DE60121278T2

DE60121278T2 - Personenschutzsystem im Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE60121278T2
Application number: DE60121278T
Authority: DE
Inventors: Yasuki 4-1 Chuo 1-chome Wako-shi Motozawa; Kazuya 4-1 Chuo 1-chome Wako-shi Yoshida; Koji 4-1 Chuo 1-chome Wako-shi Sano
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: EP1203700A1; US20020079689A1; DE60121278D1; US6705645B2; EP1203700B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, um den Fahrzeuginsassen vor einem Aufprall eines Fahrzeugunfalls zu schützen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem, welches in vorteilhafter Weise den zeitlichen Verlauf der Verzögerung steuern/regeln kann, welche auf den Fahrzeuginsassen zur Zeit eines Fahrzeugunfalls wirkt, um die Verletzung des Fahrzeuginsassen zu minimieren.
Hintergrund der Erfindung
Wenn ein Fahrzeug frontal auf einen festen Körper prallt, bewegt sich der Fahrzeuginsasse unter der Trägheitskraft weiterhin nach vorne, obwohl der Fahrzeuginsasse durch den Sitzgurt bis zu einem gewissen Ausmaß zurückgehalten wird, da der Gurt unvermeidlicherweise einen bestimmten Schlaffabschnitt aufweist und die Eigenschaft besitzt, sich unter Spannung zu längen. Die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuginsassen dehnt den Sitzgurt, und die Verzögerung des Fahrzeuginsassen nimmt den Spitzenwert an, wenn die maximale Dehnung des Sitzgurts aufgetreten ist. Der Spitzenwert der Verzögerung des Fahrzeuginsassen ist normalerweise größer als der Spitzenwert der Verzögerung des Fahrzeugkörpers.
Normalerweise wird das Ausmaß der Verletzung des Fahrzeuginsassen zur Zeit eines Fahrzeugunfalls durch das maximale Niveau der Verzögerung des Fahrzeuginsassen bestimmt, und es ist deshalb wünschenswert, das maximale Niveau der Verzögerung des Fahrzeuginsassen auf einen Wert zu verringern, welcher so niedrig wie möglich ist.
Um die Verzögerung des Fahrzeuginsassen zu minimieren, ist es notwendig, nicht nur die Durchschnittsverzögerung des Fahrzeugs zu verringern, sondern ebenso das Verzögerungsmuster zu steuern/regeln, um die Längung des Sitzgurts zu verringern. Um dieses Ziel zu erreichen, ist vorgeschlagen worden, einem Verzögerungsmuster zu folgen, bei welchem ein Verzögerungsniveau, welches höher als die Durchschnittsverzögerung ist, in dem Fahrzeugsitz in einem frühen Stadium des Fahrzeugunfalls erzeugt wird, und eine Verzögerung in einer entgegengesetzten Richtung in dem Fahrzeugsitz für eine kurze Zeitdauer erzeugt wird, bevor der Fahrzeuginsasse bei der letzten stetigen Verzögerung des Fahrzeugkörpers schließlich verzögert wird. Für Details derartiger früherer Vorschläge sollte Bezug genommen werden auf die folgenden parallel anhängigen Patente: das am 23. August 2000 eingereichte US 6.422.632 B1 , das am 30. Juni 2000 eingereichte US 6.394.535 B1 , das am 18. August 1999 eingereichte US 6.186.574 B1 und das am 18. August 1999 eingereichte US 6.193.296 B1 . Die Inhalte dieser Anmeldungen sind hiermit bei dieser Anmeldung durch Bezugnahme eingeführt.
Gemäß einer herkömmlichen Fahrzeugkörperstruktur (siehe z.B. die japanische Patentoffenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer 07-101354) ist ein Unfallreaktionskraft-Erzeugungselement, wie z.B. Seitenträger und eine Knautschzone, welche durch die Spalte zwischen verschiedenen Komponenten definiert sind, in einem vorderen Teil des Fahrzeugkörpers platziert, und das Verzögerungsmuster des Fahrgastinnenraums wird gesteuert/geregelt, indem die Energie des Unfalls mit der Verformung derartiger Teile absorbiert wird. Gemäß diesem früheren Vorschlag kann es jedoch möglich sein, das Verzögerungsniveau des Fahrgastinnenraums auf ein konstantes Niveau (Rechteckwelle) zu steuern/regeln, aber ein effektiveres Verzögerungsmuster kann nicht erreicht werden.
Die US 5.984.357 offenbart ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem nach Maßgabe des Oberbegriffs von Anspruch 1, wobei die Belastungseigenschaft einer Einwegekupplung, welche in eine Vorspannungseinrichtung eingebaut ist, auf einen bestimmten Belastungsbegrenzungsbereich beschränkt ist.
Die US 3.992.046 offenbart eine Anordnung zum Verlagern eines Fahrzeugsitzes bei einer Erfassung eines Unfalls.
Die US 5.552.986 offenbart eine Vorspannungseinrichtung, aber offenbart keinen zeitlichen Verlauf einer Verzögerung bei einer Erfassung eines Fahrzeugunfalls.
Kurzer Abriss der Erfindung
Hinsichtlich derartiger Probleme des Standes der Technik und deren Erkennung durch die Erfinder ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem bereitzustellen, welches ein bevorzugtes Verzögerungsmuster für den Sitzgurt erreichen kann und dadurch die maximale Verzögerung des Fahrzeuginsassen effektiv verringern kann.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem bereitzustellen, welches zur Verwendung in kleinen Autos geeignet ist, wo die gestattete Vorwärtsbewegung des Fahrzeuginsassen zur Zeit eines Fahrzeugunfalls relativ begrenzt ist.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem bereitzustellen, welches die Verletzung des Fahrzeuginsassen zur Zeit eines Fahrzeugunfalls unter allen Bedingungen minimieren kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können diese Aufgaben durch ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem nach Anspruch 1 erreicht werden. Eine Ausführungsform eines derartigen Systems umfasst: einen Sitz, um einen Fahrzeuginsassen in einen Fahrgastinnenraum eines Fahrzeugkörpers zu setzen; einen Sitzgurt, welcher in Zuordnung zu dem Sitz bereitgestellt ist, um einen in dem Sitz sitzenden Fahrzeuginsassen zu halten; einen ersten Kraftaktuator, welcher zwischen einem Ende des Sitzgurts und einem festgelegten Teil des Fahrzeugkörpers angeordnet ist, und dazu ausgebildet ist, den Sitzgurt in eine Richtung zu ziehen, um ein Abfangen des Fahrzeuginsassen zu steigern; und einen Sensor, um dem Kraftaktuator bei einer Erfassung eines Fahrzeugunfalls ein Aktivierungssignal bereitzustellen; wobei der Kraftaktuator dazu ausgebildet ist, dass er dann, wenn ein Fahrzeugunfall erfasst wird, eine Rückwärtsbeschleunigung auf das Sitzgurtende in einer frühen Phase des Fahrzeugunfalls gemäß einem vorgeschriebenen Muster ausübt. Typischerweise umfasst das vorgeschriebene Muster ein Anfangsunfallstadium, um den Sitzgurt bei einer Verzögerung rückwärts zu bewegen, welche früher und größer als eine Verzögerung ist, die in dem Fahrzeugkörper erzeugt wird, und umfasst ein Zwischenunfallstadium, um die Rückwärtsbewegung des Sitzgurts zu steuern/regeln, um die Verzögerung, welche auf den Fahrzeuginsassen wirkt, an die Verzögerung, welche auf den Fahrzeugkörper wirkt, im Wesentlichen anzugleichen.
Wenn ein Fahrzeug frontal auf ein Objekt prallt, verformt sich das vordere Teil in einfacher Weise, da es aus relativ weichen Elementen besteht, und dann beginnen festere strukturelle Elemente, sich zu verformen. Andererseits ist es für den Fahrgastinnenraum wünschenswert, sich nicht wesentlich zu verformen, um den Fahrzeuginsassen vor sekundären Aufprallvorgängen zu schützen. Der zeitliche Verlauf eines Fahrzeugunfalls umfasst deshalb einen anfänglichen allmählichen Anstieg der Verzögerung, welcher durch die Verformung des in einfacher Weise verformbaren Teils zu erklären ist, und umfasst eine stetige Verzögerung, welche durch die Verformung der festeren strukturellen Elemente zu erklären ist. Ebenso weist der Sitzgurt ein bestimmtes Spiel und die Eigenschaft auf, sich zu längen, wenn eine Spannung auf diesen ausgeübt wird. Bei dem Auftreten eines Fahrzeugunfalls beginnt deshalb die Verzögerung des Fahrzeuginsassen nach einer bestimmten Zeitverzögerung, welche durch die Verformung des in einfacher Weise verformbaren Teils des Fahrzeugkörpers und des Spiels/Dehnung des Sitzgurts verursacht wird, und steigt dann rapide an, wenn der Verformungshub des in einfacher Weise verformbaren Teils des Fahrzeugkörpers erschöpft ist und das Spiel/die Dehnung des Sitzgurts erschöpft worden ist. Dieser rapide Anstieg der Verzögerung, welcher als ein sekundärer Aufprall betrachtet werden kann, den der Sitzgurt auf den Fahrzeuginsassen ausübt, übersteigt typischerweise die stetige Verzögerung des Fahrzeugkörpers (Fahrgastinnenraums). Da das Ausmaß einer Verletzung des Fahrzeuginsassen durch das maximale Niveau der Verzögerung des Fahrzeuginsassen bestimmt wird, ist es wünschenswert, das maximale Niveau der Verzögerung des Fahrzeuginsassen zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung übt der Sitzgurt in einer frühen Phase eines Fahrzeugunfalls eine stark ansteigende Verzögerung aus, bevor ein Teil des Fahrzeugkörpers, welches den Sitz stützt, ein stetiges Verzögerungsniveau erreicht hat oder bevor ein Teil des Fahrzeugkörpers, welches den Sitz stützt, als Folge des Fahrzeugunfalls mit seiner Verzögerung begonnen hat, sodass der nachfolgende rapide Anstieg der Verzögerung des Fahrzeuginsassen über eine tolerierbare Grenze hinaus gesteuert/geregelt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Sitzgurt mit einem zweiten Ende versehen, welches von dem Sitz in Eingriff genommen ist, wobei das System weiterhin eine Sitzschiene umfasst, um eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Sitzes zu gestatten, und einen zweiten Kraftaktuator umfasst, um den Sitz rückwärts zu bewegen, wobei der zweite Kraftaktuator dazu ausgebildet ist, eine Rückwärtsbeschleunigung auf den Fahrzeugsitz in der frühen Phase des Fahrzeugunfalls gemäß einem vorgeschriebenen Muster auszuüben. Diese Anordnung gestattet, dass der Sitzgurt an wenigstens zwei Enden gezogen wird, und dies trägt zu einem rapiden Anstieg des Verzögerungsniveaus bei, welche der Sitzgurt auf den Fahrzeuginsassen ausübt. In diesem Fall ist der Sensor dazu ausgebildet, nur einen aus dem ersten und dem zweiten Kraftaktuator zu aktivieren, wenn eine Intensität des Fahrzeugunfalls unter einem bestimmten Niveau ist, und nur dann beide aus dem ersten und dem zweiten Kraftaktuator zu aktivieren, wenn eine Intensität des Fahrzeugunfalls über einem bestimmten Niveau ist.
Ein schneller Anstieg des Niveaus einer Verzögerung, welche der Sitzgurt auf den Fahrzeuginsassen ausübt, kann ebenso erreicht werden, wenn der Kraftaktuator zwischen das Sitzgurtende, welches aus einem Schulteranker bestehen kann, und dem festgelegten Teil des Fahrzeugkörpers über einen Mechanismus zur Vergrößerung einer Verlagerung des Kraftaktuators platziert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nun wird die vorliegende Erfindung infolge mit Bezugnahme auf 4 und 5 der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar:
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Fahrzeugkörper darstellt, der mit einem Fahrzeuginsassen-Schutzsystem ausgerüstet ist, als eine veranschaulichende Ausführungsform, welche nicht zu der vorliegenden Erfindung gehört;
die 2a bis 2c sind Seitenansichten, welche verschiedene Stadien des Betriebs des in 1 gezeigten Fahrzeuginsassen-Schutzsystems darstellen;
3 ist ein Graph, welcher den zeitlichen Verlauf einer Beschleunigung der verschiedenen Teile des Fahrzeugs darstellt;
4 ist eine der 1 ähnliche Ansicht, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
die 5a bis 5c sind den 2a bis 2c ähnliche Ansichten, welche verschiedene Stadien des Betriebs des in 4 gezeigten Fahrzeuginsassen-Schutzsystems darstellen.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt einen Fahrzeugkörper 1, welcher mit einem Fahrzeuginsassen-Schutzsystem ausgerüstet ist, das nicht durch Anspruch 1 gedeckt ist und nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. In einem Fahrgastinnenraum 2 dieses Fahrzeugkörpers 1 ist ein Sitz 5 auf einem Boden 3 über eine herkömmliche Sitzschiebeeinstellanordnung platziert. Ein Sitzgurt 4 ist in Zuordnung zu diesem Sitz 5 bereitgestellt. Der Sitzgurt 4 umfasst einen unteren Anker (siehe 2a bis 2c), welcher an der Außenseite des Sitzes 5 angebracht ist, eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Zungenplatte, welche an einem Zwischenteil des Sitzgurts (in einer an sich herkömmlichen Weise) angebracht ist, und ein oberes Ende oder einen Schulteranker 6, welcher an einem oberen Teil des Fahrzeugkörpers 1 an der Außenseite des Sitzes 5 über eine Kraftaktuatoranordnung angebracht ist, die im Folgenden beschrieben ist. Eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Schnalle ist an der Innenseite des Sitzes 5 angebracht und ist dazu ausgebildet, die Zungenplatte lösbar einzuklinken. Deshalb hält der Teil des Sitzgurts 4, welcher zwischen dem Schulteranker 6 und der Zungenplatte verläuft, die Brust des Fahrzeuginsassen, und hält der Teil des Sitzgurts 4, welcher zwischen dem unteren Anker und der Zungenplatte verläuft, die Taille oder das Becken des Fahrzeuginsassen.
Der Schulteranker 6 ist an einem unteren Ende eines Schwenkarms 7 angebracht, welcher ein oberes Ende (Schwenkpunkt 8) aufweist, das an einem festgelegten Teil des Fahrzeugkörpers schwenkbar angebracht ist. Ein Zwischenpunkt des Schwenkarms 7 ist ebenso schwenkbar mit einem Arbeitsende eines Kraftaktuators 9 verbunden, welcher an einem oberen Teil des Fahrzeugkörpers 1 angebracht ist.
Der Kraftaktuator 9 umfasst einen Zylinder 10, welcher an einem festgelegten Teil des Fahrzeugkörpers 1 schwenkbar angebracht ist, einen Kolben 11, welcher in dem Zylinder 10 verschiebbar aufgenommen ist, und eine Kolbenstange 12, welche aus dem Ende des Zylinders 10 gegenüber von dem schwenkbar angebrachten Ende desselben heraus verläuft. Der Kolben 11 ist normalerweise in der Nähe des Kolbenstangenendes des Zylinders 10 angeordnet, und ein Treibmittel 13 ist zwischen dem Kolbenstangenende des Zylinders 10 und des Kolbens 11 platziert. Das schwenkbar angebrachte Ende des Zylinders 10 ist im Inneren mit einem Anschlag 15 versehen, welcher aus einem energieabsorbierenden Element, wie z.B. einem Wabenelement, hergestellt ist, und welcher den Kolben 11 dann gemäß einem vorgeschriebenen Verzögerungsmuster verzögern kann, wenn das Treibmittel 13 gezündet wird, und der Kolben 11 auf diesen Anschlag 15 stößt. Der Anschlag 15 erfährt typischerweise eine gesteuerte/geregelte plastische Verformung, um den Kolben 11 gemäß einem vorgeschriebenen Verzögerungsmuster zu einem Halt zu bringen. Das Arbeitsende oder das freie Ende der Kolbenstange 12 ist an einem Zwischenpunkt des Schwenkarms 7, wie zuvor beschrieben wurde, schwenkbar angebracht.
Das Treibmittel 13 ist mit einer Zündvorrichtung 14 versehen, welche mit einer Steuer/Regeleinheit 17 verbunden ist, die mit einem Sensor versehen ist, und dann gezündet wird, wenn ein vorgeschriebener Aufprall von dem Sensor 16 erfasst wird und wenn ein Zündungssignal von der Steuer/Regeleinheit 17 empfangen wird. Die elektronische Steuer/Regeleinheit 17 aktiviert die Zündungseinrichtung 14 und damit den Kraftaktuator 9 gemäß dem Signal von dem Sensor 16 zur Zeit eines Fahrzeugunfalls.
Der Betriebsmodus dieser Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezugnahme auf die 2a bis 2c und 3 beschrieben, wenn das Fahrzeug auf ein Gebäude, ein herannahendes Fahrzeug oder dgl. aufgeprallt ist.
2a zeigt ein Anfangsstadium, welches dem Auftreten eines Fahrzeugunfalls unmittelbar folgt. Der Unfall wird von dem Sensor 16 erfasst, und die Steuer/Regeleinheit 17 aktiviert dementsprechend den Kraftaktuator 9 unvermeidbarerweise mit einer bestimmten Zeitverzögerung. Folglich bewegt sich der Kolben 11 schnell in dem Zylinder 10 rückwärts und bewirkt, dass der Schwenkarm 7 um den Schwenkpunkt 8 dreht. Die resultierende Rückwärtsbewegung des Schulterankers 6 bewirkt, dass der Sitzgurt 4 eine Rückwärts-Beschleunigung oder eine Verzögerung auf den Fahrzeuginsassen P ausübt, welche größer als die Verzögerung des den Fahrgastinnenraum 2 definierenden Teils des Fahrzeugkörpers ist und rapider als diese ansteigt.
Es sollte angemerkt werden, dass der Schwenkarm 7 die Bewegung der Kolbenstange 12 mit einem vorgeschriebenen Hebelverhältnis vergrößert. Dies trägt zu der Schnelligkeit der Rückwärtsbewegung und der Intensität der Rückwärtsbeschleunigung des Sitzgurts 4 bei. Da sich der Sitzgurt 4 typischerweise längt, insbesondere dann, wenn eine extreme Spannung zum ersten Mal ausgeübt wird, muss die Bewegung des Schulterankers 6 weiterhin derart sein, dass eine Rückwärtsbeschleunigung oder eine Verzögerung auf den Fahrzeuginsassen ausgeübt wird, welche größer als die Verzögerung des den Fahrgastinnenraum 2 definierenden Teils des Fahrzeugkörpers ist und rapider als diese ansteigt.
Unmittelbar auf das Auftreten des Unfalls folgend und bevor der Kraftaktuator 9 aktiviert wird, wird der Fahrzeuginsasse P von dem Sitz 5 ausgehend nach vorne geworfen. Aber sobald der Kraftaktuator 9 aktiviert wird, wird der Fahrzeuginsasse P einer zusätzlichen Verzögerung ausgesetzt, da der Insasse P durch das Spannen des Sitzgurts 4 sicher nach hinten gezogen wird, und zwar zusätzlich zu der normalen Verzögerung, welche auf den Fahrzeuginsassen P über den Sitz 5 und dem zugeordneten Teil des Sitzgurts 4 übertragen wird.
In dem Graph von 3 ist in dem Intervall A das Verzögerungsniveau des Fahrzeugkörpers (Fahrgastinnenraum) wegen der Quetschung des vorderen Teils des Fahrzeugkörpers, welches in relativ einfacher Weise verformbar ist, relativ gering. Der Sitzgurt 4 wird jedoch sicher gespannt. Dies stellt dem Fahrzeuginsassen P von einem frühen Stadium des Fahrzeugunfalls an eine stark ansteigende Verzögerung bereit. Die Verzögerung des Fahrzeuginsassen P ist als eine Summe der Verzögerung des Sitzgurts 4 und der Verzögerung des Fahrzeugkörpers (Fahrgastinnenraum) gegeben.
2b zeigt ein Zwischenstadium des Fahrzeugunfalls. Der Kolben 11 bewegt sich weiterhin rückwärts in den Zylinder 10 hinein, bis er mit dem Anschlag 15 kollidiert. Dies verzögert die Bewegung des Kolbens 11 in dem Zylinder 10 und steuert/regelt die Verzögerung, welche auf den Fahrzeuginsassen P von dem Ansteigen über ein vorgeschriebenes Niveau wirkt, das als ein maximales tolerierbares Niveau der Verzögerung definiert sein kann. Insbesondere steigt das Verzögerungsniveau des Fahrzeuginsassen P relativ schnell auf ein stetiges Niveau, bevor der Fahrzeugkörper (Fahrgastinnenraum) dies tut (siehe das Intervall B von 3). Unter dieser Bedingung wurde die Längung des Sitzgurts 4 vollständig absorbiert, und die Rückwärtsbelastung, welche auf den Fahrzeuginsassen P durch den Sitzgurt 4 ausgeübt wird, verringert sich allmählich, während sich der Anschlag 15 verformt, mit dem Ergebnis, dass sich die Verzögerung des Fahrzeuginsassen P dem stetigen Niveau nähert. Andererseits startet gemäß der herkömmlichen Anordnung die Verzögerung des Fahrzeuginsassen P bei einem relativ späten Stadium und steigt unvermeidlicherweise bis zu einem unakzeptabel hohen Niveau an, bevor sie das stabile Niveau erreicht.
2c zeigt ein Endstadium des Fahrzeugunfalls. Sobald der Verformungshub des Anschlags 15 erschöpft ist und der Kolben 11 den Boden des Zylinders 10 erreicht, gibt es keine weitere Relativbewegung und daher keine relative Verzögerung zwischen dem Kolben 11 und dem Zylinder 10. Deshalb ist der Sitz 5 einer im Wesentlichen selben Verzögerung wie der Fahrzeugkörper 1 ausgesetzt. Indem die Eigenschaft des Sitzgurts 4 und die Entfernung zwischen dem Kolben 11 und dem Anschlag 15 in dem Zylinder 10 in derart bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit und die Verzögerung des Fahrzeuginsassen P bei einem Abschluss der Relativbewegung zwischen dem Sitzgurt 4 und dem Fahrzeugkörper 1 mit denjenigen des Fahrzeugkörpers 1 übereinstimmen, kann man den Fahrzeuginsassen P und den Fahrzeugkörper 1 im Wesentlichen als einen einzigen Körper verzögern (siehe das Intervall C in 3). Dieser Zustand bleibt bestehen, bis das Fahrzeug zum Halten kommt.
Die Ausführungsform kann ebenso realisiert sein, indem eine herkömmliche Vorspannungseinrichtung verwendet wird, um ein gewünschtes Verzögerungsmuster bereitzustellen. Die herkömmliche Vorspannungseinrichtung ist in einfacher Weise konstruiert, um ein Spiel von dem Sitzgurt zu entfernen, aber kann verwendet werden, um die Funktion zu erreichen, indem der Sitzgurt gemäß einem vorgeschriebenen Muster gezogen wird. Wenn es gewünscht wird, kann das festgelegte Teil des Fahrzeugkörpers zum Anbringen des Aktuators aus einem Teil des Sitzes bestehen.
4 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Teile, welche denjenigen der vorherigen Ausführungsform entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, ohne die Beschreibung derartiger Teile zu wiederholen. In dieser Ausführungsform ist der Schulteranker 6 des Sitzgurts 4 direkt an ein Arbeitsende eines ersten Kraftaktuators 20 angebracht. Dieser erste Kraftaktuator 20 ähnelt dem Kraftaktuator 9 der vorherigen Ausführungsform und umfasst: einen Zylinder 21, welcher an ein festgelegtes Teil des Fahrzeugkörpers 1 fest angebracht ist, einen Kolben 22, welcher in dem Zylinder 21 verschiebbar aufgenommen ist, und eine Kolbenstange 23, welche aus einem Ende des Zylinders 21 heraus verläuft. Der Kolben 21 ist normalerweise in der Nähe des Kolbenstangenendes des Zylinders 21 angeordnet, und ein Treibmittel 24 ist zwischen dem Kolbenstangenende des Zylinders 21 und dem Kolben 22 platziert. Das Ende des Zylinders 21, welches dem Kolbenstangenende desselben gegenüberliegt, ist mit einem Anschlag 26 versehen, welcher aus einem energieabsorbierenden Element, wie z.B. einem Wabenelement, hergestellt ist, und kann den Kolben 22 dann gemäß einem vorgeschriebenen Verzögerungsmuster verzögern, wenn das Treibmittel 24 gezündet wird und der Kolben 22 auf diesen Anschlag 26 stößt. Der Anschlag 26 erfährt typischerweise eine gesteuerte/geregelte plastische Verformung, um den Kolben 22 gemäß einem vorgeschriebenen Verzögerungsmuster zu einem Halt zu bringen. Das Arbeitsende oder das freie Ende der Kolbenstange 23 ist an dem Schulteranker 6 angebracht, wie zuvor erwähnt wurde.
Der Sitz 4 ist auf dem Boden 3 über eine Sitzgleitanordnung 27 gelagert, um eine Vor- und Rückwärtsbewegung des Sitzes 5 zu gestatten. Der zweite Kraftaktuator 28 ist fest an dem Boden 3 angebracht, und ein Arbeitsende desselben ist mit dem Sitz 5 verbunden. Der zweite Kraftaktuator 28 ist dem ersten Kraftaktuator 20 ähnlich und umfasst einen Zylinder 29, welcher fest an dem Boden 3 angebracht ist, einen Kolben 30, welcher in dem Zylinder 29 verschiebbar aufgenommen ist, und eine Kolbenstange 31, welche aus einem Ende des Zylinders 29 heraus verläuft. Der Kolben 30 ist normalerweise in der Nähe des Kolbenstangenendes des Zylinders 29 angeordnet, und ein Treibmittel 32 ist zwischen dem Kolbenstangenende des Zylinders 29 und dem Kolben 30 platziert. Das Ende des Zylinders 29, welches dem Kolbenstangenende desselben gegenüberliegt, ist mit einem Anschlag 34 versehen, welcher aus einem energieabsorbierenden Element, wie z.B. einem Wabenelement, hergestellt ist, und welcher den Kolben dann gemäß einem vorgeschriebenen Verzögerungsmuster verzögern kann, wenn der Treibstoff gezündet wird und der Kolben auf diesen Anschlag 34 stößt. Der Anschlag 34 erfährt typischerweise eine gesteuerte/geregelte plastische Verformung, um den Kolben 30 gemäß einem vorgeschriebenen Verzögerungsmuster zu einem Halt zu bringen. Das Arbeitsende oder das freie Ende der Kolbenstange 31 ist an dem Sitz 5 angebracht, wie zuvor erwähnt wurde.
Ein Sensor 16 ist an dem Fahrzeugkörper 1 zur Erfassung eines Fahrzeugunfalls bereitgestellt. Die Ausgabe des Sensors 16 ist mit einer elektronischen Steuer/Regeleinheit 17 verbunden, welche die Aktuatoren 20 und 28 gemäß einem Signal von dem Sensor 16 zur Zeit eines Fahrzeugunfalls selektiv aktiviert. Die Ausgabe der elektronischen Steuer/Regeleinheit 17 ist mit den Zündvorrichtungen 25 und 33 des ersten und des zweiten Aktuators 20 und 28 verbunden.
Der Betriebsmodus dieser Ausführungsform ist im Folgenden mit Bezugnahme auf die 5a bis 5c beschrieben, wenn das Fahrzeug auf ein Gebäude, ein herannahendes Fahrzeug oder dgl. aufprallt.
5a zeigt ein Anfangsstadium, welches dem Auftreten eines Fahrzeugunfalls unmittelbar folgt. Der Unfall wird durch den Sensor erfasst, und die Steuer/Regeleinheit 17 aktiviert entsprechend den ersten und den zweiten Kraftaktuator 20 und 28, unvermeidlicherweise mit einer bestimmten Zeitverzögerung. Folglich bewegt sich der Kolben 22 des ersten Kraftaktuators 20 schnell rückwärts in den Zylinder 21 hinein und bewirkt, dass der Sitzgurt 4 eine Rückwärtsbeschleunigung oder eine Verzögerung auf den Fahrzeuginsassen P ausübt. Zur selben Zeit wird der zweite Kraftaktuator 28 aktiviert und zieht den Sitz 5 zusammen mit der Schnalle und dem unteren Anker des Sitzgurts 4 nach hinten, und dies bewirkt zusätzlich, dass der Sitzgurt 4 eine Rückwärtsbeschleunigung oder eine Verzögerung auf den Fahrzeuginsassen P ausübt. Die resultierende Verzögerung des Fahrzeuginsassen P ist größer als die Verzögerung des den Fahrgastinnenraum 2 definierenden Teils des Fahrzeugkörpers und steigt rapider als diese an.
Da sich der Sitzgurt 4 typischerweise längt, insbesondere dann, wenn eine extreme Spannung zum ersten Mal ausgeübt wird, muss die Bewegung des Sitzgurts 4 derart sein, dass eine Rückwärtsbeschleunigung oder eine Verzögerung, welche auf den Fahrzeuginsassen P ausgeübt wird, größer als die Verzögerung des den Fahrgastinnenraum 2 definierenden Teils des Fahrzeugkörpers ist und stärker als dieser ansteigt. Da der Fahrzeuginsasse P zusammen mit dem Sitz 5 nach hinten gezogen wird, wird ein zusätzlicher Raum vor dem Fahrzeuginsassen P erzeugt, und dies vergrößert die tolerierbare Verformung des vorderen Teils des Fahrzeugs. Dies ist besonders vorteilhaft in einem kleinen Auto, wo der Verformungshub, welcher dem Fahrzeugkörper zur Zeit eines Fahrzeugunfalls gestattet ist, relativ begrenzt ist.
Unmittelbar auf das Auftreten des Unfalls folgend und bevor die Kraftaktuatoren 20 und 28 aktiviert werden, wird der Fahrzeuginsasse P von dem Sitz 5 aus nach vorne geworfen. Aber sobald die Kraftaktuatoren 20 und 28 aktiviert werden, wird der Fahrzeuginsasse P einer zusätzlichen Verzögerung ausgesetzt, da der Fahrzeuginsasse P durch das Spannen des Sitzgurts 4 zusätzlich zu der normalen Verzögerung sicher nach hinten gezogen wird, was über den Sitz 5 und den zugeordneten Teil des Sitzgurts 4 auf den Fahrzeuginsassen P übertragen wird.
Das Verzögerungsniveau des Fahrzeugkörpers (Fahrgastinnenraum) ist in einem Anfangsstadium eines Fahrzeugunfalls wegen des Quetschens des in einfacher Weise verformbaren Vorderteils des Fahrzeugkörpers relativ gering. Der Sitzgurt 4 wird jedoch sicher gespannt, und dies stellt dem Fahrzeuginsassen P von einem frühen Stadium des Fahrzeugunfalls an eine stark ansteigende Verzögerung bereit. Die Verzögerung des Fahrzeuginsassen P ist als eine Summe der Verzögerung des Sitzgurts 4 und der Verzögerung des Fahrzeugkörpers (Fahrgastinnenraum) gegeben.
5b zeigt ein Zwischenstadium des Fahrzeugunfalls. Die Kolben 22 und 30 bewegen sich weiterhin rückwärts in den Zylindern 21 und 29, bis sie mit den Anschlägen 26 und 34 kollidieren. Dies verzögert die Bewegung der Kolben 22 und 30 in den Zylindern 21 und 29 und steuert/regelt die Verzögerung, welche auf den Fahrzeuginsassen P wirkt, derart, dass es nicht über ein vorgeschriebenes Niveaus hinaus ansteigt, welches als ein maximales tolerierbares Verzögerungsniveau definiert werden kann. Insbesondere das Verzögerungsniveau des Fahrzeuginsassen P steigt relativ schnell bis zu einem stetigen Niveau, bevor der Fahrzeugkörper (Fahrgastinnenraum) dies in einem Zwischenstadium des Fahrzeugunfalls tut. Unter dieser Bedingung wurde die Längung des Sitzgurts 4 vollständig absorbiert, und die Rückwärtsbelastung, welche durch den Sitzgurt 4 auf den Fahrzeuginsassen P ausgeübt wird, verringert sich allmählich, während sich die Anschläge 26 und 34 verformen, mit dem Ergebnis, dass sich die Verzögerung des Fahrzeuginsassen P dem stetigen Niveau nähert. Gemäß der herkömmlichen Anordnung beginnt andererseits die Verzögerung des Fahrzeuginsassen P bei einem relativ späten Stadium und steigt unvermeidlich über ein akzeptables Niveau hinaus, bevor das stetige Niveau erreicht wird.
5c zeigt ein Endstadium des Fahrzeugunfalls. Sobald die Verformungshübe der Anschläge 26 und 34 erschöpft sind und die Kolben 22 und 30 den Boden der Zylinder 21 und 29 erreichen, gibt es keine weitere Relativbewegung und daher keine relative Verzögerung zwischen den Kolben 22 und 30 und den Zylindern 21 und 29. Deshalb ist der Sitz 5 einer im Wesentlichen selben Verzögerung wie der Fahrzeugkörper 1 ausgesetzt. Indem die Eigenschaft des Sitzgurts und die Entfernung zwischen dem Kolben und dem Anschlag in jedem der Zylinder derart bestimmt werden, dass die Geschwindigkeit und Verzögerung des Fahrzeuginsassen beim Abschluss der Relativbewegung zwischen dem Sitzgurt 4 und dem Fahrzeugkörper 1 mit denjenigen des Fahrzeugkörpers 1 übereinstimmen, kann man den Fahrzeuginsassen P und den Fahrzeugkörper 1 im Wesentlichen als einen einzigen Körper verzögern, und dieser Zustand dauert an, bis das Fahrzeug zum Halten kommt.
Im Falle eines starken Unfalls ist die in dem Fahrzeugkörper 1 erzeugte Verzögerung dementsprechend stark. Je stärker der Unfall ist, desto stärker ist es insbesondere nötig, dass die Verzögerung des Fahrzeuginsassen gesteigert wird, sodass die Verzögerung des Fahrzeuginsassen mit der Verzögerung des Fahrzeugkörpers übereinstimmen kann. In einem derartigen Fall werden sowohl der erste als auch der zweite Aktuator 7 und 12 aktiviert.
Wenn der Fahrzeugunfall nicht stark ist und die in dem Fahrzeugkörper erzeugte Verzögerung relativ gering ist, ist es lediglich notwendig, dass der Anstieg der Verzögerung des Fahrzeuginsassen ein relativ geringes Niveau erreicht, um die Verzögerung des Fahrzeugkörpers mit derjenigen des Fahrzeuginsassen P auszugleichen. In einem derartigen Fall kann die Verzögerung des Fahrzeugkörpers mit derjenigen des Fahrzeuginsassen P in Übereinstimmung gebracht werden, indem lediglich einer der Kraftaktuatoren aktiviert wird.
Wie von der vorherigen Beschreibung ausgehend verstanden werden kann, kann der Fahrzeuginsasse verzögert werden, ohne ein übermäßiges Verzögerungsniveau zu erfahren, indem man in dem Sitzgurt in einer Anfangsphase des Fahrzeugunfalls für eine kurze Zeitdauer eine Verzögerung erzeugt, welche höher als diejenige der durchschnittlichen Fahrzeugkörperverzögerung ist, indem man die Beschleunigung oder die Verzögerung des Sitzgurts in einer Zwischenphase des Fahrzeugunfalls verringert, und indem man dann gestattet, dass der Fahrzeuginsasse und der Sitzgurt mit derselben Rate wie die durchschnittliche Fahrzeugkörperverzögerung verzögern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein günstiges Verzögerungsmuster zum Steuern/Regeln der Verzögerung des Fahrzeuginsassen in dem Sitzgurt erzeugt werden, sodass das maximale Verzögerungsniveau des Fahrzeuginsassen sogar dann effektiv verringert werden kann, wenn der Verformungsbetrag des Fahrzeugkörpers relativ gering ist. Da ebenso die Verlagerung des Fahrzeuginsassen innerhalb des Fahrgastinnenraums (relativ zu dem Fahrzeugkörper) verringert werden kann, und dies trägt zu der Minimierung des sekundären Aufpralls auf den Fahrzeuginsassen bei.
Wenn der Sitzgurt sowohl an seinem oberen der Schulter des Fahrzeuginsassen benachbarten Teil als auch an dem dem Sitz benachbarten Teil nach hinten gezogen werden kann, kann weiterhin dann eine verbesserte Wirkung erzeugt werden, wenn der verfügbare Raum begrenzt ist, verglichen mit dem Fall, dass der Sitzgurt nur an einem Punkt gezogen wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifizierungen möglich sind, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welche in den angehängten Ansprüchen dargelegt ist.
Bei einem Fahrzeuginsassen-Schutzsystem, welches einen Sitz zum Setzen eines Fahrzeuginsassen in einen Fahrgastinnenraum eines Fahrzeugs und einen Sitzgurt zum Halten eines in dem Sitz sitzenden Fahrzeuginsassen umfasst, wird der Sitzgurt durch einen Kraftaktuator in einem frühen Stadium eines Fahrzeugunfalls nach hinten gezogen, um eine Verzögerung auf den Fahrzeuginsassen auszuüben, bevor der Fahrzeugkörper begonnen hat, zu verzögern, sodass verhindert wird, dass der Fahrzeuginsasse während der gesamten Zeitdauer des Fahrzeugunfalls einem Verzögerungsniveau ausgesetzt wird, welches höher als ein unakzeptables Verzögerungsniveau ist.

Claims

Fahrzeuginsassen-Schutzsystem, umfassend: einen Sitz (5) zum Setzen eines Fahrzeuginsassen (P) in einem Fahrgastinnenraum des Fahrzeugkörpers (1); einen Sitzgurt (4), welcher in Zuordnung zu dem Sitz (5) zum Halten des Fahrzeuginsassen (P) bereitgestellt ist, welcher in dem Sitz (5) sitzt; einen ersten Kraftaktuator (9; 20), welcher zwischen einem Ende (6) des Sitzgurts (4) und einem festgelegten Teil des Fahrzeugkörpers (1) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, den Sitzgurt (4) in einer Richtung zu ziehen, um ein Halten des Fahrzeuginsassen (P) zu vergrößern; und einen Sensor (16) zum Bereitstellen eines Aktivierungssignals für den ersten Kraftaktuator (9) bei einer Erfassung eines Fahrzeugunfalls; wobei der erste Kraftaktuator (9; 20) dazu ausgebildet ist, dann, wenn ein Fahrzeugunfall erfasst wird, in einer Phase (A) des Fahrzeugunfalls eine Rückwärtsbeschleunigung auf das Sitzgurtende (6) gemäß einem vorgeschriebenen Verzögerungsmuster auszuüben, bevor ein Teil des Fahrzeugkörpers (1), welches den Sitz (5) stützt, ein stetiges Verzögerungsniveau erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sitzgurt (4) mit einem zweiten Ende versehen ist, welches durch einen Sitz (5) in Eingriff genommen ist, wobei das System weiterhin umfasst: eine Sitzschiene (27) zum Gestatten einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Sitzes (5) und einen zweiten Kraftaktuator (28) zum Bewegen des Sitzes (5) nach hinten, wobei der zweite Kraftaktuator (28) dazu ausgebildet ist, eine Rückwärtsbeschleunigung auf den Fahrzeugsitz (5) in der Phase (A) des Fahrzeugunfalls gemäß einem vorgeschriebenen Muster auszuüben, wobei der Sensor (16) dazu ausgebildet ist, lediglich einen aus dem ersten und zweiten Kraftaktuator (20, 28) zu aktivieren, wenn sich eine Stärke des Fahrzeugunfalls unter einem bestimmten Niveau befindet, und dazu ausgebildet ist, sowohl den ersten als auch den zweiten Kraftaktuator (20, 28) dann zu aktivieren, wenn sich eine Stärke des Fahrzeugunfalls oberhalb eines bestimmten Niveaus befindet.
Fahrzeuginsassen-Schutzsystem nach Anspruch 1, wobei das Muster derart definiert ist, dass eine Rückwärtsbeschleunigung auf den Fahrzeuginsassen (P) durch den Kraftaktuator (9; 20) ausgeübt wird, und zwar der Erfassung des Aufpralls folgend und bevor ein Teil des Fahrzeugkörpers (1), welches den Sitz (5) lagert, als eine Folge des Fahrzeugunfalls begonnen hat, zu verzögern.
Fahrzeuginsassen-Schutzsystem nach Anspruch 1, wobei das vorgeschriebene Beschleunigungsmuster ein Anfangsunfallstadium (A) umfasst, um den Sitzgurt (4) mit einer Verzögerung nach hinten zu bewegen, welche früher und größer als eine in dem Fahrzeugkörper (1) erzeugte Verzögerung ist, und ein Zwischenunfallstadium (B) umfasst, um die Rückwärtsbewegung des Sitzgurts (4) zu steuern/regeln, um die Verzögerung, welche auf den Fahrzeuginsassen (P) wirkt, an die Verzögerung, welche auf den Fahrzeugkörper (1) wirkt, im Wesentlichen anzugleichen.
Fahrzeuginsassen-Schutzsystem nach Anspruch 1, wobei der Kraftaktuator (9) zwischen das Sitzgurtende (6) und dem befestigten Teil des Fahrzeugkörpers (1) über einen Mechanismus (7) zum Vergrößern einer Verlagerung des Sitzgurtendes (6) angeordnet ist.
Fahrzeuginsassen-Schutzsystem nach Anspruch 4, wobei das Sitzgurtende (6) einen Schulteranker (6) des Sitzgurts (4) umfasst.