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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung in einem Insassenrückhaltesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 und Insassenrückhaltesystem für ein Fahrzeug nach dem Patentanspruch 6.
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Bei einer solchen Lenkungsvorrichtung kann das Lenkrad im Kollisionsfall in der Fahrtrichtung nach vorne verstellt werden, um den für eine Verlagerung des Fahrer-Kopfes nach vorne verfügbaren Freiraum zu vergrößern. Dadurch wird die Gefahr eines Kopfaufpralles unmittelbar auf das Lenkrad reduziert.
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Aus der
DE 38 09 442 A1 ist eine gattungsgemäße Lenkungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Deren Lenkrad ist über eine Lenksäule mit einem Lenkgetriebe in Verbindung. Zudem ist eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen, bei deren Aktivierung das Lenkrad über einen Stellweg vom Fahrer weg verlagerbar ist.
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In einem Kollisionsfall wird die zwischen dem Lenkrad und dem Fahrer wirkende Kraft begrenzt, indem eine definierte Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung zugelassen wird, welche über einen bestimmten Kraft-Weg-Verlauf definiert ist. Der Kraft-Weg-Verlauf ist beispielsweise derart ausgestaltet, dass eine Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung so lange verhindert wird, bis die zwischen dem Lenkrad und dem Fahrer wirksame Kraft eine vorgegebene Grenzkraft erreicht. Beim Erreichen dieser Kraft erfolgt dann eine Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung derart, dass die auf den (sich auf dem Lenkrad abstützenden) Fahrer wirkende Kraft begrenzt ist.
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Ein derartiger Kraftbegrenzer ist in der Regel auf einen standardisierten Fahrer mit einer vorgegebenen Körpergröße sowie vorgegebenen Körpergewicht (sogenannter 50%er) ausgelegt. Ein 50%er ist ein Mensch mit einer Körpergröße von 1,80 m und einer Körpermasse von 75 kg. Größe und Gewicht eines solchen Menschen entsprechen einem Menschen, der genau den Durchschnitt der Bevölkerung repräsentiert, das heißt die eine Hälfte der Bevölkerung ist größer und schwerer, die andere Hälfte kleiner und leichter. Bei einem Aufprall gegen eine starre Wand mit 56 km/h (35 miles/hour) führt der beschriebene Kraftbegrenzer dazu, dass die definierte Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung eine (definierte) Vorverlagerung eines 50%ers zulässt.
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Ist der Fahrer jedoch kein standardisierter Fahrer (ein sogenannter 50%er), sondern beispielsweise ein 5%-Frau, also eine Frau mit einem Körpergewicht von ca. 50 kg und einer Körpergröße von 1,50 m (das heißt nur 5% aller Frauen sind kleiner und leichter), so kann der in der Lenkungsvorrichtung integrierte Kraftbegrenzer nicht optimal arbeiten.
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Aus der
DE 10 2004 035 486 A1 ist ein Verfahren zum Festlegen des Auszugswegs eines Sicherheitsgurts in einem Insassenrückhaltesystem für ein Fahrzeug bekannt. In dem Verfahren wird die Fahrzeugbeschleunigung erfasst und der Sicherheitsgurt-Auszugweg in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugbeschleunigung festgelegt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Festlegen einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung in einem Insassenrückhaltesystem für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, mit welchem sich bei einem Unfall die Belastung des sich auf dem Lenkrad abstützenden Fahrers weitgehend unabhängig von seinen Körperdaten begrenzen lässt.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Insassenrückhaltesystem für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, mit welchem sich bei einem Unfall die Belastung des Fahrers durch das Lenkrad weitgehend unabhängig von dessen Körperdaten begrenzen lässt.
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Diese erste Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Festlegen einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung in einem Insassenrückhaltesystem für Fahrzeug nach Anspruch 1 und die zweite Aufgabe durch ein Insassenrückhaltesystem für Fahrzeug nach Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass gängigen Systeme mit einer Erfassung der Kraft-Weg-Abhängigkeit arbeiten. Vor diesem Hintergrund erfolgen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 im Kollisionsfall ein Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung und ein Festlegen einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugbeschleunigung.
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Dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Festlegen der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bei einem Unfall, beispielsweise bei einem Frontalaufprall gegen eine Wand, auf einem Fahrer wirkende Beschleunigung ein geeignetes Maß für die Belastung des Fahrers darstellt. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass unter einer Beschleunigung jede Art von Geschwindigkeitsänderung zu verstehen ist. Es wird also nicht die umgangssprachliche Unterscheidung zwischen einer Beschleunigung und einer Verzögerung getroffen. Vielmehr ist im Rahmen der vorliegenden Beschreibung vom wissenschaftlichen Beschleunigungsbegriff auszugehen, das heißt eine Verzögerung ist als negative Beschleunigung zu verstehen. Wenn nun die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugbeschleunigung statt von einer Kraft festgelegt wird, so lassen sich die auf den Fahrer übertragene Beschleunigung und damit die Belastung des Fahrers bei einem Unfall begrenzen.
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Im Unterschied dazu wird in den gängigen Verfahren, bei denen die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung zum Beispiel auf der Basis der auf das Lenkrad einwirkenden Kraft festgelegt wird, die Beschleunigung des Fahrers, insbesondere die Beschleunigung des Brustkorbs des Fahrers, nur für eine bestimmte Zielgruppe, nämlich dem oben erwähnten standardisierten Fahrer zuverlässig in erträglichen Grenzen gehalten.
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Die Beschleunigung, mit der ein Fahrer gegen das Lenkrad bei einer vorgegebenen Kraftbegrenzung beim Fahrzeuginsassen gedrückt wird, hängt von dessen Körpermasse ab. Bei einer bestimmten auf den Fahrer wirkenden Kraft erhält man die Beschleunigung des Fahrers, indem man die vom Lenkrad und gegebenenfalls anderen Rückhaltesystemen auf den Fahrer ausgeübte Kraft durch die Körpermasse des Fahrers dividiert. Je geringer die Körpermasse des Fahrers ist, desto höher ist dabei die durch die Kraft verursachte Beschleunigung. Mit anderen Worten, die 5%ige Frau wird bei einer bestimmten durch das Lenkrad übertragenen Kraft eine deutliche höhere Beschleunigung erfahren als der 50%er. Wenn nun die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung durch ein Kraft-Weg-Verhältnis festgelegt ist, in dem bspw. kein Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung erfolgt, bevor die vom Lenkrad übertragene Kraft 4 kN übersteigt, so erfährt der 50%er bei 4 kN noch eine erträgliche Beschleunigung, während die Beschleunigung der 5%igen Frau die Grenze des Erträglichen überschreitet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dagegen sichergestellt, dass unabhängig von den Körpermaßen die auf den Fahrer übertragene Beschleunigung in erträglichen Maßen gehalten werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung nur dann erfolgt, wenn die erfasste Fahrzeugbeschleunigung einen vorgegebenen Beschleunigungswert überschreitet. Die Fahrzeugbeschleunigung wird dann lediglich bis zum vorgegebenen Beschleunigungswert auf den zurückzuhaltenden Fahrer übertragen.
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Wenn die Fahrzeugbeschleunigung den vorgegebenen Beschleunigungswert überschreitet, so kann die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung beispielsweise durch den Betrag, um den die Fahrzeugbeschleunigung den vorgegebenen Beschleunigungswert übersteigt, festgelegt werden. Dabei ist es möglich, bei Überschreiten des vorgegebenen Beschleunigungswertes die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung so zu gestalten, dass die über den vorgegebenen Beschleunigungswert hinaus gehende Beschleunigung gar nicht an den zurückzuhaltenden Fahrer weitergegeben wird. Alternativ ist es auch möglich, bei Überschreiten des vorgegebenen Beschleunigungswertes den Differenzwert zwischen der erfassten Fahrzeugbeschleunigung und den vorgegebenen Beschleunigungswert teilweise, beispielsweise nach einer bestimmten vorgegebenen funktionalen Beziehung an den Fahrer weiterzugeben. Auf diese Weise können unterschiedliche Verläufe der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung realisiert werden.
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Insbesondere wenn der vorgegebene Beschleunigungswert die maximale an den zurückhaltenden Fahrer weiterzugebende Fahrzeugbeschleunigung repräsentiert, sollte der vorgegebene Beschleunigungswert die 60-fache Erdbeschleunigung (60 g) nicht übersteigen. Falls die Differenz zwischen der erfassten Fahrzeugbeschleunigung und dem vorgegebenen Beschleunigungswert teilweise an den zurückzuhaltenden Fahrer weitergegeben werden soll, ist es vorteilhaft, wenn der vorgegebene Beschleunigungswert geringer als 60 g und vorzugsweise geringer als ca. 35 g ist.
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Das Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung kann beim erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise mittels eines relativ zum Fahrzeug beweglichen Referenzkörpers bekannter Masse erfolgen.
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Ein erfindungsgemäßes Insassenrückhaltesystem für ein Fahrzeug umfasst wenigstens eine, eine Verschiebung zulassende Lenksäule, eine Blockiereinrichtung zum Blockieren einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung, eine Koppeleinrichtung zum Übertragen der Bewegung einer Blockiereinrichtung zur Lenksäule, und eine auf die Blockiereinrichtung zur definierten Freigabe der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung einwirkende Freigabeeinrichtung. Mit Hilfe einer Beschleunigungserfassungseinheit wird die Fahrzeugbeschleunigung erfasst und in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugbeschleunigung auf die Freigabeeinrichtung zur definierten Freigabe der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung eingewirkt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Insassenrückhaltesystem lässt sich insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren realisieren. Die auf den zurückhaltenden Fahrer übertragene Beschleunigung wird daher nicht durch die vom Lenkrad ausgeübte Kraft, sondern durch die tatsächlich erfasste Fahrzeugbeschleunigung begrenzt. Da der Verlauf der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung somit nicht von der Körpermasse des zurückzuhaltenden Fahrers abhängt, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Insassenrückhaltesystem die Belastung des Fahrers bei einem Unfall unabhängig von dessen Körpermasse begrenzen.
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In einer möglichen Ausgestaltung des Insassenrückhaltesystems umfasst die Beschleunigungserfassungseinheit eine relativ zum Fahrzeug bewegliche Referenzmasse, die gegen eine vorgegebene Kraft aus ihrer Position verschiebbar ist und die bei einer Positionsänderung gegen die vorgegebene Kraft als Freigabeeinheit zur Freigabe der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung auf die Blockiereinheit einwirkt. Eine derartige Beschleunigungserfassungseinheit kann insbesondere auch in Systemen Verwendung finden, in denen die Beschleunigungserfassungseinheit über mechanische Kopplung auf die Freigabeeinrichtung einwirkt. Eine mechanische Kopplung kann beispielsweise auch als redundantes System, etwa in Verbindung mit einer elektronischen Kopplung, ausgelegt sein, so dass eine definierte Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung auch dann gewährleistet ist, wenn die Bordelektronik des Fahrzeuges aufgrund des Unfalles ausgefallen ist.
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Die die Referenzmasse in Position haltende Kraft F kann beispielsweise durch die Formel F = B m g festgelegt sein, wobei g die Erdbeschleunigung, m die Masse der Referenzmasse und B ein frei wählbarer Parameter ist. Wenn der frei wählbare Parameter beispielsweise den dimensionslosen Wert 60 besitzt, so führt dies dazu, dass sich die Referenzmasse erst dann bewegt, wenn die erfasste Fahrzeugbeschleunigung einen Wert von 60 g, also die 60-fache Erdbeschleunigung, überschreitet. Eine Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung erfolgt somit erst dann, wenn mehr als die 60-fache Erdbeschleunigung auf den Fahrer wirken würde.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Insassenrückhaltesystem in Abhängigkeit von der Größe der erfassten Fahrzeugverzögerung nicht einen stets gleichen Stellweg, sondern unterschiedlich große Lenkrad-Stellwege freigibt. Das heißt, dass das Insassenrückhaltesystem gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Größe der Ist-Fahrzeugverzögerung im Crashfall die Länge des freigegebenen Stellweges variiert.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Beschleunigungserfassungseinheit ohne zusätzliche elektrische Hilfsenergie bei einer Fahrzeugverzögerung die Sicherheitseinrichtung aktivieren kann. Die Beschleunigungserfassungseinheit kann hierzu den bereits erwähnten Referenzkörper aufweisen, der entgegen der Fahrtrichtung mittels eines Federelements vorgespannt ist. Bei einer unfallbedingten Fahrzeugverzögerung kann der Referenzkörper über eine Steuerstrecke verstellt werden. Die Länge der Steuerstrecke ist dabei von der Crashschwere, das heißt der Größe der Fahrzeugverzögerung, abhängig. Auf der Grundlage der zurückgelegten Steuerstrecke kann dann der Lenkrad-Stellweg bestimmt werden.
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Die Bestimmung des Lenkrad-Stellweges erfolgt ebenfalls bevorzugt ohne zusätzliche elektrische Hilfsenergie. Hierzu kann der Referenzkörper mittelbar oder unmittelbar in mechanischer Wirkverbindung mit dem Lenkrad sein, das heißt bewegungsgekoppelt mit dem Lenkrad verbunden sein. Eine Verlagerung des Referenzkörpers ergibt somit selbsttätig eine entsprechende Lenkrad-Verlagerung über den Stellweg.
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Die Lenksäule kann bevorzugt hohlzylindrisch sowie zweiteilig ausgeführt sein, und zwar mit einem, dem Lenkgetriebe zugeordneten, axial ortsfesten ersten Lenksäulenteil und einem, dem Lenkrad zugeordneten sowie über den Stellweg axial verstellbaren zweiten Lenksäulenteil. Der Referenzkörper kann hierbei mit dem, dem Lenkrad zugeordneten zweiten Lenksäulenteil bewegungsgekoppelt sein.
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Der Referenzkörper kann beispielhaft innerhalb des zylindrischen Hohlraums der Lenksäule angeordnet sein. Im Hinblick auf den beengten Bauraum innerhalb der hohlen Lenksäule ist jedoch es von Vorteil, wenn die Beschleunigungserfassungseinheit, das heißt der Referenzkörper, außerhalb der Lenksäule angeordnet ist. In diesem Fall ist es zudem bevorzugt, wenn der Referenzkörper nicht unmittelbar mit der Lenksäule mechanisch verbunden ist, sondern unter Zwischenschaltung einer Bewegungsübertragungseinheit, etwa eines Seilzugs oder einer anderen Getriebestufe. Auf diese Weise kann der Referenzkörper örtlich unabhängig von der Lenksäule angeordnet sein, wodurch Packageprobleme wegfallen.
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Gemäß einer weiteren Ausführung kann das Insassenrückhaltesystem zusätzlich einen Lenkrad-Airbag und gegebenenfalls auch den Sicherheitsgurt umfassen. Sowohl die unfallbedingte Lenkrad-Stellbewegung als auch der Lenkrad-Airbag dienen dazu, einen Kopfaufprall unmittelbar auf das Lenkrad zu vermeiden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Aktivierung des Lenkrad-Airbags und die Aktivierung der Sicherheitseinrichtung der Lenkungsvorrichtung aufeinander zeitlich abgestimmt sind. Insbesondere kann erst mit dem Auftreffen des Fahrer-Kopfes auf dem entfalteten Lenkrad-Airbag die Stellbewegung des Lenkrades über den Stellweg eingeleitet werden. Mit dem Auftreffen des Fahrer-Kopfes auf dem entfalteten Lenkrad-Airbag ergibt sich eine Formschlusseinheit, bestehend aus dem Fahrer-Kopf, dem entfalteten Lenkrad-Airbag und dem Lenkrad. Diese Formschlusseinheit wird erfindungsgemäß über den (zeitlich nachgelagert) bereitgestellten Lenkrad-Stellweg weiter nach vorne in der Fahrtrichtung verlagert, wodurch die auf den Fahrer wirkende Beschleunigung und entsprechend dessen Belastung weiter reduziert wird. Die Erfindung beruht daher auf dem Sachverhalt, dass zunächst die Fahrzeugverzögerung erfasst wird und anschließend der Lenkrad-Stellweg in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugverzögerung festgelegt wird. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Fahrzeugkollision das Auftreffen des Fahrers auf dem entfalteten Lenkrad-Airbag nach wie vor mit größeren körperlichen Belastungen verbunden ist. Mit der oben beschriebenen Verlagerung der Formschlusseinheit wird die auf den Fahrer übertragene Verzögerung beim Auftreffen auf den Lenkrad-Airbag zusätzlich begrenzt.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit darin eingebauter Lenkungsvorrichtung;
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lenkungsvorrichtung;
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3 und 4 jeweils Ansichten entsprechend der 2, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Lenkungsvorrichtung zeigen; und
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung für die Lenkungsvorrichtung.
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In der 1 ist ein Kraftfahrzeug 9 mit eingebauter Lenkvorrichtung gezeigt, die bei Betätigung des Lenkrads 1 die Vorderräder 7 lenkt. In der 2 ist in grob schematischer Perspektivdarstellung eine Lenkungsvorrichtung für das Kraftfahrzeug gezeigt, das das Lenkrad 1 aufweist. Das Lenkrad 1 ist über eine Lenksäule 2 mit einem angedeuteten Lenkgetriebe 5 verbunden, mit dem die Vorderräder 7 des Kraftfahrzeuges 9 gelenkt werden.
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In der 2 ist die Lenksäule 2 zweiteilig mit einem ersten Lenksäulenteil 11 und einem Lenksäulenteil 13 gefertigt. Die beiden Lenksäulenteile 11, 13 sind zueinander koaxial ausgerichtet und teleskopartig verschiebbar. Die erste Lenksäule 11 ist gemäß der 1 axial ortsfest dem Lenkgetriebe 5 zugeordnet, während die zweite Lenksäule 13 dem Lenkrad 1 zugeordnet ist.
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Das zweite Lenksäulenteil 13 ist mit einer Sicherheitseinrichtung 15 in Verbindung. Bei Aktivierung der Sicherheitseinrichtung 15 kann das zweite Lenksäulenteil 13 zusammen mit dem Lenkrad 1 um einen vorgegebenen Stellweg s1 (2) vom Fahrer 17 weg in der Fahrtrichtung FR verstellt werden.
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Die ohne elektrische Hilfsenergie arbeitende Sicherheitseinrichtung 15 weist gemäß der 1 einen Referenzkörper 19 auf, der mittels eines Federelementes 21 entgegen der Fahrtrichtung FR gegen ein aufbaufestes Widerlager 23 des Fahrzeuges 9 gedrückt ist. Der Referenzkörper 19 ist in der 1 nicht unmittelbar in mechanischer Verbindung mit den verstellbaren Lenksäulenteil 13, sondern unter Zwischenschaltung eines Seilzuges 25. Der Seilzug 25 wirkt als eine Getriebestufe und weist eine Wickeltrommel 27 auf, die in Zahneingriff mit einem Zahnstangenabschnitt 29 des Referenzkörpers 19 ist. Auf der Wickeltrommel 27 ist ein Zugseil 31 aufgewickelt, das über eine Umlenkrolle 33 an dem zweiten Lenksäulenteil 13 angreift.
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In der 2 ist der Zahnstangenabschnitt 29 des Referenzkörpers 19 mit den Zähnen der Wickeltrommel 27 derart in Zahneingriff, dass der Zahnstangenabschnitt 29 des Referenzkörpers 19 eine Drehung der Wickeltrommel 27 blockiert, solange der Referenzkörper 19 in seiner Position ruht. Erfolgt dagegen eine lineare Bewegung des Referenzkörpers 19, so wird die lineare Bewegung durch das Zusammenwirken mit dem Wickeltrommel-Zahnrad in eine Drehbewegung der Wickeltrommel 27 umgesetzt, so dass ein Abrollen des Zugseils 31 erfolgt und dadurch eine Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung freigegeben wird.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Referenzkörper 19 mit einer Kraft F gegen das fahrzeugaufbauseitige Widerlager 23 gedrückt, die durch die Formel F = Bmg vorgegeben ist, wobei g die Erdbeschleunigung und m die Masse der Zahnstange 11 bezeichnet. B stellt einen dimensionslosen Parameter dar, dessen Wert frei gewählt werden kann. Die auf den Referenzkörper 19 wirkende vorgegebene Kraft F ist in der 2 beispielhaft durch die Feder 21 realisiert. Die Feder 13 verhindert eine die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung freigebende Bewegung des Referenzkörpers 19 und bildet daher die Blockiereinheit zum Blockieren einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung. Die Feder 13 und das fahrzeugaufbauseitige Widerlager 23 sind derart angeordnet, dass im Falle eines Frontalaufpralles die aus dem Frontalaufprall resultierende Beschleunigung eine Kraft auf den Referenzkörper 19 ausübt, die in die Richtung wirkt, die der Richtung der vorgegebene Kraft F, welche den Referenzkörper 19 in Position hält, entgegengesetzt ist. Die bei einem Frontalaufprall durch die Beschleunigung auf den Referenzkörper 19 ausgeübte Kraft ergibt sich dabei aus dem Produkt der auftretenden Fahrzeugbeschleunigung a und der Masse m des Referenzkörpers 19. Die Masse m des Referenzkörpers 19 kann daher als Beschleunigungserfassungseinheit angesehen werden, welche die Fahrzeugbeschleunigung erfasst.
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Wenn der Parameter B beispielsweise den dimensionslosen Wert 20 besitzt, so bedeutet dies, dass die den Referenzkörper 19 in Position haltende Kraft F einen Wert besitzt, der der 20-fachen Erdbeschleunigung (20 g) multipliziert mit der Masse des Referenzkörpers 19 entspricht. Wenn nun die aus dem Frontalaufprall des Fahrzeuges resultierende Fahrzeugbeschleunigung geringer als 20 g ist, so ist die sich daraus ergebende Kraft geringer als die Kraft, welche den Referenzkörper 19 in Position hält, so dass sie nicht ausreicht, den Referenzkörper 19 aus seiner Position zu verschieben. Übersteigt die Fahrzeugbeschleunigung aufgrund des Aufpralls jedoch 20 g, so ist die daraus resultierende Kraft größer als die Kraft, welche den Referenzkörper 19 in Position hält. Daher wird der Referenzkörper 19 aus seiner Position abgelenkt und wirkt auf das Wickeltrommel-Zahnrad zur Freigabe einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung ein. Für den Fahrer bedeutet dies, dass keine Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung erfolgt, solange die Fahrzeugbeschleunigung aufgrund des Aufpralls den Wert von 20 g nicht übersteigt. Das Lenkrad 1 überträgt daher im Wesentlichen die gesamte unfallbedingte Fahrzeugverzögerung auf den, sich am Lenkrad 1 abstützenden Fahrer 17. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung den Wert 20 g jedoch übersteigt und bspw. den Wert 22 g annimmt, so bewegt sich der Referenzkörper 19 mit einer Beschleunigung von 2 g vorwärts. Die beschleunigte Bewegung führt zu einer Freigabe der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung, so dass die auf den Fahrer 17 übertragene Fahrzeugbeschleunigung auf 20 g beschränkt bleibt. Der Zahnstangenabschnitt 29 des Referenzkörpers 19 stellt somit im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Freigabeeinheit zum Freigeben einer Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung dar.
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Im Unterschied zu Freigabeeinrichtungen nach Stand der Technik beruht die Freigabe der Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung also nicht auf einem Kraft-Weg-Verlauf, sondern wird alleine durch die Fahrzeugbeschleunigung bestimmt.
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In den 3 und 4 ist die Lenkungsvorrichtung in einem Insassenrückhaltesystem eingebunden, das zusätzlich einen Lenkrad-Airbag 37 aufweist. Der Lenkrad-Airbag 37 wird im Kollisionsfall aktiviert, um eine Verlagerung des Fahrer-Kopfes nach vorne zu begrenzen, wie es in der 3 gezeigt. In der 3 ist der Zeitpunkt dargestellt, zu dem der Fahrer-Kopf auf dem entfalteten Lenkrad-Airbag 37 auftrifft. Zu diesem Zeitpunkt sind das Lenkrad 1, der Lenkrad-Airbag 37 sowie der Fahrer-Kopf zu einer Formschlusseinheit 39 bewegungsgekoppelt. Bei Erreichen einer solchen Formschlusseinheit 39 wird gemäß der 4 die Stellbewegung des Lenkrades 1 über den Stellweg s1 eingeleitet, wodurch die Belastung des Fahrers 17 weiter reduziert wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Insassenrückhaltesystem in der 5 dargestellt. Die Blockier- und Freigabeeinrichtung umfasst mindestens ein mit einer Aufrollspule 27 für das Zugseil 31 gekoppeltes Zahnrad 45, dessen Zähne in Zahneingriff mit den Zähnen einer Zahnstange 43 sind. Eine Drehung des Zahnrades 45 bewirkt, dabei eine lineare Verschiebung der Zahnstange 43. Ebenso bewirkt eine lineare Verschiebung der Zahnstange 43 eine Drehung des Zahnrades 45. Außerdem umfasst die Blockier- und Freigabeeinrichtung eine Anzahl von Anschlagstiften 41, welche Anschläge zum Blockieren einer Bewegung der Zahnstange 43 in eine bestimmte Bewegungsrichtung bilden. Die Bewegungsrichtung der Zahnstange 43, welche durch die Anschlagstifte 41 blockiert wird, entspricht dabei derjenigen Bewegungsrichtung, welche in einer, eine Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung herbeiführenden Drehung des Zahnrades 45 resultieren würde. Die Anschlagstifte 41 blockieren daher die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung. Die Anschlagstifte 41 werden mit einer vorgegebenen Kraft F in Position gehalten und können gegen diese Kraft F aus ihrer Position verschoben werden. Im in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt die die Anschlagstifte 41 in Position haltende Kraft F auf die Unterseite der Anschlagstifte 41.
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Die Freigabeeinrichtung wird in der 5 dargestellten Ausführungsform durch einen Referenzkörper 19 gebildet. Der Referenzkörper 19 weist an seiner Vorderseite eine Schrägfläche 46 auf, die derart abgeschrägt ist, dass sie im Zusammenwirken mit abgeschrägten Flächen 47 der Anschlagstifte 41 die Anschlagstifte 41 gegen die Kraft F aus ihrer Position verschieben kann. Das Verschieben eines Anschlagstiftes 41 ist jedoch nur dann möglich, wenn die von der Schrägfläche 46 auf die abgeschrägte Fläche 47 des Stiftes 41 übertragene Kraft, die die Stifte in Position haltende Kraft F übersteigt.
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Der Referenzkörper 19 ist derart relativ zu den Anschlagstiften 41 angeordnet, dass im Falle eines Frontalaufpralles eine Beschleunigung des Referenzkörpers 19 in eine Richtung erfolgt, die zu einer von der Beschleunigung abhängenden Kraftübertragung auf die abgeschrägte Fläche 47 eines Anschlagstiftes 41 führt. Wenn diese Kraft die den entsprechenden Anschlagstift 41 in Position haltende Kraft F übersteigt, so wird dieser Anschlagstift 41 aus seiner Position verschoben und gibt die, eine Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung ermöglichende Bewegung der Zahnstange 43 frei. Die vorgegebene Kraft F, mit der die Anschlagstifte 41 in Position gehalten werden, ist dabei im Hinblick auf die Masse des Referenzkörpers 19, welche eine Referenzmasse darstellt, sowie die durch die Schrägflächen 47, 19 übertragbare Kraft bestimmt. Die Masse des Referenzkörpers stellt somit einer Beschleunigungserfassungseinheit dar, mit der Fahrzeugbeschleunigung erfasst wird.
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Wenn in der, in der 5 dargestellten Ausführungsform die Beschleunigung nur kurzzeitig so hoch ist, dass die Anschlagstifte 41 aus ihrer Position verschoben werden können, so wird zuerst einmal nur derjenige Anschlagstift 41 aus seiner Position verschoben, welche dem Referenzkörper 19 vor dem Auftreten der hohen Beschleunigung am nächsten lag. Je nachdem, wie lange die Beschleunigung die erforderliche Höhe aufweist, werden weitere Anschlagstifte 41 aus ihrer Position verschoben. Sobald die Beschleunigung wieder abnimmt, können diejenigen Anschlagstifte 41, die bis dahin noch nicht aus ihrer Position verschoben wurden, auch nicht mehr verschoben werden, so dass die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung erneut blockiert ist. Falls dann eine erneute hohe Beschleunigung auftritt, können weitere Anschlagstifte 41 verschoben werden, so dass eine weitere Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung erfolgen kann.
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Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Blockiereinrichtungen und Freigabeeinrichtungen stellen lediglich zwei Beispiele für mögliche Blockier- und Freigabeeinrichtungen dar. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Rückhaltesysteme wird ohne weiteres eine Vielzahl weiterer Realisierungen des erfindungsgemäßen Prinzips, die Lenkrad-/Lenksäulenverschiebung in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugbeschleunigung festzulegen, finden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3809442 A1 [0003]
- DE 102004035486 A1 [0007]
