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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug
mit zumindest einem zum Fahrzeuginsassen oder senkrecht zu einer
Aufprallrichtung orientierten flächigen Abstützelement. Insbesondere
ist eine solche Sicherheitsvorrichtung für den Schutz von
Fahrzeuginsassen bei einem Seitenaufprall geeignet.
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Die
DE 100 38 719 A1 betrifft
eine Anordnung einer an einer Sitzrücklehne beweglich angelenkten
Seitenlehne, die in einem Ruhezustand in einer abgesenkten Position
an oder in der Sitzrücklehne angeordnet ist. Bei Erkennen
eines Gefahrenfalles wird die Seitenlehne aus der abgesenkten Position
in eine Schutzposition zumindest in den Bereich der Schulter oder
des Oberarmes des Insassen ausgefahren. Zur Vergrößerung
ihrer vertikalen Wirkfläche kann die Seitenlehne einen
Falt- und/oder Klappmechanismus aufweisen. Die Anordnung soll die
Bewegungsfreiheit des auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen
möglichst wenig einschränken und den Insassen
bei einem Seitencrash vor ernstlichen Verletzungen schützen.
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Durch
die relativ langen Hebel und die Anordnung an dem Fahrzeugsitz ist
es schwierig, eine wirksame Schutzeinrichtung auch für
den Thoraxbereich bereitzustellen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sicherheitsvorrichtung
bereitzustellen, mit der schnell und wirksam eine Aufprallschutzeinrichtung
in einem Fahrzeug, insbesondere auch für den Becken- und
Thoraxbereich bereitgestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen
des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
aufgeführt.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung in einem
Kraftfahrzeug mit zumindest einem zum Fahrzeuginsassen oder senkrecht
zur Aufprallrichtung orientierten flächigen Abstützelement,
das bei einem Unfall in Kontakt mit einem Fahrzeuginsassen treten
kann oder eine Abstützung gegen eine Fahrzeugkomponente
erlaubt, sieht vor, dass bei Vorliegen von Sensordaten über
einen Unfall oder über einen bevorstehenden Unfall das
Abstützelement und/oder zumindest ein auf der dem Fahrzeuginsassen
abgewandten Seite des Abstützelementes angeordnetes, im
Wesentlichen flächiges Deformationselement aus einer inaktivierten
Stellung in eine aktivierte Stellung bringbar ist und dass das Deformationselement
in der aktiven Stellung gegenüber dem Abstützelement
energieabsorbierend orientiert ist. Die Anwendung flächiger
Deformationselemente zur Absorption von Kräften, die auf
das Fahrzeug während eines Aufpralles einwirken, beispielsweise
durch den Aufprall eines anderen Fahrzeuges oder den Anprall eines
Fahrzeuginsassen an eine Seitenverkleidung hat den Vorteil, dass
relativ dünne und leichte Segmente eingesetzt werden können,
die in der inaktiven Stellung wenig Platz in Richtung der Kraftwirkung
beanspruchen, in der aktiven Stellung jedoch in der Lage sind, aufgrund
ihrer geänderten Orientierung hohe Kräfte aufzunehmen
bzw. große Energiemengen in Deformationsenergie umzuwandeln.
Die Absorption der kinetischen Energie erfolgt dabei dergestalt,
dass die Deformationselemente eine im Wesentlichen senkrechte Orientierung
zu dem Abstützelement bzw. der Fahrzeugstruktur aufweisen,
so dass die Kräfte innerhalb der Ebene des Deformationselementes
weitergeleitet werden. Die flächigen Deformationselemente
können schnell und ohne hohen Energieaufwand verlagert
werden, so dass sie aus einer inaktivierten Stellung, in der sie wenig
Raum einnehmen, in die aktivierte Stellung überführt
werden können, in der sie in der Lage sind, hohe Druckkräfte
aufzunehmen bzw. abzuleiten oder zu absorbieren. In der aktivierten
Stellung sind die Deformationselemente im Wesentlichen senkrecht oder
in einem relativ steilen Winkel zu der Kontaktfläche mit
dem Abstützelement angeordnet, während in der
inaktiven Stellung die Deformationselemente entweder zusammengelegt
oder im Wesentlichen parallel zu dem Abstützelement orientiert
untergebracht sind. Das flächige Abstützelement
stellt eine möglichst große Fläche zu
dem Fahrzeuginsassen her und schützt diesen bei einem Seitenaufprall
insbesondere im Becken- und Thoraxbereich, wenn die Abstützfläche
mit dem Fahrzeuginsassen in Kontakt tritt. Zwischen der Abstützfläche
und dem Fahrzeuginsassen kann auch ein Airbag, insbesondere ein
im Sitz untergebrachter Seitenairbag angeordnet sein, so dass es
zu keinem unmittelbaren Kontakt zwischen dem Fahrzeuginsassen und
dem Abstützelement kommt. Dabei kann der Airbag irreversibel und
die Sicherheitsvorrichtung mit der Abstützfläche reversibel
ausgelegt sein. Das Abstützelement kann auch hinter einer
Seitenverkleidung oder innerhalb der Fahrzeugkarosserie angeordnet
sein, beispielsweise zwischen zwei Wandungen, und kann bei Bedarf
eine verbesserte Sicherheit aufgrund der veränderten Orientierung
mit verbesserten Deformations- und Absorptionseigenschaften bereitstellen.
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Durch
die bedarfsweise Aktivierung der Deformationselemente wird im Normalbetrieb
des Kraftfahrzeuges keine Beeinträchtigung des Fahrzeugnutzers
vorgenommen. Das Abstützelement kann ebenfalls verlagerbar
ausgebildet sein, bevorzugt zusammen mit den Deformationselementen,
um eine entsprechende Koppelung der Bewegungen der Abstütz-
und Deformationselemente zu erzielen.
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Das
Abstützelement und/oder das Deformationselement kann in
Vertikalrichtung verlagerbar ausgebildet sein, beispielsweise aus
einer abgesenkten Ruheposition in eine angehobene Schutzposition verfahren
werden. Ebenfalls ist es vorgesehen, dass das Abstütz-
und/oder Deformationselement in horizontaler Richtung verlagerbar
ist, um einen ausreichenden Deformationsweg des Deformationselementes
bereitstellen zu können. Ebenfalls ist eine kombinierte
Bewegung in Horizontal- und Vertikalrichtung möglich, beispielsweise
ein Verschwenken des Abstützelementes oder eine Verlagerung
sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung, z. B. durch ein
Verschwenken des Deformationselementes, das dann zusammen mit dem
Abstützelement eine Art Scharnier ausbildet und wie ein
Hebel das Abstützelement in die aktive Position verlagert.
Wird nur das Deformationselement verdreht oder verschwenkt, kann
dass Abstützelement unbeweglich bleiben, sofern es sich
bereits in einer geeigneten Stellung befindet, um einen Fahrzeuginsassen
aufzufangen oder ein Widerlager für das Deformationselement
zu bilden.
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Insbesondere
bei einer Verlagerbarkeit des Abstützelementes in Vertikalrichtung
ist es vorgesehen, dass mehrere Deformationselemente zieharmonikaartig
aneinander angeordnet sind, wobei sich die Deformationselemente
dann in einem gewissen Winkel, der von dem rechten Winkel abweicht,
zu dem Abstützelement orientiert sind.
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Sowohl
das Deformationselement als auch das Abstützelement können
aus einem deformierbaren, insbesondere plastisch deformierbaren
Material gefertigt sein, um Aufprallenergie in Deformationsenergie
umwandeln zu können. Das Abstützelement ist insbesondere
in der Tür- oder Seitenverkleidung eines Kraftfahrzeuges
angeordnet, kann jedoch auch in anderen Verkleidungsteilen des Fahrzeugsinnenraumes
angeordnet sein, beispielsweise in dem Armaturenbrett oder in sonstigen
Teilen der Fahrzeuginnenausstattung, die mit einem Fahrzeuginsassen in
Kontakt kommen können. Grundsätzlich ist es auch
möglich, dass eine solche Sicherheitseinrichtung in einem
Fahrzeugsitz, z. B. in der Rücksitzlehne eines Fahrzeugsitzes
angeordnet ist, um eine erhöhte Sicherheit z. B. im Kniebereich
bereitstellen zu können. Ebenfalls kann eine Verlagerung
der Deformationselemente seitlich neben den Sitznutzer erfolgen,
um eine Energieabsorption zu bewirken.
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Eine
besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass
das Abstützelement an der Armlehne befestigt ist, wobei
die Armlehne bzw. das Abstützelement reversibel angetrieben
und vertikal ausfahrbar ist, um dann im Thorax- und Beckenbereich wirksam
zu werden. Zur reversiblen Betätigbarkeit des Abstützelementes
bzw. der Sicherheitsvorrichtung sind entweder motorische Einrichtungen
oder Kraftspeicher, beispielsweise mechanische oder Kraftspeicher
in Gestalt von Federn vorgesehen. Ebenfalls ist es möglich,
bei einer nicht reversiblen Ausgestaltung der Sicherheitsvorrichtung
diese über einen pyrotechnischen Treibsatz anzutreiben.
Ebenfalls ist es vorgesehen, dass die Deformationselemente reversibel
verlagerbar angetrieben sind.
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Das
Abstütz- oder das Deformationselement kann als ein Gewebe
oder als eine Kunststoffplatte ausgebildet sein, ebenfalls ist es
möglich, das Abstützelement und/oder das Deformationselement
mit einer Wabenstruktur auszustatten, um bei möglichst geringem
Gewicht eine sehr hohe Festigkeit gewährleisten zu können.
Durch die Wabenstruktur wird ebenfalls eine hohe Deformierbarkeit
und damit eine hohe Energieaufnahme gewährleistet.
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Als
Sensoreinrichtungen zur Erkennung eines Unfalles oder eine bevorstehenden
Unfalles können Näherungssensoren oder Fahrwerkssensoren verwendet
werden, ebenfalls kann über andere Quellen, wie beispielsweise
Signale der Fahrdynamikregelung bzw. des Bremssystems, ein nahender
Zusammenprall detektiert und die Sicherheitsvorrichtung ausgelöst
werden. Die Deformationselemente sind bevorzugt lamellenartig ausgebildet
und sind in Fahrzeugrichtung in ihrer Längserstreckung
angeordnet, wobei sie in der aktiven Stellung im Wesentlichen horizontal
ausgerichtet sind. Bei einer reversiblen Ausgestaltung der Sicherheitsvorrichtung
kann die Verstellgeschwindigkeit relativ langsam gewählt werden,
wenn Pre-Crash-Sensoren eingesetzt werden. Dadurch wird die Gefahr
einer Verletzung eines Fahrzeuginsassen durch hervorschnellende
Komponenten verringert, insbesondere wird die Gefahr einer Beeinträchtigung
des Fahrers aufgrund einer schlagartigen Anordnung einer Sicherheitsvorrichtung
neben dem Kopf verringert. Ebenfalls müssen die Rückenlehnen
nicht so ausgebildet sein, dass sie auf jeden Fall breiter als der
Fahrzeuginsasse sind. Sollten die Schultern über die Seitenlehen
hinausragen oder der Ellenbogen auf der Türbrüstung
abgesetzt sein, kann ein Herausschwenken, wie beim Stand der Technik,
zu schweren Verletzungen führen. Erfindungsgemäß kann
dies bei der Sicherheitsvorrichtung nicht stattfinden, da entweder
nur eine langsame Vertikalbewegung oder aber eine Verschwenkbewegung
in das Fahrzeuginnere vorgesehen ist, die den Fahrzeuginsassen nicht
stört. Bei einer Verschwenkung oder Verfahrbewegung nur
der Deformationselemente, die aus einer inaktiven Position, in der
der sie beispielsweise Komponenten in der Tür nicht stören,
in eine aktive Position verlagert werden, merkt der Fahrzeuginsasse
die Versteifung und Verstellung nicht, da das Abstützelement
unbeweglich bleibt. Die Deformationselemente können für den
Fahrzeugnutzer unmerklich aktiviert werden.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 – eine
Sicherheitsvorrichtung im inaktivierten Zustand in einer Türseitenverkleidung;
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2 – eine
Sicherheitsvorrichtung gemäß 1 in
aktivierter Stellung;
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3 – eine
schematische Darstellung der 1 in perspektivischer
Seitenansicht;
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4 – eine
Sicherheitsvorrichtung gemäß 3 in
aktivierter Stellung;
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5 – eine
Sicherheitsvorrichtung gemäß 4 nach
einem Seitenaufprall;
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6 – eine
Variante der Erfindung in inaktiver Stellung;
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7 – eine
Sicherheitsvorrichtung in aktivierter Stellung;
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8 – eine
Sicherheitsvorrichtung nach einem Seitenaufprall;
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9 – den
Bewegungsablauf von einer inaktiven Stellung in eine aktive Stellung;
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10 – Deformationselemente
in inaktiver Stellung;
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11 – Deformationselemente
gemäß 10 in
aktiver Stellung;
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12 – eine
Variante der Deformationselemente; sowie
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13 – Deformationselemente
nach einem Seitenaufprall.
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1 zeigt
eine Fahrzeugseitentür 1 mit einer Seitenscheibe 2,
einer Türinnenverkleidung 3 und einer innerhalb
der Türinnenverkleidung 3 angeordneten Armlehne 4.
Die Armlehne 4 weist in der Normalstellung die übliche
Position auf, in der ein Unterarm bequem aufgelegt werden kann.
Die Armlehne 4 kann an der Oberseite gepolstert ausgebildet sein,
um das geforderte Maß an Bequemlichkeit für den
Fahrzeuginsassen bereitzustellen. Die Armlehne 4 ist in
Vertikalrichtung, also in Richtung auf die Seitenscheibe 2,
beweglich ausgebildet. Unterhalb der Armlehne 4 ist eine
Sicherheitsvorrichtung angeordnet, die sich nach dem Ausfahren der
Armlehne 4 aus der in der 1 dargestellten
inaktiven Stellung in eine in der 2 dargestellten
aktiven Stellung dem nicht dargestellten Fahrzeuginsassen zuordnet.
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In
der 2 ist die angehobene Stellung der Armlehne 4 bzw.
des oberen Polsterelementes der Armlehne 4 gezeigt. Unterhalb
der Armlehne 4 ist ein flächiges Abstützelement 5 zu
erkennen, das aus Gründen der Anschaulichkeit transparent
ausgebildet ist. Hinter dem Abstützelement 5,
also von dem Fahrzeuginsassen abgewandt, sind zieharmonikaartig
angeordnete Deformationselemente 6 angeordnet, die das
Abstützelement 5 gegenüber der Fahrzeuginnenverkleidung 3 oder
dem Türkörper bzw. dem Außenblech abstützen.
Der weitere Aufbau wird anhand der nachfolgenden Figuren näher
erläutert.
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In
der 3 ist die Sicherheitsvorrichtung in einem Teilausschnitt
der 1 und 2 dargestellt. In der 3 ist
die Armlehne 4 in der inaktiven Position und schließt
mit der Vorderkante im Wesentlichen bündig mit der Türinnenverkleidung 3 ab.
Der Armlehne 4 zugeordnet ist das Abstützelement 5,
das aus einem flächigen Kunststoff, einem Gewebe oder dergleichen
hergestellt sein kann. Vorliegend weist das Abstützelement 5 eine
strukturelle Integrität auf, so dass es im Wesentlichen
parallel zu der Fahrzeuginnenverkleidung 3 in Vertikalrichtung
V verlagerbar ist. Unterhalb der Armlehne 4, auf der dem
Fahrzeuginsassen abgewandten Seite der Türinnenverkleidung 3,
und an dem Abstützelement 5 sind lamellenartig
oder zieharmonikaartig angeordnete Deformationselemente 6 angeordnet,
die in ihrer Bereite im Wesentlichen der Tiefe der Armlehne 4 entsprechen.
Aus Gründen der Anschaulichkeit ist die Armlehne 4 leicht
angehoben, so dass die gefaltete, zieharmonikaartige Struktur der
miteinander verbundenen Deformationselement 6 erkannt werden
kann.
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Wird
nun ein bevorstehender Unfall oder ein Unfall über Sensoren
detektiert, wird über einen nicht dargestellten Antrieb
die Armlehne 4 zusammen mit dem Abstützelement 5 in
eine angehobene, aktive Stellung verfahren. Das untere Deformationselement 6 bleibt
dabei mit der dem Fahrzeuginsassen abgewandten Kante an der Fahrzeugstruktur
bzw. der Türstruktur befestigt, während die übrigen
Deformationselemente 6 mit in Vertikalrichtung nach oben
verlagert werden, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Die
dargestellte Ausrichtung der Deformationselemente 6 zeigt,
dass jedes zweite Deformationselement 6 nahezu senkrecht
zu dem Abstützelement 5 orientiert ist, während
schräg gestellte Deformationselemente 6 als Verbindungselemente
untereinander dienen. Durch die im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung
der Deformationselemente 6 zu dem Abstützelement 5 wird
eine erhöhte Steifigkeit gegen eine Stoßbelastung
von außen erreicht, da die auftretenden Kräfte
in der Ebene der flächigen Deformationselemente 6 absorbiert
oder umgewandelt werden. Sollte es zu keinem Aufprall kommen, wird
die Armlehne 4 wieder in die inaktive Stellung, also die
Normalstellung gemäß 1 verfahren.
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Im
Fall eines Seitenaufpralles kann der Fahrzeuginsasse in Kontakt
mit dem Abstützelement 5 treten, wie in der 5 dargestellt,
wodurch sich die Deformationselemente 6 ebenso wie das
Abstützelement 5 verformen. Die Deformationselemente 6 stützen
dabei das Abstützelement 5 gegenüber
der Fahrzeugkarosserie und damit gegenüber einem eindringenden
Gegenstand, beispielsweise einem Fahrzeug oder gegenüber
einem Aufprall auf ein Hindernis großflächig ab.
Die Bewegungsenergie des Fahrzeuginsassen wird dabei in eine Deformationsenergie
umgewandelt, wobei aufgrund der flächigen Ausgestaltung
des Abstützelementes 5 eine punktuelle Belastung
des Fahrzeuginsassen möglichst vermieden wird. Ein unmittelbarer
Kontakt zwischen Abstützelement 5 und Fahrzeuginsasse
ist jedoch nicht notwendig.
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Entgegen
der Darstellung der 2 kann das Abstützelement 5 auch über
die Türbrüstung hinaus angehoben werden, um einen
wirksamen Schutz auch des Schulterbereiches bei einem Seitenaufprall
darstellen zu können.
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Eine
Variante der Erfindung ist in den 6 bis 9 dargestellt.
In der 6 ist das Abstützelement in einer angehobenen
Stellung gezeigt, in der die Deformationselemente 6 in
einem spitzen Winkel zu dem Abstützelement stehen. Grundsätzlich
kann das Deformationselement bzw. können die Deformationselemente 6 auch
parallel zu dem Abstützelement 5 ausgerichtet
sein. In der 7 ist das Abstützelement
in der aktiven Stellung dargestellt, in der die Deformationselemente 6 im
Wesentlichen senkrecht zur flächigen Orientierung des Abstützelementes 5 ausgerichtet
sind. Die Verschwenkbewegung ist durch die beiden Pfeile gezeigt.
Die 8 zeigt das deformierte Abstützelement 5 ebenso
wie das deformierte Deformationselement 6 und die Einwirkrichtung
bei einem Eindringen eines Gegenstandes oder Fahrzeuginsassen in
die Sicherheitsvorrichtung. In der 9 ist schematisch
in Schnittdarstellung gezeigt, wie das Abstützelement 5 aus
der angehobenen, inaktiven Position in eine nach unten und nach innen
verschwenkte aktive Position bewegt wird. Die Deformationselemente 6 wirken
dabei als Hebel, die scharnierartig an dem Abstützelement 5 angelenkt sind.
Grundsätzlich ist zu bemerken, dass das Abstützelement
nicht in unmittelbaren Kontakt mit dem Fahrzeuginsassen treten muss,
vielmehr kann das Abstützelement auch hinter einer Verkleidung
angeordnet sein oder die Verkleidung selbst ausbilden.
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In
den 10 bis 13 ist
die prinzipielle Anordnung der Deformationselemente 6 ohne
verlagerbares Abstützelement 5 dargestellt. In
der 10 sind die Deformationselemente 6 im
Wesentlichen parallel in einer Ebene ausgerichtet und werden im Falle
eines Unfalles oder eines bevorstehenden Unfalles in eine Position
gemäß 11 verschwenkt,
in der die Deformationselemente 6 im Wesentlichen parallel
zueinander in zueinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind. Bevorzugt
werden die Deformationselemente 6 um einen Winkel von 90° verschwenkt,
um eine im Wesentlichen senkrechte Orientierung zu einem Abstützelement
bzw. einer Kontaktfläche und einer Fahrzeugstruktur, beispielsweise einer
Fahrzeugtüraußenhaut herzustellen. Die endgültige
Positionierung ist in der 12 gezeigt.
In der 13 ist die Wirkrichtung der
Kräfte auf die Deformationselemente 6 dargestellt.
Sowohl von der Fahrzeugaußenseite als auch von der Fahrzeuginnenseite
wirken Druckkräfte auf die Deformationselemente 6 und
deformieren diese.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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