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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen
eines Fahrzeuginsassen gemäß Anspruch 1, ein Steuergerät
gemäß Anspruch 2, ein Computerprogramm gemäß Anspruch
3 sowie eine Insassenschutzvorrichtung gemäß Anspruch
4.
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Neuere
Sicherheitsanforderungen für Kraftfahrzeuge erfordern ein
verstärktes Augenmerk auf Aspekte des Insassenschutzes.
Zur Vermeidung von Verletzungen von Fahrzeuginsassen konnte dabei die
Airbag-Technologie hervorragende Resultate liefern. Jedoch ist festzustellen,
dass auch bei der Verwendung von Airbags noch schwerwiegende Verletzungen
der Fahrzeuginsassen auftreten können, wenn beispielsweise
die betroffenen Personen durch die Einwirkungen der Kräfte
nach einem Unfall nicht in einer vorbestimmten Position gehalten
werden können. In diesem Fall kann der Airbag nicht seine vollständige
Schutzwirkung entfalten. Beispielsweise könnte der Fahrzeuginsasse
durch die auftretenden Kräfte nach einem Unfall unter seinem
Sitzgurt durchrutschen und sich somit aus dem optimalen Wirkungsfeld
eines Frontalairbags weg bewegen.
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Um
ein solches Durchrutschen eines Fahrzeuginsassen unter einem Sitzgurt
zu verhindern oder zumindest zu erschweren wurde in der
DE 10 2008 001 506 ein
pneumatisches Sicherheitssystem mit einer Unterdruck- und Speicherfunktion
vorgestellt bei der im Kniebereich eines Fahrzeugsitzes zwei Blasen
angeordnet sind. Durch das Füllen dieser Blasen kann das
Knie bei bzw. unmittelbar vor einem Unfall angehoben werden, so
dass ein Durchrutschen des Fahrzeuginsassen unter dem Sitzgurt erschwert
wird (dies wird auch als Anti-Submarining- Funktion bezeichnet).
Die Blasen im Kniebereich des Fahrzeugsitzes können mittels
des Überdruckspeichers gefüllt und mittels des
Unterdruckspeichers entleert werden. Die Verwendung eines solchen
Druckspeichers ermöglicht dabei eine geringe Ansprechzeit
ohne das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs zu belasten. Zugleich
kann eine schnelle Entlüftung bei geringen Leitungsquerschnitten
durch die Verwendung von Unterdruck erfolgen. Jedoch ist immer ein Über-
bzw. Unterdruckspeicher zum Befüllen oder Entleeren der
entsprechenden Blasen erforderlich, der ein zusätzliches
Gewicht im Fahrzeug bildet und teils ein erhebliches Volumen im
Fahrzeug belegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor
diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Schützen eines Fahrzeuginsassen, weiterhin ein Steuergerät,
das dieses Verfahren verwendet, ein entsprechendes Computerprogrammprodukt
sowie schließlich Insassenschutzvorrichtung gemäß den
nebengeordneten Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Insassenschutzvorrichtung mit
folgenden Merkmalen:
- – zumindest einem
verformbaren Gesäß-Luftpolster, das unter einer
Fahrzeugsitzfläche im Bereich der Rückenlehne
des Fahrzeugsitzes anordenbar ist;
- – zumindest einem Oberschenkel-Luftpolster, das unter
einer Fahrzeugsitzfläche im Bereich einer Vorderkante des
Fahrzeugsitzes anordenbar ist;
- – einer Verbindungseinheit, mittels der das Gesäß-Luftpolster
mit dem Oberschenkel-Luftpolster verbindbar ist und die eine steuerbare
Ventileinheit umfasst;
- – eine Schnittstelle, die ausgebildet ist, um ein Signal
von einer Unfallsensorik zu empfangen, und
- – eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um ansprechend
auf das von der Unfallsensorik empfangene Signal die Ventileinheit
des Verbindungssystems derart anzusteuern, dass ein Gasfluss eines
Gases von dem Gesäß-Luftpolster in das Oberschenkel-Luftpolster
ermöglicht wird.
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Ferner
schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schützen
eines Fahrzeuginsassen, wobei das Verfahren ein verformbares Gesäß-Luftpolster
verwendet, das im Bereich der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes
unter einer Fahrzeugsitzfläche anordenbar ist (so dass
ein auf dem Fahrzeugsitz sitzender Insasse durch sein Körpergewicht
einen Druck auf das in dem Gesäß-Luftpolster befindliche Gas
ausüben kann) und wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfasst:
- – Empfangen eines Signals
von einer Unfallsensorik des Fahrzeugs; und
- – Ansteuern einer Ventileinheit derart, dass, ansprechend
auf das empfangene Signal der Unfallsensorik, ein Gasfluss eines
Gases von dem verformbaren Gesäß-Luftpolsters
in ein mit dem Gesäß-Luftpolster verbindbares
Oberschenkel-Luftpolster ermöglicht wird, das im Bereich
der Vorderkante des Fahrzeugsitzes unter einer Fahrzeugsitzfläche
anordenbar ist.
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Ferner
schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät, das
zur Ausführung des vorstehenden Verfahrens ausgebildet
ist. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung
in Form eines Steuergeräts kann ein Durchrutschen des Fahrzeuginsassen unter
einem Sitzgurt schnell und effizient gelöst werden.
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Unter
einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät
verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit
davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine
Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet
sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung
können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten
System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts
beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen
eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus
diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen
Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein,
die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen
vorhanden sind.
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Von
Vorteil ist auch ein Computerprogramm (bzw. Computerprogrammprodukt)
mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger
wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem
optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung
und/oder Ansteuerung von Schritten des Verfahrens nach einem der
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn
das Programm auf einem Steuergerät oder einer Datenverarbeitungsanlage
ausgeführt wird.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Nutzung
der Masse des Fahrzeuginsassen als treibende Kraft zur gleichzeitigen Entlüftung
der (zumindest einen) Luftblase(n) unter dem Gesäß des
Fahrzeuginsassen (d. h. unter der Sitzfläche) und zur Befüllung
von (zumindest einer) Luftblase(n) im Bereich des/der Oberschenkel(s) (Oberschenkelauflage)
eingesetzt werden kann. Dies kann (ansprechend auf ein Signal einer
Unfallsensorik) mittels eines steuerbaren Ventils erreicht werden, das
ein schnelles Überströmen der Luft ermöglicht. Die
Luftpolster in der Sitzfläche im Bereich der Rückenlehne
dienen dabei als Luftspeicher zur Befüllung des/der Luftpolster
im Bereich der Vorderkante des Fahrzeugsitzes (d. h. in der Oberschenkelauflage).
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Die
vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass für die
schnelle Entlüftung weder ein Unterdruckspeicher noch eine
Pumpe erforderlich ist. Dies ist für die vorgesehene Anwendung
von großem Nutzen, da das elektrische Fahrzeug-Bordnetz
im Anwendungsfall (d. h. im Precrash-Fall vor einem Unfall) ohnehin
stark belastet ist und durch die hier vorgeschlagene Funktionalität
nur eine sehr geringe Last hinzu käme. Durch das Absenken
des Fahrzeuginsassen im Bereich des Gesäßes und
das Aufpolstern im Bereich der Oberschenkelauflage wird zusätzlich
die Sitzmulde, die bei jedem normalen Einsitzen in den Sitz entsteht,
quasi vertieft. Die vertiefte Sitzmulde wirkt bei einem Unfall wie
ein zusätzliches Rückhaltesystem. Es wird eine
Rückhaltekraft ausgeübt, mittels derer die laterale
Bewegung des Insassen gehemmt wird. Je nach Ausführung
kann die Kraft in die Sitzstruktur abgeleitet werden. Die wesentlichen
Vorteile daraus lassen sich somit wie folgt zusammenfassen:
- – Es erfolgt eine erhöhte
und frühe Ankopplung an die Fahrzeugverzögerung
(auch als „ride-down benefit” bezeichnet, d. h.
einem Nutzen durch das nach-Unten-Verbringen des Fahrzeuginsassen). Dadurch
wird eine Beschleunigung bei Kontakt mit Airbag reduziert oder gar
begrenzt.
- – Es erfolgt eine Entlastung des Beckens durch einen
zweiten Lastpfad neben dem Sicherheitsgurt.
- – Eine „Anti-Submarining”-Funktion
wird unterstützt, d. h. ein Durchrutschen unter den Gurt
wird verhindert oder zumindest weitgehend gebremst.
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Vorteilhaft
ist der Einsatz der Erfindung bei allen Arten von Unfällen
(die im Folgenden auch als Crash bezeichnet werden), d. h. beispielsweise
bei Frontal-, Seiten- und Heckcrashs oder Rollover-Situationen.
Für eine optimale Wirkung kann auch eine Abstimmung mit
anderen Elementen des Rückhaltesystems erfolgen, beispielsweise
mit dem Sicherheitsgurt (bzw. einer Steuereinheit des Sicherheitsgurts)
oder dem Airbag etc. Beispielsweise kann im Falle des Rollovers
durch das Zusammenwirken der hier vorgeschlagenen Sitzflächenentlüftung
und dem Gurtstraffer der Abstand zwischen dem Kopf des Insassen
und dem Dach des Fahrzeugs vergrößert werden.
Der Überlebensraum wird damit vergrößert und
die Schutzwirkung des Rückhaltesystems wird deutlich verbessert.
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Günstig
ist es, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung das
Ventil ausgebildet ist, um einen Gasfluss zu ermöglichen,
der ein Entleeren der Luft des Gefäß-Luftpolsters
in das Oberschenkel-Luftpolster innerhalb von höchstens
einer Sekunde zulässt. Eine solche Ausführungsform
der Erfindung bietet den Vorteil, dass bei einem aufgetretenen Unfall
das Gesäß-Luftpolster schnell genug entleert und
das Oberschenkel-Luftpolster schnell genug gefüllt werden
kann, um eine optimale Anti-Submarining-Funktion zu erreichen.
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Auch
kann in einer anderen Ausführungsform der Erfindung die
Steuereinheit ausgebildet sein, um das Ventil derart anzusteuern,
dass es in einem Ruhezustand vor einer Ansteuerung durch die Steuereinheit
ansprechend auf das Signal von einer Unfallsensorik geschlossen
ist. Dies bietet den Vorteil, dass der Fahrzeuginsasse bei der normalen Fahrt
im Fahrzeugsitz das Gesäß-Luftpolster als zusätzliche
Polsterung nutzen kann, so dass sich sein Fahrkomfort erhöht.
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In
einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Befüllungseinheit
vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um das Gesäß-Luftpolster
mit Luft oder einem Gas zu befüllen. Eine solche Ausführungsform
der Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Wiederbefüllung
des Gefäß-Luftpolsters möglich ist, so
dass die hier vorgeschlagene Insassenschutzvorrichtung reversibel
einsetzbar ist.
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Auch
kann die Steuereinheit eine mit einem elektrischen Bordnetz des
Fahrzeugs verbindbare Energiepuffereinheit aufweisen, wobei die
Steuereinheit ausgebildet sein kann, um beim Ansteuern des Ventils
ein Umschalten des Ventils unter Verwendung von Energie aus der
Energiepuffereinheit zu bewirken. Eine solche Ausführungsform
der Erfindung bietet den Vorteil, dass das Fahrzeug-Bordnetz bei
einem aufgetretenen Unfall nicht zu stark belastet wird, da die
zum Schalten der Ventileinheit erforderliche Energie aus der Energiepuffereinheit
entnommen werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung kann in dem Gesäß-Luftpolster
und/oder dem Oberschenkel-Luftpolster ein Polstermaterial angeordnet
sein. Dies ermöglicht eine „Notlauf-Eigenschaft,
wenn beispielsweise das Gefäß-Luftpolster undicht
sein sollte, so dass der Fahrzeuginsasse in einem solchen Fall nicht
ohne Polsterung mit der harten Sitzstruktur in Kontakt kommt. Dies
könnte sonst zu einer quasi „Nicht-Verwendbarkeit” des Fahrzeugs
auf Grund eines extrem unkomfortablem Fahrersitzes führen.
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Auch
kann zur Verbesserung der Rückhaltekraft im Unfall das
das Gesäß-Luftpolster ausgebildet sein, um im
entleerten Zustand eine Abstützung des Insassen an einer
Struktur des Fahrzeugsitzes zu ermöglichen. Hierdurch wird
nicht nur die Sitzmulde quasi „vertieft”, sondern
auch ein Verrutschen des Fahrzeuginsassen durch die Abstützung
an der Sitzstruktur effektiv verhindert.
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Um
eine weitere Verbesserung der Anti-Submarining-Funktion zu erreichen,
kann auch nicht nur eine Kombination aus einem Gesäß-Luftpolster
und einem Oberschenkel-Luftpolster verwendet werden, sondern je
ein Oberschenkel-Luftpolster für beide Oberschenkel eines
Fahrzeuginsassen. Dies führt zu einer Ausführungsform
der Erfindung, die ferner die folgenden Merkmale aufweist:
- – ein zweites Gesäß-Luftpolster,
das unter einer Fahrzeugsitzfläche im Bereich der Rückenlehne des
Fahrzeugsitzes neben dem Gesäß-Luftpolster anordenbar
ist; und
- – ein zweites Oberschenkel-Luftpolster, das unter einer
Fahrzeugsitzfläche im Bereich der Vorderkante des Fahrzeugsitzes
neben dem Oberschenkel-Luftpolster anordenbar ist;
wobei
die Verbindungseinheit ausgebildet ist, um das zweite Gesäß-Luftpolster
mit dem zweiten Oberschenkel-Luftpolster zu verbinden wobei die
Steuereinheit ausgebildet ist, um ansprechend auf das Steuersignal
einen Gasfluss eines Gases von dem zweiten Gesäß-Luftpolster
in das zweite Oberschenkel-Luftpolster zu ermöglichen.
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Jedoch
kann auch lediglich ein einziges Gesäß-Luftpolster
verwendet werden, um beide Oberschenkel-Luftpolster zu befüllen.
Alternativ kann auch eine von der ersten Ventileinheit unabhängige zweite
Ventileinheit verwendet werden, die nur zum Ermöglichen
des Gasflusses vom zweiten Gesäß-Luftpolster in
das zweite Oberschenkel-Luftpolster vorgesehen ist.
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Um
sicherzustellen, dass der Insasse im Fahrzeugsitz nicht unkontrolliert
verrutscht, kann die Steuereinheit gemäß einer
weiteren Ausführungsform auch ausgebildet sein, um ein
gleichmäßiges Befüllen des Oberschenkel-Luftpolsters
und des zweiten Oberschenkel-Luftpolsters zu ermöglichen. Dies
stellt sicher, dass die beiden Oberschenkel des Fahrzeuginsassen
bei einem Umfall gleichmäßig angehoben werden,
so dass er in einer möglichst wenig seitlich geneigten
Position verbleibt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Anordnung von Komponenten einer Insassenschutzvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im
Zusammenwirken mit Komponenten einer Unfallsensorik in einem Fahrzeug;
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2 ein
Blockschaltbild zur Darstellung einer Verschaltung von Komponenten
eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeugsitz;
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4 eine
vergrößerte Darstellung der für die Erfindung
relevanten Komponenten aus 3;
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5a–b
Darstellungen zur Verdeutlichung einer Verbesserung der Anti-Submarining-Funktion durch
Einsatz der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
schematische Darstellung des Wirkungsprinzips der vorliegenden Erfindung;
und
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7 ein
Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung als Verfahren.
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Gleiche
oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden
Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen
sein. Die nachfolgend angegebenen Maße und Abmessungen
dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung und sind nicht
als Einschränkung der Erfindung auf diese Maße
und Dimensionen zu verstehen. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen,
deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale
in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale
auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht
explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Anordnung von Komponenten einer Insassenschutzvorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung im Zusammenwirken mit Komponenten einer Unfallsensorik
in einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst
dabei eine Unfallsensorik mit zwei Sensoren 110 und 120 und
einer Auswerteeinheit 130. Die Sensoren 110 und 120 können
beispielsweise eine Beschleunigung, einen Körperschall
oder andere physikalische Größen aufnehmen, die
eine Annäherung eines Objektes an das Fahrzeug 100 oder
einen Einschlag eines Objektes in das Fahrzeug 100 signalisieren.
Die von den Sensoren 110 und 120 der Unfallsensorik
ausgesandten Signale können in einer Auswerteeinheit 130 ausgewertet
werden. Die Auswerteeinheit 130 kann aus den von den Sensoren 110 und 120 empfangenen
Signalen auf eine Gefahrensituation wie einen Unfall oder einen
Fahrzeugüberschlag schließen. Wird in der Auswerteeinheit 130 auf
eine solche Gefahrensituation erkannt, können Personenschutzmittel
aktiviert werden. Beispielsweise kann ein im Lenkrad 140 angeordneter
Airbag 150 aktiviert werden, um einen auf einem Fahrzeugsitz 160 sitzenden
Insassen zu schützen. Für eine optimale Wirkung
des Airbags 150 ist jedoch sicherzustellen, dass er auf
dem Fahrzeugsitz 160 in einer vorbestimmten Position bleibt und
beispielsweise nicht unter einem Sicherheitsgurt in den entsprechenden
Fußraum vor diesem Fahrzeugsitz gleitet. Um dies zu gewährleisten
oder ein entsprechendes Verrutschen zumindest zu hem men, kann gemäß einem
Ausführungsbeispiel nachfolgend näher beschriebene
Erfindung eingesetzt werden.
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Gemäß dem
hier vorgeschlagenen Ansatz kann zur Verbesserung des Insassenschutzes
ein Gesäß-Luftpolster 170a vorgesehen
werden, dass über eine Verbindungseinheit 180a mit
einem Oberschenkel-Luftpolster 190a (beispielsweise fluidisch) in
Verbindung steht. Das Gesäß-Luftpolster 170a ist dabei
im Bereich einer Sitzfläche des Fahrzeugsitzes 160 angeordnet,
die sich unter einem Gesäß des Fahrzeuginsassen
befindet, wenn dieser auf dem Fahrzeugsitz 160 sitzt. Dies
bedeutet, dass das Gesäß-Luftpolster 170a im
Bereiche einer Rückenlehne des Fahrzeugs angeordnet ist.
Wurde das Gesäß-Luftpolster 170a vor
dem Einsteigen des Insassen in das Fahrzeug 100 mit Luft
oder einem anderen Gas (beispielsweise über eine Befüllungseinheit)
gefüllt, wird durch das Körpergewicht des Fahrzeuginsassen
ein Druck auf die Luft oder das Gas in dem Gesäß-Luftpolster 170a ausgeübt.
Auch kann während der Fahrt das Gesäß-Luftpolster
mit der Luft oder dem Gas befüllt werden, um beispielsweise
eine Veränderung der Komfort-Position für den
Insassen zu ermöglichten. Der Druck des Gsase in dem Gesäß-Luftpolster 170a kann
insbesondere dann aufgebaut werden, wenn eine Ventileinheit in der
Verbindungseinheit 180a in einer Stellung ist, in der ein Gasfluss
vom Gesäß-Luftpolster 170a in das Oberschenkel-Luftpolster 190a unterbunden
wird. Wird nun durch die Auswerteeinheit 130 eine vorstehend genannte
Gefahrensituation erkannt, kann ein Signal an eine Steuereinheit 200 ausgegeben
werden, die wiederum die Ventileinheit in der Verbindungseinheit 180a in
eine Stellung geschaltet, in der die Luft oder das Gas aus dem Gesäß-Luftpolster 170a in
das Oberschenkel-Luftpolster 190a entweichen kann. Das
Gas in dem Gesäß-Luftpolster 170a entweicht bei
einem geöffneten Ventil durch ein Zusammendrücken
des Gesäß-Luftpolsters 170a unter dem
Druck des Körpergewichtes des Insassen auf dem Fahrzeugsitz 160.
Auf diese Weise kann durch das aus dem sich verformenden Gesäß-Luftpolster 170a entweichende
Gas eine Absenkung des Insassen im Bereich seines Gesäßes
und zugleich eine Anhebung des Oberschenkels des Insassen in seiner
Kniekehle erreicht werden. Durch diese Veränderung der
Sitzposition des Insassen im Fahrzeugsitz 160 kann ein Verrutschen
des Insassen effektiv verhindert oder zumindest erschwert werden,
wie nachfolgend noch näher dargelegt wird.
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Um
eine möglichst optimale Position des Fahrzeuginsassen auf
dem Fahrzeugsitz 160 auch bei einem Unfall zu erreichen,
sollte günstigerweise nicht nur einer der Oberschenkel
angehoben werden, sondern es sollte eine gleichmäßige
Anhebung beider Oberschenkel des Fahrzeuginsassen erfolgen. Hierzu
kann eine zur oben beschriebenen Anordnung analog aufgebaute Kombination
aus einem zweiten Gesäß-Luftpolster 170b,
einem zweiten Oberschenkel-Luftpolster 190b und einer entsprechenden
zweiten Verbindungseinheit 180b verwendet werden, die ebenfalls
von einem Signal der Steuereinheit 200 angesteuert wird.
Das zweite Gesäß-Luftpolster 170b kann
dabei wieder im Bereich des Gesäßes des Insassen
unter einer Sitzfläche des Fahrzeugsitzes 160 angeordnet
sein, so dass auch durch das Körpergewicht ein Druck auf
das Gas oder die Luft in den zweiten Gesäß-Luftpolster 170b ausgeübt
wird. Durch das Öffnen eines Ventils in der zweiten Verbindungseinheit 180b ansprechend
auf das Signal der Steuereinheit 200 kann auch das Gesäß des
Fahrzeuginsassen im Bereich der anderen Körperhälfte
abgesenkt werden und der entsprechende Oberschenkel des Insassen
angehoben werden. Die Position des Insassen bezüglich seiner
Vertikalachse bleibt somit unverändert, so dass der Airbag 150 seine
optimale Wirkung bei einem Unfall entfalten kann.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild zur Darstellung einer Verschaltung von Komponenten
eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die
entsprechenden Gesäß-Luftpolster 170a bzw. 170b werden
(beispielsweise wie bisher als Komfortanwendung) von einem Steuergerät 200 und
einer gemeinsamen Verbindungseinheit 180 (die beispielsweise
eine Kombination der ersten und zweiten Verbindungseinheit 180a bzw. 180b darstellt) über
ein Ventil befüllt und entlüftet. Alternativ können
auch separate Befüllungs- und/oder Entlüftungsleitungen
für die Gesäß-Luftpolster 210 bzw.
die Oberschenkel-Luftpolster 220 vorgesehen sein. Wird
durch die Auswerteeinheit 130 gemäß 1 eine
unmittelbar bevorstehende Gefahrensituation (d. h. eine Precrash-Situation)
erkannt, werden die Gesäß-Luftpolster 170 über
ein zentrales Ventil in der Verbindungseinheit 180 (das
vorzugsweise einen der großen Durchgangsquerschnitt aufweisen
sollte) in der Weise entlüftet, dass die Oberschenkel-Luftpolster 190 möglichst
gleichzeitig befüllt werden. Dieser Entlüftungs-
bzw. Befüllungsvorgang wird durch einen Druck in den Gesäß-Luftpolstern 170 bzw.
durch eine entsprechende Verformung dieser Gesäß-Luftpolster 170 beschleunigt,
der/die durch die Gewichtskraft des Insassen auf das Gas in den
Gefäß-Luftpolstern 170 ausgeübt
wird. Die Ge säß-Luftpolster 170 wirken somit
sekundär als Luft-/Gasspeicher. Neben der Komfortfunktion
im normalen Fahrbetrieb zur Anpassung des Fahrzeugsitzes an eine
angenehme Fahrposition können diese Luftpolster 170 somit
zugleich den im Stand der Technik erforderlichen Überdruckspeicher
ersetzen. Alternativ zur der Anordnung der Gesäß-Luftpolster
aus 1 und 2 kann auch ein gemeinsames
großes Gefäß-Luftpolster anstelle der
beiden kleinen einzelnen Gesäß-Luftpolster 170a und 170b verwendet
werden, ohne die vorstehend genannte Funktionalität gravierend
einzuschränken.
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3 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeugsitz. Hierbei wird die
Anordnung der Gesäß-Luftpolster 170a und 170b im
Gesäßbereich des Fahrzeugsitzes 160 sowie
die Anordnung der Oberschenkel-Luftpolster 190a bzw. 190b im
Oberschenkel- bzw. Kniebereich des Fahrzeugsitzes 160 ersichtlich.
Entgegen der Darstellung aus 3 sind die
dargestellten Komponenten im tatsächlich verbauten Zustande
des Fahrzeugsitzes 160 durch die Bespannung der Sitzfläche
des Fahrzeugsitzes 160 überdeckt.
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4 zeigt
eine vergrößerte Darstellung der für
die Erfindung relevanten Komponenten gemäß der
Darstellung aus 3.
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Die
Wirkungsweise der hier vorgestellten Erfindung als Anti-Submarining-Funktion
und kann unter Zuhilfenahme der 5a und 5b näher
erläutert werden. In 5a ist
eine Situation dargestellt, in der unmittelbar vor einem Unfall
der Airbag 150 aus dem Lenkrad 140 aktiviert wird,
wobei keine Schutzmittel zum Halten des Fahrzeuginsassen in einer
vorbestimmten Position vorgesehen sind. Der Fahrzeuginsasse rutscht
daher durch die beim Unfall auftretenden Kräfte unter einem
Sicherheitsgurt 500 in den Fußraum vor dem entsprechenden
Fahrzeugsitz, so dass erstens Verletzungen im Beinbereich und zweitens
Verletzungen im Kopfbereich durch die suboptimale Position in des
Fahrzeuginsassen in Bezug zum Airbag 150 auftreten können.
Wird dagegen der erfindungsgemäße Ansatz verwendet,
kann eine Positionierung des Insassen erreicht werden, wie sie in 5b dargestellt
ist. Durch die Verwendung des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann
somit im Falle einer Frontkollision des Fahrzeugs 100 über
ein Anstellen der Vorderkante des Fahrzeugsitzes 160 (auf Grund
der aufgeblasenen Oberschenkel-Luftpolster 190) bei gleichzeitiger
Absenkung der Sitzfläche im Gesäßbereich
(auf Grund eines Entlüftens der Gesäß-Luftpolster)
ein „Abtauchen” des Insassen verhindert werden.
Zugleich erfolgt eine deutlich bessere Krafteinleitung in den Beckenbereich,
so dass die Insassenbelastung um ca. 10% reduziert wird.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der vorliegenden
Erfindung durch die Anhebung der Vorderkante des Fahrzeugsitzes 160,
wenn die Oberschenkel-Luftpolster 190 aufgeblasen sind.
Wird beispielsweise von einer Körpermasse des Insassen
von 30 Kilogramm, einem Reibungskoeffizienten von 0,1 und einer
Beschleunigung von 20 g ausgegangen, kann bei einer Standard-Sitzneigung
mit einem Einsitzwinkel von 12° eine relative Rückhaltekraft
von nur 8% erreicht werden. Wird dagegen die hier vorgestellte erweiterte (pneumatische)
Sitzflächenneigung verwendet, vergrößert
sich der Einsitzwinkel auf 22°, wodurch eine relative Rückhaltekraft
von 19,4% erreicht werden kann. Wird zusätzlich noch die
traditionelle elektromechanische Sitzneigung eingesetzt, lässt
sich ein Einsitzwinkel von 23,5° mit einer relativen Rückhaltekraft
von 21,4% erreichen. Dieser vergleichsweise kleine Effekt durch
die zusätzliche Verwendung der traditionellen elektromechanischen
Sitzneigung kann jedoch unter Umständen mit geringem Aufwand
realisiert werden. Der verbesserte Insassenschutz durch die hier
vorgestellte erweiterte (pneumatische) Sitzflächenneigung
bietet somit eine deutlich erhöhte und frühere
Ankopplung der Insassenbewegung an die Fahrzeugverzögerung
wodurch sich die vorstehend genannte „Ridedown-Benefit” realisieren
lässt. Hierdurch erfolgt eine reduzierte Beschleunigung
bei Kontakt mit dem Airbag oder eine Begrenzung dieser Beschleunigung.
Ferner kann durch den hier vorgestellten Ansatz eine Entlastung
des Beckens durch einen zweiten Lastpfad erreicht werden, so dass
die vorstehend genannte Anti-Submarining-Funktion ermöglicht
bzw. verbessert wird.
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7 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung als Verfahren 700 zum Schützen eines
Fahrzeuginsassen. Beim Verfahren 700 wird ein verformbares
Gesäß-Luftpolster verwendet, das im Bereich der
Rückenlehne des Fahrzeugsitzes unter einer Fahrzeugsitzfläche
angeordnet ist, so dass der auf dem Fahrzeugsitz sitzende Insasse
durch sein Körpergewicht einen Druck auf das in dem Gesäß-Luftpolster
befindliche Gas ausübt. Das Verfahren umfasst einen ersten
Schritt des Empfangens 710 eines Signals von einer Unfallsensorik
des Fahrzeugs. In einem zweiten Schritt umfasst das Verfahren 700 ein
Ansteuern 720 einer Ventileinheit derart, dass, ansprechend
auf das empfangene Signal der Unfallsensorik, ein Gasfluss eines
Gases von dem verformbaren Gesäß-Luftpolsters
in ein mit dem Gesäß-Luftpolster verbundenes Oberschenkel-Luftpolster
ermöglicht wird, das unter einem Oberschenkel des auf dem Fahrzeugsitz
sitzenden Fahrzeuginsassen angeordnet ist.
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Zusammenfassend
ist anzumerken, dass die hier dargestellten Ausführungsbeispiele
der Erfindung von einer pneumatischen Aktuatorik ausgehen, welche
einen Fahrzeugsitz sowohl als Komfortsystem als auch als Sicherheitssystem
betreiben kann. Zur Realisierung der Anti-Submarining-Funktion befinden
sich in der Sitzfläche günstigerweise mehrere Luftpolster,
die während des Komfortbetriebs (d. h. während
der normalen Fahrt oder der Anpassung des Fahrzeugsitzes an den
Insassen) insassen- oder systemgesteuert befüllt oder entlüftet
werden. In der Precrash-Phase wird ein zentral angeordnetes Ventil (bzw.
mehrere Ventile) geöffnet, das/die während des Komfortbetriebs
typischerweise geschlossen ist/sind. Um das elektrische Fahrzeug-Bordnetz
in der Precrash-Phase nicht übermäßig
zu belasten, kann die Schaltung des Ventils mittels eines Kondensators
erfolgen, der zuvor während des Komfortbetriebs elektrisch über
das Fahrzeug-Bordnetz aufgeladen wurde.
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Die
Vorwarnzeit des Sicherheitssystems beträgt typischerweise
weniger als eine Sekunde. Damit die Luft innerhalb der Vorwarnzeit
aus den Luftpolstern der Sitzfläche in die Luftpolster
der Oberschenkelauflage strömen kann, sollte das zentrale Ventil
einen großen Luftstrom zulassen. Die Art, Form und Lage
der Luftblasen hängt im Wesentlichen vom gewünschten
Komfort und der notwendigen Schutzwirkung ab. Um eine Art Notlaufeigenschaft
zu gewährleisten konnte innerhalb der Luftpolster ein Polstermaterial
eingebracht sein.
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Die
Rückhaltekraft kann deutlich erhöht werden, wenn
der Insasse nach Entlüften der Sitzflächenblasen
direkt an der Sitzstruktur abgestützt wird, d. h. ein direkter
Kontakt zwischen dem Insassen und der Sitzmulde des Fahrzeugsitzes
eingestellt wird.
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Durch
die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann
die Bereitstellung der Funktion „Sitzflächenkonturverstellung” für
die Anti-Submarining-Funktionalität in der Precrash-Phase
durch Erhöhung der Oberschenkelauflage und Absenkung der
Sitzfläche ermöglicht werden. Gegenüber
der herkömmlichen Sitzflächenkonturverstellung
kann mittels des erfindungsgemäßen Ansatzes eine
Verringerung des erforderlichen Druckspeichervolumens im Sitz erreicht
werden. Eine schnelle Entlüftung des Luftpolsters der Sitzfläche
kann dann auch ohne die Verwendung von Unterdruck erfolgen. Das
elektrische Bordnetz wird durch die vorstehende Anordnung auch nur
in sehr geringem Umfang in der Precrashphase belastet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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