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Die
Erfindung bezieht sich generell auf eine Vorrichtung zum Schutz
eines Fahrzeuginsassen (z.B. eines Fahrgastes), der auf einem Fahrzeugsitz sitzt,
und sie bezieht sich insbesondere auf eine verbesserte Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
zum Schutz eines Fahrzeuginsassen, wenn am Fahrzeug ein Zusammenstoss
oder eine Kollision am hinteren Ende aufgetreten ist, das heißt dann,
wenn ein äußerer Gegenstand
mit dem Fahrzeug von hinten her kollidiert ist.
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Auf
dem Gebiet der Fahrzeuge, wie der Kraftfahrzeuge, ist ein Verfahren
bzw. eine Technik zum Schützen
eines Fahrzeuginsassen durch Einstellen eines Schwenkungs- oder
Zurücklehnungswinkels
einer Sitzrückenlehne
allgemein bekannt geworden (z.B. offen gelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung
Nr. HEI-5-65659).
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10 zeigt hier schematisch
eine konventionelle Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung, wie sie in
der Publikation HEI-5-65659 angegeben ist, wobei 10(a) einen
generellen Aufbau der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung zeigt,
während 10(b) die Sitzrückenlehne in ihrer zurückgelegten
Stellung zeigt, und wobei 10(c) die
Sitzrückenlehne
in ihrer aufrechten Stellung veranschaulicht.
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Wie
in 10(a) veranschaulicht, umfasst ein
Fahrzeugsitz 100 in der angegebenen Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 110 ein
Sitzkissen oder Sitzunterteil 101, eine Sitzrückenlehne 102 und eine
Kopfstütze 103.
In der angegebenen Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 110 steuert
ein Steuerungsabschnitt 111 die Drehung von vier Motoren 121 bis 124 entsprechend
Signalen, die von einem Sitz-Betätigungsschalter 112,
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 113 und einem Positionssensor 114 erhalten
werden. Der erste Motor 121 treibt einen Schlittenmechanismus 125 zum
horizontalen Verschieben des Sitzunterteiles 101 in einer Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
des Fahrzeugs an. Der zweite Motor 122 treibt einen Fronthöhenmechanismus 126 zur
vertikalen Schwenkung eines vorderen Bereiches des Sitzunterteiles 101 in
einer Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
des Fahrzeugs an. Der dritte Motor 123 treibt einen hinteren
Höhenmechanismus 127 zur
vertikalen Schwenkung eines hinteren Bereiches des Sitzunterteiles 101 in
einer Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
des Fahrzeugs an. Der vierte Motor 124 treibt einen Zurücklehnungsmechanismus 128 zur
vertikalen Schwenkung der Sitzrückenlehne 102 in
der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
des Fahrzeugs an.
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Wie
in 10(b) veranschaulicht, erzeugt der
Steuerungsabschnitt 111 ein Signal für den vierten Motor 124,
nachdem die durch den Fahrzeugsensor 113 ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit
einen bestimmten Geschwindigkeitswert überschreitet, während der
Schwenkungswinkel (das heißt
der Zurücklehnungswinkel) ⊝r der Sitzrückenlehne 102 größer ist
als ein bestimmter Referenzwinkel ⊝s. Infolgedessen kann die
Sitzrückenlehne 104 zwangsweise
bis zu dem Referenzwinkel ⊝s
geschwenkt werden. Unter dem "Zurücklehnungswinkel ⊝r" wird ein Neigungswinkel
verstanden, um den die Sitzrückenlehne 102 in
Bezug auf eine vertikale Linie geneigt ist. Bei dem dargestellten
Beispiel beträgt
der bestimmte Referenzwinkel ⊝s
25°.
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Bei
normaler Nutzung des Fahrzeugsitzes 100 wird die Sitzrückenlehne 102 häufig etwa
entsprechend dem Referenzwinkel ⊝s nach rückwärts geneigt gehalten (das heißt, dass
der Zurücklehnungswinkel ⊝r etwa
gleich dem Referenzwinkel ⊝s gehalten
wird), wie dies aus 10(c) ersichtlich
ist, um dem auf dem Sitz 100 sitzenden Fahrzeuginsassen
Mn einen Sitzkomfort zu liefern. In dem Fall, dass in einem solchen
Zustand des Fahrzeugsitzes 100 eine Kollision mit dem Fahrzeug
am hinteren Ende aufgetreten ist, würde die obere Hälfte des
Körpers des
Fahrzeuginsassen Mn aufgrund des Trägheitsvermögens des Fahrzeuginsassen Mn,
nämlich
aufgrund der Rückwirkungskraft
der Kollision am hinteren Ende in Rückwärtsrichtung beschleunigt werden. Da
die Sitzrückenlehne 102 in
der rückwärts geneigten
Position gehalten wird, würde
ein sogenanntes "Hochgehen" des Insassenkörpers auftreten,
das heißt,
dass der Körper
des Fahrzeuginsassen Mn aufgrund einer Aufwärtskomponente der Trägheitskraft
längs der
geneigten Sitzrückenlehne 102 nach oben
und rückwärts geschleudert
würde.
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In
Anbetracht der vorstehenden Probleme beim Stand der Technik liegt
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte
Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung bereitzustellen, die dann, wenn
ein äußerer Gegenstand
mit dem Fahrzeug von hinten kollidiert ist bzw. von hinten gegen das
Fahrzeug anstößt, effektiv
ein unerwünschtes Hochgehen
eines Insassen des Fahrzeugs verhindern kann, um dadurch eine geeignete
Lage des Insassen relativ zu dem Sitz gegenüber der Kollision zu behalten.
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Um
das oben erwähnte
Ziel zu erreichen bzw. um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, stellt die
vorliegende Erfindung eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung bereit,
die umfasst: eine zurücklehnbare
Sitzrückenlehne
eines Fahrzeugsitzes, wobei die Sitzrückenlehne zwischen einer zurückgelehnten
Stellung und einer aufrechten Stellung schwenkbar ist; einen Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt
zur Einstellung des Schwenkungs- oder Zurücklehnungswinkels der Sitzrückenlehne
durch Kraft bzw. Leistung; ein eine Kollision am hinteren Ende vorhersagender
Vorhersage- bzw. Prädiktionsabschnitt
zur Vorhersage, dass es wahrscheinlich ist, dass ein äußerer Gegenstand
gegen das Fahrzeug von hinten stößt bzw.
mit diesem kollidiert; ein Steuerungsabschnitt zur Steuerung des
Schwenkungswinkel-Einstellabschnitts entsprechend einem Kollisions-Prädiktionssignal,
welches durch den eine Kollision am hinte ren Ende vorhersagenden
Prädiktionsabschnitt
erzeugt wird, derart, dass diese Rückenlehne veranlasst wird,
in eine praktisch vertikale aufrechte Position geschwenkt zu werden.
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Wenn
nämlich
der eine Kollision am hinteren Ende vorhersagende Prädiktionsabschnitt
eine potentielle Kollision gegen das Fahrzeug durch einen äußeren Gegenstand
vorhergesagt hat, der sich dem Fahrzeug von hinten her zu nahe nähert (das
ist ein möglicher
Kollisionsgegenstand), steuert nämlich
der Steuerungsabschnitt den Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt
entsprechend dem Kollisions-Prädiktionssignal,
welches durch den eine Kollision am hinteren Ende vorhersagenden
Prädiktionsabschnitt
erzeugt ist so, dass die Sitzrückenlehne
bis in die praktisch vertikale aufrechte Position geschwenkt wird. Wenn
der äußere Gegenstand
(das heißt
der mögliche
kollidierende Gegenstand) tatsächlich
gegen das Fahrzeug von hinten gestoßen ist bzw. mit dem Fahrzeug
kollidiert ist, würde
sodann die obere Hälfte
des Körpers
eines Fahrzeuginsassen auf dem Sitz aufgrund des Beharrungsvermögens des
betreffenden Fahrzeuginsassen, nämlich
der Rückwirkungskraft der
Kollision in Rückwärtsrichtung
beschleunigt oder geschleudert werden. Da die Sitzrückenlehne
jedoch unmittelbar vor der Kollision in der oben angegebenen Weise
bereits bis in die praktisch vertikale aufrechte Position geschwenkt
worden ist, kann die aufrechte Sitzrückenlehne effektiv verhindern,
dass der Körper
des Insassen längs
der Sitzrückenlehne
nach oben und rückwärts hochgeht.
Da die Sitzrückenlehne
bei der vorliegenden Erfindung das Hochgehen des Insassenkörpers auf
diese Art und Weise verhindern kann, kann die vorliegende Erfindung
den Insassen in einer geeigneten Lage bezogen auf den Sitz gegenüber der
Kollision am hinteren Ende halten.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Steuerungsabschnitt so angeordnet bzw.
ausgelegt, dass er den Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt nicht
nur entsprechend dem Kollisions-Prädiktionssignal steuert, sondern
auch entsprechend einem Betätigungssignal,
welches von einem manuel len Sitz-Betätigungsabschnitt bzw. -feld erhalten
wird. Wenn das Kollisions-Prädiktionssignal empfangen
worden ist, steuert der Steuerungsabschnitt den Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt
so, dass die Sitzrückenlehne
veranlasst wird, bis in die praktisch vertikale aufrechte Position
mit beträchtlich höherer Geschwindigkeit
geschwenkt zu werden als dann, wenn das Betätigungssignal empfangen worden
ist.
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Wenn
der Fahrzeuginsasse das manuelle Sitzbetätigungsfeld, wie erwünscht, betätigt hat
und das resultierende Betätigungssignal
von dem manuellen Sitzbestätigungsfeld
empfangen worden ist, steuert der Steuerungsabschnitt den Schwenkungswinkel-Betätigungsabschnitt
so, dass der Schwenkungs- oder Zurücklehnungswinkel der Sitzrückenlehne
eingestellt wird. Wenn demgegenüber
das Kollisions-Prädiktionssignal
empfangen worden ist, steuert der Steuerungsabschnitt den Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt
so, dass die Geschwindigkeit, mit der die Sitzrückenlehne auf das Prädiktionssignal
hin bis in die praktisch vertikale aufrechte Position geschwenkt
wird, höher
ist als die Geschwindigkeit, mit der die Sitzrückenlehne auf das Betätigungssignal
von dem manuellen Sitzbetätigungsfeld her
in die aufrechte Position geschwenkt wird.
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Wenn
eine Kollision am hinteren Ende vorhergesagt worden ist, kann somit
die Sitzrückenlehne
sehr schnell bis in die praktisch vertikale aufrechte Stellung geschwenkt
werden, und zwar im Vergleich zu dem Fall, dass der Zurücklehnungswinkel
der Sitzrückenlehne
durch manuelle Betätigung
einzustellen ist. Folglich kann in dem Fall, dass eine Kollision
am hinteren Ende vorhergesagt worden ist, die Sitzrückenlehne
schnell genug bis in die praktisch vertikale aufrechte Position
geschwenkt werden, um auf die unmittelbar bevorstehende Kollision
am hinteren Ende angemessen vorbereitet zu sein. Daher kann sogar
dann, wenn eine extrem kurze Zeit vor der Kollision am hinteren
Ende vorliegt, eine angemessen stabile Lage des Insassen in Bezug
auf den Sitz sehr prompt und zuverlässig gewährleistet werden, und somit
kann die Lage des Insas sen zur Zeit des Auftretens einer Kollision
am hinteren Ende an verschiedene Bedingungen in einer stabilen Weise
angepasst werden.
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Nachstehend
werden bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
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1 eine
Draufsicht auf ein Fahrzeug, welches eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet,
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2 eine
Perspektivansicht, die einen rückwärtigen Bereich
des Fahrzeugs veranschaulicht, in welchem die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet ist,
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3 ein
Blockdiagramm der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4 ein
Flussdiagramm der Steuerung, die durch einen Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt in
der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgeführt
wird,
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5 eine
erste Ansicht, die das Verhalten der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert,
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6 eine
zweite Ansicht, die das Verhalten der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert,
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7 ein
Blockdiagramm, welches eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung veranschaulicht, die
eine erste Modifikation einer Steuerungseinheit verwendet,
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8 ein
Blockdiagramm, welches die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung zeigt, die eine zweite
Modifikation der Steuerungseinheit verwendet,
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9 ein
Blockdiagramm, welches die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung zeigt, die eine dritte Modifikation
der Steuerungseinheit verwendet, und
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10 eine
Darstellung, die eine konventionelle Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
schematisch zeigt.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe "vorn", "hinten", "links", "rechts", "obere", "untere", etc., die hier
benutzt sind, Richtungen angeben, wie sie von einem Menschen als
Fahrer eines Fahrzeugs gesehen werden, in welchem eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet ist.
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Das
Fahrzeug 11 in 1 ist ein Kraftfahrzeug, welches
in seinem mittleren Bereich am hinteren Ende mit einer eine Kollision
am hinteren Ende vorhersagenden Prädiktionseinheit 31 ausgestattet ist.
Die Prädiktionseinheit 31 sagt
vorher, dass ein äußerer Gegenstand 12 sich
zu nahe dem Fahrzeug 11 von hinten annähert und dass also eine Wahrscheinlichkeit
dafür vorhanden
ist, dass er gegen das Fahrzeug 11 von hinten stößt bzw.
mit diesem kollidiert (das ist ein möglicher Kollisionsgegenstand);
die betreffende Prädiktionseinheit
erzeugt ein Kollisions-Prädiktionssignal.
Hier sei angenommen, dass der "mögliche Kollisionsgegenstand 12" ein weiteres Fahrzeug
ist, welches hinter dem fraglichen Fahrzeug 11 fährt ("hinteres Fahrzeug").
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2 veranschaulicht
in einer Perspektivansicht einen hinteren Teil des Fahrzeugs 11,
bei dem ein Sitz 20 und die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 der
vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
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Wie
dargestellt, enthält
der Sitz 20 einen Sitzträger 22, der am Boden
des Fahrzeugs 21 befestigt ist, ein Sitzkissen oder Sitzunterteil 23,
welches auf dem Sitzträger 22 zur
Ausführung
einer Verschiebebewegung längs
der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
des Fahrzeugs 11 getragen ist, eine Sitzrückenlehne 24,
die an dem Sitzträger 22 zur Ausführung einer
Schwenkungsbewegung zwischen einer zurückgelehnten Stellung und einer
aufrechten Stellung angebracht ist, und eine Kopf stütze 25,
die an der Unterseite der Sitzrückenlehne 24 befestigt ist.
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Die
Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 der vorliegenden
Erfindung umfasst die oben erwähnte,
eine Kollision am hinteren Ende vorhersagende Prädiktionseinheit 31,
ein manuelles Sitzbetätigungsfeld 41 zur
manuellen Einstellung der Betätigung
des Sitzunterteiles 23 und der Sitzrückenlehne 24 und eine
Steuerungseinheit 51 zur Erzeugung von Steuerungssignalen
auf Betätigungssignale
hin, die von der eine Kollision am hinteren Ende vorhersagenden
Prädiktionseinheit 31 und
dem manuellen Sitzbetätigungsfeld 41 erhalten
werden. Die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 enthält außerdem einen
(nicht dargestellten) Sitzunterteil-Einstellungsabschnitt zur Einstellung
des Sitzunterteiles 23 mittels Kraft bzw. Leistung entsprechend
dem Steuersignal, welches von der Steuerungseinheit 51 her erhalten
wird, sowie einen Schwenkungswinkel-Einstellungsabschnitt 61 zur
Einstellung des Schwenkungswinkels oder Zurücklehnungswinkels der Sitzrückenlehne 24 durch
Antriebskraft.
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Die
eine Kollision am hinteren Ende vorhersagende Prädiktionseinheit 31 enthält einen
einen äußeren Gegenstand
hinten ermittelnden Detektiersensor 32 und einen Kollisionsvorhersage-/-bestimmungsabschnitt 33 zur
Prädiktion
eines möglichen kollidierenden
Objektes 12 (siehe 1) auf der Grundlage
eines Detektiersignals von dem einen äußeren Gegenstand am hinteren
Ende ermittelnden Sensor 32. Dadurch erzeugt die erzeugende
Prädiktionseinheit
ein Kollisions-Prädiktionssignal.
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Der
einen äußeren Gegenstand
hinten ermittelnde Detektiersensor 32 ist dazu vorgesehen,
einen unmittelbar hinter dem Fahrzeug 11 vorhandenen äußeren Gegentand
zu ermitteln, das heißt
einen möglichen
kollidierenden Gegenstand 12, und der den äußeren Gegenstand
hinten ermittelnde Detektiersensor 32 liegt vor in Form
eines Ultraschallsensors, eines Infrarotsensors, eines Ultraviolettsensors,
eines mit sichtbarem Licht arbeitenden Sensors, eines Lasersensors,
eines Sensors vom Radartyp oder einer Abbildungsvorrichtung (Kameravorrichtung),
wie einer CCD-Vorrichtung. Zumindest ein derartiger, einen äußeren Gegenstand
hinten ermittelnder Detektiersensor 32 ist an einem geeigneten
hinteren Bereich, wie einer hinteren Stoßstange 34 des Fahrzeugs 11 angeordnet,
wo dem Sensor 32 ermöglicht ist,
jeden möglichen
kollidierenden Gegenstand 12 zuverlässig zu ermitteln, der sich
unmittelbar dahinter befindet oder sich zu nahe an das Fahrzeug
annähert,
ohne durch Störungen
beeinflusst zu werden.
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Falls
ein Abstand Di zwischen dem Fahrzeug 11 und dem möglichen
kollidieren Gegenstand 12 (siehe 1) kleiner
ist als ein bestimmter Referenz-Abstandswert, und falls eine Annäherungsgeschwindigkeit
Sa des möglichen
kollidierenden Gegenstands 12 in Bezug auf das Fahrzeug 11 (siehe ebenfalls 1)
größer ist
als ein bestimmter Referenz-Geschwindigkeitswert, dann bestimmt
der Kollisions-Prädiktions-/-bestimmungsabschnitt 33,
dass eine große
Möglichkeit
bezüglich
des Gegenstands 12 gegeben ist, dass er tatsächlich von
hinten an das Fahrzeug 11 anstößt, wodurch ein Kollisions-Prädiktionssignal
erzeugt wird. Vorzugsweise ist der Kollisions-Prädiktions-/-bestimmungsabschnitt 33 ferner imstande
zu bestimmen, ob in dem Fall, dass der Gegenstand 12 tatsächlich an
dem Fahrzeug anstößt bzw.
mit diesem kollidiert, das Fahrzeug 11 einen solchen Aufprall
erfährt,
dass der Insasse auf dem Sitz 20 wesentlich beeinflusst
wird.
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Der
manuelle Sitz-Betätigungsabschnitt
bzw. das manuelle Sitzbetätigungsfeld 41 liegt
vor in Form eines Betätigungsschaltfeldes,
welches einen Betätigungshebel 41a zur
Einstellung des Sitzunterteiles 23 und einen Betätigungshebel 41b zur
Einstellung der Sitzrückenlehne 24 enthält. Das
Betätigungsschaltfeld 41 befindet
sich nahe einer Hand des auf dem Sitz 20 sitzenden Insassen.
Auf eine Betätigung des
Sitzunterteil-Betätigungshebels 41a durch
den Insassen oder dergleichen hin erzeugt das manuelle Sitzbetätigungsfeld 41 Betätigungssignale
zur Steuerung der Neigungs- und Verschiebebewegung in der Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
des Sitzunterteiles 23. Außerdem erzeugt das manuelle
Sitzbetätigungsfeld 41 auf
eine Betätigung
des Sitzrückenlehnen-Betätigungshebels 41b durch
die Bedienperson oder dergleichen ein Betätigungssignal zur Steuerung
des Neigungs- oder Schwenkungswinkels (Zurücklehnungswinkels) der Sitzrückenlehne 24.
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Der
Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt 61 enthält einen
elektrischen Sitzrückenlehnen-Antriebsmotor 62 (nachstehend
einfach als "Motor 62" bezeichnet), einen Übertragungsmechanismus 63 zur Übertragung
der Antriebskraft des Motors 62 in verminderter Höhe und einen
Zurücklehnungsmechanismus 64 zur
Schwenkung der Sitzrückenlehne 24 zwischen
der zurückgelehnten
Stellung und der aufrechten Stellung mittels der Antriebskraft,
die von dem Übertragungsmechanismus 63 übertragen
wird. Der Motor 62 liegt beispielsweise vor in Form eines Gleichstrommotors.
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Die
folgenden Abschnitte bzw. Absätze
beschreiben Einzelheiten der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 lediglich
in Bezug auf die Steuerung der Sitzrückenlehne 24.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 der
vorliegenden Erfindung.
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Die
Steuerungseinheit 51 der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 enthält einen
Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52,
eine Motorantriebsschaltung 53 und eine Leistungsabgabeschaltung 54;
die Steuerungseinheit 51 empfängt außerdem ein Sitzrückenlehnen-Positionssignal
von einem Positionssensor 42. Der Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 steuert
den Motor 62 und die Leistungsabgabeschaltung 54 über die
Motorantriebsschaltung 53 entsprechend dem Kollisions-Prädiktionssignal
von der eine Kollision am hinteren Ende vorhersagenden Prädiktionseinheit 31,
entsprechend den Betätigungssignalen
von dem manuellen Sitzbetätigungsfeld 41 und
entsprechend dem Sitzrückenlehnen-Positionssignal
von dem Positionssensor 42. Der Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 umfasst
beispielsweise einen Mikrocomputer und dessen periphere Einrichtungen.
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Der
Positionssensor 42 ermittelt eine geneigte Position, das
heißt
den Neigungswinkel (Zurücklehnungswinkel)
der Sitzrückenlehne 24 gemäß 2;
der Positionssensor 42 liegt beispielsweise vor in Form
eines Sensors zur Ermittlung einer Phase eines Rotors des Motors 62.
Durch eine solche Ermittlung der Rotorphase ist es möglich, den
Zurücklehnungswinkel
der Sitzrückenlehne 24 zu
bestimmen.
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Die
Motorantriebsschaltung 53, die mit der Leistung von der
Spannungsversorgungsschaltung 54 gespeist wird, liefert
die elektrische Leistung an dem Motor 62 entsprechend den
Steuersignalen von dem Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52.
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Die
Netzteil- bzw. Spannungsversorgungsschaltung 54 liefert
dem Motor 62 eine von zwei verschiedenen Speisespannungen;
zu diesem Zweck enthält
die Spannungsversorgungsschaltung 54 eine Batterie 55,
eine Spannungserhöhungsschaltung 56 und
einen Spannungsschalter 57. Die Spannungserhöhungsschaltung 56 erhöht die Abgabespannung der
Batterie 56, um eine Spannung zu erzeugen, die höher ist
als die ursprüngliche
Batteriespannung; sie liegt beispielsweise vor in Form einer Wechsel-
bzw. Umrichterschaltung.
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Auf
ein Steuersignal von dem Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 wählt der
Spannungsschalter 57 eine der beiden Speisespannungen aus, um
sie an die Motorantriebsschaltung 53 abzugeben; der Spannungsschalter 57 liegt
beispielsweise vor in Form eines Relais (die Darstellung der Erregerspule des
Relais ist weggelassen). Der Spannungsschalter 57 verhält sich
wie folgt.
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Normalerweise
wird ein beweglicher Kontakt 57a veranlasst, einen ersten
feststehenden Kontakt 57b entsprechend einem Steuerungssignal
zu berühren,
der durch den Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 auf
das Betätigungssignal
von dem manuellen Sitzbetätigungsfeld 41 hin
erzeugt wird, so dass von der Batterie 55 elektrische Leistung über einen elektrischen
Leistungskanal 58 an die Motorantriebsschaltung 53 abgegeben
wird. Der bewegliche Kontakt 57a wird veranlasst, auf ein
Steuerungssignal hin einen zweiten feststehenden Kontakt 57c zu
berühren;
dieses Steuerungssignal wird durch den Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 auf
ein Kollisions-Prädiktionssignal
von dem eine Kollision am hinteren Ende vorhersagenden Prädiktionsabschnitt 31 erzeugt,
so dass eine eine hohe Spannung führende elektrische Leistung
von der Batterie 55 an die Motorantriebsschaltung 53 über einen
weiteren bzw. anderen elektrischen Leistungskanal 59 abgegeben
wird.
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Generell
weist der Gleichstrommotor eine Charakteristik auf, gemäß der die
Anzahl von Umdrehungen des Motors im wesentlichen im Verhältnis zur Intensität einer
zugeführten
Spannung oder Leistung zunimmt. Wenn eine normale Spannung von der
Batterie 55 dem Motor 62 zugeführt wird, der bei dem dargestellten
Beispiel ein Gleichstrommotor ist, dann dreht sich der Motor 62 somit
mit einer normalen Drehzahl bzw. Geschwindigkeit (das heißt mit einer normalen
Anzahl von Umdrehungen). Um das Verständnis der Beschreibung zu erleichtern,
wird die von der Batterie 55 gelieferte normale Spannung
als "niedrige Spannung" bezeichnet, und
die Drehung des Motors 62 bei der niedrigen Spannung wird
als "Drehung mit
niedriger Drehzahl" bezeichnet.
Wenn andererseits eine hohe Spannung von der Batterie 55 an
den Motor 62 abgegeben wird, wird der Motor 62 mit
einer hohen Drehzahl (Drehung mit hoher Drehzahl bzw. Geschwindigkeit)
gedreht. Durch die Spannungsumschaltsteuerung mittels des Auswahlschalters 57 kann
nämlich
der Motor 62 auf der Grundlage des Kollisions-Prädiktionssignals
auf die normale oder niedrige Drehzahl und auf die hohe Drehzahl eingestellt
werden.
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Auf
das Kollisions-Prädiktionssignal
hin wird die Sitzrückenlehne 24 (siehe 2)
mit Hilfe des Motors 62 derart angetrieben, dass sie sehr
schnell während
einer extrem kurzen Zeitspanne in die aufrechte Position schwenkt.
Aufgrund einer derart extrem kurzen Antriebszeit hat die Wärmeerzeugung durch
den Motor 62 extrem geringe Einflüsse sogar dann, wenn dem Motor 62 kurzzeitig
eine eine Nennspannung überschreitende
Spannung zugeführt
wird; daher werden die obigen Anordnungen keine nennenswerten Unannehmlichkeiten
hervorrufen.
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Anschließend erfolgt
eine Beschreibung einer beispielhaften Steuerung, die durch den
Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 auszuführen ist, der
durch einen Mikrocomputer ausgeführt
ist, wozu auch auf 4 und auf 2 und 3 Bezug
genommen wird.
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4 zeigt
ein Ablauf- bzw. Flussdiagramm der Steuerung, die durch den Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 ausgeführt wird.
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Schritt
ST101: Es wird bestimmt, ob ein Kollisions-Prädiktionssignal von der eine
Kollision am hinteren Ende vorhersagenden Prädiktionseinheit 31 empfangen
worden ist. Bei einer NEIN-Bestimmung verzweigt die Steuerung zum
Schritt ST102, während die
Steuerung bei einer JA-Bestimmung zum Schritt ST106 weitergeht.
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Schritt
ST102: Es wird ferner bestimmt, ob ein Betätigungssignal von dem manuellen
Sitzbetätigungsfeld 41 empfangen
worden ist. Bei einer NEIN-Bestimmung kehrt die Steuerung zum Schritt ST101
zurück,
während
die Steuerung bei einer JA-Bestimmung zum Schritt ST103 weitergeht.
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Schritt
ST103: Das von dem manuellen Betätigungsfeld 41 empfangene
Betätigungssignal
wird gelesen.
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Schritt
ST104: Der Spannungsschalter 57 wird zum Kontakt mit der
niedrigen Spannung umgeschaltet, um den Motor 62 in den
Betrieb mit niedriger Drehzahl zu bringen.
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Schritt
ST105: Der Motor 62 wird entsprechend dem Betätigungssignal
von dem manuellen Sitzbetätigungsfeld 41 derart
gesteuert, dass der Schwenkungswinkel (Zurücklehnungswinkel) der Sitzrückenlehne 24 gesteuert
wird, und sodann kehrt die Steuerung zum Schritt ST101 zurück. Entsprechend
dem Betätigungssignal,
welches auf eine Handhabung des Sitzrückenlehnenhebels 41b erzeugt
wird, erzeugt der Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 nämlich ein
Steuersignal und gibt dieses an den Motor 62 über die
Motoransteuerschaltung bzw. Motortreiberschaltung 53 ab.
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Schritt
ST106: Der Spannungsschalter 57 wird zu dem die hohe Spannung
führenden
Kontakt umgeschaltet, um den Motor 62 in den Betrieb mit
hoher Drehzahl zu bringen bzw. einzustellen.
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Schritt
ST107: Der Motor 62 wird so gesteuert, dass die Sitzrückenlehne 24 eine
praktisch vertikale (das heißt
vollständig)
aufrechte Position einnimmt. Bei einer NEIN-Bestimmung wird der
Schritt ST107 wiederholt, während
die Steuerung bei einer JA-Bestimmung zu einem Ende gebracht wird.
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Schritt
ST108: Es wird ferner bestimmt, ob die Sitzrückenlehne 24 bis in
die praktisch vertikale aufrechte Stellung geschwenkt worden ist.
Mit Hilfe des Positionssensors 42 kann ermittelt werden,
dass die Sitzrückenlehne 24 sich
nunmehr in der praktisch vertikalen aufrechten Position befindet.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, führt der
Sitzrückenlehnen-Steuerungsabschnitt 52 dann,
wenn ein Kollisions-Prädiktionssignal
von der eine Kollision am hinteren Ende vorhersagenden Prädiktionseinheit 31 empfangen
worden ist, die Steuerung auf das Prädiktionssignal hin mit einer
höheren
Priorität
aus, wodurch der Motor 62 so gesteu ert wird, dass die Sitzrückenlehne 24 die
praktisch vertikale (das heißt
vollständig)
aufrechte Position einnimmt.
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Nunmehr
wird das Verhalten der in der oben beschriebenen Weise aufgebauten
Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 unter Bezugnahme
auf die 5 und 6 erläutert.
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5 veranschaulicht
in einer ersten erläuternden
Darstellung das Verhalten der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30,
wobei insbesondere gezeigt ist, dass ein möglicher kollidierender Gegenstand
(hinteres Fahrzeug) sich dem Fahrzeug 11 von hinten her
nähert.
Hier wird der Sitz 20 so genutzt, dass die Sitzrückenlehne 24 um
einen Schwenkungs- oder Rücklehnungswinkel αr von der
vertikalen Linie Ve aus nach hinten geneigt ist, um dem Insassen
Mn einen geeigneten Sitzkomfort zu bieten. Wenn der Insasse Mn das
manuelle Sitzbetätigungsfeld 41 gegebenenfalls
betätigt
hat, wird das durch das Betätigungsfeld 41 erzeugte
Betätigungssignal an
die Steuerungseinheit 51 abgegeben, so dass die Steuerungseinheit 51 den
Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt 61 entsprechend dem
betreffenden Betätigungssignal
so steuert, dass der Zurücklehnungswinkel αr der Sitzrückenlehne 24 eingestellt
wird.
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Wenn
in einem solchen Nutzungszustand die eine Kollision am hinteren
Ende vorhersagende Prädiktionseinheit 31 vorhergesagt
hat, dass sich ein möglicher
kollidierender Gegenstand 12 zu nahe an das Fahrzeug 11 von
hinten her annähert,
steuert die Steuerungseinheit 51 den Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt 61 so,
dass die Sitzrückenlehne 24 automatisch
in eine Richtung des Pfeiles Fr bis in die praktisch vertikale aufrechte
Position geschwenkt wird, wie dies in 6 veranschaulicht
ist.
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6 veranschaulicht
in einer zweiten erläuternden
Darstellung das Verhalten der Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung,
wobei insbesondere gezeigt ist, dass die Sitzrückenlehne 24 bis in
die praktisch vertikale aufrechte Position geschwenkt worden ist.
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Falls
der mögliche
kollidierende Gegenstand 12 tatsächlich mit dem Fahrzeug 11 von
hinten her kollidiert ist (das heißt an dem hinteren Ende des Fahrzeugs 11 angestoßen hat),
würde die
obere Hälfte
des Körpers
des Fahrzeuginsassen Mn aufgrund des Trägheitsvermögens des betreffenden Fahrzeuginsassen
Mn, nämlich
der Rückwirkungskraft der
Kollision in Rückwärtsrichtung
beschleunigt werden. Da die Sitzrückenlehne 24 unmittelbar
vor der Kollision bereits bis in die praktisch vertikale aufrechte
Position geschwenkt worden ist, kann die Sitzrückenlehne 24 indessen
ein unerwünschtes "Hochgehen" des Körpers des
Insassen Mn wirksam verhindern, das heißt sie kann verhindern, dass
der Körper des
Insassen längs
der Sitzrückenlehne 24 nach oben
und nach hinten geschleudert wird. Da die Schutzvorrichtung der
Erfindung das Hochgehen des Körpers
des Insassen auf diese Art und Weise verhindern kann, kann sie den
Insassen in einer geeigneten Lage in Bezug auf den Sitz 20 gegenüber der am
hinteren Ende erfolgten Kollision halten. Darüber hinaus kann die Schutzvorrichtung
der vorliegenden Erfindung die Schutzfunktion eines Sicherheitsgurtes und
eines Airbags, die für
den auf dem Sitz 20 sitzenden Insassen Mn vorgesehen sind,
steigern. Es sei darauf hingewiesen, dass in 6 mit dem
Bezugszeichen 11a der Dachhimmel des Fahrzeugabteils, mit
Hd der Kopf des Insassen Mn und mit Ne der Hals des Insassen Mn
bezeichnet sind.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn das Kollisions-Prädiktionssignal
von der eine Kollision am hinteren Ende vorhersagenden Prädiktionseinheit 31 empfangen
worden ist, die Steuerungseinheit 51 den Schwenkungswinkel-Einstellabschnitt 61 derart
steuert, dass die Geschwindigkeit, mit der die Sitzrückenlehne 24 auf
das Prädiktionssignal
hin bis in die praktisch vertikale aufrechte Position geschwenkt
wird, höher
ist als die Geschwindigkeit, mit der die Sitzrückenleh ne 24 auf das
Betätigungssignal von
dem manuellen Sitzbetätigungsfeld 41 in
die aufrechte Position geschwenkt wird.
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Wenn
eine Kollision am hinteren Ende vorhergesagt worden ist, kann die
Sitzrückenlehne 24 sehr
schnell im Vergleich zu dem Fall bis in die praktisch vertikale
aufrechte Position geschwenkt werden, dass der Zurücklehnungswinkel αr der Sitzrückenlehne 24 durch
manuelle Betätigung
einzustellen ist. Folglich kann die Sitzrückenlehne 24 dann, wenn
eine Kollision am hinteren Ende vorhergesagt worden ist, schnell
genug bis in die praktisch vertikale aufrechte Position geschwenkt
werden, um eine geeignete Vorbereitung für die bevorstehende Kollision am
hinteren Ende vorzunehmen. Sogar dann, wenn eine extrem kurze Zeitspanne
vor der Kollision am hinteren Ende gegeben ist, kann daher eine
geeignete stabile Lage des Insassen Mn in Bezug auf den Sitz 20 sehr
schnell und zuverlässig
gewährleistet werden,
so dass die Lage des betreffenden Insassen an verschiedene Zustände in einer
stabilen Weise zur Zeit des Auftretens der Kollision am hinteren Ende
angepasst werden kann.
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Die
folgenden Abschnitte beschreiben Modifikationen der Steuerungseinheit 51 unter
Bezugnahme auf die 7 bis 9, wobei
dieselben Elemente wie bei der Ausführungsform gemäß 3 mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet sind und zur Vermeidung einer unnötigen Verdoppelung
nicht beschrieben werden.
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7 veranschaulicht
in einem ähnlichen Diagramm
wie 3 die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30,
welche eine erste Modifikation der Steuerungseinheit 51 verwendet.
Die erste Modifikation der Steuerungseinheit 51 ist dadurch
gekennzeichnet, dass eine Spannungsversorgungsschaltung 54A anstelle
der Spannungsversorgungsschaltung 54 gemäß 3 enthalten
ist. Bei der ersten Modifikation enthält die Spannungsversorgungsschaltung 54A eine
Zusatzspannungsquelle 71 zusätzlich zu der Batterie 55 als
Hauptspannungsquelle. Die Zu satzspannungsquelle 71 ist
anstelle der Spannungserhöhungsschaltung 56 gemäß 3 vorgesehen,
und sie liegt vor in Form einer Batterie von höherer Spannung als jene der
Hauptspannungsquelle 55.
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Der
Spannungsschalter 57 kann zwischen (1) einem Leistungs- bzw. Energiekanal 72 zur
Lieferung einer niedrigen Speisespannung an die Motorantriebsschaltung 53 lediglich
von der Hauptspannungsquelle 55 und (2) einem Leistungs-
bzw. Energiekanal 73 umschalten zur Lieferung einer hohen Speisespannung
an die Motorantriebsschaltung 53 von der Hauptspannungsquelle 55 und
der damit in Reihe geschalteten Zusatzspannungsquelle 71.
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8 veranschaulicht
in einem ähnlichen Blockdiagramm
wie 7 die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30,
welche eine zweite Modifikation der Steuerungseinheit 51 verwendet.
Die zweite Modifikation der Steuerungseinheit 51 ist dadurch
gekennzeichnet, dass eine Spannungsversorgungsschaltung 54B anstelle
der Spannungsversorgungsschaltung 54A gemäß 7 enthalten
ist; die Spannungsversorgungsschaltung 54B ist nämlich so angeordnet
bzw. ausgelegt, dass mittels des Spannungsschalters 57 zwischen
Haupt- und Zusatzspannungsquellen 55 und 71 umgeschaltet
wird, die einander parallel geschaltet sind. Der Spannungsschalter 57 kann
nämlich
zwischen (1) einem Leistungs- bzw. Energiekanal 81 zur
Lieferung der niedrigen Speisespannung an die Motorantriebsschaltung 53 von
der Hauptspannungsquelle 55 und (2) einem Leistungs- bzw.
Energiekanal 82 umschalten, um die hohe Speisespannung
an die Motorantriebsschaltung 53 von der Zusatzspannungsquelle 71 abzugeben.
Die Zusatzspannungsquelle 71 kann ein Kondensator sein.
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9 veranschaulicht
in einem ähnlichen Blockdiagramm
wie 3 die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30,
die eine dritte Modifikation der Steuerungseinheit 51 verwendet.
Die dritte Modifikation der Steuerungseinheit 51 ist dadurch
ge kennzeichnet, dass sie eine Motorantriebsschaltung 53A anstelle
der Motorantriebsschaltung 53 gemäß 3 enthält und eine
Spannungsabgabeschaltung 54C anstelle der Spannungsabgabeschaltung 54 gemäß 3 aufweist.
Bei der dritten Modifikation enthält die Spannungsabgabeschaltung 54C lediglich die
Batterie 55, um der Motorantriebsschaltung 53A elektrische
Energie von der Batterie 55 her zuzuführen.
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Genauer
gesagt wird bei der dritten Modifikation der Motor 62 von
der Motorantriebsschaltung 53A unter Verwendung des Impulsbreitenmodulationssystems
angesteuert, um dem Motor 62 Impulsspannungen zuzuführen. Somit
erzeugt die Motorantriebsschaltung 53A in der Impulsbreite
gesteuerte Impulssignale entsprechend den Steuersignalen von dem
Sitzrückenlehnen-Steuerungsfeld 52 und
gibt die so erzeugten, in der Impulsbreite gesteuerten Impulssignale
an den Motor 62 ab, um dadurch die Drehung des Motors 62 zu
steuern.
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Noch
genauer gesagt bewirkt die Motorantriebsschaltung 53A entweder,
dass sich der Motor 62 mit niedriger Drehzahl dreht, indem
Impulsspannungen mit einem kleinen Tastverhältnis entsprechend dem Betätigungssignal
von dem manuellen Sitzbetätigungsfeld 41 erzeugt
werden, oder die betreffende Motorantriebsschaltung veranlasst den
Motor 62, sich mit hoher Drehzahl zu drehen, indem Impulsspannungen
mit einem größeren Tastverhältnis (beispielsweise
mit einem Tastverhältnis
von 100) entsprechend dem Kollisions-Prädiktionssignal von dem eine
Kollision am hinteren Ende vorhersagenden Prädiktionsabschnitt 31 erzeugt
werden.
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Es
dürfte
einzusehen sein, dass der Sitz 20, bei dem die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 angewandt
ist, irgendein anderer Fahrzeugsitz als der eine Sitz in der hintersten
Sitzreihe sein kann.
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Wie
aus vorstehendem ersichtlich ist, kann die Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung 30 der
vorliegenden Erfindung in geeig neter Weise bei Kraftfahrzeugen,
Zügen und
anderen Fahrzeugen angewandt werden, die mit Sitzen versehen sind,
welche über
zurücklehnbare
Sitzrückenlehnen
verfügen.