SE507008C2 - Förfarande och system för minskande av personskada vid frontkollision - Google Patents

Description

15 20 25 30 507 008 2 Ett optimalt förlopp kan följaktligen beskrivas som ett där föraren redan innan krocken befmner sig så nära inredningen att han redan initialt belastar denna. Därmed blir föraren en del av fordonets levande massa och kan således tillgodogöra sig även frontens deforrnationszon som en förlängd uppbromsningssträcka, vilket sänker belastningarna.

En förare sitter på ungefär samma avstånd från inredningen oberoende av bilens storlek, varför det ställs betydligt större krav på en liten bils krockkuddesystem. För ökad säkerhet gäller att sâ snabbt som möjligt vid en kollision koppla föraren till bilen för att därmed begränsa skadenivåerna. Detta medför bl a att rattupphängningen måste vara stabil för att snabbt kunna bygga upp en reaktíonskraft. En för mjuk rattupphängning medför att den deformerar sig utan att absorbera energi under den kritiska fasen då fordonet fortfarande deformeras. Ett ytterligare sätt att åstadkomma snabb koppling av föraren till bilen är att använda mycket aggressiva och hårda lcrockkuddar som snabbt blåses upp och därmed snabbt kopplar föraren till bilen.

Det fmns ett skeende som inträffar med de flesta rattupphängningssystem och som dramatiskt påverkar systemets funktion i verklig trafikmiljö. När en obältad förare når inredningen under en krock är det dennes knän som först kommer i kontakt med inredningen, detta beroende på att knäna i normalfallet är de kroppsdelar som befinner sig närmast inredningen. När så knäna belastar knäbalken trycker denna upp rattupphängningen, vilket i sin tur medför att ratten både trycks från förarens bröstkorg och vinklas uppåt. När föraren sedan belastar krockkudden har denna och ratten intagit en mycket ogynnsam vinkel, medförande att föraren belastar rattringens nedre del utan någon nämnvärd krockkudde emellan. Detta fenomen ger två negativa effekter. Förarens kontakt med kudden senareläggs så att pulsen inte kan utnyttjas och ratten intar en ogynnsam vinkel mot kroppen. För närvarande kompenseras detta genom att la-ockkudden görs större och aggressivare.

Detta problem har observerats i amerikanska studier av olyckor med krockkuddeutrustade bilar. Huvudskador minskar medan skador i bröstkorgen orsakade av rattringens nedre del dominerar.

I andra tester har tre parallella förutsättningar utprovats, obältad förare med krockkudde, trepunktsbälte och krockkudde samt endast höftbälte och krockkudde.

Resultaten blev att den bäst kombinationen var höftbälte och krockkudde, vilket gav minst skador. Med trepunktsbälte är kombinationen för styv eftersom krockkudden är optimerad 10 15 20 25 30 507 008 3 mot obältad. Med endast höftbälte kan ej knäna trycka den konventionella rattupphängningen framåt och vinkla ratten uppåt, varvid, pga detta faktum, kombinationen höftbälte och krockkudde fungerade bäst. Dessa försök visade alltså att krockkuddar för närvarande inte alls är optimerade mot en åkande med trepunktsbälte.

Ett ytterligare problem som uppstår när rattupphängningen och ratten vinklas uppåt är att rattupphängningens förmåga att absorbera rörelseenergi avtar. Genom tillförandet av ytterligare deformation påverkas rattupphängningens reglerade kollaps i färdriktningen.

Sammanfattningsvis kan problemen med dagens rattupphängningar sägas utgöras av att: Knäislag medför en uppvinkling av ratten, varvid krockkuddens skydd mot rattens nedre del begränsas. Rattupphängningen måste förstärkas, vilket ökar både kostnader och vikt. Den energiupptagning som rattupphängningen erbjuder i axiell riktning uppvisar en begränsad verkan eftersom den verkliga belastningen till följd av rattuppvinklingen ej uppstår axiellt.

Dagens krockkuddesystem är optirnerade för obältade förare. Krockkuddama är ofta överdimensionerade.

Genom införandet av färre rörliga delar och därmed begränsa rattens inställningsmöjligheter kan riskerna för att ratten ytterligare kan åka ifrån föraren och vinklas uppåt reduceras. Det är således för närvarande vanligt att rattupphängningssystem avsedda för ratt med krockkudde saknar justeringsmöjligheten.

Det är ett syfte med föreliggande uppfmning att övervinna de ovan angivna nackdelarna.

Detta syfte uppnås med ett förfarande och system för rattupphängning som först nämnts ovan och som utmärker sig av de särdrag som framgår av den kännetecknade delen av bifogade självständiga patentkrav.

Ytterligare särdrag och fördelar med uppfmningen kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen av en föredragen utföringsform av uppfinriingen, vilken utgör ett exempel och således ej är begränsande for uppfmningens skyddsomfång. För att underlätta förståelsen är i texten införda hänvisningar till bifogade ritningsfigurer, i vilka ekvivalenta eller liknande delar givits samma hänvisningsbeteckning.

Fig 1 visar schematiskt och i perspektiv en utföringsform av föreliggande uppfmning.

Fig 2 visar systemet enligt fig l delvis bordbrutet och från sidan. 10 15 20 25 30 507 008 4 Fig 3 visar systemet enligt fig 1 betraktad framifrån.

I ñg 1 visas schematiskt ett rattupphängningssytem enligt en utföringsform av föreliggande uppfmning. Systemet beskrivs i anslutning till en ej visad personbil och är upphängt vid en rattbalk 1 sträckande sig under instrumentpanelen emellan bilens s.k. A- stolpar, vilka t ex kan utgöra infástningen för dörrar och fönster i en personbil.

Rattupphängningssystemet innefattar en krockkuddeförsedd ratt med rattaxel 8 som är ansluten till fordonets styranordníng och som är för styrning vridbart uppburen i ett hàllarorgan. Hällarorganet är i sin tur svängbart anordnat kring en bäraxel sträckande sig tvärs fordonet och är medelst ett brytbart låsmedel under normala förhållanden låst i ett bestämt utgångsläge i förhållande till bäraxeln. Ett drivorgan är anslutet till hâllarorganet för att i händelse av en frontkollision anbringa hällarorganet en tillräcklig kraft för att övervinna låsmedlets fastlâsning och svänga hâllarorganet i en riktning inrättande rattaxeln i ett väsentligen horisontellt läge och därmed rattringen i ett väsentligen vertikalt läge framför fordonets förare.

I föreliggande utföringsform är hällarorganet försett med organ för justering av rattaxelns och därmed rattens läge i höjd- och djupled, efter förarens önskemål, när hallarorganet befmner sig i utgångsläget.

Ett bygelformigt rattupphängningsrör 2 är med sina ändar fast anordnade, t ex svetsat, vid rattbalken l. Rattupphängningsröret innefattar i föreliggande utföringsform den bäraxel 2, kring vilken hållarorganet är svängbart uppburet.

Hállarorganet innefattar i föreliggande utföringsform ett rattaxeln uppbärande förband 7 som är svängbart anordnat vid rattupphängningsröret 2.

Rattaxeln 8 är vridbart lagrad i ett glidrör 9, som i sin tur är axiellt förskjutbart anordnat i ett rör 10, vilket är fast förbunden med förbandet 7. Vid glidrörets undersida är anordnat en kuggrad 7.2, avsedd att även den sättas i ingrepp med en komplementärt utformad justeringsmekanism Förbandet 7 utgörs här av ett U-bockat plâtförband med vridförstyvande plâtbockningar, vilket förband vid sina fria ändar är svängbart uppburet av rattupphängningsröret 2. Vid förbandets 7 resp ytterkanter, i anslutning till den svängbara infástningen, är anordnat en kuggrad 7.1 avsedd att sättas i ingrepp med en komplementärt utformad justeringsmekanism.

Pâ rattupphängningsröret 2 är vidare anordnat två kring detta individuellt vridbart 10 15 20 25 30 507 008 5 uppburna organ, i form av motorhus 3.1 och 3.2, ett vid vardera sidan av förbandet. I vardera ett av dessa motorhus är anordnat en elmotor 5 resp 6 försedd med ett kugghjul på sin utgående axel.

Hållarorganets övre del innefattar således törbandet 7 och hållarorganets nedre del innefattar motorhusen.

Ett kugghjul 4 försett med en utvändig kugglcrans är anordnat på rattupphängningsröret 2 mellan motorhusen 3.1 och 3.2, samt invändigt U-förbandet 7.

Kugghjulet 4 uppvisar en diameter som medger ingrepp med kuggraden 7.2 vid glidröret.

Ett drivorgan är enligt föreliggande uttöringsform anslutet till hållarorganet för att i händelse av krock påverka hållarorganet inrätta rattaxeln i kollisionsläge. Enligt föreliggande utföringsform är en förskjutbar knäbalk 12 ansluten till motorhusen 3.1, 3.2, för att belastad av förarens knän överföra dessa krafter till de vridbart uppburna motorhusen. Knäbalken är via ett medel 13 anslutet till motorhusen på axiellt avstånd från deras svängningsaxel - bäraxeln, varvid åstadkomms ett vridmoment i hållarorganet.

Knäbalken 12 består av ett rör som är svängbart anordnat vid rattbalken 1 och vid vilket är anordnat en nedhängande plåt, denna plåt kan befmna sig mellan rattupphängningen och inredningspanelen eller t ex utgöra en del av inredningspanelen.

Mellan motorhusen 3 och knäbalken 12 är företrädesvis anordnad en energiabsorberande länk 13 som är avsedd att vid en bestämd belasming deformera sig och på så sätt begränsa det kollisionsváld som drabbar förarens knän och höfter. Deforrnationen bör dock ske först efter att hållarorganet vridits till kollisionsläget.

Båda elmotorerna 5 och 6 sitter fast monterade i resp motorhus. Motorhusen är upphängda vid rattupphängningsröret 2 och hindras i utgångsläget att vridas kring röret 2 medelst vridsäkringsorgan 14, som först vid en belasming överstigande en bestämd nivå frigör motorhuset för vridning. Vridsälcringsorganet kan t ex utgöras av brytpinnar, fjäderbelastade kullås, hakar eftergivliga vid belastningar överstigande en bestämd nivå eller andra för fackmarmen kända medel.

Vid normala körförhållanden fungerar rattupphängningssystemet som vilket annat rattupphängningssystem som helst med den fördelen att det kan erbjuda tvâ steglösa rattjusteringsmöjligheter. Systemet kan justera ratten i djupled, dvs ratten går att justera mot och från föraren, samt ratten kan tiltas uppåt och nedåt innebärande att förarens bekvämlighetsönskemål kan tillgodoses. 10 15 20 25 30 507 008 6 Djupjusteringen manövreras, såsom framgår av fig 2, genom reglering av elmotorn 6, vars kugghjul 6.1 genom ingrepp vrider kugghjulet 4. När kugghjulet 4 vrids påverkas kuggstången 7.2 så att glidröret 9 antingen förflyttas framåt eller bakåt, beroende på i vilken riktning kugghjulet 4 vrids av elmotorn 6. Rattaxeln 8, på vilken ratten är monterad, är i axiell riktning ñxerad i glidröret men kan genom lagring vridas i glidröret. När glidröret 9 förflyttas i axiell riktning töljer således rattaxeln med i rörelsen.

Tiltrörelsen, såsom framgår av ñg 2 och 3, manövreras genom att elmotorn 5 med kugghjulen 5.1 påverkar förbandets kuggkransar 7.1. Elmotorns 5 rörelse får förbandet 7 att svänga kring rattupphängningsröret 2, vilket innebär att rattaxeln och ratten ändrar vinkel beroende på i vilken riktning elmotom vrider kugghjulen.

När rattinställningen ej utsätts för justering är axlama hos de båda elmotorerna 5 och 6 låsta, vilket innebär att det inte går att vrida runt motorerna eller de vid motorernas utgående axel anordnade kugghjulen. Justeringsmekanismen är internt fixerad.

Om fordonet av någon anledning krockar uppstår följande situation. N är fordonet börjar bromsas upp fortsätter förarens kropp till följd av masströgheten framåt i kupén.

Förarens knän, som befmner sig relativt nära inredningen, slår i knäbalken 12 som är uppburen av rattbalken 1. Knäbalken 12 förskjuts framåt mot motorhusen. Mellan knäbalken 12 och motorhusen 3.1, 3.2 överför energiabsorbenten 13 kraften till motorhusen som utsätts för en lika stor kraft som knäbalken 12. Energiabsorbenten överför i detta läge hela kraften utan att själv deformeras. När belastningen mot motorhusen är tillräckligt stor bryts motorhusens brytpinnar av och motorhusen vrids kring rattupphängningsröret 2.

När hållarorganet nått sitt ändläge, intagit kollisionsläget och belastningen mot lcnäbalken stiger, börjar energiabsorbenten i knäbalken att deformeras och begränsar därmed de förarens lår belastande kraftema.

Genom att anordna motorhusen individuellt svägnbara kan de med en given förskjutning av knäbalken genom val av hävarmar bringas att svänga i olika utsträckning kring svängningsaxeln 2. Val av avstånd mellan svängningsaxeln och kuggraden 7.2 resp. rattaxelinfástningen vid törbandet innebär ytterligare möjlighet att inbördes reglera olika svängnings- respektive förskjutningsutväxlingar i hållarorganet. Härigenom kan t ex med låsta motoraxlar åstadkommas att rattaxeln 8 under inverkan av kugghjulet 4, och indirekt av det låsta kugghjulet 6.1, förskjuts axiellt mot föraren under hållarorganets intagande av kollisionsläge. 10 15 20 25 30 507 008 7 När förarens bröstkorg belastar krockkudden och därmed rattupphängningen är det fördelaktigt att i rattupphängningen åstadkomma någon form av energiabsorbtion. Detta kan ex vis utföras genom att rattaxeln tilläts tryckas in i glidröret och deforrnera detta. Ett annat exempel är att låta glidrörets kuggar deforrneras mot kugghjulet. Även andra för fackmarmen kända arrangemang för axiell rörelseenergiabsorbtion är tillämpliga.

Således åstadkommes en rattupphängning som vid kollision tiltar rattaxeln till ett väsentligen horisontellt läge, vilket ger ett fördelaktigt lägen framför föraren för ratt och rattaxel så att dessa kan mottaga och uppbromsa föraren.

Ratten förskjuts mot föraren och bryts, på gnmd av rattaxelns horisontella läge, inte uppåt varför krockkudden kommer i kontakt med föraren mycket tidigt i krocksekvensen och rattupphängningens kollaps enklare kan dimensioneras.

Knäbalken 12 är företrädesvis utförd i ett stycke men kan även vara delad i två eller flera individuellt rörliga delar. Knäbalken, eller knäbalkarna, kan även vara försedd med en urtagning eller slits för att tillåta rattaxeln 8 fritt svängrum. I denna slits kan vara anordnat ett glidlager 11 eller andra organ som bidrar till styrning och/eller stabiliserina av rattaxeln. Även om ovan beskrivits en utföringsforrn med elektriskt reglerbara inställningsrnöjligheter, bör det förstås att de elektriska motorema i andra utföringsforiner exempelvis kan ersättas av låsbara ickedrivna kugghjulsförsedda axlar. Med dessa axlar i ett friläge tilläts föraren att manuellt justera rattinstâllningen med avseende på djup och höjd och när ett önskat läge intagits kan axlarna medelst lämplig medel läsas mot vridning.

Härmed åstadkommes motsvarande justeringsmöjligheter om än manuellt. I en arman utföringsforrn kan hållarorganet helt sakna justeringsmöjligheter.

Systemet kan även vara försedda med låsorgan i stånd att läsa rattaxeln i kollisionsläget när detta intagits, t ex genom att hakorgan är anordnade för detta ändamål.

Rattupphängningssystemet kan vara utfört med ett hållarorgan som endast är svängbart i ett intervall, vars ena ändläge utgörs av nämnda kollisionsläge.

I en ytterligare utföringsforrn kan till rattupphängningssystemet tillföras upphängningen av pedaler svängbara kring t ex rattupphängningsröret 2. Pedalemas upphängning skulle kunna utföras även den på ett sådant sätt att stora krafter mot pedalema, orsakade av en förare som vid kollision tar spjäm mot dessa, åstadkommer ett likartat 507 008 8 förlopp där t ex brytpinnar eller liknande kraftbelastrflngsbevakande organ kan utlösa en motsvarande svängningsrörelse av hållanorganet.

Claims (9)

10 15 20 25 30 507 008 Patentkrav

1. l. Förfarande för minskade skador hos förare vid frontkollision av fordon innefattande en krockkuddeförsedd ratt med en rattaxel (8) som för styrning är vridban uppburen i ett hållarorgan, vilket hållarorgan i sin tur är svängbart anordnat kring en på avstånd från rattaxeln anordnad bäraxel (2) sträckande sig tvärs fordonet och medelst ett brytbart låsmedel (14) under normala förhållanden är låst i ett bestämt läge i förhållande till nämnda bäraxel (2), k ä n n e t e c k n at a v att en islagsyta (12) anordnad i anslutning till fordonets inredningspanel och ansluten till hållarorganet vid kollisionen ansätts av förarens knä anbringande ett vridmoment på hållarorganet kring bäraxeln (2), varvid hållarorganet därigenom svängs kring bäraxeln (2) och inrättar rattaxeln i ett väsentligen horisontellt kollisionsläge framför föraren och rattringen därmed väsentligen vertikalt framför fordonets förare.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n at a v att rattaxeln (8) vid intagande av lcollisionsläget förskjuts axiellt mot föraren.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att rattaxelns (8) infästning av axiell kollisionsbelastning deformeras under upptagande av energi.

4. Rattupphängningssystem i fordon, innefattande en krockkuddeförsedd ratt med en rattaxel (8) som är ansluten till fordonets styranordning och som för styrning är vridbart uppburen i ett hållarorgan (3, 4, 5, 6, 7, 9, 10), vilket hållarorgan i sin tur är svängbart anordnat kring en bäraxel (2) sträckande sig tvärs fordonet och medelst ett brytbart låsmedel (14) under normala förhållanden är låst i ett bestämt läge i förhållande till nämnda bäraxel (2), varvid rattaxeln uppvisar ett bestämt vinkelutgångsläge i förhållande till ett horisontalplan, vanligen framåt snett nedåt, k ä n n e t e c k n a t a v att bäraxeln (2) via hållarorganet är anordnat på radiellt avstånd från rattaxeln (8), att en för förarens knä avsedd islagsyta (12) är förskjutbart anordnad i anslutning till fordonets inredningspanel, att islagsytan är ansluten till hållarorganet (3, 4, 5, 6, 7, 9, 10) på avstånd från bäraxeln (2), varvid islagsytan (12) vid kollision belastas av förarens knän anbringande hållarorganet ett vridmoment kring bäraxeln (2) övervinnande låsmedlets låsande verkan och svängande hållarorganet i en riktning inrättande rattaxeln (8) i ett väsentligen horisontellt läge inrättande rattringen väsentligen vertikalt framför fordonets förare.

5. S. Rattupphängningssystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att rattaxeln (8) är anordnad ovanför bärarmen (2). a v att

6. Rattupphängningssystem enligt krav 4 eller S, k ä n n e t e c k n a t islagsytan är ansluten till hållarorganet (3, 4, S, 6, 7, 9, 10) på avstånd under bäraxeln (2). 10 15 507 008 10

7. Rattupphängningssystem enligt något av kraven 4 till 6, k ä n n e t e c k n at a v att hållarorganet uppvisar två fritt från varandra svängbart kring bäraxeln (2) uppbuma delar, en övre del (7) och en nedre del (3), att ett vinkellåsorgan (5_l, 7. l) är anordnat forbindande delarna för reglerbar inbördes vinkelinställning, att ett axiellt reglerorgan (6. l, 4, 7,2) är anordnat i den övre delen for i axiell riktning reglerbart upptagande av rattaxeln.

8. Rattupphängningssystem enligt krav 7, k ä n n e t e c k n at a v att rattaxeln (8) är axiellt fixerad och vridbart anordnat i en glidhylsa (9) som är axiellt förskjutbart upptagen i den övre delen av hållarorganet, att en kuggrad (72) är anordnad vid undersidan av glidhylsan (9), att ett kugghjul (4) är anordnat i ingrepp med kuggraden (7.2), att kugghjulet (4) är vridbart anordnat kring bäraxeln (2) samt att ett reglerbart kugghjul (6. 1) är anordnat i ingrepp med kugghjulet 4 för axiell reglering av rattaxeln.

9. Rattupphängningssystem enligt något av kraven 6 till 8, k ä n n e t e c k n at a v att en energiabsorbetande anslutningsdel (13) är anordnad mellan islagsytan (12) och hållarorganet samt att den energiabsorbsorrnerande delen (13) dimensionerad att absorbera energi först vid en belastning överstigande brytandet av låsmedlet och frigörandet av hållarorganet.