-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Insassensicherheitssystem für ein Motorfahrzeug und eine energieabsorbierende Komponente mit einer Steifheit, die als Reaktion auf Insassen- und/oder Fahrzeugzustände variiert werden kann.
-
Zur Minimierung der möglichen Schwere einer Verletzung bei einem Fahrzeuginsassen während eines Aufpralls oder ähnlichen Ereignisses, sollte die Starre oder Steifheit von Komponenten im Fahrzeuginneren, auf die der Insasse während eines solchen Ereignisses aufschlagen könnte, ein korrektes Maß haben, um die maximale Menge an kinetischer Energie zu absorbieren, ohne eine Kraft auf den Insassen in einer Weise oder in einem Ausmaß auszuüben, die bzw. das eine Verletzung verursachen könnte. Das optimale oder gewünschte Maß an Steifheit der inneren Komponente kann zumindest teilweise von der Größe und dem Gewicht des Insassen abhängig sein. Jüngste Fortschritte im Bereich der Computer-Modellerstellung, Fahrzeugdynamikerfassung, Aufprallvorhersage und Insassenerfassung (Größe, Zustand und/oder Position) bieten eine Fülle an Informationen, die zur Bestimmung des optimalen Grades an Steifheit einer Komponente im Fahrzeuginneren verwendet werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Insassenschutzvorrichtung ein energieabsorbierendes Element auf, das an einem Teil eines Fahrzeuges zur Drehung zwischen einer ersten Position, in der eine Maximal-Steifheitsachse mit einem Aufprallvektor eines Fahrzeuginsassen während eines Zusammenstoßes relativ mehr ausgerichtet ist, und einer zweiten Position, in der die Maximal-Steifheitsachse mit dem Vektor relativ weniger ausgerichtet ist, montiert ist. Ein Auslöser bewegt das Element zwischen der ersten und zweiten Position aufgrund von Zuständen, die von einem oder mehreren sicherheitsbezogenen Sensor(en) erfasst werden.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist eine Vorrichtung für ein Fahrzeug eine Tür mit einer Innenplatte auf, die außerhalb einer Sitzposition angeordnet ist, und mindestens ein Element, das in der Tür und neben einer Außenfläche der Platte montiert ist. Das Element ist zwischen einer ersten Position, in der eine Maximal-Steifheitsachse mit einem Aufprallvektor eines Insassen in der Sitzposition während eines Zusammenstoßes relativ mehr ausgerichtet ist, und einer zweiten Position, in der die Maximal-Steifheitsachse mit dem Aufprallvektor relativ weniger ausgerichtet ist, drehbar. Eine Steuerung empfängt Signale von einem sicherheitsbezogenen System und betätigt einen Auslöser, um das Element zwischen der ersten und zweiten Position zu bewegen.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform, weist ein Verfahren zum Verbessern des Schutzes eines Insassen eines Fahrzeuges während eines Zusammenstoßes das Bewegen eines Elements, das neben einer Kabine des Fahrzeuges angeordnet ist, zwischen einer ersten Position, in der eine Maximal-Steifheitsachse des Elements mit einem Aufprallvektor eines Insassen während des Zusammenstoßes relativ mehr ausgerichtet ist, und einer zweiten Position, in der die Achse mit dem Aufprallvektor relativ weniger ausgerichtet ist, auf. Die Bewegung zwischen den zwei Positionen erfolgt als Reaktion auf ein Signal von einem oder mehreren Insassensicherheitssystem(en).
-
Das (Die) Signal(e) von dem (den) sicherheitsbezogenen Sensor(en) kann (können) einen Insassenzustand anzeigen, wie physische Größe oder Position. Die Signale können einen Fahrzeugdynamikzustand anzeigen, wie beispielweise, ob das Fahrzeug aktuell an einem Zusammenstoß beteiligt ist und/oder kurz davor steht, auf ein anderes Objekt zu prallen.
-
1 ist eine schematische Teilansicht eines Motorfahrzeuges mit einer Komponente variabler Steifheit, die in einem unteren Teil einer lenkerseitigen Tür eingebaut ist;
-
2 ist eine vereinfachte schematische Ansicht einer Komponente variabler Steifheit in einem Zustand maximaler Steifheit;
-
3 ist die Komponente variabler Steifheit von 2 in einem Zustand verringerter Steifheit;
-
4 ist ein schematischer vertikaler Querschnitt durch eine Fahrzeugtür, die eine Komponente variabler Steifheit in einem Zustand maximaler Steifheit zeigt; und
-
5 ist eine Ansicht ähnlich 4, die die Komponente variabler Steifheit in einem Zustand verringerter Steifheit zeigt.
-
6 ist ein schematisches Systemblockdiagramm eines Steuersystems für eine Komponente variabler Steifheit; und
-
7 ist eine schematische Ansicht eines zweiten möglichen Einbaus einer Komponente variabler Steifheit in einer Fahrzeugtür.
-
Nach Bedarf sind hierin ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch klar, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele der Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sind bestimmte strukturelle und funktionelle, hierin offenbarte Einzelheiten, nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern nur als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise zu verwenden.
-
Unter Bezugnahme auf 1 hat ein Motorfahrzeug 10 eine Seitentür 12, die in einer offenen Position dargestellt ist, um eine Innenplatte 14 der Tür freizugeben. Eine Komponente variabler Steifheit 16 ist in der Tür 12, hinter der Innenplatte 14 montiert. Die Komponente variabler Steifheit 16 ist unter einer Armlehne 18 dargestellt, wo sie, wenn die Tür 12 geschlossen ist, direkt außerhalb des Beckens eines Insassen (nicht dargestellt) liegt, der im Sitz 20 des Fahrzeuges sitzt.
-
Wie in 2–5 dargestellt ist, weist eine Ausführungsform einer Komponente variabler Steifheit 16 mehrere energieabsorbierende Elemente 22 auf, die zum Drehen oder Schwenken relativ zur Struktur der Tür 12 montiert sind. Zum Beispiel kann die Komponente variabler Steifheit 16 eine Außenwand 24 aufweisen, die relativ zur Tür 12 befestigt ist, und Außenränder 26 von Elementen 22 können durch gelenkartige Teile an der Außenwand befestigt sein, so dass die Elemente um ihre Außenränder drehen können. Innenränder 28 von Elementen 22 sind an einem Innenrahmen 30 befestigt, der relativ zur Struktur der Tür 12 und zur Außenwand 24 in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene beweglich ist. Die vertikale Bewegung des Rahmens 30 und der Innenränder 28 relativ zu der feststehenden Außenwand 24 und den Außenrändern 26 ändert somit den Winkel, in dem die Elemente 22 in Bezug auf die Horizontale ausgerichtet sind.
-
Ein Auslöser 32 ist wirksam mit dem Rahmen 30 verbunden, um den Rahmen zu bewegen und dadurch die winkelige Ausrichtung der Elemente 22 zu ändern. Der Auslöser 32 kann zum Beispiel eine elektromagnetische, elektromechanische, pneumatische, pyrotechnische oder ähnliche Hochgeschwindigkeitseinrichtung sein.
-
Unter Bezugnahme nun auf 4 und 5 ist die Komponente variabler Steifheit 16 in einem Innenraum der Tür 12 neben einer außen liegenden oder Außenfläche der Innenplatte 14 montiert dargestellt. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Begriffe "innen" und "außen" auf die Richtungen relativ zum Fahrzeug insgesamt und auf das Innere der Fahrzeugkabine. Das heißt, die innere oder Innenrichtung verläuft in 4 und 5 nach rechts, und die äußere oder Außenrichtung verläuft nach links. Der Auslöser 32 ist unter den Elementen 22 angeordnet dargestellt, so dass er am Rahmen 30 nach unten zieht, kann sich aber an jeder Stelle relativ zur Tür 12 befinden, wie für Überlegungen hinsichtlich der Verstauung notwendig ist.
-
4 zeigt die Komponente variabler Steifheit 16 in einem Zustand maximaler Steifheit, in dem Elemente 22 so ausgerichtet sind, dass ihre jeweiligen Achsen maximaler Steifheit in enger winkeliger Ausrichtung (parallel oder annähernd parallel) mit dem Vektor F eines Insassenaufpralls (relativ zum Fahrzeug) an der Innenfläche der Tür liegen, der bei einem Zusammenstoß mit seitlichem Aufprall zu erwarten ist. In der offenbarten Ausführungsform, in der die energieabsorbierenden Elemente 22 flach sind, liegt die Maximal-Steifheitsachse in der Ebene der flachen Elemente. Wenn die Maximal-Steifheitsachsen der Elemente 22 in winkeliger Ausrichtung (parallel) mit dem Aufprallvektor F sind, bietet die Komponente variabler Steifheit 16 das größtmögliche Maß an Widerstand gegen einen Insassenaufprall und dient dadurch als relativ steifer Beckenschieber. Ein solcher Zustand maximaler Steifheit kann für einen Fahrzeuginsassen passend sein, der relativ groß und/oder schwer ist.
-
5 zeigt die Komponente variabler Steifheit 16 in einem Zustand verringerter Steifheit. Der Auslöser 32 wurde zum Abwärtsbewegen des Rahmens 30 aktiviert, so dass die Elemente 22 im Uhrzeigersinn (wie in 4 und 5 dargestellt) um ihre Außenränder 26 gedreht werden. Diese Drehung bewirkt, dass die Maximal-Steifheitsachsen der Elemente 22 einen Winkel θ mit dem Aufprallvektor F bilden. Wenn der Winkel θ zunimmt, wird die effektive Steifheit jedes der Elemente 22 und somit die resultierende Gesamtsteifheit der Komponente 16 verringert. Eine solche Verringerung aus dem Zustand maximaler Steifheit kann zum Beispiel angebracht sein, wenn der Insasse leichter und/oder kleiner ist.
-
Die Komponente variabler Steifheit 16 ist mit fünf energieabsorbierenden Elementen 22 dargestellt, aber es kann jede Anzahl von Elementen verwendet werden, die notwendig ist, um das gewünschte Ausmaß an Steifheit/Energieabsorption zu erreichen. Das Ausmaß an Energie, das von den sich verformenden Elementen 22 absorbiert wird (und, im Gegensatz dazu, das Ausmaß an Energie, das auf einen Insassen übertragen wird) hängt von vielen Variablen ab, die während des konstruktiven Entwicklungsprozesses berücksichtigt und abgewogen werden. Zu diesen Variablen zählen die Materialien, aus welchen die Elemente 22 hergestellt werden, und die Geometrie (Länge, Dicke, Verjüngung, Löcher, Stege, usw.) der Elemente. Die Elemente 22, die zwar hierin schematisch als im Allgemeinen flach dargestellt sind, können jede Form mit einer Achse maximaler Steifheit aufweisen, die um einen Winkel relativ zu einem Aufprallvektor gedreht werden kann, um eine Variation in der effektiven Steifheit des Elements bei einem Aufprall zu erreichen. Die Elemente 22 können äußere und/oder innere Merkmale aufweisen, so dass sie sich vorhersagbar verformen oder "zerknautschen".
-
Der Winkel θ und somit die Steifheit der Komponente 16 kann aufgrund einer beliebigen Anzahl von Faktoren und durch verschiedene automatische oder manuelle Mittel eingestellt werden. 6 ist ein schematisches Systemblockdiagramm eines Steuersystems, wobei der Auslöser 32 so gesteuert werden kann, dass die Steifheit auf einen gewünschten passenden Wert eingestellt wird. Das Steuersystem kann verschiedene Sensoren enthalten, wie beispielweise: einen oder mehrere Insassenzustandssensor(en) 40, die die Größe und/oder Position eines Insassen relativ zum Fahrzeuginneren erfassen; einen oder mehrere Aufprallsensor(en) 42, die den Zusammenstoß oder das Eindringen in die Fahrzeugstruktur erfassen; einen oder mehrere Fern-(Aufprallvorwarn-)Sensor(en) 44 wie ein Radar, LIDAR oder Sichtsysteme, die andere Objekte in der Nähe des Fahrzeuges erfassen und zum Vorhersagen einer Kollision verwendet werden können; und einen oder mehrere Beschleunigungsmesser 46, die einen dynamischen Zustand des Fahrzeuges erfassen (einschließlich eines Zusammenstoßes und eines Überschlagszustandes).
-
Eingabeeinrichtungen 50 können ein oder mehrere Mittel enthalten, durch die die Größe und/oder Identität eines Fahrzeuginsassen eingegeben werden kann, so dass die Steifheit der Komponente 16 auf einen optimalen Zustand für diesen Insassen eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann ein Insasse seine persönliche Identität und/oder physische Größe mit einer Tastatur 58a, einem Spracherkennungssystem 50b und/oder einer Funkeinrichtung 50c eingeben. Die Funkeinrichtung 50c kann zum Beispiel ein schlüsselloses Zugangssystem (Key-Fob), ein "Smartphone" oder eine andere Kommunikationseinrichtung sein, die eine Speichereinrichtung enthält, die biometrische Daten beinhaltet, die sich auf den Insassen beziehen, dem die Einrichtung zugeordnet ist. Zur Verwendung im vorliegenden System können solche Informationen die physische Statur, Gewicht, Alter oder Gesundheitszustand des Insassen enthalten oder sich auf diese beziehen.
-
Ein RCM (Restraints Control Module) 48 empfängt Eingänge von den verschiedenen verfügbaren sicherheitsbezogenen Systemen (wobei dieser Begriff weitgehend Sensoren wie 40–46 und Eingabeeinrichtungen wie 50a–c enthält) und steuert den Betrieb des Auslösers 32. Das RCM 48 kann auch die Aktivierung/Betätigung von anderen Insassensicherheitseinrichtungen steuern, wie Airbags, Seitenvorhängen, usw. (nicht dargestellt). Das in 6 dargestellte System verwendet einen Datenbus 52 für eine Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten. Es können jedoch auch andere Systemarchitekturen verwendet werden, die nach dem Stand der Technik allgemein bekannt sind.
-
In einer ersten möglichen Implementierung des offenbarten Systems kann die Steifheit der Komponente variabler Steifheit 16 mittels der Eingabeeinrichtung(en) 50 so eingestellt werden, dass sie auf die physischen Eigenschaften des Fahrzeuginsassen zu Beginn eines Fahrzyklus abgestimmt sind. Der Steifheitszustand der Komponente 16 kann auch aufgrund der Sitzposition des Insassen eingestellt werden, wie von dem oder den Insassensensor(en) 40 erfasst, wie beispielsweise einem Sitzpositionsindikator und/oder höher entwickelte Sensoren, die Sicht-, Ultraschall- oder kapazitive Erfassung verwenden. Wenn zum Beispiel eine Funkeinrichtung 50, die einem Insassen zugeordnet ist und von ihm getragen wird, Informationen enthält, die festlegen, dass der Insasse zu einem 95. Perzentil männlich ist, kann die Komponente variabler Steifheit auf einen relativ hohen Steifheitszustand eingestellt werden. Wenn die Funkeinrichtung 50c festlegt, dass der Insasse zu einem 5. Perzentil weiblich ist, und dies vom Sitzpositionssensor bestätigt wird, der angibt, dass der Sitz 20 in einer Position relativ weit vorne eingestellt wurde, wird die Komponente variabler Steifheit 16 in einem Zustand relativ geringer Steifheit eingestellt.
-
Die anfängliche Steifheitseinstellung, die zu Beginn des Fahrzyklus gewählt wird, wie im vorangehenden Absatz beschrieben, kann während des gesamten Fahrzyklus beibehalten werden, oder geändert werden, wenn andere Fahrzeugsensoren Informationen zum RCM 48 leiten, die anzeigen, dass die Steifheit für eine verbesserte Insassensicherheit geändert werden sollten. In einem solchen Fall kann das RCM 48 Signale oder Eingänge von zum Beispiel Fernsensoren 44 berücksichtigen, die eine drohende Kollision mit einem anderen Fahrzeug oder Objekt erfassen, und/oder von einem Beschleunigungsmesser 46 und/oder von Aufprallsensoren 42, die eine tatsächliche Kollision erfassen. Aufgrund von Signalen von solchen Sensoren und bei einer programmierten Logik (Algorithmen, Verweistabellen, usw.) kann das RCM 48 bestimmen, dass der Insassenschutz bei der besonderen bevorstehenden oder tatsächlichen Kollision durch Ändern des Steifheitswertes der Komponente variabler Steifheit 16 gegenüber jenem, der zu Beginn des Fahrzyklus eingestellt wurde, maximiert werden kann. Wenn eine solche Bestimmung vorgenommen wird, betätigt das RCM 48 den Auslöser 32, um den Winkel θ der Komponente 22 in einer Weise einzustellen, dass das gewünschte Maß an Steifheit geboten wird.
-
7 zeigt eine andere Ausführungsform einer Komponente variabler Steifheit 116, in der Elemente 122 zur Drehung um im Allgemeinen vertikale Achsen montiert sind. In dieser Ausführungsform wird der Winkel θ zwischen den Achsen maximaler Steifheit und einem Aufprallvektor in einer im Allgemeinen horizontalen Ebene und nicht in der im Allgemeinen vertikalen Ebene gemessen, wie bei der hierin beschriebenen ersten Ausführungsform. Die Achsen, um die die Elemente 16/116 gedreht werden, liegen in einer Ebene, die zu der erwarteten Richtung des Aufprallvektors normal oder so nahe wie für einen bestimmten Fahrzeugeinbau möglich an normal liegen.
-
Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die Worte, die in der Patentschrift verwendet werden, Worte der Beschreibung und nicht der Einschränkung und es ist klar, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen implementierenden Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
