DE19545245A1 - Mobiler Kfz-Kindersitz mit integriertem Airbag - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kfz-Kindersitz, vorzugsweise für Kinder der Gruppe 1 (9 bis 18 Kg der lösbar mit der Karosserie verbunden ist und der einen bordspannungsunabhängigen Airbag aufweist.

Es sind Kindersitze bekannt, die in Fahrtrichtung montiert werden und die über ein eigenes Gurtsystem verfügen. Diese Kindersitze sind über die im Pkw installierten Gurte mit dem Fahrzeug verbunden. Bei dieser Installationsweise kann zwar jeder Kindersitz in jedes Auto eingebaut werden, die Art der Installation des Kindersitzes mittels Automatik- oder Statikgurt im Fahrzeug hat aber zur Folge, daß ein gewisses Spiel zwischen Sitz und Pkw nicht zu vermeiden ist. Beim Automatikgurt kommt zusätzlich zum beim Statikgurt zu verzeichnenden Einbauspiel noch die sogenannte Gurtlose hinzu, ein mechanisch bedingtes Spiel durch die Ansprechzeit der Sperrmechanik und den Filmspuleneffekt der Gurtaufwicklung. Diese Gurtlose beträgt in der Regel rund 25 mm Gurtlänge. Durch die nicht zu vermeidende Gurtlose und das Einbauspiel nimmt der Kindersitz beim Unfall nicht am Energieabbau des Fahrzeuges teil, sondern behält seine Geschwindigkeit bei, bis der Gurt die Gurtlose überwunden hat und dann den Kindersitz schlagartig zurückhält. Die Folge ist eine höhere Verzögerung für das Kind im Verhältnis zu den anderen Pkw-Insassen. Die Gurtlose und das Einbauspiel führen zu einer Verkürzung des Energieabbauweges und damit zu einer Reduzierung der Verzögerungszeit. Daher kann es bei den bisher gebräuchlichen Kindersit­ zen, die das Kind in Fahrtrichtung transportieren, bei Unfällen zu Verletzungen der Halswirbelsäule (HWS) kommen. Diese entstehen aufgrund der Anthropometrie von Kleinkindern, d. h. den im Verhältnis zum gesamten Körper größeren Kopf im Gegensatz zum Erwachsenen. Kommt es zum Auffahrunfall, ist das Kleinkind nicht in der Lage den relativ schweren Kopf mit der Nackenmuskulatur zu stützen. Folge ist das extreme Überstrecken des Kopfes im Unfall mit möglichen Aufschlag aufs Brustbein oder die Knie. Im schlimmsten Fall ist eine Ruptur der HWS oder eine schwere Schädelverletzung zu erwarten.

Durch die DE 43 41 218 A1 ist ein mobiler Kfz-Kindersitz mit integriertem Airbag bekannt, bei dem der Kindersitz aus einer Sitzfläche und einem Rückenteil besteht. Der Airbag ist bei dieser Lösung in einem als Tisch dienenden Sicherungsbügel untergebracht. Bei dieser Lage des Airbag kann nicht ausgeschlossen werden, daß der Kopf eines schlafenden Kindes in den Gefahrenbereich des zündenden Airbag gerät und dadurch Schaden nimmt. Der Kindersitz wird lediglich durch die fahrzeugeigenen Gurte befestigt. Durch diese relativ lockere Befestigung ist eine definierte Airbagauslösung nicht möglich.

Es ist weiterhin aus dem US-Patent 4,834,420 ein Kindersitz mit integriertem Airbag bekannt. Das US-Patent zeigt in den Fig. 1, 2 und 3 einen Kindersitz, in dem das Kind eine liegende Position einnimmt. Im Sitz ist ein Beschleunigungssensor angeordnet, der den Zustand des Fahrzeuges erfaßt und der, wenn der Zustand für das Kind gefährlich wird, z. B. bei hohen Beschleunigungswerten, die Entfaltung des Airbag, der im Bereich der Fußstütze angeordnet ist, auslöst. Der Sensor ist mit einem Computer verbunden, der in Abhängigkeit von den Signalen des Sensors über die Fahrzeugsituation entscheidet und das unbeabsichtigte Entfalten des Airbag minimiert. Die am Kindersitz vorhandenen Gurte dienen nicht dem Schutz des Kindes, sondern sollen das Verlassen des Sitzes verhindern. Für den Schutz des Kindes ist allein der Airbag vorgesehen.

Bei einer anderen Ausführungsform des US-Patents (Fig. 5) befindet sich der Airbag in einem klappbaren Querbügel, der sich im Betriebsfall vor dem Körper des Kindes befindet. Eine weitere Ausführungsform (Fig. 6) zeigt ein vor der Sitzfläche und zwischen den Beinen des Kindes angeordnetes pylonartiges Bauteil, in dem der Airbag untergebracht ist.

Der in dem US-Patent offenbarte Kindersitz ist für Kinder im Säuglingsalter, die bevorzugt liegend befördert werden, konzipiert. Dieses Konzept ist für Kinder im Alter von 1-4 Jahren, bzw. mit einem Gewicht von 9-18 kg nicht geeignet. In die Altersphase 2-6 Jahre fällt die sogenannte 1. Streckung, in der die Längenzunahme über der Gewichtszunahme liegt. Der Kindersitz nach dem US-Patent ist nicht in der Lage, das Längenwachstum der Kinder zu berücksichtigen und den Kindern eine sitzende Position zu gestatten. Ein weiterer Nachteil dieses Kindersitzes liegt in der Art seiner Befestigung im Fahrzeug. Er ist über die im Pkw installierten Gurte mit dem Fahrzeug verbunden. Diese Art der Installation des Kindersitzes mittels Automatik- oder Statikgurt im Fahrzeug hat zur Folge, daß ein gewisses Spiel zwischen Sitz und Pkw nicht zu vermeiden ist. Beim Automatikgurt kommt zusätzlich zum beim Statikgurt zu verzeichnenden Einbauspiel noch die sogenannte Gurtlose hinzu, ein mechanisch bedingtes Spiel durch die Ansprechzeit der Sperrmechanik und den Filmspulen­ effekt der Gurtaufwicklung. Diese Gurtlose beträgt in der Regel rund 25 mm Gurtlänge. Das führt bei einem Unfall dazu, daß der Kindersitz beim Unfall nicht sofort an der Geschwindig­ keitsreduzierung und am Energieabbau des Fahrzeuges teilnimmt, sondern seine Geschwin­ digkeit beibehält, bis der Gurt die Gurtlose überwunden hat und dann den Kindersitz schlagartig zurückhält. Erst in diesem Augenblick wird der Sensor einen solchen Beschleuni­ gungswert registrieren, der vom Computer als Gefahrenwert gewertet wird und zur Auslösung des Airbag führt. Die Gurtlose führt zu einer Verkürzung des Energieabbauweges und damit zu einer Reduzierung der Verzögerungszeit. Die Folge ist eine höhere Verzöge­ rung und eine spätere Auslösung des Airbag, wodurch für das Kind im Verhältnis zu den anderen Pkw-Insassen höhere Belastungen zu verzeichnen sind.

Bei den bekannten Kindersitzen muß nach einem Unfall das Kind aus dem Kindersitz befreit werden, da der Kindersitz nicht mit wenigen Griffen leicht gelöst und aus dem Fahrzeug entfernt werden kann. Das bedeutet für das Kind in jedem Fall eine Lageänderung bei der Rettung und ein damit verbundenes Risiko für Sekundärverletzungen.

Es ist bei den bekannten in Fahrtrichtung montierten Kindersitzen, in denen die Kinder eine sitzende Position einnehmen, üblich, das Kind durch die Verwendung

• 1) von 4 oder 5-Punkt-Gurten,
• 2) einer Kombination von Beckengurt und Prallkörper,
• 3) des fahrzeugeigenen 3-Punkt-Gurtes

zu sicher.

Dadurch ergibt sich bei Unfällen folgendes Verhalten:

zu 1) Die Kindersitze mit 4 oder 5-Punkt-Gurt sind mit den fahrzeugeigenen Gurten mit der Karosserie verbunden. Beim Auffahrunfall nimmt das Kind durch das Gurtspiel an der Sitzbefestigung und eigenem starren Gurtsystem später an der Fahrzeugverzögerung teil als die Fahrzeuginsassen, die auf Sitzen mit fester Verbin­ dung zur Karosserie sitzen. Dem Kind stehen zur gleichen Verzögerung also weniger Weg zur Verfügung und damit ergibt sich eine höhere Belastung im Verhältnis zu den übrigen Insassen. Ist die Verzögerung der Karosserie abgeschlossen wird der Oberkörper des Kindes durch den Gurt fixiert. Da der Kopf des Kindes aber durch sein relativ hohes Gewicht im Verhältnis zum Körper von der Nackenmuskulatur nicht gehalten werden kann, schlägt er peitschenartig nach vorne und überstreckt dabei die Nackenmuskulatur. Folgen können eine Ruptur des Rückenmarks, Aufschlag des Kinns auf die Brust oder schwere Schädelverletzungen sein.

zu 2) Das Kind wird mit dem fahrzeugeigenen Sicherheitsgurt am Kindersitz befestigt. Zwischen Beckengurt und Kind befindet sich ein Prallkörper. Die Vor­ verlagerung des Kindes beim Unfall ist größer als bei 1). Der Kopf und der Oberkörper werden vom Prallkörper abgefangen, trotzdem kann ab einer bestimmten Unfallschwere der Kopf über den Prallkörper auf die Knie schlagen. Ferner wird bei diesem System, sofern nur der Beckengurt eingesetzt wird, der Unterleib des Kindes sehr stark beansprucht.

zu 3) Das Kind wird mit dem fahrzeugeigenen Sicherheitsgurt am Kindersitz befestigt. Ungenaue Fixierungen lassen eine starke Vorverlagerung zu, der Kopf kann ungehindert auf die Brust oder die Knie aufschlagen.

Die Verstellung der Gurthöhen bei diesen Kindersitzen besteht lediglich aus drei bis vier vorgefertigten Schlitzen in der Kindersitzrücklehne, durch die der Gurt eingefädelt werden muß. Diese Ausführungsform hat folgende Nachteile:

• - Über die 3 bis 4 vorgegebene Einstellmöglichkeiten hinaus ist keine exakte individuel­ le Höheneinstellung möglich.
• - Die Handhabung ist durch das notwendige neue Einfädeln des Gurtes beim Verstell­ vorgang umständlich und unpraktisch.
• - Bei der Nutzung der unteren Einstellpunkte verlängert sich die freie Gurtlänge, wodurch beim Einschlafen des Kindes ein Abkippen des Körpers nach vorn möglich ist.

Die derzeit gängigen Stromversorgungen an Airbagmodulen in Kraftfahrzeugen werden ausschließlich über das Versorgungsnetz des Fahrzeuges bereitgestellt. Die verschiedenartigen Steuer- und Auslöseeinheiten (S-AE) an Airbagmodulen können sowohl mechanisch als auch elektronisch aufgebaut sein. Eine dritte gebräuchliche Ausführungsform ist eine Kombination aus mechanischer und elektronischer Auslösung.

Die rein mechanische Zündtechnologie gilt heute als veraltet und wird in modernen Kraftfahr­ zeugen kaum noch verwendet. Sie besteht im wesentlichen aus einer massebehafteten Kugel, die in einem definierten Dauermagnetfeld oder einem Federsystem fixiert wird. Im Fall einer definierten Verzögerung, also einer bestimmten Beschleunigung des Fahrzeuges, beharrt die Massekugel aufgrund der wirkenden Massenträgheitskräfte in ihrem augenblicklichen Bewegungszustand und löst sich aus ihrem Sitz. Die Relativbewegung zwischen Masse und dem ursprünglichen Sitz der Massekugel bei einer Verzögerung des Fahrzeuges wird dann genutzt, um einen Schlagbolzen zu betätigen. Der Schlagbolzen trifft auf ein Zündplättchen, welches den Zündvorgang des Airbags direkt einleitet.

Die Gegenwart und die Zukunft der Airbagtechnologie bedient sich der elektronischen S-AE. Eine Steuerelektronik erfaßt mittels elektronischer Beschleunigungsaufnehmer in einer Crashsituation das Deformationsverhalten der Fahrzeugstruktur. Sollte die gemessene Verformung der Fahrzeugstruktur dem charakteristischen Verformungsverhalten des Fahrzeuges bei einem Frontunfall entsprechen, so reagiert die Elektronik und setzt den notwendigen Zündstrom frei.

Die mechanisch-elektronischen Auslöseeinheiten verbinden das mechanische Masse- Beschleunigungs-System mit der elektronischen Freigabe des Zündstroms über Kondensato­ rentladung. Die mechanischen Airbagauslöser benötigen keinerlei Stromversorgung. Die elektronischen Airbagauslöser werden an das Stromversorgungsnetz des Fahrzeuges gekoppelt, und die mechanisch- elektronischen Auslöser werden ebenfalls über die Bord­ versorgung gespeist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kindersitz mit integriertem Airbag vorzuschlagen, der

• - am Energieabbau des Fahrzeuges teilnimmt,
• - die Verzögerung des Pkw zuverlässig und ohne Zeitverzug erkennt und im Bedarfsfall den Airbag zündet,
• - eine bordspannungsunabhängige Auslöseelektronik aufweist,
• - eine einfache, exakte und stufenlose Einstellung des oberen Gurtaustrittspunktes bei nahezu konstanter Gurtlänge gewährleistet
• - nach einem Unfall mit wenigen Handgriffen mit Kind vom Fahrzeug zu lösen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in dem Patentanspruch 1 angegebenen Mittel. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der fest und spielfrei mit der Karosserie verbundene Kindersitz nimmt das Kind in Fahrt­ richtung auf. Das Kind wird im Sitz mit einem 3 Punkt-Automatikgurt, der in der Schulterhö­ he universell verstellbar ist, gehalten. Im vorderen Teil der Sitzfläche befindet sich zwischen den Oberschenkeln in einer ergonomisch angepaßten Außenwölbung die Aufnahme für den Airbag. Im Kindersitz befindet sich ein Crashsensor für die Airbagauslösung.

Die Befestigung des Kindersitzes an der Karosserie erfolgt über ein Stecker-Buchse-System. Die Steckstifte werden in eine dazugehörige Aufnahme gesteckt und rasten dort ein. Die Aufnahme ist mit der Pkw-Karosserie verbunden. Der Sitz ist mit leichtem Druck zu verriegeln und über einen zentralen Handgriff wieder zu entriegeln. Er kann so nach einem Unfall mit wenigen Handgriffen mit dem darin befindlichen Kind leicht aus dem Fahrzeug entnommen werden. Der Kindersitz ist mit einer autarken Stromversorgung ausgestattet und somit netzunabhängig einsetzbar.

Durch die feste Verbindung des Kindersitzes mit der Karosserie des Pkw′s erhält der Sitz den gleichen Status wie alle übrigen Sitze im Fahrzeug. Er kann somit über den eigenen Crashsensor jede Lage- und Geschwindigkeitsänderung registrieren und auswerten. Der Kindersitz kann durch die feste Verbindung mit der Karosserie am Energieabbau der Karosserie im Crashfall partizipieren. Der im Kindersitz eingebaute Crashsensor ist in der Lage einen definierten Unfall zu erkennen und die Auslösung des Airbags im Bedarfsfall einzuleiten. Ist bei einem Unfall die Airbagauslösung erkannt, zündet der Airbag bei Beginn der Vorverlagerung des Kindes. Noch bevor der Kopf des Kindes peitschenartig nach vorn schnellen kann, ist der Airbag aufgeblasen und fängt Kopf und Oberkörper auf. Als Widerlager nutzt der Airbag die Oberschenkel des Kindes.

Für die Stabilität des Airbags in der entfalteten Position sorgt ein Fangband, das an einem Ende mit der Sitzschale verbunden ist und am anderen Ende mit zwei Kontaktstellen an der Außenhaut des Sackes befestigt ist. Vom Kontaktpunkt an der Sitzschale ausgehend spreizt sich das Fangband derart, daß die Kontaktpunkte am Airbag möglichst weit außen angeordnet sind. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß die Stabilität des Airbag auch bei einseitiger Beaufschlagung erhalten bleibt.

Im Zustand der Ruhe liegt das Fangband flach auf der Mittelstrebe der Sitzschale und ist mit einer Stoffschicht überdeckt. Der überdeckende Stoff verfügt im Bereich des Fangbandaus­ trittes über eine als Reißnaht ausgebildete Sollbruchstelle, die bei einer Airbagzündung den Weg für das Fangband freigibt.

Um einen umfassenden Schutz des nach vorn peitschenden Kinderkopfes zu gewährleisten, muß aufgrund der unterschiedlichen Sitzgrößen in der Klasse 1 ein Kompromiß gefunden werden. Auf den optimalen Schutz eines 18 Kilogramm wiegenden Kindes muß verzichtet werden, weil ein dafür benötigter Luftsack bei der Auslösung mit einem 9 Kilogramm wiegenden Kind im Sitz bei diesem zu erheblichen Verletzungen führen kann.

Die Lösung kann hier ein 2-Stufen-Airbag liefern. Ein im Sitzbereich untergebrachter Drucksensor erfaßt das Gewicht es sitzenden Kindes und gibt nach festgelegten Schwell­ werten die notwendigen Stromkreise frei. Mit der Einstellung eines Grenzschwellwertes von ca. 5 kg wird gleichzeitig verhindert, daß ein Auslösen im ausgebauten Zustand erfolgt.

Als Gasgenerator kann ein Hybridgenerator zum Einsatz kommen, der über zwei verschiedene Austrittsöffnungen verfügt.

In der Stufe 1 erfaßt der Sensor das Sitzgewicht der Kinder zwischen 8 und 14 kg Körperge­ wicht. Der Sensor gibt den Schaltkreis für die Austrittsöffnung frei. Bei der notwendigen Airbagauslösung sprengt ein pyrotechnischer Treibsatz eine Berstscheibe und die austretende Druckluft füllt den Luftsack. Um zu gewährleisten, daß der Druck ein gewisses Maß nicht übersteigt, leitet ein Bypass-Ventil die überschüssige Druckluft in den Fahrgastraum.

In der Stufe 2 erfaßt der Sensor das das Sitzgewicht der Kinder über 14 kg Körpergewicht. Der Sensor gibt wie zuvor den Schaltkreis für die Austrittsöffnung frei, doch wird in dieser Stufe bei einer notwendigen Airbagauslösung nicht der Treibsatz am Bypass-Ventil gezündet, so daß der ganze Behälterdruck zur Verfügung steht. Die in den Luftsack einströmende Luft ist in der Lage, ein Sollreißnaht im Luftsack zu zerstören, und damit das für Kindes dieser Größe vorgesehene Volumen zu erreichen.

Aufgrund seiner Lage kann der Airbag bei Nichtauslösung zu keiner Gefährdung des Kindes führen. Aus der Kombination feste Sitzverankerung und Airbageinsatz resultiert eine relativ geringe physische Belastung des Kindes und somit eine wesentliche Verminderung des Verletzungsrisikos. Durch das in der Schulterhöhe verstellbare Gurtsystem wird für den Fall der Nichtauslösung des Airbags der volle Schutz vergleichbarer Kindersitze ohne Airbag erreicht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 den Kindersitz

Fig. 2 die Befestigung des Kindersitzes am Kraftfahrzeug

Fig. 3 die Anordnung der Baugruppen für die Airbagauslösung

Fig. 4. die Gurthöhenverstellung am Kindersitz

Fig. 5 die Anordnung des Fangbandes (Seitenansicht und Draufsicht)
Fig. 6 den 2-Stufen-Airbag (1. und 2. Stufe).

Der Grundkörper des Kindersitzes 1 besteht aus der Sitzfläche 2 und dem Rückenteil 3 an denen an beiden Seiten Lehnen 4 angeordnet sind. Im vorderen Teil der Sitzfläche 2 befindet sich mittig eine den Oberschenkeln ergonomisch angepaßte Außenwölbung 5, in der der Airbag 6 Aufnahme findet. Im Bereich der Enden der Kante zwischen Rückenteil 3 und Sitzfläche 2 befinden sich zwei Befestigungselemente 7, über die der Kindersitz 1 mit der Karosserie 15 (Fig. 2) fest und spielfrei verbunden ist. Diese Verbindung kann über ein Stecker-Buchse-System 7/17 (Fig. 2) erfolgen. Im Bereich des Zusammenstoßes der Lehnen 4 der Sitzfläche 2 und des Rückenteils 3 ist das Gurtschloß 8 bzw. die Öse 9 des 3 Punkt-Automatikgurts 10 angeordnet. Die Gurthöhenverstellung 11 befindet sich über der Öse 9 etwa in der zu erwartenden Schulterhöhe. Zwischen den Lehnen 4 der Sitzfläche 2 und des Rückenteils 3 kann eine Versteifungsstrebe 12 für eine Erhöhung der Stabilität des Kindersitzes 1 sorgen, um im Falle einer maximalen Beanspruchung bei einem Unfall ein Zusammenklappen des Sitzes zu verhindern. An der vorderen Unterkante der Sitzfläche 2 stellt eine Stützstrebe 13 die Verbindung zum Fahrzeugboden her, wodurch die Lagestabilität des Kindersitzes erhöht wird. Im Inneren des Kindersitzes 1 befindet sich ein Crashsensor 14 (Fig. 3) für die Airbagauslösung. Über der Gurthöhenverstellung 11 sind in den Lehnen 4 Handeingriffe 38 eingebracht, die daß Handhaben des Kindersitzes 1 erleichtern.

Fig. 2 zeigt die Befestigung des Kindersitzes 1 im Kraftfahrzeug. An den Gurtverankerungs­ punkten, die ihrerseits an der Bodengruppe 15 der Karosserie befestigt sind, ist eine Adapterplatte 16 befestigt, die zwei Buchsen 17 trägt, die in Richtung des zwischen den Teilen der Fahrzeugsitzbank 18 befindlichen Spaltes 19 ragen. Mit den Buchsen 17 werden die Befestigungselemente 7 lösbar verbunden. Die Befestigungselemente 7 bestehen aus Steckstiften, die in die dazugehörigen Aufnahmen der Buchsen 17 gesteckt werden und dort einrasten. Die Verbindung zwischen Kindersitz 1 und den mit dem Fahrzeug verbundenen Buchsen 17 wird durch Betätigung des Griffes 20 (Fig. 1) gelöst. Durch das Stecker- Buchse-System 7/17 ist der Kindersitz 1 direkt mit der Karosserie des Fahrzeuges verbunden.

Fig. 3 zeigt die Anordnung der für die Airbagauslösung zuständigen Baugruppen (Crashsen­ sor) im Kindersitz.

Der Crashsensors 14 im Kindersitz 1 besteht aus der Puffer- und Versorgungsbatterie 31, der mechanisch-elektronischen Auslöseeinheit 32, der Leuchtdiode 33, der elektronischen Zeitschaltung 34, dem mechanisch-elektrischen Schalter 35 und diversen Stromleitungen.

Die Batterie 31 ist in einem Batteriefach 36 an einer Seitenfläche 4 der Sitzschale 2 unterge­ bracht. Das Batteriefach 36 ist in der Sitzschale 2 versenkt angeordnet, so daß der Batterie­ fachdeckel bündig mit der Seitenfläche der Sitzschale 2 abschließt. Der Batteriefachdeckel ist zum Zweck eines Batteriewechsels zu öffnen. Die Leuchtdiode 33 ist im Grundkörper des Gurtschlosses, für den Bediener gut sichtbar, untergebracht. Sie zeigt das ordnungsgemäße Schließen des Gurtes 10 und die Funktionsbereitschaft des Systems an. Der mechanisch­ elektrische Schalter 35 ist im Gurtschloß angebracht und schaltet bei Betätigung des Schließmechanismusses.

Die elektronische Zeitschaltung 34 kann an beliebiger Stelle angeordnet sein. Es ist jedoch sinnvoll sie in räumlicher Nähe zur Leuchtdiode 33 anzuordnen, damit die Länge der verbindenden Stromleitungen möglichst gering bleibt. Kürzere Leitungswege bedeuten niedrigere Leitungswiderstände, somit einen geringeren Stromverbrauch der Schaltung, also eine längere Lebensdauer der Versorgungsbatterie 31.

Die mechanisch-elektrische Airbagauslösung 32 kann prinzipiell beliebig im Kindersitz 1 angeordnet werden, es empfiehlt sich allerdings eine koaxiale Einbaulage zur Hauptbewe­ gungsrichtung des Fahrzeuges. Die gebräuchlichen Auslöseeinheiten verfügen in der Regel über eine Einstellmöglichkeit der Auslöseschwelle. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß auch bei einer Abweichung der Einbaulage von der Bewegungsrichtung die Auslöseeinheit entsprechend nachgeregelt werden kann.

Die Steuer- und Regeleinheit funktioniert wie folgt:

• 1. Eine Fahrzeugverzögerung oberhalb der Auslöseschwelle der Steuer- und Regeleinheit führt zu einer Relativbewegung der Massekugel innerhalb des mechanischen Auslöseteils.
• 2. Die Bewegung der Massekugel hat die Betätigung eines elektrischen Schalters zur Folge, der im betätigten Zustand einen Entladevorgang in einem Kondensator hervorruft.
• 3. Der Entladestrom des Kondensators erzeugt einen elektro- chemischen Zündvorgang, der dann den Airbag in Betrieb setzt.

In Fig. 4 ist die Gurthöhenverstellung 20 dargestellt. Sie ist an einer senkrechten Haltestrebe der Kindersitzrahmenstruktur befestigt (Schweißung, Nietung oder Schraubung).

Die Gurthöhenverstellung 11 besteht aus einem U-Profil 21 mit zwei durchgehenden Bohrungen 22 an den Seitenflächen des Profiles 21 für die Aufnahme der beiden Seilumlenk­ achsen 23. Die Achse 23 werden durch Sicherungsringe 37 axial geführt und durch Lager­ buchsen innerhalb der Bohrungen 22 gelagert. Auf jeder der beiden Achsen 23 befindet sich eine Gleithülse 26, die auf der Achse 23 rotatorisch beweglich ist. Ferner verfügen diese Gleithülsen 26 über zwei Führungsrillen 28 für die Seilumlenkung. An den Seitenflächen des Profiles 21 befinden sich zwischen den Bohrungen 22 je zwei durchgehende und parallel verlaufende Langlöcher 24. In den beiden Langlöchern 24 ist je eine frei verschiebbare Steckachse 25 geführt, die an beiden Achsenden beidseitig, dem Langloch 24 entsprechend, abgeflacht sind und die durch die auf ihnen angeordneten Gleithülsen 26 als Umlenkrollen 29 und 30 für den Gurt 10 (hier nicht dargestellt) wirken. Die Gleithülsen 26 sind auf den rotatorisch feststehenden Steckachsen 25 drehbar gelagert. Auf den beiden Seilumlenkachsen 23 sind unmittelbar neben den inneren Seitenflächen des Profils 21 zwei umlaufende Seile 27 geführt. Die beiden Seile 27 sind durch die beiden Steckachsen 25 mittels Bohrungen hindurchgeführt und an diesen fixiert. Die Umlenkrolle 29, die zu der offenen Seite des U- Profils 21 zeigt, ist gleichzeitig die Rolle, die bei einer Höhenverstellung vertikal verschoben wird.

Die untere der beiden ortsfesten Seilumlenkachsen 23, die in einer Durchgangsbohrung 22 geführt wird, gleicht in ihrem konstruktiven Aufbau der oberen Seilumlenkachse 23. Im Unterschied zu der oberen Achse 23 dient die untere Achse 23 zusätzliche der Gurtumlen­ kung, die durch eine weitere Gleithülse 26 auf der schon vorhandenen Gleithülse 26 realisiert wird. Durch die gedoppelte Gleitlagerung sind die Relativbewegungen der beiden Gleithülsen zueinander nur geringfügig reibungsbehaftet. Aus Montagegründen ist es erforderlich, die aufgesetzte, zweite Gleithülse 26 zu schlitzen und sie nach der Montage wieder zu fügen.

Der Gurt 10 (hier nicht dargestellt) wird vom Retraktor kommend über die hintere Gurt­ umlenkachse 30 geführt, dann an der unteren Seilumlenkachse 23 umgeleitet und zu der vorderen Gurtumlenkachse 29 geführt. Von diesem Punkt aus, dem Gurtaustrittspunkt, kann der Gurt 10 vom Bediener gegriffen und gehandhabt werden.

Die Verstellung der Gurthöhe erfolgt durch vertikales Verschieben der Umlenkrolle 29. Durch die Verbindung der beiden Umlenkrollen 29 und 30 über die Seile 27 bewirkt jede vertikale Verschiebung der Umlenkrolle 29 eine gegengerichte vertikale Verschiebung der Umlenkrolle um den gleichen Betrag. Dadurch wir erreicht, daß bei der Verstellung der Höhe des Gurtaustrittspunktes die verfügbare Gurtlänge nahezu konstant bleibt. Das ist ein wesentli­ cher Aspekt bei der Betrachtung der Funktionsweise dieser Gurthöhenverstellung. Da es sich bei dem Gesamtkonzept des neuartigen Kindersitzes um eine Sicherheitsvorrichtung mit integriertem Airbag handelt, ist darauf zu achten, daß der Kopf des Kindes nicht in den Bereich des zündenden Airbags gelangen kann. Unter Berücksichtung der Tatsache, daß ein Kind während einer Fahrt häufig schläft, und es im Schlaf den Körper vorverlagert, muß der Gurt die Vorverlagerung soweit einschränken, bis sichergestellt ist, daß der Oberkörper und der Kopf des Kindes sich nicht im Gefahrenbereich des Airbags befinden. Innerhalb der Gruppe 1 werden Kinder mit der Gewichtsklasse 9 bis 18 Kilogramm berücksichtigt. Gewichtsunterschiede dieser Größenordnung haben sehr stark differierende Körpergrößen zur Folge. Die Gurthöhenverstellung muß allen möglichen Körpergrößen der Gewichtsklasse gerecht werden. Durch die nahezu konstante Gurtlänge wird gewährleistet, daß Kinder unterschiedlicher Körpergrößen gleichermaßen definiert vorverlagern. In einer Crashsituation verlagert der Körper des Kindes sich solange nach vorne, bis die Gurtlose überwunden ist und der Automatikgurt sperrt. Die restliche Vorverlagerungsbewegung des Kindes wird durch die definierte Dehnung des Gurtes realisiert. Die Art der Gurtumlenkung in der Gurthöhenver­ stellung sorgt für ein Kräfteungleichgewicht zwischen den beiden beweglichen Gurtumlenk­ achsen 29 und 30. Das Kräfteungleichgewicht führt bei einer Überwindung der Systemselbst­ hemmung zu einer Relativbewegung des Systems. Durch die Relativbewegung wandert der Gurtaustrittspunkt immer nach oben.

Fig. 5 zeigt die Anordnung des Fangbandes in der Seitenansicht und in der Draufsicht. Für die Stabilität des Airbags 6 in der entfalteten Position sorgt ein Fangband 39, das an einem Ende mit der Sitzschale 2 verbunden ist und am anderen Ende mit zwei Kontaktstellen an der Außenhaut des Sackes 6 befestigt ist. Vom Kontaktpunkt an der Sitzschale 2 ausgehend spreizt sich das Fangband 39 derart, daß die Kontaktpunkte am Airbag 6 möglichst weit außen angeordnet sind.

Im Zustand der Ruhe liegt das Fangband flach auf der Mittelstrebe der Sitzschale 2 und ist mit einer Stoffschicht überdeckt. Der überdeckende Stoff verfügt im Bereich des Fangbandaus­ trittes über eine als Reißnaht ausgebildete Sollbruchstelle, die bei einer Airbagzündung den Weg für das Fangband freigibt.

Fig. 6 zeigt den 2-Stufen-Airbag in Stufe 1 und Stufe 2. Ein im Sitzbereich untergebrachter Drucksensor (nicht dargestellt) erfaßt das Gewicht des sitzenden Kindes und gibt nach festgelegten Schwellwerten die notwendigen Stromkreise frei. Der zum Einsatz kommende Gasgenerator 40 verfügt über zwei verschiedene Austrittsöffnungen 41 und 42.

In der Stufe 1 erfaßt der Sensor das Sitzgewicht der Kinder zwischen 8 und 14 kg Körperge­ wicht. Der Sensor gibt den Schaltkreis für die Austrittsöffnung 41 frei. Bei der notwendigen Airbagauslösung sprengt ein pyrotechnischer Treibsatz eine Berstscheibe und die austretende Druckluft füllt den Luftsack 6. Um zu gewährleisten, daß der Druck ein gewisses Maß nicht übersteigt, leitet ein Bypass-Ventil über die Öffnung 42 die überschüssige Druckluft in den Fahrgastraum.

In der Stufe 2 erfaßt der Sensor das Sitzgewicht der Kinder über 14 kg Körpergewicht. Der Sensor gibt wie zuvor den Schaltkreis für die Austrittsöffnung 41 frei, doch wird in dieser Stufe bei einer notwendigen Airbagauslösung nicht der Treibsatz am Bypass-Ventil gezündet, so daß der ganze Behälterdruck zur Verfügung steht. Die in den Luftsack 6 einströmende Luft ist in der Lage, eine Sollreißnaht 43 im Luftsack zu zerstören, und damit das für Kinder dieser Größe vorgesehene Volumen zu erreichen.

Bezugszeichenliste

1 Kindersitz
2 Sitzfläche
3 Rückenteil
4 Lehnen
5 Außenwölbung
6 Airbag
7 Befestigungselemente
8 Gurtschloß
9 Öse
10 3 Punkt-Automatikgurts
11 Gurthöhenverstellung
12 Versteifungsstrebe
13 Stützstrebe
14 Crashsensor
15 Bodengruppe
16 Adapterplatte
17 Buchse
18 Fahrzeugsitzbank
19 Spalt
20 Griff
21 U-Profil
22 Bohrung
23 Seilumlenkachse
24 Langloch
25 Steckachse
26 Gleithülse
27 Seil
28 Führungsrille
29 Umlenkrolle
30 Umlenkrolle
31 Puffer- und Versorgungsbatterie
32 mechanisch-elektronischen Auslöseeinheit
33 Leuchtdiode
34 elektronischen Zeitschaltung
35 mechanisch-elektrischen Schalter
36 Batteriefach
37 Sicherungsring
38 Handeingriff
39 Fangband
40 Gasgenerator
41 Austrittsöffnung
42 Austrittsöffnung
43 Sollreißnaht

Claims (15)

1. Mobiler Kfz-Kindersitz mit integriertem Airbag, bestehend aus einer Sitzfläche und einem Rückenteil, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Airbag (6) in der Mitte des vorderen Teils der Sitzfläche (2) des Kindersitzes (1) in einer den Oberschenkeln ergonomisch angepaßten Außenwölbung (5) angeordnet ist,
• - der Kindersitz (1) aus zwei im Bereich der Enden der Kante zwischen Rückenteil (3) und Sitzfläche (2) befindlichen Befestigungselemente (7) besteht, über die der Kindersitz (1) mit der Karosserie (15) fest und spielfrei verbunden ist,
• - der Kindersitz einem 3 Punkt-Automatikgurts (10) mit einer Gurthöhenverstellung (11) aufweist, wobei die Gurthöhenverstellung (11) sich etwa in der zu erwartenden Schulterhöhe befindet,
• - im Inneren des Kindersitzes (1) ein Crashsensor (14) für die Airbagauslösung angeordnet ist.

2. Mobiler Kfz-Kindersitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste und spielfreie Verbindung des Kindersitzes (1) mit der Karosserie (15) über ein Stecker- Buchse-System (7) (17) erfolgt.

3. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lehnen (4) der Sitzfläche (2) und des Rückenteils (3) eine Versteifungsstrebe (12) angeordnet ist.

4. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß an der vorderen Unterkante der Sitzfläche (2) eine Stützstrebe (13) die Verbindung zum Fahr­ zeugboden herstellt.

5. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß über der Gurthöhenverstellung (11) in den Lehnen (4) Handeingriffe (38) eingebracht sind.

6. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gurtverankerungspunkten, die ihrerseits an der Bodengruppe (15) der Karosserie befestigt sind, eine Adapterplatte (16) befestigt ist, die zwei Buchsen (17) trägt, die in Richtung des zwischen den Teilen der Fahrzeugsitzbank (18) befindlichen Spaltes (19) ragen und mit denen die Befestigungselemente (7) lösbar verbunden werden.

7. Mobiler Kfz-Kindersitz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungs­ elemente (7) aus Steckstiften bestehen, die in die dazugehörigen Aufnahmen der Buchsen (17) gesteckt werden und dort einrasten.

8. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Kindersitz (1) und den mit dem Fahrzeug verbundenen Buchsen (17) durch Betätigung des Griffes (20) gelöst werden kann.

9. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Crashsensor (14) im Kindersitz (1) aus einer Puffer- und Versorgungsbatterie (31), einer mechanisch-elektronischen Auslöseeinheit (32), einer Leuchtdiode (33), einer elektronischen Zeitschaltung (34) und einem mechanisch-elektrischen Schalter (35) besteht.

10. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der 3 Punkt-Automatikgurt (10) im Bereich des Zusammenstoßes der Lehnen (4) der Sitzfläche (2) und des Rückenteils (3) am Gurtschloß (8) bzw. der Öse (9) und an der Gurthöhenverstellung (11), die sich über der Öse (9) etwa in der zu erwartenden Schulterhöhe befindet, angelenkt ist.

11. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Gurthöhenverstellung (11) aus einem U-Profil (21) mit zwei durchgehenden Bohrungen (22) an den Seitenflächen des Profiles (21) für die Aufnahme von zwei Seilumlenkachsen (23) besteht,
• - auf jeder der beiden Achsen (23) sich eine rotatorisch beweglich gelagerte Gleithülse (26) befindet, die zwei Führungsrillen (28) für die Seilumlenkung aufweisen, auf denen zwei umlaufende Seile (27) geführt werden, die durch die beiden Steckachsen (25) mittels Bohrungen hindurchgeführt und an diesen fixiert sind,
• - sich an den Seitenflächen des Profiles (21) zwischen den Bohrungen (22) je zwei durchgehende und parallel verlaufende Langlöcher (24) befinden, in denen je eine frei verschiebbare Steckachse (25) geführt ist, die an beiden Achsenden beidseitig, dem Langloch (24) entsprechend, abgeflacht sind und die durch die auf ihnen angeordneten rotatorisch beweglich gelagerten Gleithülsen (26) als Umlenkrollen (29) und (30) für den Gurt (10) wirken,
• - die Umlenkrolle (29), die zu der offenen Seite des U-Profils (21) zeigt, gleichzeitig die Rolle ist, die bei einer Höhenverstellung vertikal verschoben wird,
• - die untere der beiden ortsfesten Seilumlenkachsen (23) im Unterschied zu der oberen Achse (23) zusätzliche der Gurtumlenkung dient, die durch eine weitere rotatorisch gelagerte Gleithülse auf der schon vorhandenen Gleithülse (26) realisiert wird,
• - der vom Retraktor kommende Gurt (10) über die hintere Gurtumlenkachse (30) geführt, an der unteren Seilumlenkachse (23) umgeleitet und von da zu der vorderen Gurtumlenkachse (29) geleitet wird.

12. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag (6) in der entfalteten Position durch ein Fangband (39) gehalten wird, das an einem Ende mit der Sitzschale (2) verbunden ist und am anderen Ende mit zwei Kontakt­ stellen an der Außenhaut des Sackes (6) befestigt ist.

13. Mobiler Kfz-Kindersitz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fangband (39) sich vom Kontaktpunkt an der Sitzschale (2) ausgehend derart spreizt, daß die Kontaktpunkte am Airbag (6) möglichst weit außen angeordnet sind.

14. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Fangband im Zustand der Ruhe flach auf der Mittelstrebe der Sitzschale (2) liegt und mit einer Stoffschicht überdeckt ist, wobei der überdeckende Stoff im Bereich des Fangbandaus­ trittes über eine als Reißnaht ausgebildete Sollbruchstelle verfügt.

15. Mobiler Kfz-Kindersitz nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Airbag (6) als 2-Stufen-Airbag ausgebildet ist dessen Gasgenerator (40) über zwei verschiedene Austrittsöffnungen (41) und (42) verfügt,
• - ein im Sitzbereich untergebrachter Drucksensor das Gewicht des sitzenden Kindes erfaßt,
• - in der Stufe 1 der Sensor das Sitzgewicht der Kinder zwischen 8 und 14 kg Körperge­ wicht erfaßt und den Schaltkreis für die Austrittsöffnung (41) freigibt, wobei bei der notwendigen Airbagauslösung ein pyrotechnischer Treibsatz eine Berstscheibe sprengt und die austretende Druckluft den Luftsack (6) füllt und ein Bypass-Ventil über die Öffnung (42) die überschüssige Druckluft ableitet,
• - in der Stufe 2 der Sensor das Sitzgewicht der Kinder über 14 kg Körpergewicht erfaßt und den Schaltkreis für die Austrittsöffnung (41) freigibt, wobei der ganze Behälterdruck zur Verfügung steht und die in den Luftsack (6) einströmende Luft eine Sollreißnaht (43) im Luftsack zu zerstören.