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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem
zur Verbesserung der Fahrzeugsicherheit bei einem Zusammenstoss.
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In
letzten Jahren sind Kraftfahrzeuge oft mit einer Vorstraffer-Vorrichtung
versehen worden, die entscheidend die Spannung eines Sicherheitsgurts zum
Zurückhalten
des Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt eines Zusammenstosses erhöht und den Schutz
des Fahrzeuginsassen verbessert. Die auf den Fahrzeuginsassen einwirkende
Abbremsung, der in einem Sitz durch eine Rückhaltevorrichtung wie einen
Sicherheitsgurt zurückgehalten
wird, beginnt sich nur dann zu erhöhen, wenn die auf den Fahrzeuginsassen
zum Zeitpunkt des Zusammenstosses wirkende nach vorne gerichtete
Trägheitskraft anfängt, von
dem Sicherheitsgurt aufgenommen zu werden. Da es nicht möglich ist,
einen gewissen Betrag von Elastizität und Spiel in dem Sicherheitsgurt zu
eliminieren, erreicht die Abbremsung des Fahrzeuginsassen nur dann
ein Maximalniveau, wenn der Fahrzeuginsasse sich eine gewisse Entfernung
unter Einfluss der Trägheitskraft
nach vorne bewegt hat und die Verlängerung des Sicherheitsgurt
ihre maximale Ausdehnung erreicht hat. Der Maximalwert der Abbremsung
des Fahrzeuginsassen wird mit steigender Vorwärtsverlagerung des Fahrzeuginsassen
unter Einfluss der Trägheitskraft
größer, und
ist bekanntermaßen
wesentlich größer als
die durchschnittliche Abbremsung der Passagierzelle des Fahrzeugkörpers.
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Wenn
die Beziehung zwischen der Fahrzeugkörper-Abbremsung und der Fahrzeuginsassen-Abbremsung
mit der Beziehung zwischen dem Eingang und dem Ausgang eines aus
einer Feder (Fahrzeug Insassenrückhaltevorrichtung)
und einer Masse (Masse des Fahrzeuginsassen) bestehenden Systems,
das verglichen wird, kann leicht verstanden werden, dass die maximale
Verlängerung
und der zeitliche Verlauf der Feder durch die Wellenform (zeitlicher
Verlauf) der Abbremsung des Fahrzeugkörpers bestimmt sind. Es kann
daher gefolgert werden, dass die Wellenform der Abbremsung des Fahrzeugkörpers auf
eine solche Art und Weise gesteuert/geregelt werden sollte, dass
nicht nur die durchschnittliche auf den Fahrzeugkörper einwirkende
Beschleunigung reduziert wird, sondern auch das Überschreiten der Abbremsung
des Fahrzeugkörpers
wegen der Verlängerung
der Feder (Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung)
minimiert wird.
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In
der herkömmlichen
Fahrzeugkörperstruktur
wird die Aufprallenergie durch eine Knautschzone absorbiert, die
aus einem Element besteht, dass bei Aufprall eine Gegenwirkung erzeugt,
wie Seitenträger
und zwischen unterschiedlichen Komponenten definierte Zwischenräume, die
in einem Vorderabschnitt des Fahrzeugkörpers vorgesehen sind, und die
Wellenform der Abbremsung des Fahrzeugkörpers wird durch Änderung
der resultierenden Eigenschaften der Gegenwirkung mittels der Auswahl
der Dimensionen und der Formänderungseigenschaften solcher
Teile eingestellt. Die Art und Weise der Formänderung des Fahrzeugkörpers kann
neben der Passagierzelle des Fahrzeugkörpers zum Zeitpunkt des Zusammenstosses
auch angemessen so ausgewählt
werden, dass die Abbremsung der Passagierzelle des Fahrzeugkörpers verringert
werden kann, und die Verformung kann vom Erreichen der Passagierzelle
abgehalten werden. Derartige Fahrzeugkörperstrukturen sind in der
japanischen offengelegten Patentschrift (kokai) No. 07-101354 vorgeschlagen worden.
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Es
ist wichtig, davon Kenntnis zu nehmen, dass die Verletzung eines
Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt eines Fahrzeugzusammenstosses minimiert
werden kann, indem der Maximalwert der Beschleunigung (Abbremsung)
verringert wird, die auf den Fahrzeuginsassen wirkt, was durch die
Wellenform (zeitlicher Verlauf) der Abbremsung des Fahrzeugkörpers bestimmt
wird. Es ist auch wichtig, davon Kenntnis zu nehmen, dass der Gesamtbetrag
der Abbremsung (zeitliche Integration der Abbremsung), die der Fahrzeuginsasse
während
eines Fahrzeugzusammenstosses erfährt, für eine gegebene Intensität des Zusammenstosses
(oder für
eine Fahrzeuggeschwindigkeit unmittelbar vor dem Zusammenstoss)
festgelegt ist. Daher sollte, wie zum Beispiel in 9 gezeigt ist, die ideale Wellenform
(zeitlicher Verlauf) der Abbremsung des Fahrzeugkörpers (Sitz) G2
zum Minimieren der Abbremsung des Fahrzeuginsassen G1 aus einem
Anfangsintervall (a) zum Erzeugen einer großen Abbremsung bei Erfassen
des Zusammenstosses, einem Zwischenintervall (b) zum Erzeugen einer
entgegengesetzt gerichteten Abbremsung (d.h. Beschleunigung) und
einem Endintervall (c) zum Erzeugen einer durchschnittlichen Abbremsung
bestehen.
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Das
Anfangsintervall erlaubt es dem Fahrzeuginsassen, die Abbremsung
von einem Anfangsstadium an, so zu erfahren, dass die Abbremsung über eine
verlängerte
Zeitdauer verteilt werden kann, und der Maximalwert der Abbremsung
kann reduziert werden. Entsprechend einer normalen Fahrzeugkörperstruktur
dauert es, wegen der Anwesenheit einer Knautschzone in einem Vorderabschnitt
des Fahrzeugs und eines Spiels und einer Verlängerung des Sicherheitsgurtsystem
wie einem Sicherheitsgurt, eine gewisse Zeitdauer für die Wirkung
eines Zusammenstosses, den Fahrzeuginsassen zu erreichen. Die Verzögerung in
der Übertragung
der Abbremsung auf den Fahrzeuginsassen muss durch einen nachfolgenden
steilen Anstieg in der Abbremsung entsprechend der herkömmlichen
Anordnung ausgeglichen werden. Das Endintervall entspricht einem Zustand,
der als ein Zustand des Herabfahrens (engl. ride-down state) bezeichnet
wird, in dem der Fahrzeuginsasse sich mit dem Fahrzeugkörper als
eine Einheit bewegt. Das Zwischenintervall ist ein Übergangszustand
zum gleichmäßigen Verbinden
des Anfangsintervalls und des Endintervalls ohne ein wesentliches
Maximum oder eine Senke in der Abbremsung miteinzubeziehen. Computersimulationen
haben bestätigt,
dass eine derartige Wellenform für
die Abbremsung des Fahrzeugkörpers
in einer geringeren Abbremsung des Fahrzeuginsassen als im Falle einer
konstanten Abbremsung (Rechteckwellenform) für eine gegebenen Verformungsbetrag
des Fahrzeugkörpers
(dynamischer Stoss) resultiert.
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Gemäss der herkömmlichen
Fahrzeugkörperstruktur,
beginnen sich unmittelbar nach dem Zusammenstoss die Komponenten
des Fahrzeugkörpers
der Knautschzone ausgehend von einem Teil mit relativ geringer mechanischer
Festigkeit zu verformen, und danach beginnt sich ein Teil davon
mit hoher mechanischer Festigkeit zu verformen. Als Resultat ist
die Wellenform der Zusammenstosswirkung oder der Abbremsung des
Fahrkörpers
klein in einer frühen
Phase, und wird größer in einer
späteren
Phase, so dass die Abbremsung des Fahrzeuginsassen nicht angemessen
verringert werden kann. Um solch ein Problem zu eliminieren, wurde
vorgeschlagen, einen vorgeschriebenen Betrag der Reaktionswirkung zu
erhalten, indem von den kollabierenden Seitenträgern Gebrauch gemacht wird,
um eine stabile Reaktionswirkung aufrechtzuerhalten, indem eine
Mehrzahl von Trennwänden
in den Seitenträgern
vorgesehen sind (japanische offengelegte Patentschrift (kokai) No.
101345) Derartige frühere
Vorschläge
können
jedoch nur die Abbremsung des Fahrzeugkörpers höchstens auf ein ungefähres konstantes
Niveau halten, und sind nicht in der Lage eine wirksamere Abbremsungswellenform
vorzusehen. Um die ungünstige
Auswirkung der Dehnbarkeit des Sicherheitsgurts zu minimieren, wird
bekanntermaßen
eine Vorstraffervorrichtung in Verbindung mit dem Sicherheitsgurt
vorgesehen, um den Sicherheitsgurt zum Zeitpunkt eines Fahrzeugzusammenstosses
wirkungsvoll zu straften. Gemäß einer
anderen früher vorgeschlagenen
Struktur, wird wenigstens eine der Verankerungsstellen des Sicherheitsgurtes
an ein Element befestigt, das eine Bewegung relativ zu dem restlichen
Teil des Fahrzeugs erfährt,
was dazu neigt, die Spannung des Sicherheitsgurts in einer frühen Phase
eines Fahrzeugzusammenstosses zu erhöhen. Derartige Vorrichtungen
sind wirkungsvoll in einer Verringerung des Maximalniveaus der Abbremsung,
die auf einen Fahrzeuginsassen beim Zeitpunkt eines Fahrzeugzusammenstosses
wirkt, gefordert wird aber eine Vorrichtung, die in der Lage ist, die
Abbremsung des Fahrzeuginsassen genauer zu steuern/regeln.
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Mit
Bezugnahme auf 8 entsprechen
der Abbremsung G1 des Fahrzeuginsassen und der Abbremsung G2 des
Fahrzeugkörpers
die Eingabe und die Ausgabe einer Übertragungsfunktion, die ein Zwei-Massen-Feder- Masse System darstellt,
das aus der Masse Mm eines Fahrzeugsinsassen, einer Feder (wie ein
Sicherheitsgurt) und eine Fahrzeugkörpermasse Mv besteht. Insbesondere
kann die Abbremsung G2 des Fahrzeugkörpers als eine Ableitung zweiter
Ordnung der Ortskoordinate der Fahrzeugkörpermasse Mv nach der Zeit
angegeben werden.
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In
einem wirklichen Fahrzeugzusammenstoss kann jedoch im Falle der
Verwendung eines Dreipunkt-Sicherheitsgurtes der Schultergurtabschnitt
des Sicherheitsgurts, der als eine Feder betrachtet werden kann,
mit dem Brustkasten des Fahrzeuginsassen, der dem Massenschwerpunkt
der Masse des Fahrzeuginsassen entspricht, so in Eingriff treten,
dass der Schultergurtabschnitt aus zwei Federn zusammengesetzt betrachtet
werden kann, wobei sich eine zwischen der Brust- und der Schulterverankerung
erstreckt, und die andere sich zwischen der Brust- und der Verschlusseinrichtungsverankerung
erstreckt.
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Wenn
der Sicherheitsgurt ausschließlich
an dem Sitz befestigt ist, bewegen sich die Schulterverankerung
und die Verschlusseinrichtungsverankerung als eine Einheit, und
die zwei Teile erfahren eine identische Abbremsung. In solch einem
Falle kann angenommen werden, dass der Sicherheitsgurt als ein Verbund
aus zwei Federn gegeben ist, und die auf die Schulterverankerung
und auf die Verschlusseinrichtungsverankerung wirkende Abbremsung,
ist mit der Eingabe in das Zwei-Massen-Feder-Masse-System oder der
Fahrzeugkörper-Abbremsung identisch.
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Nun
folgt ein Beispiel, in dem die zwei Verankerungspunkte unterschiedliche
Bewegungen relativ zum Fahrzeugkörper
erfahren, wobei angenommen wird, dass die Verschlusseinrichtungsverankerungsstelle
fest mit dem Fahrzeugkörper
verbunden ist, während
die Schulterverankerung in der Lage ist, sich relativ zu dem Fahrzeugkörper zu
bewegen. Da in solch einem Fall die Schulterverankerung und die Verschlusseinrichtungsverankerung
unterschiedliche Abbremsungen erfahren, können die Federn nicht einfach
kombiniert werden oder die Abbremsungen, die auf die Schulterverankerung und
die Verschlusseinrichtungsverankerung wirken, können nicht einfach mit der
Abbremsung des Fahrzeugkörpers gleich
gesetzt werden.
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Unterdessen
besteht die auf einen Brustkasten wirkende äußere Kraft ganz aus Kraft,
die vom Sicherheitsgurt aufgenommen wurde. Wenn daher der Zeitverlauf
der auf den Sicherheitsgurt in Richtung der Abbremsung wirkenden
Belastung mit dem Zeitverlauf der Federspannung in dem Zwei-Massen-Feder-Masse System übereinstimmt,
nimmt der Brustkasten die gleiche Abbremsung auf die Antwort der Masse
des Fahrzeuginsassen des Zwei-Massen-Feder-Masse-Systems auf die optimale Wellenform
der Abbremsung des Fahrzeugkörpers.
Dies ermöglicht es
dem Fahrzeuginsassen einen Zustand des Herabfahrens (engl. ride-downstate)
zu erreichen, in dem der Fahrzeuginsasse durch den Sicherheitsgurt
im Wesentlichen ohne jede Verzögerung
zurückgehalten
wird, und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeugkörper und
dem Fahrzeuginsassen ist Null (kein Unterschied zwischen der Abbremsung
G1 des Fahrzeuginsassen und der Abbremsung G2 des Fahrzeugkörpers).
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Um
einen Zeitverlauf des Sicherheitsgurtsystems zu erhalten, der einen
derartigen Zustand erzeugt, reicht es, dass der Zeitverlauf der
durchschnittlichen Abbremsung der Schulterverankerung und der Verschlusseinrichtungsverankerung
(oder des Fahrzeugkörpers)
gleich der optimalen Wellenform der Abbremsung des Fahrzeugkörpers ist.
Einführen
des Konzeptes der Wellenform der durchschnittlichen Abbremsung des
Fahrzeugkörpers,
ermöglicht
es, ein identisches Ergebnis in der Verringerung der Abbremsung
wie das Steuern/Regeln der Abbremsung des Fahrzeugkörpers, um
die optimal mögliche
Wellenform zu erreichen.
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Der
frühe Anstieg
in der Spannung des Sicherheitsgurts, wodurch die Abbremsung auf
den Fahrzeuginsassen von einem frühen Stadium an angewendet wird,
kann durch eine pyrotechnische Stellvorrichtung vorgesehen werden,
die typischerweise ein Treibmittel (bzw. einen Treibsatz) verwendet.
Pyrotechnische Stellvorrichtungen sind weithin in solchen Anwendungen
wie Fahrzeugairbags und Vorstraffer bekannt. Es wurde jedoch gefunden,
dass eine derartige Stellvorrichtung alleine möglicherweise nicht in der Lage
ist, einen gewünschten
Zeitverlauf der Abbremsung des Fahrzeuginsassen zu erzeugen, wegen
der Eigenschaft ihrer Struktur, die auf der Erzeugung von Hochdruckgas
basiert. Die Handhabe von pyrotechnischen Stellvorrichtungen erfordert
auch nicht nur eine spezielle Sorgfalt, sondern es erfordert auch
die Entsorgung von pyrotechnischen Stellvorrichtungen ein spezielles
Verfahren. Aufgrund von derartigen Betrachtungen gibt es Fälle, bei
denen die Verwendung einer pyrotechnischen Stellvorrichtung nicht
wünschenswert
ist.
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Aus
der
DE 199 38 940
A1 ist ein Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Dort endet eine nach vorne ragende
Verlängerung
des Fahrzeughauptkörperabschnitts
gleichauf mit dem Vorderende der Seitenträger der Fahrzeugkarosserie.
Aus der
EP 1 070 657 A1 ist
es bekannt, Fahrzeugsitze zur Beibehaltung ihrer seitlichen Lage
mit ineinandergreifenden Mitteln zu führen. Aus der
DE 199 08 096 A1 sind Mittel
bekannt, welche bei einem Aufprall die Fahrgastzelle vom Fahrgestell
lösen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Fahrzeuginsassen-schutzsystem vorzusehen,
das den Schutz eines Insassen beim Aufprall des Fahrzeugs auch mit
nur passiven Elementen verbessert.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem mit den
in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen vorgeschlagen.
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Daher
beginnt das eine beträchtliche
Masse aufweisende Fahrgestell beim Auftreten eines Zusammenstosses
abzubremsen, und bewegt sich rückwärts in Bezug
auf den restlichen Teil des Fahrzeugkörpers. Dieses wiederum bewirkt
die Erhöhung der
Spannung des Sicherheitsgurtes und das Zurückhalten des Fahrzeuginsassen
fängt an
sich zu erhöhen.
Dies wird von der Anwendung einer entgegengesetzt gerichteten Abbremsung
(d.h. Beschleunigung) auf das Fahrgestell oder auf den Sicherheitsgurt
gefolgt, so dass der anfängliche
steile Anstieg in der Abbremsung, die auf den Fahrzeuginsassen wirkt,
sanft auf den Zustand des Herabfahrens (engl. ride-down state) übergeht,
in dem der Fahrzeuginsasse mit der gleichen Rate wie der Fahrzeugkörper abbremst.
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Um
einen gewünschten
stark gesteuerten Zeitverlauf der Abbremsung zu erhalten, ist erfindungsgemäß der Fahrzeugkörperhauptabschnitt
mit einem Paar von Seitenträgern
ausgestattet, deren Vorderenden jeweils etwas hinter dem vorderen Ende
des Fahrgestells angeordnet sind.
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Beim
Auftreten eines Fahrzeugzusammenstosses überträgt anfänglich das Fahrgestell die
Abbremsung auf den Fahrzeuginsassen über den Sicherheitsgurt, und
der Zustand des Herabfahrens (engl. ride down state) wird nur dann
erzeugt, wenn sich das Fahrgestell um eine gewisse Entfernung rückwärts bewegt
hat, und die Relativbewegung zwischen dem Fahrgestell und dem Fahrzeugkörperhauptabschnitt
aufgehört
hat. Unmittelbar bevor oder nachdem dieser Zustand erreicht worden
ist, können sich
die Seitenträger
gemeinsam mit dem Fahrgestell auf eine gesteuerte Art und Weise
verformen, um die auf den Fahrzeuginsassen wirkende maximale Abbremsung
zu steuern. Typischerweise sind/ist das Stoßfängerelement und/oder das Stopperelement dafür ausgelegt,
eine plastische Verformung zu erfahren, wenn das Stoßfängerelement
und das Stopperelement miteinander zusammenstoßen, um den Zeitverlauf der
auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigung vorteilhaft zu
steuern.
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Das
Fahrgestell kann aus jedem Teil des Fahrzeugkörpers bestehen, ist aber typischerweise aus
Teilen zum Tragen der Straßenräder über Rad-Federungssysteme
(bzw. Radaufhängungssysteme)
vorgesehen. Im Falle eines hinterradangetriebenen Fahrzeugs mit
Frontmotor, kann das Fahrgestell einen in der Mitte gelegenen Bodentunnel
definieren, in dem eine Antriebswelle verläuft. Die Verschlusseinrichtung
des Sicherheitsgurt kann bequem an einen Abschnitt des Fahrgestells
befestigt werden, das den Bodentunnel definiert.
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Das
Mittel zum Ineinandergreifen des Fahrzeugkörperhauptabschnitts mit dem
Fahrzeuggestell umfasst bevorzugt ein Paar von jeweils an dem Fahrzeugkörperhauptabschnitt
und dem Fahrzeuggestell vorgesehenen Elemente, die reibschlüssig miteinander
eingreifen. Aber auch andere Anordnungen sind möglich.
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Zum
Beispiel kann ein zerbrechliches Element zum gegenseitigen Ineinandergreifen
des Fahrzeugkörperhauptabschnitts
mit dem Fahrzeuggestell im Normalzustand verwendet werden. Wenn
eine Kraft, die ein vorgeschriebenes Niveau überschreitet, welches erwartungsgemäß zum Zeitpunkt
eines Fahrzeugzusammenstosses erzeugt wird, auf dieses zerbrechliche
Element angewendet wird, geht das zerbrechliche Element zu Bruch,
oder zerbricht anders, um es dem Fahrgestell zu ermöglichen,
sich rückwärts in Bezug
auf den Fahrzeugkörperhauptabschnitt
zu bewegen.
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Nun
wird die vorliegende Erfindung im folgenden mit Bezugnahme auf die
angehängten
Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
perspektivische Durchsichtansicht eines Kraftfahrzeugs ist, teilweise
im Querschnitt, das mit einem Fahrzeuginsassen-Schutzsystem ausgestattet
ist;
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2 eine
Querschnittsansicht ist, genommen entlang der Linie II-II der 1;
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3 eine
unvollständige
Explosionsansicht eines Teiles des Fahrzeuginsassen-Schutzsystems ist;
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4 eine
Querschnittsansicht ist, genommen entlang der Linie IV-IV der 1;
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5 schematische
Seitenansicht des Fahrzeuginsassen-Schutzsystems unmittelbar nach
einem Zusammenstoss ist;
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6 eine
der 5 ähnliche
Ansicht ist, die ein Zwischenstadium des Zusammenstosses zeigt;
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7 eine
der 5 ähnliche
Ansicht ist, die ein späteres
Stadium des Zusammenstosses zeigt;
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8 ein
Diagramm ist, das die Wellenform der Abbremsung des Fahrzeuginsassen
und des Fahrzeugkörpers
zeigt; und
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9 ein
konzeptionelles Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Fahrzeuginsassen, dem
Fahrzeugkörper
und dem Sicherheitsgurt zum Zeitpunkt eines Fahrzeugzusammenstosses
zeigt.
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1 stellt
schematisch die Gesamtstruktur eines Fahrzeugkörpers dar, in dem ein Fahrzeuginsassen-schutzsystem
eingebaut ist. Das dargestellte Kraftfahrzeug besteht aus einem
hinterradangetriebenen Fahrzeug mit einem Frontmotor. Der Fahrzeugkörper umfasst
ein Fahrgestell 1, das sich in Längsrichtung in einem Mittelabschnitt
des Fahrzeugs erstreckt, und einem Plattenkörper 2 (oder einem
Hauptabschnitt des Fahrzeugkörpers),
der an das Fahrgestell 1 befestigt ist. Das Fahrgestell
trägt vorne
und hinten vier Räder über entsprechende
Federungssysteme (bzw. Aufhängungssysteme).
Der Plattenkörper 2 definiert
eine Passagierzelle 2a, und umfasst eine Bodenplatte 2b.
Ein Sitz 3 ist an der Bodenplatte 2b befestigt.
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Mit
Bezugnahme auf die 1 und 2 ist der
Plattenkörper 2,
umfassend der Bodenplatte 2b und dem Sitz 3 mit
dem Fahrgestell 1 vereinigt, um über eine Mehrzahl von Gleitführungen 4 in
der Längsrichtung
gleitbar zu sein. Jede Gleitführung 4 umfasst
eine Gleitschiene 4a, die fest an das Fahrgestell 1 befestigt
ist und einen Schlitten 4b, der mit der Gleitschiene 4a in
Eingriff steht und mit der Bodenplatte 2b durch Gewindebolzen 4c befestigt
ist. Jeder Gewindebolzen 4c ist durch den Schlitten 4b geführt, und
steht mit der Gleitschiene 4a an ihrem vorderen Ende in
Eingriff. Die Anzugsspannung jedes Gewindebolzens 4c bestimmt
eine Grenzspannung zum Auslösen
der Relativbewegung des Plattenkörpers 2 relativ
zum Fahrgestell 1.
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Das
vordere Ende des Fahrgestells 1 umfasst ein Paar von vorderen Elementen 1a,
die gemeinsam einen Stoßstangenträger 1a tragen.
Eine Antriebseinheit 5, die einen Motor, ein Getriebe und Hilfsausstattung
umfasst, ist auf die vorderen Elemente 1a befestigt. Ein
Mittelabschnitt des Fahrgestells 1 definiert einen Bodentunnel 1c,
und eine Antriebswelle 5a, die sich nach hinten hin von
der Antriebseinheit 5 erstreckt, ist innerhalb des Bodentunnels 1c geführt. Das
Fahrgestell 1 sieht eine relativ starre Struktur im Vergleich
mit dem Plattenkörper 2 in
einem Vorderabschnitt des Fahrzeugkörpers vor. Mit anderen Worten
ist der Vorderabschnitt des Fahrgestells in der Lage, eine Abbremsung
in einem frühen
Stadium eines Fahrzeugzusammenstosses weiterzuleiten im Gegensatz
zu dem Vorderabschnitt des Plattenkörpers 2, der dafür ausgelegt
ist, sich leichter zu deformieren als der entsprechende Abschnitt
des Fahrgestells 1.
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Der
Plattenkörper 2 umfasst
ein Paar von oberen Seitenträgern 2c,
die sich in der Längsrichtung
auf jeder Seite eines vorderen Abschnitts des Plattenkörpers 2 erstrecken,
und die vorderen Enden der oberen Seitenträger 2c befinden sich
etwas hinter dem Stoßstangenträger 1b.
Der Abschnitt des Plattenkörpers 2,
der sich vor den vorderen Enden der oberen Seitenträger 2c befindet,
ist dafür
ausgelegt sich deutlich leichter zu verformen als die vorderen Elemente 1a des
Fahrgestells 1, und der Plattenkörper 2 würde nicht
weiter in einem deutlichen Ausmaß abbremsen, bis die oberen
Seitenträger 2c mit dem
Objekt des Zusammenstosses entweder direkt oder über den Stoßstangenträger 1b zusammenstoßen.
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Der
Sicherheitsgurt 6 in der dargestellten Ausführungsform
ist mit drei Verankerungsstellen vorgesehen. Ein Ende des Sicherheitsgurts 6 ist
an einen unteren Abschnitt der Mittelsäule 2d des Plattenkörpers 2 befestigt,
und sein anderes Ende ist mit einer Aufrollvorrichtung 7 verbunden,
die innerhalb der Mittelsäule 2d vorgesehen
ist. Eine an einen Zwischenabschnitt des Sicherheitsgurts 6 angepasste Zungenplatte
wird in eine Verschlusseinrichtung 8 eingerastet, die an
das Fahrgestell 1 befestigt ist und erstreckt sich aus
einer in der Bodenplatte 2b ausgebildeten Öffnung 2e.
Daher wird ein Fahrzeuginsasse in dem Sitz 3 durch den
Sicherheitsgurt 6 an den Sitz 3 zurückgehalten.
Der Sitz 3 ist an der Bodenplatte 2b befestigt,
um in Längsrichtung
verstellbar zu sein.
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Ein
Stoßfängerelement 9a,
das aus einem Plattenelement ausgebildet ist und einen geschlossenen
Querschnitt definiert, ist in einem hinteren Abschnitt des Fahrgestells 1 vorgesehen.
Der Fahrzeugkörper
ist mit einem Stopperelement 9b ausgestattet, das sich
hinter dem Stoßfängerelement 9a in einer
beabstandeten Beziehung befindet. Der Zusammenstoss des Stoßfängerelements 9a mit
dem Stopperelement 9b bewirkt eine gesteuerte/geregelte
plastische Verformung des Stoßfängerelements 9a,
und sieht eine entgegengesetzte Abbremsung (Beschleunigung) an dem
Fahrgestell 1 vor, wie im folgenden beschrieben wird.
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Mit
Bezugnahme auf die 5 bis 8 wird die
Arbeitsweise der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung im folgenden durch das Beispiel eines Frontalzusammenstosses
mit einer festen Struktur beschrieben.
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5 zeigt
einen Zustand einer Anfangsphase (Intervall a der 8),
der unmittelbar nach Auftreten eines Zusammenstosses folgt. Wenn
das vordere Ende des Plattenkörpers 2,
der die Bodenplatte 2b umfasst, und der Stoßstangenträger 1b mit der
festen Struktur zusammenstossen, fängt zuallererst das vordere
Ende des Plattenkörpers 2 an,
sich unter dem Kompressionsdruck zu verformen. Andererseits bleibt
das Fahrgestell 1 relativ intakt, und fängt früher als der Plattenkörper 2 an
abzubremsen. Wenn die Relativspannung zwischen dem Fahrgestell 1 und
dem Plattenkörper 2 die
Grenzspannung überschreitet,
die durch Anzugsspannung der Gewindebolzen 4c bestimmt
ist, wird eine Relativbewegung zwischen dem Fahrgestell 1 und
dem Plattenkörper 2 erzeugt.
Insbesondere bewegt sich das Fahrgestell 1 rückwärts mit
Bezug auf den Plattenkörper 2.
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Zur
gleichen Zeit, wenn die Relativbewegung zwischen dem Fahrgestell 1 und
dem Plattenkörper 2 bewirkt
wird, bewegt sich die an das Fahrgestell 1 befestigte Verschlusseinrichtung
auch rückwärts mit Bezug
auf den Plattenkörper 2,
oder in die Richtung, die das Zurückhalten des Fahrzeuginsassen
erhöht. Diese
Bewegung der Verschlusseinrichtung 8 erzeugt eine Spannung,
die dazu tendiert, die Abbremsung des Fahrzeuginsassen zu erhöhen. Daher
ist der Fahrzeuginsasse einem relativ steilen Anstieg der Abbremsung
von einem frühen
Stadium an des Zusammenstosses ausgesetzt. Der resultierende Anstieg
in der Spannung des Sicherheitsgurts ist früher als der von einem herkömmlichen
Sicherheitsgurt vorgesehen ist, der einfach an drei Verankerungsstellen
befestigt vorgesehen wird, um den von der Trägheitskraft nach vorne geworfenen
Fahrzeuginsassen zurückzuhalten.
Daher wird die Abbremsung des Fahrzeuginsassen von einer frühen Phase
des Zusammenstosses wie in 8 durch
G1 gezeigt erhöht.
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6 zeigt
einen Zustand in einer Zwischenphase des Zusammenstosses (Intervall
b der 8). Mit Fortschreiten des Kollabierens des vorderen
Abschnitts des Fahrzeugkörpers,
bremst das Fahrgestell 1 noch weiter ab, und der Plattenkörper 2 bewegt
sich weiter nach vorne hin relativ zum Fahrgestell 1. Schließlich stößt das Stoßfängerelement 9a mit
dem Stopperelement 9b zusammen, und kollabiert zunehmend,
so dass die Relativbewegung zwischen dem Fahrgestell 1 und
dem Plattenkörper 2 an Geschwindigkeit
abnimmt und die Verschlusseinrichtung 8 eine nach vorne
gerichtete Beschleunigung erfährt.
Mit anderen Worten verringert sich die Abbremsung, die auf den Fahrzeuginsassen
wirkt. Da das Fahrgestell 1 mit einem deutlichen Betrag
an Masse vorgesehen ist, verhält
sich das Feder-Massen-System, das den Sicherheitsgurt 6,
den Fahrzeuginsassen und das Fahrgestell 1 umfasst, auf
eine im Wesentlichen stabilen Art und Weise. Die Antriebseinheit 5 (insbesondere
der Motor) ist an das Fahrgestell 1 befestigt, und dies
sieht einen großen
Betrag an träger
Masse der Bewegung des Fahrgestells 1 vor. Um eine optimale
Wellenform der Abbremsung zu erreichen, können wie im folgenden beschrieben,
Vorrichtungen durchgeführt
werden, um es wenigstens einem Teil der Antriebseinheit 5,
wie dem Motor, zu erlauben, sich unabhängig von dem Fahrgestell 1 zum
Zeitpunkt eines Fahrzeugzusammenstosses zu bewegen.
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7 zeigt
einen Zustand einer Endphase (Intervall c der 8)
des Zusammenstosses. Während
der Endphase, stoßen
die oberen Seitenträger 2c auch
mit der festen Struktur zusammen und beginnen zu kollabieren. Dies,
zusammen mit dem Kollabieren des Stoßfängerelements 9a verringert
weiter die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem Fahrgestell 1 und
dem Plattenkörper 2.
Dies bedeutet auch, dass die Bewegung der Verschlusseinrichtung 8 anhält. Zu diesem
Zeitpunkt gibt es keine Relativbewegung zwischen dem Fahrzeuginsassen und
dem Fahrzeugkörper
als Ganzes, oder ein Zustand des Herabfahrens (engl. ride-down state)
ist erzeugt.
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Gemäss der vorangehenden
Ausführungsform
wird es daher dem Fahrzeuginsassen ermöglicht, einen frühen Anstieg
in der Abbremsung zu erfahren, indem die Bewegung des Fahrgestells
zusammen mit der Verschlusseinrichtung relativ zu einem den Sitz
tragenden Abschnitt des Fahrzeugkörpers gemäss eines vorgeschriebenen Musters
gesteuert/geregelt wird. Nachdem sich das Fahrgestell mit einer
vorgeschriebenen Entfernung relativ zum Plattenkörper bewegt hat, wird die Bewegung
durch den Zusammenstoss des Stoßfängerelements
mit dem Stopperelement verhindert, eine entgegengesetzte Abbremsung
wird in dem Fahrgestell erzeugt, so dass sich der Fahrzeuginsasse
und der Fahrzeugkörper
als eine Einheit in einer Endphase des Zusammenstosses bewegen und
mit einer durchschnittlichen Abbremsrate abbremsen. Dies ergibt
eine Wellenform der Abbremsung des Fahrzeugkörpers, die für die Minimierung
der Abbremsung des Fahrzeuginsassen geeignet ist. Als Ergebnis kann
nicht nur eine deutliche Verringerung in der Abbremsung des Fahrzeuginsassen
mit einer geringeren Verformung des Fahrzeugkörpers erreicht werden (dynamischer
Stoß),
sondern es wird auch die Verlagerung des Fahrzeuginsassen innerhalb
der Passagierzelle minimiert und die Wahrscheinlichkeit eines sekundären Zusammenstosses
wird verringert.
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Es
können
zum Beispiel zusätzliche
Verankerungsstellen an Teilen des Fahrgestells vorgesehen werden.
Es ist auch möglich,
alle Verankerungsstellen am Fahrgestell 1 vorzusehen.
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In
einem Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem umfasst der Fahrzeugkörper, ein
Fahrgestell und einen Fahrzeugkörperhauptabschnitt,
der an das Fahrgestell auf eine relativ in einer Längsrichtung
bewegbaren Art und Weise befestigt ist; und eine Anordnung zum Ineingriffbringen
eines Fahrzeugkörperhauptabschnitts
mit dem Fahrgestell im Normalzustand, und Lösen des Fahrzeugkörperhauptabschnitts
von dem Fahrgestell bei Auftreten eines Fahrzeugzusammenstosses,
und ein Stoßfängerelement,
das an dem Fahrgestell vorgesehen ist und dafür ausgelegt ist, mit einem
an dem Fahrzeugkörperhauptabschnitt
vorgesehenen Stopperelement nach einer vorgeschriebenen Bewegung
des Fahrgestells relativ zum Fahrgestell zusammenzustoßen. Daher fängt das
Fahrgestell, das eine beträchtliche
Masse aufweist, beim Auftreten eines Zusammenstosses an abzubremsen,
und bewegt sich rückwärts in Bezug auf
den restlichen Abschnitt des Fahrzeugkörpers. Dieses wiederum bewirkt
eine Erhöhung
in der Spannung des Sicherheitsgurtes und eine Verstärkung im Zurückhalten
des Fahrzeuginsassen. Dies wird von der Anwendung einer entgegengesetzt
gerichteten Abbremsung (Beschleunigung) auf das Fahrgestell oder
auf den Sicherheitsgurt gefolgt, so dass der anfängliche steile Anstieg in der
Abbremsung, die auf den Fahrzeuginsassen wirkt, sanft auf den Zustand des
Herabfahrens (engl. ride-down state) übergeht, in dem der Fahrzeuginsasse
mit der gleichen Rate wie der Fahrzeugkörper abbremst.