CN102905936B - 用于保护和保持乘员的方法和装置以及保护与保持装置的分析与控制单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在发生事故时借助一个保护与保持装置（30）的保持装置（34）在机动车（1）的乘员座椅（60）上保护与保持乘员（5）的方法、一个用于实施该方法的保护与保持装置（10）的分析与控制单元（20）、一个具有这种分析与控制单元（20）的用于保护乘员（5）的保护与保持装置（10）及用于实施该方法的相应的计算机程序以及计算机程序产品。根据本发明当识别出一个预定的预撞击状况时，根据一个求得的当前行驶状况产生一个定位冲量，该定位冲量使乘员（5）离开机动车侧面结构（3）向着机动车中间的方向加速。
Description
技术领域
本发明涉及用于在机动车座椅上保持机动车乘员的方法，保护与保持装置的分析与控制单元及用于在机动车座椅上保护乘员的保护与保持装置。
背景技术
现今的机动车侧面结构在侧面碰撞时容许侧面结构的一些部分显著压入机动车内部中。在此情况下机动车乘员将通过侧气囊来保护。此外在一个传统的机动车中为侧面碰撞乘员室被设计得尽可能稳定。这将导致：仅可提供一个非常有限的空间来消除侧面碰撞的能量。
为了保证在碰撞时最大可能地保护乘员，在现有技术中常常将气囊用作前气囊、侧气囊或头部气囊。但仅当机动车乘员位于一个预定位置中并未被事故紧前时刻出现的力移出其位置时，这些气囊才能最佳地工作。为了使乘员保持就位通常使用安全带，该安全带应将机动车乘员保持在机动车座椅中相应的预定位置上。然而应看到，该通常被设计成3点式安全带的安全带可覆盖上身的很大区域及由此固定该区域，然而在侧面碰撞或在极端的乘员坐姿的情况下安全带的效用受到限制。例如在事故时机动车乘员可向侧面或向前下方穿出安全带滑离机动车座椅，以致在事故的紧后时刻机动车乘员不再位于该气囊或这些气囊的最佳作用范围中。
为了防止这种侧面滑出在WO2004103779A1中提出了一种有源车座椅，它可根据一个传感器装置进行调节，该传感器装置例如监测机动车的周围区域。如果检测到一个靠近的机动车或一个物体碰撞自己的机动车，则一个装在车座椅中的侧板能够可逆地通过电、气动或弹簧传动被竖置或前移，以便相应地使乘员定位。
发明内容
根据本发明的、用于在发生事故时借助一个保护与保持装置的保持装置在机动车的乘员座椅上保护和保持乘员的方法，其中，当识别出一个预定的预撞击状况时，根据一个求得的当前行驶状况产生一个定位冲量，该定位冲量使乘员离开机动车侧面结构向着机动车中间的方向加速，其中，当对定位冲量相反作用的力低于一个预定的阈值时，根据一个求得的横向加速度相位正确地产生定位冲量。相比之下根据本发明的、用于在发生事故时借助一个保护与保持装置的至少一个保持装置在机动车的乘员座椅上保护和保持乘员的方法具有其优点，即当识别出一个预定的预撞击状况时，根据一个求得的当前行驶状况产生一个定位冲量，该定位冲量使乘员离开机动车侧面结构向着机动车中间的方向加速。例如当基于求得的至即将到来的侧面碰撞很短的时间间隔或行驶物理学原因驾驶员没有干预的可能性时，识别出这种危险的预撞击状况。该短的时间间隔例如可通过一个与机动车及乘员保护系统向匹配的阈值来预给定。这意味着，例如当求得的至一个即将到来的侧面碰撞的剩余时间间隔低于一个预定的阈值时，识别出预定的预撞击状态。
根据本发明的、用于在发生事故时在机动车的乘员座椅上保护乘员的保护与保持装置的分析与控制单元，尤其用于实施根据本发明的上述方法，其中，分析与控制单元通过至少一个接口与保护与保持装置的至少一个可调节的保持装置并与至少一个传感器单元耦合，以便根据可由至少一个传感器单元检测的物理量求得一个当前的行驶状况及当前作用的加速度并且输出一个相应的控制信号，其中，当分析与控制单元识别出一个预定的预撞击状况时，分析与控制单元根据当前的行驶状况产生一个定位冲量及通过至少一个接口输出给保护与保持装置，以使乘员离开机动车侧面结构向着机动车中间的方向加速，其中，当对定位冲量相反作用的力低于一个预定的阈值时，分析与控制单元根据一个求得的横向加速度相位正确地产生定位冲量，其中，分析与控制单元通过对检测的物理量的分析来求得作用力。根据本发明的、用于在发生事故时在机动车的乘员座椅上保护乘员的保护与保持装置的分析与控制单元相比之下具有其优点，即当分析与控制单元识别出一个预定的预撞击状况时，该分析与控制单元根据当前的行驶状况产生一个定位冲量及通过至少一个接口输出给保护与保持装置，以便使乘员离开机动车侧面结构向着机动车中间的方向加速。此外分析与控制单元通过至少一个接口与至少一个传感器单元耦合，以便根据由至少一个传感器单元检测的物理量求得当前的行驶状况及当前作用的加速度。
根据本发明的分析与控制单元被构造用于当计算机程序由分析与控制单元执行时实施上述方法的各步骤及一个用于控制上述方法步骤的计算机程序。这里对于分析与控制单元可理解为一个电的装置，例如一个控制装置，它处理传感器的信号并根据该处理输出控制信号。该控制装置可具有至少一个接口，该接口可以硬件和/或软件的方式来构成。在以硬件方式构成时该接口例如可为一个所谓的ASIC系统的一部分，该系统包含了控制装置的各个功能。但也可以是，接口为本身的集成电路或至少部分地由离散元件组成。在以软件方式构成时该接口可为软件模块，它例如与其它软件模块并列地设在一个微控制器上。有利的还在于一个具有程序代码的计算机程序产品，它被存储在一个计算机可读的载体上，如一个半导体存储器、一个硬盘存储器或一个光存储器上及当该程序在一个控制装置上执行时用于实施根据上述实施形式之一的方法。
根据本发明的分析与控制单元例如可用在一个用于在发生事故时在机动车的乘员座椅上保护乘员的保护与保持装置中使用，该保护与保持装置具有至少一个可调节的保持装置，该保持装置根据在一个机动车横向轴线的方向上的加速度引起对乘员的一个侧面支撑。在此情况下该至少一个保持装置可集成在乘员座椅中及在需要的情况下视要求而定由乘员座椅移出或又移入乘员座椅中。由分析与控制单元产生的定位冲量通过一个设置在乘员与机动车侧面结构之间的可调节的保持装置作用到乘员上。
本发明的这些实施形式所起的作用是：在识别出一个即将来临的侧面碰撞的情况下使乘员向着机动车中间的方向运动，以便用有利的方式增大侧面的救生空间及保护保护乘员以避开侧面结构的压入部分。此外通过侧面救生空间的增大可优化现有的侧气囊的充气过程。此外降低了碰撞时乘员对侧面结构的相对速度。这在于离开侧面结构的定位冲量与向着侧面结构的撞击动量的叠加。
通过以下措施及进一步构型可得到根据本发明的方法、分析与控制单元及用于保护乘员的保护与保持装置的有利改进。
特别有利的是，当对定位冲量相反作用的力低于一个预定的阈值时，根据一个求得的横向加速度相位正确地产生定位冲量。相位正确则意味着：当无力作用或阻挡向着机动车中间的方向加速的力微不足道时，才使乘员向着机动车中间的方向加速。由此可有利地改善所产生的定位冲量的效能及避免能量的浪费，因为定位测量不必要与乘员的一个横向加速度相反地作用，该横向加速度由驾驶操作产生。这以有利的方式防止了：抵消所产生的定位冲量。
在根据本发明的方法的一个有利构型中定位冲量通过一个设置在乘员与机动车侧面结构之间的保持装置传递到乘员，其中机动车中的至少一个保持装置根据求得的当前行驶状况这样地运动，即根据在一个机动车横向轴线的方向上的加速度使乘员受到一个侧面支撑，及其中在定位冲量传递前通过该至少一个保持装置将一个机械保持力施加到乘员上，该乘员压在该至少一个保持装置上。
在本发明的一个有利构型中，当对定位冲量反作用的力低于一个预定阈值时，分析-控制单元根据求得的横向加速度相位正确地产生定位冲量，其中分析-控制单元通过对检测的物理量的分析来求出作用力。
在本发明的另一有利构型中，分析与控制单元根据在一个机动车横向轴线的方向上所求得的加速度通过至少一个保护与保持装置上的相应控制信号引起对乘员的一个侧面支撑。
在根据本发明的保护与保持装置的一个有利构型中，至少一个保持装置可通过对至少一个驱动装置的控制来调节。该至少一个驱动装置可以例如被构造为电的和/或机械的和/或烟火技术的和/或气动的和/或液压的单元。
驱动单元可这样来构成，以致保持部件以具有曲线轨迹的运动、尤其以月牙形状的运动移动到目标位置中。本发明的这种实施形式提供了一个优点，即机动车乘员可能的运动可被平缓地拦截及机动车乘员不会碰撞到一个突然处于其运动路径中的物体上。此外该驱动单元可这样地构成，即保持部件在第一次运动时离开乘员座椅地运动及在第二次运动时重新向着乘员座椅地运动，其中保持部件的至少一部分在第二次运动后位于目标位置中，以便使乘员保持在预定位置中。并且本发明的这种实施形式也能对乘员平缓地拦截，其中例如首先使保持部件由机动车座椅的靠背的侧板向着一个机动车门的方向朝斜前方移出及接着向着机动车乘员的胸部方向回转。驱动单元这样地构成，以使得保持部件可及时地移到目标位置中，以便使产生的定位冲量传送到乘员上及由此实现其最佳的保护功能。这例如可与合适的传感器、例如一个惯性传感器或一个预测传感器装置相联系地实现，通过该传感器装置可在与事故对方接触前就已控制并激活驱动单元。
为了能够及早地激活保持装置–该保持装置在可能的误触发时不会引起不必要的费用，驱动单元也可这样来构成：保持部件由目标位置再返回到原始位置。这种实施形式提供了一个优点，即通过在事故时刻上保持部件及早地移出给予乘员更好的保护及其它的安全装置可最佳地工作。在此情况下用于不可逆的回拉装置的触发时间可选择得更长，以致通过该较长的时间间隔可实现对一个真正出现的事故更可靠的识别。如果不可逆的回拉装置过早地且不必要地触发，则对于机动车的修理形成明显增高的费用。
在根据本发明的保护与保持装置的另一有利的构型中，至少一个保持装置被这样地构成，即它将定位冲量传递到乘员的胸部(上身)的区域中。该着力点能以有利的方式实现一个最佳的杠杆作用及人体生物力学在该部位允许定位干预。
附图说明
本发明的实施例在附图中表示出及在以下的说明中对其详细地描述。
图1示出包括一个根据本发明的乘员保护系统的保护与保持装置的实施例的机动车的示意俯视图，
图2示出具有集成的图1中根据本发明的保护与保持装置的乘员座椅上一个乘员的示意透视图，
图3示出一个产生出的定位冲量的示意图，
图4示出具有图1至3中的保护与保持装置的一个可能的反应模式的示意加速度图。
具体实施方式
本发明的实施形式应在事故的情况下对乘员提供保护作用及此外该保护作用应支持及改善其它的系统。尤其对于侧面碰撞的情况本发明的实施形式将有助于：使乘员保持远离侧面结构及使按照结构条件设置的救生空间增大，以致所有的回拉与安全系统可最佳地发挥其作用。
图1中示出一个机动车1的乘员保护系统10以便概览表示本发明与其它组成部分的相互配合，该乘员保护系统包括根据本发明的一个实施例的用于保护乘员5的保护与保持装置30。乘员保护系统10例如包括多个传感器单元42、44，它们例如被构造为用于检测周围环境状况的周围环境传感器装置42–该传感器装置例如可包括用于检测一个外来机动车的靠近的雷达传感器、摄像机、超声波传感器等–和/或构造为用于当外来机动车碰撞(自身)机动车1时检测冲击的碰撞传感器装置44，该碰撞传感器装置例如包括加速度传感器、电容式传感器、向上-向前传感器、压力传感器等。传感器单元42，44检测相应的物理量及将这些有代表性的信号通过至少一个接口22提供给一个分析与控制单元20。在所示的实施例中在一个碰撞传感器装置模块44中组合了不同的传感器，其中各个传感器可被设置在机动车的不同位置上。用于检测侧面碰撞的传感器典型地被设置在B柱中或靠近机动车的重心处。分析-控制单元20对接收的信号进行分析及产生用于乘员保护系统10的安全装置的相应的控制信号。视所需的情况而定，作为安全装置例如可触发机动车1的方向盘和/或仪表盘中的前气囊52，机动车1的车门和/或乘员座椅60中的侧气囊54和/或机动车1的顶梁中的头部气囊56，以防止机动车乘员5碰撞到机动车1的相应结构部件上。此外保护与保持装置30将防止机动车乘员5由机动车座椅60中滑出。为此保护与保持装置30包括至少一个保持装置34，该保持装置由一个驱动器32侧向地向着机动车座椅驶出并使机动车乘员5保持在一个对于气囊52，54，56来说的最佳位置中，由此可使机动车乘员5尽可能对中及最佳定向地落在相应充气的气囊52，54，56中及避免该乘员由相应的气囊52，54，56侧向地滑出。保持装置34例如可用座椅靠背62中的机动车座椅侧板的形式–如由图2可看到的–和/或座椅面64来实现，它们在外来机动车真正碰撞到自身机动车1前驶出，从而改善乘员5的横向侧面保持。
如由图2或3中还可看到的，可调节的保持装置34根据机动车横向轴线y方向上的加速度ay来引起对乘员5的侧面支撑。为此保持装置34在需要的情况下视要求而定由乘员座椅60中移出或又移入乘员座椅60中。
根据本发明，分析-控制单元20将依据当前的行驶状况产生一个定位冲量Iy并通过至少一个接口22将该冲量输出到保护与保持装置30，以便当分析-控制单元20识别出一个预定的预撞击状态时使乘员5离开机动车侧面结构3向着机动车中间的方向加速。例如当所求得的直到即将来临的侧面碰撞的剩余时间间隔低于一个预定的阈值时，分析-控制单元20识别出该预定的预撞击状态。输出到保护与保持装置30上的定位冲量Iy通过驱动器32及一个设置在乘员5与机动车侧面结构3之间的可调节保持装置34传送给乘员5，以使得乘员5离开机动车侧面结构3在向着机动车中间的方向上运动。该至少一个保持装置34最好被这样实施，即它将定位冲量Iy传送到乘员5的胸部5.1的区域中。该着力点能以有利的方式实现一个最佳的杠杆及人体生物力学在这里允许定位干预，以便使乘员5向着机动车中间的方向运动。
分析-控制单元20根据由至少一个传感器单元42，44检测到的物理量求出当前的行驶状态及当前作用的加速度ay，其中分析-控制单元20根据求出的机动车横向轴线y方向上的加速度ay通过保护与保持装置30上的相应控制信号引起乘员5的侧面支撑。为了改善效率，当对定位冲量Iy反作用的力低于一个预定阈值时，分析-控制单元20根据求得的横向加速度ay相位正确地产生定位冲量Iy，其中分析-控制单元20通过对检测的物理量的分析来求出该作用力。在图4中示范地表示出一个可能的反应模式。
如由图4可看到的，当例如基于一个驾驶动作求得机动车1的一个正的横向加速度ay时，分析-控制单元20不产生定位冲量Iy，即乘员5向着机动车侧面结构3的方向运动。为了对该运动相反地作用，在该时间间隔期间分析-控制单元20通过驱动器32及保持装置34提供一个预定的保持力F0，以使乘员5保持在其位置中。如由图4还可看到的，当未求得对定位冲量Iy反作用的力或机动车1的正的横向加速度ay时，分析-控制单元20产生定位冲量Iy，即乘员5离开机动车侧面结构3向着机动车中间的方向运动。
保护与保持装置30也被称为ESA(EnvelopingSideAdjustment＝包封的侧面匹配)，它尤其能与已存在的回拉系统一起实现该回拉系统的效率改善。作为所述乘员保护系统10的回拉装置设有带座椅靠背62、座椅面64及头撑66的乘员座椅60，一个安全带68，前气囊52，侧气囊54和头部气囊56及保护与保持装置30。保护与保持装置30的功能通过安全带68来支持并很强地阻挡乘员向着外来机动车的撞击侧横向运动，虽然安全带68也以一定的方式阻挡乘员的横向运动但不如保护与保持装置30那样强。这种乘员的横向运动明显地缩小了救生区，以致侧气囊的有效功能、尤其它的有效容积受到限制，但其中一个大的气囊将增大救生区。而大的救生区及大的气囊容积使受伤严重程度降低。因此具有根据本发明的定位冲量Iy的保护与保持装置30的引入通过阻挡乘员向着机动车侧面结构3方向的横向运动或一个产生出的向着机动车中间的方向的乘员横向运动将使其余保持装置的保护功能改善。随之而来的是乘员对侧面结构的小的碰撞速度。
在舒适运行中保护与保持装置30的保持装置24的驱动器32由乘员5手动地或自动化或部分自动化地适配于舒适行驶的要求。作为例子可列举在公知的高级机动车中的行驶动态式侧向保持或主动式靠背宽度调节，这些也可用在具有保持装置的机动车座椅上。在检测到一个预撞击的情况下，即在检测到一个真正事故发生紧前面的即将来临事故的情况下，作为乘员座椅60的保护与保持装置30的保持装置34的侧板以这样的方式移出，即乘员5不能由座椅中移出，而是受到一个附加的侧面支撑。该方法可在一个或多个阶段中实现。因此集成在乘员座椅60中的保持装置可共同地、或视危险状况而定单个地通过驱动器32移动或运动，以便侧面地支撑乘员5。在另一阶段中在适当时刻上产生定位冲量Iy，以便使乘员5向着机动车中间的方向运动。驱动器32可为一个电动机单元或气动单元，它可使保持装置34向不同方向运动并调节保持装置。作为驱动器32的致动器基本上可单独地或组合地想到所有适合的机器部件，例如具有齿条/凸轮盘的电动机，气动缸和/或吹风机，具有电磁的或其它的触发机构的弹簧部件。
本发明的实施形式可作为电路、装置、方法、具有程序代码单元的数据处理程序和/或计算机程序产品来实现。相应地本发明可完全作为硬件和/或作为软件和/或作为硬件部分和/或软件部分的组合来实施。此外本发明可作为计算机可使用的存储介质上的具有计算机可读的程序代码的计算机程序产品来实施，其中可使用各种计算机可读的存储介质如硬盘、CD-ROMs、光或磁的存储元件等。
可计算机使用或计算机可读的介质例如可包括电子的、磁的、光的、电磁的红外或半导体的系统、装置、仪器或传播介质。此外计算机可读的介质可包括具有一个或多个导体的电连接部分、可携带的计算机软盘、带有直接存取的存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除及可编程的只读存储器(EPROM)或闪存器、光导及可携带的CD-ROM。可计算机使用或计算机可读的介质甚至可为其上写有程序的纸或其它适合的介质，及其中例如通过纸或其它介质的光扫描过程进行电采集，然后进行编译或如需要时以其它方式处理及然后可存储到计算机存储器中。
本发明的实施形式以有利的方式提供了有效电动机系统，该电动机系统可产生定位冲量，该定位冲量将作用于乘员的胸部(上体)。本发明的实施形式可被视为ESA系统的扩展。最简单的直接转换在于根据机动车状况来激活定位冲量：如果存在一个危险的预撞击状况，这时由于至即将到来的侧面碰撞很小的时间间隔或行驶物理学原因驾驶员没有干预的可能性，则激活定位冲量及使乘员向着机动车中间的方向加速。该功能可用有利的方式这样地扩展，即检测机动车的横向加速度并进行分析，以便给出一个定位冲量，该定位冲量给予乘员一个尽可能高的速度使其向着机动车中间的方向离开侧面结构。因此该定位冲量将“相位正确地”发生及在没有尚可阻挡向着机动车中间的方向加速的力时通过保持装置使乘员的胸部加速。
Claims (9)
1.用于在发生事故时借助一个保护与保持装置(30)的保持装置(34)在机动车的乘员座椅上保护和保持乘员的方法，其中，当识别出一个预定的预撞击状况时，根据一个求得的当前行驶状况产生一个定位冲量(Iy)，该定位冲量使乘员(5)离开机动车侧面结构(3)向着机动车中间的方向加速，其特征在于：当对定位冲量(Iy)相反作用的力低于一个预定的阈值时，根据一个求得的横向加速度(ay)相位正确地产生定位冲量(Iy)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：当求得的直到一个即将到来的侧面碰撞的剩余时间间隔低于一个预定的阈值时，识别出预定的预撞击状态。
3.根据权利要求1或2中一项的方法，其特征在于：定位冲量(Iy)通过一个设置在乘员(5)与机动车侧面结构(3)之间的保持装置(34)传递到乘员(5)上，其中，机动车(1)中的至少一个保持装置(34)根据求得的当前行驶状况这样地运动，即根据在一个机动车横向轴线(y)的方向上的加速度(ay)使乘员(5)受到一个侧面支撑，其中在传递定位冲量(Iy)之前通过所述至少一个保持装置(34)将一个机械保持力(F0)施加到乘员(5)上，该乘员压在所述至少一个保持装置(34)上。
4.用于在发生事故时在机动车(1)的乘员座椅(60)上保护乘员(5)的保护与保持装置的分析与控制单元，其中，分析与控制单元(20)通过至少一个接口(22)与保护与保持装置(30)的至少一个可调节的保持装置(34)并与至少一个传感器单元(42，44)耦合，以便根据可由至少一个传感器单元(42，44)检测的物理量求得一个当前的行驶状况及当前作用的加速度(ay)并且输出一个相应的控制信号，其中，当分析与控制单元(20)识别出一个预定的预撞击状况时，分析与控制单元(20)根据当前的行驶状况产生一个定位冲量(Iy)及通过至少一个接口(22)输出给保护与保持装置(30)，以使乘员(5)离开机动车侧面结构(3)向着机动车中间的方向加速，其特征在于：当对定位冲量(Iy)相反作用的力低于一个预定的阈值时，分析与控制单元(20)根据一个求得的横向加速度(ay)相位正确地产生定位冲量(Iy)，其中，分析与控制单元(20)通过对检测的物理量的分析来求得作用力。
5.根据权利要求4的分析与控制单元，其特征在于：分析与控制单元(20)根据在一个机动车横向轴线(y)的方向上所求得的加速度(ay)通过至少一个保护与保持装置(30)上的相应控制信号引起对乘员(5)的一个侧面支撑。
6.根据权利要求4的分析与控制单元，其特征在于，所述分析与控制单元是用于实施根据权利要求1至3中一项的分析与控制单元。
7.用于在发生事故时在机动车的乘员座椅上保护乘员的保护与保持装置，它包括至少一个可调节的保持装置(34)，该保持装置根据在一个机动车横向轴线(y)的方向上的加速度(ay)引起对乘员(5)的一个侧面支撑，其中，至少一个保持装置(34)被集成在乘员座椅(60)中及在需要的情况下视要求而定可移出或移入乘员座椅(60)，其特征在于：设有根据权利要求4至6中一项的分析与控制单元(20)，其中，定位冲量(Iy)通过一个设置在乘员(5)与机动车侧面结构(3)之间的可调节的保持装置(34)作用到乘员(5)上。
8.根据权利要求7的保护与保持装置，其特征在于：至少一个保持装置(34)可通过至少一个驱动装置(32)的控制来调节，其中，所述至少一个驱动装置(32)被构造为电的和/或机械的和/或烟火技术的和/或气动的和/或液压的单元。
9.根据权利要求7或8的保护与保持装置，其特征在于：至少一个保持装置(34)被这样地构成，即它将定位冲量(Iy)传递到乘员(5)的胸部(5.1)的区域中。
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