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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem,
das dazu ausgelegt ist, in einen Fahrzeugsitz integriert zu werden,
und insbesondere ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem, das im Fall
einer Aufprallsituation wie einem Fahrzeugzusammenstoß in Kombination
mit einem Rückhaltesystem
für den
Oberkörper
eines Fahrzeuginsassen den Unterkörper des Fahrzeuginsassen zurückhalten
kann.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Personenfahrzeuge
sind normalerweise mit Rückhaltesystemen,
in der Regel in Form von Sicherheitsgurten, für das Zurückhalten in erster Linie des Oberkörpers des
Fahrzeuginsassen im Fall eines Frontalzusammenstoßes, ausgestattet.
Es ist jedoch bekannt, dass der Fahrzeuginsasse während eines Fahrzeugaufpralls
sich plötzlich
nach unten bewegen („abtauchen”) oder
unterhalb des Sicherheitsgurts nach vorne gleiten kann. Dazu kann
es kommen, wenn der Sicherheitsgurt aus verschiedenen Gründen den
Beckenbereich des Fahrzeuginsassen nicht zurückhält, und die Fähigkeit
des Sicherheitsgurts, den Fahrzeuginsassen zurückzuhalten, wird dadurch erheblich
eingeschränkt.
Es ist außerdem
wichtig, den Fahrzeuginsassen zu einem frühestmöglichen Zeitpunkt zurückzuhalten,
um die Sicherheit des Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt des Aufpralls
sicherzustellen. Air Bags sind eine weitere Form eines solchen Rückhaltesystems
zum Zurückhalten
des Oberkörpers
des Fahrzeuginsassen.
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Rückhaltesysteme
zum Zurückhalten
eines Unterkörpers
eines Fahrzeuginsassen wurden in verschiedenen Formen vorgeschlagen.
Ein solches Beispiel wird in 8 dargestellt.
Ein sich seitlich erstreckendes Rückhalterohrelement 32 wird
an jedem seitlichen Ende davon bezüglich eines Sitzrahmens 33 durch
Armelemente 34 schwenkend unterstützt und ein Leistungsstellglied 35 zum
Bewegen des entsprechenden Armelements 34 in eine Richtung
vertikal nach oben ist an einer der Seitenwände des Sitzrahmens 33 vorgesehen.
Das Rückhalterohrelement 32 befindet
sich normalerweise unter einem vorderen Teil des Sitzunterteilkissens 31.
Das Leistungsstellglied 35 ist mit einem pyrotechnischen
Stellglied zum Antreiben des Rückhalterohrelements 32 zusammen mit
dem entsprechenden Teil des Sitzunterteilkissens 31 nach
oben versehen. Der Unterkörper
des Fahrzeuginsassen kann somit von dem Rückhalterohrelement 32,
welches sich zum Zeitpunkt eines Aufpralls nach oben bewegt, in
Eingriff genommen werden und der Fahrzeuginsasse wird dadurch daran
gehindert, sich nach unten weg zu bewegen bzw. abzutauchen.
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Gemäß diesem
Vorschlag aus dem Stand der Technik ist es aufgrund der Verwendung
eines pyrotechnischen Stellglieds nicht möglich, das Rückhaltesystem,
sobald es betätigt
wurde, wieder in den Ursprungszustand zu versetzen. Nach Betätigung des
Rückhaltesystems
wird der Fahrzeugsitz daher für
jeden nachfolgenden Gebrauch unbrauchbar, obwohl der Sitz ansonsten
möglicherweise
in einem vorzüglichen
Zustand ist.
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In
den letzten Jahren wurden Fahrzeuginsassenrückhaltesysteme vorgeschlagen,
welche auf der Vorhersage eines Fahrzeugaufpralls beruhen. Bei derartigen
Systemen muss das Rückhaltesystem betätigt werden,
wenn das Eintreten eines Aufpralls wahrscheinlich ist, aber kann
sein, dass sich die Vorhersage als falsch erweist. Anders ausgedrückt ist
es gut möglich,
dass das Rückhaltesystem
einige Male betätigt
wird, ohne dass ein wirklicher Aufprall überhaupt vorliegt. Ein Rückhaltesystem
dieser Art eignet sich also wünschenswerterweise
für die
wiederholte Betätigung.
Zugleich ist das Rückhaltesystem
in der Lage, der aus dem Zurückhalten
des Fahrzeuginsassen im Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls entstehenden
Last standzuhalten.
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In
DE-A-100 11818 wird
ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
zum Zurückhalten
eines Unterkörpers
eines Fahrzeuginsassen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben.
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Angesichts
derartiger Probleme aus dem Stand der Technik ist es eine Hauptaufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein das Abtauchen des Fahrzeuginsassen
verhinderndes Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
bereitzustellen, das sich für
die wiederholte Betätigung
eignet.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems,
dessen Aufbau einfach, aber in der Lage ist, eine angemessene mechanische
Festigkeit bereitzustellen, um den Fahrzeuginsassen im Zeitpunkt
eines Fahrzeugaufpralls zurückzuhalten.
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Um
dies zu erzielen, ist das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem der Erfindung
durch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beanspruchten
Merkmale gekennzeichnet. Gemäß der Erfindung enthält die Kolbenstange
einen Gewindeteil und wird so unterstützt, dass sie sich um eine
Axiallinie davon drehen kann, und das Leistungsstellglied umfasst ferner
ein Mutterelement, welches den Gewindeteil der Kolbenstange gewindemäßig in Eingriff
nimmt und von dem Sitzrahmen gegen eine Reaktionskraft der sich
axial in den Zylinder bewegenden Kolbenstange unterstützt wird,
und einen Elektromotor, der dazu ausgelegt ist, die Kolbenstange
um die Axiallinie davon zu drehen. Die Steuereinheit bewegt das Rückhalteelement
von der teilweise ausgefahrenen Position zurück in die eingefahrene Position,
wenn von dem Aufprallsensor kein tatsächlicher Aufprall erfasst werden
kann, und fährt
das Rückhalteelement
von der teilweise ausgefahrenen Position voll aus, wenn von dem
Aufprallsensor ein tatsächlicher Aufprall
erfasst werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt insbesondere ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
zum Zurückhalten
eines Unterkörpers
eines Fahrzeuginsassen bereit, umfassend: ein Rückhalteelement, das von einem
Sitzrahmen so unterstützt
wird, dass es zwischen einer eingefahrenen Position, in der ein Sitzunterteil
in einem unveränderten
Zustand belassen wird, und einer ausgefahrenen Position zum Zurückhalten
eines Unterkörpers
eines Fahrzeuginsassen beweglich ist, indem ein Teil des Sitzunterteils von
einer normalen Oberfläche
des Sitzunterteils nach oben vorragt; einen Aufprallsensor zum Erfassen
und/oder Vorhersagen eines Auftretens eines Fahrzeugaufpralls; und
ein Leistungsstellglied zum Bewegen des Rückhalteelements von der eingefahrenen
Position in die ausgefahrene Position über ein Leistungsübertragungselement
beim Erfassen und/oder Vorhersagen eines Fahrzeugaufpralls durch
den Aufprallsensor derart, dass das Rückhalteelement durch eine an
das Rückhalteelement
angelegte externe Kraft nicht dazu gebracht werden kann, sich von
der ausgefahrenen Position in die eingefahrene Position zu bewegen,
aber dazu gebracht werden kann, sich von der eingefahrenen Position
in die ausgefahrene Position zu bewegen und es sich durch eine von
dem Leistungsstellglied über
das Leistungsübertragungselement
an das Rückhalteelement übertragene
Kraft von der ausgefahrenen Position zurück in die eingefahrene Position
bewegen kann.
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Während das
Rückhalteelement
in der Lage ist, der Rückhaltelast
des Fahrzeuginsassen auch dann standzuhalten, wenn das Rückhalteelement ausgefahren
ist, kann es somit zurück
in die eingefahrene Position gebracht werden, so dass das Rückhaltesystem
wiederholt verwendet werden kann. Dies kommt besonders dann zum
Tragen, wenn der Aufprallsensor einen Aufprallvorhersagesensor enthält, da die
Vorhersage falsch sein könnte
und das Rückhalteelement
möglicherweise
einige Male ausgefahren werden muss, auch wenn es gar nicht zu einem
Fahrzeugaufprall gekommen ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfasst der Aufprallsensor außerdem einen
einfachen Aufprallsensor zum Erfassen eines tatsächlichen Auftretens eines Fahrzeugzusammenstoßes und
die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, das Leistungsstellglied so
zu betätigen, dass
das Rückhalteelement
gemäß einer
Ausgabe von dem Aufprallvorhersagesensor in die teilweise ausgefahrene
Position angehoben wird, und dass das Rückhalteelement gemäß der Ausgabe
von dem einfachen Aufprallsensor in die voll ausgefahrene Position
angehoben wird. Wenn ein Aufprall nur vorhergesagt wird, wird das
Rückhalteelement
somit nur teilweise ausgefahren, so dass der Fahrzeuginsasse durch
das Ausfahren des Rückhalteelements
nicht zu sehr behindert wird. Wenn es nach der Vorhersage tatsächlich zu
einem Aufprall kommen sollte, kann das Rückhaltelement, da es bereits
teilweise ausgefahren ist, die voll ausgefahrene Position in sehr
kurzer Zeit nach dem Auftreten des eigentlichen Aufpralls erreichen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Rückhalteelement ein sich seitlich
erstreckendes Element, welches sich unter dem Sitzunterteil an einer
in Längsrichtung
im Wesentlichen mittleren Stelle des Sitzunterteils befindet, und
ein Paar Arme, die das sich seitlich erstreckende Element bezüglich eines
Sitzrahmens schwenkend unterstützen.
Außerdem
umfasst das leistungsübertragende
Element eine sich in einer Bug-Heck-Richtung
erstreckende Gewindestange, die von einem beweglichen Element unterstützt wird,
welches von dem Sitzrahmen so geführt wird, dass es sich in einer
Bug-Heck-Richtung bewegen
kann, und eine Mutter, die an dem Sitzrahmen fest angebracht ist
und die Gewindestange gewindemäßig in Eingriff
nimmt, wobei die Arme von dem beweglichen Element schwenkend unterstützt werden
und mit einem bogenförmigen
Schlitz versehen sind, der einen fest an dem Sitzrahmen angebrachten
Stift aufnimmt. Noch weiter bevorzugt umfasst das Leistungsstellglied
einen Elektromotor mit einer Ausgangswelle, die sich seitlich unter
dem Sitzunterteil erstreckt, und das bewegliche Element umfasst
ein Zahnradgehäuse
zum Übertragen
einer Drehung der Ausgangswelle an die Gewindestange. Diese Anordnung
ermöglicht
eine sehr kompakte Integration des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems
in einen Fahrzeugsitz.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das leistungsübertragende Element eine Gewindestange
und eine Mutter, die die Gewindestange gewindemäßig in Eingriff nimmt, und
das Leistungsstellglied umfasst einen Elektromotor, um entweder
die Gewindestange oder die Mutter zu drehen, wobei die andere, die
Mutter oder die Gewindestange, antriebsmäßig mit dem Rückhalteelement
verbunden ist. Außerdem
ist die Gewindestange mit dem Rückhalteelement
verbunden und das Leistungsstellglied umfasst ein pyrotechnisches
Stellglied, das dazu ausgelegt ist, die Gewindestange in einer Richtung
zum Ausfahren des Rückhalteelements
zu bewegen, während
der Elektromotor dazu ausgelegt ist, die Gewindestange zu drehen,
wobei die Mutter ein Spaltteil umfasst, das normalerweise durch
ein Federelement gegen eine abgeschrägte Fläche eines Führungselements so gedrängt wird,
dass die Mutter normalerweise in eine gewindemäßige Ineingriffnahme mit der
Gewindestange platziert wird, wenn die Gewindestange in eine normale
Richtung gedreht wird, um das Rückhalteelement
in die ausgefahrene Position zu bewegen, und sich bezüglich der
Gewindestange frei bewegen kann, wenn die Gewindestange durch das
pyrotechnische Stellglied in der Richtung zum Ausfahren des Rückhaltelements
betätigt
wird. Das pyrotechnische Stellglied stellt ein ausgesprochen schnelles
Ausfahren des Rückhaltelements
sicher und diese Anordnung erlaubt die Verwendung eines solchen
pyrotechnischen Stellglieds, ohne den Nutzen der vorliegenden Erfindung
einzuschränken.
Das auf diese Weise implementierte Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
kann insbesondere wiederholt verwendet wird, indem einfach das pyrotechnische
Stellglied (wenn es betätigt
worden ist) ersetzt wird, ohne die übrigen Teile des Systems zu
ersetzen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
Perspektivansicht eines die vorliegende Erfindung verkörpernden
Fahrzeugsitzes ist;
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2 eine
Teilperspektivansicht des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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3a eine
Teilseitenansicht des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems ist, die den
Anfangszustand und die teilweise ausgefahrene Position zeigt;
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3b eine
Ansicht ähnlich 3a ist,
die die voll ausgefahrene Position zeigt;
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4a bis 4c Schaubilder
sind, welche die Zeitverläufe
der Abbremsung verschiedener Körperteile
des Fahrzeuginsassen zeigen.
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5 eine Ansicht ähnlich der von 2 ist, die
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6a und 6b Ansichten
der zweiten Ausführungsform ähnlich den 3a bzw. 3b sind;
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7 eine
Seitenschnittansicht ist, welche das pyrotechnische Stellglied zeigt,
das mit einem Einweg-Verriegelungsmechanismus ausgeführt ist und
in der zweiten Ausführungsform
verwendet werden kann; und
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8 eine
Perspektivansicht ist, die ein herkömmliches Fahrzeuginsassenrückhaltesystem zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Perspektivansicht eines die vorliegende Erfindung verkörpernden
Fahrzeugsitzes 1. Der Sitz 1 umfasst einen Sitzunterteil 2 aus Kunststoffschaum
und einen rechteckigen, schüsselförmigen Sitzrahmen 3 zum
Unterstützen
des unteren Teils des Sitzunterteils 2. Ein Paar Leistungsstellglieder 4 sind
an jede Seitenwand des Sitzrahmens 3 angebracht und bilden
einen Teil eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems. Ein Rückhalterohrelement 5 erstreckt
sich seitlich unter einem Zwischenteil des Sitzunterteils 2,
wobei es sich vorzugsweise nur leicht vor der in Längsrichtung
mittleren Stelle des Sitzunterteils 2 befindet.
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Ein
Paar Armelemente 5 sind jeweils an die entsprechenden Enden
des Rückhalterohrelements 5 angebracht.
Wie am besten in 2 zu sehen, ist eine Zwischenstelle
jedes Armelements 6 über
eine Gelenkwelle 7b schwenkend an ein Zahnradgehäuse 7 angebracht.
Wie im Folgenden beschrieben, sind die Zahnradgehäuse 7 gleitend
an den Sitzrahmen 3 angebracht, obwohl dies in den Zeichnungen
nicht gezeigt ist. Das Rückhalterohrelement 5 kann
sich somit infolge der Schwenkbewegung der Armelemente 6 um
die Gelenkwelle 7b vertikal bewegen. Das Rückhalterohrelement 5 nimmt
während
eines Fahrzeugaufpralls die Schenkel des Fahrzeuginsassen in Eingriff
und verhindert, dass die Hüfte
und Taille des Fahrzeuginsassen nach vorne auf die Oberfläche des
Sitzunterteils 2 rutschen. Das Rückhalterohrelement 5 kann
so ausgelegt sein, dass es einer plastischen Verformung oder einer
anderen kontrollierten Verformung unterliegt, so dass es den Aufprall absorbiert,
während
es den Insassen in Eingriff nimmt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist entlang der Vorderkante
des Sitzrahmens 3 vor dem Rückhalterohrelement 5 ein
seitlicher Vorsprung gebildet, der sich in Längsrichtung erstreckt und nach
oben gerichtet ist, so dass zusammen mit dem Rückhalterohrelement 5 eine
durchgehende Stützfläche für den vorderen
Teil des Sitzunterteils 2 bereitgestellt wird. Wenn das
Rückhalterohrelement 5 sich
in der dargestellten eingefahrenen Position befindet, stellt der
vordere Teil des Sitzunterteils 2 somit eine glatte durchgängige Oberfläche dar
und die Schenkel des Fahrzeuginsassen unterliegen keinem lokalisierten
Druck, der den Komfort des Fahrzeuginsassen einschränken würde.
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Zwischen
den rechten und linken Zahnradgehäusen 7 ist ein Elektromotor 9 platziert
und die Antriebswelle 9a des Elektromotors 9 wird
in die Zahnradgehäuse 9 eingeführt. Eine
Gewindestange 7a erstreckt sich von dem hinteren Ende jedes
Zahnradgehäuses 7 im
rechten Winkel bezüglich
der Antriebswelle 9a. Jedes Zahnradgehäuse 7 ist innen mit einem
Paar Kegelgetrieben versehen, die das Drehmoment der Antriebswelle 9a auf
die entsprechende Gewindestange 7a übertragen.
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Ein
Käfigelement 4a ist
fest an jede Seitenwand des Sitzrahmens 3 mittels Gewindeschrauben oder
dergleichen (in den Figuren nicht gezeigt) befestigt und ein Mutterelement 10 ist
fest an das Käfigelement 4a angebracht.
Jede Gewindeschraube 7a nimmt das entsprechende Mutterelement 10 verzahnend
in Eingriff, während
das Zahnradgehäuse 7 durch
den Sitzrahmen 3 so unterstützt wird, dass es in der Bug-Heck-Richtung gleiten
kann. Das Basisende jedes Armelements 6 ist mit einem bogenförmigen Schlitz 6a versehen
und ein Stift 4b, der an einer Verlängerung des Käfigelements 4a vorgesehen
ist, wird in dem bogenförmigen
Schlitz 6a aufgenommen. Wie am besten in 3a zu
sehen, ist der Gelenkstift 7b niedriger angeordnet als
das Rückhalterohrelement 5.
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Wenn
der Elektromotor 9 in der normalen Richtung betätigt wird
und die Gewindeschrauben 7a gedreht werden, werden die
Gewindeschrauben 7a in die Vorwärtsrichtung bewegt, da sie
mit den Mutterelementen 10 verzahnt sind, welche über die
Käfigelemente 4a fest
an dem Sitzrahmen 3 befestigt sind. Dies bewirkt wiederum,
dass sich die Gelenkstifte 7b bezüglich des Sitzrahmens 3 nach
vorne bewegen, während
die hinteren Enden der Armelemente 6 jeweils durch Ineingriffnahme
zwischen dem Stift 4b und dem bogenförmigen Schlitz 6a beschränkt sind,
und das Rückhalterohrelement 5 vertikal
angehoben wird. In dieser Verbindung kann die Bewegung des Rückhalterohrelements 5 im
Wesentlichen linear in der Aufwärtsrichtung
erfolgen, da sich das Rückhalterohrelement 5 bezüglich der
Gelenkstifte 7b nach hinten bewegt, weil es einer Kreisbahn
um die Schwenkstifte 7b folgt, während sich die Schwenkstifte 7b zusammen
mit den Zahnradgehäusen 7 bezüglich des
Sitzrahmens 3 nach vorne bewegen. Insbesondere durch eine
geeignete Auswahl der Form der bogenförmigen Schlitze 6a kann
die Bewegung des Rückhalterohrelements 5 in
der Aufwärtsrichtung im
Wesentlichen linear gemacht werden kann.
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Der
Elektromotor 9 wird von der Steuereinheit 11 gesteuert,
welche wiederum mit einem Aufprallsensor 12 und einem Aufprallvorhersagesensor 13 verbunden
ist. Der Aufprallsensor 12 besteht in der Regel aus einem
Beschleunigungssensor und der Aufprallvorhersagesensor 13 kann
aus einem Laserradar bestehen, obwohl auch andere Sensoren verwendet
werden können.
In der Regel empfängt die
Steuereinheit 11 Informationen über Objekte, welche von dem
Aufprallvorhersagesensor 13 erfasst worden sind, und trifft
unter Berücksichtigung
der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs und anderer Daten eine Vorhersage.
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Wenn
die Steuereinheit 11 gemäß eines Erfassungssignals von
dem Aufprallvorhersagesensor 13 die Möglichkeit eines Fahrzeugaufpralls
bestimmt hat, führt
die Steuereinheit 11 in diesem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
dem Elektromotor ein Antriebssignal zu, um das Rückhalterohrelement 5 leicht
anzuheben oder das Rückhalterohrelement 5 mit
einer verhältnismäßig geringen
Geschwindigkeit anzuheben. Der Elektromotor 9 dreht die
Antriebswelle 9a entsprechend in die normale Richtung und dies
wird in die Drehung der Gewindestangen 7a in eine vorgegebenen
Richtung umgewandelt. Da jedes Mutterelement 10 über das
Käfigelement 4a an
dem Sitzrahmen 3 befestigt ist, bewegen sich die Zahnradgehäuse 7 bezüglich des
Sitzes 1 wie durch Pfeil A in 3a angegeben
nach vorne. Vorzugsweise können
die Zahnradgehäuse 7 und
der Elektromotor 9 auf einer gemeinsamen, in der Zeichnung
nicht gezeigten, Gleitplatte angebracht sein, so dass sie zusammen
in der Bug-Heck-Bewegung bewegt werden können. Dadurch wird das Rückhalterohrelement 5, wie
durch Pfeil B in 3a angegeben, gedreht und erreicht
eine bezüglich
der Ausgangsposition (mit durchgezogenen Linien gezeigt) leicht
angehobene Position (wie durch die gestrichelten Linien gezeigt).
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Wenn
durch den Aufprallsensor 12 kein Aufprall erfasst wird,
wird der Elektromotor 9 danach in die umgekehrte Richtung
gedreht und das Rückhalterohrelement 5 wird
zurück
in die Ausgangsposition gebracht.
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Wenn
durch den Aufprallsensor 12 dagegen ein tatsächlicher
Aufprall erfasst wird, wird der Elektromotor 9 weiter in
der normalen Richtung gedreht, so dass die Zahnradgehäuse 7 nach
vorne bewegt werden, wie durch Pfeil C gezeigt, und das Rückhalterohrelement 5 wird
in der durch Pfeil D gezeigten Richtung, wie in 3b gezeigt,
gedreht. Dadurch wird das Rückhalterohrelement 5 in
die voll ausgefahrene Position angehoben. Da das Rückhalterohrelement 5,
wenn es voll ausgefahren werden soll, bereits leicht angehoben ist,
ist eine wesentlich geringere Zeit erforderlich, damit das Rückhalterohrelement 5 die
voll ausgefahrene Position erreicht, als notwendig ist, damit das
Rückhalterohrelement 5 aus der
Ausgangsposition, die in 3a mit
durchgezogenen Linien angezeigt ist, die voll ausgefahrene Position
erreicht. Das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
kann somit innerhalb einer kurzen Zeitdauer, nachdem ein Fahrzeugaufprall
durch den Aufprallsensor 12 erfasst worden ist, den Fahrzeuginsassen zurückhalten.
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Falls
gewünscht,
kann die Steuereinheit 11 so ausgelegt sein, dass ein Rückhalterohrelement 5 in
die voll ausgefahrene Position angehoben wird, wenn der Aufprallvorhersagesensor 13 das
Auftreten eines Fahrzeugaufpralls vorhergesagt hat. Dies gestattet
es, dass das Rückhalterohrelement 5 vor
dem Auftreten des eigentlichen Aufpralls voll ausgefahren ist.
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Das
Rückhalterohrelement 5 wirkt,
wenn es ausgefahren ist, im Wesentlichen direkt auf das Becken des
Fahrzeuginsassen, der durch das beim Aufprall wirkende Trägheitsmoment
nach vorne geschleudert wird, so dass der Unterkörper des Fahrzeuginsassen,
einschließlich
der Hüfte
und der Taille des Insassen, effektiv an der Vorwärtsbewegung
gehindert wird oder vermieden werden kann, dass der Fahrzeuginsasse
abtaucht.
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4a bis 4c sind
Schaubilder, die die zeitlichen Verläufe der Abbremsung verschiedener menschlicher
Körperteile
zeigen. Die durchgezogenen Linien entsprechen dem Fall, in dem das
Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung in Kombination mit einem Sicherheitsgurt eingesetzt worden
ist. Die unterbrochenen Linien entsprechen dem Fall, in dem nur
ein Sicherheitsgurt für
das Zurückhalten
des Fahrzeuginsassen verwendet wurde. Die gestrichelten Linien entsprechen dem
Fall, in dem ein herkömmlicheres
Rückhaltesystem,
welches ein Vorderende eines Sitzes anhebt, in Kombination mit einem
Sicherheitsgurt verwendet wurde.
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Wie
durch diese Schaubilder gezeigt, ermöglicht die vorliegende Erfindung
die Abbremsung der Hüfte
des Fahrzeuginsassen zu Beginn in einer frühen Phase des Aufpralls im
Vergleich zu den anderen beiden Fällen. Gemäß der vorliegenden Erfindung traten
die Spitzen der Abbremsung der Hüfte
des Fahrzeuginsassen früher
auf als in den beiden herkömmlichen
Fällen
(um Δt3).
Dasselbe gilt für
die Abbremsung des Kopfes und der Brust des Fahrzeuginsassen. Die
Spitzen der Abbremsung von Kopf und Brust traten auch früher auf
(um Δt1
bzw. Δt2).
Außerdem
waren die Spitzenwerte der Abbremsung von Kopf und Brust um ΔG1 bzw. ΔG2 geringer
als in den herkömmlichen
Fällen.
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Da
der Unterkörper
des Fahrzeuginsassen bei einem Aufprall an der Bewegung nach vorne
gehindert wird, können
aus der Kollision zwischen den Füßen und
Knien des Fahrzeuginsassen und dem Armaturenbrett oder anderen Vorrichtungen
des Fahrraums entstehende Verletzungen vermieden werden. Da die
Beschleunigungspegel verschiedener Teile des Fahrzeuginsassen außerdem bei
dem Aufprall früh
ansteigen, können
die Spitzenpegel der auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Abbremsung verringert
werden. Dies ist ausgesprochen vorteilhaft, da der Spitzenpegel
der Abbremsung im Wesentlichen die Schwere der Verletzungen des
Fahrzeuginsassen bestimmt.
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Wenn
es trotz der Vorhersage eines Aufpralls zu keinem Aufprall gekommen
ist oder wenn der Aufprallsensor 12 innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer
nach einem Vorhersagesignal (welches bewirkt hat, dass das Rückhalterohrelement 5 leicht angehoben
wird) kein Erfassungssignal erzeigt, wird der Elektromotor 9 in
der umgekehrten Richtung gedreht und das Rückhalterohrelement 5 wird
zurück
in die Ausgangsposition gebracht. Somit wird der Sitzunterteil 2 zurück in den
Ursprungszustand gebracht und der Fahrzeuginsasse kann das Fahrzeug
weiter ungehindert bedienen. Wenn der Sitzunterteil 2 entsprechend
angepasst ist, kann der Sitzunterteil 2 auch dann, wenn
das Rückhalterohrelement 5 in
die voll ausgefahrene Position betätigt wird, zurück in den
Ursprungszustand gebracht und wie zuvor verwendet werden. Somit
kann das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
der vorliegenden Erfindung so konstruiert sein, dass es problemlos
wiederholt betätigt werden
kann.
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5 und 6 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In diesen Zeichnungen sind diejenigen
Teile, welche denen der vorhergehenden Ausführungsform entsprechen, mit ähnlichen
Zahlen bezeichnet und die Beschreibung dieser Teile wird nicht wiederholt.
Anstelle der Kombination aus Gewindestange 7a und Mutterelement 10 setzt
die zweite Ausführungsform
eine Kombination aus einem Einwege-Verriegelungsmechanismus 14 und
ein am rückwärtigen Ende
des Einwege-Verriegelungsmechanismus vorgesehenes pyrotechnisches
Stellglied 15 ein. Das pyrotechnische Stellglied 15 kann
nur an einer Seite des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems oder an beiden
Seiten des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems
vorgesehen sein.
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Das
Käfigelement 4a befestigt
das pyrotechnische Stellglied 15. Wie am besten in 7 zu
sehen, die den Einwege-Verriegelungsmechanismus 14 und
das pyrotechnische Stellglied 15 etwas eingehender zeigt,
umfasst das pyrotechnische Stellglied 15a einen Zylinder 23 mit
einem in einer Innenbohrung davon auf gleitende Weise aufgenommenen Kolben 21.
Ein Gaserzeuger 24 ist in einem unteren oder hinteren Ende
des Zylinders 23 aufgenommen. Das hintere Ende der Gewindestange 7a ist
in dem Zylinder 23 aufgenommen und liegt an dem Kolben an
(auf eine verhältnismäßig drehbare
Weise).
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Zwischen
dem Kolben 21 und dem Gaserzeuger 24 sind ein
elastomeres Dichtelement 25 und eine Kompressionsspiralfeder 26 angeordnet.
Die Kompressionsspiralfeder 26 drängt den Kolben 25 normalerweise
in die Richtung einer Betätigung
(oder in die Vorwärtsrichtung).
Das Dichtelement 25 stellt in der Axialrichtung eine Elastizität bereit
und verhindert die Leckage von Gas, wenn der Gaserzeuger 24 betätigt wird.
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Der
Einwege-Verriegelungsmechanismus 14 ist an dem Vorderende
des Zylinders 23 bereitgestellt. Der Einwege-Verriegelungsmechanismus 14 umfasst
ein fest an dem Vorderende des Zylinders 23 um die Gewindestange 7a angebrachtes
Gehäuse 28,
ein Eingriffstück 29 mit
einem mit Innengewinde versehenen Abschnitt, der das Gewinde der
Gewindestange 7a in Eingriff nimmt, und eine in dem Gehäuse 28 aufgenommene
Feder 30, um das Eingriffstück 20 in Richtung
auf den Zylinder 23 oder nach hinten zu drängen.
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Die
innere Bohrung des Hohlraums 28 umfasst einen Teil 28a mit
großem
Durchmesser und einen verjüngten
Teil 28b, der mit dem hinteren Ende des Teils mit großem Durchmesser 28a verbunden
ist und dessen Durchmesser sich progressiv von dem Teil mit großem Durchmesser
weg verringert, und ein Teil der äußeren Umfangsfläche des
Eingriffstücks 29 befindet
sich in Oberflächenkontakt
mit der Innenoberfläche
des verjüngten
Teils 28b. Das Eingriffstück 29 wird daher in
dem zusammengesetzten Zustand, der in 7 gezeigt
wird, gegen die abgeschrägte
innere Oberfläche
des verjüngten
Teils 29 gedrängt und
dieser bewirkt wiederum, dass der Gewindeabschnitt des Eingriffstücks 29 gegen
das Gewinde der Gewindestange 7a gedrängt wird.
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Wenn
die Gewindestange 7a nach vorne bewegt wird (nach links
in der Zeichnung), kann sich das Eingriffstück 29 daher zusammen
mit dem Kolben 21 gegen die Federkraft der Feder 30 bewegen. Sobald
das Eingriffstück 29 den
Teil mit großem Durchmesser 28a erreicht,
wird das Eingriffstück 29 im
Wesentlichen außer
Eingriff mit der Gewindestange 7a gebracht und die Gewindestange 7a kann
sich mit dem Kolben frei bewegen. Wenn dagegen die Gewindestange 7a in
den Zylinder 23 gedrängt
wird, wird das Eingriffstück 29 gegen
den verjüngten
Teil 28b gedrängt
und dieser drängt
das Eingriffstück 29 wiederum
in eine feste Ineingriffnahme mit dem Gewinde der Gewindestange 7a.
Somit wird die Gewindestange 7a bezüglich des Zylinders 23 in
einer festen Position gehalten. In der veranschaulichten Ausführungsform
wurde nur ein Eingriffstück 29 verwendet,
aber es kann auch eine Vielzahl solcher Eingriffstücke verwendet
werden, um die Gewindestange 7a im Wesentlichen über den
gesamten Umfang in Eingriff zu nehmen. Falls gewünscht, kann auf die umgekehrte
Drehung des Motors 9 verzichtet werden. Beispielsweise
kann die Antriebswelle des Motors 9 manuell unter Verwendung
eines geeigneten Werkzeugs in der umgekehrten Richtung gedreht werden.
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Im
Folgenden wird die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform
beschrieben. Bis zu dem Punkt, wenn der Aufprallvorhersagesensor
eine Möglichkeit
eines Fahrzeugaufpralls anzeigt, unterscheidet sich der Steuerprozess
für die
zweite Ausführungsform
nicht von dem der vorherigen Ausführungsform. Anders ausgedrückt, wenn
ein Aufprall vorhergesagt wird, dreht der Motor 9 die Gewindestange 7a in
der normalen Richtung. Dies bewirkt, dass das Eingriffstück 29 zu
dem Zylinder 23 geschoben wird, so dass das Eingriffstück 29 die
Funktion des Mutterelements 10 der vorherigen Ausführungsform
ausführt
und die Zahnradgehäuse 7 bewegen sich
nach vorne und bewirken dadurch ein leichtes Anheben des Rückhalterohrelements,
wie in 6a durch die gestrichelten Linien
gezeigt. Hat es trotz der Vorhersage keinen Aufprall gegeben, wird
der Elektromotor 9 in der umgekehrten Richtung gedreht und
das Rückhalterohrelement 5 wird
zurück
in die Ausgangsposition gebracht.
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Wenn
durch den Aufprallsensor 12 tatsächlich ein Fahrzeugaufprall
erfasst wird, wird der Gaserzeuger 24 aktiviert und der
dadurch entstehende Anstieg des Innendrucks des Zylinder 23 drängt den Kolben 21 aus
dem Zylinder 23 oder nach vorne. Dadurch wird die Gewindestange 7a nach
vorne geschoben. Die Vorwärtsbewegung
der Gewindestange 7a erfolgt im Wesentlichen ohne jeden
Widerstand, da die Vorwärtsbewegung
der Gewindestange 7a das Eingriffstück 29 außer Eingriff
mit der Gewindestange 7a bringt. Die Vorwärtsbewegung
der Gewindestange 7a dreht den Arm 6 um die Schwenkwelle
des Zahnradgehäuses 7 und
das Rückhalterohrelement 5 wird über den
Sitz 1 angehoben, wie in 6b gezeigt.
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Da
das Rückhalterohrelement 5 bereits
leicht angehoben ist, wenn das Rückhalteelement 5 voll
angehoben werden soll, ist auch in dieser Ausführungsform wesentlich weniger
Zeit erforderlich, damit das Rückhalterohrelement 5 die
voll ausgefahrene Position erreicht, als notwendig ist, damit das
Rückhalterohrelement 5 die
voll ausgefahrene Position aus der Ursprungsposition erreicht, welche
in 6a durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist.
Daher kann das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
den Fahrzeuginsassen innerhalb einer kurzen Zeitdauer zurückgehalten
werden, nachdem ein Auftreten eines Fahrzeugaufpralls durch den
Aufprallsensor 12 erfasst worden ist.
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Wenn
der Gaserzeuger 24 aufgehört hat, Gas zu erzeugen, geht
die Antriebskraft des pyrotechnischen Stellglieds 15 verloren.
Der Einwege-Verriegelungsmechanismus hält das Rückhalterohrelement 5 jedoch
in der angehobenen Position. Wenn das Rückhalterohrelement 5 dazu
ausgelegt ist, eine kontrollierte Deformation zu unterlaufen, kann
es den Aufprall des Ausfahrens des Rückhaltesystems und des Fahrzeugaufpralls
selbst absorbieren und die Abbremsung des Fahrzeuginsassen zusammen
mit dem Sicherheitsgurt auf günstige
Weise steuern.
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Das
pyrotechnische Stellglied 15 kann entweder nur an einer
Seite des Sitzes 1 oder an beiden Seiten des Sitzes 1 vorgesehen
sein. Wen zwei pyrotechnische Stellglieder verwendet werden, kann
jedes einzelne Stellglied kleiner sein als das, welches nur an einer
Seite des Sitzes 1 bereitgestellt ist. Dies kann für die Integration
des Rückhaltesystems
in den Sitz auf ausgesprochen unauffällige und kompakte Weise von
Nutzen sein.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen
davon beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann offensichtlich,
dass zahlreiche Veränderungen
und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der
vorliegenden Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wird, abzuweichen.