DE19514191C2 - Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrich­ tung für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs l.

Es gibt eine Vielzahl von Sicherheitseinrichtungen, durch welche die Folgen eines Front-, Heck- oder Seitenauf­ pralls gemildert werden. Die für relativ niedrige Aufprallgeschwindigkeiten konzipierten Sicherheitsein­ richtungen sollen Reparaturaufwendungen nach einem Aufprall vermeiden bzw. reduzieren. Bei höheren Aufprall­ geschwindigkeiten steht der Personenschutz im Vorder­ grund. Gleichwohl spielen die Reparaturkosten nach einem Aufprall auch hier eine Rolle. So haben niedrige Repara­ turkosten eine günstige Einstufung in den Versicherungs­ klassen zur Folge. Zur Festlegung derselben gibt es normierte Versuche, die unter dem Stichwort "Typschaden" bekannt geworden sind.

Die DE 20 55 696 B2 beschreibt eine Sicherheitseinrich­ tung für Fahrzeuge, wobei ein Träger ausfahrbar und bei einem Aufprall unter Energieverbrauch stoßdämpfend zu­ rückschiebbar ist. Die vorbekannte Einrichtung wird un­ mittelbar vor einem Aufprall oder in einem Augenblick er­ höhter Gefahr aktiviert. Die Aufprallkräfte werden von der Fahrzeugkarosserie aufgenommen.

Die US 48 15 777 zeigt und beschreibt eine bewegliche Stoßleiste, welche so gesteuert ist, daß sie sich während der Fahrt in ihrer zurückgezogenen Position befindet und bei stehendem Fahrzeug ausfährt.

Pyrotechnische Treibsätze, welche sensorgesteuert eine Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug aktivieren, sind in vielfältigster Verwendung bekannt. Die wohl bekannte­ ste Einsatzmöglichkeit besteht darin, durch einen pyrotechnischen Treibsatz einen Airbag aufzublasen. Darüber hinaus werden in Fahrzeugen häufig pyrotechnische Treibsätze dazu verwendet, Sicherheitsgurte zu strammen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie durch eine Sicherheitseinrich­ tung das auf das eigene Fahrzeug bei einem Aufprall einwirkende Kraftniveau wesentlich reduziert oder gar aufgehoben werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 ge­ löst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung soll eine Kartusche mit einem pyrotechnischen Treibsatz dazu verwendet werden, einer von außen auf das Fahrzeug einwirkenden Kraft eine möglichst gleich große Kraft entgegenzusetzen. Sind die auf das Fahrzeug einwirkende Kraft und die durch den Treibsatz erzeugte Gegenkraft gleich groß, dann bleibt das Fahrzeug selbst kräftefrei. Ist die auf das Fahrzeug einwirkende Kraft größer als die Gegenkraft, dann muß vom Fahrzeug nur die Differenz aufgenommen werden.

Bei dem eingangs genannten Typschadencrash sind sowohl die auf das Fahrzeug einwirkende Masse, als auch die Auf­ prallgeschwindigkeit bekannt. Ein gängiger Versuch be­ steht darin, daß beispielsweise ein Rollbock mit einer Masse von 1.000 kg mit einer Geschwindigkeit von 15 km/h auf ein stehendes Fahrzeug gefahren wird. Der sich daraus errechnende Impuls aus dem Produkt von Masse und Ge­ schwindigkeit ergibt eine Größe von ungefähr 4.200 kg m/sec. Um bei diesem Aufprall das Fahrzeug kräftefrei zu stellen, ist ein von dem oder den Treibsätzen zu erzeu­ gender Gegenimpuls gleicher Größe notwendig. Ein solcher Wert läßt sich mit relativ kleinen Treibsätzen erzeugen.

Da beim Typschadencrash der auf das Fahrzeug einwirkende Kraftstoß genau bekannt ist, läßt sich dieser vollständig durch die vorgeschlagene Sicherheitseinrichtung kompen­ sieren, wodurch die Karosserie selbst weitestgehend frei von einer Krafteinwirkung bleibt.

Beim Typschadencrash wirkt die Kraft entweder auf die Front (ggf. versetzt) oder das Heck des Fahrzeuges ein. Da an diesen Stellen die Außenkontur des Fahrzeuges durch die Stoßfänger gebildet wird, erfolgt über sie die Krafteinleitung. Die Stoßfängerhalterungen stützen sich an den Kartuschen mit den Treibsätzen ab. Sobald die auf den Stoßfänger einwirkende Kraft einen vorgegebenen Wert übersteigt, erfolgt die Zündung der Treibsätze, wodurch eine Gegenkraft erzeugt wird. Zur Auslösung der Zündung können an sich bekannte Sensoren Verwendung finden.

Wenn beim Typschadencrash ein starrer Rollbock eingesetzt und der Aufprall nicht mit einem zweiten Fahrzeug simuliert wird, dann ist sicherzustellen, daß beim Auf­ prall ein, wenn auch geringer, Weg möglich ist. Ohne Weg und bei starrem Hindernis müßte die Reaktionskraft theoretisch unendlich groß sein. Die zur Verfügungstel­ lung eines Weges ist nicht notwendig, wenn sich der ein­ dringende Gegenstand (z. B. ein Fahrzeug) verformt.

Zur Erzeugung des angesprochenen Weges kann die Kartusche längsverschieblich gehalten sein. Der Weg wird zweckmäßig durch einen Anschlag begrenzt.

Von Vorteil ist es, wenn die Längsverschiebung nur in Richtung des Gasstromes möglich ist. Dazu kann mit der Kartusche beispielsweise ein geeignetes Rastmittel (Ratsche) vorgesehen sein. Natürlich kann zwischen der Kartusche und dem Träger auch ein geeignetes Deformation­ selement angeordnet werden.

Eingangs wurde die Sicherheitseinrichtung in Verbindung mit einem Stoßfänger erörtert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sicherheitseinrichtung an der Seitentüre ei­ nes Fahrzeuges Verwendung findet. Gerade bei einem Sei­ tenaufprall steht im Gegensatz zum Front- oder Heckauf­ prall wenig Verformungsweg zur Verfügung, so daß durch die vorgeschlagene Vorrichtung das Verletzungsrisiko der Insassen wesentlich reduziert werden kann.

Die Sicherheitseinrichtung in der Seitentüre des Fahrzeu­ ges kann zwei oder mehr Kartuschen umfassen, welche auf einen gemeinsamen Seitenaufprallträger einwirken. Aus baulichen Gründen sind für diesen Einsatzzweck Kartuschen mit relativ großem Durchmesser und geringer Bauhöhe von Vorteil.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Gasstrom des Treibsatzes zum Aufblasen eines Gaskissens mitverwendet werden. Übertragen auf eine Seitentüre kann das Gaskissen einen Seitenairbag bilden, welcher sich im aufgeblasenen Zustand zwischen der Türinnenverkleidung und dem Insassen erstreckt. Dadurch kann der Treibsatz zwei Aufgaben übernehmen, nämlich die Erzeugung einer Gegenkraft auf den eindringenden Gegen­ stand und die Füllung eines Gaskissens.

Es ist natürlich auch möglich, anstelle eines pyrotechni­ schen Treibsatzes eine Kolben-Zylinder-Einheit mit Flüssigkeitsfüllung einzusetzen. Dabei steht der Kolben mit dem Träger in Verbindung, während auf der dem Kolben gegenüberliegenden Seite unter Zwischenschaltung einer Berstscheibe die Ausströmdüse angeordnet ist. Das System wird durch eine sich an die Düse anschließende Schubum­ kehrplatte (z. B. Paraboloidfläche) ergänzt. Der durch diese Einheit mögliche Rückstoßimpuls ergibt sich aus dem Produkt von Flüssigkeitsmasse und Austrittsgeschwindig­ keit.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch den vorderen Endbereich des Längsträgers eines Kraftfahrzeuges mit einer Sicherheits­ einrichtung,

Fig. 2 den Längsträger aus Fig. 1 mit einer abgewan­ delten Sicherheitseinrichtung,

Fig. 3 den Längsträger aus Fig. 1 mit einem zusätzli­ chen Deformationselement,

Fig. 4 einen Prinzipschnitt durch den Seitenaufprall­ träger einer Seitentüre mit einer montierten Sicherheitseinrichtung und

Fig. 5 die Sicherheitseinrichtung aus Fig. 4, ergänzt mit einem Gaskissen.

Fig. 1 zeigt schematisch den Schnitt durch den vorderen Endbereich eines Längsträgers 7 in einem Personenkraftwa­ gen. Der Längsträger 7 nimmt eine Kartusche 9 mit einem pyrotechnischen Treibsatz 11 auf. Während die nach außen gerichtete Seite der Kartusche 9 einen Halter 13 mit ei­ nem daran befestigten Stoßfänger 15 trägt, ist das in den Längsträger 7 eingeschobene Ende der Kartusche 9 als Düse 17 ausgebildet. Schließlich ist am Außenumfang der Kartu­ sche 9 noch ein Anschlag 19 vorgesehen, welcher eine Ver­ schiebung der Kartusche 9 aus dem Längsträger 7 heraus begrenzt.

Die dargestellte Sicherheitseinrichtung ist so bemessen, daß einer auf den Stoßfänger 15 einwirkenden Kraft (an­ gedeutet durch einen Pfeil 21) eine gleich große, durch den pyrotechnischen Treibsatz 11 erzeugte Gegenkraft (an­ gedeutet durch einen Pfeil 23) entgegenwirkt, wodurch der Längsträger 7 im wesentlichen von Kräften frei bleibt.

Wenn der Kraftstoß 21 durch einen starren Gegenstand (z. B. einem Rollbock beim Tpyschadencrash) aufgebracht wird und die Kartusche 9 keinen Weg zurücklegen kann, dann wäre die auftretende Kraft theoretisch unendlich groß. Aus diesem Grund sind Maßnahmen getroffen, welche für die Kartusche 9 einen vorbestimmten Weg zulassen. Gemäß Fig. 1 ist dazu die Kartusche 9 bis zu einem Anschlag 19 ver­ schiebbar. Bei der in Fig. 2 dargestellten Bauform ist zusätzlich ein Rastelement 25 vorgesehen, welches sicherstellt, daß die Längsverschiebung nur entgegen der Richtung des Gasstromes möglich ist.

Schließlich zeigt Fig. 3 eine Lösung, gemäß der zwischen der Kartusche 9 und dem Halter 13 ein Deformationselement 27 angeordnet ist, welches in erster Linie dazu dient, bei einem Aufprall auf ein starres Hindernis Weg zur Ver­ fügung zu stellen. Sollte das Hindernis selbst nachgiebig sein, so wie dies beispielsweise bei einem Fahrzeug der Fall ist, dann könnten die vorstehend beschriebenen Maßnahmen entfallen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die neue Sicherheitseinrichtung bei Einsatz in der Seitentüre eines Kraftfahrzeuges. Die Seitentüre, von der in der Zeichnung ein Teil des Außenbleches 29 dargestellt ist, weist eine Sicke 31 auf, die einen Seitenaufprallträger 33 aufnimmt. Dieser setzt sich aus einem Leichtmetall-Strangpreßprofil 35 und einer außen aufgesetzten Rammschutzleiste 37 zusammen.

In unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Seitenaufprallträ­ ger 33 sind an einem Halteblech 39 mehrere Kartuschen 41 mit einem pyrotechnischen Treibsatz 43 angeordnet.

Ermitteln nun Sensoren einen Seitenaufprall, dann erfolgt eine Zündung (nicht dargestellt) der pyrotechnischen Treibsätze 43. Durch die pyrotechnischen Treibsätze 43 wird über den Seitenaufprallträger 33 der einwirkenden Kraft eine Gegenkraft entgegengesetzt. Der aus jeder Kartusche 41 entweichende Gasstrahl wird an einer Ab­ weisfläche 45 vom Fahrgastraum abgelenkt.

Schließlich zeigt Fig. 5 eine abgewandelte Bauform, bei der zumindest ein Gasstrom eines pyrotechnischen Treib­ satzes 43 dazu benutzt wird, ein seitliches Gaskissen 47 aufzublasen, welches sich im aufgeblasenen Zustand zwischen der Türinnenverkleidung 49 und einem Insassen erstrecken kann.

Claims (8)

1. Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge, umfassend einen py­ rotechnischen Treibsatz, welcher sensorgesteuert die Si­ cherheitseinrichtung aktiviert, wobei die den Treibsatz enthaltende Kartusche auf ihrer der Ausströmöffnung ge­ genüberliegenden Seite mit einem Träger verbunden ist, wobei der Träger nahe der Außenhaut des Fahrzeuges ange­ ordnet ist oder selbst die Außenkontur bildet, und wobei die Kartusche horizontal, mit der Ausströmöffnung nach innen gerichtet, im Fahrzeug angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zündung des Treibsatzes (11) er­ folgt, wenn eine auf den Träger (15, 35) einwirkende Kraft einen vorgegebenen Wert übersteigt, und daß der Ab­ stand des Trägers (15, 35) zur Fahrzeugkarosserie durch die aktivierte Sicherheitseinrichtung unverändert bleibt.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Träger durch einen Stoßfänger (15) gebildet ist und der Stoßfänger (15) über zwei Kartuschen (9) abgestützt ist, welche im Endbereich von Längsträgern (7) aufgenommen sind.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung an der Seitentüre des Fahrzeuges angeordnet ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Abstand zueinander mindestens zwei Kartuschen (41) in der Seitentüre befestigt sind, welche auf einen gemeinsamen Seitenaufprallträger (33) einwirken.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom des Treibsatzes (43) zum Aufblasen eines Gaskissens (47) mitverwendet wird.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartusche (9, 41) um einen vorgegebenen Betrag längsverschieblich gehal­ ten ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Längsverschiebung nur entgegen der Richtung des Gasstromes möglich ist.

8. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kartusche (9) und Träger ein Deformationselement (27) angeordnet ist.