DE102011122203A1

DE102011122203A1 - Rückhaltevorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011122203A1
Application number: DE102011122203A
Authority: DE
Inventors: Franz Keinberger; Dr. Knickrehm Andre
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-24
Also published as: DE102011122203B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rückhaltevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit der in einer Pre-Crash-Phase (Δt) vor einem möglichen Unfall-Zeitpunkt (t_C) ein Fahrzeuginsasse (3) in einer Rückverlagerung (R) über einen Rückverlagerungsweg (Δs_R) entgegen der Fahrtrichtung (x) nach hinten verlagerbar ist. Erfindungsgemäß weist die Rückhaltevorrichtung ein Ververlagerungsmittel (5, 7) auf, mit dem der Fahrzeuginsasse (3) zeitlich vor der Rückverlagerung (R) in einer Vorverlagerung (V) um einen Vorverlagerungsweg (Δs_V) nach vorne verlagerbar ist. Zudem ist ein Airbag (10), etwa ein Kopfaufschlag-Airbag, vorgesehen, der in der Pre-Crash-Phase (Δt) aktivierbar ist. Der Airbag (10) fängt die Vorverlagerung (V) des Fahrzeuginsassen (3) unter Vermeidung eines unmittelbaren Kontakts mit dem Lenkrad (6) und/oder mit der Instrumententafel auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückhaltevorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder ein Verfahren zum Rückhalten eines Fahrzeuginsassen nach dem Patentanspruch 11.
In Fahrzeugen sind vielfach Sicherheitssysteme eingerichtet, die auf den Schutz der Insassen im Falle eines Fahrzeug-Zusammenstoßes gerichtet sind. Neben den Airbagsystemen werden dabei Systeme angewendet, die bereits im Vorfeld einer nahenden Unfallgefahr aktiviert werden können. Die Aktivierung solcher Systeme erfolgt durch eine Crasherkennung mittels Radar, Ultraschall-, Video- oder sonstiger Abstandssensorik im Pre-Crash-Fall.
Aus der DE 197 49 838 B4 ist ein derartiges System bekannt, bei dem in einer Vorstufe vor einem nicht mehr zu vermeidenden Unfall der Fahrzeugsitz mitsamt dem Insassen entgegen der zu erwartenden Belastungsrichtung beim Fahrzeug-Aufprall nach hintenverlagert wird und dadurch der zur Verfügung stehende Abbremsweg des Fahrzeuginsassen verlängert wird. Die Rückverlagerung des Fahrzeuginsassen erfolgt daher unmittelbar vor einem möglichen Unfall entgegen der Fahrtrichtung nach hinten über einen vorgegebenen Rückverlagerungsweg.
Die Rückverlagerung des Fahrzeuginsassen dient dazu, die Geschwindigkeit des Fahrzeuginsassen relativ zur Fahrzeugumgebung bzw. dessen Absolutgeschwindigkeit zum Crash-Zeitpunkt zu reduzieren, um dadurch die Belastung für den Fahrzeuginsassen weitgehend zu minimieren. Die Ausgangsposition für die Rückverlagerung ist dabei eine vom Fahrzeuginsassen eingestellte Komfortposition. Ausgehend von dieser Komfortposition wird der Fahrzeuginsasse in eine crashgünstige Sitzposition rückverlagert. Je nach eingestellter Komfortposition kann daher der für die Rückverlagerung zur Verfügung stehende Fahrzeuginnenraum gegebenenfalls nicht optimal, das heißt maximal, genutzt werden, um den Fahrzeuginsassen zum Crash-Zeitpunkt auf eine möglichst große Relativgeschwindigkeit entgegen der Fahrtrichtung zu beschleunigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rückhaltevorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, deren Nutzen im realen Unfallgeschehen gesteigert ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass, je nach eingestellter Komfortposition, der für die Rückverlagerung verfügbare Beschleunigungsweg nach hinten im ungünstigen Fall sehr gering sein kann. Demgegenüber ist gemäß der Erfindung der für die Rückverlagerung verfügbare Beschleunigungsweg des Fahrzeuginsassen nach hinten unabhängig von der vorher eingestellten Komfortposition. Dies wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 mit Hilfe eines Vorverlagerungsmittels erreicht, mit dem der Fahrzeuginsasse vor der Rückverlagerung in einer Vorverlagerung um einen Vorverlagerungsweg nach vorne, das heißt in der Fahrtrichtung, verlagert wird. Auf diese Weise wird der dann für die Rückverlagerung des Fahrzeuginsassen verfügbare Beschleunigungsweg erheblich verlängert und dadurch der Fahrzeuginsasse während der Rückverlagerung, im Vergleich zum Stand der Technik, wesentlich stärker nach hinten beschleunigt, wodurch dessen Relativgeschwindigkeit nach hinten erhöht wird und damit die Insassenbelastung noch weiter reduziert wird.
Allgemein ausgedrückt erfolgt also eine Nutzung der Fahrzeug-Bremsverzögerung und eine temporäre Deaktivierung des Gurt-Sensors zur Ermöglichung einer Phase sehr geringer Insassen-Rückhaltewirkung zugunsten einer darauf folgenden Phase mit einer umso stärker wirkenden Rückhaltewirkung mit dem Ziel, den zur Verfügung stehenden Raum für die anschließende Rückverlagerung zu vergrößern, um mit Hilfe einer sehr schnellen dynamischen Rückverlagerung des Insassen die Geschwindigkeit des Insassen zum Crash-Zeitpunkts deutlich zu reduzieren. Die dynamische Rückverlagerung des Insassen kann mit Hilfe eines sehr schnell und sehr stark wirkendem elektromechanischen reversiblen Gurtstraffer erfolgen.
Vor diesem Hintergrund kann die Pre-Crash-Phase bevorzugt in zwei Phasenabschnitte aufgeteilt sein. Im ersten Phasenabschnitt wird der Fahrzeuginsasse ausgehend von der insassenseitig eingestellten Komfortposition über den Vorverlagerungsweg in eine Pre-Crash-Position nach vorne vorverlagert. Anschließend wird der Fahrzeuginsasse im zweiten Phasenabschnitt um einen Rückverlagerungsweg in eine Crash-Position nach hinten rückverlagert.
Bei der, in der Pre-Crash-Phase erfolgenden aktiven Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen ist ein möglicher Kontakt des Fahrzeuginsassen mit dem Lenkrad oder der Instrumententafel zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist hierfür ein Airbag im Lenkrad bzw. in der Instrumententafel vorgesehen. Der Airbag wird unmittelbar mit dem Beginn der Pre-Crash-Phase aktiviert. Der aktivierte Airbag fängt die Vorverlagerungs-Bewegung des Fahrzeuginsassen unter Vermeidung eines unmittelbaren Kontaktes mit dem Lenkrad/der Instrumententafel vom aktivierten Airbag „weich” auf. Die oben erwähnte Pre-Crash-Position, die vom Fahrzeuginsassen nach erfolgter Vorverlagerung eingenommen wird, ist daher mit Hilfe des aktivierten Airbags definiert.
Damit der Fahrzeuginsassen im oben genannten ersten Phasenabschnitt nach vorne verlagert wird, kann der folgende Sachverhalt genutzt werden: So kann davon ausgegangen werden, dass unmittelbar vor einem nahenden Unfall typischerweise noch eine fahrerseitige Notbremsung aufgrund natürlicher Reflexe des Fahrers erfolgt. Bevorzugt kann das Fahrzeug mit einer Notbremsanlage ausgestattet sein, die vor dem von der Pre-Crash-Sensorik prognostizierten Zusammenstoß automatisch bremst und bei sehr guten Reibungsverhältnissen eine Verzögerung von ca. 10 m/s erreichen kann. In diesem Fall wirkt während der Pre-Crash-Phase eine zusätzliche Bremsverzögerung in der Fahrtrichtung auf den Fahrzeuginsassen. Der im Fahrzeugsitz ruhende Fahrzeuginsasse wird daher in dieser Situation mittels einer Bremskraft so weit vorverlagert, wie es der Sicherheitsgurt zulässt. Zur Realisierung der Vorverlagerung kann daher während der Pre-Crash-Phase beispielhaft ein elektromechanisch reversibler Gurtstraffer des Sicherheitsgurtes zumindest teilweise freigeschaltet werden, um eine definierte Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen während des oben erwähnten ersten Phasenabschnittes zu erzielen.
Hierbei ist aber zu beachten, dass sich der Fahrer aufgrund von Reflexen im Vorfeld eines nahenden Unfalles automatisch am Lenkrad abstützt. Es ist daher von Bedeutung, dass diese Abstützung am Lenkrad nicht zu fahrerseitigen Verletzungen oder zu einer Reduzierung des Vorverlagerungsweges führt. Um solche Beeinträchtigungen der Vorverlagerung zu vermeiden, kann das erfindungsgemäße Vorverlagerungsmittel die Lenksäulen-Lagerung lösen, damit die Lenksäule sowie das Lenkrad der Vorverlagerung des Fahrers bewegungsgekoppelt folgen kann.
Wie bereits oben erwähnt kann während der Vorverlagerung der Gurtstraffer des Sicherheitsgurtes freigegeben werden. Dadurch wird ein Gurtauszugsweg bereitgestellt, damit der Fahrzeuginsasse über den Vorverlagerungsweg nach vorne verlagert werden kann. Bevorzugt ist es dabei, wenn während der Vorverlagerung eine Rotation des Oberkörpers des Fahrzeug- insassen nach vorne ermöglicht wird. Dies kann beispielhaft dadurch realisiert werden, dass ein Schultergurtanteil des Sicherheitsgurtes gelockert wird, während der Beckengurtanteil des Sicherheitsgurtes blockiert wird, etwa mittels einer Klemmstecklasche, mit deren Hilfe der Fahrzeuginsasse im Beckenbereich gehalten wird. Eine Vorverlagerung in die Pre-Crash-Position kann auch dadurch erreicht werden, dass der Fahrzeugsitz insgesamt mitsamt dem Fahrzeuginsassen nach vorne gefahren wird. Dadurch wird also nicht nur der Oberkörper des Fahrzeuginsassen, sondern insgesamt der Fahrzeuginsasse vorverlagert. Hierzu ist es erforderlich, dass sämtliche Gurtanbindungspunkte am Sitz verankert sind. Entsprechend müsste bei einer Vorverlagerung des gesamten Fahrzeugsitzes der Sicherheitsgurt nicht freigegeben werden.
Nach Erreichen der vorverlagerten Pro-Crash-Position kann im zweiten Phasenabschnitt der Pre-Crash-Phase die Rückverlagerung des Fahrzeuginsassen einsetzen. Während der Rückverlagerung kann der Fahrzeuginsasse um einen Beschleunigungsweg nach hinten derart beschleunigt werden, dass zum Crash-Zeitpunkt der Fahrzeuginsasse auf eine maximale Rückverlagerungsgeschwindigkeit beschleunigt ist. Zudem kann der maximal zur Verfügung stehende Raum zwischen dem Insassen und den Innenraumteilen, wie Lenkrad, Schalttafel oder für Rücksitzpassagiere die Lehne des Vordersitzes, maximal genutzt werden.
Wie oben dargelegt, kann die Vorverlagerung durch Bereitstellung eines vordefinierten Gurtauszugsweges während der unmittelbar vor dem Crash-Zeitpunkt erfolgenden Notbremsung realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen auch durch eine entsprechende Vorverlagerung des Fahrzeugsitzes oder zumindest seiner Rückenlehne bewerkstelligt werden. Hierzu kann in der Vorverlagerungs-Phase zunächst der Gurtretraktor des Sicherheitsgurtes aktiviert werden, um den Fahrzeuginsassen mit einer vorgegebenen Rückhaltekraft fest gegen die Rückenlehne des Fahrzeuges zu ziehen. Zudem kann in der Vorverlagerungs-Phase der Fahrzeugsitz oder zumindest dessen Rückenlehne um einen definierten Vorverlagerungsweg nach vorne verlagert werden. Im Anschluss daran kann in der Rückverlagerungs-Phase der Fahrzeugsitz bzw. gegebenenfalls dessen Rückenlehre um einen vorgegebenen Rückverlagerungsweg entgegen der Belastungsrichtung nach hinten verlagert werden.
Bei einer Vorverlagerung durch Bereitstellung des Gurtauszugswegs erfolgt die anschließende Rückverlagerung dagegen unterschiedlich. In diesem Fall wird nämlich der Gurtretraktor angesteuert, um den Schultergurtanteil des Sicherheitsgurts so zu straffen, dass sich der Fahrzeuginsasse entgegen der Fahrtrichtung nach hinten rückverlagert.
Ausgehend von seiner oben erwähnten vorverlagerten Pre-Crash-Position kann der Fahrzeuginsasse also durch passende Aktivierung des Sicherheitsgurts in seine Crash-Position nach hinten rückverlagert werden. Da erfindungsgemäß die Pre-Crash-Position sehr weit vorverlagert ist, kann die Rückverlagerung auch mit einem konventionellen Sicherheitsgurt durchgeführt werden, bei dem der Umlenkbeschlag ortsfest an der B-Säule montiert ist. Bevorzugt ist jedoch ein lehnenintegrierter Sicherheitsgurt, bei dem der Gurtretraktor in dem Fahrzeugsitz integriert ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Rückverlagerung des Fahrzeuginsassen alleine durch den Sicherheitsgurt. Alternativ dazu kann die Rückverlagerung jedoch auch ausschließlich über den Airbag oder alternativ im Zusammenspiel des Airbags – mit dem Sicherheitsgurt erfolgen. Bei einer zumindest teilweise mit Hilfe des Airbags erfolgenden Rückverlagerung ist es von Vorteil, wenn der Airbag zweistufig aktivierbar ist In einer ersten Stufe kann der Airbag mit einer geringeren Druckgas-Menge gefüllt werden, mit der ein weiches Auffangen des Fahrzeuginsassen am Ende des Vorverlagerungs-Weges erfolgt. Anschließend kann Airbag in der zweiten Stufe mit einer größeren Druckgas-Menge gefüllt werden, um eine Rückverlagerung des Fahrzeuginsassen über den oben bereits erwähnten Rückverlagerungs-Weg zu gewährleisten.
Die Aktivierung des Airbags bereits zu Beginn der Pre-Crash-Phase, also vor dem eigentlichen Unfallereignis, ist auch vorteilhaft, wenn das Unfallereignis bereits vor der Rückverlagerung, das heißt noch in der vorverlagerten Pre-Crash-Position, des Fahrzeuginsassen eintritt (z. B. aufgrund einer fehlerhaften Bewertung des Pre-Crash-Szenarios und/oder einer Änderung der Unfallsituation). In diesem Fall kann nämlich der dann bereits vom Druckgas entfaltete Airbag sehr schnell vom Treibgas des eigentlichen (pyrotechnischen) Airbags gefüllt werden, ohne dass für den Fahrzeuginsassen ein nennenswertes Risiko, wie in vergleichbaren Out-Of-Position-Situationen entsteht.
Vor diesem Hintergrund ist es auch vorteilhaft, wenn die Rückhaltevorrichtung ein zusätzliches Rückhaltemittel aufweist, mit dem der Fahrzeuginsasse während der Rückverlagerung örtlich unabhängig vom zurückgelegten Rückverlagerungweg durchgängig mit einer Rückhaltekraft beaufschlagt ist. Diese ist so bemessen, dass der Fahrzeuginsasse während der Rückverlagerung zuverlässig gegen die Rückenlehne des Fahrzeugsitzes gedrückt wird. Dadurch ist auch bei einer in der Pre-Crash-Phase durchgeführten fahrerseitigen Notbremsung zuverlässig gewährleistet, dass der Fahrzeuginsasse bewegungsgekoppelt mit dem Fahrzeugsitz entgegen der zu erwartenden Belastungsrichtung rückverlagert wird.
Das oben erwähnte Rückhaltemittel kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine Sicherheitsgurteinrichtung sein, deren karosserieseitigen Anbindungspunkte zumindest teilweise bewegungsgekoppelt mit der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes um den Rückverlagerungsweg nach hinten verlagert werden können. Für eine zuverlässige Bewegungskopplung des Fahrzeuginsassen mit der Rückenlehne ist es dabei ausreichend, wenn der schulterseitige Sicherheitsgurt-Anbindungspunkt, das heißt ein auf Schulterhöhe des Fahrzeuginsassen angeordneter Umlenkbeschlag, nicht in der B-Säule, sondern im oberen Bereich der Rückenlehne befestigt ist. Entsprechend kann der Sicherheitsgurt lehnenintegriert sein, das heißt der Gurtretraktor ist in der Rückenlehne verbaut.
Im Hinblick auf die oben dargelegten Merkmale lässt sich die Situation bei einem Hochgeschwindigkeitsunfall wie folgt beschreiben:
Aufgrund der Messungen der Innenraumsensorik und/oder über die Gurtwickel-Abfrage des Gurt-Retraktors (bei Fondpassagieren) ist die Position des Insassen relativ zum Fahrzeug bekannt. Das Fahrzeug wird mit Hilfe der automatischen Notbremse (ANB) oder durch eine fahrerseitige Betätigung des Bremspedals mit einer Verzögerung von ca. 10 m/s² abgebremst. Der fahrzeugsensitive Retraktor-Sensor wird über eine zentrale Steuereinheit deaktiviert. Auf diese Weise ist der Insasse zwar angegurtet, aber der Sicherheitsgurt kann während dieser Phase keine Rückhaltewirkung auf den Insassen ausüben. Die so erzeugte Gurtlose darf sich nicht auf den Beckengurtanteil des Gurtes übertragen. Dies kann z. B. mit Hilfe einer Klemmstecklasche, die das Durchrutschen des Gurtbandes blockieren soll, verhindert werden. Der (angegurtete) Insasse wird zunächst beispielhaft ca. 0,4 Sekunden lang aufgrund (und unter Ausnutzung) der hohen Bremsverzögerung soweit nach vorne verlagert, dass dieser die Innenraum-Bauteile noch nicht berührt. Am Ende der Vorverlagerungsphase wird der Insasse von dem aktivierten Airbag und gegebenenfalls dem dann wieder blockierten Sicherheitsgurt definiert abgebremst. Es mag zunächst ungewöhnlich erscheinen, dass der sehr wertvolle Überlebensraum so „vergeudet wird”, aber genau darin liegt der oben formulierte Kerngedanke der erfindungsgemäßen Überlegung. Denn auf diese Weise wird der erforderliche Weg zur Rückverlagerung des Insassen erst ermöglicht und so kann der Weg zum Beschleunigen des Insassen entgegen der Fahrtrichtung maximal verlängert werden.
Ab diesem Zeitpunkt kann der Insasse mit Hilfe des elektromechanischen Gurtstraffers mit hoher Kraft und sehr schnell mit ca. 3–6 g entgegen der Fahrtrichtung nach hinten beschleunigt werden. Die Höhe der Beschleunigung ist abhängig von der Schwere des erwarteten Unfalls. Die Höhe der Beschleunigung während der Rückverlagerung basiert auf dem Ergebnis der in der zentralen Auswerte-Einheit durchgeführten Berechnungen. Aufgrund der dynamischen Insassenrückverlagerung bewegt sich der Insasse zum Crash-Zeitpunkt im Fahrzeug mit deutlicher Geschwindigkeit entgegen der Fahrtrichtung nach hinten. Aufgrund der dadurch reduzierten kinetischen Energie des Insassen können die während des anschließenden Unfalles auf den Insassen wirkenden Beschleunigungen und die daraus resultierenden Verletzungen deutlich reduziert werden.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten und unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 bis 3 jeweils schematische Seitenansichten eines Fahrzeuginnenraums, die die erfindungsgemäße Pre-Crash-Phase veranschaulichen;
4 ein stark vereinfachtes Kräftediagramm, bei dem die während der Pre-Crash-Phase und im Unfall-Zeitpunkt auf den Fahrzeuginsassen einwirkenden Kräfte angedeutet sind;
5 eine Ansicht entsprechend der 3, die eine alternative Rückverlagerung des Fahrzeuginsassen zeigt; sowie
6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
In der 1 ist in einer Prinzipdarstellung ein Fahrzeuginnenraum 1 mit einem Fahrer 3 gezeigt, der über eine Sicherheitsgurteinrichtung 5 am Fahrzeugsitz 7 gesichert ist. Die Sicherheitsgurteinrichtung 5 weist einen Drei-Punkt-Sicherheitsgurt auf, der aus einem an sich bekannten Beckengurt 9 und einem Schultergurt 11 besteht. Der Beckengurt 9 des Sicherheitsgurtes verläuft in an sich bekannter Weise zwischen bodenseitigen Anbindungspunkten 13, von denen in der 1 einer gezeigt ist, der über eine Gurtschloss-Gurtzungen-Verbindung lösbar ist. Der Schultergurt 11 ist dagegen in Diagonalrichtung von dem in der 1 nicht gezeigten unteren Anlenkungspunkt 13 diagonal über den Brustkorbbereich des Fahrzeuginsassen bis zu einem oberen Anbindungspunkt 15 geführt, der als ein Umlenkbeschlag an einem oberen Rand der Rückenlehne 17 des Fahrzeugsitzes ausgebildet ist. Durch den Umlenkbeschlag 15 wird der Schultergurt 5 in Richtung auf einen Gurtretraktor 19 umgelenkt, der in der Rückenlehne 17 integriert ist.
Zudem ist gemäß der 1 eine nur angedeutete, zum Beispiel elektromechanisch betätigbare Verstelleinrichtung 21 vorgesehen, mit der sowohl der Fahrzeugsitz 7 nach hinten als auch die Rückenlehne 17 neigungsverstellbar ist. Die Verstelleinrichtung 21 sowie der Gurtretraktor 19 sind mit einer nicht dargestellten Crasherkennungseinrichtung signaltechnisch gekoppelt, mit deren Hilfe durch Radar, Ultraschall-, Video- oder sonstige Abstandssensorik eine Pre-Crash-Situation erfassbar ist. In Abhängigkeit von der erfassten Pre-Crash-Situation kann der Gurtaufroller 19 sowie die Verstelleinrichtung 21 angesteuert werden, um den Fahrer 3 im Vorfeld eines nahenden Unfalls in eine günstige Position zu verbringen.
Nachfolgend wird anhand der 1 bis 4 ein Unfallereignis erläutert. Dieses beginnt zum Zeitpunkt t_B mit einer vom Fahrer 3 durch Betätigung eines Bremspedals 4 eingeleiteten Notbremsung, die über ein Zeitintervall Δt_B gemäß der 4 bis zum eigentlichen Crash-Zeitpunkt t_C andauert. Ab dem Zeitpunkt t_B wirkt aufgrund der Notbremsung eine Bremskraft F_B auf den Fahrzeuginsassen 3. In der 4 steigt die Bremskraft F_B beginnend vom Zeitpunkt t_B bis zum Crash-Zeitpunkt t_C beispielhaft linear an.
Unmittelbar nach Einleitung der Notbremsung wird zum Zeitpunkt t₀ (4) mittels der Crasherkennungseinrichtung eine kritische Fahrsituation erfasst, wodurch eine Pre-Crash-Phase Δt startet, die ebenfalls bis zum eigentlichen Crash-Zeitpunkt t_C andauert. Die Pre-Crash-Phase Δt ist gemäß der 4 in eine Vorverlagerungs-Phase Δt_V und eine Rückverlagerungs Phase Δt_R aufgeteilt. In der Vorverlagerungs-Phase Δt_V wird gemäß der 1 und 2 der Fahrzeuginsasse 3 zunächst um einen vordefinierten Vorverlagerungsweg Δs_V in einer Vorverlagerung V nach vorne in der Fahrtrichtung x verlagert wird, und zwar von einer fahrerseitig eingestellten Komfortposition I in eine Pre-Crash-Position II. Zur Realisierung der Vorverlagerung V wird der Zehnenintegrierte Gurtretraktor 19 freigegeben, um den für den Vorverlagerungsweg Δs_V erforderlichen Gurtauszugsweg bereitzustellen. Gleichzeitig wird in der Vorverlagerungs-Phase Δt_V eine Lagerung der Lenksäule 8 des Lenkrades 6 freigeschaltet, wodurch auch das Lenkrad 6 vorverlagert wird (2). Dadurch werden Verletzungen des sich reflexartig auf dem Lenkrad 6 abstützenden Fahrers 3 vermieden. Gemäß der 2 erfolgt die Vorverlagerung V durch eine Rotation des Oberkörpers des Fahrzeuginsassen 3 nach vorne. Hierzu wird während der Vorverlagerung V lediglich der Schultergurt 11 des Sicherheitsgurtes 5 gelockert, während der Beckengurt 9 des Sicherheitsgurtes 5, etwa mit Hilfe einer Klemmstecklasche, gestrafft bleibt.
Damit der Fahrzeuginsasse 3 in der Pre-Crash-Position 11 in einem vordefinierten Abstand zum Lenkrad und zur Instrumententafel positioniert ist, ist zusätzlich ein Lenkrad-Airbag 10 vorgesehen, der mit dem Beginn der Pre-Crash-Phase Δt aktiviert wird. Mit dem aktivierten Airbag 10 ist gemäß den 1 und 2 gewährleistet, dass der Fahrzeuginsasse 3 unter Vermeidung eines Kontaktes mit dem Lenkrad 6 oder der Instrumententafel weich in der Pre-Crash-Position 11 aufgefangen wird. Die in der 3 veranschaulichte Rückverlagerung R erfolgt nichtalleine durch den Schultergurt 11, sondern im Zusammenspiel des Schultergurts 11 mit dem Airbag 10. Der Airbag 10 wird nämlich mit Beginn der Rückverlagerungs-Phase Δt_R bis zu einem zweiten Füllgrad aktiviert. Im zweiten Füllgrad ist der Airbag 10 mit einer, im Vergleich zum ersten Füllgrad wesentlich größeren Druckgas-Menge gefüllt. Auf diese Weise kann der Airbag 10 zusammen mit dem Schultergurt 11 den Fahrzeuginsassen 3 in seine Crash-Position III verschieben.
Die Rückverlagerung R des Fahrzeuginsassen 3 kann jedoch auch auf unterschiedlicher Weise erfolgen. Beispielhaft erfolgt die in der 5 gezeigte alternative Rückverlagerung R alleine durch den Schultergurt 11. Der während der Vorverlagerung V noch gelockerte Schultergurt 11 wird in diesem Fall so gestrafft, dass der Fahrzeuginsasse 3 ohne Unterstützung des Airbags 10 in die Crash-Position III verschoben wird. Alternativ zu der in den 3 oder 5 gezeigten Rückverlagerung R kann die Rückverlagerung auch alleine durch den Airbag 10 erfolgen.
Wie aus der 2 weiter hervorgeht, wird die Vorverlagerung V des Fahrzeuginsassen 3 zusätzlich durch ein, in der Rückenlehne 17 integriertes, aufblasbares Kissen 12 unterstützt. Das Kissen 12 wird mit Beginn der Pre-Crash-Phase Δt aktiviert, wodurch der Fahrzeuginsasse 3 zur Beschleunigung der Vorverlagerung V einen nach vorne gerichteten Impuls erfährt.
Nach der Vorverlagerungs-Phase Δt_V folgt die Rückverlagerungs-Phase Δt_R (4), in der der Fahrzeuginsasse 3 von seiner Pre-Crash-Position II in die Crash-Position III rückverlagert wird, und zwar um einen Rückverlagerungsweg Δs_R. Hierzu kann zunächst der während der Vorverlagerung V gelockerte Schultergurt 11 wieder gestrafft werden, wodurch der Fahrzeuginsasse 3 mittels einer vorgegebenen Rückhaltekraft F_R (3) fest in Anlage mit der Rückenlehne 17 des Fahrzeugsitzes 7 gebracht wird. Zusätzlich kann, wie es in der 3 durch gestrichelte Linie gezeigt ist, der Fahrzeugsitz 7 mittels der Verstelleinrichtung 21 linear nach hinten verstellt werden und gleichzeitig auch die Rückenlehne 17 nach hinten geneigt werden, um einen möglichst großen Rückverlagerungsweg Δs_R zu erreichen. Der so bereitgestellte Rückverlagerungsweg Δs_R ist somit ausreichend groß, um den Fahrzeuginsassen bis zum Crash-Zeitpunkt t_C auf eine maximale Rückverlagerungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, wodurch bei der Fahrzeugkollision die Insassenbelastung stark reduziert wird.
In der 5 erfolgt die erfindungsgemäße Vorverlagerung V im Unterschied zur 2 nicht durch ein Lockern des Schultergurtes 11 in Verbindung mit der Bremskraft F_B aufgrund der Notbremsung Δt_B. Vielmehr wird in der 5 während der Vorverlagerungs-Phase Δt_V die Rückenlehne 17 mit Hilfe der Verstelleinrichtung 21 um den Vorverlagerungsweg Δs_V nach vorne in die Pre-Crash-Position II verlagert. Anschließend erfolgt die Rückverlagerung R, wie sie anhand der 3 bereits beschrieben ist. Im Unterschied zur 3 ist der Fahrzeuginsasse 3 in der 5 während des gesamten Rückverlagerungswegs Δs_R durchgängig fest mit der Rückhaltekraft FR in Anlage mit der Rückenlehne 17. Dagegen ist der Fahrzeuginsasse 3 in der 3 zu Beginn der Rückverlagerungs-Phase Δt_R noch außer Kontakt mit der Rückenlehne 17.
Die Erfindung ist in den Figuren beispielhaft anhand des Fahrers 3 gezeigt, jedoch nicht alleine auf den Fahrer 3 beschränkt. So kann bei entsprechender Ansteuerung der Rücksitzgurte die Erfindung auch bei Fahrzeuginsassen im Fahrzeug-Fondbereich realisiert werden.
In der 6 erfolgt die erfindungsgemäße Vorverlagerung V im Unterschied zur 2 nicht durch ein Lockern des Schultergurtes 11 in Verbindung mit der Bremskraft F_B aufgrund der Notbremsung Δt_B. Vielmehr wird in der 6 während der Vorverlagerungs-Phase Δt_V die Rückenlehne 17 mit Hilfe der Verstelleinrichtung 21 um den Vorverlagerungsweg Δs_V nach vorne in die Pre-Crash-Position II gekippt. Anschließend erfolgt die Rückverlagerung R, wie sie anhand der 3 bereits beschrieben ist. Dadurch wird erreicht, dass der Gurtaufroller 19 während der Vorverlagerung V nicht freigeschaltet werden muß. Der Fahrzeuginsasse 3 bleibt daher in der 6 während des darauffolgenden Rückverlagerungswegs Δs_R durchgängig fest in Anlage mit der Rückenlehne 17. Dagegen ist der Fahrzeuginsasse 3 in der 3 zu Beginn der Rückverlagerungs-Phase Δt_R nach außer Kontakt mit der Rückenlehne 17.
Alternativ zu dem in der 6 gezeigten Ausführungsbeispiel kann beider Vorverlagerung V nicht nur die Rückenlehne 17, sondern der gesamte Fahrzeugsitz nach vorne verlagert, z. B. gekippt, werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn bei der Vorverlagerung V der Winkel zwischen der Sitzfläche und der Lehnenfläche konstant bleibt. Dies kann beispielhaft erreicht werden, wenn bei der Vorverlagerung V der gesamte Fahrzeugsitz um einen Drehpunkt nach vorne gekippt wird.
Der Fahrzeugsitz und/oder die Rückenlehne 17 kann bei der Vorverlagerung V alleine aufgrund der Massenträgheit sowie der Bremsverzögerung nach vorne verlagert werden. Alternativ dazu kann ein spezieller Antrieb vorgesehen sein, der den Fahrzeugsitz und/oder die Rückenlehne 17 aktiv nach vorne verlagert. Der Antrieb kann pyrotechnisch oder mittels einer Torsionsfeder erfolgen, die z. B. die Rückenlehne 17 definiert nach vorne schwenkt. Auf diese Weise wird der Kraftimpuls bei der Vorverlagerung V nicht unmittelbar auf den Fahrzeuginsassen ausgeübt, sondern indirekt über den Fahrzeugsitz und/oder dessen Rückenlehne 17. Der Sicherheitsgurt bleibt daher in jeder Phase der Vorverlagerung V blockiert, wodurch eine Rückhaltewirkung auf den Fahrzeuginsassen 3 sichergestellt ist.
In der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Rückverlagerung R von der Pre-Crash-Position II in die Crash-Position III grundsätzlich so verläuft, wie es bereits anhand der 3 beschrieben ist. Von daher wird auf die Beschreibung der 3 verwiesen. Im Unterschied zur 3 weist der in der 7 gezeigte Fahrzeugsitz 7 eine Verstelleinrichtung 21 auf, mit der nicht nur die Rückenlehne 17 während der Pre-Crash-Phase Δt neigungsverstellbar ist, sondern die Rückenlehne 17 bewegungsgekoppelt mit dem Sitz 29 neigungsverstellt wird. Gemäß der 7 wird also bei der dargestellten Rückverlagerung R zusätzlich auch der Sitz 29 an seiner Vorderkante angehoben, wie es durch einen Pfeil angedeutet ist. Auf diese Weise kann der gesamte Fahrzeugsitz nicht in einer Linearverstellung, sondern in einer Kippbewegung rückverlagert werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeuginnenraum
3: Fahrzeuginsasse
4: Bremspedal
5: Sicherheitsgurteinrichtung
6: Lenkrad
7: Fahrzeugsitz
8: Lenksäule
9: Beckengurt
10: Airbag
11: Schultergurt
12: Kissen
13: Gurtanbindungspunkt am Sitz
15: Gurtanbindungspunkt an der Rückenlehne 17
17: Rückenlehne
19: Gurtretraktor
21: Verstelleinrichtung
29: Sitz
F_R: Rückhaltekraft
F_B: Bremskraft
R: Rückverlagerungsbewegung
Δs_R: Rückverlagerungsweg
Δs_V: Vorverlagerungsweg
I, II, III: Sitzpositionen
x: Fahrtrichtung
Δt_B: Notbremsung
Δt: Pre-Crash-Phase
Δt_V: Vorverlagerungs-Phase
Δt_R: Rückverlagerungs-Phase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19749838 B4 [0003]

Claims

Rückhaltevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit der in einer Pre-Crash-Phase (Δt) vor einem möglichen Unfall-Zeitpunkt (t_C) ein Fahrzeuginsasse (3) in einer Rückverlagerung (R) über einen Rückverlagerungsweg (Δs_R) entgegen der Fahrtrichtung (x) nach hinten verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung ein Vorverlagerungsmittel (5, 7) aufweist, mit dem der Fahrzeuginsasse (3) zeitlich vor der Rückverlagerung (R) in einer Vorverlagerung (V) um einen Vorverlagerungsweg (Δs_V) nach vorne verlagerbar ist, und dass ein Airbag (10), etwa ein Kopfaufschlag-Airbag, in der Pre-Crash-Phase (Δt) aktivierbar ist, welcher Airbag (10) die Vorverlagerung (V) des Fahrzeuginsassen (3) unter Vermeidung eines unmittelbaren Kontakts mit dem Lenkrad (6) und/oder mit der Instrumententafel auffängt.
Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeuginsasse (3) in der Pre-Crash-Phase (Δt) ausgehend von einer insassenseitig eingestellten Komfortposition (I) über den Vorverlagerungsweg (Δs_V) in eine Pre-Crash-Position (II) vorverlagerbar ist, die mittels des entfalteten Airbags (10) definiert ist, und weiter in der folgenden Rückverlagerung (R) um den Rückverlagerungsweg (Δs_R) in eine Crash-Position (III) rückverlagerbar ist.
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung ein Rückhaltemittel (5), etwa einen Airbag (10) und/oder einen Sicherheitsgurt, aufweist, mit dem der Fahrzeuginsasse (3) während der nach der Vorverlagerung (V) erfolgenden Rückverlagerung (R) entgegen der Fahrtrichtung (x) nach hinten verlagerbar ist.
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (10) mit zumindest einem ersten Füllgrad und einem zweiten Füllgrad aktivierbar ist, wobei der Airbag (10) im ersten Füllgrad zum Auffangen der Vorverlagerung (V) des Fahrzeuginsassen (3) mit einer geringeren Druckgas-Menge gefüllt ist, und der Airbag im zweiten Füllgrad zur Rückverlagerung (R) des Fahrzeuginsassen (3) mit einer größeren Druckgas-Menge gefüllt ist.
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine beschleunigte Vorverlagerung in der Rückenlehne (17) ein aufblasberes Kissen (12) integriert ist, das zur Beschleunigung der Vorverlagerung (V) aufgeblasen wird und einen in der Fahrtrichtung (x) nach vorne gerichteten Impuls auf den Fahrzeuginsassen (3) ausübt.
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverlagerung (V) des Fahrzeuginsassen (3) während einer fahrerseitigen Notbremsung (Δt_B) durchführbar ist, bei der die Vorverlagerung (V) durch die während der Notbremsung (Δt_B) auf den Fahrzeuginsassen (3) einwirkende Bremskraft (F_B) unterstützt ist.
Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Rückhaltevorrichtung die Lagerung der Lenksäule (8) des Lenkrads (6) während der Vorverlagerung (V) des Fahrzeuginsassen (3) lösbar ist, damit das Lenkrad (6) einer Vorverlagerung (V) des Fahrzeuginsassen (3) folgt.
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung des Vorverlagerungswegs (Δs_V) mittels der Rückhaltevorrichtung ein Gurtretraktor (19) eines Sicherheitsgurts (5), mit dem der Fahrzeuginsasse (3) im Fahrzeugsitz (7) gesichert ist, um einen Gurtauszugsweg freigebbar ist.
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtretraktor (19) des Sicherheitsgurts (5) des Fahrzeuginsassen (3) in der Pre-Crash-Phase (Δt) aktivierbar ist und den Fahrzeuginsassen (3) mit einer Rückhaltekraft (F_R) fest gegen die Rückenlehne (17) des Fahrzeugs zieht
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung eine Verstelleinrichtung (21) aufweist, mit der zumindest die Rückenlehne (17) des Fahrzeugsitzes (7) um den Vorverlagerungsweg (Δs_V) vorverlagerbar ist oder der gesamte Fahrzeugsitz (7) um eine Drehachse nach vorne kippbar ist.
Verfahren zum Schutz eines Fahrzeuginsassen in einem Kraftfahrzeug mit einer Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.