DE19727598B4

DE19727598B4 - Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19727598B4
Application number: DE19727598A
Authority: DE
Inventors: Ruprecht Sinnhuber
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-06-28
Filing date: 1997-06-28
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2017-06-29
Also published as: DE19727598A1

Abstract

Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug,
mit einer bei einem Fahrzeugaufprall verlagerbaren Fußauflage, die bei einem Fahrzeugaufprall als anhebbare Lastverteilerauflage (2) ausgeführt ist, die Bestandteil der Bodenkonstruktion ist und unter Verwendung der Aufprallenergie anhebbar ist, wobei eine Spritzwand (11) und die Lastverteilerauflage (2) verlagert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lastverteilerauflage (2) unmittelbar von der sich bei einem Aufprall verlagernden Spritzwand (11) angehoben wird und dass die Lastverteilerauflage (2) von einem Gelenk zwangsgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer unfallbedingten Verformung eines Fußraums eines Kraftfahrzeugs treten häufig Verletzungen an den unteren Extremitäten, insbesondere im Fußbereich auf. Eine-gattungsgemäße Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge zum Schutz der unteren Extremitäten eines Insassen ( DE 44 45 487 C1 ) umfasst eine sensorgesteuerte Vorrichtung, durch welche der Bodenbelag des Fußraums in Richtung auf den Insassen zubewegt wird, derart, dass der Bodenbelag unter Bildung einer Tasche oder Welle die Füße/Beine des Insassen aus dem verformungsgefährdeten Bereich herausbewegt. Die Aktivierung des Bodenbelags erfolgt über eine Zugeinrichtung, die mit dem im Vorbau angeordneten Aggregat gekoppelt ist. Eine bei einem Frontalaufprall sich einstellende Relativverschiebung zwischen Aggregat und Vorbau wird dabei ausgenutzt, um die Zugeinrichtung zu betätigen. In einer weiteren Ausgestaltung einer solchen Sicherheitseinrichtung ( DE 44 45 485 C1 ) umfasst die sensorgesteuerte Vorrichtung als Fußauflage eine Platte mit angestelltem vorderen Rand, welche entgegen der Fahrtrichtung auf den Insassen zubewegbar ist. Die sensorgesteuerte Vorrichtung kann pyrotechnisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch aktiviert werden, wobei insbesondere auch ein unter einem vorderen Abschnitt eines Bodenbelags angeordneter Airbag vorgeschlagen ist.

Bei einer ähnlichen bekannten Sicherheitseinrichtung (JP 4-19 78 47) ist als Fußauflage eine schräg gestellte, in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbare Platte verwendet, welche durch eine sensorgesteuerte, hydraulische Vorrichtung entgegen der Fahrtrichtung bei einem Aufprall aus einem verformungsgefährdeten Bereich herausbewegbar ist.

In einer weiteren Patentanmeldung DE 195 41 607 A1 wird vorgeschlagen, die Massenträgheit eines Gewichts zur Verlagerung einer Fußauflage auszunutzen. Die Fußauflage ist über ein umgelenktes Stahlseil mit dem Gewicht verbunden, das im Falle einer unfallbedingten Verzögerung aufgrund seiner Trägheit seine Bewegung relativ zum Fahrzeug beibehält.

Abschließend zeigt die DE 43 13 566 C1 eine Anordnung zur Reduzierung der Fußbelastung eines Fahrzeuginsassen. Da ein Insasse bei einem Unfall versucht, sich mit seinen Füßen an der Stirnwand abzustützen, werden die Füße stärker belastet. Die Anordnung sieht deshalb vor, eine Fußstütze gedämpft über als Hydraulikzylinder ausgebildete Bälge linear in Richtung Stirnwand zu verlagern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge so weiterzubilden, dass eine unfallbedingte Fuß- und Beinbelastung reduziert wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist die bei einem Fahrzeugaufprall verlagerbare Fußauflage als deformationsgetriebene, anhebbare Lastverteilerauflage ausgeführt. Damit wird bei einem Fahrzeugaufprall der Fußbereich durch Anheben aus einem verformungsgefährdeten Bereich herausbewegt, wodurch die Gefahr von Verletzungen (Dorsiflexionen) durch eine Verkleinerung des Winkels zwischen Fuß und Unterschenkel reduziert wird. Durch geeignete Dimensionierung der Anhebungsgeometrie kann der Fersenbereich angehoben werden, wodurch insbesondere eine unfallbedingte Fersenbelastung reduziert wird.

Dazu wird vorgeschlagen, die stabile Lastverteilerplatte und einen Gelenkmechanismus an einer bei einem Aufprall sich verlagernden Spritzwand anzubinden.

Die Lastverteilerplatte kann in einer einfachen, preiswerten Ausführungsform zwischen zwei, bei einem Aufprall in Fahrzeuglängsrichtung aufeinander zuwandernde Punkte fest eingeklemmt sein. Dadurch wölbt sich die Lastverteilerplatte bei einem Aufprall gezielt nach oben. Durch eine bestimmte Formgebung der Lastverteilerplatte ggf. in Verbindung mit Federeigenschaften (Knackfrosch) kann das Anhebeverhalten vorgegeben und beeinflusst werden. Zu einer zweiteiligen Ausführung aus Lastverteilerplatte und Stütze mit einem verbindenden Gelenk kann vorteilhaft eine dachförmige Aufwölbung erreicht werden.

Die Sicherheitseinrichtung kann fester Bestandteil der Bodenstruktur sein. Die Sicherheitseinrichtung kann jedoch auch als Einbausatz, vorteilhaft als Nachrüstlösung hergestellt werden.

In einer nicht unter den Anspruch 1 fallenden Ausführungsform ist unter einem Bodenbelag oder unter einer Fußmatte oder darin integriert ein Airbag angeordnet, der sensorgesteuert über einer vorbestimmten erfassten Aufprallenergie zur Anhebung der Lastverteilerauflage sensorgesteuert über einen Gasgenerator aktivierbar ist. Der Airbag kann in zweckmäßigen Ausführungsformen in die Fußauflage eingewebt sein oder als ggf. nachrüstbare, separate Airbagmatte ausgebildet sein.

Als Lastverteilerauflage für die Füße kann ein Bodenbelagbereich oder eine Fußmatte dienen, unter der ein geeignet geformter Airbag angebracht ist. Für eine verbesserte, gleichmäßige Lastverteilung bei der Anhebung wird als Lastverteilerauflage eine stabile Lastverteilerplatte vorgeschlagen, unter der ein Airbag angeordnet ist.

Eine Anordnung eines Gasgenerators im Fußbereich kann zu Platzproblemen führen und zudem kann dort die Funktion eines Gasgenerators durch unfallbedingte Verformungen gefährdet sein. Der erforderliche Gasgenerator wird daher zweckmäßig in einem Abstand zu dem im Fußbereich liegenden Airbag angebracht. Je nach den Gegebenheiten an einem bestimmten Fahrzeug kann eine Anbringung eines Gasgenerators hinter einer Armaturentafel integriert in einem querverlaufenden Zentralrohr oder an einer A-Säule vorteilhaft sein. Weiter sind geeignete und vorteilhafte Anordnungen hinter einer Kniebarriere oder unter dem zugeordneten Fahrzeugsitz. Eine erforderliche Verbindung durch einen Schnorchel zwischen dem Gasgenerator und dem Airbag wird vorteilhaft besonders kurz, wenn der Gasgenerator in einer Mittelkonsole angebracht wird. Allgemein soll der Gasgenerator in einer bei einem Fahrzeugaufprall nur wenig belasteten Position angeordnet sein.

Eine Kraft- und/oder Wegbegrenzung der Anhebung der Lastverteilerauflage über einen Airbag kann durch dessen geometrische Form sowie durch die Lage und Dimensionierung der Auslassöffnungen erfolgen.

In einer weiteren, nicht vom Anspruch 1 umfassten Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung vor einem Fahrersitz im Bereich von Pedalen wird der Airbag als Formairbag ausgeführt oder weist Airbagwülste auf dergestalt, dass bei gefülltem Airbag die Pedale eingehüllt sind. Bei Verwendung einer Lastverteilerplatte werden zweckmäßig im Bereich der Pedale Plattenausnehmungen vorgesehen. Dadurch wird nach Aktivierung des Airbags durch die Fußanhebung eine von den Pedalen ausgehende Verletzungsgefahr reduziert, insbesondere kann ein Fuß durch die Pedale nicht eingeklemmt werden. Da diese Einklemmgefahr insbesondere auch bei einem Seitenaufprall besteht, ist es gerade bei dieser Ausführungsform vorteilhaft, den Airbag bei einem Frontalaufprall und/oder einem Seitenaufprall zu aktivieren.

Die Lastverteilerauflage, beispielsweise ein Bereich des Bodenbelags oder eine darin integrierte Lastverteilerplatte kann lediglich durch eine Aktivierung eines darunter angebrachten Airbags angehoben werden. Für eine genaue vorbestimmte Anhebung ist es jedoch vorteilhaft, die Lastverteilerauflage, insbesondere eine Lastverteilerplatte, für die Anhebefunktion zu führen und festzulegen, um eine entsprechende Fußstellung mit möglichst geringer Belastung vorzugeben. Dazu kann je nach den Gegebenheiten ein Gelenkmechanismus als Schwenklagerung oder als Mehrgelenklagerung verwendet werden. Die Schwenklagerung oder ein Teil der Mehrgelenklagerung kann dabei auch als Sollknickstelle in einem Bodenbelag oder einer Fußmatte ausgebildet sein. Je nach Lage der Gelenke und der gewählten Abmessungen der Lastverteilerauflage und damit verbundener Hebellängen kann ein geeigneter Anhebungsverlauf vorgegeben werden.

Zweckmäßig wird die Anhebung durch Wegbegrenzer mit Anschlägen begrenzt, die beispielsweise als Teleskopstreben mit gegenseitigen Anschlägen ausgeführt sein können. Anstelle von Anschlägen oder zusätzlich können vorteilhaft Deformationselemente eingesetzt werden, die insbesondere einer Rückverlagerung einer Lastverteilerplatte nach einer Airbagansteuerung entgegenwirken. Anschläge oder Deformationselemente können ggf. erst gekoppelt nach einer Anhebung einer Lastverteilerplatte in Arbeitsstellung bringbar sein.

Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:
1 eine nicht unter den Anspruch 1 fallende Sicherheitseinrichtung mit einer angelenkten, durch einen sensorgesteuerten Airbag anhebbaren Lastverteilerplatte in der Grundstellung in einer Seitenansicht,
2 die Sicherheitseinrichtung nach 1 in der aktivierten Stellung in einer Seitenansicht,
3 die aktivierte Sicherheitseinrichtung nach 2 in einer perspektivischen Ansicht,
4 eine weitere nicht unter den Anspruch 1 fallende Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung mit einer Lastverteilerplatte und einem Airbag,
5 eine nicht unter den Anspruch 1 fallende Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung mit einer im Bodenbelag integrierten Lastverteilerauflage,
6 eine erste, vom Anspruch 1 umfasste Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung mit einer deformationsgetriebenen Lastverteilerplatte, und
7 und 8 weitere Ausführungsformen von deformationsgetriebenen Sicherheitseinrichtungen.
In einer nicht unter den Anspruch 1 fallenden Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung 1 zur Reduktion der Fuß- und Beinbelastung bei einem Fahrzeugaufprall ist eine Lastverteilerplatte 2 an einer, einem zugeordneten (nicht dargestellten) Sitz zugerichteten Seitenkante 3 über zwei Schwenklager 4, 5 mit einer Bodenplatte 6 verbunden. Zwischen der Bodenplatte 6 und der Lastverteilerplatte 2 ist ein sensorgesteuerter Airbag 7 angeordnet.
Die Lastverteilerplatte 2 dient als Fußauflage für wenigstens einen Fuß 8, an den sich über ein Fußgelenk 9 ein Unterschenkel 10 anschließt.
Im vorderen Bereich über der Lastverteilerplatte 2 und nach einer Spritzwand 11 sind Pedale, insbesondere ein Kupplungspedal 12 und ein Bremspedal 13 angeordnet.
Die in den 1 bis 3 dargestellte, nicht unter den Anspruch 1 fallende Sicherheitseinrichtung hat folgende Funktion: in 1 ist eine Situation vor einem Fahrzeugaufprall dargestellt, wobei der Fuß 8 auf dem gedrückten Pedal 12 steht und gegenüber dem Unterschenkel einen Winkel von ca. 90° einnimmt. Der Airbag 6 ist nicht aktiviert.
In den 2 und 3 ist der Zustand nach einem Fahrzeugaufprall, beispielsweise einem Frontaufprall oder einem Seitenaufprall dargestellt, nachdem der Airbag 7 sensorgesteuert aktiviert worden ist. Durch die Volumenzunahme des Airbags 7 wird die Lastverteilerplatte 2 um die Schwenklager 4, 5 nach oben geschwenkt. Dabei wird vorteilhaft insbesondere die Ferse 14 angehoben, ohne dass der Winkel zwischen dem Fuß 8 und dem Unterschenkel 10 wesentlich verkleinert wird. Der Airbag 7 ist als Formairbag an den Fußraum im Bereich der Lastverteilerplatte 2 angepasst und weist zudem Wülste 15 auf, die die Pedale 12, 13 umhüllen, so dass von diesen keine Verletzungsgefahr ausgehen kann. Um eine Kollision der Lastverteilerplatte 2 im angehobenen Zustand mit den Pedalen 12, 13 bzw. mit den Wülsten 15 zu vermeiden, sind im Pedalbereich Plattenausnehmungen 16 vorgesehen.
In einer ähnlichen, nicht unter den Anspruch 1 fallenden Anordnung einer Sicherheitseinrichtung 17, wie sie schematisch in 4 dargestellt ist, sind zwischen der Lastverteilerplatte 2 und der Bodenplatte 6 sowie der Spritzwand 11 gelenkig Wegbegrenzer 18, 19 angeordnet. Diese Wegbegrenzer 18, 19 sind jeweils zweiteilig ausgeführt und weisen Anschläge 20, 21 auf, die nach einem bestimmten Auslenkungsweg zur Anlage kommen. Dadurch ist eine ggf. unkontrollierte Anhebung der Lastverteilerplatte 2 durch den Airbag 7 begrenzt. Durch einen weiteren fest mit der Bodenplatte 6 verbundenen Anschlag 22 wird auch eine Schwenkbewegung des Wegbegrenzers 19 und damit der Lastverteilerplatte 2 in Richtung auf einen Insassen begrenzt.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform einer nicht unter den Anspruch 1 fallenden Sicherheitseinrichtung 23 dargestellt, bei der ebenfalls eine Lastverteilerplatte 2 durch einen Airbag 7 hochschwenkbar ist, wie dies strichliert eingezeichnet ist. Die Lastverteilerplatte 2 ist hier entweder in einen Bodenbelag 24 als festes Plattenbauteil integriert oder unmittelbar durch den Bodenbelag 24 gebildet. Die Schwenklagerung erfolgt über eine querverlaufende Materialschwächung 25 im Bodenbelag 24, die eine Scharnierfunktion hat und durch die eine Schwenkachse 26 definiert ist.
Der Airbag 7 ist durch einen Gasgenerator 27 aktivierbar, der mit dem Airbag 7 über einen Schnorchel 28 verbunden ist. Der Gasgenerator 27 soll hier an einer (nicht dargestellten) A-Säule hinter einer Armaturentafel befestigt sein.
In 6 ist eine erste, vom Anspruch 1 umfasste Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung 30 dargestellt. Eine Lastverteilerplatte 2 ist hier für eine Anhebung deformationsangetrieben, indem sich eine Spritzwand 11 bei einem Aufprall zu einem Insassen 31 hin verformt (Pfeil 32). Durch eine Zwangsführung, hier in einer Parallelogrammführung als Viergelenkanordnung 33, wird bei anliegender Spritzwand 11 die Lastverteilerplatte 2 entsprechend angehoben (Pfeil 34). Die Anhebung kann ggf. mit Anschlägen 35 oder kraftbegrenzenden Deformationselementen gekoppelt sein.
In den 7 und 8 sind weitere, vom Anspruch 1 umfasste Ausführungsformen von Sicherheitseinrichtungen 36, 37 dargestellt, bei denen jeweils eine Lastverteilerplatte 2 als Fuß auflage bzw. Hackenauflage zwischen einem hinteren, festen, bodenseitigen Punkt 38 und einem vorderen Punkt 39 gehalten ist. Der Punkt 39 liegt unmittelbar an einer Spritzwand 11 und wandert bei einer unfallbedingten Verformung in Richtung auf den hinteren Punkt 38 (Pfeil 40).
In der Ausführung nach 7 ist die Lastverteilerplatte 2 in einer zweiteiligen Anordnung frontseitig angebracht, wobei am rückseitigen Ende der Lastverteilerplatte 2 ein Gelenk 41 liegt, das über eine Stütze 42 mit dem als Gelenk ausgebildeten Punkt 38 verbunden ist.
Bei einer unfallbedingten Versetzung des ebenfalls als Gelenk ausgebildeten Punktes 39 (Pfeil 40) werden die Lastverteilerplatte 2 und die Stütze 42 schräg nach oben aufgewölbt und angestellt, wobei das Gelenk 41 nach oben versetzt wird (Pfeile 43, 44). Dadurch wird die Hacke bzw. Ferse 14 angehoben (Pfeil 45). Um zu verhindern, dass das Gelenk 41 durch eine Zwangsbewegung nach unten und nicht nach oben abknickt, ist das Gelenk 41 gegenüber der Verbindungslinie zwischen den Punkten 38 und 39 von vorneherein etwas nach oben versetzt.
In 8 ist die Kinematik ähnlich der in 7 mit dem Unterschied, dass die Lastverteilerplatte 2 und die Stütze 42 in Fahrtrichtung vertauscht liegen und damit die Hacke bzw. Ferse 14 nach dem mittleren Gelenk 41 auf der Lastverteilerplatte 2 aufsteht. Auch hier wird bei einem Versatz des Gelenkpunktes 39 entlang des Pfeiles 40 die zweiteilige Anordnung aufgewölbt und der mittlere Gelenkpunkt 41 nach oben bewegt sowie die Lastverteilerplatte 2 nach oben geschwenkt (Pfeil 44), wie dies strichliert eingezeichnet ist. Dadurch wird die Ferse 14 gemäß Pfeil 45 um einen Betrag, wie er mit dem Doppelpfeil 46 angegeben ist, angehoben. Die Stütze 42 ist hier (wie schematisch eingezeichnet) ein Teleskopstab als Kraftbegrenzer zur Reduktion der Fußbelastungen.
Bei den Ausführungsformen nach 7 und 8 wird durch die Anhebung und Verschiebung der Ferse 14 insbesondere die Fersenbelastung reduziert.

Claims

Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer bei einem Fahrzeugaufprall verlagerbaren Fußauflage, die bei einem Fahrzeugaufprall als anhebbare Lastverteilerauflage (2) ausgeführt ist, die Bestandteil der Bodenkonstruktion ist und unter Verwendung der Aufprallenergie anhebbar ist, wobei eine Spritzwand (11) und die Lastverteilerauflage (2) verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilerauflage (2) unmittelbar von der sich bei einem Aufprall verlagernden Spritzwand (11) angehoben wird und dass die Lastverteilerauflage (2) von einem Gelenk zwangsgeführt wird.
Sicherheitseinrichtung nach Ansprache 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilerauflage (2) vor einem Fahrersitz und im Bereich von Pedalen (12, 13) angebracht ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilerauflage (2) über einen Gelenkmechanismus anhebbar an dem Bodenaufbau angeordnet ist.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkmechanismus aus einer Schwenklagerung an einem auf einen zugeordneten Sitz zugerichteten Seitenbereich der Lastverteilerauflage (2) besteht, so dass diese einseitig hochschwenkbar ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenklagerung durch eine Sollknickstelle in einem Bodenbelag oder einer Fußmatte gebildet ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenklagerung als Gelenkverbindung ausgebildet ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkmechanismus aus einer Mehrgelenklagerung, bevorzugt einer Viergelenklagerung (33) besteht, so dass die Lastverteilerauflage (2) teilweise in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilerauflage (2) zwischen zwei in Fahrzeuglängsrichtung bei einem Aufprall aufeinander zuwandernden Punkten (38, 39) gelenkig gehalten ist und sich bei einem Aufprall nach oben wölbt und dass eine dachförmige Aufwölbung durch ein mittleres Gelenk (41) einer entsprechend geteilten Anordnung aus einer Stütze (42) und einer Lastverteilerplatte (2) entsteht.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilerauflage (2) über wenigstens einen Kraft- und/oder Wegbegrenzer (42) abgestützt ist, der erst nach Anhebung der Lastverteilerauflage (2) in Arbeitsstellung bringbar ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kraft- und/oder Wegbegrenzer (42) einen Anschlag (21; 35) und ein Deformationselement aufweist, das einer Rückverlagerung der Lastverteilerplatte (2) entgegenwirkt.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilerauflage (2) als stabile Lastverteilerplatte ausgebildet ist.