusammenstoß. Man sieht,
insbesondere in der 9c, dass der Dummy ohne weitere
Maßnahme den
(nicht dargestellten) Fahrer-Gassack verfehlt und der Kopf des Dummys
sehr früh
in Kontakt mit der sich nah am Kopf des Dummys befindenden A-Säule kommt.
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Wie
in den 10a bis 10e dargestellt, ist
deshalb ein Verkleidungselement 72 schwenkbar um die Achse
A an der A-Säule 70 befestigt
und verfügt über ein
hier schematisch dargestelltes Betätigungselement B, das im Falle
eines Seitencrashs, eines Frontalcrashs oder eines seitlich versetzten Frontalcrashs
dann, wenn ein ungegurteter Insasse detektiert wird, das Verkleidungselement 72 nach
innen schwenkt. Die Drehachse A befindet sich hierbei in einem unteren
Bereich des Verkleidungselements 72, so dass insbesondere
der obere Bereich des Verkleidungselements 72 ins Innere
des Kraftfahrzeugs kommt. Hierdurch wird das Kopfverletzungsrisiko
unter zweierlei Gesichtspunkten herabgesetzt: Zum einen kann der
Kopf das Verkleidungselement 72 – vorzugsweise unter Energieaufnahme
eines Elements oder Energiedissipation – in Richtung der A-Säule drücken, so
dass bei Aufprall des Kopfes auf die starre A-Säule der Kopf schon erheblich
abgebremst ist. Zum anderen kann der Kopf schon zu einem frühen Zeitpunkt
nach innen in Richtung des Frontgassacks, also beispielsweise des
Fahrer-Gassacks, abgelenkt werden.
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Die 11 bis 13 zeigen
verschiedene Ausführungsformen
des Betätigungselementes
B. Die 11a bis c zeigen ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das Betätigungselement
eine Blattfeder 74 ist, die sich bogenförmig zusammenzieht, sobald
ein (nicht dargestellter) Betätigungsmechanismus
betätigt
wird. Diese Ausführungsform
hat insbesondere den Vorteil, dass sie sehr flach baut, was natürlich wichtig
ist, da in der Regel zwischen A-Säule A und Verkleidungselement 72 nur
wenig Bauraum vorhanden ist.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 12a bis c wird das Verkleidungselement 72 durch
einen Kniehebelmechanismus 38 mit einer Schraubenfeder 76 bewegt.
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Bei
den mit Federn arbeitenden Ausführungsformen
ist ein Rastsystem vorgesehen, das eine Rückbewegung der Feder, nachdem
das Verkleidungselement vom Kopf in Richtung der A-Säule gedrückt wurde,
verhindert. Somit nimmt die Feder Bewegungsenergie des Insassen
auf.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 13a bis c erfolgt die Bewegung
des Verkleidungselements 72 mittels des A-Säulen-Gassacks 78.
Verfügt
der A-Säulen-Gassack über eine
Abströmöffnung,
so wird bei Bewegung des Verkleidungselements gegen die A-Säule durch
Auspressen von Gas aus dem Gassack Energie – also Bewegungsenergie des
Insassen – dissipiert.
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- 10
- Steuerungseinheit
- 12
- Beschleunigungssensor
- 14
- Belegungssensor
- 16
- Gurtsensor
- 20
- Seitengassack
- 22
- Prallfläche
- 24
- Gasgenerator
des Seitengassacks
- 25
- Gasgenerator
des Frontgassacks
- 30
- beweglicher
Teil
- 32
- Oberfläche
- 34
- Faltenbalg
- 36
- Linearantrieb
- 38
- Kniehebelmechanismus
- 40
- Scharnier
- 44
- Scherenmechanismus
- 50
- Tür
- 56
- Fenster
- 58
- Frontgassack
- 58a
- Prallfläche des
Frontgassacks
- 62
- Innenverkleidung
- 70
- A-Säule
- 72
- Verkleidungselement
- 74
- Blattfeder
- 76
- Schraubenfeder
- 78
- A-Säulen-Gassack
- A
- Achse
- L
- Fahrzeuglängsachse
- E
- Leitelement
- φ
- spitzer
Winkel