JP4889744B2 - 安全システム - Google Patents

Description

本発明は、事故を検出するためのセンサ装置と、ウインド開口部の下角部上へ突出する自動車の支持構造、特に自動車のＡピラー、ＢピラーまたはＣピラーを補強するための装置とを備える自動車用の安全システムに関する。

車両横転時に特にルーフの支持構造、特にＡピラーが強く負荷される。その結果としてＡピラーがウインド下角部または車両シャシーの方向へ曲げられ、その結果、車両ルーフが車両乗員の方向へ移動する。これは客室の内部の生存空間にダメージを引き起こし得る。

Ａピラーのようなルーフ支持構造の開発および形成時に多数の互いに矛盾する要件を満たさなければならない。支持構造は、車両横転時に車両乗員に対して良好な保護を提供するため充分に剛性でなければならず、同時に該支持構造は車両利用者に対して周囲への良好な視野を提供するため充分に薄くしなければならない。同様により拡大された形成自由空間に関して、前記支持構造、つまりＡピラー、ＢピラーまたはＣピラーは厚すぎて形成する必要のないことが望ましい。

フランス共和国特許第２，８１４，４１１号から、制御システムとパイロ技術推進セットとに連結された自動車内のＡピラー用の補強ボルトが知られている。横転時に前記パイロ技術推進セットが作動され、かつ前記補強ボルトは、レバー機構を介してＡピラー内部の中空の中へ回転される。

この場合の欠点は、補強ボルトを収容するために必要となるＡピラー内部の特別の付加重量とスペースである。

また車両構造における他の支持構造の場合は類似の負荷状況が見出せる。

本発明の課題は、支持構造の設計において充分なフリースペースを同時に充分な剛性で保証する安全システムを提供することである。

この課題は本発明により対応するセンサデータがある場合にガス発生器を介してガスを充填可能かつ展開される膨張可能の補強部材が支持構造に固定または形成されていることによって解決される。本発明の発展的形成は従属請求項に記載されている。

膨張可能の補強部材によって支持構造、特にＡピラーの断面が拡大され、その結果、剛性が増大することによって慣性モーメントおよび抵抗モーメントが増大し、これが特に上部のルーフに対向するＡピラーの部分が全く変形されずまたは僅かに変形されることを生ぜしめる。このような方式によりＡピラーの厚さをウインド下角部またはフロントウインド下角部の上方で通常の走行運転時に比較的狭く保持し、他方、横転時に補強作用を生ぜしめることが可能である。膨張可能および展開可能または繰り広げ可能の補強部材は、同様に横転なしの正面衝突または側面衝突時に改善された保護を提供する。前記補強部材は別法として外方へ折り返され、かつそれによって支持構造の形状断面を増大させることができ、これが同様に慣性モーメントおよび抵抗モーメントの上昇を生ぜしめる。

補強部材は、好ましい一実施態様において走行方向に前方および／または側方に支持構造に固定されており、かつそこで横転時に最大の負荷が予想されるので、好ましくはその箇所で支持構造の下部領域に、つまり車両シャシーからウインドまたはウインドシールドへ移行する領域に固定されている。補強部材は、別法として内方へ押し込まれまたは折り畳まれた、増大した内圧によって外方へ折り返されかつそれによって補強部材またはＡピラーを形成する中空形状の断面を拡大する溝または折畳み部である。拡大された断面および増大した容積によって剛性が増大する。

補強部材は、好ましくは折り畳まれまたは巻き回されて、支持構造に好ましくは支持構造の外側または両外側に固定された薄板体から構成される。補強部材はアコーディオン状に折り畳むことができ、その結果、該補強部材は展開時に本質的に一平面内で拡大される。車両構造で片側を剛性に固定するとき補強部材は一方向にのみ、すなわち車両構造から離間する方向に展開される。一方向または一次元で展開するための折り畳みまたはその他のコンパクト化のほかに、補強部材が複数の方向へ展開される膨張可能のクッションとして形成されることを考慮している。それによって抵抗モーメントおよび慣性モーメントが複数の方向または方向づけで増大され、その結果、補強および安定性の増大は負荷方向のみに生じない。補強部材の容積拡大はガス発生器の点火時に発生する。

補強部材は、膨張状態でウインド開口部の下角部と支持構造との間に延在させることができ、かつ膨張状態で非膨張状態に比べて拡大された、特に倍化された断面を有する。

ガス発生器はそれぞれ任意の場所に車両構造の内部に配設してよく、該ガス発生器は、好ましくは支持構造の内部または直接補強部材の近傍に、ウインド開口部の下角部の下側に、たとえばウインド開口部の下側のＡピラー、ＢピラーまたはＣピラーの下部領域に配設されている。

ガス発生器はパイロ技術推進セットとしてまたは圧縮ガス用のガス蓄積体として形成することができ、かつ事故の発生時または直接間近に迫っている事故の感知時に作動される。そのためにセンサ装置が急速に近づく物体を検出し、かつガス発生器用の推進セットを点火する、いわゆるプレクラッシュセンサ装置として形成されることを考慮している。

ガス発生器の意図しない解除時およびそれに続く補強部材の展開時に該補強部材を代用できるようにするために、本発明の発展的形成において、補強部材が一収容部の中で支持構造または車両構造に固定されることを考慮している。簡単に固定するには補強部材が押込み、締付け、押開けまたは取り付けられた溝またはレールとして形成されることを考慮する。それによって、補強部材が該補強部材に形成または固定されたカップリング部材を介して車両構造に係留されることにより、該補強部材を可逆的に車両構造に固定することが可能である。カップリング部材はそのために形状嵌合部材と連通して収容部の中または横に形成された形状嵌合部材を有し、その結果、費用のかかる組立なしに補強部材の確実な固定を実施することができる。

本発明は、同様に膨張可能の補強部材をそれ自体として有する支持構造に関する。

本発明の一実施例は添付の図面を利用してより詳しく説明する。

図１に、模式図で支持構造１が、いわゆるＡピラーの形態で示されている。Ａピラー１として客室の前方領域における車両ルーフとボンネットとの間の連結が挙げられる。Ａピラー１はボンネットのはるか下側まで車両シャシーまで延在させることができる。

Ａピラーのほかに別の支持構造、たとえば客室の中央の車両フロアと車両ルーフとの間の連結部を形成するＢピラーが従来の自動車の中に設けられている。多数の車両タイプ、たとえばクーペまたはカブリオレは一般にＢピラーがない。Ｃピラーは車両ルーフとリアフェンダーまたは車両リアエンドのトランクカバーとの間の連結部である。全支持構造または車両ピラーに横転を含む事故の場合に垂直の変形に対して客室を安定化する、命を守る役割が与えられている。さらに、前記車両ピラーは側面衝突時の力を吸収しなければならない。

図１に示したように、Ａピラー１は暗示したボンネットから暗示した車両ルーフ６まで延在する。Ａピラー１は、その際にウインド部４の前面部分または車両ドアに固定されたウインド部４とウインドフレーム用のストッパを形成する。

横転を含む事故時に非常に高い垂直力がＡピラー１に作用し得る。この力が一定の範囲を超えるとき、支持構造１が機能せずかつ折れ曲がり、その結果、客室内部空間の縮小が発生する。このような屈曲は一般にウインド部４からボンネット５の下側に延在する支持構造１の区間への移行部でＡピラー１の脚部に発生する。そこで発生するモーメントは応力中心距離によって特に大きくなり、その結果、ここで機能故障確率が増大する。

図２に、結果的に客室の高さに重大な縮小を生じた変形後のＡピラー１が示されている。Ａピラー１はその際にほぼボンネット５の高さで屈曲しており、その結果、客室はほぼウインド胸壁の領域のみまで存続する。

図３は、下部領域に、ボンネット５の下側にガス発生器が配設されている支持構造１を備える本発明に係る安全システムを示す。ボンネット５の下側に配設された区間から車両ルーフ６と連結棒への移行領域に作動状態で示された膨張可能の補強部材２が配設されている。補強部材２が非作動状態で点線で示した通常の形態に相当し、他方、補強部材２はガス発生器３の作動後に展開され、かつ補強部材１の拡大された断面を提供する。この断面拡大は一般的に中空形状として形成された支持構造１の縮小された慣性モーメントおよび抵抗モーメントをもたらし、その結果、全体的に構造の強度増大および改善された剛性を達成することができる。

図４に、上記のような方式で補強された支持構造１の変形が示されている。変形がまず補強部材２の上端部で始まり、その結果、客室が垂直方向に従来の構造に比べて拡大した状態にとどまることが識別される。補強部材２は支持構造１を取り囲むことができ、しかしまたは走行方向に前方または側方に支持構造１の横へ配設することができる。同様に補強部材２が前方のドア領域のウインド部４の中で延在し、かつこのように支持構造１の支持を生ぜしめるように該補強部材を配置することも可能である。その際に補強部材２が支持構造１の下部領域に、つまりボンネット５からルーフ構造１へ至る連結棒の中へ移行する領域に、つまりその箇所でＡピラー１の応力中心距離に基づき最大の曲げモーメントが発生するのでウインド開口部４の下角部の領域に配設されていることが重要である。

スペースおよび重量分布上の理由から、ガス発生器３はボンネット５の下側に中空形状として形成された支持構造１の内部に配設されている。ガス発生器３は、特にパイロ技術推進セットとしてまたは圧縮ガス用のガス蓄積体として形成されており、かつセンサ装置、特にプレクラッシュセンサ装置によって作動される。ガス発生器３の作動後に補強部材２と共に支持構造１の断面が非膨張状態に比べて拡大され、好ましくは前記断面が倍化される。補強部材２は支持構造１に溶接してもよく、かつ折り畳まれた金属クッションまたは外方へ押圧される溝から構成することができ、かつこのようにして支持構造１の支持断面の面積が増大する。この方法により通常の運転で可能な限り細い支持構造１のシルエットが保証された状態にとどまり、その結果、最小のシルエット制限が生ずることが保証されている。事故の場合に、そこで内方へ折り畳まれた溝またはＡピラー１の構成要素が外方へ折り返された、または支持構造１および補強部材２の断面を増大し、かつそれによって補強を生ぜしめるために折り畳まれたクッションが膨張される。

図５に、断面図で支持構造１もしくは車両構造１への補強部材２の組込み状況が示されている。車両構造１は走行方向へ離れる側に一収容部１２が台形状に形成されたレールの形状で配置または形成されたＡピラーとして形成されている。前記収容部１２は補強部材２の収容に用いられる形状嵌合部材としてアンダカットを有する。補強部材２に、収容部１２と連通して形成されたカップリング部材２１が形成または固定されている。補強部材２はカップリング部材２１と共に車両構造１もしくはＡピラーの長手方向延在部に沿って収容部１２の中に押し込まれ、かつ収容部１２およびカップリング部材２１の両方の断面形成によって形状嵌合式に展開方向に保持されている。Ａピラー１もしくは収容部１２の長手方向延在部に沿った補強部材２の移動に対して別個の固定要素または固定部材を設けてもよい。図５に組込み状態が模式的に示されており、実際の組込み状態においてカップリング部材２１と収容部１２との間に全く遊びがなくまたは非常に小さい遊びのみがある。

補強部材２はガス発生器の点火後にガスで充填され、折り畳まれた領域が容積を拡大され、その結果、図５の右側の図示に読み取れる輪郭が達成される。補強部材２はその場合に該補強部材の中に延在する台形状の区間を含む部分円形の区間を有する。この容積拡大によって慣性モーメントおよび抵抗モーメントの拡大と、車両構造１もしくは支持構造１の補強とが生じる。補強部材２は展開状態で鍵穴状の輪郭を有し、他方、折畳状態で補強部材２は平坦に重ねて折り畳まれている。それによって膨張は複数の方向づけで実現され、その結果、補強部材２は膨張可能のクッションとして形成されている。前記に対する別法として補強部材２はアコーディオン状に重ねて折り畳まれていてもよく、かつ一方向にのみ、主として支持構造１から離れて矢印方向へ膨張する。それによって主に矢印方向への負荷に対する剛性の増大が生じ得る。

カップリング部材２１の形成によって補強部材２を車両構造内部の特定部分の補強によって車両の剛性および事故安全性を改善するために簡単かつ確実に組み込むことが可能である。初めに一つにまとめられた、特に折り畳まれた補強部材２はガス内圧の付勢によって展開される。補強部材は組立状態で簡単に取り付けることができ、かつ信号によって解除されるときでも次の事故なしにプレクラッシュセンサを簡単に交換できる。本発明は車両構造の様々な部分、たとえばドアピラーおよび特にルーフ支持構造に使用することができる。事故の場合にカップリング部材２１の形状嵌合式収容によって収容部１２の内部に安定した組込みおよび支持構造１との固定連結を達成できる。固定連結はガス発生器の解除時に補強部材２と共にカップリング部材２１の膨張によって補強される。基本的にガス内圧で付勢された構成要素が展開せず、かつ該構成要素の容積が拡大されない場合でも、該構成要素を上述のように車両構造に固定することも可能である。

一実施態様における自動車内の従来の支持構造の模式図である。 変形状態における図１記載の支持構造である。 変形前の膨張した補強部材を備える支持構造の模式図である。 変形後の図３記載の変形支持構造である。 補強部材の組込み状況である。

Claims (16)

1. 事故を検出するためのセンサ装置と、自動車のドアピラー及びルーフ支持部を含む車両の支持構造を補強するための装置とを備えた自動車用の安全システムであって、
   前記センサ装置によって事故が検出されたときに膨張ガスを発生するガス発生器と；
   前記支持構造に固定され、前記ガス発生器から出力されたガスによって膨張することにより、前記支持構造の断面を実質的に拡大可能な補強部材とを備え、
   前記支持構造には、長手方向に延びるレール状の収容部が設けられ、
   前記補強部材には、長手方向に延び、前記収容部に嵌合して当該補強部材を前記支持構造に対して固定するための嵌合部が設けられていることを特徴とする安全システム。
2. 前記補強部材（２）が走行方向に前方および／または側方に前記支持構造（１）に固定されていることを特徴とする請求項１記載の安全システム。
3. 前記補強部材（２）が前記支持構造（１）の下部領域に、ウインド開口部（４）の下角部の領域に固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の安全システム。
4. 前記補強部材（２）が折り畳まれまたは巻き回されて前記支持構造（１）に固定された薄板体から構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の安全システム。
5. 前記補強部材（２）がアコーディオン状に折り畳まれ、一平面内で展開されることを特徴とする請求項４記載の安全システム。
6. 前記補強部材（２）が複数の方向へ展開される膨張可能のクッションとして形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の安全システム。
7. 前記補強部材（２）が膨張状態でウインド開口部（４）の下角部と前記支持構造（１）との間に延在することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の安全システム。
8. 前記補強部材（２）が前記支持構造（１）の外側に配設されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の安全システム。
9. 前記補強部材（２）が膨張状態で非膨張状態に比べて拡大した断面を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の安全システム。
10. 前記断面が膨張状態で非膨張状態に比べて倍化していることを特徴とする請求項９記載の安全システム。
11. 前記ガス発生器（３）が前記支持構造（１）の内部、ウインド開口部（４）の下角部の下側に配設されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の安全システム。
12. 前記ガス発生器（３）がパイロ技術推進セットとしてまたは圧縮ガス用のガス蓄積体として形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の安全システム。
13. 前記センサ装置がプレクラッシュセンサ装置として形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の安全システム。
14. 前記補強部材（２）の嵌合部が押込み、締付け、押開けまたは取り付けによって前記収容部（１２）に固定されることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の安全システム。
15. 前記補強部材（２）が可逆的に前記支持構造（１）に固定されていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の安全システム。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の膨張可能の前記補強部材（２）を備えることを特徴とする支持構造（１）。

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