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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend eine Kollisionserfassungseinrichtung.
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Moderne Kraftfahrzeuge verfügen häufig über eine Kollisionserfassungseinrichtung, die, gestützt auf Signale diverser fahrzeugseitig verbauter Sensoren, eine bevorstehende Kollision erfassen kann und beispielsweise durch Ansteuerung von Gurtstraffern oder ähnlichem Maßnahmen einleiten kann, die dem Schutz der im Fahrzeug befindlichen Personen dienen.
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Der Minimierung von Unfallfolgen insbesondere im Hinblick auf Halswirbelschleudertraumata dienen ferner passive oder aktive Kopfstützen, die den Abstand zwischen Hinterkopf und Kopfstütze möglichst minimieren sollen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass diese passiven oder aktiven Kopfstützen erst dann schützen, wenn eine Heckkollision bereits im Gange ist und sich der Insasse aufgrund des wirkenden, kollisionsbedingten Impulses nach hinten gegen den Sitz und die Kopfstütze bewegt, wobei der Kopf hierbei eine unkontrollierte, peitschenartige Bewegung durchführt. Hierbei kommt es trotz verbauter Kopfstützen mitunter, gegebenenfalls auch abhängig von der vorherigen Sitzposition der Person, zu etwaigen Verletzungen im Bereich der Halswirbelsäule.
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In
EP 0 593 845 A1 ist eine Airbagvorrichtung für ein Kraftfahrzeug offenbart, die in der Kopfstütze eines Sitzes einen zunächst zusammengefalteten Luftsack und eine zugehörige Zuführeinrichtung für Gas umfasst. Ein Sensor, insbesondere ein Beschleunigungssensor, ist dazu eingerichtet, eine Kollision des Fahrzeugs zu detektieren und in diesem Fall ein Signal an die Zuführeinrichtung zu senden, woraufhin die Zuführeinrichtung den Luftsack während der Kollision aufbläst. Durch die Entfaltung des Luftsacks von der Kopfstütze in Richtung zum Kopf beziehungsweise Nacken der Person werden Verletzungen in diesem Körperbereich, insbesondere bei einer Heckkollision, besser vorgebeugt.
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In
WO 01/85499 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug offenbart, bei dem bei einem Frontaufprall komprimiertes Gas von vorne gegen den Brustbereich beziehungsweise Oberkörper eines Fahrzeuginsassen ausgebracht wird. Die Strahlstoßkraft des durch eine Düse emittierten Gasstrahls ist dabei zweckmäßigerweise groß genug, um den Aufprall der Person auf das Lenkrad oder den sich vor der Person befindlichen Sitz abzumildern.
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Schließlich ist in
DE 695 17 432 T2 eine Schutzvorrichtung eines Fahrzeugs beschrieben, deren Schutzfunktion bei einem Unfall durch den menschlichen Körper selbst initiiert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Person im Falle eines Unfalls durch die auftretenden Beschleunigungskräfte in den Sitz gegen ein Luftkissen gedrückt wird. Das sich darin befindliche Gas wird dabei in einen in einer Nackenstütze angeordneten Luftsack gepresst, der sich folglich aufbläst und den Nacken beziehungsweise Kopf der Person vor Verletzungen schützt
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, das eine verbesserte Schutzmöglichkeit betreffend den Kopf sowie Nackenbereich bietet.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass über wenigstens eine sitzseitige Austrittsöffnung im Falle einer erfassten bevorstehenden Kollision über eine Zuführeinrichtung Gas und/oder Flüssigkeit in den Nacken einer auf dem Sitz sitzenden Person gezielt blasbar oder spritzbar ist, so dass durch Anspannung der Nackenmuskulatur der Person deren Verletzungsgefahr reduziert wird.
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Die Erfindung sieht vor, im Falle einer erfassten bevorstehenden Kollision gezielt ein Gas und/oder eine Flüssigkeit vom Sitz in den Nackenbereich der Person auszubringen, mithin also gezielt Luft in den Nacken zu blasen respektive Flüssigkeit in den Nacken zu spritzen. Als Gas, worunter im vorliegenden auch ein Gasgemisch zu verstehen ist, kann insbesondere Luft verwendet werden, als Flüssigkeit kann z.B. Wasser verwendet werden. Diese Anblasen bzw. Anspritzen führt dazu, dass die auf dem Sitz befindliche Person reflexartig und damit schlagartig die Nackenmuskulatur anspannt, mithin also der Nackenbereich quasi muskulär versteift wird. Durch die Anspannung der Nackenmuskulatur ist folglich der Kopf weniger beweglich, das heißt, dass im Falle einer Heckkollision die Muskulatur der kollisionsbedingt eintretenden Bewegung des Kopfes in Richtung der Kopfstütze quasi „entgegenarbeitet“. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich durch das Anspannen der Nackenmuskulatur die Verletzungsgefahr reduzieren lässt, da die Beweglichkeit des Kopfes infolge der muskulären Versteifung im Nackenbereich eingeschränkt wird. Da der Fahrer üblicherweise die Heckkollision nicht kommen sieht und sich nicht selber aktiv darauf vorbereiten kann, weshalb es bisher zu der peitschenartigen Kopfbewegung kommt, schafft das erfindungsgemäße Fahrzeug, gestützt auf die Kollisionserfassungssensorik, eine sehr wirksame Möglichkeit, den Fahrer quasi aktiv auf die bevorstehende Kollision „vorzubereiten“ und ihn zu veranlassen, durch Einblasen des Gases, insbesondere der Luft respektive Aufspritzen der Flüssigkeit die Nackenmuskulatur reflexartig anzuspannen. Im Folgenden ist exemplarisch von Luft als Gas die Rede, wenngleich natürlich auch andere Gase oder Gasgemische verwendet werden können.
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Die die Luft und/oder die Flüssigkeit sollte 100 ms - 2 s, vorzugsweise 150 ms - 1 s, insbesondere 200 ms - 800 ms vor dem ermittelten Zeitpunkt einer bevorstehenden Kollision ausgebracht werden. Das heißt, dass die Luft respektive Flüssigkeit relativ kurz vor der eigentlichen Kollision in den Nacken der Person geblasen beziehungsweise gespritzt wird, so dass sichergestellt ist, dass die reflexartige Muskelanspannung auch noch im Zeitpunkt der Kollision gegeben ist und die Person aufgrund zu frühen Ausbringens der Luft respektive der Flüssigkeit den Anspannungszustand nicht bereits wieder abgebaut hat.
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Die Zuführeinrichtung umfasst zweckmäßigerweise eine Steuerungseinrichtung und ein über diese ansteuerbares Ventil und/oder Pumpeinrichtung, über das oder die die Luft und/oder Flüssigkeit ausbringbar ist. Die Steuerungseinrichtung kommuniziert mit einer Steuerungseinrichtung der Kollisionserfassungseinrichtung, die den potentiellen Kollisionszeitpunkt erfasst und diese Information an die das Ventil oder die Pumpe ansteuernde Steuerungseinrichtung überträgt, so dass dortseits das Ausbringen der Luft beziehungsweise der Flüssigkeit rechtzeitig angesteuert respektive veranlasst werden kann. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, dass die Steuerungseinrichtung selbst gebildet wird, das heißt, dass das Ventil oder die Pumpe direkt über die Steuerungseinrichtung der Kollisionserfassungseinrichtung angesteuert wird.
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Die Luft oder die Flüssigkeit ist zweckmäßigerweise in einem Druckspeicher aufgenommen, aus dem sie bei Öffnen des Ventils austritt. Luft kann ohne weiteres in einem Druckspeicher komprimiert werden, während Flüssigkeit in einem flexiblen Druckspeicher, der sich zum Ausbringen der Flüssigkeit verform beziehungsweise zusammenzieht, aufgenommen sein kann. Alternativ hierzu kann die Luft auch über die Pumpeinrichtung aus der Umgebung angesaugt oder die Flüssigkeit über die Pumpeinrichtung aus einem Flüssigkeitsspeicher angesaugt werden. Die Steuerungseinrichtung steuert die Pumpeinrichtung im richtigen Zeitpunkt an, so dass die Luft respektive Flüssigkeit zeitlich korrekt ausgebracht wird.
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Die Luft oder die Flüssigkeit ist bevorzugt über eine Kühleinrichtung gekühlt. Wenngleich sich eine Kontraktion allein dadurch erreichen lässt, dass Umgebungsluft unter hinreichendem Druck in den Nacken geblasen wird respektive umgebungswarme Flüssigkeit eingespritzt wird, ist es zweckmäßig, die Luft oder die Flüssigkeit zu kühlen, mithin also hinreichend kalte Luft respektive Flüssigkeit auszubringen. Denn der „Überraschungseffekt“, der zur reflexartigen Muskelkontraktion führt, ist, verglichen mit dem Aufblasen respektive Aufspritzen umgebungswarmer Luft beziehungsweise Flüssigkeit etwas größer, je kälter die Luft beziehungsweise die Flüssigkeit ist. Dabei ist es denkbar, die Luft beziehungsweise Flüssigkeit als solche direkt zu kühlen oder den entsprechenden Druckspeicher zu kühlen, ihm also eine Kühleinrichtung zuzuordnen. Wird Luft komprimiert und im Druckluftspeicher gehalten, so kommt es bei der Abgabe infolge der Ausdehnung der Luft zu einer leichten Abkühlung. D.h., dass insbesondere in diesem Fall eine Kühleinrichtung nicht erforderlich ist, jedoch kann mit ihr der Kühleffekt verstärkt werden.
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Die Zuführeinrichtung selbst ist vorzugsweise in der Lehne des Sitzes integriert, das heißt, dass sämtliche Bauteile wie (sofern vorhanden) die systemeigene Steuerungseinrichtung, der etwaige Druckspeicher oder Flüssigkeitsspeicher, die Pumpeinrichtung etc. in der Sitzlehne verbaut sind. Dies ermöglicht es, die Luft beziehungsweise Flüssigkeit nur ein sehr kurzes Stück bis zu der oder den an der Sitzlehne befindlichen Austrittsöffnungen fördern zu müssen.
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Die Austrittöffnung ist zweckmäßigerweise im oberen Bereich, insbesondere am oberen Rand der Lehne des Sitzes oder an einer am Sitz angeordneten Kopfstütze angeordnet, gegebenenfalls sind sowohl am Lehnenrand als auch der Kopfstütze jeweils eine oder mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen. Je näher die Austrittsöffnung zum Nacken der Person positioniert ist, um so effizienter kann natürlich die Luft respektive Flüssigkeit in den Nacken, also auf die Haut geblasen respektive gespritzt werden, was für den zu erzielenden Anspannungseffekt vorteilhaft ist. Die Anordnung einer Austrittsöffnung oder mehrerer Austrittsöffnungen am Lehnenrand wie auch an der Kopfstütze ermöglicht es ferner, die Austrittsöffnungen mit ihrer Ausbtas- oder Ausspritzöffnung etwas unterschiedlich ausrichten zu können, so dass die Möglichkeit besteht, Luft oder Flüssigkeit über einen entsprechenden vertikalen Bereich verteilt ausbringen zu können. Dies ermöglicht es, die Luft oder die Flüssigkeit auch unterschiedlich großen Personen, deren Nacken natürlich unterschiedlich relativ zum Lehnenrand respektive zur Kopfstütze positioniert ist, zuführen zu können.
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Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn an der Lehne oder der Kopfstütze jeweils zwei Austrittsöffnungen vorgesehen sind, die voneinander beabstandet und unter einem Winkel < 180° zum Nackenbereich ausgerichtet sind. Das heißt, dass die beiden Austrittsöffnungen beispielsweise um 10 oder 15 cm horizontal gesehen versetzt zueinander sind, jedoch mit ihren Ausblas- oder Ausspritzöffnung schräg aufeinander zulaufend ausgerichtet sind, so dass sie gezielt in Richtung des Nackenbereichs weisen. Sind sowohl lehnen- als auch kopfstützenseitig zwei derart ausgerichteter Austrittsöffnungen vorgesehen, so können auch die Austrittsöffnungen der Kopfstütze relativ zu denen der Lehne unter einem Winkel < 180° ausgerichtet sein, so dass die Ausblas- oder Austrittsrichtungen auch von oben nach unten zueinander konvergieren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 2 eine vergrößerte Detailansicht eines Sitzes mit integrierter Zuführeinrichtung einer ersten Ausführungsform,
- 3 eine vergrößerte Detailansicht eines Sitzes mit integrierter Zuführeinrichtung einer zweiten Ausführungsform, und
- 4 eine Prinzipdarstellung einer Kopfstütze mit zwei Austrittsöffnungen.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1, umfassend eine Kollisionserfassungseinrichtung 2 mit einer Steuerungseinrichtung 3, die mit diversen, an der Fahrzeugfront verbauten Sensoren 4 und diversen, am Fahrzeugheck verbauten Sensoren 5 kommuniziert. Diese Sensoren, bei denen es sich um Ultraschall-, Radar- oder Lidar-Sensoren oder aber auch Kameras oder dergleichen handeln kann, liefert Umfeldinformationsdaten, anhand welcher die Steuerungseinrichtung 3 in der Lage ist, eine etwaige bevorstehende Kollision zu erfassen.
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Die Steuerungseinrichtung 2 kommuniziert ferner mit einer in einem Personensitz 6, hier der Lehne 7, integrierten Zuführeinrichtung 8, über die es möglich ist, gezielt Luft und/oder Flüssigkeit in den Nackenbereich einer auf dem Sitz 6 befindlichen Person auszubringen. Dieses Ausbringen geschieht in einem kurzen Zeitintervall vor dem seitens der Steuerungseinrichtung 3 erfassten potentiellen Zeitpunkt einer Kollision. Hierüber wird erreicht, dass sich die Nackenmuskulatur der auf dem Sitz befindlichen Person kurz vor der eigentlichen Kollision anspannt, also versteift, was der Vermeidung eines Halsschleudertraumas dient. Die Luft respektive Flüssigkeit wird primär bei Erfassung einer potentiellen Heckkollision ausgebracht, das heißt, wenn die Sensoren 5 anzeigen, dass eine rückseitige Kollision bevorsteht, beispielsweise indem ein hinter dem eigenen Kraftfahrzeug 1 fahrendes Fahrzeug potentiell auf das Fahrzeug 1 auffährt.
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2 zeigt in einer ersten Ausgestaltung eine Prinzipdarstellung der Zuführeinrichtung 8, wie sie in der Lehne 7 des Sitzes 6 verbaut ist. Die Zuführeinrichtung 8 umfasst zum einen eine Steuerungseinrichtung 9, die mit der Steuerungseinrichtung 3 der Kollisionserfassungseinrichtung kommuniziert. Die Zuführeinrichtung 8 umfasst ferner einen Druckluftspeicher 10, in dem komprimierte Luft unter Druck aufgenommen ist. Im Druckluftspeicher 10 ist eine Kühleinrichtung 11 zugeordnet, die die Luft im Inneren des Druckluftspeichers 10 kühlt. Vorgesehen ist ferner ein Ventil 12, beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil, das über die Steuerungseinrichtung 9 angesteuert wird, und über das der Druckluftspeicher 10 geöffnet werden kann. Vom Ventil 12 läuft eine Druckluftleitung 13, im gezeigten Beispiel eine Kopfstütze 14, wo sie im unteren, vorderen Stützenbereich endet und in eine Austrittsöffnung 15 übergeht. Ersichtlich befindet sich diese Austrittsöffnung 15 benachbart zum Nackenbereich 16 der auf dem Sitz 6 sitzenden Person 17.
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Erfasst nun die Steuerungseinrichtung 3 eine potentielle Heckkollision, so wird diese Information respektive der potentielle Kollisionszeitpunkt der Steuerungseinrichtung 9 mitgeteilt. Diese steuert daraufhin das Ventil 12 an, so dass es sich zu einem definierten Zeitpunkt vor der eigentlichen tatsächlichen Kollision öffnet und unter Druck stehende, gekühlte Luft über die Leitung 13 und die Austrittsöffnung 15 druckvoll in den Nackenbereich 16 geblasen wird. Der Zeitpunkt, zu dem die Luft ausgeblasen wird, liegt kurz vor dem eigentlichen Kollisionszeitpunkt, vorzugsweise ca. 200 ms - 800 ms. Die Person 17 kontrahiert daraufhin aufgrund der ohne Vorwarnung aufgeblasenen, kalten Luft die Nackenmuskulatur, versteift also den Nackenbereich und damit den Bereich der Halswirbelsäule, so dass die Nackenversteifung letztlich einer Heckkollision, bei welcher ohne die erfindungsgemäße Vorsichtsmaßnahme der Kopf quasi peitschenartig zur Kopfstütze 14 schleudert, dieser Bewegung entgegenwirkt und eine etwaige Schädigung der Halswirbelsäule hierüber im Idealfall vermieden wird.
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Wie 2 ferner zeigt, besteht, siehe die gestrichelte Druckluftleitung 18, alternativ oder zusätzlich auch die Möglichkeit, die Leitung an den oberen Rand der Sitzlehne 7 zu führen und in eine dortige Austrittsöffnung 19 münden zu lassen, die ebenfalls den Nackenbereich 6 gegenüberliegt.
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Es können an der Kopfstütze 14 respektive der Lehne 7 mehrere, in ihrer Ausrichtung gegebenenfalls auch verstellbare Ausströmöffnungen 15 beziehungsweise 19 vorgesehen sein, das heißt, dass dementsprechend mehrere Druckluftleitungen 13 respektive 18 verlegt sind respektive über entsprechende Verzweigungen die Austrittsöffnungen 15 und 19 bedienen. Sind kopfstützenseitig oder lehnenseitig beispielsweise zwei Austrittsöffnungen 15 respektive 19 vorgesehen, so sind diese bevorzugt voneinander beabstandet und stehen unter einem Winkel < 180° zueinander, das heißt, dass die entsprechenden Ausblasrichtungen aufeinander zulaufen. Dies ist exemplarisch in 4 für den Fall der Integration der Austrittsöffnungen 15 an einer Kopfstütze 14 dargestellt. Gezeigt ist zum einen die Druckluftleitung 13, die sich, von der Lehne 7 kommend, im Bereich der Kopfstütze 14 verzweigt und zu den beiden Austrittsöffnungen 15 läuft. Diese sind, wie durch die beiden Pfeile dargestellt ist, so ausgerichtet, dass sie unter einem Winkel aufeinander zulaufen, das heißt, sie stehen unter einem Winkel < 180° relativ zueinander. In entsprechender Weise können natürlich auch die Austrittsöffnungen 19 an der Sitzlehne angeordnet respektive ausgerichtet sein.
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3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Zuführeinrichtung 8, wiederum umfassend eine Steuerungseinrichtung 9, der hier jedoch ein Flüssigkeitsspeicher 20 zugeordnet ist, in dem auszuspritzende Flüssigkeit 21 aufgenommen ist. Vorgesehen ist wiederum eine Kühleinrichtung 11, über die hier jedoch die im Flüssigkeitsspeicher 20 befindliche Flüssigkeit 21 gekühlt wird. Dem Flüssigkeitsspeicher 20 zugeordnet ist eine Pumpeinrichtung 22, die über die Steuerungseinrichtung 9 angesteuert wird und die schlagartig aus dem Flüssigkeitsspeicher 20, wenn erforderlich, gekühlte Flüssigkeit 21 pumpt und über eine Flüssigkeitsleitung 23, die auch hier in die Kopfstütze 14 führt und in einer Austrittsöffnung 24 mündet, fördert. Von dort wird die kalte Flüssigkeit 21 wiederum in den Nackenbereich 16 der auf dem Sitz befindlichen Person 17 gespritzt, so dass es zur bereits beschriebene Muskelkontraktion kommt.
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Auch hier ist alternativ oder zusätzlich eine zweite Flüssigkeitsleitung 25 gezeigt, die im Bereich der Sitzlehne 7 verläuft und in eine dortige Austrittsöffnung 26 mündet, über welche die gekühlte Flüssigkeit 21 ebenfalls bei Ansteuerung der Pumpeinrichtung 22 in den Nackenbereich 16 gespritzt wird. Auch hier können jeweils zwei Austrittsöffnungen 24 respektive 26 an der Kopfstütze 14 respektive der Sitzlehne 7 vorgesehen sein, die, ähnlich wie in 4 gezeigt, unter einem Winkel ausgerichtet sind, so dass sie quasi im Nackenbereich 16 mit ihren Ausspritzrichtungen zusammenlaufen.
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Die Steuerungseinrichtung 9 kommuniziert wiederum mit der Steuerungseinrichtung 3 der Kollisionserfassungseinrichtung, so dass das Ausspritzen der Flüssigkeit wiederum zum korrekten Zeitpunkt vor dem tatsächlichen Kollisionszeitpunkt erfolgen kann.
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Wenngleich in den Ausführungsbeispielen die Zuführeinrichtungen 8 jeweils eine separate Steuerungseinrichtung aufweisen, ist es denkbar, diese Steuerungseinrichtung 9 nicht vorzusehen und vielmehr die Steuerung des Ventils 12 respektive der Pumpeinrichtung 22 über die Steuerungseinrichtung 3 der Kollisionserfassungseinrichtung 2 vorzunehmen. Des Weiteren ist es natürlich denkbar, sowohl Luft als auch Flüssigkeit auszubringen, beispielsweise Luft aus der Kopfstütze 14 auszublasen und Flüssigkeit aus der Sitzlehne, oder umgekehrt. Auch können die jeweiligen Austrittsöffnungen in ihrem Ausblas- oder Ausspritzwinkel verstellt werden, um sie der Größe der Person bei Bedarf anzupassen. Auch kann als Gas etwas anders als Luft verwendet werden, z.B. Kohlendioxid, während als Flüssigkeit insbesondere Wasser verwendet wird.
