DE2044230C3 - Sicherheitstisch zur Verwendung in Fahrzeugen - Google Patents

Sicherheitstisch zur Verwendung in Fahrzeugen

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DE2044230C3 DE2044230A DE2044230A DE2044230C3 DE 2044230 C3 DE2044230 C3 DE 2044230C3 DE 2044230 A DE2044230 A DE 2044230A DE 2044230 A DE2044230 A DE 2044230A DE 2044230 C3 DE2044230 C3 DE 2044230C3
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Description

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Die Erfindung betrifft einen Sicherheitstisch zur Verwendung in Fahrzeugen, bestehend aus einem aufblasbaren, mit einem gasdichten Verschluß versehenen Luftsack, der in einem oberen Bereich eine annähernd ebene Fläche bildet und Einrichtungen zur Befestigung des Tisches nahe einem Fahrzeug-Insassen aufweist sowie mit einem Abblasventil versehen ist, das bei einer Fahrzeugkollision Luft #us dem Luftsack ausströmen läßt.
Aus der US-PS 28 34 606 ist die Verwendung von mehreren aufblasbaren Sicherheits-Luftsäcken bekannt, die beispielsweise anstelle von Sicherheitsgurten Ver- fio wendung finden können, um Fahrzeug-Insassen bei einer Kollision vor Verletzungen schützen zu können. Diese stoßabsorbierend™ Luftsäcke sollen durch Betätigung eines Schalters von Seiten des Fahrzeugführers rasch aufgeblasen werden, wenn dieser eine fts unvermeidbar erscheinende Kollision voraussieht. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach dem Aufblasen soll ein Zweiwege-Abblasventil unter Zuhilfenahme eines Elektromagneten, eines Zeitgliedes und eines Aufprallsensors so gesteuert werden, daß die Luft aui dem Luftsack beim Aufprall eines Fahrzeug-Insassen gegebenenfalls bereits wieder abgeblasen wird. Abgesehen davon, daß es sich bei dieser bekannten Ausführungsform um einen reinen Sicherheits-Luftsack zum Schutz von Fahrzeug-Insassen handelt, während die vorliegende Erfindung sich praktisch mit einer Kombination aus einem im Fahrzeug benutzbaren Gebrauchsgegenstand (Tisch) mit einer diesem zugeordneten Sicherheitseinrichtung (Luftsack) befaßt, weist diese bekannte Ausführungsform zwei wesentliche Mängel auf: Zum einen ist der Funktionsablauf von Aufblasen und Abblasen des Luftsackes einzig und allein von der Reaktionsfähigkeit und Übersicht des Fah,--zeugführers abhängig, wodurch der Luftsack in vielen Fällen zu spät aufgeblasen wird, um seine volle Funktionsfähigkeit zu entwicklen, und zum anderen bedingt das Aufblasen und rechtzeitige Abblasen des Luftsackes einen erheblichen technischen Aufwand, der zudem aufgrund der vielen Steuerelemente unvermeidbare Ausfallrisiken in sich birgt.
Bei einer anderen bekannten Ausführungsform der eingangs genannten Art (DE-PS 8 97 053) wird der Luftsack erst dann entlüftet, wenn der Fahrzeug-Insasse auf den Luftsack aufprallt und sich dadurch der Innendruck erhöht. Eine solche Lösung bringt die Gefahr erheblicher Verletzungen des Fahrzeug-Insassen durch die bei solchen sog. Sekundär-Kollisionen auftretenden beträchtlichen Reaktionskräfte mit sich, da ein prall aufgeblasener Luftsack, wenn keine Möglichkeit zum Luftaustritt besteht, eine sehr harte Federung darstellt, die nur eine ganz geringe Verformungsarbeit aufzunehmen in der Lage ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitstisch der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß ein Fahrzeug-Insasse in stark erhöhtem Maße vor Verletzungen geschützt wird, wobei jedoch gleichzeitig eine äußerst einfache und sicher wirkende Konstruktion gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abblasventil einen durch Massenkraft betätigbaren Veniilkörper aufweist, der bei einer Falirzeugkollision eine im Luftsack vorgesehene, im Normalfall durch den Ventilkörper verschlossene Abblasöffnung unmittelbar vor dem Aufprall eines Fahrzeug-Insassen auf den Sicherheitstisch selbsttätig freigibt.
Bei dieser erfindungsgemäß relativ äinfachen Konstruktion eines Sicherheitstisches schließt also der Ventilkörper durch sein Eigengewicht normalerweise die Entlüftungsöffnung dicht ab, während letztere im Falle einer Fahrzeugkollision jedoch selbsttätig freigegeben wird, noch ehe der Fahrzeug-Insasse auf den Tisch aufprallt. Die Ausbildung und Anordnung des Abblasventils kann natürlich eo gewählt werden, daß im Falle einer Kollision keinerlei Gefahr von diesem Abblasventil für den Fahrzeug-Insassen ausgeht. Das Abblasventil ist erfindungsgemäß so konstruiert, daß das Abblasen der Luft aus dem Luftsack — wenn keine äußere Kraft auf diesen einwirkt - verhältnismäßig langsam erfolgt und daß ein rascheres Abblasen nur durch Ausübung einer beträchtlichen Kraft auf den Luftsack, also beispielsweise durch Aufprall des Fahrzeug-Insassen, erreicht werden kann.
Aus dem Zuvorgesagten leuchtet somit ein, daß der Luftsack eine sichere und zuverlässige Schutzwirkung nur dann erfüllen kann, wenn er im Moment des Aufpralles des Fahrzeug-Insassen bereits den Zustand
besitzt, in dem er das Maximum an Verformungsarbeit leisten kann, d. h., wenn in diesem Augenblick bereits die Abblasöffnung freigegeben ist, und daß es zur Gewährleistung der vorstehend genannten wesentlichen Bedingung sinnvoll ist, die Abblasöffnung bereits ganz kurz vor dem Aufprall des Fahrzeug-Insassen auf den Sicherheitstisch zu öffnen.
Für die erfindungsgemäße Lösung ist es somit wesentlich, daß beim Aufprall des Fahrzeug-Insassen auf den Luftsack ein kurzzeitiger hoher Druckanstieg (bedingt durch eine noch nicht geöffnete Abblasöffnung) mit all den dadurch bedingten gefährlichen Folgen für den Insassen mit Sicherheit vermieden wird. Anstelle einer harten Federwirkung eines nicht entlüfteten, geschlossenen Luftsackes wird erfindungsgemäß die Schutzwirkung durch die beträchtliche Verformungsarbeit erreicht, die von der aufprallenden Person geleistet werden muß, um die im Luftsack befindliche Luft durch die entsprechend kalibrierte Luftabblasöffnung herauszupressen.
Im folgenden seien zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
F i g. 1,2 und 3 Seitenansicht, Aufsicht und Teilschnitt (längs der Linie I-1 in F i g. 2) eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Anordnung und
Fi g. 4 und 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht und ein Detail einer weiteren Ausführungsf >rm des erfindungsgemäßen Sicherheitstisches.
Der erfindungsgemäße Sicherheitstisch 1 mit elastischem, aufblasbarem Luftsack sei beispielsweise im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug erläutert.
Der in den Zeichnungsfiguren veranschaulichte Sicherheitstisch 1 ist aus Nylon, Polyäthylen oder einem ähnlichen Kunststoff hergestellt, der luftdicht und äußerst elastisch ist. Der Sicherheitstisch I ist beispielsweise an der Rückseite eines Vordersitzes 4 eines Kraftfahrzeuges (Fig. 1 und 3) mittels eines beispielsweise metallischen Halterungselementes 2 befestigt. Der Sicherheitstisch 1 schmiegt sich im nicht benutzten, zusammengefalteten Zustand eng an die Rückseite des Vorderseitzes 4 an und benötigt dann nur einen ganz geringen Platz, so daß die Bewegungsfreiheit des Fahrzeug-Insassen nicht behindert ist.
Im Gebrauchsfalle kann der Sicherheitstisch 1 mit Druckluft (durch einen Kompressor, einen Hochdruck-Gasbehälter od. dgl.) über eine Leitung 5 und ein Rückschlagventil 6 aufgeblasen werden. Im aufgeblasenen Zustand weist der Tisch an seiner Oberseite einen ebenen Teil auf. Der Tisch ist außerdem mit einem Abblasventil 3 versehen, wodurch die im Luftsack vorhandene Gasfüllung automatisch entleert werden kann, wenn ein ungewöhnlicher Anstieg des Innendrukkes auftritt, beispielsweise dann, wenn bei einer Fahrzeug-Kollision ein Fahrgast gegen den Sicherheitstisch 1 prallt. Außerdem kann noch ein — in der Zeichnung nicht näher veranschaulichtes — Entleerungsventil (z.B. durch einen einfachen Stöpsel gebildet) vorgesehen sein, das zum raschen Abblasen der Luft aus dem Tisch 1 dient, wenn dieser wieder zusammengefaltet werden soll.
Bei dem in den Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel ist im oberen Teil des Sicherheitstisches 1 eine Abblasöffnung I, vorgesehen, die ausreichend groß dimensioniert ist, um einen Austritt der im Sicherheitstisch 1 eingeschlossenen Luft in der vorgesehenen Zeit :tu ermöglichen. Eine Scheibe 3b mit einer öffnung 3bt (entsprechend der öffnung I5) ist auf dem Tisch 1 vollkommen dicht so aufgesetzt, daß die öffnung 3b] auf die Entlüftungsöffnung I5 fluchtend ausgerichtet ist. E!ne mit dem Rand der Scheibe 3b verbundene, haubenartige Abdeckung 3c weist in der Oberseite öffnungen 3ci zum Luftaustritt auf.
Rund um die Luftaustrittsöffnung 3£>i der Scheibe 3b ist eine ringförmige Dichtung 3d mit einer öffnung 3d] fest angeordnet. Sie besteht aus einem glatten, luftdichten Material (z. B. Polytetrafluorethylen od. dgl.),
das so angeordnet ist, daß die öffnungen 3b] und 3d] aufeinander ausgerichtet sind. Diese öffnungen sowie
die öffnungen 3ci bilden die Abblasöffnungen für das Abblasventil 3.
Ein durch ein rundes Gewicht (beispielsweise aus Eisen) gebildeter Ventilkörper 3e sitzt auf der Dichtung 3d und schließt normalerweise die öffnung 3d] ab. Zentral auf der Oberseite des Ventilkörpers 3e ist eine leichte Vertiefung 3ei vorhanden. Eine Kugel 3/paßt in die Vertiefung 3ei und sitzt drehbar in einer Kugelaufnähme 3ci zentral an der Innenseite der Abdeckung 3c. Die Kugel 3/wird durch eine Druckfeder 3g, die in der Kugelaufnahme 3C2 angeordnet ist, gegen den Ventilkörper 3e gepreßt. In die Kugelaufnahme 3ci ist ferner eine Schraube 3Λ eingeschraubt, die auf das freie Ende der Feder 3g drückt und zur Einstellung der Federkraft dient, mit der die Kugel 3/" auf den Ventilkörper 3e und somit dieser Ventilkörper dichtend auf die Öffnung 3£>i der Scheibe 3b drückt, und dadurch den Ventilkörper 3e in seiner Normalstellung hält.
.ίο Mit der Innenseite des Sicherheitstisches 1 ist außerdem eine Stützplatte 10 aus Kunststoff verbunden, die das Abblasventil 3 in horizontaler Lage hält.
Die Wirkung des Abblasventils 3 ist folgendermaßen: Bei einer Fahrzeug-Kollision wird der Fahrzeug-Insasse
.15 aufgrund der Trägheit gegen den aufgeblasenen Sicherheitstisch 1 geworfen. Ehe jedoch der Insasse gegen den Sicherheitstisch 1 prallt, nämlich bereits im Augenblick des Fahrzeug-Zusammenstoßes, überwindet die Trägheitskraft des Ventilkörpers 3e die Haltekraft der Kugelraste (3f, 3g, 3h), wodurch sich der Ventilkörper in horizontaler Richtung aus seiner Normallage herausbewegt. Der Ventilkörper 3e verläßt also die Lage, in der er die öffnungen 3b] und I, verschließt. Infolgedessen wird die Abblasöffnung unmittelbar vor dem Aufprall eines Fahrzeug-Insassen auf den Sicherheitstisch 1 selbsttätig freigegeben, so daß die in dem Sicherheitstisch 1 eingeschlossene Luft durch die Öffnungen I5, 3b] und 3ci entweichen kann. Wenn dann unmittelbar darauf der Fahrzeug-Insasse gegen den Sicherheitstisch 1 prallt, ist das Abblasventil bereits geöffnet. Durch die abströmende Luft verringert sich somit bereits der Innendruck des Sicherheitstisches 1. Der Fahrzeug-Insasse wird infolgedessen weich aufgefangen. Der Sicherheitstisch 1 stellt somit einen wirksamen Aufpralldämpfer dar, der kinetische Energie absorbiert und damit den Fahrzeug-Insassen vor Verletzungen durch Sekundär-Kollisionen schützt.
In den Fig.4 und 5 ist ein zweites Ausfdhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherheitstisches 1
hc veranschaulicht, wobei die gleichen Teile mit dem gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiei versehen sind. Im Unterschied zur zuvor erläuterten Ausführungsform ist das sich selbsttätig .egelnde Abblasventil 3 im Innern des Sicherheitsti-
\s sches 1 angeordnet und leitet eine selbsttätige Entlüftung des Sicherheitstisches 1 ein, wenn eine im Fahrzeug auftretende Beschleunigung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Das Abblasventil 3 weist eine Stange 34 auf, die an einem Ende, beispielsweise an dem oberen, ebenen Teil la des Sicherheitstisches 1 angelenkt ist. Das Abblasventil 3 besteht ferner aus einem etwa kugelförmig ausgebildeten Ventilkörper 3ß (beispielsweise ein s Eisengewicht), der am freien unteren Ende der Stange 3/4 befestigt ist und somit eine pendelartig aufgehängte Masse bildet.
An einem vertikalen ebenen Teil 16 des Sicherheitstisches 1 befindet sich eine öffnung 3(-b. Der Ventilkörper ι η 3ß hat einen Vorsprung 3ßi, mit dessen freiem Ende eine Betätigungsschnur 3Bz verbunden ist, die durch die Entlüftungsöffnung 3C<, des Luftsackes hindurch nach außen geführt ist. An die als Abblasöffnung dienende Öffnung 3t-6 schließt sich ein Stutzen 3ra an, der in den is Sicherheitstisch 1 hineinragt.
Wird der Sicherheitstisch 1 durch die Leitung 5 und das Rückschlagventil 6 mit Luft gefüllt, so wird die Betätigungsschnur 3& von Hand gezogen, wodurch der Vorsprung 3ßi des Ventilkörpers 3ß in den Stutzen 3^ der Öffnung 3L(, hineingreift. Der Sicherheitstisch 1 wird auf diese Weise in eine vorbestimmte Form aufgeblasen, wobei die Stange 3A des Abblasventils 3 eine etwa vertikale Lage einnimmt. Der Vorsprung 3ßi des Ventilkörpers 3ß paßt hermetisch in den Stutzen 3l;, der ;s öffnung 3c6, so daß die im Sicherheitstisch 1 enthaltene Druckluft nicht ausströmen kann. Der obere ebene Teil la des Sicherheitstisches 1 wird etwa horizontal gehalten, so daß der Tisch die übliche Funktion eines Tisches ausfüllen kann.
Trifft nun das Fahrzeug mit dem aufgeblasenen Sicherheitstisch I bei einer Kollision auf ein Objekt auf, so wird der Ventilkörper 3ß einer Beschleunigung von beispielsweise 15 g ausgesetzt. Wenn die Reibungskraft zwischen dem Vorsprung 3ßi und dem Stutzen 3ca der öffnung 3rf, in diesem Fall kleiner als die Trägheitskraft ist, wird der Vorsprung 3ßi des Ventilkörpers 3ßaus der öffnung 3rf, herausgezogen. Wenn nun ein Fahrzeug-Insasse oder ein sonstiger Gegenstand im Abtei! auf den Sicherheitstisch 1 aufprallt, so strömt bereits Luft aus dem Tisch 1 durch die Öffnung 3d, aus. Der Sicherheitstisch 1 absorbiert auf diese Weise den Aufprall-Stoß und schützt den Fahrzeug-Insassen. Die das Lösen des Ventilkörpers 3ß von der Öffnung 3ri) bewirkende Beschleunigung braucht aber nicht über 15 g zu liegen. Da die Beschleunigung, auf den der Ventilkörper 3ß anspricht, hauptsächlich von dei Reibungskraft zwischen dem Vorsprung 3ßi de: Ventilkörpers 3ß und dem Stutzen 3i;, der öffnung 3,, abhängt, kann man den Ansprechwert beliebig einstel len, indem man beispielsweise den Durchmesser de-Vorsprunges 3ß| relativ zu dem der Öffnung 3,·/, und derr des Stutzens 3ia entsprechend wählt oder entsprechende Materialien bzw. Vertiefungen an den Eingriffsflächer vorsieht.
Die Beschleunigung, bei der der Ventilkörpei anspricht, kann ferner dadurch eingestellt werden, daC die Neigung der Stange 3A gegenüber der Vertikaler entsprechend gewählt wird. In der Praxis kann dei Ansprechwert auch durch die Wahl der Dichte und dei Form des Ventükörpers eingestellt werden.
Fig.4 zeigt außerdem eine Einrichtung 11 zui Einstellung des oberen ebenen Teils la des Sicherheitstisches 1 in etwa horizontale Lage, nachdem der Sicherheitstisch 1 durch das Halterungselement 2 am Sitz 4 befestigt wurde. Diese Einrichtung U enthäli einen Bolzen 11a, der an einem Ende mit einer Seite Ic des Sicherheitstisches 1 fest verbunden ist, die der Seite \b abgewandt ist. Weiterhin gehört zu dieser Einrichtung 11 eine Stützplatte llß, die mit dem freien Ende des Bolzens IM verschraubt ist. Diese Platte Ußstützi sich an der'Rückseite des Fahrzeugsitzes ab, wenn dei Tisch 1 am Fahrzeugsitz befestigt ist. Durch Relativbe wegung der Platte 11 ßgegenüber dem Bolzen 11A kanr der Teil la des Sicherheitstisches 1 in seinei horizontalen Lage eingestellt werden.
Wird der Sicherheitstisch nicht benutzt, dann kann ei bequem zusammengefaltet werden, indem der Vorsprung 3ßi des Ventilkörpers 3ß nach innen gedrücki wird, so daß die Luft durch die öffnung 3d, entweicher kann. Im entlüfteten Zustand behindert der Tisch die Bewegungsfreiheit des Fahrgastes in keiner Weise.
Die folgende Tabelle zeigt anhand einiger Versuchsergebnisse, wie ein Fahrzeug-Insasse auf einen-Fahrzeug-Rücksitz durch den erfindungsgemäßer Sicherheitstisch (befestigt an der Rückseite des Vorder sitzes 4) im Falle einer Fahrzeug-Kollision (z. B. eine; Flugzeuges oder Kraftfahrzeuges) im Vergleich mil einem üblichen Sicherheitsgurt geschützt wird. Die Versuchsergebnisse wurden in Yatabe gewonnen unc durch die Japan Automobile Manufacturers Associatior mitgeteilt.
Zustand
Beschleunigung des Kopfes (in g)
Angenommene
Verletzung des menschlichen
Körpers
Sicherheitsgurt Luftsacktisch
Verwendet
Verwendet
Nicht verwendet
nicht
verwendet
Vertikalrichtung 11,8
66,0
16,5
Horizontalrichtung
243
134,4
keine Verletzung
augenblicklich getötet
keine Verletzung
Bemerkungen:
Die obigen Werte gelten für den Fall einer Kollision mit 50 g, die als kritischer Grenzwert für das Leben eines Fahrzeug-Insassen betrachtet wird; daraus ergibt sich, daß durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Sicherheitstisches ein wirksamer Schutz für das Leben des Insassen erzielt wird.
Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, kann eine vermindert werden. In einem solchen Falle würde somit Beschleunigung von beispielsweise 134,4 g im Falle das Leben des Fahrzeug-Insassen mit größter Wahreiner Fahrzeug-Kollision durch den erfindungsgemäßen (15 scheinlichkeit gerettet werden. Sicherheitstisch auf eine Beschleunigung von 17,8 g
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Sicherheitstisch zur Verwendung in Fahrzeugen, bestehend aus einem aufblasbaren, mit einem gasdichten Verschluß versehenen Luftsack, der in einem oberen Bereich eine annähernd ebene Fläche bildet und Einrichtungen zur Befestigung des Tisches nahe einem Fahrzeug-Insassen aufweist sowie mit einem Abblasventil versehen ist, das bei einer ι ο Fahrzeugkollision Luft aus dem Luftsack ausströmen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abblasventil (3) einen durch Massenkraft betätigbaren Ventilkörper (3e; 3B) aufweist, der bei einer Fahrzeugkollision eine im Luftsack vorgesehe- ι > ne, im Normalfall durch den Ventilkörper (3e-, 3B) verschlossene Abblasöffnung (Is, 3,^ unmittelbar vor dem Aufprall eines Fahrzeug-Insassen auf den Sicherheitstisch (1) selbsttätig freigibt.
2. Sicherheitstisch nach Anspruch 1, dadurch >o gekennzeichnet, daß das Abblasventil eine an der Außenseite des Luftsackes angebrachte Scheibe (3b) mit einer mit der Abblasöffnung (I5) des Luftsackes fluchtenden öffnung (3w) enthält und eine mit dem Rand der Scheibe verbundene, mit Öffnungen (3c-i) versehene Abdeckung (3J aufweist, in der eine Feder (3g) angeordnet ist, die im Normalfall die als Ventiikörper(3e^ ausgebildete Masse mit einstellbarer Federkraft dichtend auf die öffnung (3b\) der Scheibe drückt und durch das Zusammenwirken einer zwischengeschalteten Kugel (3f) mit einer Vertiefung (3ei) des Ventilkörpers (3e) diesen in seiner Normallage hält.
3. Sicherheitstisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als pendelartig aufgehängte Masse ausgebildete Ventilkörper (3B) einen Vorsprung (3(Ji) aufweist, der im Normalfail abdichtend in die Abblasöffnung (3Cb)des Luftsackes eingreift.
4. Sicherheitstisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Ende des Vor-Sprunges (3b\) eine Betätigungsschnur (3/ß) befestigt ist, die durch die Abblasöffnung (3Cb) des Luftsackes hindurch nach außen geführt ist.
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