DE10345726B4 - A restraint system for restraining an occupant in a motor vehicle and method for dynamically controlling such a restraint system - Google Patents
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Abstract
Rückhaltesystem zum Zurückhalten eines Insassen in einem Kraftfahrzeug mit: einem Sicherheitsgurt, der durch einen mit einem Steuergerät (1) verbindbaren Gurtstraffer (4) mit einer Kraft beaufschlagbar ist; mindestens einer Fahrzeugsituations-Erfassungseinrichtung (2) zum dynamischen Erfassen von Fahrzeugsituationsdaten, wobei die Fahrzeugsituations-Erfassungseinrichtung (2) zum Senden der erfassten Daten an das Steuergerät mit demselben verbindbar ist; und mit mindestens einer Insassen-Parameter-Erfassungseinrichtung (3) zum dynamischen Erfassen von Insassen-Parameter-Daten, wobei die Insassen-Parameter-Erfassungseinrichtung (3) zum Senden der erfassten Daten an das Steuergerät (1) mit demselben verbindbar ist, wobei das Steuergerät (1) die Kraft des Gurtstraffers (4) entsprechend der erfassten Daten für eine optimale Ausnutzung des Überlebensraumes in dem Kraftfahrzeug dynamisch steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1) in einer Unfall-Phase aus den erfassten Daten der Fahrzeugsituations-Erfassungseinrichtung (2) und/oder der Insassen-Parameter-Erfassungseinrichtung (3) den Überlebensraum zwischen dem Insassen und einem etwaigen Objekt, auf das der Insasse auftreffen kann, berechnet und die Kraft des Gurtstraffers (4) entsprechend dynamisch steuert.Restraint system for restraining an occupant in a motor vehicle, comprising: a safety belt, which can be acted upon by a belt tensioner (4) which can be connected to a control device (1) with a force; at least one vehicle situation detecting means (2) for dynamically detecting vehicle situation data, wherein the vehicle situation detecting means (2) for transmitting the detected data to the controller is connectable to the same; and at least one occupant parameter detecting means (3) for dynamically detecting occupant parameter data, wherein the occupant parameter detecting means (3) for sending the detected data to the controller (1) is connectable to the same Control unit (1) dynamically controls the force of the belt tensioner (4) according to the acquired data for optimal utilization of the survival space in the motor vehicle, characterized in that the control unit (1) in an accident phase from the detected data of the vehicle situation detection device ( 2) and / or the occupant parameter detection means (3) calculates the survival space between the occupant and any object which the occupant may hit, and correspondingly dynamically controls the force of the pretensioner (4).
Description
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem zum Zurückhalten eines Insassen in einem Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Sicherheitsgurt, der durch ein mit einem Steuergerät verbindbaren Gurtstraffer mit einer Kraft beaufschlagbar ist, und ein Verfahren zum dynamischen Steuern eines derartigen Rückhaltesystems.The present invention relates to a restraint system for restraining an occupant in a motor vehicle, comprising a safety belt which can be acted upon by a belt tensioner connectable to a control unit, and a method for dynamically controlling such a restraint system.
Rückhaltesysteme im Kraftfahrzeugbereich sind in nahezu allen Kraftfahrzeugen vorgesehen und bestehen beispielsweise aus einem Airbag, Seitenaufprall-Schutzsystemen und Sicherheitsgurten, welche vorzugsweise an den Sitzen der Insassen befestigt sind. Die Rückhaltesysteme sollen im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeuges Verletzungen der Insassen möglichst gering halten oder im optimalen Fall vollständig verhindern.Restraint systems in the automotive sector are provided in almost all motor vehicles and consist for example of an airbag, side impact protection systems and seat belts, which are preferably attached to the seats of the occupants. The restraint systems should, in the event of an accident of the motor vehicle, keep injuries to the occupants as low as possible or, in the optimal case, completely prevent them altogether.
Sicherheitsgurte werden in Kraftfahrzeugen seit geraumer Zeit eingesetzt und es existieren unterschiedliche Arten von Sicherheitsgurten, welche allesamt bei einem plötzlichen scharfen Abbremsen oder einem Aufprallen des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis eine infolge der Trägheitskraft bedingte Vorverlagerung des Körpers des sich im Fahrzeug befindlichen Insassen verhindern sollen. Kommt es zu einem Aufprall des Kraftfahrzeuges, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, auf beispielsweise ein Hindernis, so werden die Insassen infolge der Trägheitskraft nach vorne geschleudert und würden ohne das Vorhandensein eines derartigen Rückhaltesystems eventuell durch die Windschutzscheibe geschleudert werden. Bei Nichtvorhandensein der Sicherheitsgurte würden somit derartige Unfälle für die Insassen meist mit schweren oder gar tödlichen Verletzungen enden.Seat belts have been used in automobiles for quite some time and there are different types of seat belts, all of which should prevent a sudden sharp deceleration or impact of the motor vehicle on an obstacle due to the inertial force advancing the body of the occupant in the vehicle. If there is an impact of the motor vehicle, especially at high speeds, on, for example, an obstacle, the occupants are thrown forward due to the inertial force and would possibly be thrown by the windshield without the presence of such a restraint system. In the absence of the seat belts, such accidents would thus end up with serious or even fatal injuries to the occupants.
Bei Sicherheitsgurten gemäß dem Stand der Technik besteht ein Nachteil darin, dass beim Zurückhalten der Insassen im Falle eines Unfalls die zurückgehaltene Person Verletzungen insbesondere im Brust- und Schulterbereich erleiden kann, da die den Sicherheitsgurt beaufschlagende Kraft eines Gurtstraffers nicht auf die Fahrzeugsituation, nicht auf die Sitzposition des zurückzuhaltenden Insassen und schon gar nicht individuell auf den zurückzuhaltenden Insassen abgestimmt ist.In safety belts according to the prior art, a disadvantage is that when restraining the occupants in the event of an accident, the detained person may suffer injuries, especially in the chest and shoulder area, since the force acting on the seat belt of a belt tensioner not on the vehicle situation, not on the Sitting position of the detained occupant and certainly not individually tailored to the restrained occupants.
Momentan findet sich im Stand der Technik folgender Ansatz: Es wird mittels einer Umfeld-Sensorik die Umgebung des Kraftfahrzeuges überwacht, wobei ein Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeuges als unfall-relevant klassifiziert wird und diese Informationen der Umfeld-Sensorik werden an das Rückhaltesystem übermittelt.Currently, the following approach is used in the state of the art: the environment of the motor vehicle is monitored by means of an environmental sensor system, whereby an object in the environment of the motor vehicle is classified as accident-relevant and this information of the environmental sensor system is transmitted to the restraint system.
Ferner existieren bereits Rückhaltesysteme, bei welchen beispielsweise eine Vorspannung des Sicherheitsgurtes aufgebaut wird, um die Gurtlose vor oder während des Aufpralls zu reduzieren, wenn erkannt wird, dass eine Vollbremsung beabsichtigt ist.Further, restraint systems already exist in which, for example, a pretension of the seat belt is built up to reduce the slack before or during the crash when it is recognized that full braking is intended.
Als nachteilig bei den oben bekannten Ansätzen hat sich jedoch die Tatsache herausgestellt, dass diese Rückhaltesysteme lediglich eine geringe Kraft von beispielsweise 250 N und diese Kraft lediglich innerhalb eines größeren Zeitraums aufbauen können (ca. 150 ms). Dagegen werden die heute in einem Fahrzeug verfügbaren pyrotechnischen Sicherheitsgurte durch die Gurtstraffer mit einer konstanten vorbestimmten Kraft angezogen, ohne die individuellen Parameter des Insassen zu berücksichtigen. Somit kann der Überlebensraum in dem Kraftfahrzeug nicht optimal ausgenutzt werden.A disadvantage of the above-known approaches, however, has been found to be the fact that these restraint systems can only build up a low force of, for example, 250 N and this force only within a relatively long period of time (about 150 ms). In contrast, the pyrotechnic seat belts available today in a vehicle are tightened by the belt tensioners with a constant predetermined force, without taking into account the individual parameters of the occupant. Thus, the survival space in the motor vehicle can not be optimally utilized.
Die Druckschrift
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VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION
Das erfindungsgemäße Rückhaltesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Verfahren zum dynamischen Steuern eines derartigen Rückhaltesystems mit den Merkmalen des Anspruchs 8 weisen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, dass im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeuges der Überlebensraum in dem Kraftfahrzeug optimal ausgenutzt werden kann.The restraint system according to the invention with the features of
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass sowohl die Fahrzeug-Situation mittels einer Situations-Erfassungseinrichtung als auch die Parameter-Daten der Insassen mittels einer Parameter-Erfassungseinrichtung erfassbar sind, wobei ein Steuergerät unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Situation und der Insassen-Parameter die den Sicherheitsgurt beaufschlagende Kraft des Gurtstraffers situationsangepasst dynamisch steuert.The idea underlying the present invention is that both the vehicle situation by means of a situation detection device and the parameter data of the occupants are detectable by means of a parameter detection device, wherein a control device taking into account the vehicle situation and the occupant Parameter which dynamically controls the belt tensioning force of the belt tensioner according to the situation.
Somit weist das erfindungsgemäße Rückhaltesystem die Vorteile auf, dass vor oder während eines Unfalls die Kraft des Gurtstraffers auf den Sicherheitsgurt aktiv gesteuert und somit an die augenblickliche Fahrzeug-Situation und Insassen-Situation, beispielsweise der Insassen-Position und des Gewichtes, angepasst werden kann. Somit kann beispielsweise bei Erkennung eines hohen Gefährdungspotentials die Kraft des Gurtstraffers erhöht werden und bei anschließender Erkennung einer Entspannung bzw. einer Verringerung des Gefährdungspotentials die Kraft des Gurtstraffers wiederum entsprechend verringert werden. Somit reduzieren sich die Belastungen auf die Insassen durch den Sicherheitsgurt auf ein Minimum, wobei durch eine entsprechende dynamisch eingestellte Kraft des Gurtstraffers der Überlebensraum, wie oben bereits erwähnt, im Kraftfahrzeug optimal ausgenutzt werden kann. Des Weiteren kann die Auslösung der Airbags (z. B. Zeitpunkt und/oder Stärke) auf die Situation und die zuerwartende Vorverlagerung des Insassen, die Situation des Fahrzeugs und die Gurtkraft angepasst werden.Thus, the restraint system according to the invention has the advantages that before or during an accident the force of the belt tensioner on the seat belt can be actively controlled and thus adapted to the current vehicle situation and occupant situation, such as the occupant position and weight. Thus, for example, when detecting a high hazard potential, the force of the belt tensioner can be increased and the subsequent detection of a relaxation or a reduction in the risk potential, the force of the belt tensioner can be reduced accordingly. Thus, the loads on the occupants by the seat belt are reduced to a minimum, which can be optimally utilized in the motor vehicle by a corresponding dynamically adjusted force of the belt tensioner, the survival space, as already mentioned above. Furthermore, the deployment of the airbags (eg, timing and / or strength) may be adjusted to the situation and the anticipated forward displacement of the occupant, the situation of the vehicle, and the belt force.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Rückhaltesystems und des im Anspruch 8 angegebenen Verfahrens zum dynamischen Steuern eines derartigen Rückhaltesystems.In the dependent claims are advantageous refinements and improvements of the
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens eine Situations-Erfassungseinrichtung als Umfeld-Sensorik zum Überwachen der Umgebung des Kraftfahrzeuges, beispielsweise relevanter Unfall-Objekte, ausgebildet. Mit Hilfe dieser Umfeld-Sensorik ist es beispielsweise möglich die Aufprallgeschwindigkeit, den Aufprallzeitpunkt, -winkel, -ort und -überlappung zu ermitteln.According to a preferred refinement, at least one situation detection device is designed as environmental sensor system for monitoring the surroundings of the motor vehicle, for example relevant accident objects. With the help of this environmental sensor technology, it is possible, for example, to determine the impact velocity, the impact time, angle, location and overlap.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung kann die mindestens eine Situations-Erfassungseinrichtung auch als Unfall-Sensorik zum Erfassen der Unfall-Beschleunigung, der Unfall-Schwere, des Unfall-Typs, oder dergleichen ausgebildet sein. Damit können diese Daten bei der dynamischen Steuerung der Kraft des Gurtstraffers berücksichtigt werden.According to a further preferred development, the at least one situation detection device can also be designed as an accident sensor system for detecting the accident acceleration, the accident severity, the accident type, or the like. Thus, these data can be taken into account in the dynamic control of the force of the belt tensioner.
Vorzugsweise ist die Situations-Erfassungseinrichtung als Fahrzeug-Zustandssensorik zum Überwachen mindestens eines der folgenden Parameter ausgebildet: Lenkwinkel, Abstand zu einem Objekt, Relativgeschwindigkeit bezüglich eines Objektes, negative Beschleunigung, Gier-Winkel, Gier-Geschwindigkeit, Gier-Beschleunigung, Eigengeschwindigkeit, starker Richtungswechsel, μ-Sprung, Querbeschleunigung, Raddrehzahl und/oder Neigungswinkel.The situation detection device is preferably designed as a vehicle state sensor system for monitoring at least one of the following parameters: steering angle, distance to an object, relative speed with respect to an object, negative acceleration, yaw angle, yaw rate, yaw acceleration, airspeed, strong change of direction , μ-jump, lateral acceleration, wheel speed and / or inclination angle.
Die Parameter-Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise als Insassen-Sensorik zum Erfassen der Insassen-Position, des Insassen-Gewichtes, der Größe des Insassen, der Sitzeinstellung, der Sicherheitsgurt-Auszugslänge oder dergleichen ausgebildet. Beispielsweise zum verbesserten Schutz des ungeborenen Lebens ist das Erfassen der Information einer Schwangerenerkennung möglich und zum verbesserten Schutz älterer und jüngerer (z. B. Kinder) Passagiere kann auch das Alter mit erfasst werden. Somit können diese Daten ebenfalls von dem Steuergerät für eine entsprechende dynamische Steuerung der Kraft des Gurtstraffers verwendet bzw. mitberücksichtigt werden.The parameter detection device is preferably designed as an occupant sensor system for detecting the occupant position, the occupant weight, the size of the occupant, the seat adjustment, the seatbelt extension length or the like. For example, for improved protection of the unborn life, the detection of the information of a pregnant woman detection is possible and for the improved protection of older and younger (eg children) passengers also the age can be detected. Thus, these data can also be used by the controller for a corresponding dynamic control of the force of the belt tensioner or taken into account.
Vorzugsweise kann das Steuergerät aus den erfassten Daten, beispielsweise in einer Vor-Unfall-Phase, das Gefährdungspotential bestimmen und in einer Unfall-Phase den Überlebensraum zwischen dem Insassen und beispielsweise dem Airbag bestimmen und somit die Kraft des Gurtstraffers entsprechend dynamisch steuern.Preferably, the control unit from the recorded data, for example, in a pre-accident phase, determine the potential hazard and determine the survival space between the occupant and, for example, the airbag in an accident phase and thus control the force of the belt tensioner accordingly.
Das Steuergerät berechnet erfindungsgemäß in einer Unfall-Phase aus den erfassten Daten der Fahrzeugsituations-Erfassungseinrichtung und/oder der Insassen-Parameter-Erfassungseinrichtung den Überlebensraum zwischen dem Insassen und einem etwaigen Objekt, auf das der Insasse auftreffen kann, z. B. dem Airbag oder dem Lenkrad bzw. dem Handschuhfach, und kann ferner beispielsweise eine Auslösung von pyrotechnischen Rückhaltemitteln abhängig von der zu erwartenden Vorverlagerung und der zu beaufschlagenden Kraft des Gurtstraffers betätigen.The control unit calculates according to the invention in an accident phase from the acquired data of the vehicle situation detection device and / or the occupant parameter detection device, the survival space between the occupant and any object on which the occupant may impinge, for. As the airbag or the steering wheel or the glove compartment, and may also actuate, for example, a triggering of pyrotechnic retaining means depending on the expected forward displacement and the force to be acted upon by the belt tensioner.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise die auf den Insassen wirkende Trägheitskraft durch Messen des Gewichtes des Insassen und durch Messen der negativen Beschleunigung des Kraftfahrzeuges bestimmt. Somit müssen keine zusätzlichen Sensoren vorgesehen werden.In the method according to the invention, preferably, the inertial force acting on the occupant is determined by measuring the weight of the occupant and measuring the negative acceleration of the motor vehicle. Thus, no additional sensors must be provided.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätzlich zu den erfassten Daten die Position eines etwaigen Airbags, die Umgebung des Kraftfahrzeuges und/oder der Unfall-Typ mittels entsprechender Sensorik erfasst werden, wobei das Steuergerät diese zusätzlichen Daten mitberücksichtigt und die Kraft des Gurtstraffers entsprechend steuern kann. According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, the position of any airbags, the environment of the motor vehicle and / or the accident type can be detected by means of appropriate sensors in addition to the data collected, the control unit also takes into account this additional data and the force of the belt tensioner accordingly can control.
ZEICHNUNGENDRAWINGS
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
In den Figuren zeigen:In the figures show:
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Die Fahrzeugsituations-Erfassungseinrichtung
Die Daten dieser Parameter oder einer beliebigen Kombination dieser Parameter werden, wie oben erläutert, dem Steuergerät
Der Gurtstraffer
Das Rückhaltesystem weist vorzugsweise ferner eine Insassen-Parameter-Erfassungseinrichtung
Diese durch die Insassen-Parameter-Erfassungseinrichtung
Das Steuergerät
Dies bedeutet, dass in einer Vor-Unfall-Phase, welche durch die Fahrzeugsituations-Erfassungseinrichtung
Beispielsweise kann bei Feststellen eines lediglich geringen Gefährdungspotentials der Insasse auch durch eine Warneinrichtung
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Überlebensraum in dem Kraftfahrzeug zusätzlich vergrößert werden, indem das Steuergerät
Durch den reversiblen Gurtstraffer ist ferner eine Steuerung der Kraft des Gurtstraffers
In einer Unfall-Phase wird mittels der Umfeld-Sensorik
Da im Falle eines Unfalls die Sitzposition des Insassen dynamisch gemessen werden kann, kann der Gurtstraffer eine dynamisch situationsangepasste Kraft auf den Sicherheitsgurt übertragen, wodurch dieser die Insassen in eine optimale Sitzposition bringt, falls eine derartige in der Vor-Unfall-Phase nicht oder lediglich teilweise erreicht werden konnte. Somit ist es möglich, die Kraft des Gurtstraffers
In einem ersten Verfahrensschritt
Ferner wird in einem Schritt
In einem weiteren Schritt
Aus der relativen Vorwärtsbewegung des Oberkörpers des Insassen in Bezug auf den Sitz (FVorwärtsbewegung) wird in einem Schritt
Gemäß einem Schritt
In einem weiteren Schritt
Dabei kann aus der Kenntnis der Sitzposition und/oder der Kenntnis der Einbauposition und dem Aufblaszustand der Airbags und/oder der Kenntnis des prädizierten Unfall-Typs und/oder der Position harter Gegenstände die Gurtkraft FGurt zur optimalen Ausnutzung des Überlebensraumes in einem Schritt
Diese ermittelte Kraft des Gurtstraffers bzw. diese ermittelte Gurtkraft wird durch das Steuergerät
Somit schafft die vorliegende Erfindung ein Rückhaltesystem bzw. ein Verfahren zum dynamischen Steuern eines derartigen Rückhaltesystems, welches ermöglicht, dass der Insasse in einer potentiell kritischen Situation bereits vor einem Unfall in eine derartige Sitzposition gebracht wird, welche den größtmöglichen Überlebensraum ermöglicht. Ferner kann in der Unfall-Phase der zur Verfügung stehende Überlebensraum bestmöglich ausgenutzt werden, wodurch insbesondere für kleine und leichte Personen eine geringere Verletzungsschwere im Falle eines Unfalls erreicht werden kann. Auch kann bei weniger schweren Unfällen die Verletzungsschwere verringert werden, da auch hier der ganze zur Verfügung stehende Raum zum Abbau der Bewegungsenergie genutzt werden kann und damit die auf den Insassen auftretenden Kräfte minimiert werden können.Thus, the present invention provides a restraint system or method for dynamically controlling such a restraint system that allows the occupant to be placed in such a sitting position prior to an accident in a potentially critical situation that allows for the greatest possible survival space. Furthermore, in the accident phase, the available survival space can be optimally utilized, which makes it possible, in particular for small and light persons, to achieve a lower level of injury in the event of an accident. Also, in less serious accidents, the severity of injury can be reduced, as here, the whole available space can be used to reduce the kinetic energy and thus the forces occurring on the occupants can be minimized.
Desweiteren ist auch eine Anpassung der Auslösung des Airbags aufgrund der Information dieses Systems möglich. So kann beispielsweise der Auslösezeitpunkt oder die Auslösestufe der pyrotechnischen Rückhaltemittel, insbesondere der Airbags, auf die Situation und die zuerwartende Vorverlagerung des Insassen, die Situation des Fahrzeugs und die beaufschlagte Gurtkraft angepasst werden.Furthermore, an adaptation of the deployment of the airbag due to the information of this system is possible. Thus, for example, the triggering time or the triggering stage of the pyrotechnic retaining means, in particular the airbags, on the situation and the anticipated forward displacement of the occupant, the situation of the vehicle and the applied belt force can be adjusted.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. BEZUGSZEICHENLISTE
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