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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug
mit zumindest einem zum Fahrzeuginsassen oder senkrecht zu einer
Aufprallrichtung orientierten flächigen
Abstützelement. Insbesondere
ist eine solche Sicherheitsvorrichtung für den Schutz von Fahrzeuginsassen
bei einem Seitenaufprall geeignet.
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Die
DE 100 38 719 A1 betrifft
eine Anordnung einer an einer Sitzrücklehne beweglich angelenkten
Seitenlehne, die in einem Ruhezustand in einer abgesenkten Position
an oder in der Sitzrücklehne
angeordnet ist. Bei Erkennen eines Gefahrenfalles wird die Seitenlehne
aus der abgesenkten Position in eine Schutzposition zumindest in
den Bereich der Schulter oder des Oberarmes des Insassen ausgefahren.
Zur Vergrößerung ihrer
vertikalen Wirkfläche
kann die Seitenlehne einen Falt- und/oder Klappmechanismus aufweisen.
Die Anordnung soll die Bewegungsfreiheit des auf dem Fahrzeugsitz
befindlichen Insassen möglichst
wenig einschränken
und den Insassen bei einem Seitencrash vor ernstlichen Verletzungen
schützen.
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Durch
die relativ langen Hebel und die Anordnung an dem Fahrzeugsitz ist
es schwierig, eine wirksame Schutzeinrichtung auch für den Thoraxbereich
bereitzustellen.
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Die
DE 10 2004 062 097
A1 zeigt eine Energieaufnahmevorrichtung für den Innenraum
eines Kraftfahrzeuges, bei der ein Element fest und ein weiteres
Element beweglich angeordnet sind. Zwischen den Elementen sind Federn
als Aktuatoren angeordnet, wobei die beiden Elemente zueinander
fixiert sind, so dass in einer bestimmten Fahrzeugsituation ein
Lösen der
Fixierelemente und damit eine Freigabe der Aktuatoren durch Aufstellen
erfolgen kann. Bei Auftreten von Kräften verformen sich die Federn elastisch.
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Die
DE 20 2006 014 549
U1 beschreibt eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Insassenschutz
bei einem kollisionsbedingten, auf eine Kraftfahrzeugtür gerichteten
Energieeintrag, bei der ein schwenkbar in einer Kraftfahrzeugtür gelagertes
Teil aus einer vertikalen Orientierung in eine horizontale Orientierung
verschwenkt werden kann, um eine Versteifung der Fahrzeugstruktur
zu erreichen.
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Die
DE 10 2005 014 079
A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erhöhung des
Insassenschutzes in einem Fahrzeug bei einem Seitenaufprall, bei
der über
einen Klappmechanismus Teilbereiche einer Türinnenverkleidung in Richtung auf
den Fahrzeuginsassen verlagert werden. Dämpfungseinheiten sind mit dem
Klappmechanismus verbindbar, um so Energie aufnehmen zu können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Sicherheitsvorrichtung bereitzustellen,
mit der schnell und wirksam eine Aufprallschutzeinrichtung in einem Fahrzeug,
insbesondere auch für
den Becken- und Thoraxbereich eines Insassen bereitgestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen
des Hauptanspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
aufgeführt.
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Die
lösungsgemäße Sicherheitsvorrichtung in
einem Kraftfahrzeug mit zumindest einem zum Fahrzeuginsassen oder
senkrecht zur Aufprallrichtung orientierten flächigen Abstützelement, das bei einem Unfall
in Kontakt mit einem Fahrzeuginsassen treten kann oder eine Abstützung gegen
eine Fahrzeugkomponente erlaubt, sieht vor, dass bei Vorliegen von
Sensordaten über
einen Unfall oder über
einen bevorstehenden Unfall das Abstützelement und/oder zumindest
ein auf der dem Fahrzeuginsassen abgewandten Seite des Abstützelementes
angeordnetes, im Wesentlichen flächiges
Deformationselement aus einer inaktivierten Stellung in eine aktivierte
Stellung bringbar ist und dass das Deformationselement in der aktiven
Stellung gegenüber
dem Abstützelement
energieabsorbierend orientiert ist. Die Anwendung flächiger Deformationselemente
zur Absorption von Kräften,
die auf das Fahrzeug während
eines Aufpralles einwirken, beispielsweise durch den Aufprall eines
anderen Fahrzeuges oder den Anprall eines Fahrzeuginsassen an eine
Seitenverkleidung hat den Vorteil, dass relativ dünne und leichte
Segmente eingesetzt werden können,
die in der inaktiven Stellung wenig Platz in Richtung der Kraftwirkung
beanspruchen, in der aktiven Stellung jedoch in der Lage sind, aufgrund
ihrer geänderten Orientierung
hohe Kräfte
aufzunehmen bzw. große Energiemengen
in Deformationsenergie umzuwandeln. Die Absorption der kinetischen
Energie erfolgt dabei dergestalt, dass die Deformationselemente eine
im Wesentlichen senkrechte Orientierung zu dem Abstützelement
bzw. der Fahrzeugstruktur aufweisen, so dass die Kräfte innerhalb
der Ebene des Deformationselementes weitergeleitet werden. Die flächigen Deformationselemente
können
schnell und ohne hohen Energieaufwand verlagert werden, so dass
sie aus einer inaktivierten Stellung, in der sie wenig Raum einnehmen,
in die aktivierte Stellung überführt werden
können,
in der sie in der Lage sind, hohe Druckkräfte aufzunehmen bzw. abzuleiten
oder zu absorbieren. In der aktivierten Stellung sind die Deformationselemente
im Wesentlichen senkrecht oder in einem relativ steilen Winkel zu
der Kontaktfläche
mit dem Abstützelement
angeordnet, während
in der inaktiven Stellung die Deformationselemente entweder zusammengelegt
oder im Wesentlichen parallel zu dem Abstützelement orientiert untergebracht sind.
Das flächige
Abstützelement
stellt eine möglichst
große
Fläche
zu dem Fahrzeuginsassen her und schützt diesen bei einem Seitenaufprall
insbesondere im Becken- und Thoraxbereich, wenn die Abstützfläche mit
dem Fahrzeuginsassen in Kontakt tritt. Zwischen der Abstützfläche und
dem Fahrzeuginsassen kann auch ein Airbag, insbesondere ein im Sitz
untergebrachter Seitenairbag angeordnet sein, so dass es zu keinem
unmittelbaren Kontakt zwischen dem Fahrzeuginsassen und dem Abstützelement
kommt. Dabei kann der Airbag irreversibel und die Sicherheitsvorrichtung
mit der Abstützfläche reversibel
ausgelegt sein. Das Abstützelement
kann auch hinter einer Seitenverkleidung oder innerhalb der Fahrzeugkarosserie
angeordnet sein, beispielsweise zwischen zwei Wandungen, und kann
bei Bedarf eine verbesserte Sicherheit aufgrund der veränderten
Orientierung mit verbesserten Deformations- und Absorptionseigenschaften
bereitstellen. Das Abstützelement
ist in Vertikalrichtung verlagerbar ausgebildet, beispielsweise
um aus einer abgesenkten Ruheposition in eine angehobene Schutzposition verfahren
zu werden.
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Durch
die bedarfsweise Aktivierung der Deformationselemente wird im Normalbetrieb
des Kraftfahrzeuges keine Beeinträchtigung des Fahrzeugnutzers
vorgenommen.
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Das
Deformationselement kann in Vertikalrichtung verlagerbar ausgebildet
sein, beispielsweise aus einer abgesenkten Ruheposition in eine
angehobene Schutzposition verfahren werden. Das Abstützelement
kann ebenfalls verlagerbar ausgebildet sein, bevorzugt zusammen
mit den Deformationselementen, um eine entsprechende Koppelung der
Bewegungen der Abstütz-
und Deformationselemente zu erzielen.
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Ebenfalls
ist es vorgesehen, dass das Abstütz-
und/oder Deformationselement in horizontaler Richtung verlagerbar
ist, um einen ausreichenden Deformationsweg des Deformationselementes
bereitstellen zu können.
Ebenfalls ist eine kombinierte Bewegung in Horizontal- und Vertikalrichtung
möglich,
beispielsweise ein Verschwenken des Abstützelementes oder eine Verlagerung
sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung, z. B. durch
ein Verschwenken des Deformationselementes, das dann zusammen mit
dem Abstützelement
eine Art Scharnier ausbildet und wie ein Hebel das Abstützelement in
die aktive Position verlagert. Wird nur das Deformationselement
verdreht oder verschwenkt, kann dass Abstützelement unbeweglich bleiben,
sofern es sich bereits in einer geeigneten Stellung befindet, um einen
Fahrzeuginsassen aufzufangen oder ein Widerlager für das Deformationselement
zu bilden.
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Insbesondere
bei einer Verlagerbarkeit des Abstützelementes in Vertikalrichtung
ist es vorgesehen, dass mehrere Deformationselemente zieharmonikaartig
aneinander angeordnet sind, wobei sich die Deformationselemente
dann in einem gewissen Winkel, der von dem rechten Winkel abweicht,
zu dem Abstützelement
orientiert sind.
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Sowohl
das Deformationselement als auch das Abstützelement können aus einem deformierbaren,
insbesondere plastisch deformierbaren Material gefertigt sein, um
Aufprallenergie in Deformationsenergie umwandeln zu können. Das
Abstützelement
ist insbesondere in der Tür-
oder Seitenverkleidung eines Kraftfahrzeuges angeordnet, kann jedoch
auch in anderen Verkleidungsteilen des Fahrzeugsinnenraumes angeordnet
sein, beispielsweise in dem Armaturenbrett oder in sonstigen Teilen
der Fahrzeuginnenausstattung, die mit einem Fahrzeuginsassen in
Kontakt kommen können.
Grundsätzlich
ist es auch möglich,
dass eine solche Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeugsitz, z.
B. in der Rücksitzlehne
eines Fahrzeugsitzes angeordnet ist, um eine erhöhte Sicherheit z. B. im Kniebereich
bereitstellen zu können.
Ebenfalls kann eine Verlagerung der Deformationselemente seitlich
neben den Sitznutzer erfolgen, um eine Energieabsorption zu bewirken.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass das Abstützelement an der Armlehne befestigt
ist, wobei die Armlehne bzw. das Abstützelement reversibel angetrieben
und vertikal ausfahrbar ist, um dann im Thorax- und Beckenbereich
wirksam zu werden. Zur reversiblen Betätigbarkeit des Abstützelementes
bzw. der Sicherheitsvorrichtung sind entweder motorische Einrichtungen
oder Kraftspeicher, beispielsweise mechanische oder Kraftspeicher
in Gestalt von Federn vorgesehen. Ebenfalls ist es möglich, bei
einer nicht reversiblen Ausgestaltung der Sicherheitsvorrichtung
diese über
einen pyrotechnischen Treibsatz anzutreiben. Ebenfalls ist es vorgesehen,
dass die Deformationselemente reversibel verlagerbar angetrieben
sind.
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Das
Abstütz-
oder das Deformationselement kann als ein Gewebe oder als eine Kunststoffplatte ausgebildet
sein, ebenfalls ist es möglich,
das Abstützelement
und/oder das Deformationselement mit einer Wabenstruktur auszustatten,
um bei möglichst geringem
Gewicht eine sehr hohe Festigkeit gewährleisten zu können. Durch
die Wabenstruktur wird ebenfalls eine hohe Deformierbarkeit und
damit eine hohe Energieaufnahme gewährleistet.
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Als
Sensoreinrichtungen zur Erkennung eines Unfalles oder eine bevorstehenden
Unfalles können
Näherungssensoren
oder Fahrwerkssensoren verwendet werden, ebenfalls kann über andere
Quellen, wie beispielsweise Signale der Fahrdynamikregelung bzw.
des Bremssystems, ein nahender Zusammenprall detektiert und die
Sicherheitsvorrichtung ausgelöst
werden. Die Deformationselemente sind bevorzugt lamellenartig ausgebildet
und sind in Fahrzeugrichtung in ihrer Längserstreckung angeordnet,
wobei sie in der aktiven Stellung im Wesentlichen horizontal ausgerichtet
sind. Bei einer reversiblen Ausgestaltung der Sicherheitsvorrichtung
kann die Verstellgeschwindigkeit relativ langsam gewählt werden,
wenn Pre-Crash-Sensoren eingesetzt werden. Dadurch wird die Gefahr
einer Verletzung eines Fahrzeuginsassen durch hervorschnellende
Komponenten verringert, insbesondere wird die Gefahr einer Beeinträchtigung
des Fahrers aufgrund einer schlagartigen Anordnung einer Sicherheitsvorrichtung
neben dem Kopf verringert. Ebenfalls müssen die Rückenlehnen nicht so ausgebildet
sein, dass sie auf jeden Fall breiter als der Fahrzeuginsasse sind. Sollten
die Schultern über
die Seitenlehnen hinausragen oder der Ellenbogen auf der Türbrüstung abgesetzt
sein, kann ein Herausschwenken, wie beim Stand der Technik, zu schweren
Verletzungen führen.
Dies kann bei der Sicherheitsvorrichtung nicht stattfinden, da entweder
nur eine langsame Vertikalbewegung oder aber eine Verschwenkbewegung
in das Fahrzeuginnere vorgesehen ist, die den Fahrzeuginsassen nicht
stört.
Bei einer Verschwenkung oder Verfahrbewegung nur der Deformationselemente,
die aus einer inaktiven Position, in der der sie beispielsweise
Komponenten in der Tür
nicht stören,
in eine aktive Position verlagert werden, merkt der Fahrzeuginsasse
die Versteifung und Verstellung nicht, da das Abstützelement
unbeweglich bleibt. Die Deformationselemente können für den Fahrzeugnutzer unmerklich
aktiviert werden.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Sicherheitsvorrichtung im inaktivierten Zustand in einer Türseitenverkleidung;
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2 eine
Sicherheitsvorrichtung gemäß 1 in
aktivierter Stellung;
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3 eine
schematische Darstellung der 1 in perspektivischer
Seitenansicht;
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4 eine
Sicherheitsvorrichtung gemäß 3 in
aktivierter Stellung;
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5 eine
Sicherheitsvorrichtung gemäß 4 nach
einem Seitenaufprall;
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6 eine
Variante eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung in inaktiver Stellung;
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7 eine
Sicherheitsvorrichtung in aktivierter Stellung;
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8 eine
Sicherheitsvorrichtung nach einem Seitenaufprall;
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9 den
Bewegungsablauf von einer inaktiven Stellung in eine aktive Stellung;
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10 Deformationselemente
in inaktiver Stellung;
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11 Deformationselemente
gemäß 10 in
aktiver Stellung;
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12 eine
Variante der Deformationselemente; sowie
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13 Deformationselemente
nach einem Seitenaufprall.
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1 zeigt
eine Fahrzeugseitentür 1 mit
einer Seitenscheibe 2, einer Türinnenverkleidung 3 und
einer innerhalb der Türinnenverkleidung 3 angeordneten
Armlehne 4. Die Armlehne 4 weist in der Normalstellung
die übliche
Position auf, in der ein Unterarm bequem aufgelegt werden kann.
Die Armlehne 4 kann an der Oberseite gepolstert ausgebildet sein,
um das geforderte Maß an
Bequemlichkeit für den
Fahrzeuginsassen bereitzustellen. Die Armlehne 4 ist in
Vertikalrichtung, also in Richtung auf die Seitenscheibe 2,
beweglich ausgebildet. Unterhalb der Armlehne 4 ist eine
Sicherheitsvorrichtung angeordnet, die sich nach dem Ausfahren der
Armlehne 4 aus der in der 1 dargestellten
inaktiven Stellung in eine in der 2 dargestellten
aktiven Stellung dem nicht dargestellten Fahrzeuginsassen zuordnet.
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In
der 2 ist die angehobene Stellung der Armlehne 4 bzw.
des oberen Polsterelementes der Armlehne 4 gezeigt. Unterhalb
der Armlehne 4 ist ein flächiges Abstützelement 5 zu erkennen,
das aus Gründen
der Anschaulichkeit transparent ausgebildet ist. Hinter dem Abstützelement 5,
also von dem Fahrzeuginsassen abgewandt, sind zieharmonikaartig
angeordnete Deformationselemente 6 angeordnet, die das
Abstützelement 5 gegenüber der
Fahrzeuginnenverkleidung 3 oder dem Türkörper bzw. dem Außenblech
abstützen.
Der weitere Aufbau wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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In
der 3 ist die Sicherheitsvorrichtung in einem Teilausschnitt
der 1 und 2 dargestellt. In der 3 ist
die Armlehne 4 in der inaktiven Position und schließt mit der
Vorderkante im Wesentlichen bündig
mit der Türinnenverkleidung 3 ab.
Der Armlehne 4 zugeordnet ist das Abstützelement 5, das aus
einem flächigen
Kunststoff, einem Gewebe oder dergleichen hergestellt sein kann.
Vorliegend weist das Abstützelement 5 eine
strukturelle Integrität
auf, so dass es im Wesentlichen parallel zu der Fahrzeuginnenverkleidung 3 in
Vertikalrichtung V verlagerbar ist. Unterhalb der Armlehne 4,
auf der dem Fahrzeuginsassen abgewandten Seite der Türinnenverkleidung 3,
und an dem Abstützelement 5 sind
lamellenartig oder zieharmonikaartig angeordnete Deformationselemente 6 angeordnet,
die in ihrer Bereite im Wesentlichen der Tiefe der Armlehne 4 entsprechen.
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Aus
Gründen
der Anschaulichkeit ist die Armlehne 4 leicht angehoben,
so dass die gefaltete, zieharmonikaartige Struktur der miteinander
verbundenen Deformationselement 6 erkannt werden kann.
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Wird
nun ein bevorstehender Unfall oder ein Unfall über Sensoren detektiert, wird über einen
nicht dargestellten Antrieb die Armlehne 4 zusammen mit dem
Abstützelement 5 in
eine angehobene, aktive Stellung verfahren. Das untere Deformationselement 6 bleibt
dabei mit der dem Fahrzeuginsassen abgewandten Kante an der Fahrzeugstruktur
bzw. der Türstruktur
befestigt, während
die übrigen
Deformationselemente 6 mit in Vertikalrichtung nach oben
verlagert werden, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Die
dargestellte Ausrichtung der Deformationselemente 6 zeigt,
dass jedes zweite Deformationselement 6 nahezu senkrecht
zu dem Abstützelement 5 orientiert
ist, während
schräg
gestellte Deformationselemente 6 als Verbindungselemente
untereinander dienen. Durch die im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung
der Deformationselemente 6 zu dem Abstützelement 5 wird eine
erhöhte
Steifigkeit gegen eine Stoßbelastung
von außen
erreicht, da die auftretenden Kräfte
in der Ebene der flächigen
Deformationselemente 6 absorbiert oder umgewandelt werden. Sollte
es zu keinem Aufprall kommen, wird die Armlehne 4 wieder
in die inaktive Stellung, also die Normalstellung gemäß 1 verfahren.
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Im
Fall eines Seitenaufpralles kann der Fahrzeuginsasse in Kontakt
mit dem Abstützelement 5 treten,
wie in der 5 dargestellt, wodurch sich
die Deformationselemente 6 ebenso wie das Abstützelement 5 verformen.
Die Deformationselemente 6 stützen dabei das Abstützelement 5 gegenüber der
Fahrzeugkarosserie und damit gegenüber einem eindringenden Gegenstand,
beispielsweise einem Fahrzeug oder gegenüber einem Aufprall auf ein
Hindernis großflächig ab.
Die Bewegungsenergie des Fahrzeuginsassen wird dabei in eine Deformationsenergie
umgewandelt, wobei aufgrund der flächigen Ausgestaltung des Abstützelementes 5 eine
punktuelle Belastung des Fahrzeuginsassen möglichst vermieden wird. Ein
unmittelbarer Kontakt zwischen Abstützelement 5 und Fahrzeuginsasse
ist jedoch nicht notwendig.
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Entgegen
der Darstellung der 2 kann das Abstützelement 5 auch über die
Türbrüstung hinaus
angehoben werden, um einen wirksamen Schutz auch des Schulterbereiches
bei einem Seitenaufprall darstellen zu können.
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Eine
Variante der Erfindung ist in den 6 bis 9 dargestellt.
In der 6 ist das Abstützelement
in einer angehobenen Stellung gezeigt, in der die Deformationselemente 6 in
einem spitzen Winkel zu dem Abstützelement
stehen. Grundsätzlich
kann das Deformationselement bzw. können die Deformationselemente 6 auch
parallel zu dem Abstützelement 5 ausgerichtet
sein. In der 7 ist das Abstützelement
in der aktiven Stellung dargestellt, in der die Deformationselemente 6 im
Wesentlichen senkrecht zur flächigen
Orientierung des Abstützelementes 5 ausgerichtet
sind. Die Verschwenkbewegung ist durch die beiden Pfeile gezeigt.
Die 8 zeigt das deformierte Abstützelement 5 ebenso
wie das deformierte Deformationselement 6 und die Einwirkrichtung
bei einem Eindringen eines Gegenstandes oder Fahrzeuginsassen in
die Sicherheitsvorrichtung. In der 9 ist schematisch
in Schnittdarstellung gezeigt, wie das Abstützelement 5 aus der
angehobenen, inaktiven Position in eine nach unten und nach innen
verschwenkte aktive Position bewegt wird. Die Deformationselemente 6 wirken
dabei als Hebel, die scharnierartig an dem Abstützelement 5 angelenkt sind.
Grundsätzlich
ist zu bemerken, dass das Abstützelement
nicht in unmittelbaren Kontakt mit dem Fahrzeuginsassen treten muss,
vielmehr kann das Abstützelement
auch hinter einer Verkleidung angeordnet sein oder die Verkleidung
selbst ausbilden.
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In
den 10 bis 13 ist
die prinzipielle Anordnung der Deformationselemente 6 ohne
verlagerbares Abstützelement 5 dargestellt.
In der 10 sind die Deformationselemente 6 im
Wesentlichen parallel in einer Ebene ausgerichtet und werden im Falle
eines Unfalles oder eines bevorstehenden Unfalles in eine Position
gemäß 11 verschwenkt,
in der die Deformationselemente 6 im Wesentlichen parallel
zueinander in zueinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind. Bevorzugt
werden die Deformationselemente 6 um einen Winkel von 90° verschwenkt,
um eine im Wesentlichen senkrechte Orientierung zu einem Abstützelement
bzw. einer Kontaktfläche
und einer Fahrzeugstruktur, beispielsweise einer Fahrzeugtüraußenhaut
herzustellen. Die endgültige
Positionierung ist in der 12 gezeigt.
In der 13 ist die Wirkrichtung der
Kräfte
auf die Deformationselemente 6 dargestellt. Sowohl von
der Fahrzeugaußenseite
als auch von der Fahrzeuginnenseite wirken Druckkräfte auf
die Deformationselemente 6 und deformieren diese.