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DE10043290C1 - Vorrichtung zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis - Google Patents

Vorrichtung zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis

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DE10043290C1
DE10043290C1 DE10043290A DE10043290A DE10043290C1 DE 10043290 C1 DE10043290 C1 DE 10043290C1 DE 10043290 A DE10043290 A DE 10043290A DE 10043290 A DE10043290 A DE 10043290A DE 10043290 C1 DE10043290 C1 DE 10043290C1
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DE
Germany
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impact
vehicle
actuator
carrier element
base plate
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Oliver Wils
Andre Schoenekaes
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ACTS GmbH and Co KG
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ACTS GmbH and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Schutz der Insassen (25) eines Fahrzeuges bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis. DOLLAR A Um zu erreichen, daß bei einem Aufprall energieabsorbierende Elemente die Freiräume zwischen den im Fahrzeug befindlichen Insassen (25) und der benachbarten Fahrzeugstruktur optimal ausfüllen, schlägt die Erfindung vor, etwa senkrecht zur Aufprallrichtung verschiebbare Prallpolsterelemente (4) anzuordnen, die durch entsprechende, mittels Sensoren (11) aktivierbare Aktuatoren (5) verschiebbar angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges bei ei­ nem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis.
Es ist bekannt, bei frontalen und/oder seitlichen Fahrzeugkollisionen Deformationsele­ mente zum Schutze der Insassen vor Verletzungen zu aktivieren. Dabei kann es sich bei den Deformationselementen beispielsweise um expandierende Luftsäcke (Airbags) han­ deln, die den jeweiligen Insassen bei einem Aufprall des Fahrzeuges auffangen.
Aus der DE 197 48 026 A1 ist ferner ein Insassenschutzsystem bekannt, bei dem im Sei­ tenbereich eines Fahrzeugsitzes ein expandierender Airbag oder ein mechanisches Distanz­ element vorgesehen ist, welches bei einem Seitenaufprall aktiviert und in Richtung der Fahrzeugaußenseite bewegt wird, um eine frühzeitige Kopplung zwischen der eindringen­ den Fahrzeugstruktur und dem Fahrzeugsitz zu schaffen.
Nachteilig ist bei den bekannten aktiven Insassenschutzsystemen, die direkt auf die Insas­ sen wirken, unter anderem, daß die Freiräume, die zwischen dem jeweiligen Insassen und der Fahrzeugstruktur bestehen müssen, um einen optimalen Fahrkomfort zu gewährleisten, im Falle eines Aufpralles nicht optimal durch energieabsorbierende Elemente überbrückt werden. Dieses gilt vor allem für die Freiräume zwischen dem jeweiligen Insassen und der Fahrzeugtür sowie für den Knieraum eines Fahrzeuges.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der auf einfache Weise bei einem Aufprall energieabsorbierende Elemente die Freiräume zwischen den im Fahrzeug befindlichen Insassen und der benachbarten Fahrzeugstruktur ausfüllen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weite­ re, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, etwa senkrecht zur Aufprall­ richtung verschiebbare Prallpolsterelemente vorzusehen, welche bei einer Kollision in ei­ nem zwischen dem Insassen und der stoßzugewandten oder der stoßabgewandten Fahr­ zeugstruktur bestehenden Freiraum positionierbar sind. Hierzu sind durch entsprechende Sensoren aktivierbare Aktuatoren vorgesehen, welche bei einem Aufprall ein die Prallpol­ sterelemente tragendes Trägerelement verschieben.
Je nach den geometrischen Verhältnissen zwischen dem Insassen und der benachbarten Fahrzeugstruktur werden vorzugsweise mehrere parallel zueinander angeordnete, relativ dünne Prallpolsterelemente verwendet, von denen sich jeweils nur so viele zwischen dem jeweiligen Insassen und der benachbarten Fahrzeugstruktur schieben können, wie es die aktuellen geometrischen Verhältnisse zulassen.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine individuell an die einzelnen Körperre­ gionen angepaßte Schutzwirkung für den Insassen erreicht und die Kraft-Weg-Kennungen der Prallpolsterelemente individuell auf die biomechanischen Bedürfnisse der verschiede­ nen Körperregionen des Menschen angepaßt werden.
Um die Vorrichtung möglichst platzsparend in dem jeweiligen Fahrzeug unterzubringen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Aktuatoren seitlich von dem Prallpolsterelement anzuordnen.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb der stoßzugewandten und/oder stoßabgewandten Wangen der Sitzfläche, der Lehne und/oder der Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung innerhalb entsprechender Hohlräume der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Fahrzeugstruktur angeord­ net. Dabei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise im vorderen Knieraum des entsprechenden Fahrzeuges oder im Fahrzeugboden, in der Fahrzeugtür, in der Mittel­ konsole und/oder in dem Dachrahmen angeordnet sein.
Als Material für die Prallpolsterelemente haben sich vorzugsweise Schäume aus einem hoch-plastischen Kunststoff als vorteilhaft erwiesen, deren Energieaufnahmefähigkeit durch relativ große eingeschlossene Hochräume und durch Zusatz von relativ viel Här­ temittel optimiert wird.
Wie sich außerdem überraschenderweise ergeben hat, besitzen die Prallpolsterelemente eine wesentlich effizientere Kraft-Weg-Charakteristik. Während nämlich bei Verwendung eines Airbag-Systems zunächst ein Innendruckniveau in dem Airbag aufgebaut werden muß und daher ein effektiver Kraftangriff am Insassen des Fahrzeuges erst relativ spät durch eine ausgeprägte Kraftspitze erfolgt, steht bei Verwendung von Prallpolsterelemen­ ten die Rückhaltefunktion dem Insassen sofort zur Verfügung. Dadurch kann das Kraftni­ veau wesentlich niedriger ausfallen als bei Airbag-Systemen und das Verletzungsrisiko des Insassen verringert sich entsprechend.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand 1 von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung;
Fig. 3 einen Fahrzeugsitz mit gestrichelt angedeuteten erfindungsgemäßen Vorrich­ tungen, wobei sich die Prallpolsterelemente in ihrer Ruhelage befinden;
Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Fahrzeugsitz nach Aktivierung der Aktuatoren;
Fig. 5 einen Fahrzeugsitz mit zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen, deren Prall­ polsterelemente bei Aktivierung der Aktuatoren unterschiedlich geführt werden;
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 5 mit VI bezeichneten Bereiches;
Fig. 7 eine im Fahrzeugboden angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung nach Aktivierung der Aktuatoren;
Fig. 8 eine in der Fahrzeugtür angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung nach Aktivierung der Aktuatoren, wobei alle Prallpolsterelemente sich in ihrer herausge­ schobenen Endlage befinden;
Fig. 9 eine Fig. 8 entsprechende Ansicht, wobei einige Prallpolsterelemente durch Hindernis an ihrer Verschiebung behindert werden;
Fig. 10 eine im Knieraum eines Fahrzeuges angeordnete erfindungsgemäße Vor­ richtung, wobei sich die Prallpolsterelemente in ihrer Ruhelage befinden;
Fig. 11 den Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung im Bereich der Verbindung zwischen Aktuator undf Prallpol­ ster und
Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Teilbereich der in Fig. 1 11 dargestellten Vorrich­ tung.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bezeichnet, die ein platten­ förmiges Trägerelement 2 umfaßt, an dem über Kraftbegrenzerwinkel 3 drei Prallpol­ sterelemente 4 befestigt sind, die bodenseitig jeweils eine Prallpolstergrundplatte 4' auf­ weisen. Das plattenförmige Trägerelement 2 ist ferner über Anbindungselemente 2' mit zwei seitlich von dem Trägerelement 2 angeordneten Aktuatoren 5 verbunden, die das Trägerelement 2 und damit auch die Prallpolsterelemente 4 in bezug auf eine nicht darge­ stellte Abstützfläche bei Aktivierung der Aktuatoren mit hoher Beschleunigung von einer Ruhelage in eine herausgeschobene Endlage verschieben.
Der jeweilige Aktuator 5 besteht aus einem Unterteil 6 mit einem pyrotechnischen Gasge­ nerator 7 und einem als Kolben ausgebildeten verschiebbaren Oberteil 8, in dem sich ein Druckraum 9 befindet. Das Oberteil 8 ist über Flansche 10 mit dem plattenförmigen Trä­ gerelement 2 verbunden (Fig. 2).
Im Falle eines Aufpralles erzeugt ein entsprechender Beschleunigungssensor 11 Signale, die einer elektronischen Steuereinheit 12 zugeführt werden. Diese zündet dann die pyro­ technischen Gasgeneratoren 7, welche Treibgas erzeugen, das durch entsprechende Gas­ führungen 13 in die Druckräume 9 strömt und das Oberteil 8 - und damit auch das platten­ förmige Trägerelement 2 und die Prallpolsterelemente 4 - bestimmungsgemäß verschiebt.
Sobald die Prallpolsterelemente 4 auf ein Hindernis auftreffen und eine vorgegebene Ge­ genkraft auftritt, brechen die Kraftbegrenzerwinkel 3 und die Prallpolsterelemente 4 wer­ den nicht weiterverschoben. Trifft nur eines der drei Prallpolsterelemente 4 auf ein ent­ sprechendes Hindernis, so bricht nur dieses, während die verbleibenden Prallpolsterele­ mente in ihre Endlage weiterverschoben werden.
Nachfolgend wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand mehrerer schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei werden die Aktuatoren als Federn angedeutet.
Fig. 3 und 4 zeigen die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem Fahr­ zeugsitz 15. Die in Fig. 3 gestrichelt dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 be­ finden sich in den stoßzugewandten bzw. stoßabgewandten Wangen 16 der Sitzfläche 17, der Lehne 18 und der Kopfstütze 19. Dabei befinden sich die Prallpolsterelemente in ihrer Ruheposition innerhalb der Sitzkontur. Bei einer seitlichen Kollision positionieren sich die Prallpolsterelemente 4 in dem zur Verfügung stehenden Freiraum zwischen dem (nicht dargestellten) Insassen und der Fahrzeugstruktur. Ist der Positionierungsraum durch den Insassen, Tiere oder Gegenstände eingeschränkt, so positionieren sich die Prallpolsterele­ mente 4 nur teilweise.
Wie Fig. 5 entnommen werden kann, können die Prallpolsterelemente 4 je nach Führung geradlinig oder auf gebogenen Bahnen verschoben werden. Die Prallpolsterelemente 4 können in ihrer Ruhelage durch einen mit einer Reißnaht 20 versehenen Bezug 21 verdeckt (Fig. 6) sein.
Fig. 7 zeigt die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in dem Fahrzeugboden 22 eines Fahrzeuges, wobei sich die Prallpolsterelemente 4 bei einer seitlichen Kollision in dem zur Verfügung stehenden Freiraum 23 zwischen Insasse und Fahrzeugtür 24 positio­ nieren.
Die Fig. 8 und 9 stellen eine Fig. 7 vergleichbare Anordnung dar, wobei sich die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung 1 allerdings in der Fahrzeugtür 24 befindet. Dabei zeigt Fig. 9 den Fall, daß der Positionierungsraum zwischen Insasse 25 und Fahrzeugtür 24 durch das linke Bein 26 des Insassen 25 eingeschränkt ist, so daß die Prallpolsterelemente sich nur teilweise positionieren können.
In Fig. 10 ist schließlich ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung 1 als Kniepolster eingesetzt wird. Dabei befinden sich die Prallpolsterele­ mente 4 in ihrer Ruhelage innerhalb der Instrumententafel 27 eines Kraftfahrzeuges. Im Falle eines frontalen Aufpralles auf ein Hindernis verschieben sich die Prallpolsterele­ mente 4 dann derart vor die Knie 28 des Insassen 25, daß die Positionierung senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Knie 28 erfolgt. Dabei gewährleisten die Verwendung mehre­ rer Prallpolsterelemente wiederum eine optimale Ausfüllung des aktuell zur Verfügung stehenden Raumes zwischen dem entsprechenden Insassen und der Fahrzeugstruktur (In­ strumententafel, Lenksäule etc.).
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungs­ beispiele beschränkt. So kann beispielsweise der Kraftbegrenzerwinkel zwischen den Prallpolsterelementen und dem Trägerelement entfallen, wenn die Prallpolstergrundplatte randseitig verlängert ist und dort das Trägerelement bildet. Um sicherzustellen, daß die Prallpolsterelemente bei einer vorgegebenen Gegenkraft von dem Trägerelement entkop­ pelt werden, sind in diesem Fall Sollbruchstellen vorgesehen. Ein entsprechendes Ausfüh­ rungsbeispiel zeigen die Fig. 11 und 12.
In Fig. 12 sind wiederum mit 4 ein Prallpolsterelement, mit 4' eine Prallpolstergrundplatte und mit 5 der die Prallpolstergrundplatte über ein Anbindungselement 2' beschleunigende Aktuator bezeichnet. Die Prallpolstergrundplatte 4' weist eine randseitige Verlängerung 29 auf und geht in das Trägerelement 30 über. In der randseitigen Verlängerung 29 ist pro Prallpolsterelement jeweils eine Sollbruchstelle 31 vorgesehen. Außerdem ist pro Prallpol­ sterelement mindestens ein seitlicher Abstützstift 32 vorgesehen, dessen erstes Ende 33 in das Trägerelement 30 eingepreßt ist und dessen zweites Ende 34 einen spaltförmigen Ab­ stand 35 von der gegenüberliegenden Stirnfläche 36 der Prallpolstergrundplatte aufweist.
Im Falle eines Aufpralles wird das Anbindungselement 2' durch den Aktuator 5 nach oben verschoben und drückt auch das Trägerelement 30 nach oben. Durch die seitliche Kraft­ einwirkung auf die Prallpolstergrundplatte 4' wird eine leichte Biegung in diesem Bereich bewirkt, die ein Anpressen der Abstützstifte 32 gegen die Stirnfläche 36 der Prallpolster­ grundplatte 4' bewirkt. Dadurch wird sichergestellt, daß es bei der bestimmungsgemäßen Beschleunigung der Prallpolsterelemente 4 zu keinem Brechen im Bereich der Sollbruch­ stellen 31 kommt.
Sobald das jeweilige Prallpolsterelement 4 hingegen auf ein Hindernis auftrifft und mit einer vorgegebenen Gegenkraft nach unten gedrückt wird, bricht die randseitige Verlänge­ rung 29 entlang der Sollbruchstellen 31.
Die seitliche Führung der Prallpolsterelemente 4 übernehmen nach außen, d. h zur tragen­ den Struktur hin, die Schachtwände, die auch im Vergleich zu tragenden Teilen der Fahr­ zeugstruktur eine hohe Gestaltfestigkeit aufweisen. Untereinander führen sich die Prallpol­ sterelemente 4 gegenseitig. Sie sind an den einander zugewandten Seiten entweder mit reibungsarmer Folie/Vlies beklebt oder ihre Oberfläche zwischen ihnen wird durch Wär­ menachbehandlung bei der Herstellung geglättet und versiegelt.
Bezugszeichenliste
1
Vorrichtung
2
Trägerelement
2
' Anbindungselement
3
Kraftbegrenzerwinkel
4
Prallpolsterelement
4
' Prallpolstergrundplatte
5
Aktuator
6
Unterteil
7
Gasgenerator
8
Oberteil
9
Druckraum
10
Flansch
11
Beschleunigungssensor, Sensor
12
elektronische Steuereinheit
13
Gasführung
15
Fahrzeugsitz
16
Wange
17
Sitzfläche
18
Lehne
19
Kopfstütze
20
Reißnaht
21
Bezug
22
Fahrzeugboden
23
Freiraum
24
Fahrzeugtür
25
Insasse
26
linkes Bein
27
Instrumententafel
28
Knie
29
randseitige Verlängerung
30
Trägerelement
31
Sollbruchstelle
32
Abstützstift
33
erstes Ende
34
zweites Ende
35
spaltförmiger Abstand
36
Stirnfläche

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Schutz der Insassen (25) eines Fahrzeuges bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis mit den Merkmalen:
  • a) die Vorrichtung (1) umfaßt mindestens einen Aktuator (5) und mindestens ein durch den Aktuator (5) etwa senkrecht zur Aufprallrichtung verschiebbares Trä­ gerelement (2; 30) und
  • b) mit dem Trägerelement (2; 30) ist mindestens ein energieabsorbierendes Prallpol­ sterelement (4) verbunden, welches bei dem Aufprall auf ein Hindernis in einem zwischen dem Insassen (25) und der stoßzugewandten oder der stoßabgewandten Fahrzeugstruktur bestehenden Freiraum (23) positionierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwi­ schen dem Trägerelement (2; 30) und dem Prallpolsterelement (4) derart gewählt ist, daß sie bei einer vorgegebenen auf das Prallpolsterelement (4) wirkenden Gegenkraft gelöst wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prallpolsterele­ ment (4) über einen Kraftbegrenzerwinkel (3) an dem Trägerelement (2) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Prallpol­ sterelement (4) bodenseitig eine Prallpolstergrundplatte (4') aufweist und daß die Prallpolstergrundplatte (4') über mindestens eine Sollbruchstelle (31) aufweisende randseitige Verlängerung (29) mit dem Trägerelement (30) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur randseiti­ gen Verlängerung (29) der Prallpolstergrundplatte (4') pro Prallpolsterelement (4) mindestens ein Abstützstift (32) vorgesehen ist, dessen erstes Ende (33) an dem Trä­ gerelement (30) befestigt ist und dessen zweites Ende (34) bis in den Bereich der ge­ genüberliegenden Stirnfläche (36) der Prallpolstergrundplatte (4') reicht, derart, daß sich bei Aktivierung des Aktuators (5) durch die Verschiebung des Trägerelementes (30) der Abstützstift (32) an der Stirnfläche (36) der Prallpolstergrundplatte (4') ab­ stützt und ein Brechen der randseitigen Verlängerung (29) im Bereich der Sollbruch­ stelle (31) verhindert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerele­ ment (30) durch die sich außenseitig an die randseitigen Verlängerungen (29) an­ schließenden Randbereiche der Prallpolstergrundplatten (4') gebildet werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Trägerelement (2; 30) mindestens drei parallel zueinander angeordnete Prallpol­ sterelemente (4) befestigt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (2; 30) plattenförmig ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (5) einen pyrotechnischen Gasgenerator (7) umfaßt, welcher auf ein mit dem Trägerelement (2) verbundenes verschiebbares Oberteil (8) des Aktuators (5) wirkt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Aktuator (5) seitlich von den Prallpolsterelementen (4) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Trägerelement (2) zwei Aktuatoren (5) befestigt sind, die in der Antriebsebene auf gegenüberliegenden Seiten der Prallpolsterelemente (4) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) innerhalb der stoßzugewandten und/oder stoßabgewandten Wangen (16) der Sitzfläche (17), der Lehne (18) oder der Kopfstütze (19) eines Fahrzeugsit­ zes (15) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) innerhalb entsprechender Hohlräume der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Fahrzeugstruktur angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) im Knieraum des Fahrzeuges angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) im Fahrzeugboden (22), in der Fahrzeugtür (24), in der Mittelkonsole oder in dem Dachrahmen des Fahrzeuges angeordnet ist.
DE10043290A 2000-09-02 2000-09-02 Vorrichtung zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis Expired - Fee Related DE10043290C1 (de)

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