DE4002448A1 - Sicherheitseinrichtung fuer fahrzeuge - Google Patents
Sicherheitseinrichtung fuer fahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist bekannt aus
der DE-OS 26 23 147. Dort wird eine Sicherheitseinrichtung
beschrieben, bei der zur Rückhaltung des Unterkörpers eines
auf einem in Fahrzeuglängsrichtung verstellbaren Fahrzeugsitz
sitzenden Fahrzeuginsassen eine energieverzehrend nachgiebige
Knierückhalteeinrichtung vor dem Fahrzeuginsassen angeordnet
ist. Deren Knieaufschlagelement ist in Abhängigkeit von der
Stellung des Fahrzeugsitzes höhenverstellbar in einer Führung
gehalten, die gegenüber der Vertikalen um einen Winkel entgegen
der Vorwärtsfahrtrichtung geneigt ist. Auf diese Weise wird
der sich bei den unterschiedlichen Körpergrößen einstellende
veränderliche Abstand zwischen dem Knieaufschlagelement und
den Knien des Fahrzeuginsassen in etwa ausgeglichen. Nun hat
sich jedoch herausgestellt, daß diese an sich vorteilhafte
Sicherheitseinrichtung insbesondere auf der Beifahrerseite
dann Probleme aufwirft, wenn kleine Personen auf einem weit
zurückverstellten Fahrzeugsitz Platz genommen haben. Diese
Art Platz zu nehmen dürfte schon aus Bequemlichkeitsgründen
häufig anzutreffen sein, zumal verglichen mit der Sitzposition
auf dem Fahrersitz keine für den Betrieb des Fahrzeugs notwen
digen Bedienelemente erreicht werden müssen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
gattungsgemäße Sicherheitseinrichtungen dahingehend weiter
zu verbessern, daß auch für Fahrzeuginsassen mit extremen Körper
größen in beliebigen Positionen des Fahrzeugsitzes eine
einwandfreie Rückhaltewirkung erzielt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch,
daß die Führung des Knieaufschlagelementes im wesentlichen
in die Richtung der Oberschenkel des auf dem Fahrzeugsitz sitzen
den Fahrzeuginsassen geneigt ist; sie schließt also mit der
Horizontalen entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung einen Winkel ein,
der vorzugsweise etwa zwischen 5° und 45° liegt. Verglichen
mit dem eingangs genannten Stand der Technik kann auf diese
Weise der Abstand zwischen dem Knieaufschlagelement und den
Knien des Fahrzeuginsassen auch dann konstant gehalten werden,
wenn beispielsweise eine extrem kleine Person (sogenannte
5%-Frau) auf einem weit zurückverstellten Fahrzeugsitz Platz
genommen hat. Mit einer Ausrichtung der Führung des Knieauf
schlagelementes in Richtung der Oberschenkel ist es somit mög
lich, das Knieaufschlagelement in der Weise zu verstellen,
daß kleine Personen bei einem Fahrzeugunfall nicht mehr vom
Sitz rutschen können. Diese Art der Anordnung hat zudem noch
den Vorteil, daß bei Fahrzeuginsassen mit unausgewogeneren
Körperproportionen (beispielsweise sogenannte Sitzriesen mit
langem Oberkörper und kurzen Beinen) der Abstand des Gewichts
schwerpunktes des Körpers gegenüber der Position des Knieauf
schlagelementes nicht in ungünstiger Weise besonders vergrößert
wird.
Weiterbildungen der Erfindung betreffen konstruktive Gesichts
punkte bei der Anordnung des Knieaufschlagelementes an Aufbau
ten der Fahrzeugkarosserie sowie in besonderer Weise die Anpas
sung des Verformungswiderstandes an das Gewicht des Fahrzeug
insassen. Bislang bekannte Sicherheitseinrichtungen sind nach
dem sogenannten "worst-case"-Prinzip ausgelegt. Das Bemessungs
kriterium ist eine schwere Person mit hoher Aufprallgeschwindig
keit, für die noch ausreichende Verformungskräfte zum Zurück
halten des Fahrzeuginsassen von der Sicherheitseinrichtung
aufzubringen sind. Demzufolge werden bei Unfällen mit leichten
Personen oder mit gegenüber dem Auslegungskriterium verringerter
Aufprallgeschwindigkeit die Knie der Fahrzeuginsassen unnötig
stark belastet. Diese nachteiligen Auswirkungen werden durch
die Anpassung des Verformungswiderstandes an das Fahrzeugin
sassengewicht vermieden. Bei einem besonders vorteilhaften
Ausführungsbeispiel wird zu diesem Zweck über Sensoren das
Gewicht und die Sitzposition des Fahrzeuginsassen ermittelt.
Diese Informationen werden über vorzugsweise elektrische Sig
nalleitungen einer Steuereinrichtung zugeführt und dort mittels
einer Kennfeldauswertung verarbeitet. Die Steuereinrichtung
ihrerseits beaufschlagt nach Maßgabe der ermittelten Kennfeld
daten einen elektromotorischen Antrieb, der einen vorgebbaren
Abstand zwischen dem Knieaufschlagelement und den Knien des
Fahrzeuginsassen einstellt, sowie ein steuerbares Dämpferventil
eines hydraulischen Dämpfers, über den das Knieaufschlagelement
an festen Aufbauten der Fahrzeugkarosserie abstützbar ist.
Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das
Knieaufschlagelement übereinander angeordnete Deformations
elemente auf. Die Höhe des Knieaufschlagelementes über dem
Fahrzeugboden ist so bemessen, daß bei einem Fahrzeugunfall
eine kleinere Person nur weiter unten angeordnete Deformations
elemente beaufschlagen würde, während eine besonders große
Person sämtliche Deformationselemente beaufschlagen würde.
Auch auf diese Weise kann also der Verformungswiderstand des
Knieaufschlagelementes gut an das Gewicht des Fahrzeuginsas
sen angepaßt werden.
Ergänzend zu den vorstehenden Ausführungen können den Unteran
sprüchen noch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
entnommen werden.
In der Zeichnung sind erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
schematisch dargestellt. Man erkennt in
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes,
dem eine erfindungsgemäße Knierückhalteein
richtung zugeordnet ist,
Fig. 2 die Gegenüberstellung zweier Fahrzeugsitzpo
sitionen für unterschiedlich große Fahrzeug
insassen,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für ein Knieaufschlag
element, das mehrere übereinander angeordnete
Deformationselemente aufweist.
In allen Figuren ist für gleiche oder gleichartige Elemente
die Bezifferung gleich.
Die in Fig. 1 dargestellte Sicherheitseinrichtung 1 weist
ein Knieaufschlagelement 2 auf, das in einer Führung 3.1 mit
einem Führungselement 3.2 gehalten ist. Ein mit dem Führungs
element 3.2 im Eingriff befindliches Schneckengetriebe 4 er
laubt eine Verstellung des Knieaufschlagelementes 2 durch einen
Elektromotor 5. Mit 6 ist eine in ihrer Übertragungscharakteristik
verstellbare Dämpfungseinrichtung bezeichnet, die im wesentli
chen einen verformungssteifen Träger 7 aufweist, in dem ein
einseitig offener, mit Fluid befüllter Kolbenzylinder 8 angeord
net ist. Ein gegen den Strömungswiderstand einer verstellbaren
Drossel 10 beweglicher Kolben 9 ist mit dem Führungselement
3.2 starr verbunden. Mit 11 ist ein Fahrzeugsitz bezeichnet,
der auf dem Boden einer Fahrzeugkarosserie 12 in Fahrzeuglängs
richtung begrenzt verschiebbar und durch einen Fahrzeuginsassen
13 besetzt ist. Ein Gewichtssensor 14, ein erster Schalter
15, ein Positionssensor 16 sowie ein zweiter Schalter 17 sind
über hier nicht bezifferte Signalleitungen mit einer Steuerein
richtung 18 verbunden, die ihrerseits über ebenfalls nicht
bezifferte Signalleitungen das steuerbare Dämpferventil 10
und den Elektromotor 5 mit Steuersignalen beaufschlagt.
Bei einem Fahrzeugunfall wird der Oberkörper des Fahrzeuginsas
sen 13 durch einen hier nicht dargestellten Zweipunkt-Sicher
heitsgurt zurückgehalten. Das Knieaufschlagelement 2 stellt
sicher, daß auch der Unterkörper des Fahrzeuginsassen 13 zurück
gehalten wird. Erfindungsgemäß ist die Führung 3.1 des Knieauf
schlagelementes 2 in die Richtung der Oberschenkel des auf
dem Fahrzeugsitz 11 sitzenden Fahrzeuginsassen 13 geneigt.
Mit einer derartig ausgerichteten Führung kann auch für Personen
mit extremen Körpermaßen der Abstand zwischen Knieaufschlag
element und den Knien weitgehend konstant gehalten werden.
In Fig. 1 ist mit gestrichelten Linien die Position des
Knieaufschlagelementes 2 für einen sehr großen Fahrzeuginsassen
dargestellt. Es wird deutlich, daß bei einer Verstellung des
Knieaufschlagelementes 2 in Pfeilrichtung A zwangsläufig auch
eine wünschenswerte Höhenverstellung erfolgt. Die erfindungs
gemäße Führung des Knieaufschlagelementes 2 gewährleistet somit
auch für Personen mit extremen Körpermaßen eine gute Rückhalte
wirkung für den Unterkörper.
Mit dem vom Fahrzeuginsassen 13 willkürlich betätigbaren zweiten
Schalter 17 kann die Steuereinrichtung 18 beispielsweise dann
ausgeschaltet werden, wenn durch Gepäck auf dem Fahrzeugsitz 11
Fehlfunktionen in der Steuerung hervorgerufen würden.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel fußt auf der
Erkenntnis, daß für den Fahrzeuginsassen 13 die Sicherheit
insgesamt zunimmt, wenn Anpassungen der Sicherheitseinrichtung
an die individuellen Körpermaße zwangsläufig oder automatisiert
erfolgen. Durch eine derartige Automatisierung oder Zwangs
läufigkeit werden nämlich Fehleinstellungen vermieden, deren
Ursache zumeist auf die Bequemlichkeit und/oder die mangelnde
Sachkenntnis von Fahrzeuginsassen zurückzuführen ist. Aus diesem
Grunde ist in dem Fahrzeugsitz 11 ein erster Schalter 15 ange
ordnet, der die Steuereinrichtung 18 automatisch aktiviert,
wenn der Fahrzeuginsasse 13 Platz genommen hat. Darüber hinaus
werden der Steuereinrichtung 18 von dem Gewichtssensor 14 und
dem Positionssensor 16 Signale übermittelt, die eine hinreichende
Bestimmung der individuellen Körperproportionen gewährleisten.
Mit Hilfe einer Kennfeldauswertung wird aus den Eingangssignalen
des Gewichtssensors 14 und des Positionssensors 16 ein Aus
gangssignal ermittelt, mit dem der Elektromotor 5 zur Verstellung
des Knieaufschlagelementes 2 beaufschlagt wird. Die Verstell
bewegung erfolgt hier über das Schneckengetriebe 4. Dabei ist
der Steigungswinkel der hier nur symbolisch dargestellten Schnec
ke so bemessen, daß bei Beaufschlagung des Knieaufschlagelementes
2 durch den Fahrzeuginsassen 13 Selbsthemmung im Schneckentrieb
eintritt. Es ist selbstverständlich auch denkbar, anstelle
eines Elektromotors einen pneumatischen oder hydraulischen
Antrieb für das Knieaufschlagelement vorzusehen. Bei einer
- hier nicht dargestellten - besonders vorteilhaften Ausgestal
tung der Erfindung ist die Dämpfungseinrichtung 6 beispielsweise
mit einem hydraulischen Stellantrieb kombiniert. Auf diese
Weise wird für die gesamte Knierückhaltevorrichtung eine kompak
tere Bauweise erzielt.
Bei einem weiteren - in der Zeichnung ebenfalls nicht darge
stellten - Ausführungsbeispiel sind Abstandssensoren, die bei
spielsweise mit Infrarot- oder Ultraschallwellen arbeiten,
auf dem Knieaufschlagelement 2 angeordnet. Die von den Abstands
sensoren erfaßten Informationen werden der Steuereinrichtung
18 zugeführt und dort zu entsprechenden Ausgangssignalen für
die Beaufschlagung des Stellantriebes für das Knieaufschlag
element 2 verarbeitet. In diesem Falle würden der Gewichtssen
sor 14 und der Positionssensor 16 für die Einstellung des Ab
standes zwischen Knieaufschlagelement 2 und den Knien des Fahr
zeuginsassen 13 nicht mehr benötigt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiels weist eine Stelleinrichtung auf, durch
die das Knieaufschlagelement 2 bei einem Fahrzeugunfall aus
einer Ausgangsstellung heraus nach Maßgabe der Signale der
Abstandssensoren bis auf einen vorgebbaren Abstand den Knien
des Fahrzeuginsassen 13 annäherbar ist. Diese Stelleinrichtung
kann beispielsweise ein an der Fahrzeugkarosserie 12 angeordneter
Seilzugmechanismus sein, mit dessen Hilfe die bei einem Frontal
aufprall erfolgende Eindringbewegung des vor der Fahrgastzelle
angeordneten Aggregateblockes für eine Zustellbewegung des
Knieaufschlagelementes (2) genutzt wird. Anstelle des Seilzug
mechanismus können selbstverständlich auch hydraulisch, pneu
matisch oder elektrisch arbeitende Stelleinrichtungen einge
setzt werden. Der Vorteil einer ausschließlich unfallbedingten
Annäherung des Knieaufschlagelementes 2 an die Knie des Fahrzeug
insassen 13 besteht darin, daß das Knieaufschlagelement 2 nicht
bei jeder Sitzverstellung gleich mitbewegt werden muß. Eine
dem Körperbau des Fahrzeuginsassen 13 entsprechende Verstellung
des Knieaufschlagelementes 2 erfolgt also nur dann, wenn sie
auch unbedingt notwendig ist.
Von besonderer Wichtigkeit sind auch die Ausgestaltungen der
Erfindung, welche beim Knieaufschlagelement 2 die Anpassung
der energieverzehrenden Nachgiebigkeit an das Gewicht des Fahr
zeuginsassen 13 betreffen. Für diese Anpassung wird bei dem
in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Gewichts
sensor 14 der Steuereinrichtung 18 ein dem Fahrzeuginsassen
gewicht proportionales Signal zugeführt. Aus diesem Signal
wird ein Stellsignal für das Dämpferventil 10 ermittelt. Bei
leichten Fahrzeuginsassen ist der Drosselquerschnitt des Dämpfer
ventils 10 relativ weit geöffnet, so daß sich ein geringer
Strömungswiderstand und damit bei einem Fahrzeugunfall ein
vergleichsweise geringer Deformationswiderstand für die aus
Knieaufschlagelement 2 und Dämpfungsglied 6 bestehende Knie
rückhalteeinrichtung einstellt. Für schwere Fahrzeuginsassen
wird der Drosselquerschnitt des Dämpferventils 10 erniedrigt,
um so insgesamt einen größeren Verformungswiderstand der
Knierückhalteeinrichtung zu erzielen.
Die Anpassung des Verformungswiderstandes der Knierückhalteein
richtung an das Gewicht des Fahrzeuginsassen ist jedoch auch
durch rein konstruktive Maßnahmen an dem Knieaufschlagelement
2 ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand möglich. Fig. 2 zeigt
zur näheren Verdeutlichung dieser rein konstruktiven Anpassung
in einer Gegenüberstellung mit durchgezogenen Linien eine große
schwere Person mit weit zurückverstelltem Fahrzeugsitz 11 und
eine gestrichelt dargestellte kleine leichte Person mit ent
sprechend weiter nach vorn gestelltem Fahrzeugsitz 11. Das
Knieaufschlagelement 2 ist an der Fahrzeugkarosserie 12 so
angeordnet, daß eine große schwere Person bei einem Fahrzeug
unfall das Knieaufschlagelement 2 vollständig beaufschlagt,
während eine kleine leichte Person demgegenüber nur den unteren
Teil des Knieaufschlagelementes 2 beaufschlagt.
Fig. 3 zeigt ein Knieaufschlagelement 2, das zwei übereinander
angeordnete Deformationselemente 31, 32 aufweist. Zum Schutz
vor Verletzungen an Knickstellen weist das Knieaufschlagelement
ein umschäumtes Blech 19 auf, das die Deformationselemente
31, 32 umschließt. Bei einem Fahrzeugunfall würde die mit
gestrichelten Linien angedeutete kleine leichte Person ledig
lich das Deformationselement 32 beaufschlagen. Demgegenüber
beaufschlagt die große schwere Person sowohl das Deformations
element 32 als auch das Deformationselement 31. Es erfolgt
somit eine Parallelbeaufschlagung der beiden Deformationselemente,
was im wesentlichen eine Addition der Einzelsteifigkeiten zur
Folge hat. Die Gestaltung der Deformationselemente 31, 32 ist
selbstverständlich nicht auf das in Fig. 3 dargestellte V-förmi
ge Profil beschränkt. Es sind vielmehr auch Kreisringe oder
ellipsenförmige Profile denkbar, die in Verbindung mit der
jeweilig ausgelegten Wanddicke ein spezifisches Verformungs
verhalten bei einem Fahrzeugunfall zeigen.
Zur feineren Anpassung des Verformungswiderstandes an das Fahr
zeuginsassengewicht können selbstverständlich mehr als zwei
Deformationselemente übereinander angeordnet werden, um so
auch für Zwischengrößen bei Fahrzeuginsassen ein möglichst
günstiges Verformungsverhalten zu ermöglichen.
Claims (15)
1. Sicherheitseinrichtung (1) für Fahrzeuge zur Rückhaltung
des Unterkörpers eines auf einem in Fahrzeuglängsrichtung
verstellbaren Fahrzeugsitz (11) sitzenden Fahrzeuginsassen
(13) mit einem im Bereich der Knie vor dem Fahrzeuginsassen
(13) angeordneten, energieverzehrend nachgiebigen Knierück
halteeinrichtung, deren Knieaufschlagelement (2) in einer
Führung (3.1) verstellbar gehalten ist, dadurch gekennzeich
net, daß die Führung (3.1) des Knieaufschlagelementes (2)
im wesentlichen in die Richtung der Oberschenkel des auf
dem Fahrzeugsitz (11) sitzenden Fahrzeuginsassen (13) geneigt
ist.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Knieaufschlagelement (2) durch eine Steuerein
richtung (18) in der Weise verstellbar ist, daß auch bei
Fahrzeuginsassen mit extrem unterschiedlichen Körperbau
der Abstand zwischen Knie und Knieaufschlagelement (2) im
wesentlichen gleich ist.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß in Abhängigkeit vom Gewicht des Fahrzeuginsassen
(13) die Rückhaltekraft der Knierückhalteeinrichtung (2)
veränderlich ist.
4. Sicherheitseinrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) mit einem
Gewichtssensor (14) zur Bestimmung des Fahrzeuginsassen
gewichtes und mit einem Positionssensor (16) zur Bestimmung
der Fahrzeugsitzposition verbunden ist.
5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinrichtung (18) mit einem ersten Schalter
(15) verbunden ist, der betätigt ist, wenn der Fahrzeugin
sasse (13) Platz genommen hat.
6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinrichtung (18) durch einen vom Fahrzeug
insassen (13) willkürlich betätigbaren zweiten Schalter
(17) ein- und ausschaltbar ist.
7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Knieaufschlagelement (2) mindestens einen mit
der Steuereinrichtung (18) verbindbaren Abstandssensor zur
unmittelbaren Bestimmung der Entfernung zwischen Knie und
Knieaufschlagelement (2) aufweist.
8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Knieaufschlagelement (2) über ein Schneckenge
triebe (4) elektromotorisch in Abhängigkeit von den Signalen
der Steuereinrichtung (18) verstellbar ist.
9. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß in dem Schneckengetriebe (4) der Steigungswinkel
der Schnecke so bemessen ist, daß bei Beaufschlagung des
Knieaufschlagelementes (2) durch den Fahrzeuginsassen (13)
Selbsthemmung im Schneckentrieb eintritt.
10. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß bei der Knierückhalteeinrichtung das Knieaufschlag
element (2) an festen Aufbauten der Fahrzeugkarosserie (12)
über eine in ihrer Übertragungscharakteristik verstellbare
Dämpfungseinrichtung abstützbar ist.
11. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die Dämpfungseinrichtung ein hydraulischer Dämpfer
(6) mit steuerbarem Dämpferventil (10) ist, wobei der Strö
mungswiderstand des Dämpferventils (10) zur Einstellung
einer entsprechenden Rückhaltekraft proportional zum Gewicht
des Fahrzeuginsassen (13) einstellbar ist.
12. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung in einem verfor
mungssteifen Träger (7) angeordnet ist.
13. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß das Knieaufschlagelement (2) mehrere quer zur
Fahrzeuglängsrichtung übereinander angeordnete Deformations
elemente (31, 32) aufweist, die an der Fahrzeugkarosserie
(12) so angeordnet sind, daß durch kleinere leichte Fahr
zeuginsassen eine geringere Anzahl von Deformationselementen
beaufschlagbar ist als durch größere schwere Fahrzeuginsassen.
14. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Deformationselemente von einem umschäumten
Blech (19) abgedeckt sind.
15. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Knieaufschlagelement (2) bei einem Fahr
zeugunfall aus einer Ausgangsstellung heraus nach Maßgabe
der Signale des Abstandssensors bis auf einen vorgebbaren
Abstand den Knien des Fahrzeuginsassen (13) annäherbar
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4002448A1 true DE4002448A1 (de) | 1990-08-23 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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