DE102018216273A1

DE102018216273A1 - Gurtloses Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE102018216273A1
Application number: DE102018216273.5A
Authority: DE
Inventors: Katharina Lehmer; Kai Kunth
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein gurtloses Rückhaltesystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben des Rückhaltesystems.

Description

Die Erfindung betrifft ein gurtloses Rückhaltesystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben des Rückhaltesystems.
Für den Insassenschutz in Fahrzeugen werden verschiedene Systeme genutzt. Das wichtigste Rückhaltesystem ist das Gurtsystem. Dieser hält den Insassen im Falle eines Crashs zurück und verhindert ein Herausschleudern bzw. einen Aufprall des Insassen im Fahrzeug.
Ein Nachteil von Gurtsystemen ist, dass der Fahrzeuginsasse aktiv den Sicherheitsgurt anlegen muss. Der Insasse kann das Fahrzeug auch ohne Gurt verwenden, ist dann aber gegebenenfalls nicht ausreichend geschützt. Bei autonomen Fahrzeugen, die andere Sitzpositionen ermöglichen, kann der Insasse in seiner Bewegungsfreiheit durch den Gurt eingeschränkt werden. Neuartige Innenraumkonzepte, wie beispielsweise solche mit drehbar gelagertem Sitz, benötigen zudem auch neuartige Rückhaltesystem konzepte.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise beseitigen.
Es sind bereits Belüftungssysteme für Fahrzeugsitze bekannt, bei denen ein geringer Unterdruck erzeugt wird, um Luft an der Sitzlehne bzw. dem Sitzkissen abzusaugen und Feuchtigkeit abzutransportieren.
So geht aus der DE 10 2007 055 034 A1 ein Fahrzeugsitz mit Belüftungseinrichtung hervor. Die Belüftungseinrichtung umfasst einen Überdruck/Unterdruck-Wandler, der zur Erzeugung eines Unterdrucks dient.
Die DE 10 2015 007 946 A1 offenbart eine Sitzbelüftungseinrichtung für eine Sitzanlage. Die Sitzbelüftungseinrichtung dient zur Erzeugung eines Unterdrucks mittels Druckluft, wodurch Luft im Bereich einer Polsteroberfläche der Sitzanlage abtransportiert wird.
Aus der DE 10 2005 019 616 A1 ist ein Fahrzeugsitz mit Klimasystem bekannt. Der Fahrzeugsitz umfasst eine Ventilationsschicht, in der ein statischer Unterdruck gegenüber einer Außenseite des Fahrzeugsitzes erzeugt wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird in einen Fahrzeugsitz ein auf Unterdruck basierendes Rückhaltesystem integriert, so dass der Anschnallgurt zur Rückhaltung des Insassen in Gefahrensituationen und bei einem Verkehrsunfall entfallen kann. Dabei wird die Rückhaltekraft durch einen im Fahrzeugsitz erzeugten starken Unterdruck auf den Insassen aufgebracht. Das System ist somit unabhängig von der Position des Fahrzeugsitzes oder der Insassengröße.
Gegenstand der Erfindung ist ein Rückhaltesystem für einen Insassen eines Fahrzeugs. Das Rückhaltesystem umfasst eine Vorrichtung, welche dafür eingerichtet ist, einen Unterdruck an der Kontaktfläche zwischen einem Fahrzeugsitz und einem darin sitzenden Insassen zu erzeugen und dadurch eine Rückhaltekraft auf den Insassen auszuüben, die eine auf den Insassen wirkende Kraft, die den Insassen aus dem Sitz heraus beschleunigen würde, kompensiert.
In einer Ausführungsform ist das Rückhaltesystem dafür eingerichtet, eine auf den Insassen wirkende Kraft zu kompensieren, die zu einer Beschleunigung von mehr als 10 m/s² bis zu 500 m/s² führen würde.
In einer Ausführungsform ist das Rückhaltesystem dafür eingerichtet, den Luftdruck an der Kontaktfläche zwischen einem Fahrzeugsitz und einem darin sitzenden Insassen um einen Wert im Bereich von 50 hPa bis 1.000 hPa, z.B. im Bereich von 100 hPa bis 1.000 hPa, oder 300 hPa bis 1.000 hPa, oder 500 hPa bis 1.000 hPa, oder auch 500 hPa bis 750 hPa zu verringern.
Eine Verringerung des Luftdrucks um 1000 hPa stellt sicher, dass ein Insasse auch bei einem Unfall des Fahrzeugs, z.B. einem Aufprall auf ein Hindernis, bei dem Beschleunigungen bis zum 30-fachen der Erdbeschleunigung g (30 g = 30 * 9,81 m/s²) und mehr auftreten können, sicher in seinem Sitz zurückgehalten wird. Dies wird durch die folgende Beispielrechnung verdeutlicht:

Auf einem Insassen mit einer Körpermasse von 100 kg wirke bei einem Unfallgeschehen eine Beschleunigung von 30 g (≈300 m/s²) ein. Unter Berücksichtigung einer Sicherheitsmarge von weiteren 20 g (≈200 m/s²) ergibt sich eine maximale zu kompensierende Kraft von 50 kN gemäß $F = m * a = 100 kg * 500 m / s^{2} = 50 kN .$
Das Rückhaltesystem erzeugt bei einem Unterdruck von 1.000 hPa (100.000 N/m²) gegenüber dem Umgebungs-Luftdruck und einer Kontaktfläche zwischen Sitz und Insasse von 0,5 m² eine Rückhaltekraft von 50kN gemäß $F = p * A = 100.000 N / m^{2} * 0,5 m^{2} = 50 kN .$

Das Rückhaltesystem ist also in der Lage, auch in Extremsituationen eine ausreichend große Rückhaltekraft zur Verfügung zu stellen, um den Insassen sicher im Sitz zu fixieren. Durch gezielte Variation des Unterdrucks kann eine Begrenzung der auf den Insassen wirkenden Kräfte und bei Bedarf eine Übergabe an ein Airbag-Modul gewährleistet werden. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems wird eine optimale Rückhaltung erzielt, indem durch Variation des Unterdrucks anhand von Insassendaten (Größe, Gewicht) und anhand der Unfallschwere die Rückhaltekraft an die Situation angepasst wird.
Das erfindungsgemäße Rückhaltesystem ist jedoch nicht nur bei einem Unfall des Fahrzeugs einsetzbar, sondern auch in Gefahrensituationen, bei denen signifikante Beschleunigungen auf den Insassen einwirken, z.B. bei Notbremsungen oder plötzlichen Ausweichmanövern. Außerdem lassen sich durch reversible Regelung des Unterdrucks Sicherheit und Komfort der Fahrzeuginsassen verbessern. So können z.B. die bei Bremsvorgängen oder Kurvenfahrten auftretenden Beschleunigungskräfte kompensiert werden, so dass die Insassen nicht in ihren Sitzen verrutschen. Das erfindungsgemäße Rückhaltesystem kann darüber hinaus auch zusätzlich die Funktion einer Sitzbelüftung übernehmen.
In einer Ausführungsform umfasst das Rückhaltesystem mindestens eine Vakuumpumpe zur Erzeugung von Unterdruck. Der Unterdruck wird in dieser Variante durch die Vakuumpumpe erzeugt. Alternativ oder ergänzend kann Pyrotechnik zur Erzeugung des Unterdrucks eingesetzt werden. Dies bietet sich insbesondere bei Eintritt eines Unfallereignisses an, da über Pyrotechnik ein zusätzlicher stärkerer Effekt erzielt werden kann.
In einer Ausführungsform umfasst das Rückhaltesystem daher mindestens einen pyrotechnischen Unterdruckerzeuger. In einer Ausführungsform weist der mindestens eine pyrotechnische Unterdruckerzeuger mindestens eine Strahlpumpe, beispielsweise ein Venturi-Rohr bzw. eine Venturi-Düse, auf. Durch einen pyrotechnischen Gasgenerator wird innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums ein großes Gasvolumen erzeugt, welches durch die Strahlpumpe geleitet wird, die Luft aus dem Bereich zwischen Insassen und Sitz absaugt und einen starken Unterdruck erzeugt.
In einer Ausführungsform weist das Rückhaltesystem eine Vielzahl mit der Sitzfläche oder der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes verbundener Kanäle auf, durch die Luft abgesaugt und dadurch ein Unterdruck erzeugt werden kann.
In einer Ausführungsform weist das Rückhaltesystem mindestens einen Luftauslass auf, durch den abgesaugte Luft aus dem Fahrzeug geleitet werden kann.
In einer Ausführungsform umfasst das Rückhaltesystem flexible Elemente im Fahrzeugsitz, die dafür eingerichtet sind, eine reversible Umformung des Sitzes zum Fixieren des Insassen hervorzurufen. Der Sitz wird derart verformt, dass er sich reversibel um den Insassen legt (ähnlich der reversiblen Sitzpolsteraufstellung zur Stabilisierung der Insassen) und den Insassen somit flächendeckend und belastungsarm fixieren kann. In einer Ausführungsform werden die flexiblen Elemente durch den Unterdruck im Sitz gesteuert. Durch die Regelung des Unterdrucks in den einzelnen flexiblen Sitzelementen kann bei einem Unfall des Fahrzeugs eine Kraftbegrenzung und gegebenenfalls eine Übergabe des Insassen an einen Airbag erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Rückhalten eines Insassen eines Fahrzeugs in einem Fahrzeugsitz, bei dem an der Kontaktfläche zwischen dem Fahrzeugsitz und dem Insassen ein Unterdruck erzeugt wird, so dass der Insasse an den Fahrzeugsitz angesaugt und darin festgehalten wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die durch den Unterdruck erzeugte Rückhaltekraft so geregelt, dass sie eine auf den Insassen wirkende Kraft, die den Insassen aus dem Fahrzeugsitz heraus beschleunigen würde, kompensiert.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zusätzlich der Sitz so verformt, dass er sich reversibel um den Insassen legt (ähnlich der reversiblen Sitzpolsteraufstellung zur Stabilisierung der Insassen) und den Insassen somit flächendeckend und belastungsarm fixieren kann.
Zur Durchführung des Verfahrens kann insbesondere das erfindungsgemäße Rückhaltesystem eingesetzt werden.
Durch die flächige Kraftverteilung am Insassen im Falle eines Unfalls wird die bei derzeit genutzten Rückhaltesystemen auftretende punktuelle Belastung des Insassen minimiert. Der Insasse erfährt in jeder Position des Sitzes im Fahrzeuginnenraum einen optimalen Insassenschutz, ohne vorher selbst eine Aktion ausführen zu müssen. Das erfindungsgemäße Rückhaltesystem ist unabhängig von der Sitzposition oder Insassengröße. Zudem ermöglicht das Rückhaltesystem neue Innenraum-Konzepte und -Designs, da es nicht mehr an feste Strukturen gebunden ist (B-Säule, Schalttafel, Airbag-Modul). Somit sind neuartige Gestaltungen des Exterieurs und Interieurs möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der beigefügten Zeichnung illustriert und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrzeugsitz 20, in den eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems 21 integriert ist. Bei einem Unfall wird über eine Vakuumpumpe 23 und/oder über einen pyrotechnischen Unterdruckerzeuger 24 eine Ansaugkraft 22 erzeugt, die den Insassen 30 des Sitzes 20 ansaugt und in dem Sitz 20 zurückhält. Die durch das Rückhaltesystem 21 abgesaugte Luft wird über einen Luftauslass 25 aus dem Fahrzeug 10 geleitet.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
20: Sitz
21: Unterdruck-Rückhaltevorrichtung
22: Ansaugkraft
23: Vakuumpumpe
24: Pyrotechnischer Unterdruckerzeuger
25: Luftauslass
30: Fahrzeuginsasse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007055034 A1 [0006]
DE 102015007946 A1 [0007]
DE 102005019616 A1 [0008]

Claims

Rückhaltesystem (21) für einen Insassen (30) eines Fahrzeugs (10), welches Rückhaltesystem eine Vorrichtung (21) umfasst, welche dafür eingerichtet ist, einen Unterdruck an der Kontaktfläche zwischen einem Fahrzeugsitz (20) und einem darin sitzenden Insassen (30) zu erzeugen und dadurch eine Rückhaltekraft (22) auf den Insassen (30) auszuüben, die eine auf den Insassen (30) wirkende Kraft, die den Insassen (30) aus dem Fahrzeugsitz (20) heraus beschleunigen würde, kompensiert.
Rückhaltesystem (21) nach Anspruch 1, bei dem die auf den Insassen (30) wirkende Kraft zu einer Beschleunigung im Bereich von mehr als 10 m/s² bis 500 m/s² führen würde.
Rückhaltesystem (21) nach Anspruch 1 oder 2, welches mindestens eine Vakuumpumpe (23) zur Erzeugung von Unterdruck umfasst.
Rückhaltesystem (21) nach einem der voranstehenden Ansprüche, welches mindestens einen pyrotechnischen Unterdruckerzeuger (24) umfasst.
Rückhaltesystem (21) nach einem der voranstehenden Ansprüche, welches flexible Elemente im Fahrzeugsitz (20) umfasst, die dafür eingerichtet sind, eine reversible Umformung des Fahrzeugsitzes (20) zum Fixieren des Insassen (30) hervorzurufen.
Rückhaltesystem (21) nach einem der voranstehenden Ansprüche, welches eine Vielzahl mit der Sitzfläche oder der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes (20) verbundener Kanäle aufweist, durch die Luft abgesaugt werden kann.
Rückhaltesystem (21) nach einem der voranstehenden Ansprüche, welches mindestens einen Luftauslass (25) aufweist, durch den abgesaugte Luft aus dem Fahrzeug (10) geleitet werden kann.
Rückhaltesystem (21) nach einem der einem der voranstehenden Ansprüche, die dafür eingerichtet ist, den Luftdruck an der Kontaktfläche zwischen einem Fahrzeugsitz (20) und einem darin sitzenden Insassen (30) um einen Wert im Bereich von 50 hPa bis 1000 hPa zu verringern.
Verfahren zum Rückhalten eines Insassen (30) eines Fahrzeugs (10) in einem Fahrzeugsitz (20), bei dem an der Kontaktfläche zwischen dem Fahrzeugsitz (20) und dem Insassen (30) ein Unterdruck erzeugt wird, so dass der Insasse (30) an den Fahrzeugsitz (20) angesaugt und darin festgehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die durch den Unterdruck erzeugte Rückhaltekraft (22) so geregelt wird, dass sie eine auf den Insassen (30) wirkende Kraft, die den Insassen (30) aus dem Fahrzeugsitz (20) heraus beschleunigen würde, kompensiert.