DE102022211353A1

DE102022211353A1 - Method for operating a restraint device for passengers in a motor vehicle, as well as a steering column adjustment system and a motor vehicle for carrying out this method

Info

Publication number: DE102022211353A1
Application number: DE102022211353.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias Freudenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Rückhaltevorrichtung (10) von Insassen (12) in einem Kraftfahrzeug (11), insbesondere in einem autonom fahrenden Kraftfahrzeug (11), sowie ein Lenksäulen-Verstellsystem (10) und ein Kraftfahrzeug (12) zum Ausführen dieses Verfahrens, wobei ein Lenkelement (14) des Kraftfahrzeugs (11) mittels eines Elektromotors (20) entlang einer Lenksäule (16) verstellbar ist, und beim Erkennen eines bevorstehenden Unfalls mittels einer Precrash-Sensorik (32) das Lenkelement (14) rechtzeitig in eine Crash-Position verstellt wird, bei der ein im Kraftfahrzeug (11) angeordneter Airbag (30) im Crash-Fall eine optimale Schutzwirkung für den Insassen (12) entfalten kann.The invention relates to a method for operating a restraint device (10) for occupants (12) in a motor vehicle (11), in particular in an autonomously driving motor vehicle (11), as well as a steering column adjustment system (10) and a motor vehicle (12) for carrying out this method, wherein a steering element (14) of the motor vehicle (11) can be adjusted along a steering column (16) by means of an electric motor (20), and when an impending accident is detected by means of a pre-crash sensor system (32), the steering element (14) is adjusted in good time into a crash position in which an airbag (30) arranged in the motor vehicle (11) can provide optimal protection for the occupant (12) in the event of a crash.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Rückhaltevorrichtung von Insassen in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Lenksäulen-Verstellsystem und ein Kraftfahrzeug zum Ausführen dieses Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method for operating a restraint device for passengers in a motor vehicle, as well as a steering column adjustment system and a motor vehicle for carrying out this method according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Mit der WO 2012/013224 A1 ist ein Insassenschutzsystem bekannt geworden, bei dem nach dem Erkennen einer Gefahrensituation durch eine Precrash-Funktion des Fahrzeugs eine Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzes angesteuert wird. Dabei wird beispielsweise die Sitzneigung oder die Lehnenneigung derart verstellt, dass der Insasse eine für die Rückhaltesysteme optimale Position einnimmt. Das Insassenschutzsystem weist eine Vorrichtung zur Insassenklassifizierung auf. Dadurch kann erkannt werden, ob ein Sitz besetzt ist, oder die Größe des Insassen abgeschätzt werden. Diese Information der Insassenklassifizierung wird für die Betätigung des Insassenschutzsystems herangezogen.With the WO 2012/013224 A1 An occupant protection system has become known in which, after a dangerous situation has been detected by a pre-crash function of the vehicle, an adjustment device for the vehicle seat is activated. For example, the seat inclination or the backrest inclination is adjusted so that the occupant assumes an optimal position for the restraint systems. The occupant protection system has a device for occupant classification. This makes it possible to detect whether a seat is occupied or to estimate the size of the occupant. This information from the occupant classification is used to operate the occupant protection system.

Aus der DE 10 2020 130 700 A1 ist eine Lenksäule mit mindestens zwei axial verstellbaren Abschnitten bekannt, bei der ein bewegliches Element während eines Aufprall-Ereignisses mittels einer pyrotechnischen Ladung in eine ausgefahrene Position gefeuert wird. Eine solche Ausführung ist jedoch irreversibel und kann nur zum Ausfahren des Lenkelements verwendet werden. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.From the EN 10 2020 130 700 A1 A steering column with at least two axially adjustable sections is known, in which a movable element is fired into an extended position during an impact event by means of a pyrotechnic charge. However, such a design is irreversible and can only be used to extend the steering element. These disadvantages are to be remedied by the solution according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Rückhaltevorrichtung von Insassen in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Lenksäulen-Verstellsystem und ein Kraftfahrzeug zum Ausführen dieses Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch das schnelle Verstellen des Lenkelements entlang der Lenksäule bei einem bevorstehenden Unfall die Wirkung des Airbags und/oder anderer Rückhaltemittel erhöht werden kann. Dabei kann gewährleistet werden, dass sich der Airbag optimal entfalten kann, und auch schon vor dem Zünden ideal gegenüber der Fahrerposition positioniert ist.The method according to the invention for operating a restraint device for occupants in a motor vehicle, as well as a steering column adjustment system and a motor vehicle for carrying out this method according to the type of the independent claims have the advantage that the effect of the airbag and/or other restraint means can be increased by quickly adjusting the steering element along the steering column in the event of an impending accident. This ensures that the airbag can deploy optimally and is ideally positioned in relation to the driver's position even before it is fired.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung möglich. Ist beispielsweise der Airbag innerhalb des Lenkelements angeordnet, kann beim Erkennen eines bevorstehenden Unfalls das Lenkelement mittels der Schnell-Verstellung so weit auf den Fahrer zu bewegt werden, dass der Abstand des zu zündenden Airbags gegenüber dem Fahrer die maximale Sicherheit garantiert. Dabei kann im autonomen Fahrbetrieb, bei dem das Lenkelement weit ein gefahren ist, der Airbag rechtzeitig vor dem Aufprall in eine optimale Position verstellt werden.The measures listed in the dependent claims enable advantageous further developments and refinements of the invention. For example, if the airbag is arranged within the steering element, when an impending accident is detected, the steering element can be moved so far towards the driver using the quick adjustment that the distance of the airbag to be fired from the driver guarantees maximum safety. In autonomous driving mode, in which the steering element is retracted far, the airbag can be adjusted to an optimal position in good time before the impact.

Ist in einer alternativen Ausführung der Airbag nicht im Lenkelement, sondern im Armaturenbrett integriert, kann hier in einer Precrash-Situation das Lenkelement zum Armaturenbrett hin bewegt werden, damit das Lenkelement das Aufblasen des Airbags nicht behindert. Damit kann im normalen Fahrbetrieb, bei dem der Fahrer das Lenkelement betätigt, beim Erkennen eines bevorstehenden Unfalls durch das schnelle Einfahren des Lenkelements ein Freiraum für die Entfaltung des Airbags geschaffen werden.If, in an alternative design, the airbag is integrated in the dashboard rather than in the steering element, the steering element can be moved towards the dashboard in a pre-crash situation so that the steering element does not hinder the inflation of the airbag. This means that in normal driving conditions, in which the driver operates the steering element, space can be created for the airbag to deploy by quickly retracting the steering element when an impending accident is detected.

Besonders vorteilhaft ist es, dass durch die Schnell-Verstellung der Lenksäule nur genau ein Airbag entweder im Lenkelement oder im Armaturenbrett notwendig ist, und dadurch auf die Verwendung von zwei Airbags für verschiedene Positionen des Lenkelements verzichtet werden kann. Somit kann beispielsweise sowohl für einen autonomen Fahrzustand mit eingefahrenem Lenkelement, als auch für einen aktiven Fahrzustand mit ausgefahrenem Lenkelement mit einem einzigen Airbag für den Fahrer dessen zuverlässiges, präzise positioniertes Aufblasen garantiert ist.It is particularly advantageous that the quick adjustment of the steering column means that only one airbag is required, either in the steering element or in the dashboard, and this means that the use of two airbags for different positions of the steering element is not necessary. This means that, for example, a single airbag can guarantee reliable, precisely positioned inflation for the driver in both an autonomous driving state with the steering element retracted and an active driving state with the steering element extended.

Zur Verstellung der Lenksäule weist diese zwei oder mehr Teile auf, die in Axialrichtung der Lenksäule gegeneinander verschiebbar angeordnet sind. Dabei können die einzelnen Teile beispielsweise teleskopartig ineinander geschoben und auseinander gezogen werden. Dadurch lässt sich die Gesamtlänge der Lenksäule elektromotorisch verändern, sodass das Lenkelement von einer vollständig ausgefahrenen Position - bei dem der Fahrer das Lenkelement in den Händen hält - in eine vollständig eingefahrene Position am oder innerhalb des Armaturenbretts verstellt werden kann. Der Elektromotor der Schnellverstellung kann dabei an einem ersten Teil befestigt sein, um ein zweites oder drittes Teil, axialgegen das erste Teil zu verschieben.To adjust the steering column, it has two or more parts that are arranged so that they can be moved relative to one another in the axial direction of the steering column. The individual parts can be pushed into one another and pulled apart like a telescope, for example. This allows the overall length of the steering column to be changed using an electric motor, so that the steering element can be adjusted from a fully extended position - where the driver holds the steering element in his hands - to a fully retracted position on or inside the dashboard. The electric motor for the quick adjustment can be attached to a first part in order to move a second or third part axially relative to the first part.

Als Elektromotor kann sowohl ein DC-Motor, als auch ein elektronisch kommutierter EC-Motor mit ausreichend hoher Leistung verwendet werden. Die typische Precrash-Zeit, innerhalb derer die Lenksäule verstellt werden muss, beträgt typischerweise 200 ms. In dieser Zeit wird das Lenkelement beispielsweise um 200 mm bis 400 mm verstellt. Daher kann bevorzugt die maximale Verstellgeschwindigkeit bis zu 1000 mm/s erreichen, sollte doch mindestens 100 mm/s oder 200 mm/s betragen.Both a DC motor and an electronically commutated EC motor with sufficiently high power can be used as the electric motor. The typical pre-crash time within which the steering column must be adjusted is typically 200 ms. During this time, the steering element is adjusted by 200 mm to 400 mm, for example. Therefore, the maximum adjustment speed can preferably reach up to 1000 mm/s, but should be at least 100 mm/s or 200 mm/s.

Das Abtriebsmoment des Elektromotors wird bevorzugt mittels einer Getriebeeinheit übertragen, die die beiden benachbarten Teile der Lenksäule miteinander verbindet. So kann die Getriebeeinheit beispielsweise als Spindelantrieb oder als Zahnstangenantrieb ausgebildet sein, bei der das zweite Teil der Lenksäule entlang der Spindel oder der Zahnstange gegenüber dem ersten Teil verschoben wird, an dem der Elektromotor befestigt ist.The output torque of the electric motor is preferably transmitted by means of a gear unit that connects the two adjacent parts of the steering column to one another. For example, the gear unit can be designed as a spindle drive or as a rack and pinion drive, in which the second part of the steering column is moved along the spindle or the rack relative to the first part to which the electric motor is attached.

In der Precrash-Zeit kann zusätzlich zum Verstellen der Lenksäule in Axialrichtung auch der Fahrersitz des Fahrzeugs verstellt werden, um den Fahrer in eine optimale Position für das Betätigen der Rückhalte-Systeme, insbesondere des Fahrer-Airbags zu bewegen. Dabei kann der Fahrer beispielsweise aus einer Liegeposition während dem autonomen Fahren mittels einer Schnell-Verstellung in eine aufrechte Sitzposition gebracht werden, indem einzelne Sitzkomponenten, wie beispielsweise die Rückenlehne oder die Sitzneigung oder die Kopfstütze verstellt werden. Ebenso kann auch die Gesamtposition des Sitzes in Längsrichtung entsprechend in der Precrash-Zeit verstellt werden.In the pre-crash period, in addition to adjusting the steering column in the axial direction, the driver's seat of the vehicle can also be adjusted in order to move the driver into an optimal position for activating the restraint systems, in particular the driver's airbag. For example, the driver can be brought from a lying position to an upright sitting position during autonomous driving using a quick adjustment by adjusting individual seat components, such as the backrest or the seat inclination or the headrest. The overall position of the seat in the longitudinal direction can also be adjusted accordingly in the pre-crash period.

Zur Ermittlung der Position des Lenkrads ist bevorzugt im Elektromotor eine Positionserfassung integriert, die inkremental den Verstellen Weg der gegeneinander verstellten Teile der Lenksäule ermittelt. Dazu kann beispielsweise im Elektromotor ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor integriert sein. Zur Ermittlung der Verstellkraft, die der Elektromotor aufbringt, kann als Motorgröße ein Motorstrom oder eine Motordrehzahl genutzt werden, um insbesondere eine Einklemmschutzfunktion des Lenkelements zu realisieren. Dadurch kann verhindert werden, dass der Fahrer unbeabsichtigt zwischen dem Lenkelement und dem Fahrersitz eingeklemmt wird.To determine the position of the steering wheel, a position sensor is preferably integrated in the electric motor, which incrementally determines the adjustment path of the parts of the steering column that are adjusted relative to one another. For this purpose, a Hall sensor or an optical sensor can be integrated in the electric motor, for example. To determine the adjustment force that the electric motor applies, a motor current or a motor speed can be used as a motor variable, in particular to implement an anti-pinch function for the steering element. This can prevent the driver from being accidentally pinched between the steering element and the driver's seat.

In einer weiteren Ausführung kann sowohl die Position des Lenkelements, als auch des Fahrers, bzw. der Sitzkomponenten mittels einer Innenraum-Sensorik erfasst werden. Die Innenraum-Sensorik kann beispielsweise eine Innenraumkamera oder Radar-Sensoren oder Ultraschall-Sensoren oder Infrarot-Sensoren aufweisen, um die Abstände zwischen dem Lenkelement und dem Fahrer zu erfassen. Damit kann die optimale Sol-Position des Lenkelement für den Crashfall sehr präzise ermittelt werden und durch die Schnell-Verstellung entsprechend angefahren werden.In a further embodiment, the position of the steering element as well as the driver or the seat components can be recorded using an interior sensor system. The interior sensor system can, for example, have an interior camera or radar sensors or ultrasonic sensors or infrared sensors to record the distances between the steering element and the driver. This means that the optimal target position of the steering element in the event of a crash can be determined very precisely and can be approached accordingly using the quick adjustment.

Um den Fahrer beim autonomen Fahren einen maximalen Bewegungs-Freiraum zu ermöglichen, kann das Lenkelement in einer bevorzugten Ausführung vollständig in das Armaturenbrett eingefahren werden. Gegebenenfalls kann hierbei auch das Lenkelement zusätzlich gegenüber der Lenksäule verstellt oder verkippt werden, um besser in das Armaturenbrett integriert werden zu können. Ist bei dieser Ausführung der Airbag im Armaturenbrett angeordnet, wird das Aufblasen des Airbags durch das Lenkelement in keinster Weise behindert. Ist der Airbag hingegen im Lenkelement angeordnet, wird dieses innerhalb der Precrash-Zeit mittels der Schnell-Verstellung aus dem Armaturenbrett in die optimale Crash-Position ausgefahren.In order to give the driver maximum freedom of movement during autonomous driving, the steering element can be retracted completely into the dashboard in a preferred design. If necessary, the steering element can also be adjusted or tilted relative to the steering column in order to be better integrated into the dashboard. If the airbag is located in the dashboard in this design, the inflation of the airbag is not hindered in any way by the steering element. If, on the other hand, the airbag is located in the steering element, it is extended from the dashboard into the optimal crash position within the pre-crash time using the quick adjustment.

Mit dem erfindungsgemäßen Lenksäulen-verstell-System kann durch die Schnell-Verstellung des Lenkelements erreicht werden, dass der Fahrer-Airbag immer in einer optimalen Crashposition gezündet wird. Dabei wird der Elektromotor der Schnell-Verstellung über ein Steuergerät angesteuert, das gleichzeitig mit der Precrash-Sensorik verbunden ist. Die maximal verbleibende Verstell-Zeit bis zum prognostizierten Crash kann bevorzugt mittels einer bereits vorhandenen Precrash-Sensorik ermittelt werden. Das Steuergerät für den Elektromotor, kann einerseits in diesen integriert sein, oder als zentrales, externes Steuergerät ausgebildet sein, dass insbesondere auch mehrere unterschiedliche Stellantriebe ansteuern kann.With the steering column adjustment system according to the invention, the quick adjustment of the steering element can ensure that the driver's airbag is always fired in an optimal crash position. The electric motor for the quick adjustment is controlled by a control unit that is simultaneously connected to the pre-crash sensor system. The maximum remaining adjustment time until the predicted crash can preferably be determined using an existing pre-crash sensor system. The control unit for the electric motor can either be integrated into it or be designed as a central, external control unit that can also control several different actuators.

Ein solches Lenksäulen-Verstell-System kann besonders vorteilhaft in einem autonom fahrenden Fahrzeug verbaut werden, in dem das Lenkelement über einen großen Verstellbereich entlang der Lenksäule ein- und ausgefahren werden kann. Dadurch kann in jedem Fahrzustand gewährleistet werden, dass das Lenkelement rechtzeitig vor einem bevorstehenden Crash in eine für das Aufblasen des Fahrer-Airbags optimale Crash Position bewegt werden kann.Such a steering column adjustment system can be installed particularly advantageously in an autonomously driving vehicle in which the steering element can be extended and retracted over a large adjustment range along the steering column. This ensures that the steering element can be moved to an optimal crash position for inflating the driver's airbag in every driving condition in good time before an impending crash.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren und der Beschreibung näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.The invention is explained in more detail below with reference to the figures and the description, but is not limited thereto.

Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Rückhalte-Vorrichtung von Insassen auf KFZ-Sitzen, und
2 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Rückhalte-Vorrichtung von Insassen auf KFZ-Sitzen.

Show it

1 a schematic representation of a first restraint device according to the invention for occupants on vehicle seats, and
2 a second embodiment of a restraining device according to the invention for occupants on vehicle seats.

In 1 ist schematisch eine Rückhaltevorrichtung 10 in einem Kraftfahrzeug 11 dargestellt, bei dem ein Insasse 12 im Falle eines drohenden Auffahr-Unfalls in einer optimalen Position für die Funktion eines Airbags 30 gehalten werden soll. Der Airbag 30 ist bei dieser Ausführung in einem Lenkelement 14 angeordnet, das beispielsweise als Lenkrad 15 ausgebildet ist. Gegenüberliegend zum Lenkelement 14 ist ein Fahrersitz 40 im Kraftfahrzeug 11 angeordnet, auf dem der Insasse 12, hier beispielsweise der Fahrer 13, Platz nehmen kann. Auf der linken Seite oben ist der Insasse 12 in einer normalen Fahrposition dargestellt, bei der das Lenkelement 14 entlang einer Längsachse 17 der Lenksäule 16 ausgefahren ist, und der Insasse 12 das Lenkelement 14 betätigen kann. Links unten ist in der 1 der Zustand eines autonomen Fahrbetriebs dargestellt, bei dem das Lenkelement 14 in ein Armaturenbrett 28 des Kraftfahrzeugs 11 eingefahren ist. Der Fahrer 13 hat dabei seine Hände nicht am Lenkelement 14, und kann beispielsweise auch bei einer nach hinten geneigten Rückenlehne 44 in einer Ruheposition verharren. An der Lenksäule 16 ist bei dieser Ausführung ein Elektromotor 20 angeordnet, der teleskopartig miteinander verbundene Teile 18 der Lenksäule 16 entlang der Längsachse 17 gegeneinander verschieben kann. Dadurch ist es möglich, dass das Lenkelement 14 im normalen Fahrbetrieb derart angeordnet ist, dass es der Fahrer 13 bequem mit seinen Händen fassen kann. (Bild links oben). In einem autonomen Fahrbetrieb im Bild links unten sind die Teile 18 der Lenksäule 16 derart zusammengeschoben, dass das Lenkelement 14 innerhalb des Armaturenbretts 28 verstaut ist. Alternativ kann das Lenkelement 14 auch nur bis zum Armaturenbrett 28 verstellt werden, so dass sich das Lenkelement 14 daran anlehnt. Dadurch hat der Fahrer 13 im autonomen Fahrbetrieb mehr Bewegungsfreiheit, um sich anderen Tätigkeiten zu widmen.In 1 a restraint device 10 is shown schematically in a motor vehicle 11, in which a passenger 12 is to be held in an optimal position for the function of an airbag 30 in the event of an impending rear-end collision. The airbag 30 in this embodiment is arranged in a steering element 14, which is designed, for example, as a steering wheel 15. A driver's seat 40 is arranged in the motor vehicle 11 opposite the steering element 14, on which the passenger 12, here, for example, the driver 13, can sit. On the top left side, the passenger 12 is in a normal driving position, in which the steering element 14 is extended along a longitudinal axis 17 of the steering column 16 and the occupant 12 can operate the steering element 14. At the bottom left in the 1 the state of autonomous driving is shown, in which the steering element 14 is retracted into a dashboard 28 of the motor vehicle 11. The driver 13 does not have his hands on the steering element 14 and can, for example, remain in a resting position even with a backrest 44 tilted backwards. In this embodiment, an electric motor 20 is arranged on the steering column 16, which can move telescopically connected parts 18 of the steering column 16 against each other along the longitudinal axis 17. This makes it possible for the steering element 14 to be arranged in such a way during normal driving that the driver 13 can comfortably grasp it with his hands. (Image top left). In autonomous driving in the image bottom left, the parts 18 of the steering column 16 are pushed together in such a way that the steering element 14 is stowed inside the dashboard 28. Alternatively, the steering element 14 can also be adjusted only up to the dashboard 28 so that the steering element 14 leans against it. This gives the driver 13 more freedom of movement during autonomous driving to devote himself to other activities.

In der rechten Bildhälfte der 1 ist nun eine Crash-Situation dargestellt, bei der der Airbag 30 ausgelöst wurde. Der Airbag 30 ist hier im Lenkelement 14, beispielsweise im Lenkrad 15, angeordnet, und wird bevorzugt pyrotechnische gezündet. Dabei bläst sich der Airbag 30 in Fahrtrichtung 9 gesehen vor dem Fahrer 13 auf, um diesen vor einen Aufprall zu schützen. Der Fahrer 13 ist auf der rechten Bildseite zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Ein bevorstehender Unfall wird vorzugsweise mittels einer Precrash-Sensorik 32 erkannt, die laufend unterschiedliche Sensorsignale auswertet. Wird ein bevorstehender Crash detektiert, wird der Elektromotor 20 angesteuert, um das Lenkelement 14 in eine optimale Crash-Position zu verstellen. Dabei wird beispielsweise ein Teil 18 der Lenksäule 16 elektromotorisch so weit entlang der Längsachse 17 ausgefahren, bis das Lenkelement 14 optimal gegenüber dem Insassen 12 positioniert ist, um den Airbag 30 zu zünden. Dabei ist die Precrash-Sensorik 32 bevorzugt mit einem Steuergerät 34 verbunden, das einerseits den Elektromotor 20 ansteuert, und andererseits die Zündung des Airbags 30 auslöst. Da vom Zeitpunkt der Detektion des bevorstehenden Crashs bis zum eigentlichen Aufprall nur sehr wenig Zeit verbleibt, muss der Elektromotor 20 eine ausreichend hohe Leistung und die Lenksäulen-Verstellung 21 einen genügend großen Verstell-Weg entlang der Längsachse 17 zur Verfügung stellen. Dazu ist beispielsweise zwischen dem Elektromotor 20 und zumindest einem Teil 18 der Lenksäule 16 als Getriebeeinheit 24 ein Spindelgetriebe oder eine Zahnstange angeordnet, die von einem Abtriebselement des Elektromotors 20 betätigt wird. Der Elektromotor 20 kann dabei als DC-Motor oder als elektronisch kommutierter EC-Motor ausgebildet sein. Die Position des Lenkelements 14 kann beispielsweise mittels einer Positionserfassung erkannt werden, die im Elektromotor 20 und/oder in der Getriebeeinheit 24 angeordnet ist. Ebenso kann die Position des Lenkelements 14 mittels Innenraum-Sensoren 26 erkannt werden, beispielsweise mittels optischer Sensoren wie eine Innenraumkamera, oder mittels Ultraschall-Sensoren und/oder Radar-Sensoren.In the right half of the 1 a crash situation is now shown in which the airbag 30 was triggered. The airbag 30 is arranged here in the steering element 14, for example in the steering wheel 15, and is preferably ignited pyrotechnically. The airbag 30 inflates in front of the driver 13, as seen in the direction of travel 9, in order to protect him from an impact. The driver 13 is not shown on the right-hand side of the image for a better overview. An impending accident is preferably detected by means of a pre-crash sensor system 32, which continuously evaluates different sensor signals. If an impending crash is detected, the electric motor 20 is controlled in order to adjust the steering element 14 to an optimal crash position. For example, a part 18 of the steering column 16 is extended by an electric motor along the longitudinal axis 17 until the steering element 14 is optimally positioned relative to the occupant 12 in order to ignite the airbag 30. The pre-crash sensor system 32 is preferably connected to a control unit 34, which on the one hand controls the electric motor 20 and on the other hand triggers the ignition of the airbag 30. Since there is very little time between the time of detection of the impending crash and the actual impact, the electric motor 20 must provide sufficiently high power and the steering column adjustment 21 must provide a sufficiently large adjustment path along the longitudinal axis 17. For this purpose, for example, a spindle gear or a rack is arranged as a gear unit 24 between the electric motor 20 and at least a part 18 of the steering column 16, which is actuated by an output element of the electric motor 20. The electric motor 20 can be designed as a DC motor or as an electronically commutated EC motor. The position of the steering element 14 can be detected, for example, by means of a position detection device arranged in the electric motor 20 and/or in the gear unit 24. Likewise, the position of the steering element 14 can be detected by means of interior sensors 26, for example by means of optical sensors such as an interior camera, or by means of ultrasonic sensors and/or radar sensors.

Um den Airbags 30 in eine optimale Crash-Position zu verstellen, kann zusätzlich auch die Position des Insassen 12 auf dem Fahrzeugsitz 40 detektiert werden. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Lenkelement 14 und dem Insassen 12 optimal eingestellt werden. In einer weiteren Ausführung kann gegebenenfalls gleichzeitig mit der Lenksäulen-Verstellung 21 auch der Fahrzeugsitz 40, oder einzelne Sitzkomponenten 41 desselben verstellt werden, um den Insassen 12 optimal zu positionieren. Beispielsweise kann eine Rückenlehne 44 mittels einer Lehnen-Verstellung 45 betätigt werden, um den Insassen 12 entsprechend aufzurichten. Andererseits kann eine Sitzfläche 46 mittels einer Sitzneigungsverstellung 47 betätigt werden, damit der Insasse 12 zuverlässig vom Sicherheitsgurt gehalten wird. Des Weiteren kann der gesamte Fahrzeugsitz 40 mittels einer Sitzlängs-Verstellung 49 auf das Lenkelement 14 zu oder davon weg verschoben werden. Zusätzlich kann auch eine Kopfstütze 42 elektromotorisch verstellt werden, um den Kopf des Fahrers 13 optimal zu stützen. Beispielsweise steuert das Steuergerät 34 auch die verschiedenen Verstell-Ebenen 45, 47,49 - insbesondere über ein Sitz-Steuergerät 50 - an, die bevorzugt ebenfalls elektromotorisch betätigt werden. Wird beispielsweise bei der Detektion eines bevorstehenden Unfalls erkannt, dass das Lenkelement 14 und/oder der Insasse 12 bereits optimal positioniert ist, braucht die Lenksäule 16 und/oder die Sitzkomponenten 41 nicht mehr verstellt werden, bevor der Airbag 30 gezündet wird. Der zwischen der linken und der rechten Bildhälfte dargestellte Pfeil symbolisiert, dass in einer Precrash-Situation die Lenksäule 16 bevorzugt nur in der links unten dargestellten Fahrsituation verstellt werden muss.In order to adjust the airbag 30 to an optimal crash position, the position of the occupant 12 on the vehicle seat 40 can also be detected. This allows the distance between the steering element 14 and the occupant 12 to be optimally adjusted. In a further embodiment, the vehicle seat 40 or individual seat components 41 thereof can also be adjusted at the same time as the steering column adjustment 21 in order to optimally position the occupant 12. For example, a backrest 44 can be actuated by means of a backrest adjustment 45 in order to raise the occupant 12 upright accordingly. On the other hand, a seat surface 46 can be actuated by means of a seat inclination adjustment 47 so that the occupant 12 is reliably held by the seat belt. Furthermore, the entire vehicle seat 40 can be moved towards or away from the steering element 14 by means of a seat longitudinal adjustment 49. In addition, a headrest 42 can also be adjusted by an electric motor in order to optimally support the head of the driver 13. For example, the control unit 34 also controls the various adjustment levels 45, 47, 49 - in particular via a seat control unit 50 - which are preferably also operated by an electric motor. If, for example, when detecting an impending accident, it is recognized that the steering element 14 and/or the occupant 12 are already optimally positioned, the steering column 16 and/or the seat components 41 no longer need to be adjusted before the airbag 30 is fired. The arrow shown between the left and right halves of the image symbolizes that in a pre-crash situation, the steering column 16 preferably only needs to be adjusted in the driving situation shown at the bottom left.

In 2 ist eine weitere Ausführung einer Rückhaltevorrichtung 10 dargestellt bei der der Airbag 30 für den Fahrer 13 nicht im Lenkelement 14 angeordnet ist, sondern im Armaturenbrett 28. Im Bild links oben ist wieder der normale Fahrbetrieb dargestellt, bei dem das Lenkelement 14 entlang der Längsachse 17 ausgefahren ist, um vom Fahrer 13 betätigt werden zu können. In 2 links unten ist hingegen ein Zustand des autonomen Fahrens dargestellt, bei dem das Lenkelement 14 innerhalb des Armaturenbretts 28 verstaut ist, in das das mindestens eine Teil 18 der Lenksäule 16 vollständig eingefahren ist. Wird nun ein bevorstehender Crash erkannt, ist in der normalen Fahrsituation (Bild links oben) das Lenkelement 24 im Weg, um den Airbag 30 zu zünden. Daher wird hier nach der Detektion des bevorstehenden Crashs der Elektromotor 20 angesteuert, um das Lenkelement 14 schnell in das Armaturenbrett 28 hineinzufahren. Dies kann entsprechend der Ausführung in 1 wieder mittels einer Getriebeeinheit 24 umgesetzt werden, die als Spindelgetriebe oder als Zahnstangengetriebe ausgeführt ist. Im Bild links unten der 2 ist der Zustand des automatisierten Fahrens dargestellt, bei dem das Lenkelement 14 bereits vollständig in das Armaturenbrett 28 eingefahren ist. Wird in diesem Zustand ein bevorstehender Crash detektiert, kann das Lenkelement 14 in diesem Zustand verharren, und der Elektromotor 20 für die Lenksäulen-Verstellung 21 braucht nicht betätigt werden.In 2 another embodiment of a restraint device 10 is shown in which the airbag 30 for the driver 13 is not arranged in the steering element 14, but in the dashboard 28. The picture on the top left again shows the normal driving mode, in which the steering element 14 is extended along the longitudinal axis 17 in order to be able to be operated by the driver 13. In 2 bottom left is In contrast, a state of autonomous driving is shown in which the steering element 14 is stowed within the dashboard 28, into which at least one part 18 of the steering column 16 is completely retracted. If an impending crash is now detected, in the normal driving situation (picture top left) the steering element 24 is in the way of igniting the airbag 30. Therefore, after the impending crash is detected, the electric motor 20 is activated in order to quickly move the steering element 14 into the dashboard 28. This can be done according to the design in 1 again by means of a gear unit 24, which is designed as a spindle gear or as a rack gear. In the picture below left the 2 the state of automated driving is shown, in which the steering element 14 is already completely retracted into the dashboard 28. If an impending crash is detected in this state, the steering element 14 can remain in this state and the electric motor 20 for the steering column adjustment 21 does not need to be actuated.

In der rechten Bildhälfte ist die Crash-Situation dargestellt, bei der der Airbag 30, der in Armaturenbrett 28 angeordnet ist, über eine Zündeinheit 31 bereits gezündet ist. Das Lenkelement 14 wurde entlang der Längsachse 17 vollständig eingefahren, damit dieses dem aufgeblasenen Airbag 30 nicht im Wege steht. Da bei dieser Ausführung gemäß 2 im Lenkelement 14 kein Airbag 30 angeordnet ist, sondern nur im Armaturenbrett 28, ist die Betätigung-Strategie für die Rückhalte-Vorrichtung 10 genau entgegengesetzt der Ausführung in 1. Im Falle des Crashs, soll das Lenkelement 14 immer mittels des Elektromotors 20 in das Armaturenbrett 28 eingefahren sein. Auch hier kann wieder die Position des Insassen 12 auf dem Fahrzeugsitz 40 zuvor detektiert werden und gegebenenfalls durch die Verstellung der Sitzkomponenten 41 in eine optimale Crash-Position bewegt werden. Entsprechend 1 wird der bevorstehende Crash bevorzugt wieder mittels der Precrash-Sensorik 32 detektiert, die ein Signal an das Steuergerät 34 liefert. Das Steuergerät 34 betätigt dann den Elektromotor 20 der Lenksäulen-Verstellung 21 und steuert ebenfalls den Airbag 30 für den Fahrer 13 im Armaturenbrett 28 an. Das Steuergerät 34 kann beispielsweise als zentrales Steuergerät ausgebildet sein, oder auch in den Elektromotor 20 oder in eine andere Komponente integriert sein. Das Lenkelement 14 kann alternativ zum Lenkrad 15 auch kompakter ausgebildet sein, um dieses leichter innerhalb des Armaturenbretts 28 zu verstauen. Die Rückhalte-Vorrichtung 10 kann optional noch weitere Airbags 30 für andere Fahrtrichtungen und/oder für weitere Insassen 12 ansteuern. Der zwischen der linken und der rechten Bildhälfte der 2 dargestellte Pfeil symbolisiert, dass in einer Precrash-Situation die Lenksäule 16 bevorzugt nur in der links oben dargestellten Fahrsituation verstellt werden muss.The right half of the picture shows the crash situation in which the airbag 30, which is arranged in the dashboard 28, has already been ignited via an ignition unit 31. The steering element 14 has been completely retracted along the longitudinal axis 17 so that it does not stand in the way of the inflated airbag 30. Since in this design according to 2 no airbag 30 is arranged in the steering element 14, but only in the dashboard 28, the actuation strategy for the restraint device 10 is exactly the opposite of the design in 1 In the event of a crash, the steering element 14 should always be retracted into the dashboard 28 by means of the electric motor 20. Here, too, the position of the occupant 12 on the vehicle seat 40 can be detected beforehand and, if necessary, moved into an optimal crash position by adjusting the seat components 41. Accordingly 1 the impending crash is preferably detected again by means of the pre-crash sensor system 32, which sends a signal to the control unit 34. The control unit 34 then actuates the electric motor 20 of the steering column adjustment 21 and also controls the airbag 30 for the driver 13 in the dashboard 28. The control unit 34 can, for example, be designed as a central control unit, or can also be integrated into the electric motor 20 or another component. The steering element 14 can also be designed to be more compact than the steering wheel 15 in order to store it more easily within the dashboard 28. The restraint device 10 can optionally control additional airbags 30 for other directions of travel and/or for additional occupants 12. The area between the left and right halves of the image of the 2 The arrow shown symbolizes that in a pre-crash situation the steering column 16 preferably only needs to be adjusted in the driving situation shown at the top left.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Betätigung der Rückhalte-Vorrichtung 10 wird im laufenden Fahrbetrieb ständig überprüft, ob ein Auffahrunfall bevorsteht. Sobald ein bevorstehender Crash detektiert ist, wird die Position des Lenkelements 14 überprüft. Danach wird in Abhängigkeit der Anordnung des Airbags 30 für den Fahrer 13 das Lenkelement 14 mittels des Elektromotors 20 entlang der Längsachse 17 der Lenksäule 16 auf den Fahrer 13 zu ausgefahren, oder vom Fahrer 13 weg in das Armaturenbrett 28 eingefahren, um einen optimalen Schutz des Fahrers 13 durch den aufgeblasenen Airbag 30 zu garantieren. Sobald das Lenkelement 14 in der optimalen Crash-Position ist, kann der Airbag 30 durch die Ansteuerung einer Zündeinheit 31 ausgelöst werden. Dabei ist der Airbag 30 dann optimal zwischen dem Lenkelement 14 und dem Fahrer 13, oder alternativ optimal zwischen dem Armaturenbrett 28 und dem Fahrer 13 positioniert.According to the method according to the invention for actuating the restraint device 10, it is constantly checked during driving whether a rear-end collision is imminent. As soon as an impending crash is detected, the position of the steering element 14 is checked. Then, depending on the arrangement of the airbag 30 for the driver 13, the steering element 14 is extended by means of the electric motor 20 along the longitudinal axis 17 of the steering column 16 towards the driver 13, or retracted away from the driver 13 into the dashboard 28 in order to guarantee optimal protection of the driver 13 by the inflated airbag 30. As soon as the steering element 14 is in the optimal crash position, the airbag 30 can be triggered by controlling an ignition unit 31. The airbag 30 is then optimally positioned between the steering element 14 and the driver 13, or alternatively optimally between the dashboard 28 and the driver 13.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise der Elektromotor 20 als EC- oder als DC-Motor ausgebildet sein, und mit unterschiedlichen Getriebebauformen 24 kombiniert werden. Vorzugswiese kann als Getriebe-Antriebseinheit ein Elektromotor 20 in Kombination mit einem Spindelgetriebe, einem Zahnstangengetriebe - gegebenenfalls mit einer Getriebegesperre- verwendet werden. Die Sensorik 32 zur Erfassung der fahrdynamischen Kräfte und/oder eines bevorstehenden Crash-Zeitpunkts kann durch separate Bauteile ausgebildet sein, oder auch in bestehende Precrash- oder Schleuderschutz- Systeme des Fahrzeugs 11 integriert sein. Zur Ermittlung der Position des Lenkelements 14 kann die Positionserfassung und/oder die Einklemmschutzfunktion der Lenksäulen-Verstellung 21, bzw. des Elektromotors 20 genutzt werden. Die Steuereinheit 34 kann integraler Bestandteil einer einzelnen elektrischen Antriebseinheit 20 sein, oder auch als zentrales Steuergerät für mehrere elektrische Antriebseinheiten ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zu Betätigung der Rückhaltevorrichtung 10 kann für mehrere Fahrzeugsitze 40, insbesondere in einem autonom fahrenden Fahrzeug 11, verwendet werden. Das Verfahren kann zusätzlich auch für die Ansteuerung anderer Rückhalte-Komponenten, wie Gurtstraffer, verwendet werden.It should be noted that with regard to the embodiments shown in the figures and in the description, a wide variety of combination options of the individual features are possible. For example, the electric motor 20 can be designed as an EC or DC motor and combined with different gear designs 24. Preferably, an electric motor 20 in combination with a spindle gear, a rack gear - if necessary with a gear lock - can be used as the gear drive unit. The sensor system 32 for detecting the driving dynamic forces and/or an impending crash time can be designed by separate components, or can also be integrated into existing pre-crash or anti-skid systems of the vehicle 11. To determine the position of the steering element 14, the position detection and/or the anti-pinch function of the steering column adjustment 21 or the electric motor 20 can be used. The control unit 34 can be an integral part of a single electric drive unit 20, or can also be designed as a central control unit for several electric drive units. The method according to the invention for actuating the restraint device 10 can be used for several vehicle seats 40, in particular in an autonomously driving vehicle 11. The method can also be used to control other restraint components, such as belt tensioners.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012013224 A1 [0002]
DE 102020130700 A1 [0003]

Claims

Method for operating a restraint device (10) for occupants (12) in a motor vehicle (11), in particular in an autonomously driving motor vehicle (11), wherein a steering element (14) of the motor vehicle (11) is adjustable along a steering column (16) by means of an electric motor (20), and when an impending accident is detected by means of a pre-crash sensor system (32), the steering element (14) is adjusted in good time into a crash position in which an airbag (30) arranged in the motor vehicle (11) can provide optimal protection for the occupant (12) in the event of a crash.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the airbag (30) is arranged in the steering element (14), and to reach the crash position the steering element (14) is extended along the steering column (16).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the airbag (30) is arranged in the dashboard (28) and the steering element (14) is retracted along the steering column (16) to reach the crash position.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for a driver's seat (40) assigned to the steering element (14), exactly one airbag (30) is arranged either in the steering element (14) or in a dashboard (28) opposite the driver's seat (40).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steering column (16) is designed with several telescopically connected parts (18), and the electric motor (20) is arranged on the steering column (16) in order to displace the parts against each other along the steering column (16) in order to approach the crash position of the steering element (14).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (20) is designed as a DC or EC motor and adjusts the steering element (14) to reach its crash position with a maximum possible adjustment speed which is at least 100 mm/s - in particular at least 200 mm/s - and preferably the maximum possible adjustment path of the steering element (14) is 200 mm to 400 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (20) is connected to at least one part (18) of the steering column (16) by means of a gear unit (24), the gear unit (24) having a spindle gear or a rack.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the adjustment of the steering element (14) to reach its crash position, the driver's seat (40) is moved into a crash-optimized position by means of a seat component adjustment - in particular a seat back adjustment (45) or a seat longitudinal adjustment (49) or a seat inclination adjustment (47).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a motor variable of the electric motor (20) is detected for the position detection of the steering element (14), and in particular the motor variable is also used for the realization of an anti-pinch function of the steering element (14).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the occupant (12) and/or the seat components (41) is detected by means of a - preferably optical - interior sensor system (26), and in particular also the position of the steering element (14) is detected by means of the interior sensor system (26).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steering element (14) can be retracted by means of the electric motor (20) until the steering element (14) is completely stowed within the dashboard (28).

Steering column adjustment system (10) for adjusting a steering element (14) along a steering column (16) in a motor vehicle (11) according to one of the preceding claims, with a pre-crash sensor system (32) which detects an impending crash, and with an electric motor (20) which moves telescopically connected parts (18) of the steering column (16) in order to adjust the steering element (14) to a predetermined crash position in the event of a crash, and with a control unit (34) which controls the electric motor (20) and communicates with the pre-crash sensor system (32).

Motor vehicle (11) - in particular autonomously driving motor vehicle (11) - with an adjustable steering element (14) which can be adjusted by means of the steering column adjustment system (10) according to Claim 12 and in accordance with the procedure Claim 1 - 11 can be adjusted to a crash position.