DE3932417A1 - Rueckhaltesystem fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rückhaltesystem für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In jüngerer Zeit werden Personenkraftwagen zunehmend mit einem aufblasbaren Gassack ausgerüstet, welcher durch einen auf unfallbedingte Verzögerungen des Fahr­ zeuges reagierenden Sensor ausgelöst wird. Ist der Insasse des Fahrzeuges neben dem Gassack zusätzlich durch einen angelegten Sicherheitsgurt geschützt, liegt ein sogenanntes aktives Rückhaltesystem vor. Andern­ falls spricht man von einem passiven Rückhaltesystem.

Die Auslösung des Gassackes erfolgt, wenn eine vorgege­ bene Verzögerungsschwelle des Fahrzeuges überschritten wird. Abhängig von der Kollisionsgeschwindigkeit wird diese Schwelle nach einer bestimmten Zeit erreicht (beispielsweise bei einer Kollisionsgeschwindigkeit von 50 km/h nach etwa 10 ms). Die Auslösezeit ist optimal abgestimmt für ein aktives Rückhaltesytem, bei dem der Sicherheitsgurt einen großen Teil der kinetischen Ener­ gie des Insassen aufnimmt und der Gassack insbesondere den Kopf des Insassen abbremst und einen Aufprall zum Beispiel auf das Lenkrad verhindert. Wenn der Insasse jedoch nicht angeschnallt ist (passives Rückhaltesy­ stem), muß der Gassack wesentlich mehr Energie umset­ zen. Da die Auslösezeit und darüber der Zeitpunkt, zu dem der Innendruck in dem Gassack am größten ist, fest­ gelegt werden muß, ergibt sich abhängig von dieser Festlegung die geringste Belastung des Insassen entwe­ der beim aktiven Rückhaltesystem (in der Praxis meist realisiert) oder beim passiven Rückhaltesystem. Ein Kompromißwert würde in beiden Fällen zu größeren Bela­ stungen des Insassen führen und ggf. die gesetzlichen Vorschriften nicht erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein gattungsgemäßes Rückhaltesystem für Fahr­ zeuge so weiterzubilden, daß sowohl bei angeschnall­ tem, als auch bei nicht angeschnalltem Insassen günsti­ ge Belastungswerte bei einer Kollision erreicht werden.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die vorgeschlagene Steuerung der Gassackauslösung ist so gewählt, daß eine für ein aktives System (Insasse angeschnallt) optimale Auslösezeit vorgegeben wird. Wenn der Insasse jedoch den Sicherheitsgurt nicht ange­ legt hat (passives Rückhaltesystem), dann wird der Gassack optimal durch die Steuerung zeitverzögert aus­ gelöst.

Beim aktiven System sollte eine möglichst frühe Auslö­ sung des Gassackes erfolgen, so daß dieser bis zum Auf­ treffen des Kopfes bereits Druck verloren hat und da­ durch den Kopf weicher auffängt, als dies bei einem späteren Zündzeitpunkt der Fall wäre. Beim passiven Rückhaltesystem ist es, da dort wesentlich mehr Energie umgesetzt werden muß, am günstigsten, wenn der Gassack beim Auftreffen des Körpers des Insassen den größten Innendruck aufweist. Die vorgeschlagene Zeitverzögerung bei der Gassackauslösung ist so gewählt, daß nach dem Zurücklegen des Weges des Insassen von einer mittleren Sitzposition aus bis zum Gassack der Gassack beim Auf­ treffen den größten Innendruck aufweist. Erfolgt die Auslösung zu früh, dann ist die Rückhaltewirkung schlechter, da durch den Gasverlust der Innendruck im Luftsack zu gering ist, um die erforderliche Rückhal­ tekraft aufzubauen, so daß der Oberkörper des Insassen teilweise durch härtere Innenraumteile abgebremst wird.

Durch die vorgeschlagene zeitverzögerte Auslösung des Gassackes ist es also möglich, sowohl beim aktiv wir­ kenden System, als auch beim passiv wirkenden System günstige Belastungswerte zu erreichen. Dazu ist nur eine Steuerung vorzusehen, die abfragt, ob der Sicher­ heitsgurt angelegt ist oder nicht und die bei nicht an­ gelegtem Sicherheitsgurt den Gassack zeitverzögert aus­ löst.

Zur Abfrage, ob ein aktives oder passives System gege­ ben ist, ist ein Schaltglied zur Abgabe eines ersten Ausgangssignals bei angelegtem Sicherheitsgurt und zur Abgabe eines zweiten Ausgangssignals bei nicht angeleg­ tem Sicherheitsgurt vorgesehen. Das Schaltglied wird zweckmäßig im Sicherheitsgurtschloß angeordnet, wie dies beispielsweise aus der DE 34 13 768 C1 bekannt ist.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, bei einem passiven System den Gassack zeitverzögert auszulösen. Dabei geht man - wie oben ausgeführt - von einer mittleren Sitzposition aus. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Maß der Verzögerung abhängig von der jeweiligen Sitzposition des Insassen erfolgt. Je größer der Weg ist, der bis zum Kontakt mit dem Gassack zurückgelegt werden muß, desto später sollte der Gassack aktiviert werden. Dies bedeutet, daß bei vorderster Sitzposition die geringste Zeitverzögerung, bei hinterster Sitzposition die größte Zeitverzögerung erfolgen soll. Beim passiven System wird dadurch die Belastung des Insassen bei einer Kollision weiter redu­ ziert.

Zur Erfassung der Sitzposition des Insassen ist eine Einrichtung vorzusehen, welche die vom Insassen gewähl­ te Längseinstellung erkennt. Es ist auch denkbar, darü­ ber hinaus weitere Sitzeinstellungsparameter, bei­ spielsweise Höhen- und Neigungseinstellung, durch geeignete Einrichtungen zu erfassen und darüber die zeitverzögerte Auslösung des Gassackes zu steuern. Die Erfassung der Sitzposition kann in einfacher Weise geschehen, wenn der entsprechende Sitz mit einer elek­ trischen Sitzverstellvorrichtung mit einem Sitzpositio­ nen erfassenden Speicher ausgerüstet ist.

An dieser Stelle erscheint es nicht notwendig, techni­ sche Einzelheiten darüber anzugeben, wie die zeitver­ zögerte Auslösung bzw. die Erfassung der Sitzposition und deren Auswertung in der Steuerung für die Auslö­ sung geschieht. Es können vielmehr Einrichtungen Verwen­ dung finden, die dem Fachmann bekannt sind und welche allenfalls an den vorliegenden Zweck anzupassen sind.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 als Flußdiagramm die Steuerung eines Rückhalte­ systems und

Fig. 2 ein Diagramm, in dem der kritische Belastungs­ wert in Abhängigkeit von der Auslösezeit des Gassackes des Rückhaltesystems aus Fig. 1 auf­ gezeigt ist.

Ein Rückhaltesystem für die Insassen eines Fahrzeuges umfaßt einen Gassack 3, welcher durch einen Sensor 5 bei Vorliegen einer unfallbedingten Verzögerung (dargestellt durch einen Pfeil 7) ausgelöst wird.

Die Auslösung erfolgt nicht nur nach Maßgabe der Verzö­ gerung 7, sondern zusätzlich in Abhängigkeit davon, ob der jeweilige Insasse einen Sicherheitsgurt angelegt hat (aktives Rückhaltesystem) oder ob der Sicherheits­ gurt nicht angelegt wurde (passives Rückhaltesystem). Im letztgenannten Fall, also beim passiven System wird der Auslösezeitpunkt zusätzlich noch durch die jewei­ lige Sitzposition des Insassen beeinflußt.

Zur Erfassung, ob ein aktives oder passives System gegeben ist, ist im Sicherheitsgurtschloß ein Schalt­ glied 9 vorgesehen, welches bei angelegtem Sicherheits­ gurt ein erstes Ausgangssignal 11 und bei nicht ange­ legtem Sicherheitsgurt ein Ausgangssignal 13 abgibt.

Zur Erfassung der Sitzposition des Insassen ist eine entsprechende Einrichtung 15 vorgesehen, welche inte­ grierter Bestandteil einer elektrischen Sitzverstellung mit einem Sitzpositionen erfassenden Speicher ist. Von der Einrichtung 15 wird dem Sensor 5 ein der jeweiligen Sitzposition entsprechendes Ausgangssignal 17 zugelei­ tet.

Die Ausgangssignale 11, 13 und 17 des Schaltgliedes 9 bzw. der Einrichtung 15 werden von dem Sensor 5 bei Vorliegen einer kollisionsbedingten Verzögerung 7 in folgender Weise zur Auslösung des Gassackes 3 verarbeitet:
Beim aktiven System, also bei angeschnalltem Insassen, erfolgt die gesteuerte Auslösung des Gassackes 3 durch den Sensor 5 nach einer Zeit t₁.

Beim passiven System wird der Gassack 3 um den Betrag Δt zeitverzögert ausgelöst. Die Auslösezeit beträgt also t₁ + Δt. Das Δt ist jedoch abhängig von der Sitz­ position des Insassen. Diese wird über die Einrichtung 15 abgefragt und dem Sensor 5 zur Steuerung der Auslö­ sung zugeleitet. Das die Sitzposition indizierende Ausgangssignal 17 wird in der Weise verarbeitet, daß bei der vordersten Sitzposition die geringste Zeitver­ zögerung (kleinstes Δt), bei hinterster Sitzposition die größte Zeitverzögerung (größtes Δt) erfolgt.

In dem Diagramm in Fig. 2 ist der kritische Belastungs­ wert - der sogenannte 3 ms-Brustwert - in Abhängigkeit von der Auslösezeit aufgetragen. Die Beispielswerte beziehen sich auf eine Kollisionsgeschwindigkeit von 50 km/h bei einem passiven System. Die mit 19 bezeichnete, als durchgehende Linie dargestellte Kurve gibt den Belastungsverlauf über der Auslösezeit an, wenn sich der Sitz in der vordersten Sitzposition befindet. Die gestrichelt gezeichnete Kurve 21 zeigt den Verlauf in der mittleren Sitzposition und die strichpunktiert dar­ gestellte Kurve 23 gibt den Belastungsverlauf in der hintersten Sitzposition wieder.

Beim Betrachten des die Abhängigkeit des Brustwertes von der Sitzposition des Insassen und den Zündzeitpunkt darstellenden Diagramms kann man sofort erkennen, daß bei vorderster Sitzposition (Kurve 19) ein Zündzeit­ punkt von t₁ nach dem Fahrzeugaufprall der günstigste ist. Bei einer mittleren Sitzposition ergibt sich der geringste Brustwert entsprechend der Kurve 21 bei einem Zeitpunkt von t₂ < t₁ und bei hinterster Sitzposition ein Wert von t₃ < t₂.

Aus dem Diagramm kann man auch entnehmen, daß durch eine entsprechend gesteuerte Auslösung - z. B. über die Abfrage eines sog. Memory-Sitzes - der biomechanische Grenzwert von 60 g für den 3 ms-Brustwert über den gesamten Sitzverstellbereich eingehalten werden kann. Bei mittlerer Sitzposition ist beispielsweise durch eine verzögerte Zündung des Gassackes gegenüber dem Zündzeitpunkt t₁ eine Verbesserung von 10 g bis 20 g - je nach Fahrzeugverzögerungsverlauf - zu erzielen. Aufgrund dieser Tatsache wird die kinetische Energie, die von in Verbindung mit passiven Systemen verbauten Kniefängern zu wandeln ist, ebenfalls reduziert, wo­ durch der Bauaufwand verringert wird und sich Vorteile bei der Innenraumgestaltung ergeben.

Betrachtet man nun auch das aktive Rückhaltesystem, so kann durch eine möglichst frühe Auslösung des Gassackes der Kopf weicher abgebremst werden als bei einem Gas­ sack, den man für ein passives System bei mittlerer Sitzposition abgestimmt hat und bei dem ein entspre­ chender Energieüberschuß bei angegurteten Insassen vor­ handen ist. Auf diese Weise kann die Kopfverzögerung ebenfalls deutlich verbessert werden. Dies zeigt, daß die vorgeschlagene Maßnahme nicht nur beim passiven System, sondern auch beim aktiven System die kolli­ sionsbedingte Belastung des Insassen reduziert und da­ mit wesentlich zur Sicherheit beiträgt.

Claims (3)

1. Rückhaltesystem für Fahrzeuge mit einem Sicher­ heitsgurt und einem Gassack, mit einem Sensor zum gesteuerten Auslösen des Gassackes bei einer un­ fallbedingten Verzögerung des Fahrzeuges und mit einem Schaltglied zur Abgabe eines ersten Ausgangs­ signals bei angelegtem Sicherheitsgurt und zur Abga­ be eines zweiten Ausgangssignals bei nicht angeleg­ tem Sicherheitsgurt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen des den nicht angelegten Sicherheitsgurt indizierenden zweiten Ausgangssignals (13) eine zeitverzögerte Auslösung des Gassackes (3) erfolgt.

2. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine die Sitzposition des Insassen erfassende Einrichtung (15) vorgesehen ist, und daß bei Vorliegen des zweiten Ausgangssignals (13) - entsprechend angelegtem Sicherheitsgurt - die zeit­ verzögerte Auslösung des Gassacks (3) in Abhängig­ keit von der Sitzposition erfolgt, derart, daß bei vorderster Sitzposition die geringste Zeitverzöge­ rung erfolgt und bei hinterster Sitzposition die größte Zeitverzögerung gegeben ist.

3. Rückhaltesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die die Sitzposition erfassende Einrichtung (15) in einer elektrischen Sitzverstellvorrichtung mit einem gewählte Sitzpositionen erfassenden Spei­ cher integriert ist.