CN110325408B - 车辆乘员约束设备和用于运行车辆乘员约束设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆乘员约束设备，其包括控制装置和包括至少两个相互配合的安全气囊的安全气囊组，该安全气囊组用于保护位于确定的车座上的车辆乘员。控制装置设立为并且安全气囊设置和配置为，控制装置在碰撞情况中将第一状况与第二状况区分开，在所述第一状况中，车辆乘员位于相对第一安全气囊的标准间距区域中，在所述第二状况中，车辆乘员位于后部区域中，该后部区域比标准间距区域距离第一安全气囊更远。控制装置在存在第一状况时只激活第一安全气囊。而该控制装置在存在第二状况时激活安全气囊组的第一安全气囊并且附加地激活至少一个第二安全气囊，其中第一安全气囊辅助第二安全气囊。

Description

车辆乘员约束设备和用于运行车辆乘员约束设备的方法
技术领域
本发明涉及一种车辆乘员约束设备。此外，本发明还涉及一种用于运行这样的车辆乘员约束设备的方法。
背景技术
在欧洲和美国将自动化驾驶或自主驾驶分为多级。在称为“高度自动化”的所谓的“Level 3”中驾驶员不必持续对系统进行监视。更确切地说，车辆独立执行如方向指示灯触发、换道和保持轮辙的功能。自动化的这个等级能够实现的是：驾驶员能够在事先规定的座椅调节区域的范围中在任意一个座椅设定中占据其感到舒适的位置。
另外，新的车辆方案允许新的车内布置，例如具有细长得多的仪表板和新的方向盘方案。这样例如可以将方向盘根据行驶状态收藏在仪表盘中，这是因为在自动化驾驶期间不需要该方向盘。
上述变化的结果是：不再能如今天这样针对确定的标准位置开发车辆的乘员保护方案，而是车辆乘员关于其在车内空间中的活动和位置获得更多的自由度。这可能导致：车辆乘员与通常牢固安装在车辆结构上的安全系统如安全带和安全气囊的相对位置在行驶期间是可变的，并且与标准位置相比间距根据情况会下显著增大。
已知的解决方案例如有：安全气囊，其具有增大的体积、较大的覆盖范围、较大的或多级的气体发生器；通过必要时构成为可切换设计的开口(“通风孔”)实现的调整；或者通过撕裂缝或必要时切换的限制带实现的可变形状。
然而增大的安全气囊体积或者作用范围引起到达安全气囊有效位置的更长的时段。在不持续改变安全气囊的效果的情况下，更大的和/或更快的气体发生器并不能任意地补偿这一点。例如，更快速的和以更高的质量流速(Massenflussgeschwindigkeit)展开的安全气囊在所谓的“偏离位置(Out of position)”测试中对车辆乘员会“更具攻击性”地作用并且因此不能通过测试。
然而此外，安全气囊的增大为了在内压相同的情况下跨越更大的间距会产生不同于相应安全气囊的力-行程特性曲线，该相应安全气囊只须跨越为标准位置而存在的间距。若这样的特性曲线显得过于平缓，则可以例如提高气囊中的压力；但是该特性曲线如约束效果(Rückhaltewirkung)那样仍然保持不同。
由于安全气囊在车辆中必须对车辆乘员产生效果的时刻是确定的，所以更长的展开时间可能导致：在与碰撞物体初次接触之前就已经不得不作出激活安全气囊的决定。这样的预碰撞方案需要在碰撞情况中的相应可靠的触发以及当不需要乘员保护措施时对触发的相应可靠的避免。这样的预碰撞识别系统被研究，然而目前还没有充分可靠的系统可供使用。
由EP 1 086 860 A2公知了一种传统的此类型车辆乘员约束设备，该车辆乘员约束设备并未对自主驾驶的变化的情况和要求加以考虑。除了用于保护车辆乘员胸部区域的第一安全气囊之外，为了辅助第一安全气囊还设置有第二安全气囊，该第二安全气囊在展开状态中至少部分在车辆挡风玻璃上延伸。
发明内容
本发明的目的是：实现一种乘员保护系统，该乘员保护系统根据乘员位置—在与车辆乘员的通常间距中或者在不同状况中在显著增大的间距中--充分发挥效果，并且还如现今的系统那样在碰撞之后利用常用的碰撞算法点火。
所述目的通过具有权利要求1的特征的车辆乘员约束设备以及通过具有权利要求11的特征的、用于运行车辆乘员约束设备的方法得以实现。根据本发明的车辆乘员约束设备和根据本发明的方法的有益的和适宜的构造设计在从属权利要求中得以说明。
根据本发明的车辆乘员约束设备具有控制装置和包括至少两个相互配合的安全气囊的安全气囊组，该安全气囊组用于保护位于确定的车座上的车辆乘员。根据本发明，控制装置设立为并且安全气囊设置和配置为，使得控制装置在碰撞情况中将第一状况与第二状况区分开，在所述第一状况中，车辆乘员位于相对第一安全气囊的标准间距区域中，在所述第二状况中，车辆乘员位于后部区域中，该后部区域比标准间距区域距离第一安全气囊更远，并且控制装置在存在第一状况时只激活第一安全气囊。而该控制装置在存在第二状况时激活安全气囊组的第一安全气囊并且附加地激活至少一个第二安全气囊，其中，第一安全气囊辅助第二安全气囊。
对驾驶员来说，标准间距区域在此应该理解为一个区域，驾驶员在他本人控制车辆、即操纵踏板和方向盘时其座椅位置典型地位于该区域中。特别是这个区域应该与平均体格的驾驶员相匹配。对于副驾驶员来说，标准间距区域应该是与前述区域相符的区域，类似于传统的、不能自主驾驶的车辆的典型的座椅调整区域。与其区分开的是：驾驶员和副驾驶员的座椅位置，这些座椅位置位于标准位置之后。在传统的、不能自主驾驶的车辆中，这样的座椅位置通常不能、至少不能由驾驶员占据。根据本发明的车辆乘员约束设备既为标准位置也为位于其后的位置提供可靠的乘员保护。
本发明基于以下认识：在可自主驾驶的车辆中，在安全气囊的安装位置、特别是方向盘或仪表板与车辆乘员之间的间距可根据车辆乘员的实时座椅位置非常大幅地变动。因此根据本发明的车辆乘员约束设备根据相应车辆乘员的实时座椅位置决定：是激活还是不激活一个(或甚至多个)额外的安全气囊。只要车辆乘员位于标准位置中、即位于标准间距区域内部，就没有必要激活另外的安全气囊。然而若他坐在或躺在其后，则激活至少两个配置给乘员的安全气囊，这些安全气囊相互触碰和辅助。
在这种情况下需注意的是：车辆乘员在两个安全气囊被激活的情况中并非如在正常座椅位置的情况中那样主要与第一安全气囊接触、而是与额外激活的第二安全气囊接触。当车辆乘员位于后部的座椅位置中时，这个第二安全气囊即跨越车辆乘员与第一安全气囊之间的额外间距。为了可靠地执行约束功能，所述两个安全气囊因此在一定程度上串接在一起。
只要区分出驾驶员的保护与在其旁边位于前座上的副驾驶员的保护，第一安全气囊就应该与此相应地优选要么是安置在车辆方向盘中的驾驶员安全气囊、要么是安置在车辆仪表板中的副驾驶员安全气囊。
为了使第一安全气囊在后部座椅位置的情况中能够用作第二安全气囊的最佳缓冲件，第一安全气囊优选设置和配置为：它在上述第二状况中在它展开之后设置在车辆的方向盘或仪表板与配置给车辆乘员的第二安全气囊之间。
如已经述及的那样，在车辆乘员的后部座椅位置的情况中是额外激活的第二安全气囊，乘员撞击在该第二安全气囊上。根据本发明的一种优选的实施方式，第二安全气囊是胸部安全气囊，也就是说，第二安全气囊设置和配置为：它与车辆乘员的胸部区域接触。
然而原则上本发明的方案也可以应用于车辆乘员的其它身体部分。例如第二安全气囊可以是膝部安全气囊、头部安全气囊或侧安全气囊，其根据需要被激活并且与适当设置和配置的第一安全气囊共同作用。
第二安全气囊优选安置在车辆乘员的座椅中。
然而根据使用，也可有益地将第二安全气囊安置在车辆的仪表板中、车顶中或安全带中。
在第二安全气囊被激活的情况中，第一安全气囊可通过不同的方式辅助第二安全气囊。首先，第一安全气囊可设置和配置为并且在展开状态中可具有高的内压，使得该第一安全气囊在车辆乘员撞击到第二安全气囊上时支撑该第二安全气囊。第二安全气囊由此保持在事先确定的位置中并且提供充分的阻力，使得车辆乘员不会过度前移。
就此而论有益的是：将第二安全气囊设置和配置成，使得该第二安全气囊在展开状态中在车辆乘员撞击到第二安全气囊上时执行缓冲功能，以阻止车辆乘员回弹。
第二安全气囊为此可具有流出口或限制带，这些排出口或限制带优选是可切换的。
然而两个安全气囊的作用也能够互换。在这种情况中，经由第一安全气囊、必要时利用可切换的流出口或限制带实现缓冲，而第二安全气囊则防止车辆乘员过度前移。
本发明还实现一种可自主驾驶的车辆，其具有根据本发明的车辆乘员约束设备。如文首述及的那样，恰恰是这样的车辆为车辆乘员提供位于标准位置之后并且因此要求特别的保护措施的座椅位置。根据本发明的车辆乘员约束设备以特别有益的方式胜任这些要求。
在根据本发明的用于运行车辆乘员约束设备的方法中，所述车辆乘员约束设备具有控制装置和包括至少两个相互配合的安全气囊的安全气囊组，其用于保护位于确定的车座上的车辆乘员，该方法包括以下步骤：
-控制装置在碰撞情况中将第一状况与第二状况区分开，在所述第一状况中，车辆乘员位于相对第一安全气囊的标准间距区域中，在所述第二状况中，车辆乘员位于后部区域中，该后部区域比标准间距区域距离第一安全气囊更远；
-在存在第一状况时，所述控制装置只激活第一安全气囊；
-在存在第二状况时，所述控制装置激活所述安全气囊组的第一安全气囊并且附加地激活至少一个第二安全气囊，其中，第一安全气囊辅助第二安全气囊。
关于根据本发明的方法的优点，可参阅对根据本发明的车辆乘员约束设备的相应说明。
为了能够将两种状况、即车辆乘员是位于标准位置中还是后部位置中区分开，已经证明为适宜的是：控制装置借助传感器检测车辆乘员的座椅位置。应该连续地进行这个检测，使得车辆乘员的实时座椅位置始终是已知的。
附图说明
由下文对不应限制性理解的实施例的说明并且由参照的附图获得本发明的另外的特征和优点。附图中：
图1是经激活的根据本发明的车辆乘员约束设备的俯视图，其中，两名车辆乘员位于正常座椅位置中；
图2是经激活的根据本发明的车辆乘员约束设备的俯视图，其中，两名车辆乘员位于后部座椅位置中。
具体实施方式
图1和2示意性示出能够自主驾驶的车辆的前部车辆客舱的一部分。
在图1中，驾驶员10以基本上直立的躯干上部坐在车辆方向盘14的作用范围中的驾驶员座椅12上。副驾驶员16以类似的姿势坐在副驾驶员座椅18上。特别是驾驶员10的姿势符合正常的非自主驾驶期间的典型的驾驶员姿势。这些座椅位置以下应该称为标准位置。
在图2中，驾驶员10以大幅向后倾斜的躯干上部或甚至(几乎)平躺在车辆方向盘14的作用范围以外的驾驶员座位12上、在后部位置中。副驾驶员16以类似的姿势坐在副驾驶员座椅18上。在自主驾驶期间可以占据这些位置并且为了与上述标准位置区分开，与躯干上部的倾斜无关、以下应该称为后部位置。
驾驶员气囊、以下称为第一驾驶员安全气囊20安置在驾驶员10前面的方向盘14中。第一驾驶员安全气囊20例如具有60至80升的可充气体积。
副驾驶员气囊、以下称为第一副驾驶员安全气囊22安置在副驾驶员16前面的仪表板中。第一副驾驶员安全气囊22例如具有160至180升的可充气体积。
在图1所示的标准位置中，驾驶员10和副驾驶员16分别位于第一驾驶员安全气囊20或者第一副驾驶员安全气囊22的标准间距区域中。在图2所示出的后部位置中，驾驶员10或者副驾驶员16比较而言比在标准位置中具有相对第一驾驶员安全气囊20或者相对第一副驾驶员安全气囊22更大的间距。
第二驾驶员安全气囊24安置在驾驶员座椅12中。第二驾驶员安全气囊24根据此处示出的实施例比第一驾驶员安全气囊20具有更大的可充气体积、例如90至120升。第一驾驶员安全气囊20和第二驾驶员安全气囊24构成驾驶员安全气囊组，其设置用于保护驾驶员座椅12上的驾驶员10。另外的驾驶员安全气囊也可属于这个组。
第二副驾驶员安全气囊26安置在副驾驶员座椅18中。根据此处示出的实施例，第二副驾驶员安全气囊26比第一副驾驶员安全气囊22具有更小的可充气体积、例如70至80升。第一副驾驶员安全气囊22和第二副驾驶员安全气囊26构成副驾驶员安全气囊组，其设置用于保护副驾驶员座椅18上的副驾驶员16。另外的副驾驶员安全气囊也可属于这个组。
安全气囊20、22、24、26和设置用于激活这些气囊的控制装置(在附图中未单独示出)是车辆乘员约束设备的组成部分。控制装置借助适当的传感器识别车辆乘员10、16的座椅位置。特别是控制装置能够区分开正常座椅位置与后部座椅位置，在所述正常座椅位置中，驾驶员10或者副驾驶员16位于针对第一驾驶员安全气囊20或者第一副驾驶员安全气囊22的标准间距区域中，在后部座椅位置中，驾驶员10或者副驾驶员16与配置的第一安全气囊20或者22的间距较大。
在伴随有对用于保护车辆乘员10、16的安全气囊的激活的车辆碰撞情况中，如下面阐述的那样，控制装置的激活行为取决于车辆乘员10、16的已识别的座椅位置。
若是例如存在图1所示的状况，在该状况中驾驶员10和副驾驶员16占据正常(前部)座椅位置，那么控制装置仅仅激活第一驾驶员安全气囊20和第一副驾驶员安全气囊22。在这种情况中，从方向盘14中展开的第一驾驶员安全气囊20或者从仪表板中展开的第一副驾驶员安全气囊22单独承担约束功能并且拦截前移的车辆乘员10或者16、特别是其胸部区域。
然而如果驾驶员10和副驾驶员16如图2示出的那样位于后部座椅位置中，那么控制装置激活第一驾驶员安全气囊20并且附加地激活第二驾驶员安全气囊24以及激活第一副驾驶员安全气囊22并且附加地激活第二副驾驶员安全气囊26。第一驾驶员安全气囊20和第二驾驶员安全气囊24针对其设置和其展开特性如下地相互配合，即，从方向盘14中展开的第一驾驶员安全气囊20为从驾驶员座椅12中展开的第二驾驶员安全气囊24实施辅助功能，稍后还将对其进行详细阐述。相应的内容适用于第一副驾驶员安全气囊22和第二副驾驶员安全气囊26。
在两个安全气囊20、24展开之后，第一驾驶员安全气囊20设置在方向盘14与第二驾驶员安全气囊24之间。这意味着：如果驾驶员10位于后部座椅位置中时，他、特别是他的胸部区域不与第一驾驶员安全气囊20接触、而是与第二驾驶员安全气囊24接触。在这种状况中，第二驾驶员安全气囊24与此相应地承担承接功能，而该第二驾驶员安全气囊得到第一驾驶员安全气囊20的辅助。相应的内容再次适用于与副驾驶员16相关的第一副驾驶员安全气囊22和第二副驾驶员安全气囊26。
第一驾驶员安全气囊20或者第一副驾驶员安全气囊24的上述辅助功能可以主要是支撑功能或者主要是缓冲功能：
在第一种情况中，第一驾驶员安全气囊20或者第一副驾驶员安全气囊22在较长的持续时间上具有比较高的内压。甚至可以规定：为了尽可能好地保障支撑功能，进行如下的充气，该充气导致与图1示出的状况相比更高的内压。第二驾驶员安全气囊24或者第二副驾驶员安全气囊26缓冲对车辆乘员10或者16的撞击，为此在必要时可设置有可切换的流出口、限制带等，以便使车辆乘员10或者16的动能的方向不突然逆转。
在第二种情况中，第二驾驶员安全气囊24或者第二副驾驶员安全气囊26具有比较高的内压，而第一驾驶员安全气囊20或者第一副驾驶员安全气囊22应该缓冲对车辆乘员10或者16的撞击。与此相应地使其内压适应这个要求，这可以通过必要时可切换的流出口、限制带等得到辅助。
不言而喻地，控制装置也可以识别的状况是：在这些状况中不是如在图1中那样两个车辆乘员10、16占据正常位置或者如在图2中那样占据后部位置，而是只有驾驶员10或者只有副驾驶员16占据正常位置，而另一位车辆乘员16或者10占据后部位置。在这样的情况中，只为后部位置中的车辆乘员16或者10附加地激活第二安全气囊26或者24。
也可以将安全气囊20、22、24、26安置在与上述安装位置不同的位置上。例如第二驾驶员安全气囊24和/或第二副驾驶员安全气囊26也可以从仪表板中、从车顶中或从配置给相应车辆乘员的安全带中展开。
附图标记列表
10 驾驶员
12 驾驶员座椅
14 方向盘
16 副驾驶员
18 副驾驶员座椅
20 第一驾驶员安全气囊
22 第一副驾驶员安全气囊
24 第二驾驶员安全气囊
26 第二副驾驶员安全气囊

Claims (16)

1.车辆乘员约束设备，该车辆乘员约束设备具有控制装置和包括至少两个相互配合的安全气囊(20，24；22，26)的安全气囊组，该安全气囊组用于保护位于确定的座椅(12；18)上的车辆乘员(10；16)，其特征在于：所述控制装置设计为并且安全气囊(20，24；22，26)设置和配置为，该控制装置在碰撞情况中将第一状况与第二状况区分开，在所述第一状况中，车辆乘员(10；16)位于相对第一安全气囊(20；22)的标准间距区域中，在所述第二状况中，车辆乘员(10；16)位于后部区域中，该后部区域比标准间距区域距离第一安全气囊(20；22)更远，并且所述控制装置在存在所述第一状况时仅激活所述第一安全气囊(20；22)，而该控制装置在存在所述第二状况时激活所述安全气囊组的第一安全气囊(20；22)并且附加地激活至少一个第二安全气囊(24；26)，其中，所述第一安全气囊(20；22)辅助所述第二安全气囊(24；26)，其中，所述第一安全气囊(20；22)设置和配置为，该第一安全气囊在所述第二状况中在其展开之后设置在车辆的方向盘(14)或仪表板与所述第二安全气囊(24；26)之间。
2.根据权利要求1所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第一安全气囊(20；22)是安置在车辆的方向盘(14)中的驾驶员安全气囊(20)或安置在车辆的仪表板中的副驾驶员安全气囊(22)。
3.根据权利要求1或2所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第二安全气囊(24；26)设置和配置为，该第二安全气囊在所述第二状况中与车辆乘员(10；16)接触。
4.根据权利要求3所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第二安全气囊(24；26)设置和配置为，该第二安全气囊在所述第二状况中与车辆乘员的胸部区域接触。
5.根据权利要求1或2所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第二安全气囊(24；26)安置在车辆乘员(10；16)的座椅(12；18)中。
6.根据权利要求1或2所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第二安全气囊(24；26)安置在车辆的仪表板中、车顶中或安全带中。
7.根据权利要求1或2所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第一安全气囊(20；22)设置和配置为并且在展开状态中具有高内压，使得该第一安全气囊在车辆乘员(10；16)撞击在所述第二安全气囊(24；26)上时支撑该第二安全气囊(24；26)。
8.根据权利要求1或2所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第二安全气囊(24；26)设置和配置为，该第二安全气囊在展开状态中在车辆乘员(10；16)撞击在该第二安全气囊(24；26)上时执行缓冲功能。
9.根据权利要求8所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第二安全气囊(24；26)具有流出口或限制带。
10.根据权利要求9所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述流出口或限制带是可切换的。
11.根据权利要求1或2所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第一安全气囊(20；22)设置和配置为，该第一安全气囊在展开状态中在车辆乘员(10；16)撞击在第二安全气囊(24；26)上时执行缓冲功能。
12.根据权利要求8所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述第一安全气囊(20；22)具有流出口或限制带。
13.根据权利要求12所述的车辆乘员约束设备，其特征在于：所述流出口或限制带是可切换的。
14.可自主驾驶的车辆，其特征在于：所述可自主驾驶的车辆具有根据权利要求1至13之任一项所述的车辆乘员约束设备。
15.用于运行车辆乘员约束设备的方法，所述车辆乘员约束设备具有控制装置和包括至少两个相互配合的安全气囊(20，24；22，26)的安全气囊组，该安全气囊组用于保护位于确定的车座(12；18)上的车辆乘员(10；16)，其中，所述方法包括以下步骤：
-控制装置在碰撞情况中将第一状况与第二状况区分开，在所述第一状况中，车辆乘员(10；16)位于相对第一安全气囊(20；22)的标准间距区域中，在所述第二状况中，车辆乘员(10；16)位于后部区域中，该后部区域比所述标准间距区域距离所述第一安全气囊(20；22)更远；
-在存在所述第一状况时，所述控制装置只激活所述第一安全气囊(20；22)；
-在存在所述第二状况时，所述控制装置激活所述安全气囊组的第一安全气囊(20；22)并且附加地激活至少一个第二安全气囊(24；26)，其中，所述第一安全气囊(20；22)辅助所述第二安全气囊(24；26)，其中，所述第一安全气囊(20；22)设置和配置为，该第一安全气囊在所述第二状况中在其展开之后设置在车辆的方向盘(14)或仪表板与所述第二安全气囊(24；26)之间。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述控制装置借助传感器检测车辆乘员(10；16)的座椅位置。
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