SE507771C2 - Anordning och förfarande för skydd av åkande i fordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 507 771 2 fordonets kaross. Vid en eventuell kollision, när ratten och därigenom också styrkolonnen påverkas med en mycket stor kraft till följd av att den åkande slungas framåt, kommer denna kraft att överföras från ratten till styrkolonnen. Detta medför att styrkolonnen förflyttas ett visst stycke i förhållande till karossen. Under denna förflyttning kommer energi att upptas, vilket i sin tur minskar påkänningarna på föraren under krockförloppet.

Genom patentdokumentet US 4978138 är det förut känt ett arrangemang för energiabsorption i ett styrsystem. för fordon. Arrangemanget fungerar enligt principen att om föraren inte är fastspänd med bilbältet kommer styrsystemet att ta upp energi då föraren slungas mot ratten vid en eventuell detta arrangemanget en särskild deformerbar och energiupptagande platta som står i förbindelse med styrkolonnen. För att kollision. För ändamål innefattar avgöra huruvida föraren har bilbältet på sig finns en sensor anordnad i anslutning till bilbältets infästning.

Detta kända arrangemang innefattar även en anordning för skydd av förarens knän, vilken aktiveras i beroende av om föraren är fastspänd med bilbältet eller ej. Om föraren är fastspänd kommer kraften från dennes knän att upptas av knäskyddet under det att ratten förflyttas, varigenom man kan förhindra att förarens överkropp och huvud träffar ratten.

Arrangemanget enligt detta dokument är behäftat med en nackdel i det att det inte tar hänsyn till den omständigheten att föraren i vissa körfall faktiskt kan träffa ratten i samband med en kollision även om denne är fastspänd med bilbältet. Detta kan ske t.ex. när föraren har sätet placerat i en långt framskjuten position eller när bilbältet uppvisar ett onormalt stort slack. 10 15 20 25 30 35 507 771 3 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett huvudändamål med den föreliggande uppfinningen är således att lösa ovannämnda. problenu och åstadkomma en förbättrad anordning för energiupptagning i ett styrsystem för ett motorfordon, som i synnerhet tillhandahåller en optimal energiupptagning oberoende av om bilbältet används av föraren. Detta ändamål uppnås med en anordning av i in- ledningen nämnt slag, vars kännetecknande särdrag framgår av patentkrav 1. Nämnda ändamål uppnås också genom ett för- farande av i inledningen nämnt slag, vars kännetecknande särdrag framgår av patentkrav 7.

Uppfinningen är avsedd för motorfordon som innefattar en styrkolonn som uppbär en rattaxel och där en kraft normalt utövas av nämnda åkande mot styrkolonnen vid en kollision, varvid styrkolonnen då kan förflyttas i förhållande till fordonets kaross. Uppfinningen innefattar en första energiabsorberande enhet för upptagning av energi vid nämnda förflyttning. Dessutom innefattar uppfinningen en sensor för detektering av ett tillstånd som anger att nämnda åkande är fastspänd med ett bilbälte. Uppfinningen baseras på principen att en andra energiabsorberande enhet är anordnad nællan styrkolonnen och karossen, samt att nämnda sensor är ansluten till en låsenhet som, då nämnda tillstånd detekteras, medger en förflyttning av den andra energiabsorberande enheten i förhållande till karossen.

Under denna förflyttning upptas energi. På så vis kan energiupptagningsförmågan hos styrsystemet varieras i beroende av huruvida föraren har bilbältet på sig eller inte. Detta ger en förhöjd säkerhet för föraren vid en kollision.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar den andra energiabsorberande enheten i sin tur en första vagn som är ansluten till styrkolonnen samt en andra vagn som. är ansluten till fordonets kaross. Dessutom innefattar den ett 10 15 20 25 30 35 507 771 4 energiupptagande element för upptagning av energi vid förflyttning av vagnarna i förhållande till varandra. Dessa två vagnar kan anta två olika tillstånd beroende på om föraren använder bilbältet eller inte. Antingen låses vagnarna i förhållande till varandra eller så frikopplas de så att de kan förflyttas relativt varandra. För detta ändamål innefattar uppfinningen den ovannämnda låsenheten, som styrs med hjälp av en sensor som känner av om bilbältet används. På så vis tillhandahålls en viss förutbestämd energiupptagning i styrkolonnen när föraren har bilbältet på sig och en annan energiupptagning när föraren inte har bilbältet på sig.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hänvisning till en föredragen utföringsform och de bifogade figurerna, där figur 1 är en något förenklad sidovy av uppfinningen enligt den föredragna utföringsformen, figur 2 är en perspektivvy av ett parti av en första energiupptagande enhet enligt utföringsformen, figur 3 är en perspektivvy av en andra energiupptagande enhet enligt uppfinningen, figur 4 visar schematiskt ett förlopp hos uppfinningen i ett första funktionstillstånd, och figur 5 visar schematiskt ett förlopp hos uppfinningen i ett andra funktionstillstånd. 10 15 20 25 30 35 507 771 FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFQRM: I figur 1 visas en något förenklad sidovy av en anordning enligt den föreliggande uppfinningen. Anordningen är i avsedd att samband med ett motorfordon, t.ex. en personbil. Fordonet är på känt sätt synnerhet utnyttjas i försett med en rattaxel 1 som vid sitt övre ändparti uppbär en ratt 2. Rattaxelns 1 nedre ändparti är ansluten till en (ej visad) styrinrättning som på känt sätt är avsedd för styrning av fordonets hjul.

Rattaxeln 1 är upphängd i en styrkolonn 3 på ett sätt som i sig är förut känt och som därför inte beskrivs i detalj här. Exempelvis kan styrkolonnen 3 innefatta medel (visas ej) för justering av rattaxeln 1 i höjd- och djupled.

Vidare är styrkolonnen 3 huvudsakligen lådformig, med en huvudsakligen horisontell ovansida och en något lutande undersida. Styrkolonnen 3 är anordnad på undersidan av fordonets instrumentpanel 4, vars konturer indikeras med en streckprickad linje 5. Dessutom anpassas formen och utförandet hos styrkolonnen 3 anpassas efter respektive fordonstyp där uppfinningen utnyttjas.

Styrkolonnen 3 är inrättad så att den kan absorbera energi vid påverkan av den kraft som uppstår om föraren träffar ratten 2 vid exempelvis en kollision. För detta ändamål är styrkolonnens 3 sidor utformade med längsgående spår 6, vilka företrädesvis är fyra till antalet, varvid två av spåren är anordnade på. den sida av' styrkolonnen 3 som framgår av figur 1 (och varvid de övriga spåren är anordnade på motsatt sida av styrkolonnen 3 och således inte framgår av figur 1). Genom styrkolonnen 3 och spåren 6 sträcker sig tvâ axlar 7, vilka löper huvudsakligen rätvinkligt mot rattaxelns 1 utsträckning. Axlarna 7 är i sin tur roterbart upphängda i konsoler 8, vilka är fast anordnade på utsidan av styrkolonnen 3. 10 15 20 25 30 35 507 771 6 Med hänvisning till figur 2, som är en perspektivvy snett framifrån av styrkolonnens 3 främre ändparti inklusive den ena axeln 7, framgår att axeln 7 är försedd med ett energiupptagande element som företrädesvis utgörs av en utrullningsbar tråd 9. Den ena änden av tråden 9 är infäst i en infästningspunkt 10 i styrkolonnens 3 kortsida 11 medan tråden 9 i övrigt är lindad kring axeln 7 och är företrädesvis även infäst i axeln 7. Tråden 9 utgörs företrädesvis av en grov ståltråd, vilken rullas ut i det fall att förflyttas i förhållande till axeln 7. Vid sådan förflyttning av styrkolonnen 3 erbjuder tråden 9 ett visst motstånd, vars storlek bestäms bl.a. genom trådens 9 dimensioner och styrkolonnen 3 strävar att material samt dess upprullningsdiameter. Pâ så vis kan styrkolonnen 3 absorbera energicmnen förare träffar ratten vid en eventuell kollision.

Respektive konsol 8 är försedd med ett fästelement i form av en hake 12. Med hänvisning återigen till figur 1 framgår att respektive hake 12 har ett parti med ett kilformigt tvärsnitt. Vidare är respektive hake 12 avsedd att monteras i ett motsvarande kilformigt spår (framgår ej av figur 1) i en första, undre vagn 13 som ingår som en del i ett ytterligare energiupptagande arrangemang. Denna vagn 13 är i sin tur förskjutbart anordnad på undersidan av en andra, övre vagn 14, som, är fast anordnad på undersidan av instrumentpanelen 4. Arrangemanget med de två vagnarna 13, 14 kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till figur 3.

Den undre är försedd med ett flertal, företrädesvis fyra, spår eller urtagningar 15 som tjänar vagnen 13 som infästning för de ovannämnda hakarna 12 (jfr. figur 1 och 2) som finns anordnade i styrkolonnens 3 konsoler 8.

När den kompletta anordningen är monterad är således styrkolonnen 3 fast anordnad i förhållande till den undre 10 15 20 25 30 35 597 771 7 vagnen 13, via konsolerna 8 och hakarna 12. Vidare är den övre vagnen 14 försedd med hål eller motsvarande fästorgan 16 avsedda för montering vid instrumentpanelen, som i sin tur är fast förbunden med fordonets karosstruktur.

Den undre vagnen 13 är anordnad i förhållande till den övre vagnen 14 på så vis att den kan glida i sin längsriktning, vilken huvudsakligen överensstämmer med fordonets längsriktning. För detta ändamål är den övre vagnen 14 försedd med ett upphängningsarrangemang, vilket i figur 3 visas schematiskt i form av en längsgående styrning 17.

Givetvis kan fler än en sådan styrning 17 utnyttjas.

Alternativt kan vagnarna vara upphängd i en ram eller en liknande komponent så att den undre vagnen kan förflyttas i sin längsriktning. Denna förflyttning av den undre vagnen 13 i förhållande till den övre vagnen 14 sker då vissa förutbestämda driftstillstånd föreligger, enligt vad som kommer att beskrivas i detalj nedan.

En elektriskt styrd solenoid 18 finns anordnad i den övre vagnen 14. Solenoiden 18 visas schematiskt i figur 3 och innefattar på känt vis en rörlig kolv 19 vars läge styrs genom anslutning av en spänning från en (ej visad) spänningskälla. Kolven 19 är i sitt icke spänningssatta tillstånd i ingrepp med ett motsvarande hål eller urtagning 20 i den nedre vagnen 13. För detta ändamål påverkas kolven 19 i riktning mot hålet 20 med hjälp av en fjäder 21.

Med hjälp av solenoiden 18 kan vagnarnas 13, 14 rörelse i förhållande till varandra styras. I det tillstånd där ingen spänning är ansluten till solenoiden 18 är kolven 19 i ingrepp med hålet 20 som en följd av fjäderns 21 påverkan, vilket medför att vagnarna 13, 14 är låsta i förhållande till varandra. När en spänning ansluts till solenoiden 18 kommer kolven 19 att dras upp, varvid kraften från fjädern 21 övervinns. På så vis dras kolven 19 ur ingrepp med hålet 10 15 20 25 30 35 507 771 8 20, vilket medför att den undre vagnen 13 kan förflyttas huvudsakligen horisontellt i förhållande till den övre vagnen 14. I detta tillstånd utnyttjas också ett andra energiabsorberande element i form av en tunga eller ett band 22 av plåt. Detta plåtband 22, som även visas i figur 1, är infäst med ena änden i den undre vagnen 13 och med den andra änden i den övre vagnen 14. Vidare är plåtbandet 22 något böjt, samt tillhandahåller ett på förhand definierat motstånd, d.v.s. en energiabsorption, vid förflyttning av den undre vagnen 13 i förhållande till den övre vagnen 14.

Solenoiden 18 är ansluten till en (ej visad) sensor- anordning som är inrättad att avkänna ett tillstånd som indikerar om fordonets förare har bilbältet på sig eller detta bilbältets infästningsanordning försedd med en omkopplare som sluts i det fall att bilbältets låstunga är fastlåst. Detta indikerar att föraren använder bilbältet. Omkopplaren är dessutom ansluten till en spänningskälla som i sin tur är ej. För ändamål är företrädesvis inrättad att spänningssätta solenoiden 18 i det fall att bilbältet används. När solenoiden 18 aktiveras dras dess kolv 19 upp ur hålet 20, vilket. medger- den ovannämnda förflyttningen av den undre vagnen 13.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till figur 4 och 5, som något förenklat visar dess funktion i samband med en kollision, varvid ratten 2 och därigenom också styrkolonnen 3 påverkas med en kraft F i riktning åt vänster i figurerna. I figur 4 visas det tillstånd som råder när bilbältet inte används av föraren. Detta innebär att solenoiden 18 är i sitt icke aktiva läge, varvid kolven 19 skjuter ner i hålet 20 i den nedre vagnen 13. Eftersom den nedre vagnen 13 då inte kan förflyttas i förhållande till den övre vagnen 14 kommer istället styrkolonnen 3 att förflyttas i förhållande till den undre vagnen 13, varvid 10 15 20 25 30 35 507 771 9 styrkolonnen 3 förskjuts framåt medan axlarna 7 styrs längs spåren 6. Under detta förlopp rullas den energiupptagande tråden 9 ut (jfr. figur 2), vilket medför att styrkolonnen 3 upptar energi. Detta minskar påkänningarna på föraren under krockförloppet.

Figur 5 visar det tillstånd som råder när föraren istället använder bilbältet. I denna situation aktiveras solenoiden 18 med hjälp av den ovannämnda sensoranordningen. Detta innebär att kolven 19 dras in så att den inte längre skjuter in i hålet 20 i den nedre vagnen 13. Härigenom blir den undre vagnen 13 förskjutbar i förhållande till den övre vagnen 14. När föraren i fordonet träffar ratten 2 kommer således kraften F som då uppstår att överföras till den undre vagnen 13 (via styrkolonnen 3), varigenom den undre vagnen 13 förskjuts åt vänster i figuren. Under detta förlopp kommer energi att upptas med hjälp av det energiabsorberande plåtbandet 22, som under den undre vagnens 13 rörelse sträcks och tänjs ut.

Företrädesvis är energiupptagningsförmågan hos tråden 9«och plåtbandet 22 avstämda på så vis att plåtbandet 22 är mer eftergivligt än tråden 9. I det fall att föraren använder bilbältet innebär detta att styrkolonnen 3 inte förflyttas i förhållande till den undre vagnen 13 vid påverkan av en kraft F. Det innebär också att systemet tillhandahåller ett lägre motstånd när en förare som använder bilbältet träffar ratten. Detta beror i sin tur på att en del av energiupptagningen under krockförloppet då sker med hjälp av själva bilbältet.

Genom uppfinningen tillhandahålls på så vis två olika typer av energiupptagning hos styrsystemet, vilka tillhandahålls automatiskt i beroende av om föraren använder bilbältet eller ej. 10 15 20 25 30 35 507 771 10 Uppfinningen är inte begränsad till de angivna utförings- formerna, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan dimensionering och materialval för ståltråden 9 och plåtbandet 22 varieras beroende på önskad energiupptagningsförmåga hos styrsystemet.

Energiupptagningen hos tråden 9 respektive plåtbandet 22 stäms då av så att lämplig energiupptagning erhålles för föraren vid färd med respektive utan bilbälte. Plåtbandet 22 kan göras mer eftergivligt än tråden 9, eller vice versa. Vidare kan tråden 9 och plåtbandet 22 ersättas med andra typer av energiupptagande element, t.ex. band, fjädrar, materialförsvagningar etc. Istället för ståltråden 9 som rullas upp på axeln 7 kan exempelvis andra typer av energiupptagande element anordnas mellan styrkolonnen 3och konsol 8 för kraften vid respektive dämpning av förflyttning av styrkolonnen 3.

De två vagnarna kan låsas i förhållande till varandra antingen när föraren använder bilbältet eller när föraren inte använder bilbältet.

Enligt en tänkbar variant av uppfinningen kan solenoidens funktion även styras i beroende av en i förarsätet anordnad viktsensor som känner av om den åkande väger mer eller mindre än ett visst förutbestämt värde.

De två vagnarna 13, 14 kan utformas på olika sätt, t.ex. i form av låd- eller kassettliknande element som kan förskjutas huvudsakligen parallellt i förhållande till varandra. Dock är det en princip bakom uppfinningen att de kan låsas i förhållande till varandra i beroende av om föraren använder bilbältet eller ej.

Infästningen av styrkolonnen 3 kan ske på olika sätt.

Exempelvis kan skruvfästen eller liknande fästorgan utnyttjas istället för hakarna 12. Dessutom kan vagnarna 10 15 20 25 507 771 ll 13, 14 vara infästa på annat sätt i fordonets kaross än på undersidan av instrumentpanelen 4. Vidare kan de spår 6 som är upptagna i styrkolonnen 3 vara t.ex. två till antalet, istället för fyra som visas i figurerna.

Solenoiden kan anordnas så att dess kolv skjuter ut nedåt (se t.ex. figur 4), uppåt eller i sidled. Exempelvis kan enligt en ytterligare variant solenoiden vara arrangerad i den undre vagnen, varvid dess kolv skjuter upp i ett hål i den övre vagnen. Dessutom kan fler än en solenoid utnyttjas såsom låsorgan för vagnarna.

Vidare kan de två vagnarna anordnas som en övre och en undre vagn, eller alternativt som två vagnar som åtminstone delvis är arrangerade sida vid sida.

Enligt en alternativ utföringsform kan den undre vagnen 13 anordnas direkt mot instrumentpanelens undersida. vid ett sådant arrangemang är då solenoiden och plåtbandets 22 ena ände också anordnade på undersidan av instrumentpanelen.

Slutligen gäller att uppfinningen kan utnyttjas i olika typer av fordon, t.ex. personbilar, lastfordon eller bussar.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 5Û7 771 12 PATENTKRAV:

1. Anordning för skydd av åkande i ett motorfordon inne- fattande en styrkolonn (3) vilken uppbär en rattaxel (1) och mot vilken en kraft (F) utövas av nämnda åkande vid en kollision, varvid styrkolonnen (3) är förflyttningsbar i förhållande till fordonets kaross (4) samt innefattar en första energiabsorberande enhet (7, 9) för upptagning av energi vid nämnda förflyttning, samt innefattande en sensor för detektering av ett tillstånd som anger att nämnda åkande är fastspänd med ett bilbälte, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att en andra energiabsorberande enhet (13, 14, 22) är anordnad mellan styrkolonnen (3) och karossen (4), samt att sensorn är ansluten till en låsenhet (18, 19, 20) som är inrättad att då nämnda tillstånd detekteras förflyttning av den andra energiabsorberande enheten (13, 14, 22) i förhållande till karossen (4), varvid energi upptas. medge

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att låsenheten (18, 19, 20) är inrättad att, då nämnda tillstånd ej föreligger, låsa nämnda andra energi- absorberande enhet (13, 14, 22) mot förflyttning i förhållande till karossen (4).

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v , att den andra energi- absorberande enheten (13, 14, 22) är inrättad med en energiupptagningsförmåga sonlär lägre än.energiupptagnings- förmågan hos den första energiabsorberande enheten (13, 14, 22). 10 15 20 25 30 35 507 771 13

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä 1: a v' , att nämnda andra energiabsorberande enhet (13, 14, 22) innefattar en första vagn (13) fast ansluten till nämnda styrkolonn (3), en andra vagn (14) fast ansluten till nämnda kaross (4) samt ett energiupptagande element (22) för upptagning av energi vid förflyttning av vagnarna (13, 14) i förhållande till varandra.

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att nämnda låsenhet (18, 19, 20) utgörs av en elektriskt styrd solenoid som är inrättad i den ena vagnen (14) samt innefattar en en kolv (19) sonx vid låsning samverkar med en urtagning (20) i den andra vagnen (13).

6. Anordning enligt patentkrav 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a d element (22) utgörs av ett plätband vars ena ändparti är d ä r a v , att nämnda energiupptagande infäst i den ena vagnen (13) och vars andra ändparti är infäst i den andra vagnen (14).

7. Förfarande för skydd av åkande i ett fordon innefattande en styrkolonn (3) vilken uppbär en rattaxel (1), innefattande energiupptagning vid förflyttning av styrkolonnen (3) i förhållande till fordonets kaross (4) vid påverkan av en kraft (F) från en âkande, samt detektering av ett tillstånd som motsvarar att nämnda åkande är fastspänd med ett bilbälte, k ä n n e t e c k n a t d ä r' a. v , att förfarandet dessutom innefattar: aktivering av en låsenhet (18, 19, 20) vid detektering av nämnda tillstånd, frigöring av en andra energiabsorberande enhet (13, 14, 22) vid nämnda aktivering av làsenheten (18, 19, 20), varvid förflyttning medges av den andra energi- 10 15 20 25 5Û7 771 14 absorberande enheten (13, 14, 22) i förhållande till karossen (4), under energiupptagning, vid påverkan av nämnda kraft (F).

8. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda låsenhet (17) spärrar nämnda andra energiabsorberande enhet (13, 14, 22) mot förflyttning i förhållande till karossen (4) vid detektering av att nämnda tillstånd ej föreligger.

9. Förfarande enligt patentkrav 7 eller 8, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v , att energiupptagningsförmågan vid frigöring av den andra energiabsorberande enheten (13, 14, 22) är lägre än energiupptagningsförmågan hos den första energiabsorberande enheten (13, 14, 22).

10. Förfarande enligt något av patentkraven 7-9, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda aktivering av låsenheten (18, 19, 20) innefattar spänningmatning till en elektriskt styrd solenoid.

11. Förfarande enligt något av patentkraven 7-10, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda frigöring av den andra energiabsorberande enheten (13, 14, 22) innefattar en frikoppling av en första vagn (13), anordnad vid styrkolonnen (3), i förhållande till en andra vagn (14), anordnad vid karossen (4).