DE102018216379A1

DE102018216379A1 - Insassenschutzsystem für ein Fahrzeug mit einem Sicherheitsgurt sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Insassenschutzsystems

Info

Publication number: DE102018216379A1
Application number: DE102018216379.0A
Authority: DE
Inventors: Boris Steeger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Es wird ein Insassenschutzsystem für ein Fahrzeug mit einem Sitz sowie einem Sicherheitsgurt vorgestellt, wobei der Sicherheitsgurt einen oberen Umlenkpunkt sowie einen unteren Umlenkpunkt auf der gegenüberliegenden Sitzseite sowie einen schräg vom oberen Umlenkpunkt aus über den Oberkörper eines Insassen zum unteren Umlenkpunkt verlaufenden Gurtbereich aufweist.Im oder am Sitz auf der dem oberen Umlenkpunkt (31) des Gurtes zugewandten Hälfte des Sitzes ist ein Aktor (2), bspw. ein aufblasbares Luftkissen vorgesehen, welcher im Falle eines Unfalls, vorzugsweise noch vor Eintritt der Kraftwirkung auf den Insassen, die dem oberen Umlenkpunkt (31) des Gurtes zugewandte Schulter des Insassen um ein vorgegebenes Maß in Fahrtrichtung (X) bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft Insassenschutzsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Insassenschutzsysteme in heute serienmäßigen Kraftfahrzeugen bestehen in der Regel aus einem 3-Punkt-Gurtsystem, dessen untere Befestigungs- bzw. Umlenkpunkte entweder an der Karosserie (Boden, Schweller, ...) oder am Sitz zu finden sind und dessen oberer Befestigungspunkt bzw. Gurtumlenker an einer seitlichen Säule des Fahrzeugs (z.B. B-Säule) oder auch teils bereits am Sitz befestigt ist. Dabei sind zumindest die Vordersitze eines Fahrzeugs in der Regel längsverstellbar, zukünftig teils auch drehbar.
Zusätzlich zum Gurt kommt eine gewisse Anzahl von Airbags zum Einsatz, um den Insassen optimal abzufangen. Außerdem sind zumindest die Vordersitze eines Fahrzeugs in der Regel längsverstellbar. Gerade für ausbaubare Sitze sind zudem Gurtsysteme bekannt, welche vollständig am Sitz befestigt sind. Die Lage des Sicherheitsgurts bezüglich des Oberkörpers des zu schützenden Insassen ist dabei von entscheidender Schutzwirkung. Deshalb ist zumindest teilweise vorgesehen, dass die Position des oberen Befestigungs- bzw. Umlenkpunkts im Fahrzeug an die Größe des Insassen anpassbar und daher an sich verstellbar ist, wobei die Verstellung vorzugsweise bei stehendem Fahrzeug und durch Aufhebung einer Arretierung oder dergleichen erfolgt und zumindest im Zeitpunkt eines Unfalls gerade unveränderlich ist.
Für die Auslegung von Insassenschutzsystemen wird dabei in der Regel von einer Standard-Sitzposition gemäß der Sitzposition bei gesetzlich vorgeschriebenen Crashtests und einer optimalen Gurthöhenanpassung ausgegangen.
Insbesondere, wenn die Sitzposition des Insassen im Fahrzeuginnenraum hinter dieser Standard-Sitzposition liegt, können sich die Insassenbelastungen beim Unfall gegenüber der Standard-Sitzposition verschlechtern. Solche Sitzpositionen können heutzutage auf den Sitzplätzen auftreten, auf denen Insassen sitzen, die nicht mit der Führung des Fahrzeugs beschäftigt sind, und somit nicht gewisse Abstände zu Bedienelementen (Lenkrad, Pedale, ....) einhalten müssen. In Zukunft (teilautonomes, vollautonomes Fahren) wird die Problematik auch den Fahrersitzplatz betreffen, da dieser sich zumindest zeitweise in einer nicht zum Führen des Fahrzeugs geeigneten Sitzposition befinden kann.
Moderne Kraftfahrzeuge werden neben den herkömmlichen Crashsensoren zunehmend mit bereits den Beginn eines Unfalls erkennenden sogenannten Upfront- oder Early-Crashsensoren als auch vorausschauenden Umfeldsensoren ausgestattet, welche frühzeitig drohende Kollisionen mit anderen Objekten erkennen und vermeiden oder zumindest die Sicherheitseinrichtungen des Kraftfahrzeugs bestmöglich einsetzen sollen. Als Umfeldsensoren kommen dabei neben Radarsensoren auch Kamerasysteme oder Ultraschallsensoren oder Lidarsensoren oder dergleichen infrage.
Zudem wird mittels Sensoren auch die Sitzbelegung und Sitzposition erfasst und das Auslöseverhalten des Insassenschutzsystems entsprechend optimiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schutzwirkung von Insassenschutzsystemen weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass festgestellt wurde, dass durch eine rechtzeitige Vorverlagerung des Schulterbereichs des Insassen noch vor Eintritt der Kraftwirkung auf den Insassen im Falle eines Unfalls zumindest bei einer Vielzahl von Sitzpositionen, gerade auch bei hinter der für Crashtests vorgeschriebenen Standard-Sitzposition eine verbesserte Haltewirkung durch den Sicherheitsgurt und damit ein erhöhter Insassenschutz erreicht werden kann, da durch das Vorweglagern der Schulterbereich des Insassen besser im Gurtbereich verankert wird. Zudem kann durch die Formgebung und Ausrichtung des Aktors, bspw. Luftkissens, beim Vorweglagern auch ein Eindrehen des Schulterbereichs des Insassen in den Sicherheitsgurt bewirkt werden.
Die dem oberen Umlenkpunkt des Gurtes zugewandten Hälfte des Sitzes ist dabei in Querrichtung quer zur Fahrtrichtung und damit parallel zur Ausrichtung der Schultern des Insassen zu verstehen. Der Aktor wirkt im Falle eines Unfalls primär auf die dem oberen Umlenkpunkt des Gurtes zugewandte Schulter des Insassen und bewegt diese um ein vorgegebenes Maß in Fahrtrichtung, wobei das Maß der Vorverlagerung zumindest von Null abweicht, aber auch von der konkreten aktuellen Sitzposition abhängig angepasst sein kann.
Zudem kann neben der Vorverlagerung in Fahrtrichtung auch ein Bewegungsanteil bspw. in Hoch- oder Querrichtung enthalten sein, sbwp. Schon aufgrund der Neigung auch der Sitzlehne, und führt vorzugsweise aber auch zu einem zusätzlichen Eindrehen der Schulter in den Gurt, da der Aktor ja vorzugsweise eben nur auf die dem oberen Umlenkpunkt des Gurtes zugewandte Schulter wirkt.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Insassenschutzsystem zusätzlich Mittel zur Erkennung der Position des Sitzes bzw. des Insassen auf dem Sitz vorgesehen sind und die Steuereinheit den Aktoren nur dann auslöst, wenn eine zusätzliche Gefährdung des Insassen durch das Vorverlagern ausgeschlossen und/oder eine Verbesserung der Schutzwirkung erwartet werden kann.
Diese Lösung eignet sich dabei auch für am Sitz befestigte Gurtsysteme. Das System ist in pyrotechnischer Ausführung auch nach dem Aufprall noch sinnvoll aktivierbar. Die zu bewegenden Massen sind gering, da nur der obere Teil des Sitzlehnenpolsters und der entsprechende Anteil des Oberkörpers des Insassen nach vorn bewegt werden müssen.
Im Gegensatz zum Verdrehen des Sitzes ist man bei der Einstellung des Maßes der Schultervorverlagerung nicht durch die Bewegungsfreiheit der Beine eingeschränkt, besteht also keine Gefährdung im Fussraum.
Der Fahrzeugsitz ist also in bzw. an der Sitzlehne mit einem Aktor versehen, welcher einen Teil der Oberfläche des Sitzpolsters der Sitzlehne, an dem die Schulter des Insassen anliegt, im Falle eines Crashs nach vorne schieben kann.
Dieser Aktor ist vorzugsweise als im Sitzpolster integrierter Airbag ausgeführt. Hier sind verschiedene Optionen möglich. So ist ein schnell aufblasender Airbag mit pyrotechnischem Generator (für Zündung nach dem Aufprall) denkbar als auch ein langsamer aufblasender Airbag mit Druckluftversorgung (gegebenenfalls reversibel) (für Zündung vor dem Aufprall, in Verbindung mit einem Pre-Crash Erkennungssystem)
So kann der Aktor also mechanisch, pyrotechnisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, odgl. angetrieben werden, der den entsprechenden Bereich des Sitzpolsters im Falle eines Crashs nach vorne schiebt.
Das System soll vorzugsweise so im Sitz integriert bzw. aktiviert werden, dass nur jene Schulter des Insassen nach vorne geschoben wird, die dem oberen Umlenkpunkt des Gurtes zugewandt ist.
Die Entscheidung zur Aktivierung der langsam wirkenden Umsetzungsvarianten des Systems (langsam aufblasender Airbag, mechanische Varianten) vor dem Aufprall soll auf Basis von Signalen einer im Fahrzeug eingebauten Umfeldsensorik mit entsprechenden Algorithmen gefällt werden, sobald ein signifikanter Frontalaufprall unvermeidbar bzw. wahrscheinlich erscheint und sich der Sitz in einer Position befindet, in der eine Aktivierung des Systems sinnvoll erscheint. Dazu sollte die Position des Sitzes natürlich auch über Sensoren erfasst werden.
Die Aktivierung der pyrotechnischen Varianten kann gegebenenfalls auf Pre-Crash und Umfeldsensorik verzichten, und auf Basis der herkömmlichen Airbagsensorik aktiviert werden.
Das Vorschieben der dem oberen Umlenkpunkt des Gurtes zugewandten Schulter in den Gurt verringert die Vorverlagerung des Insassen beim Crash, da der Gurt vorgespannt wird, weil die dem oberen Gurtumlenker zugewandte Schulter des Insassen in den Gurt hineingedreht wird.
Die Lasteinleitung über der Schulter wird effektiver, da die Schulter einen harten Widerstand darstellt und große Kräfte gleich zu Beginn der Krafteinwirkung über die Schulter und das Skelett abgeleitet werden können. Durch die vorgeschobene Schulter reduziert sich die Belastung der Brust.
Insbesondere für den Fall, dass der Insasse sich in einer gegenüber der Standardposition nach hinten verlagerten Sitzposition befindet, kann sonst das Problem auftreten, dass Teile des Oberkörpers (in der Regel die Schulter) vor dem Aufprall keinen Kontakt mehr zum Gurt haben, da der Gurtumlenkpunkt an der Fahrzeugstruktur sich in diesem Fall vor dem Insassen befindet. Durch Aktivierung des Systems (je nach Ausführungsart des Systems auch schon vor dem eigentlichen Crash) wird in diesem Fall der Abstand zwischen Schulter und Gurt verringert bzw. eliminiert. Der Insasse fällt somit beim Crash mit einer geringeren Relativgeschwindigkeit in den Gurt, was sich in geringeren Insassenbelastungen niederschlägt. Im Moment ist davon auszugehen, dass mit dem System die mittlere Insassenbelastung um ca. 20% reduziert werden kann.
Zumindest die Position des oberen Umlenkpunkts im Fahrzeug sollte zumindest im Zeitpunkt eines Unfalls unveränderlich, d. h. entsprechende Höhenvorstellungen in ihrer Arretierung fixiert sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 Fahrzeug mit Insassenschutzsystem in Seitenansicht vor der Aktivierung
2 Fahrzeug mit Insassenschutzsystem in Seitenansicht nach der Aktivierung
3 Fahrzeug mit Insassenschutzsystem in Draufsicht vor der Aktivierung
4 Fahrzeug mit Insassenschutzsystem in Draufsicht nach der Aktivierung

Die 1 und 2 skizzieren das Insassenschutzsystem in einer Seitenansicht, also in der X-Z-Ebene, wobei X der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, Y die Querrichtung und Z die Hochachse des Fahrzeugs beschreiben, während die 3 und 4 eine jeweilige Draufsicht von oben, also in der X-Y Ebene visualisieren.
Der Fahrzeugsitz besteht dabei üblicherweise aus einer Sitzfläche 11 sowie der Rückenlehne 12 und einer Kopfstütze 13 und ist im oder am Fahrzeugsitz, insbesondere der Rückenlehne 12 der Aktor 2 skizzenhaft dargestellt.
Der Sicherheitsgurt 3 weist einen (in Hochachse Z des Fahrzeugs gesehen) oberen Umlenkpunkt 31 auf, wobei es unerheblich ist, ob dieser obere Umlenkpunkt 31 an der Karosserie des Fahrzeugs oder am Sitz befestigt ist. Der Sicherheitsgurt 3 weist zudem einen hier nicht näher dargestellten unteren Umlenkpunkt auf der gegenüberliegenden Sitzseite sowie einen schräg vom oberen Umlenkpunkt 31 aus über den Oberkörper eines Insassen zum unteren Umlenkpunkt verlaufenden Gurtbereich auf. Der Aktor 2 ist auf der dem oberen Umlenkpunkt 31 des Gurtes zugewandten Hälfte des Sitzes vorgesehen, wie in den 3 und 4 gut zu erkennen. Die Höhe des Aktors 2 ist hier auf die übliche Schulterhöhe des Insassen ausgerichtet, kann sich ggfs aber auch auf die ganze Höhe des Sitzes erstrecken, um unterschiedliche große Insassen auszugleichen.
Vor der Aktivierung ist der Aktor 2 im oder am Fahrzeugsitz beispielsweise wirkungslos, wie in den 1 und 3 skizziert, oder nur in einem für die Vorverlagerung der Schulter unerheblichen Maße aktiv, beispielsweise als Bestandteil eines Multi-Kontur-Sitzes mit Massagefunktion.
Kommt es nun zu einem als unvermeidbar erkannten oder beginnenden Unfall, so wird der Aktor 2, wie nun in den 2 und 4 dargestellt, aktiviert und vorverlagert die dem oberen Umlenkpunkt 31 des Gurtes zugewandte Schulter des Insassen um ein vorgegebenes, von Null abweichendes Maß in Fahrtrichtung (X). Wie in 2 dargestellt, kann dabei der Aktor auch einen Richtungsanteil in Hochachse Z bewirken, eventuell schon rein aufgrund der Neigung der Sitzlehne und einer dazu senkrechten Aktivierung. Wie zudem in der Draufsicht gemäß 4 veranschaulicht, kann durch die Anordnung auf nur einer Sitzhälfte, Formgebung des Aktors 2 und somit Wirkung nur dem oberen Umlenkpunkt 31 des Gurtes zugewandte Schulter und damit eine Kraftwirkung auch in Querrichtung Y und damit ein zusätzliches Eindrehen der Schulter bewirkt werden.
Wie schon eingangs erläutert, ist der Aktor 2 vorzugsweise ein im Sitz im Ruhezustand in der Fläche der dem Insassen zugewandten Seite der Rückenlehne integriertes Luftkissen, welches bei Auslösung aufgeblasen wird und die Fläche der Rückenlehne um ein vorgegebenes Maß in Fahrtrichtung verschiebt. Dieser Aktor 2 kann aber als Bestandteil eines Multi-Kontursitzes auch andere Funktionen, wie bspw. eine Massagefunktion erfüllen, wird dazu aber natürlich nicht in einem solchen Maße aufgeblasen, dass eine Schulterverlagerung bewirkt wird.
Zusätzlich sind vorzugsweise in den Figuren nicht dargestellte Mittel zur Erkennung der Position des Sitzes bzw. des Insassen auf dem Sitz vorgesehen und wird der Aktor nur dann auslöst, wenn eine zusätzliche Gefährdung des Insassen durch das Vorverlagern der Schulter ausgeschlossen und/oder eine Verbesserung der Schutzwirkung erwartet werden kann.
Neben dem Gesamtsystem und einem Kraftfahrzeug mit einem solchen Insassenschutzsystem wird auch ein entsprechender Aktor und sitz beansprucht.
Diese Erfindung eignet sich prinzipiell für alle Beförderungsmittel, die einen Sitz und ein solches Gurtsystem verwenden.

Claims

Insassenschutzsystem für ein Fahrzeug mit einem Sitz und einem Sicherheitsgurt (3), wobei der Sicherheitsgurt einen oberen Umlenkpunkt (31) sowie einen unteren Umlenkpunkt auf der gegenüberliegenden Sitzseite sowie einen schräg vom oberen Umlenkpunkt (31) aus über den Oberkörper eines Insassen zum unteren Umlenkpunkt verlaufenden Gurtbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Im oder am Sitz auf der dem oberen Umlenkpunkt (31) des Gurtes zugewandten Hälfte des Sitzes ein Aktor (2) vorgesehen ist, welcher im Falle eines Unfalls, vorzugsweise noch vor Eintritt der Kraftwirkung auf den Insassen, die dem oberen Umlenkpunkt (31) des Gurtes zugewandte Schulter des Insassen um ein vorgegebenes Maß in Fahrtrichtung (X) bewegt.
Insassenschutzsystem nach Anspruch 1, wobei der Aktor (2) ein im Sitz im Ruhezustand in der Fläche der dem Insassen zugwandten Seite der Rückenlehne integriertes Luftkissen aufweist, welches bei Auslösung aufgeblasen wird und die Fläche der Rückenlehne um ein vorgegebenes Maß in Fahrtrichtung (X) verschiebt.
Insassenschutzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Mittel zur Erkennung der Position des Sitzes bzw. des Insassen auf dem Sitz vorgesehen sind und der Aktor nur dann auslöst, wenn eine zusätzliche Gefährdung des Insassen durch das Vorverlagern der Schulter ausgeschlossen und/oder eine Verbesserung der Schutzwirkung erwartet werden kann.
Aktor (2) für ein Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche für einen Sitz eines Kraftfahrzeugs, um noch vor Eintritt der Kraftwirkung auf den Insassen im Falle eines Unfalls die dem oberen Umlenkpunkt (31) des Gurtes zugewandte Schulter des Insassen um ein vorgegebenes Maß in Fahrtrichtung (X) zu bewegen.
Fahrzeugsitz mit einem Aktor (2) m oder am Sitz auf der dem oberen Umlenkpunkt (31) des Gurtes zugewandten Hälfte des Sitzes, um im Falle eines Unfalls die dem oberen Umlenkpunkt (31) des Gurtes zugewandte Schulter des Insassen um ein vorgegebenes Maß in Fahrtrichtung (X) zu bewegen.
Kraftfahrzeug mit einem Insassenschutzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche.