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DE4426090C2 - 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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DE4426090C2
DE4426090C2 DE4426090A DE4426090A DE4426090C2 DE 4426090 C2 DE4426090 C2 DE 4426090C2 DE 4426090 A DE4426090 A DE 4426090A DE 4426090 A DE4426090 A DE 4426090A DE 4426090 C2 DE4426090 C2 DE 4426090C2
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Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug zum universalen Schutz für die Fahrzeuginsassen und die Karosserie.
Es ist bekannt, Schutzeinrichtungen wie Airbags innen und außen und Gurtstraffer in einem Kraftfahrzeug sowohl vorne für den Fahrer und Beifahrer als auch für die im Fond sitzenden Personen anzuordnen. Diese Einrichtungen werden dann ausgelöst, wenn das Fahrzeug gegen einen harten Gegenstand oder gegen ein anderes Fahr­ zeug aufprallt.
Als dem Anmeldegegenstand nächstliegende wurde die DE-OS 20 20 360 angesehen. Diese Druckschrift weist jedoch nur eine Annäherungssensorik, nicht aber eine Auf­ prallsensorik auf. Auch eine Ausfahrvorrichtung für eine Stoßstange ist nicht vorhan­ den. Die Aktivierung der einzelnen Sicherheitseinrichtungen soll nach der Lehre dieses Standes der Technik auf verschiedene Arten erfolgen, nicht jedoch pyrotech­ nisch.
Aus der DE-41 13 031 sind Stoßfänger die energieabsorbierend zurückgedrückt wer­ den und auf unterschiedliche Arten aus- bzw. eingefahren werden können bekannt. Die Aktivierung dieser Sicherheitseinrichtungen erfolgt jedoch nicht pyrotechnisch.
Weiterhin sind aus der GB-2243533 A unterschiedliche Meßaufnehmer bzw. Senso­ ren und deren Verschaltung bekannt. Eine Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Fahrzeugkarosserie wird nicht angesprochen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, umfassendere Schutzeinrichtungen für die Fahrzeuginsassen und das Fahrzeug selbst zu schaffen und außerdem aktive Einrichtungen vorzusehen, die bereits vor einem Aufprall des Fahrzeugs wirksam werden. Die Auslösung der Schutzeinrichtung erst beim Aufprall soll dennoch möglich sein.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1. Hierbei wird ein Fahrzeug außen rundherum mit Aufprallstöße auffangen­ den 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 Gurtstraffern ausgerüstet. An der Außenseite des Fahrzeugs sind an der vorderen und hinteren Stoßstange und an den Außenseiten 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 stoßabsor­ bierende Ausfahrvorrichtungen ausgeführt und mit auslösbaren Vorspannungsele­ menten ausgestattet und pyrotechnisch auslösbar. Die Ausfahrvorrichtungen und Airbags können sowohl über die Annäherungssensoren als auch durch andere Betätigungseinrichtungen, die beispielsweise am Armaturenbrett und/oder am Lenkrad angeordnet sind, ausgelöst werden. Als Betätigungseinrichtungen werden vorteilhaft von Hand zu bedienende Druckknöpfe oder Schalter eingesetzt. Sie können jedoch auch aus elektrisch leitenden Kontakstellen bestehen, die um das Lenkrad herum angebracht sind und ausgelöst werden, 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 pyro­ technisch. Die Ausfahrvorrichtungen sind derart gestaltet und angeordnet, daß sie nach einem erfolgten Aufprall wieder zurückgedrückt werden können, wenn sie nicht in ihrer Funktion geschädigt sind. Als Annäherungssensor wird ein Abstandswarnra­ dar verwendet, das mit einem Magnetfeld-Infrarotsensor kombiniert sein kann oder eine Kombination mehrerer verschiedenartiger Annäherungssensoren. 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 Aufprallgeschwindigkeit die Airbags, Gurtstraffer und Ausfahrvorrichtungen einzeln oder in Gruppen oder insgesamt aktiviert. Verwendet wird vorteilhaft ein Mehrkammernairbagsystem, bestehend aus verschieden großen Luftkissen oder Hüllen aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Wandstärken. Als Gasgenerator kann ein Hybrid- oder Gasgenerator eingesetzt werden.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß nicht erst beim Aufprall eines Fahrzeugs, sondern auch bereits vor einem Zusammenstoß die Schutzeinrichtungen ausgelöst werden können. Die außen am Fahrzeug angebrachten und die im Inneren des Fahrzeugs vorhandenen Airbags sowie die zwischen den Stoßstangen und der Karosserie angebrachten Ausfahrvorrichtungen können gleichzeitig entweder durch die Annäherungssensoren oder durch den Fahrer bzw. Beifahrer aktiviert werden. Somit ist es möglich, Zusammenstöße 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 Aus­ führungsbeispiels 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 bekannte Art und Weise Airbags 8 vor und zwischen den Sitzplätzen 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 befinden sich in den Außenbereichen des Fahrzeugs 1 ebenfalls im Bug- und Heck­ bereich und in den Fahrzeugtüren 4. Mit Hilfe von Ausfahrvorrichtungen 6 können die vordere und hintere Stoßstange 3 als gesamtes oder in Teilen ausgefahren werden, um eine kurz bevorstehende Kollision abzumildern. Hierzu besteht eine kolbenartige Ausfahrvorrichtung 6, aus Ausfahreinheit und Vorspannungselement.
Um die Schutzeinrichtungen 6 bis 9, die pyrotechnisch aktiviert werden können, ma­ nuell vom Fahrer und/oder Beifahrer auslösen zu können, sind im Insassenbereich vorzugsweise am Armaturenbrett und/oder am Lenkrad geeignete Schalter 14, vor­ zugsweise 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 jeweils 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 Störfeldern im Innern des Fahrzeugs 1 installiert, zum Beispiel im Armaturenbrett. Bei der Auswerteeinheit 11 und der Auslöseeinheit 12 kann es sich um einzelne Komponenten oder um eine einzige Funktionseinheit handeln, die beide Funktionen beinhaltet.
Die Einsatzbereitschaft und Funktionsfähigkeit der Sicherheitseinrichtung wird durch eine ständige Überwachung aller beteiligten Einrichtungen sichergestellt, bestehend aus einem Selbsttest mittels Sollzeitüberwachung bei der Auswerteeinheit 11 und der Auslöseeinheit 12 und durch regelmäßige Prüfung mittels elektronischer Signale im Millisekundenbereich bei den Sicherheitseinrichtungen 6 bis 9 und den Annäherungssensoren 10.
Bei besetztem Fahrzeug 1 tasten die in die Karosserie 2 eingebauten Annäherungs­ sensoren ständig die unmittelbare Umgebung bis zu einem vorbestimmten Abstand ab und übermitteln die dabei beispielsweise mittels Reflexionsmessung erzeugten Meßdaten an die Auswerteeinheit 11, die durch Phasenvergleich und Laufzeitmes­ sung der von den Annäherungssensoren 10 abgestrahlten und empfangenen 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 aufeinderfolgenden Abstandswerte die Annäherung erkennen und die zugehörige Annäherungsgeschwindigkeit errechnen kann. Unterschreitet der Abstand zu einem Hindernis in Abhängigkeit zur Annäherungsgeschwindigkeit einen als Sicherheitsgrenze vorgegebenen Wert, errechnet die Auswerteeinheit 11 die vorraussichtliche Aufprallrichtung- und geschwindigkeit und veranlaßt die Auslöseeinheit 12, alle oder nur bestimmte 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 Auswerteeinheit 11 können die Schutzeinrichtungen 6 bis 9 auch manuell durch den Fahrer und/oder Beifahrer mit­ tels Betätigungseinrichtungen 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 Kollision kommt. Wird wenigstens einer der hierfür vorgesehenen Schalter oder Druckschalter 14 betätigt, werden im Fall des Einparkens diejenigen Ausfahrvorrichtungen 6 auf Veranlassung der Auswerteeinheit 11 über die Auslöseeinheit 12 betätigt, die zum Schutz von Insassen und Kraftfahrzeug beitragen können. Die Auswerteeinheit 11 ist so programmiert, daß sie bei niedrigen Annäherungs- oder Aufprallgeschwindigkeiten, wie sie etwa beim Einparken oder Rangieren auftreten, nicht sämtliche auszulösenden Sicherheitseinrichtungen 7 bis 9 zündet, sondern nur die Stoßstange 7 sobald ein vorgegebener Mindestabstand zum Hindernis unterschritten wird.
Es ist von Vorteil, wenn die Teile der Stoßstangen 7 auf bekannte Art und Weise aus deformierbarem Material bestehen, zum Beispiel aus geschäumten Kunststoff, die Ausfahreinheiten der Ausfahrvorrichtungen 6 jedoch recht biegesteif konstruiert sind, so daß sie nach einer leichten Berührung nicht ausgetauscht, sondern in ihren Ausgangszustand zurückversetzt werden können.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Annäherungssensoren 10 aus verschiede­ nen Sensoren mit unterschiedlichem Funktionsprinzip kombiniert sind. Eine Möglich­ keit ist die Kombination von Radar, Magnetfeld- und Infrarotsensoren. 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 die "weichen" Stoßstangen 3 und durch Auslösen der Airbags 9 im Bug oder Heck des Fahrzeugs 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 Aktivierung der Airbags 9 kann separat oder zusammen mit der Ausfahrvorrichtung 10 erfolgen.
Die Airbags 9 bestehen aus einem Material, das ausreichend Schutz gegen eindrin­ gende Teile gewährleistet und sind mit Luftabstromöffnungen bzw. Ventilen versehen. Bei dem Sicherheitssystem kann es sich um ein Mehrkammern- Airbagsystem handeln, bestehend aus verschiedenen großen Luftkissen oder Hüllen aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Wandstärken. Vorteilhaft wird zum Befüllen der Luftkissen eine zeit- und druckvariable Regelung eingesetzt, so daß auch beim Entweichen des in die Luftkissen gefüllten Gases das Luftkissenvolumen konstant gehalten werden kann.
Das zum Befüllen der Airbags 8, 9 notwendige Gas kann beispielsweise mittels Hy­ bridgeneratoren oder Gasgeneratoren erzeugt werden. Die Anordnung der Sicher­ heitseinrichtungen 6, 9 sollte bei allen Fahrzeugen auf einheitlicher Höhe erfolgen.

Claims (16)

1. Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug (1) bestehend aus einer Annäherungssensorik (10), einer zugehörigen Auswerteeinheit (11) einer Auslöseeinheit (12), einer manuellen Betätigungseinrichtung (14) mindestens einem Innenairbag (8) und mindestens einem Außenairbag (9), dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Aufprallsensorik und mindestens eine Ausfahrvorrichtung (6) für mindestens eine Stoßstange vorgesehen sind, wobei die Sicherheitseinrichtungen (6; 8; 9) pyrotechnisch aktiviert werden.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Annäherungssensoren (10) um Infrarot- und/oder Magnetfeldsensoren handelt.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Annäherungssensoren (10) dienenden Infrarot- und/oder Magnetfeldsensoren mit einem Abstandwarnradar kombiniert sind.
4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ fahrvorrichtungen (6) stoßabsorbierend sind, daß sie mit auslösbaren Vorspan­ nungselementen ausgestattet und pyrotechnisch auslösbar sind und daß sie nach erfolgter Auslösung bei unbeschädigtem Zustand wieder in ihre ursprüngliche Po­ sition gebracht werden können.
5. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außen an den Stoßstangen (3) und außen an den Fahrzeugtüren (4) wenigstens je ein Airbag (9) und ein Annäherungssensor (10) angeordnet sind.
6. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfahrvorrichtungen (6) und die Airbags (8; 9) über die Annäherungssensoren (10) oder von am Armaturenbrett und/oder am Lenkrad angeordneten Betätigungseinrichtungen (14) ausgelöst werden können.
7. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen (14) am Armaturenbrett und/oder am Lenkrad aus von Hand betätigbarem Schalter, Druckschalter oder Druckknöpfen bestehen.
8. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen (14) aus um das Lenkrad herum angebrachten elektrisch leitenden Kontaktstellen bestehen, die durch die Haut der Hand bei sich ändernden Oberbrückungswiderständen, wie sie bei Streßsituationen auftreten, auslösbar sind.
9. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 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 bestimmbaren voraussichtlichen Aufprallrichtung und -geschwindigkeit die Airbags (8; 9), Gurtstraffer (7) und Ausfahrvorrichtungen (6) abhängig von der Aufprallrichtung und -geschwindigkeit einzeln, in Gruppen oder insgesamt aktivierbar sind.
10. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß es sich um ein Mehrkammern-Airbagsystem handelt und die Airbags (8; 9), von denen, jeder aus mehreren Kammern besteht, unab­ hängig voneinander aufgeblasen und/oder entleert werden können.
11. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Airbag (8; 9) auch nur teilweise gefüllt und auch zeitlich und volumengemäß be­ stimmbar entleert werden kann, entsprechend der jeweiligen vorausberechneten Aufprallschwere.
12. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Airbags (8; 9) aus unterschiedlichen Material und unterschiedlichen Wandstärken bestehen die ausreichend Schutz gegen eindringende Teile gewährleisten.
13. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Airbags (8; 9) sowohl beim Aufprall, als auch über die Annäherungssensorik auslösbar sind.
14. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Befüllen der Airbags notwendige Gas mittels Hybridgeneratoren oder Gasgeneratoren erzeugt wird.
15. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei besetztem Fahrzeug (1) die Sicherheitseinrichtungen (6 bis 9) sowohl automatisch durch die Auswerteeinheit (11) als auch manuell vom Fahrer oder Beifahrer auslösbar sind.
16. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Sicherheitseinrichtungen Ausfahrvorrichtung (6) und die Außenairbags (9) bei allen Fahrzeugen auf eine einheitliche Höhe erfolgen.
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