DE19952771A1

DE19952771A1 - Aktiver Sicherheits-Autokindersitz

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Publication number: DE19952771A1
Application number: DE1999152771
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2001-05-10

Abstract

Technisches Problem DOLLAR A Bei herkömmlichen Autokindersitzen wird die bei einem Aufprall auftretende Kraft in Bewegungsrichtung gänzlich auf das darin sitzende Kind übertragen. Es treten sehr hohe Beschleunigungswerte und Energien auf, die nur sehr unzureichend von den vorhandenen Systemen schadlos kompensiert werden können. DOLLAR A Dadurch ergibt sich zwangsläufig ein sehr hohes Verletzungsrisiko für das im Sitz angegurtete Kind. Ziel muß daher sein, die hohen Beschleunigungswerte abzubauen und die auftretende Energie schadlos zu kompensieren. Außerdem sollte das System die unterschiedlichen Massekonstellationen berücksichtigen, da sie entscheidenden Einfluß auf die auftretenden Kräfte haben. DOLLAR A Lösung des Problems DOLLAR A Ausführung des Autokindersitzes in zweiteiliger, ineinander beweglicher Form und Integration eines einstellbaren Anti-Beschleunigungssystems sowie zusätzlicher Verwendung eines reversiblen Energiespeichers. DOLLAR A Durch das Anti-Beschleunigungssystem werden die hohen Beschleunigungswerte je nach Auslegung erheblich vermindert und zugleich kann durch die Verstellbarkeit des Anti-Beschleunigungssystems die Dämpfung auf verschiedene Massekonstellationen eingerichtet werden. DOLLAR A Gleichzeitig wird durch Verwendung eines reversiblen Energiespeichers die auftretende Energie weitgehend schadlos gespeichert, wobei die Reversibilität des Energiespeichers die mehrfache Nutzbarkeit des Systems gewährleistet. DOLLAR A Anwendungsgebiet DOLLAR A Auto-Sicherheitstechnik.

Description

Stand der Technik

Herkömmliche Autokindersitze sind mit dem Fahrzeug mehr oder weniger fest über das vorhandene Gurtsystem oder spezielle Halterungen verbunden. Die Sitze sind meist mit speziellen Gurten (Rückhaltesystem) zur Befestigung des darin sitzenden Kindes versehen, um so das Kind bestmöglichst gegen Verletzungen bei einem Unfall zu sichern.

Ursächlich für die auftretenden Verletzungen bei Kindern sind jedoch vornehmlich die sehr hohen Beschleunigungswerte und die damit verbundenen Kräfte, bzw. Energien die bei einem solchen Ereignis auftreten.

Auch auf diesem Gebiet gibt es Weiterentwicklungen, die aber alle nicht, oder nur teilweise bzw. unvollständig diese Wirkungen berücksichtigen.

Im folgenden seien einige dieser jüngeren Entwicklungen genannt:

Patentnummer
Bemerkungen
US 5685603	Es handelt sich um ein System, das nicht oder nur schwer anwendbar ist auf gängige Ausführungsformen von Autokindersitzen. Ist nicht integrierbar, Dämpfung ist nicht einstellbar, nicht reversibel, kein definierter Abbau der Beschleunigungswerte möglich, da es sich bei dem Dämpfungselement um einen Blasebalg handelt, der die auftretende Energie über Verformungsarbeit abbauen soll.

DE 197 22 008	Es handelt sich um einen am Sitz angebrachten Fangtisch, der den gravierenden Nachteil hat, daß das Kind, soll der Fangtisch eine Wirkung haben, nicht an den Sitz selbst angeschnallt werden kann. Das Kind könnte unter dem Fangtisch hindurchrutschen und es würde ein erhebliches Kippmoment zusätzlich auftreten.

EP 270035	Es handelt sich hier um ein System, das als Dämpfungselemente gummiartige Puffer verwendet, die eine Energiespeicherung nicht zulassen. Diese Dämpfungselemente können nur sehr begrenzt Beschleunigungsspitzen abbauen. Auch kommt es hier zu dem unerwünschten Rebound-Effekt, weil die aufgenommene Energie sofort wieder abgegeben wird.

EP 0842811 A3	Ein System, das zwar beweglich ist und mit einem nicht reversiblen Dämpfungssystem ausgestattet ist, das aber keine horizontale, sondern eine bogenförmige Bewegung in Kraftrichtung zuläßt. Fraglich ist, ob diese Bewegung tatsächlich so durchgeführt werden kann, da durch die bogenförmige Ausgestaltung der Verlagerung ein erhöhter Widerstand auftritt, um das System in Bewegung zu versetzen. Außerdem ist das Dämpfungselement nur sehr bedingt und undefiniert in der Lage, Beschleunigungswerte herabzusetzen. Das Dämpfungselement ist nicht reversibel, was den gravierenden Nachteil hat, das z. B. ohne das es zu einer massiven Krafteinwirkung kommt (Vollbremsung), das Dämpfungselement schon verformt werden kann und damit unbrauchbar ist.

Probleme

Die bei einem Unfall auftretenden Beschleunigungen und Kräfte werden über den Sitz und das Gurtsystem in vollem Umfang abgeleitet und führen oft zu schwersten Verletzungen bei den darin sitzenden Kindern. Viele Sitze lassen durch ihre Bauausführung einen viel zu großen Weg in Kraftrichtung zu, wodurch es zu einer weiteren Gefährdung kommt.

Die auftretenden hohen Beschleunigungswerte werden nur sehr unzureichend von einigen Systemen berücksichtigt, obwohl gerade diese Beschleunigungswerte ursächlich für die meisten Verletzungen sind. Desweiteren kommt es bei den meisten Systemen zu dem unerwünschten Rebound-Effekt. Die Energie kann nicht gespeichert werden und wird sofort wieder an das System abgegeben, was sich äußerst ungünstig auswirken kann. Bei allen Systemen, die keine reversible Dämpfung besitzen, tritt außerdem das Problem auf, das es bei einer weniger starken Krafteinwirkung (Vollbremsung), schon zur Deformierung der eingesetzten Dämpfungselemente kommen kann und diese dann unbrauchbar sind und unter erheblichem Aufwand ausgetauscht werden müssen.

Eine Kontrolle, ob es schon zur Deformierung gekommen ist, ist zudem äußerst umständlich und schwierig durchführbar.

Weiterhin berücksichtigen die vorhandenen Dämpfungssysteme nicht die sich verändernden Massen. Sie sind nur auf eine spezielle Konstellation ausgelegt und reagieren deshalb bei Veränderung dieser Konstellation bezüglich einer erhöhten Masse vermutlich nur noch sehr beschränkt.

Es gibt bisher kein System, das alle nötigen Faktoren in geeigneter Weise und zugleich berücksichtigt.

Lösung

Abhilfe hierfür schafft ein "Aktiver Autokindersitz", der mit einem, vorzugsweise einstellbaren Anti-Beschleunigungssystem ausgerüstet ist und der dadurch die auftretenden hohen Beschleunigungswerte weitgehend und definiert herabsetzt. Die Reversibilität gewährleistet es, das System mehrfach zu nutzen.

Gleichzeitig sorgt ein integrierter Energiespeicher dafür, das die aufgenommene Energie gespeichert wird, wobei es sehr vorteilhaft ist, wenn dieser Energiespeicher reversibel ausgeführt ist.

Das System ist mechanisch so in Bewegungsrichtung begrenzt, das es nicht zu unzulässig hohen Vorverlagerungen kommen kann.

Ausgestaltungen des Systems sind in den Ausführungsbeispielen aufgeführt.

Vorteile

Bei dieser Konstellation können bei einer Krafteinwirkung die hohen Beschleunigungs werte durch ein definiertes und einstellbares Anti-Beschleunigungssystem sehr stark herabgesetzt werden.

Das in seiner Wirkung einstellbare Anti-Beschleunigungssystem kann unterschiedlichen Massekonstellationen angepaßt werden so daß es möglich ist, das System längerfristig zu verwenden bzw. kann das System auf die unterschiedlichen Anforderungen bei verschiedenen Massen eingestellt werden.

Gleichzeitig wird die auftretende Energie, hier vornehmlich kinetische Energie, von dem Energiespeicher aufgenommen, der diese aufgenommene Energie aber nicht sofort wieder abgeben kann, um einerseits den Rebound-Effekt auszuschließen und der es andererseits durch die Reversibilität ermöglicht, das System mehrfach zu verwenden, um nicht schon bei einer geringeren Krafteinwirkung (Vollbremsung), das System unbrauchbar zu machen.

Durch entsprechende Auslegung des Anti-Beschleunigungssystems und einer mechanischen Begrenzung in Bewegungsrichtung ist es möglich, den Systemweg in Kraftrichtung derart zu begrenzen, daß eine unzulässig hohe Vorverlagerung ausgeschlossen werden kann. Wobei bei den entsprechenden Ausführungen die Einhaltung der entsprechenden ECE-Normen für Autokindersitze empfehlenswert ist.

Weiterhin ist es möglich, die Komponenten: Anti-Beschleunigungsystem und Energiespeicher in Verbindung mit einer vornehmlich horizontalen Bewegungsmöglichkeit wegen ihrer möglichen kompakten Bauform relativ einfach in fahrzeugseitig schon integrierten, bzw. schon vorgerüsteten Autokindersitzen ebenfalls einzusetzen.

Weitere Ausgestaltung

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Systems ergäbe sich durch einen integrierten Auslösemechanismus für einen am, oder im Schutzbereich des Sitzes angebrachten Airbag, der vorzugsweise vor dem Kind positioniert wäre und der durch die Relativbewegung zwischen Sitzoberteil und Sitzunterteil ausgelöst wird.

Ausführungsbeispiele

1. Der Autokindersitz zweiteilig ausgeführt (Oberteil und Unterteil). Das Unterteil ist über das vorhandene Gurtsystem, mit dem Fahrzeug verbunden.

Diese Verbindung sollte so fest und starr als irgend möglich sein.

Idealerweise wäre eine starre Verbindung zum Fahrzeug, etwa nach der ISO-FIX-Norm der Autoindustrie anzustreben, bei der über spezielle, an der Fahrzeug karosserie angebrachte Haltepunkte eine Verbindung besteht.

Am Sitzoberteil ist das Rückhaltesystem (Gurte) in geeigneter Weise angebracht, mit denen das Kind angeschnallt wird.

Ober-und Unterteil des Sitzes sind horizontal, vornehmlich in Kraftrichtung (Längsrichtung) in geeigneter Weise beweglich ineinander verlagert (Gleitführungen oder geführte Rollen oder ähnliche Ausführungen).

Ober-und Unterteil bilden zusammen eine Einheit, die über ein Anti-Beschleunigungssystem miteinander in Verbindung stehen. Als Anti-Beschleunigungssystem sind beispielsweise Federn zwischen den beiden Sitzteilen vornehmlich horizontal in Kraftrichtung angebracht, die auf der einen Seite mit dem Oberteil, auf der anderen Seite mit dem Unterteil verbunden sind.

Einsetzbar sind hier aber auch hydraulische oder pneumatische Komponenten zum Abbau der Beschleunigungswerte. Eine Variante dazu ist im Ausführungsbeispiel 2 dieser Beschreibung angegeben.

Die zwischen den Sitzteilen, in geeigneter Weise angebrachten Federn oder Federpakete (im Beispiel Druckfedern) werden, wenn es zu einer Krafteinwirkung auf das System kommt, durch die Relativbewegung zwischen Sitzoberteil und Sitzunterteil zusammen gedrückt. Die Federn bzw. Federpakete sind dabei so in geeigneter Weise geführt, daß es nicht zum Ausknicken der Federn kommen kann.

Bei diesem Vorgang verringern die Federn die auftretenden hohen Beschleunigungswerte je nach Auslegung erheblich, da der Abbremsvorgang definiert verzögert wird und es nicht zu einem vergleichsweise stoßartigen Abbremsen kommt.

Gleichzeitig mit Verringerung der Beschleunigungswerte speichern die Federn aber die auftretenden Energie in sich, die sie jedoch sofort wieder abgeben würden. Um das zu verhindern, muß eine Vorrichtung vorhanden sein, die vermeidet, daß sich die Federn sofort wieder entspannen.

Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß im Unterteil des Sitzes eine gerade Säge verzahnung in geeigneter Weise angebracht ist, die mit einer im Oberteil angebrachten Fangklinke in Eingriff steht. Bei der auftretenden Relativbewegung zwischen Ober-und Unterteil bewegt sich die Fangklinke über die Sägeverzahnung hinweg und rastet dabei kontinuierlich in die jeweilige Zahnung ein. Dadurch wird erreicht, daß sich die Federn nicht sofort wieder entspannen können. Denkbar wären hierfür aber auch andere Vorrichtungen die in geeigneter Weise verhindern, daß die gespeicherte Energie sofort wieder abgegeben werden kann. Es könnten z. B. am Unterteil Nocken oder Stifte angebracht sein, die in Eingriff stehen mit einer am Oberteil angebrachten Sperrklinke.

Ein Ausführungsbeispiel wird in der Zeichnung zur Zusammenfassung gezeigt.

Durch die Verwendung einer geeigneten Entriegelung für die Fangvorrichtung, kann diese später wieder relativ einfach gelöst werden und die gespeicherte Energie kann schadlos abgegeben werden. Diese Reversibilität stellt damit einen sehr großen Vorteil gegenüber anderen Systemen dar.

Durch eine Verstellmöglichkeit der Verlagerung, an der die Federn befestigt sind, ist es möglich, diesen eine gewisse Vorspannung zu geben um so das Anti-Beschleunigungssystem auf die jeweilige Masse anzupassen.

Zeichnung Zeichnung zur Zusammenfassung

Fig. 1 zeigt den Sitz in der Normalstellung;

Fig. 2 zeigt den Sitz im Moment der Krafteinwirkung.

2. Ein weiteres Ausführungsbeispiel dieses Systems könnte so gestaltet werden, daß zwischen den beiden Sitzteilen ein oder mehrere Hydraulikzylinder in geeigneter Weise vorzugsweise in Kraftrichtung angebracht sind.

Auch hierbei seien die Zylinder jeweils auf der einen Seite am Unterteil und auf der anderen Seite am Oberteil verlagert.

Die Zylinder sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, wobei auf die dafür entsprechend geltenden Vorschriften und Normen bezüglich der Hydraulikflüssigkeit zu achten ist.

Die Zylinder sind weiterhin so zu dimensionieren, das sie die auftretenden Kräfte entsprechend aufnehmen können. Es können je nach Bedarf auch Zylinder verschiedener Bauformen und Größen eingesetzt werden, um eine bestimmte Dämpfungscharakteristik zu erreichen. Über ein Leitungssystem sind die Zylinder mit einem Hydrospeicher (Blasenspeicher) verbunden.

Im Normalzustand sind die Kolbenseiten der Zylinder mit Flüssigkeit gefüllt und die Kolben stangen der Zylinder sind ausgefahren. Kommt es zu einer Krafteinwirkung durch die Relativbewegung zwischen Ober- und Unterteil, so schieben sich die Kolbenstangen ein unter Verdrängung der Kolbenseitig anstehenden Flüssigkeit.

Gleichzeitig muß aber gewährleistet sein, daß die Kolbenringkammer mit einer Nachsauge möglichkeit ausgerüstet ist, die sicher stellt, daß der Ringraum gleichzeitig mit Flüssigkeit oder Luft gefüllt werden kann, da dort sonst ein Vakuum entstehen würde. Das System wäre dann nicht definiert und unbrauchbar.

Die verdrängte Flüssigkeit wirkt über ein einstellbares Drosselventil und ein entsperrbares Rückschlagventil auf den integrierten Hydrospeicher der mit einem gewissen Druck vorgespannt ist.

Der Hydrospeicher dient dabei der Aufnahme der verdrängten Flüssigkeit. Durch eine definierte Einstellung der Drossel ist es möglich, die verdrängte Flüssigkeitsmenge zu begrenzen und so eine verstellbare bzw. einstellbare Dämpfungscharakteristik zu erhalten. Das wäre gleichzusetzen mit einem einstellbaren Anti-Beschleunigungssystem.

Das eingebaute entsperrbare Rückschlagventil in der Zuleitung zum Hydrospeicher würde verhindern, daß sich die Hydraulikflüssigkeit sofort wieder in den Kolbenraum des Zylinders zurückdrücken könnte und würde damit die Energiespeicherung ermöglichen.

Das Rückschlagventil könnte später geöffnet werden und durch den vom Hydrospeicher anstehenden Druck würde die Flüssigkeit wieder zurück auf die Kolbenfläche der Zylinder fließen. Die Kolbenstangen würden dabei wieder ausfahren und in ihre Ausgangslage zurückkehren.

Somit wäre eine reversible Energiespeicherung erreicht.

Ein Anordnungsbeispiel hierfür ist in der Zeichnung zur Zusammenfassung Fig. 3 dargestellt.

Claims

1. Autokindersitz mit Dämpfungssystem und Rückhaltesystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz zweiteilig ausgeführt ist und daß die beiden Sitzteile (Ober- und Unterteil), in geeigneter Weise vorzugsweise horizontal und in Kraftrichtung ineinander beweglich verlagert sind, wobei der Sitz mit einem vorzugsweise einstellbaren Anti-Beschleunigungssystem und gleichzeitig mit einem vorzugsweise reversiblen Energiespeicher ausgestattet ist.

2. Autokindersitz nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anti-Beschleunigungssystem Federn verwendet werden.

3. Autokindersitz nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisches Anti-Beschleunigungssystem verwendet wird.

4. Autokindersitz nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasß ein pneumatisches Anti-Beschleunigungssystem verwendet wird.

5. Autokindersitz nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzoberteil in der Neigung verstellbar ausgeführt ist.

6. Autokindersitz nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslösemechanismus zur Aktivierung eines Airbags integriert ist, der durch die Relativbewegung zwischen Ober- und Unterteil des Sitzes mit Hilfe eines eingebauten Sensors bzw. Kontaktes ausgelöst werden kann. Der Airbag kann sowohl am Sitz selbst als auch im Sitzumfeld angebracht sein.

7. Autokindersitz nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die System-Komponenten:

- Anti-Beschleunigungssystem, vorzugsweise einstellbar
- Energiespeicher, vorzugsweise reversibel
- Ausführung zweiteilig, vorzugsweise horizontal ineinander beweglich
- in fahrzeugseitig fest eingebaute bzw. vorgerüstete Autokindersitze integriert sind.