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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem
und im Speziellen ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem, um den Fahrzeuginsassen
vor dem Aufprall bei einer Seitenkollision zu schützen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
den letzten Jahren am Ende des Verbesserns des Schutzes des Insassen
eines Kraftfahrzeugs vor dem Aufprall bei einer Seitenkollision
wurden verschiedene Fahrzeugkarosseriestrukturen vorgeschlagen,
welche die Verzögerung
der Fahrgastzelle minimieren und durch geeignetes Steuern der Deformationsweise
des Bereichs (Knautschzone) der Fahrzeugkarosserie, welcher nicht
die Fahrgastzelle ist (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 7-101354), verhindern,
dass die Deformation der Fahrzeugkarosserie die Fahrgastzelle erreicht.
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Entsprechend
einer solchen konventionellen Fahrzeugkarosseriestruktur kann die
Knautschzone zum Absorbieren des Aufpralls einer Frontalkollision durch
die Länge
des Motorraums bereitgestellt werden, die Knautschzone für den Aufprall
einer Seitenkollision kann jedoch nicht adäquat durch die Dicke der Tür bereitgestellt
werden. Deshalb war es üblich, als
Maßnahme
gegen eine Seitenkollision, einen verstärkenden Stab innerhalb der
Türe vorzusehen,
um zu verhindern, dass die Deformation der Türe die Fahrgastzelle beeinträchtigt.
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Weil
aber eine derartige konventionelle Maßnahme gegen eine Seitenkollision
auf der Verhinderung der Deformation der Türe basiert, um die Türe vom Eindringen
in die Fahrgastzelle abzuhalten, ist sie zwangsweise der Absorption
des Aufpralls, welcher auf die Fahrzeugkarosserie wirkt, abträglich und kann
nicht adäquat
verhindern, dass sich der Fahrzeuginsasse unter der auf die Fahrzeugkarosserie wirkenden
Beschleunigung hin zur Türe
bewegt.
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KURZER ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf solche Probleme des Standes der Technik ist es eine
erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem
vorzusehen, welches den Aufprall auf den Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt
einer Seitenkollision vorteilhaft steuern/regeln kann.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem vorzusehen,
welches verhindert, dass der Fahrzeuginsasse zum Zeitpunkt einer
Fahrzeugseitenkollision mit der Türe kollidiert.
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Eine
dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem vorzusehen,
welches innerhalb eines beschränkt
verfügbaren
Raums um den Sitz des Fahrzeuginsassen eingerichtet werden kann.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung können
solche Aufgaben gelöst
werden durch Bereitstellen eines Fahrzeuginsassen-Schutzsystems,
welches umfasst: einen Sitz, welcher mit einem Sicherheitsgurt ausgestattet
ist, um einen Fahrzeuginsassen zurückzuhalten, und welcher beweglich
in Querrichtung von einem Boden getragen ist, wobei der Sicherheitsgurt
zwei am Sitz angebrachte Enden aufweist; einen Stellmotor, um beim
Erfassen eines Seitenaufpralls den Sitz in Querrichtung in Richtung
zu einem zentralen Bereich der Fahrzeugkarosserie zu beschleunigen;
und Bremsmittel, um eine entgegengesetzte Kraft am Sitz anzulegen,
nachdem er sich um eine bestimmte Distanz in Richtung zum zentralen
Bereich der Fahrzeugkarosserie bewegt hat.
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Auf
diese Weise steigt dank der Funktion des Stellmotors die auf den
Sitz wirkende Beschleunigung während
einer frühen
Phase einer Fahrzeugkollision, bevor dies durch die auf die Fahrzeugkarosserie
wirkende Beschleunigung geschieht. Danach wird die Geschwindigkeit
(Verzögerung)
des Sitzes mittels der Bremsmittel während einer Zwischenphase der
Fahrzeugkollision derjenigen der Fahrzeugkarosserie angeglichen.
Dies steuert/regelt den maximalen Grad der Beschleunigung vorteilhaft,
welche auf den Fahrzeuginsassen wirkt. Der maximale Grad der Beschleunigung
bestimmt den Grad der Verletzung, welcher der Fahrzeuginsasse bei
einer Fahrzeugseitenkollision erleidet. Ferner bewegt sich der Sitz
zu einem zentralen Teil der Fahrzeugkarosserie oder weg von der
Türfüllung, bevor
die seitliche Türfüllung der
Fahrzeugkarosserie in die Fahrgastzelle gedrückt wird, sodass ein vergrößerter Raum
zwischen dem Fahrzeuginsassen und der Fahrzeugkarosserie erzeugt
wird. Dies beugt der Verletzung des Fahrzeuginsassen vor, welche
bei der Kollision mit der Fahrzeugtürfüllung, welche in die Fahrgastzelle eindringt,
verursacht werden könnte.
Der Stellmotor kann aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung bestehen,
welche durch ein Treibmittel angetrieben wird.
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Der
Sitz ist vorzugsweise vorgesehen mit einem Rückhalte-Element, um den Fahrzeuginsassen vom
Nachaußenbewegen
bezogen auf den Sitz zurückzuhalten,
sodass der Fahrzeuginsasse fest im Sitz gehalten wird und er den
vorgesehenen Zeitablauf der Beschleunigung entsprechend der vorliegenden
Erfindung erfährt.
Das Rückhalte-Element
kann aus einem Achselgurt bestehen, welcher um einen oberen Bereich
des Fahrzeuginsassen und/oder eine Erweiterung einer Rückenlehne
verläuft,
welche sich von einer äußeren Seite
von dieser nach vorne erstreckt.
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Das
Bremsmittel kann aus einem Stellmotor bestehen, besteht aber bevorzugterweise
aus einem Element, welches dazu eingerichtet ist, sich kontrolliert
durch einen Teil des Sitzes zu deformieren, wenn er sich in Richtung
zum zentralen Bereich der Fahrzeugkarosserie bewegt. Ein solches
Element stellt die benötigte
Bremswirkung in ökonomischer
und einfacher Art und Weise bereit.
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Um
die notwendige Bewegung des Fahrzeugsitzes zum Zeitpunkt eines Seitenaufpralls
zu erreichen, ohne die vorhandenen Anordnungen für die Längsverstellung des Fahrzeugsitzes
zu behindern, kann der Sitz auf dem Boden durch eine sich in Querrichtung
erstreckende Schiene getragen sein, welche wiederum durch eine sich
in Längsrichtung erstreckende
Schiene geführt
ist, welche am Boden für
eine Längsverstellung
des Sitzes befestigt ist. In einem solchen Fall kann der Stellmotor
am Boden angebracht werden, wenn sein Arbeitsende am Sitz über eine
Kopplung verbunden ist, um die Längsverstellung
des Sitzes aufzunehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die angehängten Figuren
beschrieben, in denen:
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1 eine schematische Vorderansicht
ist, welche den Aufbau eines Fahrzeuginsassen-Schutzsystems zeigt,
welches die vorliegende Erfindung verkörpert;
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2 eine schematische Seitenansicht
ist, welche den Aufbau des Fahrzeuginsassen-Schutzsystems zeigt,
welches die vorliegende Erfindung verkörpert;
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3 eine Ansicht ähnlich der 1 ist, welche eine frühe Phase
der Funktion des Systems der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine Ansicht ähnlich der 1 ist, welche eine Zwischenphase
der Funktion des Systems der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine ähnliche Ansicht dter 1 ist, welche eine Endphase
der Funktion des Systems der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine perspektivische Ansicht
einer anderen Anordnung für
den Sitz ist; und
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7 eine horizontale Schnittansicht
der Rückenlehne
des in 6 dargestellten
Sitzes ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 und 2 zeigen ein Fahrzeuginsassen-Schutzsystem
für einen
Fahrzeugseitenaufprall, welches die vorliegende Erfindung verkörpert. Dieses
Fahrzeuginsassen-Schutzsystem umfasst einen Sitz 2, welcher
einen Sicherheitsgurt enthält,
um einen Fahrzeuginsassen 1, welcher im Sitz sitzt, zurückzuhalten,
ein Paar querverlaufender Gleitschienen 3, welche den Sitz
in einer querverlaufend verschiebbaren Art stützen, einen linearen Gleitaktuator 5,
welcher auf der oberen Oberfläche
eines Bodens 4 angeordnet ist und einen Kolben 5a,
eine Kolbenstange 5b und einen Zylinder 5c enthält, einen
Gasgenerator 6, welcher mit einem unteren Ende des linearen
Gleitaktuators 5 verbunden ist, um Hochdruckgas zu erzeugen
für das
Bereitstellen einer Antriebskraft auf den Kolben 5a des
linearen Gleitaktuators 5, und ein kollabierbares Rohr 7 für eine Bremswirkung,
welches gegenüber
einer inneren Endfläche eines
Verbindungsteils zwischen dem Sitz 2 und der Kolbenstange 5b des
linearen Gleitaktuators 5 bereitgestellt ist, wobei ein
Zwischenraum definiert ist, welcher eine vorgeschriebene Größenordnung
(A) aufweist.
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Die
querverlaufenden Gleitschienen 3 sind direkt mit der unteren
Oberfläche
des Sitzes 2 verbunden und mit einem geeigneten Rückhaltemechanismus
(in der Zeichnung nicht gezeigt) vorgesehen, um den Sitz 2 normalerweise
unbeweglich in einer Anfangsposition zu halten.
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Die
querverlaufenden Gleitschienen 3 sind über dem Boden durch ein Paar
von längsverlaufenden
Gleitschienen 8 getragen, welches mit einer geeigneten
Arretieranordnung vorgesehen ist, um die Längsposition des Sitzes 2 entsprechend
des Körperbaus
des Fahrzeuginsassen oder der Wahl des Fahrzeuginsassen anzupassen.
Die längsverlaufenden
Gleitschienen 8 dieser Ausführungsform bestehen aus einer
an sich konventionellen Anordnung und sind fest am Boden 4 angebracht.
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Der
Gasgenerator 6 enthält
ein bekanntes Treibmittel und ist elektrisch mit einem Beschleunigungssensor
(in den Zeichnungen nicht gezeigt) verbunden, welcher an einem geeigneten
Teil der Fahrzeugkarosserie angebracht ist.
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Ein
Längsstab 11,
welcher einen T-förmigen Querschnitt
aufweist, ist integral an der unteren Oberfläche des Sitzes 2 angebracht
und ist über
ein U-förmiges
Rückhalteteil 12,
welches integral am Ausgangsende der Kolbenstange 5c angebracht
ist, in Eingriff genommen, sodass diese Anordnung die Längseinstellungs-Funktion
für den
Sitz 2 nicht behindert.
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Das
kollabierbare Rohr 7 ist beispielsweise aus einem dünnwandigen
Stahlrohr hergestellt und ist mit einem Basisende vorgesehen, welches
an der oberen Oberfläche
des Bodens 4 fest angebracht ist. Die Eigenschaften und
Größenordnungen
des kollabierbaren Rohrs 7 sind derart bestimmt, dass das
kollabierbare Rohr 7 einer plastischen Deformation unterliegt
und eine vorgeschriebene Reaktionskraft erzeugt, wenn es durch das
Rückhalteteil 12 beaufschlagt
wird.
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Der
Sitz 2 ist vorgesehen mit: einem äußeren Schulteranker 13,
welcher an der Rückenlehne 2b benachbart
zur Türe
angebracht ist, einem Schultergurt 15, welcher zwischen
dem äußeren Schulteranker 13 und
einem Gurtschloss 14 verläuft, welches am Sitzboden benachbart
zum zentralen Bereich der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, einem
inneren Schulteranker 16, welcher an der Rückenlehne 2b angebracht
ist benachbart zum zentralen Bereich der Fahrzeugkarosserie, einem
Achselgurt 17, welcher zwischen dem inneren Schulteranker 16 und
dem Gurtschloss 14 verläuft,
einem Aufroller 18, welcher am Sitzboden benachbart zur
Türe angebracht
ist, und einem Beckengurt 19, welcher zwischen dem Aufroller 18 und
dem Gurtschloss 14 verläuft.
Der Schultergurt 15 und der Beckengurt 19 üben die Funktion
des Zurückhaltens
des oberen Bereichs des Fahrzeuginsassen 1 gegen die Verzögergung
des Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision in ähnlicher
Weise aus wie ein konventioneller Drei-Punkt-Sicherheitsgurt, und
der Achselgurt 17 übt
hauptsächlich
die Funktion des Zurückhaltens des
oberen Bereichs des Fahrzeuginsassen aus gegen die Beschleunigung
der Fahrzeugkarosserie bei einer Seitenkollision.
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Die
Funktionsweise der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben.
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Wenn
die Seite einer Fahrzeugkarosserie (Türe) B von einem anderen Fahrzeug
E getroffen wird, erzeugt die kinetische Energie des anderen Fahrzeugs
eine seitliche Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie B in Fahrrichtung
D des anderen Fahrzeugs E (siehe 3).
Der Verzögerungssensor,
welcher mit einem elektrischen Kontakt vorgesehen ist, der sich
bei Erfassung der resultierenden Beschleunigung schließt, zündet das
im Gasgenerator 6 enthaltene Treibmittel, und das erzeugte
Gas stößt die Kolbenstange 5b heraus.
Als ein Resultat bewegt sich die Kolbenstange 5b zur Mitte
der Fahrzeugkarosserie B mit einem höheren Grad der Beschleunigung
als die Fahrzeugkarosserie B, welche die Aufprallkraft durch Selbstdeformierung
absorbiert und die Übertragung
des Aufpralls der Seitenkollision auf den Sitz 2 etwas
verzögert.
Da die Kolbenstange 5b in Querrichtung herausgestoßen wird,
wird der Sitz 2, welcher mit der Kolbenstange 5b verbunden
ist, in Querrichtung zur Mitte der Fahrzeugkarosserie (siehe 4) in einem höheren Grad
beschleunigt als die Fahrzeugkarosserie selbst.
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In
der Zwischenzeit wird der Fahrzeuginsasse 1 im Sitz 2 beim
Nachinnenbeschleunigen aufgrund seiner eigenen Trägheit etwas
verzögert
bezogen auf den Sitz, welcher zur Mitte der Fahrzeugkarosserie beschleunigt
wird. Es wird aber eine Spannung im Achselgurt 17 erzeugt,
welcher um den oberen Bereich des Fahrzeuginsassen verläuft, und
der Achselgurt 17 hält
den oberen Bereich des Fahrzeuginsassen vom Bewegen in Richtung
der Türe
ab.
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Da
die Kolbenstange 5b noch weiter nach außen gestoßen wird, beaufschlagt das
Rückhalteteil das
vordere Ende des kollabierbaren Rohres 7. Das kollabierbare
Rohr 7 erfährt
eine plastische Deformation durch Eingriff des Rückhalteteils 12, welches sich
zum mittleren Bereich der Fahrzeugkarosserie mit dem Sitz 2 bewegt,
und die resultierende Reaktionskraft hat eine Abbremsung des Sitzes 2 zur
Folge oder eine zur Fahrrichtung D des Fahrzeugs E entgegengerichtete
Kraft (siehe 5).
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Die
Spannungseigenschaften des Achselgurts 17, die Belastungseigenschaften
des kollabierbaren Rohrs 7 und die Größenordnung des Zwischenraums
(A) sind derart festgelegt, dass der Sitz 2 abgebremst
wird, wenn er sich zum mittleren Bereich der Fahrzeugkarosserie
bewegt und dass bei Beendigung der Bewegung des Sitzes die Geschwindigkeit
(Verzögerung)
des Fahrzeuginsassen mit der Geschwindigkeit (Verzögerung)
der Fahrzeugkarosserie B übereinstimmt.
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Wenn
der Deformationsweg des kollabierbaren Rohrs 7 erschöpft ist
und die Bewegung des Sitzes 2 zum zentralen Bereich der
Fahrzeugkarosserie abgeschlossen ist, kann die Deformation der Türe und Seite
immer noch weiter gehen, sofern sie durch das kollidierende Fahrzeug
E gedrückt
werden, weil aber der Fahrzeuginsasse 1 integral im Sitz 2 und
der Fahrzeugkarosserie B gehalten ist, kann die auf den Fahrzeuginsassen
wirkende Beschleunigung genügend
klein gehalten werden, wenn der Fahrzeugaufbau derart ausgelegt
ist, dass die Reaktionskraft, welche durch die Fahrzeugkarosserie
B erzeugt wird, konstant bleibt bis unmittelbar bevor das Fahrzeug
zu einem kompletten Stopp kommt. Weil sich der Sitz 2 ferner
bereits in eine Position benachbart zum zentralen Bereich der Fahrzeugkarosserie
bewegt hat, bevor die Deformation der Türe in die Fahrgastzelle beginnt,
und ein relativ breiter Raum zwischen dem Fahrzeuginsassen und der
inneren Fläche
der Türe bereitgestellt
ist, kann die Verletzung beim Fahrzeuginsassen, welche durch den
Zusammenstoß mit der
Türe hervorgerufen
werden könnte,
wesentlich reduziert werden. Für
das Prinzip der Steuerung/Regelung der maximalen Beschleunigung,
die auf den Fahrzeuginsassen wirkt, soll Bezug genommen werden auf
die früheren
Patente (Patentanmeldungen), welche oben erwähnt sind und welche auf die
Anordnung zum Reduzieren des Aufpralls einer Frontalkollision auf
den Fahrzeuginsassen gerichtet sind.
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Als
ein Mittel zum Zurückhalten
der seitlichen Bewegung des Fahrzeuginsassen kann die Rückenlehne 2b anstelle
der Verwendung eines Achselsicherheitsgurts 17 mit einer
Erweiterung 2c vorgesehen sein, welche sich von dieser
derart nach vorne erstreckt, dass sie sich um die Schulter des Fahrzeuginsassen 1 von
der Seite her hüllt,
wie dies in den 6 und 7 gezeigt ist. Das energiespeichernde Mittel,
um Beschleunigung auf den Sitz 2 auszuüben, ist nicht auf den Gasgenerator 6 beschränkt, wie oben
beschrieben, sondern kann auch aus Federmitteln bestehen, welche
in einem komprimierten Zustand durch Magnetmittel oder ähnliches
gehalten werden.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung kann also der Aufprall, welcher auf einen
Fahrzeuginsassen bei einer Fahrzeugkollision wirkt, wesentlich verringert
werden durch Beschleunigen des Sitzes, an welchem der Fahrzeuginsasse
zurückgehalten
ist, in Fahrtrichtung des ankommenden Fahrzeugs während einer
frühen
Phase der Kollision, und durch Abbremsen des Sitzes derart, dass
die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Fahrzeuginsassen
während
einer Zwischenphase der Kollision reduziert wird. Dies kombiniert
mit der Vergrößerung des
Raums zwischen der Türe
und dem Fahrzeuginsassen durch das Bewegen des Sitzes zum zentralen
Bereich der Fahrzeugkarosserie, um zu verhindern, dass der Fahrzeuginsasse
die Türe
trifft, liefert einen wesentlichen Beitrag bei der Verbesserung
des Schutzes des Fahrzeuginsassen bei einer Seitenkollision.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben wurde, ist es für
den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Alternativen und
Modifikationen möglich
sind, ohne sich vom Bereich der vorliegenden Erfindung, welche in
den angehängten
Ansprüchen dargelegt
ist, zu entfernen.