DE4426090A1 - Einrichtungen zum Schutz für die Fahrzeuginsassen und die Karosserie in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Einrichtungen zum Schutz für die Fahrzeuginsassen und die Karosserie in einem Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen in einem Kraft­ fahrzeug zum universalen Schutz für die Fahrzeuginsas­ sen und die Karosserie.
Es ist bekannt, Schutzeinrichtungen wie Airbags innen und außen und Gurtstraffer in einem Kraftfahrzeug so­ wohl vorne für den Fahrer und Beifahrer als auch für die im Fond sitzenden Personen anzuordnen. Diese Ein­ richtungen werden dann ausgelöst, wenn das Fahrzeug ge­ gen einen harten Gegenstand oder gegen ein anderes Fahrzeug aufprallt. Ein Schutz für das Fahrzeug selbst erfolgt bisher nur über eingebaute Knautschzonen im Fahrzeug oder durch Deformieren der Stoßstangen oder sonstigen Schutzeinrichtungen rund um das Fahrzeug. All diese Schutzeinrichtungen sind somit passiver Art, d. h. sie werden erst wirksam, wenn bereits ein Aufprall des Fahrzeugs erfolgt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, umfassendere Schutzeinrichtungen für die Fahrzeuginsassen und das Fahrzeug selbst zu schaffen und außerdem aktive Ein­ richtungen vorzusehen, die bereits vor einem Aufprall des Fahrzeugs wirksam werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergegebenen Merk­ male. Hierbei wird ein Fahrzeug außen rundherum mit Aufprallstöße auffangenden Einrichtungen versehen, die sowohl automatisch durch Annäherungssensoren als auch durch einen Fahrer und/oder Beifahrer auslösbar sind, und innen in bekannter Weise mit Airbags und Gurtstraf­ fern ausgerüstet. An der Außenseite des Fahrzeugs sind an der vorderen und hinteren Stoßstange und an den Au­ ßenseiten der Türen mindestens je ein Airbag und ein Annäherungssensor angeordnet, wobei die Airbags sowohl beim Aufprall als auch über die Annäherungssensoren auslösbar sind. Die Verbindungsstellen der Stoßstangen mit der Karosserie sind als stoßabsorbierende Ausfahr­ vorrichtungen ausgeführt und mit auslösbaren Vorspan­ nungselementen wie Federn, pneumatischen oder hydrauli­ schen Speichervolumen ausgestattet. Die Ausfahrvorrich­ tungen können sowohl über die Annäherungssensoren als auch durch andere Betätigungseinrichtungen, die bei­ spielsweise am Armaturenbrett und/oder am Lenkrad ange­ ordnet sind, ausgelöst werden. Als Betätigungseinrich­ tungen werden vorteilhaft von Hand zu bedienende Druck­ knöpfe oder Schalter eingesetzt. Sie können jedoch auch aus elektrisch leitenden Kontaktstellen bestehen, die um das Lenkrad herum angebracht sind und ausgelöst wer­ den, wenn sich der ohmsche Widerstand der Haut der Hand, wie es bei Streßsituationen der Fall ist, ändert.
Die Auslösung der Vorspannungselemente erfolgt über eine Auslöseelektronik mechanisch, pneumatisch, elek­ tromagnetisch, elektrisch, pyrotechnisch oder kombi­ niert. Die Ausfahrvorrichtungen sind derart gestaltet und angeordnet, daß sie nach einem erfolgten Aufprall wieder eingefahren werden können wenn sie nicht in ih­ rer Funktion geschädigt sind. Als Annäherungssensor wird ein Abstandswarnradar verwendet, das mit einem Ma­ gnetfeld-Infrarotsensor kombiniert sein kann oder eine Kombination mehrerer verschiedenartiger Annäherungssen­ soren. Durch die Annäherungssensoren soll laufend der Abstand zu einem Hindernis erfaßt werden, wobei eine Auswerteeinheit die Abstandsänderungen und die Annäherungsgeschwindigkeit berechnet und bei einem zu erwartenden Aufprall abhängig von der Aufprallgeschwin­ digkeit die Airbags, Gurtstraffer und Ausfahrrichtungen einzeln oder in Gruppen oder insgesamt aktiviert. Ver­ wendet wird vorteilhaft ein Mehrkammernairbagsystem, bestehend aus verschiedengroßen Luftkissen und Hüllen aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Wandstärken. Als Gasgenerator wird ein Hybrid- oder Druckgasgenerator eingesetzt.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß nicht erst beim Auf­ prall eines Fahrzeugs, sondern bereits vor einem Zusam­ menstoß die Schutzeinrichtungen ausgelöst werden kön­ nen. Die außen am Fahrzeug angebrachten und die im In­ neren des Fahrzeugs vorhandenen Airbags sowie die zwi­ schen den Stoßstangen und der Karosserie angebrachten Ausfahrvorrichtungen können gleichzeitig entweder durch die Annäherungssensoren oder durch den Fahrer bzw. Bei­ fahrer aktiviert werden. Somit ist es möglich, Zusam­ menstöße wesentlich zu mildern und dabei zusätzlich die auf die Insassen einwirkende Aufprallenergie auf ein erträgliches Maß zu beschränken.
Weitere Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung in Draufsicht eines Kraftfahrzeugs mit Schutzeinrichtungen, Sensoren und Auswerteeinheit und
Fig. 2 eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugs nach Fig. 1.
In einem Fahrzeug 1 sind im Insassenbereich auf bekann­ te Art und Weise Airbags 8 vor und zwischen den Sitz­ plätzen 5, Gurtstraffer 7 an den Befestigungspunkten der Sicherheitsgurte an der Karosserie 2 und nach innen und außen wirkende Airbags 9 in den Fahrzeugtüren 4, im Bug und im Heck angeordnet. Annäherungssensoren 10 be­ finden sich in den Außenbereichen des Fahrzeugs 1 eben­ falls im Bug- und Heckbereich und in den Fahrzeugtüren 4. Mit Hilfe von Ausfahrvorrichtungen 6 können die vor­ dere und hintere Stoßstange 3 als gesamtes oder in Tei­ len ausgefahren werden, um eine kurz bevorstehende Kol­ lision abzumildern. Hierzu besteht eine kolbenartige Ausfahrvorrichtung 6 aus Ausfahreinheit und Vorspan­ nungselement; als Vorspannungselement sind mechanische Federn, pneumatische oder hydraulische Speichervolumi­ na, sowie jegliche Kombination hieraus geeignet.
Um die Schutzeinrichtungen 6 bis 9, die mechanisch, pneumatisch, elektrisch, elektromagnetisch, pyrotech­ nisch oder kombiniert aktiviert werden können, manuell vom Fahrer oder Beifahrer auslösen zu können, sind im Insassenbereich vorzugsweise am Armaturenbrett und/oder am Lenkrad geeignete Schalter 14, vorzugsweise Druckschalter, vorzusehen. Eine Auswerteeinheit 11, die automatisch den Alarmzustand der Schutzeinrichtungen 6 bis 9 herbeiführt und eine Auslöseeinheit 12, die mit Hilfe der Meßdaten der Annäherungssensoren 10 den je­ weils optimalen Zeitpunkt zum Auslösen der Schutzeinrichtungen 6 bis 9 bestimmt, sind vorteilhaft zum Schutz vor Umwelt- und klimatischen Einflüssen, aber auch zum Schutz vor elektromagnetischen Stör­ feldern im Innern des Fahrzeugs 1 installiert, zum Bei­ spiel im Armaturenbrett. Bei der Auswerteeinheit 11 und der Auslöseeinheit 12 kann es sich um einzelne Kompo­ nenten oder um eine einzige Funktionseinheit handeln, die beide Funktionen beinhaltet.
Die Einsatzbereitschaft und Funktionsfähigkeit des Si­ cherheitssystems wird durch eine ständige Überwachung aller beteiligten Einrichtungen sichergestellt, beste­ hend aus einem Selbsttest mittels Sollzeitüberwachung bei der Auswerteeinheit 11 und der Auslöseeinheit 12 und durch regelmäßige Prüfung mittels elektronischer Signale im Millisekundenbereich bei den Sicherheitsein­ richtungen 6 bis 9 und den Annäherungssensoren 10.
Bei besetztem Fahrzeug 1 tasten die in die Karosserie 2 eingebauten Annäherungssensoren ständig die unmittelba­ re Umgebung bis zu einem vorbestimmten Abstand ab und übermitteln die dabei beispielsweise mittels Reflexi­ onsmessung erzeugten Meßdaten an die Auswerteeinheit 11, die durch Phasenvergleich und Laufzeitmessung der von den Annäherungssensoren 10 abgestrahlten und emp­ fangenen Signale den Abstand zu einem Hindernis, wie zum Beispiel zu einem feststehenden Gegenstand oder zu einem anderen Fahrzeug, berechnet und aus dem Vergleich der zeitlich aufeinanderfolgenden Abstandswerte die An­ näherung erkennen und die zugehörige Annäherungsge­ schwindigkeit errechnen kann. Unterschreitet der Ab­ stand zu einem Hindernis in Abhängigkeit zur Annähe­ rungsgeschwindigkeit einen als Sicherheitsgrenze vorge­ gebenen Wert, errechnet die Auswerteeinheit 11 die vor­ aussichtliche Aufprallrichtung und -geschwindigkeit und veranlaßt die Auslöseeinheit 12, alle oder nur bestimm­ te Schutzeinrichtungen 6 bis 9 zum jeweils optimalen Zeitpunkt auszulösen, um den Insassen der betreffenden Fahrzeuge den bestmöglichen Schutz zu gewähren.
Neben der automatischen Aktivierung durch die Auswerte­ einheit 11 können die Schutzeinrichtungen 6 bis 9 auch manuell durch den Fahrer oder Beifahrer mittels Betäti­ gungseinrichtungen 14 wie Schalter oder Druckschalter ausgelöst werden, wenn diese vermuten oder erkennen, daß sich ein Unfall anbahnt oder daß es beim Einparken des eigenen oder eines anderen Fahrzeugs zu einer Kol­ lision kommt. Wird wenigstens einer der hierfür vorge­ sehenen Schalter oder Druckschalter 14 betätigt, werden im Fall des Einparkens diejenigen Ausfahrvorrichtungen 6 auf Veranlassung der Auswerteeinheit 11 über die Aus­ löseeinheit 12 betätigt, die zum Schutz von Insassen und Kraftfahrzeug beitragen können. Die Auswerteeinheit 11 ist so programmiert, daß sie bei niedrigen Annähe­ rungs- oder Aufprallgeschwindigkeiten, wie sie etwa beim Einparken oder Rangieren auftreten, nicht die bei­ spielsweise pyrotechnisch auszulösenden Sicher­ heitseinrichtungen 7 bis 9 zünden, sondern lediglich die betreffende Stoßstange 7 ganz oder teilweise aus­ fahren, sobald ein vorgegebener Mindestabstand zum Hin­ dernis unterschritten wird.
Es ist von Vorteil, wenn die Teile der Stoßstangen 7 auf bekannte Art und Weise aus deformierbarem Material bestehen, zum Beispiel aus geschäumtem Kunststoff, die Ausfahreinheiten der Ausfahrvorrichtungen 6 jedoch recht biegesteif konstruiert sind, so daß sie nach ei­ ner leichten Berührung nicht ausgetauscht, sondern in ihren Ausgangszustand zurückversetzt werden können und damit weiterhin brauchbar sind.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Annäherungssen­ soren 10 aus verschiedenen Sensoren mit unterschiedli­ chem Funktionsprinzip kombiniert sind. Eine Möglichkeit ist die Kombination von Radar, Magnetfeld- und Infra­ rotsensoren. Damit ist es möglich, über die Messung der Temperatur oder über die Erkennung der Silhouette auch den Zusammenstoß mit einem Lebewesen zu detektieren und diese durch Ausfahren der "weichen" Stoßstangen 3 und durch Auslösen der Airbags 9 im Bug oder Heck des Fahr­ zeugs 1 zu schützen.
Das Airbagsystem kann pyrotechnisch aktiviert werden mittels Gasgenerator. Die Anordnung der Airbags 9 kann in unmittelbarer Nähe der Ausfahrvorrichtung 10 sein oder direkt in die Stoßstange 3 integriert. Die Akti­ vierung der Airbags 9 kann separat oder zusammen mit der Ausfahrvorrichtung 10 erfolgen.
Die Airbags 9 bestehen aus einem Material, das ausrei­ chend Schutz gegen eindringende Teile gewährleistet und sind mit Luftabstromöffnungen bzw. Ventilen versehen. Bei dem Sicherheitssystem kann es sich um ein Mehrkam­ mern-Airbagsystem handeln, bestehend aus verschieden großen Luftkissen oder Hüllen aus verschiedenen Mate­ rialien mit unterschiedlichen Wandstärken. Vorteilhaft wird zum Befüllen der Luftkissen eine zeit- und druck­ variable Regelung eingesetzt, so daß auch beim Entwei­ chen des in die Luftkissen gefüllten Gases das Luft­ kissenvolumen konstant gehalten werden kann.
Das zum Befüllen der Airbags 8, 9 notwendige Gas kann beispielsweise mittels Hybridgeneratoren oder Druckgas­ generatoren erzeugt werden. Die Anordnung der Sicher­ heitseinrichtungen 6, 9 sollte bei allen Fahrzeugen auf einheitlicher Höhe erfolgen.

Claims (12)

1. Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug (1), beste­ hend aus Sicherheitseinrichtungen wie Airbags (8, 9), Gurtstraffern (7) und Ausfahrvorrichtungen (6) in den Stoßstangen (3), einer mit Annäherungssensoren (10) verbundenen Auswerteeinheit (11) und einer zum Auslösen der Sicherheitseinrichtungen (6 bis 9) dienenden Auslö­ seeinheit (12), dadurch gekennzeichnet, daß bei besetz­ tem Fahrzeug (1) die Sicherheitseinrichtungen (6 bis 9) sowohl automatisch durch die Auswerteeinheit (11) als auch manuell vom Fahrer oder Beifahrer ausgelöst werden können.
2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es sich bei den Annäherungssensoren (10) um Infrarot- und/oder Magnetfeldsensoren handelt.
3. Sicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Annäherungssensoren (10) dienenden Infrarot- und/oder Magnetfeldsensoren mit ei­ nem Abstandswarnradar kombiniert sind.
4. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausfahrvorrichtungen (6) stoßabsor­ bierend sind, daß sie mit auslösbaren Vorspannungsele­ menten wie Federn, pneumatischen und/oder hydraulischen Speichervolumina ausgestattet sind, daß ihre Auslösung mechanisch, pneumatisch, elektromagnetisch, elektrisch, pyrotechnisch oder aus einer Kombination hieraus er­ folgt und daß sie nach erfolgter Auslösung bei unbe­ schädigtem Zustand wieder in ihre ursprüngliche Posi­ tion verbracht werden können.
5. Sicherheitssystem nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außen an den Stoßstangen (3) und an den Fahrzeugtüren (4) wenig­ stens je ein Airbag (9) und ein Annäherungssensor (10) angeordnet sind.
6. Sicherheitssystem nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ fahrvorrichtungen (6) über die Annäherungssensoren (10) oder von am Armaturenbrett und/oder am Lenkrad angeord­ neten Betätigungseinrichtungen (14) ausgelöst werden können.
7. Sicherheitssystem nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betä­ tigungseinrichtungen (14) am Armaturenbrett oder am Lenkrad aus von Hand betätigbarem Schalter, Druckschal­ ter oder Druckknöpfen bestehen.
8. Sicherheitssystem nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betä­ tigungseinrichtungen (14) aus um das Lenkrad herum an­ gebrachten elektrisch leitenden Kontaktstellen beste­ hen, die durch die Haut der Hand bei sich ändernden Überbrückungswiderständen, wie sie bei Streßsituationen auftreten, auslösbar sind.
9. Sicherheitssystem nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Annäherungssensoren (10) der Abstand zu einem Hindernis erfaßt wird, daß über die Auswerteeinheit (11) laufend die Abstandsänderung und die Annäherungsgeschwindigkeit zum Hindernis erfaßt wird und daß bei einer bestimm­ baren voraussichtlichen Aufprallgeschwindigkeit die Airbags (8; 9), Gurtstraffer (7) und Ausfahrvorrichtun­ gen (6) einzeln, in Gruppen oder insgesamt aktivierbar sind.
10. Sicherheitssystem nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Mehrkammern-Airbagsystem handelt, bestehend aus verschieden großen Luftkissen oder Hüllen aus unter­ schiedlichen Materialien und mit unterschiedlichen Wandstärken.
11. Sicherheitssystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Befüllen des Mehrkammern-Airbag­ systems mit einer zeit- und druckvariablen Steuerung überwacht wird, so daß das Luftkissenvolumen auch dann, wenn das eingefüllte Gas entweicht, konstant gehalten werden kann.
12. Sicherheitssystem nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Befüllen der Airbags notwendige Gas mittels Hybridgene­ ratoren oder Druckgasgeneratoren erzeugt wird.
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