CN111094060A - 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

本发明涉及用于保护车辆座椅(6)上的车辆乘员(2)的车辆乘员约束设备，其具有多个约束元件和一个控制装置，即至少一个第一约束元件和至少一个第二约束元件。控制装置具有用于确定车辆座椅(6)的方位的至少一个传感器元件，使得该控制装置在约束状况中区分第一状况与第二状况，在第一状况中，车辆座椅(6)连同车辆乘员(2)相对第一约束元件处于标准位置区域中的位置中，在第二状况中，车辆座椅(6)连同车辆乘员(2)位于标准位置之外的位置中，并且当存在第一状况时，控制装置在存在第二状况时通过控制装置能激活和/或能接通第三约束元件，使车辆座椅(6)首先经由该第三约束元件运动到标准位置区域中的位置中。

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
本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的车辆乘员约束设备和根据权利要求15前序部分所述的用于运行车辆乘员约束设备的方法。
背景技术
在自动化驾驶或自动驾驶中，驾驶员将不再需要持续地监视系统或车辆。而是车辆独立地执行诸如触发方向指示灯、变道和保持车道的功能。这能够实现的是：驾驶员在预定的座椅调节区域的范畴中在任意座椅设定中占据使他舒适的位置。
另外，新的车辆概念允许新的内部空间设计、例如明显更修长的仪表板以及新的方向盘概念。
上述变化的结果是，不再能够像今天那样将车辆的乘员保护概念根据车辆座椅的确定的标准位置来开发，因为车辆乘员获得更多的关于其工作和其在内部空间中的位置的自由度。特别地由此产生一种座椅位置，该座椅位置在先前的车辆座椅的标准位置的区域之外。这样的结果是：在行驶期间，车辆乘员相对通常在车辆结构上牢固安装的安全系统(例如安全带和安全气囊)的相对位置会发生变化并且相比标准位置区域，距离会根据情况显著增加。
公知的解决方案是：例如具有增大的体积、较大的覆盖面积、较大或多级气体发生器的安全气囊；通过可能情况下设计成可切换的开口(“vents”)所进行的适配；或者通过撕裂缝或可能情况下连接的限制带而改变的形状。此外在安全带领域，集成在座椅中的安全带系统是公知的。
然而可充气的气囊系统的增大受到各种因素的限制。例如，增大的气囊体积或有效面积需要更长的时间段以达到气囊的有效位置。即使是较大和/或较快速的气体发生器在不持续改变气囊效果的情况下也不能对此进行任意的补偿。因此在所谓的“错位”测试中，以较高的质量流速度较快展开的安全气囊可能对车辆乘员“更具侵略性地”作用并且因此不能通过该测试。
虽然公知的集成在座椅中的安全带系统已经在这里带来了好处，但是即使利用这些系统也仍然必须克服大的距离，以实现可充气式约束系统的安全的约束效果。特别是对于在通过公知的力限制器的约束情况中大的车辆乘员向前转移的情况，必须允许在车辆座椅与车辆乘员之间的大的相对运动，该相对运动可能对乘员保护产生负面影响。
发明内容
本发明的目的是：提供一种乘员保护系统、特别是一种车辆乘员约束设备，该车辆成员保护系统与车辆座椅的和车辆乘员的位置无关地实现足够的保护效果。特别地，本发明的目的是：提供一种乘员保护系统，该乘员保护系统使车辆乘员相对车辆座椅的相对运动最小化并且能够实现到牢固集成在车辆中的安全系统中的安全转移。本发明的另一个目的是：提供一种用于运行这种乘员保护系统的方法。
权利要求1和权利要求15的特征用于实现所述目的。在从属权利要求中描述了有利的设计方案。
根据本发明的车辆乘员约束设备用于保护在车辆座椅上的车辆乘员。车辆乘员约束设备包括控制装置和多个约束元件。
第一约束元件包括具有气囊的气囊模块。在约束状态下气囊模块被激活之后，气囊可以经由气体发生器填充气体并被充气，以限制车辆乘员的向前运动和/或防止车辆乘员直接撞击配件。在典型的实施方式中，第一约束元件的气囊模块布置在方向盘和/或仪表板中。
第二约束元件包括具有安全带的安全带系统、安全带卷收器和至少一个拉紧装置。安全带系统尤其可以是集成在车辆座椅中的安全带系统。第二约束元件的安全带与拉紧装置作用连接。在典型的实施方式中，拉紧装置包括至少一个主拉紧器或者一个预拉紧器和至少一个主拉紧器。
所述预拉紧器可以例如是由电动机驱动的拉紧装置，该拉紧装置作用在安全带卷轴上并且优选能够实现对安全带的可逆拉紧。主拉紧器尤其可以是烟火式拉紧装置。这样的主拉紧器可以分别与安全带卷轴、安全带锁或安全带系统的终端配件作用连接。在不同实施方式中，第二约束元件可具有用于安全带卷收器和/或安全带锁和/或终端配件的主拉紧器。
此外，根据本发明的车辆乘员约束设备包括第三约束元件。第三约束元件集成在车辆座椅中和/或与车辆座椅作用连接。第三约束元件特别是用于在约束状况中将车辆座椅连同车辆乘员移动到标准位置区域中的位置中，使得另外的约束元件可以发挥尽可能最佳的保护作用。
根据本发明在约束状况下，通过第三约束元件可以至少部分地实现力限定和车辆乘员经由车辆座椅的向前转移。特别地经由第三约束元件能够实现的是：包括车辆乘员在内的车辆座椅经由第三约束元件被动地或主动地向前运动，并且/或者车辆座椅的靠背经由第三约束元件被动地或主动地运动到更直立的位置中。
根据本发明的车辆乘员约束设备的控制装置具有至少一个传感器元件。在优选的实施方式中，传感器元件包括至少一个传感器，通过该传感器可以确定车辆座椅的位置。优选存在多个传感器元件和/或传感器，使得控制装置可以通过传感器元件的数据确定车辆座椅的精确位置。特别地，车辆座椅的靠背的倾斜度和车辆座椅的座椅表面的位置应该能通过所述至少一个传感器元件测量或者确定。
通过确定车辆座椅的位置，可以在约束状况中根据车辆座椅位置通过控制装置优选有针对性地控制和激活车辆乘员约束设备的各个约束元件。
为此目的，控制装置特别区分两种不同状态，这两种不同状态可能发生在约束状况之前/约束状况中。当车辆座椅连同车辆乘员相对第一约束元件的气囊处于标准位置区域中的位置/方位中时，存在第一状况。当车辆座椅连同车辆乘员相对第一约束元件的气囊处于标准位置区域中的位置/方位之外时，存在第二状况。所述标准位置在此描述了特别是在非自动化驾驶状况中车辆座椅的方位或方位区域。这意味着标准位置描述了为测试定义的座位位置，在该座椅位置中例如在驾驶座椅上的车辆乘员自己控制车辆。因此在第一状况中车辆乘员与第一约束元件的气囊之间的间距通常对应于如下的间距，在该间距中，气囊可以实现对车辆乘员的最佳约束效果。
当存在第一状况时，通过控制装置仅激活第一和第二约束元件。为此，通过控制装置至少激活第一约束元件的气囊模块和第二约束元件的拉紧装置。通过激活气囊模块，气体发生器被点燃并且气囊被填充。拉紧装置的激活附加地实现安全带的拉紧。在另外的实施方式中，第二约束元件还可包括一个或多个力限制器。力限制器优选集成在安全带卷收器中，并且如果确定第一状况，则通过控制装置将其接通或者不将其去活或关断。
当存在第二状况时，通过控制元件首先激活和/或接通集成在车辆座椅中和/或与车辆座椅作用连接的第三约束元件。通过第三约束元件将车辆座椅连同车辆乘员移动到标准位置区域中的位置中。用于填充第一约束元件的气囊的控制脉冲在达到标准位置时或即将达到标准位置前的短时间内才通过控制装置给出。时间点因此确定为，使得当车辆乘员被撞击时，气囊可以达到尽可能最佳的约束效果。
在特别优选的实施方式中，当存在第二状况时，车辆乘员附加地通过安全带主动地固定在车辆座椅中。为此，控制装置激活第二约束元件的拉紧装置，使得安全带被拉紧装置拉紧并且车辆乘员被充分牢固地固定在车辆座椅上。车辆座椅和车辆乘员由此一起移动，并且向前位移和力限制可以通过车辆座椅实现。
为了能够在约束状况中引起方位变化，第三约束元件包括至少一个转移元件。在优选的实施方式中，第三约束元件包括直线转移元件和/或旋转转移元件。
尤其可以通过直线转移元件实现车辆座椅在车辆纵向上的向前运动。尤其可以通过旋转转移元件实现座椅靠背旋转或运动到直立位置中。因此，在约束状况下可以通过直线和/或旋转转移元件至少部分地实现力限制和车辆乘员经由车辆座椅的向前转移。第三约束元件可以设计成被动和/或主动作用元件。主动作用元件可以例如是如下的转移元件，该转移元件经由通过马达或烟火点火元件将车辆座椅移动到标准位置中。利用这种可主动控制的第三约束元件，车辆座椅例如可以在即将发生碰撞和伴随着的约束状况之前就已经由控制装置立即移动到标准位置区域中的位置中。所述控制装置优选从车辆控制系统获得用于第三约束元件的这种预防性激活的数据。
可选地，这种可主动控制的第三约束元件可以在触发约束状况的损坏事件之后立即由控制装置激活，就像这在现有技术的车辆上的约束元件的情况中那样。
相反，被动作用元件是例如如下的转移元件，如果作用在被动作用的转移元件上的力被超过，该转移元件允许车辆座椅的方位改变。被动作用的第三约束元件可以设计成，其通过控制装置可激活和/或可去活。可选地，第三约束元件可以设计为，其在标准位置之外自动接通。
第三约束元件、特别是转移元件例如可以包括力限制器。力限制器设计成，激活或接通之后通过控制装置允许车辆座椅的方位改变。第三保持元件、特别是直线和/或旋转转移元件为此例如可以包括扭杆或能量吸收结构。
例如可以通过力限制器确定和限制位置改变时车辆座椅的速度和加速度。
能量吸收结构例如可以包括设置在两个变形元件之间的波纹元件。这些变形元件在彼此对向的外侧(在其间设置有波纹状元件)上例如具有正弦轮廓，当座椅向前转移和/或靠背旋转时，所述波纹元件通过正弦轮廓承受持续的变形并且由此吸收能量。
尤其可以规定：如果车辆座椅处于标准位置，则第三约束元件的力限制器在约束状况中自动接通。可选地可以通过控制装置主动接通力限制器。例如可以规定：力限制器可以通过烟火点火的调节机构来接通。
在一种实施方式中，第二约束元件、特别是第二约束元件的安全带卷收器可以包括可切换的力限制器。力限制器的接通和/或关断优选可以通过控制装置来控制。第二约束元件的力限制器基本上对应于由现有技术已知的安全带力限制器，并且如果车辆座椅处于标准位置区域中或一旦车辆座椅处于标准位置区域中，则允许将安全带从安全带卷收器中拉出。通过第二约束元件的力限制器的可控制的接通或关断，在车辆座椅运动到标准位置中期间车辆乘员可以固定在车辆座椅上。由此可以防止或至少限制在车辆座椅运动到标准位置期间车辆乘员过度向前运动。
车辆乘员约束设备可以可选地包括另外的约束元件。特别地，所述另外的约束元件可以包括气囊模块、例如侧气囊模块、相互作用气囊模块和/或膝部气囊模块。
通过本发明应还保护具有根据本发明的车辆乘员约束设备的可自动驾驶的车辆。
在根据本发明的用于运行车辆乘员约束设备的方法中，车辆乘员约束设备包括控制装置和一组至少三个相互配合的约束元件，其中，第一约束元件包括具有气囊的气囊模块而第二约束元件包括安全带系统，该安全带系统具有安全带、拉紧装置和安全带卷收器，该方法包括以下步骤：
-控制装置在约束状况中区分第一状况和第二状况，在所述第一状况中，车辆座椅连同车辆乘员相对第一约束元件的气囊处于标准位置区域中的位置中；在所述第二状况中，车辆座椅连同车辆乘员处于标准位置以外的位置中；
-当存在第一状况时，控制装置激活第二约束元件的安全带的拉紧装置和第一约束元件的气囊模块；
-当存在第二状况时，控制装置首先仅激活第三约束元件，使得车辆座椅连同车辆乘员一起运动到标准位置区域中的位置中，以及激活第二约束元件的拉紧装置，从而在车辆座椅运动到标准位置区域中的所述位置中期间，
车辆乘员被第二约束元件的安全带固定在车辆座椅中。
关于根据本发明的方法的优点，可以参考根据本发明的车辆乘员约束设备的相应说明。
在一种实施方式中，当存在第一状况时，第二约束元件的安全带卷收器中的力限制器通过控制装置接通。当存在第二状况时，在车辆座椅处于标准位置区域中的位置中时才通过控制装置接通第二约束元件的安全带卷收器中的力限制器。可选地，当存在第二状况时，第二约束元件的安全带卷收器中的力限制器通过控制装置关断和/或与安全带卷收器分离，直到车辆座椅处于标准位置区域中的位置中为止。
为了使控制装置能够在两种状况之间--即，不管车辆座椅处在标准位置的区域中还是在标准位置的区域之外的位置中--得到区分，被证明是有利的是：该控制装置通过传感器元件检测车辆座椅的方位和位置。检测应连续进行，以便汽车座椅的实时方位和位置始终是已知的。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节从下面的不应理解为限制性的实施例的描述以及借助附图得出。附图中：
图1示出处于约束状况之前的具有根据本发明的车辆乘员约束设备的驾驶员车辆座椅区域的示意性侧视图。
图2示出约束状况期间的具有根据本发明的车辆乘员约束设备的驾驶员车辆座椅区域的示意性侧视图。
具体实施方式
图1示出了在车辆驾驶员侧的车辆座椅6上的车辆乘员2。车辆乘员2将车辆座椅6调节到近似平躺的位置，即，车辆座椅的靠背10向后旋转。另外，车辆座椅6经由座椅轨道20在车辆纵向方向上远离方向盘18和仪表板16地向后移动。所示车辆座椅6的位置对应如下的位置，该位置在车辆的自动驾驶/自动化驾驶阶段期间可以被占据。
图1所示的车辆座椅6在此处于标准位置区域之外的位置中。车辆座椅6的标准位置确定了这样的区域，在该区域中，具有第一约束元件的安全带4的安全带系统和第二约束元件的气囊模块28的展开的气囊22(图2)相互协调，以使对车辆乘员2的保护作用尽可能最佳。
图1还示出了车辆乘员约束设备的第三约束元件的直线转移元件12和旋转转移元件16。
图2示出了紧接在车辆碰撞之后的状况，其中车辆乘员2撞到第一约束元件的气囊模块28的气囊22上。
为了实现对车辆乘员的尽可能有效的约束，车辆座椅6通过直线转移元件12和旋转转移元件16首先移动到所示位置中。
为了能够确定车辆座椅6的位置，车辆乘员约束设备的控制装置包括传感器元件(未示出)。传感器元件例如可以设置在座椅轨道20、座椅表面8和/或靠背中。优选通过控制装置连续地监控座椅位置。
如果控制装置在即将进入约束状况之前或约束状况开始时确定在标准位置的区域内的车辆座椅方位，则安全带4通过第二约束元件的安全带系统的拉紧装置(未示出)拉紧。另外，气囊22通过气囊模块28的气体发生器被填充。在这样的第一状况中，车辆乘员约束设备的作用和功能基本上对应于由现有技术已知的具有安全带系统和气囊模块的乘员保护系统的作用和功能。
如果控制装置即将进入约束状况之前或约束状况开始时确定如图1所示的车辆座椅方位，则第二约束元件的拉紧装置被激活。车辆乘员2由此通过安全带4牢固地固定在车辆座椅6上。另外，第三约束元件的直线转移元件12和旋转转移元件16被控制装置激活或接通。
直线转移元件12和旋转转移元件16使车辆座椅连同车辆乘员2运动到车辆座椅的标准位置的区域中。因此，车辆乘员的向前转移首先通过车辆座椅6实现，车辆乘员2通过安全带4保持或固定在该车辆座椅上。通过力限制器确定力的极限，通过该力的极限可以调节和确定整个车辆座椅6沿移动方向26的运动以及靠背10沿旋转方向24的旋转。力限制器例如可以作为能量吸收结构或扭杆包括在直线转移元件12和/或旋转转移元件16中。
一旦车辆座椅6到达标准位置区域中的位置或车辆座椅即将到达标准位置区域中的位置之前，控制装置就激活气囊模块28。激活的时间点在此应确定为，使得气囊22产生尽可能最佳的约束效果。
通过第二约束元件的与安全带4作用连接的力限制器，安全带系统可为车辆乘员提供进一步的向前转移路径30。由此可以实现车辆乘员6从第二约束元件的安全带系统到第一约束元件的气囊22的“较软的”转移。第二约束元件的力限制器优选可以通过控制装置接通或关断。

Claims (19)

1.车辆乘员约束设备，该车辆乘员约束设备用于保护在车辆座椅(6)上的车辆乘员(2)，该车辆乘员约束设备具有控制装置和多个约束元件，其中，至少一个第一约束元件包括具有气囊(22)的气囊模块(28)而至少一个第二约束元件包括具有安全带卷收器的安全带(4)，其中，所述安全带(4)与拉紧装置作用连接，其特征在于，所述控制装置具有用于确定车辆座椅(6)的方位的至少一个传感器元件，使得该控制装置在约束状况中区分第一状况和第二状况，在所述第一状况中，车辆座椅(6)连同车辆乘员(2)相对第一约束元件的气囊(22)处于标准位置区域中的位置中，在所述第二状况中，车辆座椅(6)连同车辆乘员(2)处于标准位置之外的位置中，并且当存在第一状况时，所述控制装置仅激活第一约束元件和第二约束元件、特别是用于拉紧第二约束元件的安全带(4)的拉紧装置和第一约束元件的气囊(22)，而当存在第二状况时，通过所述控制装置能激活和/或能接通集成在车辆座椅(6)中和/或与车辆座椅(6)作用连接的第三约束元件，使车辆座椅(6)首先经由该第三约束元件运动到标准位置区域中的位置中。
2.根据权利要求1所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，在车辆座椅(6)通过所述第三约束元件运动到标准位置区域中的所述位置中期间，第二约束元件的拉紧装置通过安全带(4)将车辆乘员(2)固定在车辆座椅(6)中。
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，第三约束元件包括直线转移元件(12)和/或旋转转移元件(14)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，所述第三约束元件包括力限制器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，所述第三约束元件包括能量吸收结构。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，所述第三约束元件包括扭杆。
7.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，由所述第三约束元件引起的车辆座椅(6)的位置变化能被主动控制。
8.根据权利要求7所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，所述控制装置在识别到即将发生的约束状况的危险时将车辆座椅(6)移动到标准位置区域中的位置中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，第二约束元件的拉紧装置包括至少一个主拉紧器、特别是烟火式主拉紧器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，第二约束元件的拉紧装置包括预拉紧器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，第二约束元件、特别是该第二约束元件的安全带卷收器包括可切换的力限制器，其中，所述力限制器的接通和/或关断能够由所述控制装置控制。
12.根据前述权利要求中的一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，第二约束元件是集成在座椅中的安全带系统。
13.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于，第一约束元件的气囊模块(28)布置在方向盘(18)和/或仪表板(16)中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的车辆乘员约束设备，其特征在于另外的约束元件、特别是具有气囊模块的另外的约束元件。
15.可自动驾驶的车辆，其特征在于根据前述权利要求中任一项所述的乘员约束设备。
16.用于运行用于保护车辆座椅(6)上的车辆乘员(2)的车辆乘员约束设备的方法，该车辆乘员约束设备包括控制装置和一组至少三个相互配合的约束元件，其中，第一约束元件包括具有气囊(22)的气囊模块(28)而第二约束元件包括安全带系统，该安全带系统具有安全带(4)、拉紧装置和安全带卷收器，其中，所述方法包括以下步骤：
-控制装置在约束状况中区分第一状况和第二状况，在所述第一状况中，车辆座椅(6)连同车辆乘员(2)相对第一约束元件的气囊(22)处于标准位置区域中的位置中；在所述第二状况下，车辆座椅(6)连同车辆乘员(2)处于标准位置以外的位置中；
-当存在第一状况时，所述控制装置激活第二约束元件的安全带(4)的拉紧装置和第一约束元件的气囊模块(28)。
-当存在第二状况时，所述控制装置首先仅激活第三约束元件，使得车辆座椅(6)连同车辆乘员一起运动到标准位置区域中的位置中，以及激活第二约束元件的拉紧装置，使得在车辆座椅(6)运动到标准位置区域中的位置中期间，车辆乘员(2)被第二约束元件的安全带(4)固定在车辆座椅(6)中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制装置通过至少一个传感器元件来检测车辆座椅(6)的位置。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，当存在第一状况时，所述控制装置接通第二约束元件的安全带卷收器中的力限制器。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，当车辆座椅(6)处于标准位置区域中的位置中时，所述控制装置在存在第二状况时才接通第二约束元件的安全带卷收器中的力限制器，或者将第二约束元件的安全带卷收器中的力限制器关断和/或与安全带卷收器脱离，直到车辆座椅(6)处于标准位置区域中的位置中为止。
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