DE2410193A1

DE2410193A1 - Kopfschutzvorrichtung fuer fahrgaeste von kraftfahrzeugen bei zusammenstoessen

Info

Publication number: DE2410193A1
Application number: DE2410193A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Alfa Romeo SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1973-03-08
Filing date: 1974-03-04
Publication date: 1974-09-12
Also published as: IT981219B; US3953049A; DE2410193C2; GB1460855A; FR2220402B1; FR2220402A1

Description

Kopfschutzvorrichtung für Fahrgäste von Kraftfahrzeugen bei Zusammenstössen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopfschutzvorrichtung für Fahrgäste von Kraftfahrzeugen bei Zusammenstössen, insbesondere bei Froritalzusammenstössen.

Zahlreich sind die bis heute vorgeschlagenen Vorrichtungen zur Vermeidung oder mindestens zur· Ver-

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ringerung der Schäden, die den Fahrgästen eines Fahrzeugs bei einem Unfall zustossen können. Es handelt sich dabei um verschiedenartige Vorrichtungen, wie Polsterungen einiger Teile des Wageninnenraums, Vorrichtungen nach der Art von Druckluftpolstern, die beim Aufprall automatisch die zweckmässige Form annehmen, Vorrichtungen nach der Art von Sicherheitsgurten mit Dauerstellung im Sinne, dass sie nach einer Ankopplung in Eingriffsbereitschaft stehen, solange sich die Fahrgäste im Wageninneren befinden.

Solche Vorrichtungen werden auch in gegenseitiger Kombination verwendet, wenn die auf einer einzigen Vorrichtungsart beruhenden Massnahmen das Schutzproblem der Fahrgäste nicht in zufriedenstellender Weise lösen. So besitzen beispielsweise die Vorrichtungen mit Sicherheitsgurt den Vorteil mehr Platz einzusparen als die Polsterungen und gleichzeitig den Schutz des Fahrgastes während dessen ganzen Aufenthaltes im Wagen zu sichern. Dabeiist bloss anfangs die Ankopplung (manuell) nötig und es besteht keine Gefahr, dass die Wirksamkeit der Vorrichtung ausfallen könnte, wie dies hingegen bei den die Druckluftpolster umfassenden Vorrichtungen, bei defekter Drucklufteinrichtung u.dgl. vorkommen könnte. Die Sicherheitsgurtvorrichtungen gewahren jedoch nur einen beschränkten Schutz einiger Körperpartien des Fahrgast^ während insbesondere im allgemeinen der Kopf davon ausgeschlossen wird.

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Statistische Unfallsdaten und im Laboratorium ausgeführte Proben zum Simulieren der Unfälle selbst haben ergeben, dass die Vorrichtungen nach der Art von Sicherheitsgurten, die beispielsweise aus Unterleibs- und Rückengurt bestehen, einen guten Schutz gewähren, so lange die Prallgeschwindigkeit nicht zu gross ist. Bei hoher Geschwindigkeit wird der Kopf einer weder kontrollierbaren noch gebremsten Bewegung ausgesetzt, die am Kopf selbst über der Erträglichkeitsgrenze liegende Beanspruchungen verursacht, während der Körper des Fahrgastes fest am Sitz gehaltert wird.

Aus diesen Gründen heraus hat man daran gedacht, ein Schutzsystem zu verwirklichen, bei welchem Sicherheitsgurte. . zum Schutz des Körpers, insbesondere des Körperrumpfes des Fahrgastes, verwendet werden und zusätzlich zu den Gurten eine Vorrichtung vorgesehen ist, die eigens für den Schutz des Kopfes erdacht wurde. Praktische Versuche haben bestätigt, dass diese Vorrichtung von jedem Gesichtspunkt aus gesehen annehmbar ist und zwar besonders was deren Wirksamkeit, die Platzersparnis und die bei der Serienherstellung anfallenden zwangsläufigen Kosten betrifft«

Die Vorrichtung besteht aus einem Prallschutz, der sich im wesentlichen gemäss einer Räumfläche erstreckt, die von einer im wesentlichen "Unförmigen Linie erzeugt werden kann, die eine gewisse Drehung um eine durch die beiden Endpunkte der

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Linie selbst geführte Achse ausführt, wobei diese Achse horizontal mit zur Wagenrichtung querliegenden Richtung in einer zum Kopf rückversetzten Stellung angeordnet ist, wobei der Prallschutz an einer mit dem Wagen festen Struktur in zwei auf dieser Achse angeordneten Punkten an den gegenüberliegenden Kopfseiten befestigt ist. Beim Aufprall verursachen die von der Berührung des Kopfes des Fahrgastes mit dem Prallschutz herstammenden Trägheitskräfte auf den Seitensektoren des Prallschutzes selbst, im wesentlichen Zugbeanspruchungen, die zur genannten Achse gerichtet sind, wobei die Wirklinie der Resultierenden der Zugkräfte vom Kopfschwerpunkt des Fahrgastes einen äusserst geringen, vorzugsweise keinen Abstand aufweist. Der Prallschutz besitzt zweckmässige Verformbarkeitsmerkmale. Bei den Normalbedingungen der Wagenbenutzung, ist der gesamte Prallschutz in einer leichten zu einem "If-förmigen Volumen zurückgeführten Hülle beispielsweise zusammgefalten enthalten. Bei einem Aufprall oder Zusammenstoss erstreckt sich der Prallschutz gemäss der obengenannten Raumfläche.um somit seine Schutzaufgabe zu erfüllen. Bei der ersten Verzögerung des Fahrzeugs mit einer eine bestimmte Grenze überschreitenden Grosse rufen Verzögerungsfühlmittel den Ausstoss des Prallschutzes aus der genannten Hülle hervor und verursachen den sehr schnellen Uebergang von der normalen durch ein verringertes Volumen gekennzeichneten Form zur gänzlich entfaltenen zweckmässigen Form um so die Aufgabe zum Schutz

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des Kopfes des Fahrgastes zu erfüllen.

Erfindungsgemässe Merkmale und Vorteile werden eingehend mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt, welche beispielsweise und nichtbegrenzend mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung darstellen.

Die Figur 1 zeigt eine Perspektive einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

die Figuren 2 und 3 zeigen weitere Ansichten der Ausführung gemäss Figur 1;

die Figuren 4 und 5 zeigen Ansichten einer zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform;

die Figuren 6-9 zeigen Ansichten einer dritten erfindungsgemässen Ausführungsform;

die Figuren 10 und 11 zeigen Ansichten einer vierten, jener in den Figuren 6-9 dargestellten ähnlichen Ausführungsform.

In Figur 1 ist teilweise der Innenraum eines Kraftfahrzeuges, von der Fahrerseite aus gesehen, dargestellt . Mit der Bezugsziffer 10 ist der Sitz und mit der Bezugsziffer 12 ist die an der Rückenlehne 11 angeordnete Kopflehne bezeichnet. Der Sitz ist mit Sicherheitsgurten 13 ausgestattet (sol-

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ehe Gurte sind beispielsweise im italienischen Patent Nr. 932.312 auf den Namen derselben Antragstellerin dargestellt. Mit der Bezugsziffer 14 ist der Unterleibsgurt und mit der Bezugsziffer sind die beiden hosenträgerförmigen Brustgurte angegeben. Der Gurt 14 ist mittels Inertialvorholer 16 mit den Armen 17 (von denen in der Figur nur einer zu sehen ist) verbunden, die in 18 an der Rückenlehne 11 angelenkt und an den Seitenwänden der Rückenlehne selbst von der angehobenen Stellung in Figur 2, in welcher sie von nicht gezeigten elastischen Rückholmitteln gehalten wird, in die gesenkte Stellung in Figur I₃ in welcher sie von Haken 19 festgelegt ist, beweglich ist. Die Gurte 20 sind in ihren Gleitbewegungen über 21 geführt und sind mit der Rückenlehne mittels nicht gezeigter Inertialvorholer verbunden. Ein innerhalb der Hülle 15 des Gurtes 14 vorgesehner Mechanismus erlaubt den Gurten 20 den Uebergang von der abstehenden Stellung der Figur 2 in die angenäherte Stellung der Figur I₃ während die Arme 17 vom Bediner des Sitzes IQ gesenkt werden, um so die Gurte 13 in Eingriffstellung zu bringen.

Die Kopfschutzvorrichtung für den Fahrgast besteht aus einem zweckmässig geformten Prallschutz 22, der beim Aufprall den Kopf umgreift, wobei dessen unkontrollierte Bewegung nach vorne gebremst wird. Der Prallschutz ist in den Figuren 1 und 2 in Ruhestellung dargestellst, wobei derselbe zusammengefalten ist und an den Gurte 20 von dünnen Hüllen

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23 anliegend gehalten wird. Der Prallschutz ist mit der Hülle 15 des Gurts 14 durch eine leichte Schelle 24 verbunden und die Prallschutzenden sind stets in 21 an den oberen Rand der Rück/Lehne 11 festgelegt (dieselben könnten auch mit der Kopflehne 12 verbunden sein). Der Prallschutz umfasst aufblasbare Glieder, die durch, von Stossfühlern (nicht gezeigt und an und für sich bekannt) verwirklichten Ventilorgane mit einer Druckluftquelle verbunden sind.

Wenn bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Frontalzusammenstoss die Verzögerungen die Eingriffsgrenze der Fühler übersteigen, so strömt Druckgas zu den aufblasbaren Gliedern des Prallschutzes 22. Diese Glieder, ^a ihr Endvolumen gering ist, werden rasch aufgeblasen, wobei die Hüllen 23 und die Schelle 24 zerbrochen werden. Der Prallschutz wird angehoben und vor dem Kopf des Fahrgastes in der zweckmässigen Form geführt, die gemäss einer Raumfläche angeordnet ist, die im wesentlichen durch die Drehung einer "ü"-förmigen

Linie um eine die Verankerungspunkte 21 des Pralllehne 11 > Schutzes an der Rückent-J verbindende Achse erzeugt wird. In Figur 3 ist der Prallschutz in der Betriebsform dargestellt. In diesem besonderen Fall besteht der Prallschutz aus einer Mehrzahl von aufblasbaren, rohrförmigen und aufeinanderliegenden Gliedern 25> die gemäss einer im wesentlichen zum Fahrzeug querliegenden Richtung angeordnet sind. Die rohrförmigen Glieder 25 besitzen an den

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Enden in der Nähe der Angriffspunkte 21 an der

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Rückflehne einen verjüngten Querschnitt.

Die für die Verwirklichung der Vorrichtung verwendeten Materialien müssen zweckmässige Biegsamkeitsmerkmale unter Belastung aufweisen, um so eine richtige Kontrolle des Kopfes des Fahrgastes bei seiner Bewegung nach vorne zu sichern. Es ist nämlich zweckmässig, dass der Kopf weder innerhalb eines zu übermässig beschränkten Raumes noch eines zu übermässig grossen Raumes der jedenfalls von der von den Gurten erlaubten Verschiebung der Brust abhängt, gebremst wird, um so nicht gefährliche Beanspruchungen am Kopf hervorzurufen. Es ist überdies erforderlich, dass ein beträchtlicher Anteil der Verformungsenergie des Prallschutzes aufgrund der vom Aufprall herstammenden Belastungen nicht in elastischer Form aufgenommen wird, sondern derart zerstreut wird, dass sie nicht in mechanischer Form zurückgegeben wird um Aufschläge des Kopfes zu vermeiden.

Dasselbe Ergebnis kann dadurch erreicht werden, indem ein Prallschutz aus einem höchst steifen Material hergestellt und mit dem Sitz durch zweckmässige Energieschlucker verbunden wird.

Eines der interessantesten Merkmale der vorgeschlagenen Vorrichtung ist dadurch gegeben, dass sie im Kopf des Fahrgastes weitere schädliche Biegebeanspruchungen vermeidet, welche zu den von der Be-

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rührung des Kopfes des Fahrgastes mit dem Prallschutz herrührenden TrMgheitsbeanspruchungen hinzukämen. Die Verlegung der Angriffspunkte 21 des

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Prallschutzes an der Rück/Lehne wird beim Konstruktionsentwurf so festgesetzt/ dass die auf den Seitensektoren des Prallschutzes entstandenen und von den Trägheitskräften beim Aufprall zwischen Kopf und Prallschutz hervorgerufenen Zugkräfte eine Resultierende besitzen, die sich durch den Schwerpunkt des Kopfes oder mit einem möglichst geringen Abstand vom Schwerpunkt erstreckt.

In den Figuren 4 und 5 ist eine mögliche Abänderung des Prallschutzes gemäss Figur 3 dargestellt. In diesem Fall besitzt der Prallschutz in der in Figur 5 gezeigten Betriebsform eine etwas verschiedene Gestaltung. Er besteht aus einer mittigen Breite 26, die mit den Breiten der Seitensektoren 27 mittels zweier aufblasbarer ₃ rohrförmiger und im wesentlichen vertikale Richtung aufweisender Glieder 28 verbunden ist. Die Anordnung und die Betriebsweise eines solchen Prallschutzes sind jenem des in den vorstehenden Figuren gezeigten Prallschutzes ähnlich. Der Prallschutz 22 kann aus einem undurchsichtigen Material, vorzugsweise jedoch aus durchsichtigem Material hergestellt werden.

In Figur 6 ist eine konstruktive Abänderung der Kopfschutzvorrichtung dargestellt. Diese Lösung ist insbesondere geeignet in Fällen verwendet zu

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werden, bei denen Sicherheitsgurte angewandt werden, die von jenen in den vorhergehenden Figuren dargestellten verschieden sind.

In diesem Fall ist der Sitz 10 mit Sicherheitsgurten 13 versehen, die aus einem Unterleibsgurt 2 9 und aus einem als Schultergehänge ausgebildeten Brustgurt 30 bestehen, wobei beide Gurte untereinander durch einen vertikalen Trum 3I verbunden sind. Die Gurte sind über einen Umlenkrihg 32 mit dem Rahmen 33* mittels des Inertialvorholers 34 mit dem Längsholm 35 und über einen weiteren Um— lenkring 36 und mittels des Halterungsgliedes 37 mit der Wagenbrücke 38 verbunden. An den oberen Teil des Sitzes ist der leichte Rahmen festgemacht, der zur Halterung des Prallschutzes dient. Der Rahmen besteht aus einer "U"-förmigen Leiste, die sich in die beiden Arme 4I erstreckt, die miteinander mit der Platte 42 befestigt und in 43 sin

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der Rücklehne 11 des Sitzes angelenkt sind. Der Rahmen behält seine Stellung gegenüber der Rückenlehne aufgrund von an den Armen 4I und an der Rückenlehne 14 festgemachten Federn (siehe Figur 7)· Bei Normalbetriebszuständen des Wagens, wird der Prallschutz 122 in zusammengefaltenem Zustand gehalten, wobei dieser an die Leiste 40 und an die Arme 4I durch eigens dafür vorgesehene Hüllen und durch eine leichte mittige Schelle (nicht gezeigt) anliegend gehalten wird. Die Enden der Prallschutzhülle 122 sind in der Nähe der Bolzen

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43 am oberen Rand der RückiLehne festgemacht. Auch

in diesem Falle umfasst der Prallschutz aufblasbare Glieder, die über als Stossfühler ausgebildete Ventilorgane mit einer Druckluftquelle verbunden sind.

Bei einem Aufprall, werden die aufblasbaren Glieder des Prallschutzes. 122 aufgrund des Zuflusses von Druckgas aufgeblasen, wobei die Hüllen 123 sowie die mittige Schelle zerbrochen werden. Der Prallschutz wird augenblicklich abgesenkt, um sich vor dem Kopf des Fahrgastes zu legen, wobei der Prallschutz die zweckmässige Ausgestaltung annimmt. Die Vorwärtsbewegung des Kopfes wird durch den Eingriff des Prallschutzes 122 gebremst und kontrolliert, welcher sich in ähnlicher Weise verhält wie der obenbeschriebene Prallschutz 27·

Die Form und die zweckmässige Ausgestaltung des Prallschutzes 122 können so wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt sein, bei welchen der Prallschutz 122 aus einer Mehrzahl von aufblasbaren, übereinanderliegenden rohrförmigen Gliedern besteht, die gemäss einer, im wesentlichen zum Wagen querliegenden Richtung angeordnet sind. Der Prallschutz kann auch, wie in Figuren 10 und 11 dargestellt, ausgebildet sein, bei welchen der Prallschutz aus einer mittigen Breite 126 besteht, die durch zwei aufblasbare , rohrförmige und im wesentlichen vertikale Richtung aufweisende Glieder 128 mit den Breiten 127 der Seitensektoren des Prallschutzes

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selbst verbunden sind.

Mit der gezeigten Anordnung, bleibt der Rahmen 39* zusammen mit dem Prallschutz 122 immer an der

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Rück/Lehne 11 und am Sitz gefesselt, auch wenn der Sitz geneigt oder verschoben wird. Auch wenn der Rahmen an der Decke des Wageninnenraums anliegt, so bildet er kein Hindernis für die Aenderungen der Sitzordnung.

Sollte die Befestigungsform der oben beschriebenen Anordnung Schwierigkeiten bereiten, so könnte die Vorrichtung in einer an der Wageninnenraumdecke festgemachten Hülle untergebracht sein und der Prallschutz könnte in zwei gemäss den obenangeführten Kriterien gewählten Punkten mit der Decke verankert werden, d.h. der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Kopfes und der Wirkgeraden der Risultierenden der vom Prallschutz auf den Kopf selbst angewandten Kräfte ist möglichst klein gehalten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Kopfschutzvorrichtung .für Fahrgäste von ν—Kraftfahrzeugen bei Zusammenstössen, insbesondere bei Frontalzusammenstössen, gekennzeichnet durch einen Prallschutz, der sich im wesentlichen gemäss einer Raumfläche erstreckt, die von einer im wesentlichen "U"~förmigen Linie erzeugt werden kann, die eine gewisse Drehung um eine durch die beiden Endpunkte der Linie selbst geführte Achse ausführt, wobei diese Achse horizontal mit zur Wagenrichtung querliegenden Richtung in einer zum Kopf rückversetzten Stellung angeordnet ist, wobei der Prallschutz an einer mit dem Wagen festen Struktur in zwei auf dieser Achse angeordneten Punkten an den gegenüberliegenden Kopfseiten befestigt ist, wobei beim Aufprall die von der Berührung des Kopfes des Fahrgastes mit dem Prallschutz herstammenden Trägheitskräfte auf den Seitensektoren des Prallschutzes selbst, im wesentlichen Zugbeanspruchungen verursachen, die zur genannten Achse gerichtet sind, wobei die Wirklinie der Resultierenden der Zugkräfte vom Kopfschwerpunkt des Fahrgastes einen äusserst geringen, vorzugsweise keinen Abstand aufweist, wobei der Prallschutz zweckmässige Verformbarkeitsmerkmale aufweist, wobei bei Normalbedingungen der Wagenbenützung der gesamte Prallschutz in einer leichten, zu einem "U"-förmigen Volumen zurückgeführten Hülle beispielsweise zusammengefalten enthalten ist, wobei bei

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einem Aufprall oder Zusammenstoss sich der Prallschutz gemäss der obenangeführten Raumfläche erstreckt, um somit seine Schutzaufgabe zu erfüllen, wobei bei der ersten Verzögerung des Wagens mit einer eine bestimmte Grenze überschreitenden Grösse₃ Verzögerungsfühlmittel den Ausstoss des Prallschutzes aus der genannten Hülle hervorrufen und. den sehr schnellen Uebergang von der normalen, durch ein verkleinertes Volumen gekennzeichneten Form zur gänzlich entfaltenen zweckmässigen Form verursachen, um so die Aufgabe zum Schutz des Kopfes des Fahrgastes zu erfüllen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , dass der Prallschutz

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an einer mit der Rückiehne des vom Fahrgast besetzten Sitzes festen Struktur in zwei Punkten festgemacht ist, die auf der genannten Achse an gegenüberliegenden Kopfseiten des Fahrgastes angeordnet sind, wobei der obenangegebene Sitz gegebenenfalls verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass bei Normalbe— dingungen der Prallschutz in einer leichten ein verkleinertes im wesentlichen "U"-förmiges Volumen besitzenden Hülle enthalten ist, die im wesentlichen in einer durch die genannte Achse geführten Ebene angeordnet und nach unten geneigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet , dass bei Normalbedingungen der Prallschutz in einer leichten ein verkleinertes im wesentlichen "U"-förmiges Volumen besitzenden Hülle enthalten ist, die im wesentlichen in einer durch die genannte Achse geführten Ebene angeordnet und nach oben geneigt ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet , dass die Hülle des Prallschutzes mit Brustsicherheitsgurten nach der Hosenträgerart verbunden ist, wobei der vom Fahrgast besitzte Sitz mit Sicherheitsgurten versehen ist, die einen Unterleibsgurt und die genannten hosenträgerartigen Schultergurte umfassen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4* dadurch gekennzeichnet , dass die Hülle des Prallschutzes im wesentlichen an der Decke des Wageninnenraums durch an den vom Fahrgast besetzten Sitz federnd befestigten Halterungsmitteln anlie-. gend bleibt.
7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallschutz aufblasbare Glieder umfasst, die mit DruckluftVerwirklichungsmitteln verbunden sind, deren Eingriff von den obigen, die Verzögerung des Fahrzeuges fühlenden Mitteln gesteuert wird,
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der

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Prallschutz mit elastisch vorbelasteten Verwirklichungsmitteln verbunden ist, deren Eingriff von den obigen die Verzögerung des Fahrzeugs fühlenden Mitteln gesteuert wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallschutz eine Mehrzahl von aufblasbaren, aufeinanderliegender! rohrförmigen Gliedern umfasst, die gemäss einer im wesentlichen zum Fahrzeug querliegenden Richtung angeordnet sind, wobei diese rohrförmigen Glieder einen verjüngten Querschnitt an den Befestigungspunkten an der mit dem Sitz festen Struktur aufweist, wobei beim Aufprall diese rohrförmigen, durch Einführung von Druckgas aufgeblasenen Glieder den Ausstoss des Prallschutzes aus der Hülle verursacht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet dass der Prallschutz aus einer zweckmassigen Breite besteht, die an den Befestigungspunkten abnimmt, wobei in dieser Breite mindestens ein rohrförmiges, aufblasbares Glied eingekörpert ist, das gegenüber dem Fahrzeug eine im wesentlichen senkrechte Richtung aufweist,wobei beim Aufprall dieses rohrförmige, durch Einführung von Druckgas aufgeblasene Glied den Ausstoss des Prallschutzes aus dessen Hülle verursacht.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 - 10, dadurch gekennzeichnet aus

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Materialien zu bestehen, welche einen beträchtlichen Verformungsenergieanteil ermöglichen, nicht in elastischer Form aufgenommen und so nicht in mechanischer Form zerstreut zu werden.

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