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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs, wobei eine dem Fahrzeug bevorstehende Heckkollision oder eine Heckkollision erfasst wird.
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Aus der
DE 10 2004 020 798 A1 ist ein Fahrzeugsitz mit wenigstens einem Elektromotor zur Verstellung einer Sitzposition bekannt. Der Fahrzeugsitz weist ein dem Elektromotor zugeordnetes Bedienelement auf, mittels dessen ein Insasse seine individuelle Sitzposition einstellen kann. Zum Erreichen eines vorausschauenden Insassenschutzes ist dem Elektromotor weiterhin ein Sensorelement zugeordnet, welches den Elektromotor bei Erreichen eines kritischen Fahrzustandes derart ansteuert, dass die Sitzposition in vorbestimmter Weise verändert wird.
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Darüber hinaus ist in der
DE 199 31 894 B4 ein Fahrzeugsitz mit einer bei normalen Fahrbetrieb gegenüber einer Sitzfläche in einem Gelenk verstellbaren Sitzlehne und mit einer Sitzlehnenverstelleinrichtung beschrieben. Mittels der Sitzlehnenverstelleinrichtung ist die Sitzlehne bei einem Heckaufprall nach vorn neigbar, wobei anschließend eine gebremste entgegengesetzte Bewegung der Sitzlehne erfolgt. Dabei ist eine elektromotorische Antriebseinrichtung vorgesehen, die beim Heckaufprall die Sitzlehne im Gelenk nach vorn neigt, wobei für die gebremste entgegengesetzte Bewegung der Sitzlehne nach hinten die dabei im Gelenk starre Sitzlehnenverstelleinrichtung mittels einer Führungseinrichtung am starren, am Fahrzeugaufbau gestützten Sitzunterbau geführt ist.
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Weiterhin ist aus der
DE 101 39 609 C1 ein Verfahren zum Rückhalten von Fahrzeuginsassen, bei welchem die Belastungen auf einen Fahrzeuginsassen bei dem Rückhaltevorgang verringert werden und kinetische Energie abgebaut wird, bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst ein möglicher Unfall sensiert wird und spätestens vom Zeitpunkt der ersten Berührung des Fahrzeugs mit dem Hindernis auf den Fahrzeuginsassen eine mit der Stoßrichtung wirkende Kraft aufgebracht wird. Dabei wird die Kraft über den gesamten Bremsweg so eingestellt, dass eine konstante Beschleunigung auf den Fahrzeuginsassen wirkt, so dass der Abbau der kinetischen Energie gleichmäßig erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs wird eine dem Fahrzeug bevorstehende Heckkollision oder eine Heckkollision erfasst, wobei bei einer dem Fahrzeug erfassten bevorstehenden Heckkollision oder bei erfasster Heckkollision eine Sitzlehne eines Fahrzeugsitzes in Richtung des Insassen verstellt wird und die Verstellung mittels eines Elektromotors durchgeführt wird, welcher zur Einstellung einer individuellen Sitzposition mittels einer ersten Versorgungsspannung und zur Verstellung der Sitzlehne in Richtung des Insassen mit einer höheren zweiten Versorgungsspannung betrieben wird und dass die Verstellung derart erfolgt, dass mittels der Sitzlehne ein Impuls auf den Insassen übertragen wird, so dass der Insasse in normaler Fahrtrichtung des Fahrzeugs, das heißt in Vorwärtsfahrtrichtung oder in Richtung Fahrzeugfront, bewegt wird. Dadurch, dass bei der Verstellung der Elektromotor an die höhere Versorgungsspannung gekoppelt wird, wird die Sitzlehne sehr schnell verstellt (Schnellverstellung im Sinne einer Notverstellung).
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Dadurch, dass mittels der Sitzlehne ein Impuls auf den Insassen übertragen wird, wird in besonders vorteilhafter Weise eine maximale auf den Insassen wirkende Belastung bei einer Heckkollision des Fahrzeugs reduziert. Mittels der Beaufschlagung des Elektromotors mit der höheren zweiten Versorgungsspannung zur Verstellung der Sitzlehne wird ein Drehmoment des Elektromotors erhöht, so dass die Sitzlehne im Vergleich zur Einstellung einer Sitzposition mit einer höheren Verstellgeschwindigkeit verstellt wird. Durch die hohe Verstellgeschwindigkeit wird die Sitzlehne ruckartig verstellt, so dass der auf den Insassen auszuübende Impuls erzeugt wird und daraus eine aktive Insassenbewegung resultiert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Sitzlehne verstellt, bevor eine aus der Heckkollision resultierende Beschleunigung auf den Insassen wirkt. Der Insasse erhält also den Impuls mittels der Sitzlehne, so dass ein kollisionsbedingter Stoß, welcher auf den Insassen wirkt, in besonders vorteilhafter Weise vorweggenommen wird und somit reduziert auf den Insassen wirkt. Beispielsweise wird die Sitzlehne zu einem Zeitpunkt einer ersten Berührung zwischen einem Heck des Fahrzeugs und einem Kollisionsobjekt verstellt. Dabei erfolgt die Auslösung der Verstellung der Sitzlehne derart, dass die Bewegung des Insassen, d. h. die Vorverlagerung zum Kollisionszeitpunkt noch nicht beendet ist, um die maximale Belastung des Insassen zu verringern.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein dem Fahrzeugsitz zugeordneter Sicherheitsgurt vor der Verstellung der Sitzlehne angesteuert, so dass die Bewegung des Fahrzeuginsassen mit angelegtem Sicherheitsgurt in Fahrtrichtung des Fahrzeugs erfolgen kann.
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Besonders bevorzugt wird der Sicherheitsgurt derart angesteuert, dass eine Gurtlose des Sicherheitsgurtes erhöht wird, wodurch eine Auszugslänge des Sicherheitsgurtes variabel ist und dadurch die durch den Impuls bedingte Bewegung des Insassen in Fahrtrichtung durchgeführt werden kann, ohne von dem Sicherheitsgurt gehindert zu werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Sicherheitsgurt bei bestehender Blockierung entsperrt, wodurch der Sicherheitsgurt freigegeben wird, so dass die Auszugslänge variabel ist und die impulsbedingte Vorverlagerung des Insassen zugelassen wird.
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Zudem wird eine Blockierung des Sicherheitsgurtes verhindert, so dass die Freigabe des Sicherheitsgurtes in Bezug auf die Auszugslänge sichergestellt ist, wobei der Sicherheitsgurt hierzu entsprechend angesteuert wird.
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Vorzugsweise wird die Sitzlehne vor Eintritt der Heckkollision in eine aufrechte Stellung positioniert, so dass die Bewegung des Insassen zur Reduzierung der maximalen kollisionsbedingten Belastung in vorteilhafter Weise ungehindert erfolgen kann.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Verstellung der Sitzlehne in Abhängigkeit einer momentan eingestellten Sitzposition des Fahrzeugsitzes erfolgt.
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Wiederum alternativ dazu kann ein Verstellweg zur Erzeugung des auf den Insassen zu übertragenden Impulses vorgegeben sein. D. h. dass die Sitzlehne um einen vorgegebenen Weg um ihre Drehachse geschwenkt wird, um dadurch den Impuls auf den Insassen zu übertragen.
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Besonders bevorzugt wird die zweite Versorgungsspannung mittels einer Hochvolteinrichtung des Fahrzeugs, insbesondere einer Hochvolt-Batterie, zur Verfügung gestellt, so dass der Elektromotor zur Verstellung der Sitzlehne mit der zweiten Versorgungsspannung beaufschlagt wird, wodurch ein erhöhtes Drehmoment und dadurch eine vergleichsweise hohe Verstellgeschwindigkeit erzeugt werden kann.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs umfasst einen Fahrzeugsitz, einen dem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurt, einen Elektromotor zur Verstellung einer Sitzlehne des Fahrzeugsitzes, wobei der Elektromotor mit einer ersten Versorgungsspannung und einer höheren zweiten Versorgungsspannung betreibbar ist, eine Umfelderfassungssensorik, mittels welcher eine dem Fahrzeug bevorstehende Heckkollision oder eine Heckkollision erfassbar ist, und eine Steuereinheit, mittels welcher der Elektromotor mit der höheren zweiten Versorgungsspannung beaufschlagbar ist, so dass die Sitzlehne bei erfasster dem Fahrzeug bevorstehender Heckkollision oder bei erfasster Heckkollision in Richtung des Insassen verstellbar ist, wobei die Sitzlehne derart verstellbar ist, dass der Insasse in Fahrtrichtung bewegbar ist.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug, in welchem die Vorrichtung angeordnet ist, um ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug. In derartigen Fahrzeugen ist eine Hochvolteinrichtung in Form einer Hochvoltbatterie angeordnet, mittels welcher die zweite Versorgungsspannung, mittels welcher der Elektromotor zur Verstellung der Sitzlehne beaufschlagbar ist, zur Verfügung gestellt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch einen Ausschnitt eines Fahrzeugs in einer Schnittdarstellung vor einer Heckkollision, und
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2 schematisch den Ausschnitt des Fahrzeugs in der Schnittdarstellung gemäß 1 während einer Heckkollision.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Fahrzeug 1 im Längsschnitt dargestellt. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich um ein Elektrofahrzeug, wobei das Fahrzeug 1 auch ein Hybridfahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug sein kann. Ein solches Fahrzeug 1 weist eine Hochvolteinrichtung auf, die als Hochvolt-Batterie ausgeführt ist.
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Das Fahrzeug 1 steht auf einem Streckenabschnitt, beispielsweise im Stau auf einer Bundesautobahn.
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Im Detail zeigt die 1 einen Ausschnitt des Fahrzeugs 1 mit einem vorderen Bereich eines Innenraumes 1.1, wobei auf einem Fahrzeugsitz 2 ein Insasse 3 sitzt, welcher einen Sicherheitsgurt 4 angelegt hat.
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Der Fahrzeugsitz 2 ist mittels eines Verstellmechanismus, dessen Bestandteil zumindest ein Elektromotor 5 ist, hinsichtlich verschiedener Sitzpositionen individuell verstellbar, wobei der Insasse 3 Zur Einstellung seiner Sitzposition ein Bedienelement betätigt. Der Elektromotor 5 ist über den Verstellmechanismus mit dem Fahrzeugsitz 2 verbunden. Mittels des Verstellmechanismus ist beispielsweise ein Winkel einer Sitzfläche des Fahrzeugsitzes 2 einstellbar.
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Der Elektromotor 5 des Verstellmechanismus ist mittelbar mit einer nicht näher dargestellten Steuereinheit verbunden, wobei der Elektromotor 5 mittels der Steuereinheit ansteuerbar ist. Im normalen Betrieb des Fahrzeugs 1 ist der Elektromotor 5 über die Steuereinheit mit einer nicht gezeigten Niedervolt-Batterie als Bestandteil eines Bordnetzes des Fahrzeugs 1 zur Einstellung einer individuellen Sitzposition gekoppelt.
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Die Niedervolt-Batterie versorgt den Elektromotor 5 mit einer ersten Versorgungsspannung. Die erste Versorgungsspannung wird zur Verstellung oder Einstellung der Sitzposition an den Elektromotor 5 angelegt, wodurch eine vergleichsweise langsame und drehmomentschwache Verstellung des Fahrzeugsitzes 2 als Komfortverstellung realisierbar ist.
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Die Steuereinheit ist sowohl mit der Niedervolt-Batterie als auch mit der Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs 1 verbunden.
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Bei dem Sicherheitsgurt 4 handelt es sich um einen Dreipunktgurt, so dass der Insasse 3, welcher den Sicherheitsgurt 4 angelegt hat, an drei Befestigungspunkten an tragenden Strukturbauteilen des Fahrzeugs 1 angebunden ist.
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Ein erster Befestigungspunkt ist üblicherweise in einem unteren Bereich einer B-Säule des Fahrzeugs 1 angeordnet, wobei dort ein Endbeschlag 6 des Sicherheitsgurtes 4 befestigt ist.
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Einen zweiten Befestigungspunkt bildet ein nicht dargestelltes Gurtschloss, in welches eine Gurtschlosszunge des Sicherheitsgurtes 4 bei Anlegen desselben einsteckbar ist. Vorzugsweise befindet sich das Gurtschloss seitlich an dem Fahrzeugsitz 1.
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Ein dritter Befestigungspunkt befindet sich in einem oberen Bereich der B-Säule, wobei hier ein Gurtbandaufroller 7 angeordnet ist. Mittels des Gurtbandaufrollers 7 ist der Sicherheitsgurt auf- und abwickelbar.
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Der Gurtbandaufroller 7 ist mittels der Steuereinheit ansteuerbar, wobei die Steuereinheit mit einer elektromotorischen Antriebseinheit gekoppelt ist. Mittels der elektromotorischen Antriebseinheit ist eine Gurtrolle als Bestandteil des Gurtbandaufrollers 7 antreibbar. Dabei ist eine Drehbewegung der elektromotorischen Antriebseinheit auf die Gurtrolle übertragbar, so dass der Sicherheitsgurt 4 mittels Ansteuerung der elektromotorischen Antriebseinheit zumindest automatisch aufrollbar ist.
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Das Fahrzeug 1 weist weiterhin eine nicht näher gezeigte Umfelderfassungssensorik auf, mittels der eine Umgebung des Fahrzeugs 1 erfassbar ist. Die Umfelderfassungssensorik weist zumindest eine Erfassungseinheit auf, welche im Heckbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet ist und deren Erfassungsbereich hinter das Fahrzeug 1 gerichtet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Erfassungseinheit um einen radarbasierten Abstandssensor, welcher z. B. Bestandteil einer Parkassistenzvorrichtung sein kann. Diese Erfassungseinheit sendet fortlaufend Signale aus, wobei die ausgesendeten Signale reflektiert werden, sofern sich im Erfassungsbereich der Erfassungseinheit ein Objekt und/oder ein Hindernis befinden bzw. befindet.
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Alternativ oder zusätzlich weist die Umfelderfassungssensorik eine Bilderfassungseinheit auf, wobei auch deren Erfassungsbereich hinter das Fahrzeug 1 gerichtet ist.
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Mittels erfasster Signale der Umfelderfassungssensorik und der Auswertung der Signale in der Steuereinheit wird ermittelt, ob dem Fahrzeug 1 eine Heckkollision bevorsteht oder es wird die Heckkollision selbst erfasst.
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Wird ermittelt, dass dem Fahrzeug 1 eine Heckkollision bevorsteht, werden mittels der Steuereinheit ein erstes Steuersignal zur Ansteuerung des Elektromotors 5 des Verstellmechanismus und ein zweites Steuersignal zur Ansteuerung der elektromotorischen Antriebseinheit des Gurtbandaufrollers 7 des Sicherheitsgurtes 4 erzeugt.
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Der Elektromotor 5, welcher vergleichsweise stark ausgeführt ist, wird mit einer höheren zweiten Versorgungsspannung, die mittels der Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs 1 zur Verfügung gestellt wird, beaufschlagt, um eine Sitzlehne 2.1 des Fahrzeugsitzes 2 verhältnismäßig schnell in Richtung des Insassen 3 zu verstellen.
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Mittels des ersten Steuersignals wird der Elektromotor 5 drehmomentstark angesteuert, so dass die Sitzlehne 2.1 ruckartig im Wesentlichen senkrecht aufgestellt wird, wie in der 2 näher dargestellt ist.
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In 2 ist die Sitzlehne 2.1 so verstellt, dass diese im Wesentlichen aufrecht positioniert ist, wobei sich der Insasse 3 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 bewegt.
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Die Verstellung der Sitzlehne 2.1 des Fahrzeugsitzes 2 erfolgt besonders bevorzugt zu einem Zeitpunkt, an dem eine aus der Heckkollision des Fahrzeugs 1 resultierende Beschleunigung noch nicht auf den Insassen 3 auf dem Fahrzeugsitz 2 wirkt.
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Bei oder unmittelbar nach der Ansteuerung des Elektromotors 5 mittels des ersten Steuersignals wird der Gurtbandaufroller 7 des Sicherheitsgurtes 4 mittels des erzeugten zweiten Steuersignals angesteuert. Die Ansteuerung der elektromotorischen Antriebseinheit des Gurtbandaufrollers 7 bewirkt, dass der Sicherheitsgurt 4 freigegeben wird oder zumindest eine Gurtlose des Sicherheitsgurtes 4 erhöht wird.
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Durch die Verstellung der Sitzlehne 2.1 in Richtung des Insassen 3 erhält der Insasse 3 mittels der Sitzlehne 2.1 einen Impuls, so dass sich der Insasse 3 durch die Freigabe des Sicherheitsgurtes 4 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 bewegen kann.
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Ist der Sicherheitsgurt 4 zu dem Zeitpunkt der Ansteuerung des Elektromotors 5 blockiert, wird die elektromotorische Antriebseinheit des Gurtbandaufrollers 7 derart angesteuert, dass die Blockierung des Sicherheitsgurtes 4 aufgehoben wird und eine Auszugslänge des Sicherheitsgurtes 4 variierbar ist.
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Des Weiteren wird mittels der Ansteuerung des Sicherheitsgurtes 4, d. h. des Gurtbandaufrollers 7 vermieden, dass der Sicherheitsgurt 4 durch die ruckartige Aufstellung der Sitzlehne 2.1 erneut blockiert oder überhaupt blockiert.
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Besonders bevorzugt wird die Sitzlehne 2.1 unmittelbar vor einem Kollisionszeitpunkt, also vor Eintreten der Heckkollision des Fahrzeugs 1 verstellt, um den Impuls auf den Insassen 3 zu übertragen, so dass die Bewegung des Insassen 3 in Fahrtrichtung zum Kollisionszeitpunkt noch nicht abgeschlossen ist. Dadurch wird eine maximale Belastung des Insassen 3 bei einer Heckkollision des Fahrzeugs 1 zumindest verringert.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass vor der Heckkollision die eingestellte momentane Sitzposition des Fahrzeugsitzes 2 in Längsrichtung des Fahrzeugs 1 mittels des Elektromotors 5 erfasst wird, wobei gleichzeitig mittels der elektromotorischen Antriebseinheit des Gurtbandaufrollers 7 eine momentane Auszugslänge erfasst wird.
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Dadurch ist es möglich, eine maximal zulässige Auszugslänge des Sicherheitsgurtes 4 zur Vorverlagerung des Insassen 3 zu ermitteln, so dass der Insasse 3 mittels des Impulses nur soweit in Fahrtrichtung bewegt wird, dass das Risiko eines Aufpralles des Insassen 3, beispielsweise auf das Lenkrad 8 zumindest verringert ist.
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Die Bewegung des Insassen 3 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 wird also mittels des Sicherheitsgurtes 4 gestoppt, um das Risiko eines Aufpralles des Insassen 3 im Innenraum 1.1 in Abhängigkeit der Auszugslänge des Sicherheitsgurtes 4 zumindest zu verringern.
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Vorzugsweise wird die Bewegung des Insassen 3 mittels des Sicherheitsgurtes 4 insofern gestoppt, dass der Insasse 3 mittels des Sicherheitsgurtes 4 verhältnismäßig sanft, also gedämpft abgefangen wird, um ein Verletzungsrisiko des Insassen 3 durch den Sicherheitsgurt 4 selbst zumindest zu mindern.
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Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung zum Schutz des Insassen 3 des Fahrzeugs 1 ist eine maximale Belastung des Insassen 3 bei einer Heckkollision verringert, da mittels der Sitzlehne 2.1 der Impuls übertragen wird, bevor der Insasse 3 kollisionsbedingt im Innenraum 1.1 des Fahrzeugs 1 beschleunigt wird.
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Darüber hinaus ist der Elektromotor 5 mittels der zwei Versorgungsspannungen betreibbar, so dass die Komfortverstellung des Fahrzeugsitzes 2 und die Verstellung der Sitzlehne 2.1 als Sicherheitsverstellung bei einer erfassten Heckkollision möglich ist.
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Da der Elektromotor 5 zur Verstellung der Sitzlehne 2.1 bei erfasster Heckkollision des Fahrzeugs 1 mit der zweiten Versorgungsspannung betrieben wird, die mittels der Hochvolt-Batterie zur Verfügung gestellt wird, wird diese aktiv entladen, wobei die Energie vorzugsweise zum Betrieb des Elektromotors 5 verwendet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004020798 A1 [0002]
- DE 19931894 B4 [0003]
- DE 10139609 C1 [0004]