ES2341288T3 - Dispositivo de proteccion de ocupante. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, que comprende un reposacabezas (5) configurado para poder moverse hacia delante con respecto a un vehículo, y que comprende un accionador (54) configurado para implementar el movimiento del reposacabezas hacia delante, estando configurado dicho dispositivo para proteger a un ocupante de un vehículo mediante hacer funcionar el accionador (54) para mover el reposacabezas (5) hacia delante en una etapa de pre-choque en el curso del choque de un objeto contra el lado trasero del vehículo, estando dotado el reposacabezas (5) con un detector (14) de la capacidad eléctrica que detecta una capacidad eléctrica cuando el reposacabezas se mueve hacia delante, caracterizado porque dicho dispositivo está configurado para controlar la cantidad del movimiento del reposacabezas hacia delante en función de la cantidad de variación de la capacidad eléctrica con respecto al tiempo.

Description

Dispositivo de protección de ocupante.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de protección de ocupante para proteger a un ocupante de un vehículo mediante mover un reposacabezas, el cual está configurado para poder moverse hacia adelante con respecto al vehículo, y hacia delante con respecto al vehículo en la etapa pre-choque en el curso del choque de un objeto con el lado trasero del vehículo.
Técnica anterior
La publicación JP2004-9891A da a conocer un dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, descrito en un párrafo inicial. En el dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo que se da a conocer en el documento, la cantidad de movimiento del reposacabezas hacia delante se determina en función de la magnitud de la velocidad relativa entre un vehículo que golpea y un vehículo golpeado o de la cantidad de distorsión, para que se corresponda con a la cantidad de movimiento hacia atrás de la cabeza del ocupante en el momento del choque.
Sin embargo, de acuerdo con dicha técnica anterior, puesto que no se tiene en cuenta la distancia entre el reposacabezas y la cabeza del ocupante para determinar la cantidad del movimiento del reposacabezas hacia delante, la cantidad determinada de movimiento del reposacabezas hacia delante puede ser inadecuada dependiendo de la distancia entre el reposacabezas y la cabeza del ocupante, por lo tanto no protegiendo adecuadamente al ocupante.
El documento US 2003/015898 A1 da a conocer otro dispositivo de protección de vehículo acorde con el preámbulo de la reivindicación 1.
Revelación de la invención
Es un objetivo de la presente invención proporcionar un dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, que pueda determinar apropiadamente la cantidad de movimiento del reposacabezas hacia delante.
Para conseguir los objetivos mencionados, de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, el dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, configurado para proteger a un ocupante de un vehículo mediante mover un reposacabezas, el cual está configurado para poder moverse hacia delante con respecto al vehículo, hacia delante en una etapa pre-choque en el curso del choque de un objeto contra el lado trasero del vehículo, está caracterizado porque el reposacabezas está dotado de un detector de capacidad eléctrica, y dicho dispositivo está configurado para controlar la cantidad de movimiento del reposacabezas hacia delante de acuerdo con el tipo de variación de la capacidad eléctrica, siendo detectada dicha capacidad eléctrica por el detector de capacidad eléctrica cuando el reposacabezas se mueve hacia delante.
De acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención, en el primer aspecto de la presente invención, dicho dispositivo está configurado para controlar la cantidad de movimiento del reposacabezas hacia delante de acuerdo con la tasa de variación en la capacidad eléctrica detectada y la velocidad del movimiento del reposacabezas hacia delante.
De acuerdo con el tercer aspecto de la presente invención, en el primer aspecto de la presente invención, dicho dispositivo tiene medios de detención del movimiento para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante si la tasa de variación en la capacidad eléctrica detectada excede un umbral predeterminado, y dicho dispositivo está configurado para corregir el umbral predeterminado o la tasa de variación en la capacidad eléctrica detectada de acuerdo con la velocidad del movimiento del reposacabezas hacia delante.
De acuerdo con el cuarto aspecto de la presente invención, en el segundo o tercer aspecto de la presente invención, se utilizan una o tensión una corriente aplicadas a un accionador del movimiento del reposacabezas hacia delante, en lugar de la velocidad del movimiento del reposacabezas hacia delante.
De acuerdo con el quinto aspecto de la presente invención, en el tercer aspecto de la presente invención, dicho dispositivo tiene segundos medios de detención del movimiento, para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante si la magnitud de la capacidad eléctrica detectada rebasa un umbral predeterminado.
De acuerdo con el sexto aspecto de la presente invención, en el primero de la presente invención, dicho dispositivo tiene medios de control de tensión para controlar una tensión o una corriente aplicadas a un accionador del movimiento del reposacabezas hacia delante, para mantenerlas constantes.
De acuerdo con la presente invención, puede conseguirse un dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, que puede determinar apropiadamente la cantidad del movimiento del reposacabezas hacia delante.
Breve descripción de los dibujos
Estos y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas, proporcionada haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
la figura 1 es un diagrama de sistema esquemático de un dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 2 es un diagrama que muestra un reposacabezas 5 en su estado normal, y el reposacabezas 5 en un estado después de haber sido movido hacia delante;
la figura 3 es una vista en perspectiva de un mecanismo de accionamiento para el reposacabezas 5;
la figura 4 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con una primera realización de la presente invención;
la figura 5A es un diagrama que ilustra el tipo de variación de un gradiente B de cambio del cómputo de la capacidad en el eje temporal, cuando se maneja un motor DC 54 a tensiones de funcionamiento (14 V, y 16 V);
la figura 5B es un diagrama que ilustra mediciones reales de la distancia L cabeza-electrodo en el eje temporal, cuando el motor de DC 54 es accionado a tensiones de funcionamiento (14 V, y 16 V);
la figura 6 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con una segunda realización de la presente invención;
la figura 7 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con una tercera realización de la presente invención;
la figura 8A es un diagrama que ilustra el tipo de variación de un gradiente B del cambio del cómputo de la capacidad en el eje temporal, cuando el motor de DC 54 es accionado a tensiones de funcionamiento que varían en un rango más amplio;
la figura 8B es un diagrama que ilustra mediciones reales de la distancia L cabeza-electrodo en el eje temporal, cuando el motor de DC 54 es accionado a las tensiones operativas iguales que las de la figura 8A;
la figura 9 es un gráfico que ilustra la relación entre las tensiones de funcionamiento del motor de DC 54 y la velocidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante;
la figura 10A es un diagrama que ilustra la relación entre el gradiente B del cambio del cómputo de la capacidad, y la distancia L cabeza-electrodo;
la figura 10B es un diagrama que ilustra la relación entre un gradiente de cambio normalizado B/Vm y la distancia cabeza-electrodo L;
la figura 11A es un diagrama que ilustra el tipo de variación del gradiente del cambio normalizado B/Vm en el eje temporal, cuando el motor de DC 54 es manejado a las tensiones de funcionamiento respectivas;
la figura 11B es un diagrama que ilustra mediciones reales de la distancia L cabeza-electrodo en el eje temporal, cuando el motor de DC 54 es accionado a las tensiones de funcionamiento respectivas, iguales a las de la figura 11A; y
la figura 12 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención.
Explicación por números de referencia
5
reposacabezas
10
ECU del reposacabezas
14
detector de capacidad eléctrica
40
ECU del PCS
42
detector de radar posterior
54
motor de DC
56
sección de control de la tensión de funcionamiento
Mejor modo de llevar a cabo la invención
A continuación se explican realizaciones preferidas de acuerdo con la presente invención, haciendo referencia a los dibujos.
Primera realización
La figura 1 es un diagrama esquemático de sistema, de un dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo de acuerdo con una realización de la presente invención. En la figura 1, los elementos respectivos se ilustran en un dibujo del vehículo visto desde un lado del vehículo. La figura 2 es un diagrama que muestra un reposacabezas 5 en su estado normal, y el reposacabezas 5 en un estado después de haber sido movido hacia delante. La figura 3 es una vista en perspectiva de un mecanismo de accionamiento para el reposacabezas 5. Se observa que en lo que sigue, un vehículo en el que está instalado el dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo se denominada a menudo "un vehículo base".
El dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, de acuerdo con la presente invención, se compone principalmente de una unidad de control eléctrico 10 (en lo que sigue denominada "ECU 10 del reposacabezas"). La ECU 10 del reposacabezas está implementada mediante un microordenador que comprende una CPU, una ROM, una RAM, etc., interconectadas mediante un bus (no mostrado), tal como sucede con otras ECUs.
El reposacabezas 5 está dispuesto en la parte superior de un asiento, al nivel de la parte posterior de la cabeza de un ocupante, como es el caso con un reposacabezas ordinario. El reposacabezas 5 sirve para soportar la cabeza del ocupante desde la parte posterior de la misma. El reposacabezas 5 está configurado para ser móvil hacia delante y hacia atrás con respecto al vehículo, tal como se muestra en la figura 2. En otras palabras, el reposacabezas 5 está configurado para ser móvil hacia adelante y hacia atrás con respecto al vehículo por medio de un accionador reversible (por ejemplo, un motor de DC 54 que puede rotar en sentidos reversibles). Se observa que el reposacabezas 5 está configurado para moverse hacia adelante y hacia atrás en una dirección inclinada, en el ejemplo ilustrado en la figura 2; sin embargo, puede moverse hacia adelante y hacia atrás en un plano horizontal.
En el ejemplo ilustrado en la figura 3, un mecanismo de accionamiento del reposacabezas 5 incluye un par 52 de brazos en X, estando situados los brazos en X 52 en lados izquierdo y derecho correspondientes, y un motor de DC 54. Los brazos en X 52 están conectados a un eje de salida a través de un engranaje (no mostrado), de manera que los brazos en X 52 se abren y se cierran en respuesta al funcionamiento del motor de DC 54. De este modo, los brazos en X 52 se abren o se cierran en respuesta a un sentido nominal o un sentido invertido de la rotación del motor de DC 54, y por lo tanto el reposacabezas 5 se mueve hacia adelante o hacia atrás con respecto al vehículo. Se observa que la cantidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante se puede variar en función de la cantidad de funcionamiento del motor de DC 54, y la velocidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante se varía en función de la velocidad de funcionamiento (es decir, la velocidad de rotación) del motor de DC 54.
De nuevo haciendo referencia a la figura 1, la ECU 10 del reposacabezas está conectada a un detector 14 de la capacidad eléctrica. El detector 14 de la capacidad eléctrica está dispuesto en un área predeterminada del reposacabezas 5 y entrega una señal eléctrica correspondiente a una capacidad eléctrica con respecto al objeto (típicamente, la cabeza del ocupante) opuesto al área predeterminada. El detector 14 de la capacidad eléctrica puede disponerse cubriendo un área eficaz, que está previsto haga contacto con el dorso de la cabeza del ocupante cuando el dorso de la cabeza está soportado por el reposacabezas 5.
La ECU 10 del reposacabezas está conectada a una ECU del PCS (Pre-Crash System, sistema pre-choque) 40 a través de un bus apropiado tal como CAN (Controller Area Network, red del área del controlador). La ECU 40 del PCS está configurada para determinar un "estado de choque inevitable" en el que no se puede evitar el choque de un objeto (típicamente, un vehículo siguiente) contra el vehículo base.
La ECU 40 del PCS está conectada a un detector de radar posterior (retrodifusión) 42. El detector de radar posterior 42 monitoriza el estado del objeto siguiente (típicamente, un vehículo siguiente) existente hacia atrás desde el vehículo, utilizando una onda de radio (una onda milimétrica, por ejemplo), una onda de luz (un láser, por ejemplo) o una onda ultrasónica. El detector de radar posterior 42 adquiere información que representa una relación entre el objeto siguiente y el vehículo base en un ciclo predeterminado, tal como una velocidad relativa, y una distancia relativa con respecto al vehículo base. En caso de que el detector de radar posterior 42 sea un detector de radar de onda milimétrica, el detector de radar de onda milimétrica, que utiliza un modo de onda continua de doble frecuencia, por ejemplo, puede medir la velocidad relativa del objeto siguiente utilizando una frecuencia Doppler de la onda de radio, y una distancia relativa del objeto siguiente a partir de información de fase de las dos frecuencias. Además, el detector de radar posterior 42 puede detectar la dirección del objeto siguiente mediante escanear el haz radiado de manera unidimensional o bidimensional. Los datos detectados son transferidos a la ECU 40 del PCS en un ciclo predeterminado.
La ECU 40 del PCS detecta una relación entre el siguiente objeto y el vehículo base, tal como la velocidad relativa, la distancia relativa, y la dirección del objeto siguiente, utilizando la información procedente del detector de radar posterior 42, y en función del resultado detectado determina si el choque con respecto al objeto siguiente es inevitable. Se observa que en la técnica se proponen diversas clases de métodos de determinación para el sistema frontal pre-choque, que pueden ser aplicados de manera similar a la presente realización. Además, la "determinación de choque inevitable" no se implementa necesariamente de una manera Conectado/Desconectado, y la determinación de choque inevitable puede evaluarse por pasos. Asimismo, en lugar o además del detector de radar posterior 42, la información de la relación entre otro vehículo y el vehículo base puede ser adquirida desde el otro vehículo a través de comunicación inalámbrica entre ambos, y/o puede ser adquirida a partir de información de reconocimiento de imágenes que se obtiene desde una cámara estereoscópica que forma imágenes de la situación por detrás del vehículo base. En función de dicha información adquirida se puede determinar si el choque con respecto al objeto siguiente es inevitable.
Si la ECU 40 del PCS determina que el choque con respecto al objeto siguiente no se puede evitar, este resultado de la determinación se transfiere a la ECU 10 del reposacabezas. La ECU 10 del reposacabezas mueve el reposacabezas 5 hacia delante en respuesta a un resultado de la determinación. De este modo, en el subsiguiente choque, se reduce el movimiento súbito de la cabeza del ocupante hacia atrás, y puede evitarse eficazmente la producción de traumatismos cervicales.
A propósito, moviendo hacia atrás el reposacabezas 5 tal como se ha descrito anteriormente, es crítico detener en una posición adecuada el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante. Un ejemplo de una posición adecuada puede ser una posición justo antes de la posición de contacto entre el reposacabezas 5 y la cabeza del ocupante. Esto es debido a que en dicha posición próxima al contacto, es posible minimizar la cantidad de movimiento hacia atrás de la cabeza del ocupante en la colisión subsiguiente, e impedir un efecto no deseado sobre la cabeza del ocupante debido a una cantidad excesiva de movimiento hacia adelante del reposacabezas 5.
En este punto, en la presente realización, puesto que se proporciona el detector 14 de capacidad eléctrica, puede contemplarse una configuración tal que el motor de DC 54 esté controlado para mover el reposacabezas 5 de manera que la magnitud de la capacidad eléctrica (es decir, una capacidad eléctrica absoluta) detectada por el detector 14 de capacidad eléctrica se convierta en un valor objetivo predeterminado que corresponda a la capacidad en la posición próxima al contacto.
Sin embargo, puesto que la magnitud de la capacidad eléctrica entregada desde el detector 14 de capacidad eléctrica está influida significativamente por la temperatura y la humedad, existe el problema de que es difícil o imposible ajustar apropiadamente el valor objetivo predeterminado.
Por el contrario, de acuerdo con la presente realización, tal como se discute después en detalle haciendo referencia a las figuras a partir de la figura 4, utilizando el tipo de variación de las salidas del detector de capacidad eléctrica 14 en lugar de la magnitud de la salida de capacidad eléctrica procedente del detector de capacidad eléctrica 14, resulta posible detener el reposacabezas en la posición deseada, apropiada con respecto a la cabeza del ocupante.
La figura 4 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con la primera realización de la presente invención.
Tal como se ha descrito anteriormente, cuando se determina que el choque con respecto al objeto siguiente no se puede evitar, y por lo tanto se inicia el funcionamiento del motor de DC 54 (es decir, un suministro de una tensión de funcionamiento al motor de DC 54), se inicia como consecuencia el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante. En este momento, la salida C0 del detector de capacidad eléctrica 14 es convertida en un valor N del cómputo de la capacidad por medio de un IC del detector, y se introduce a la ECU 10 del reposacabezas, tal como se muestra en la figura 4. El valor N del cómputo de la capacidad es una relación de la salida C0 del detector 14 de la capacidad eléctrica frente una capacidad de referencia predeterminada Cs. En otras palabras, N = C0/Cs. El valor N de cómputo de la capacidad es introducido a la ECU 10 del reposacabezas en un ciclo predeterminado, una vez que se ha iniciado el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante.
El valor N de cómputo de la capacidad introducido a la ECU 10 del reposacabezas se pasa a un filtro de paso bajo y a un filtro de paso alto (diferencial), y de ese modo se calcula una tasa de variación (gradiente) en la capacidad eléctrica B (B = dN/dt). En otras palabras, la cantidad de cambio con respecto al tiempo del valor N de cómputo de la capacidad, se calcula en función del valor N de cómputo de la capacidad introducido en el ciclo predeterminado. En lo que sigue, la tasa de variación en la capacidad eléctrica derivada de la manera mencionada se denomina "gradiente B del cambio en el cómputo de la capacidad".
El gradiente B del cambio en el cómputo de la capacidad se compara con un umbral predeterminado As. La manera de ajustar el umbral predeterminado As se describe posteriormente. Si el gradiente B de cambio del cómputo de la capacidad excede el umbral predeterminado As, entonces se entrega al motor de DC 54 una instrucción de detención del funcionamiento a través de una sección de lógica de control del circuito de accionamiento. A continuación, se detiene el suministro de la tensión de funcionamiento al motor de DC 54, y por lo tanto se detiene el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante.
De este modo, en el ejemplo ilustrado en la figura 4, si el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad en el curso del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante excede el umbral predeterminado As, entonces se entrega al motor de DC 54 la instrucción de detener el funcionamiento, y por lo tanto se detiene el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante.
La figura 5A es un diagrama que ilustra el tipo de variación del gradiente B del cambio del cómputo de capacidad en el eje temporal, cuando el motor de DC 54 es accionado a ciertas tensiones de funcionamiento, y la figura 5B es un diagrama que ilustra mediciones reales de una distancia L (en lo que sigue, denominada "distancia cabeza-electrodo L") entre la cabeza y el detector (un electrodo) 14 de capacidad eléctrica, en el eje temporal, en ese momento. En las figuras respectivas, las cuatro curvas representan tipos de variación medidos dos veces cuando la tensión de funcionamiento es de 14 V y medidos dos veces cuando la tensión de funcionamiento es de 16 V, respectivamente. Además, en las figuras respectivas, los puntos en los que el gradiente B del cambio del cómputo de capacidad rebasa el umbral predeterminado As (es decir, los tiempos de parada del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante) se indican por marcas negras circulares.
A partir de la figura 5A puede comprenderse que el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad como un todo, se incrementa con el paso del tiempo, y la distancia L cabeza-electrodo disminuye con el paso del tiempo. Además, a partir de la figura 5A y la figura 5B, se puede entender que en el caso de que la tensión de funcionamiento sea de 16 V, las distancias L cabeza-electrodo cuando el gradiente B de cambio del cómputo de la capacidad rebasa el umbral predeterminado As son sustancialmente idénticas, tal como se comprende a partir del hecho de que las dos curvas relacionadas con la tensión de funcionamiento de 16 V presentan un tipo de variación sustancialmente idéntico, y similarmente en el caso de que la tensión de funcionamiento sea de 14 V, las distancias L cabeza-electrodo cuando el gradiente B de cambio del cómputo de la capacidad rebasa el umbral predeterminado As son sustancialmente idénticas, como se comprende a partir del hecho de que las dos curvas relacionadas con la tensión de funcionamiento de 14 V presentan un tipo de variación sustancialmente idéntico. A partir de este hecho, se puede comprender que si puede mantenerse constante la tensión de funcionamiento, resulta posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada (la posición próxima al contacto, por ejemplo) sin variaciones entre las operaciones respectivas, mediante ajustar un umbral apropiado As con respecto al gradiente B de cambio del cómputo de capacidad. Además, se puede comprender que si la diferencia entre las tensiones de funcionamiento no son demasiado grandes (es decir, la diferencia está dentro de unos 2 V entre 14 V y 16 V, como es el caso en el ejemplo ilustrado), las variaciones entre las distancias L cabeza-electrodo cuando el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad rebasa el umbral predeterminado As están limitadas a cierta extensión (2-3 mm). A partir de esto, se puede comprender que incluso si no se puede mantener constante la tensión de funcionamiento, si las variaciones de las tensiones de funcionamiento no son demasiado grandes resulta posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada, sin variaciones entre las operaciones respectivas.
En este caso, se observa en particular que el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad no está influido por la temperatura ni por la humedad, por contraste con la magnitud de la capacidad eléctrica. En otras palabras, incluso si la magnitud de la capacidad eléctrica varía enormemente de acuerdo con el cambio en la temperatura o en la humedad, el propio gradiente B de cambio del cómputo de capacidad no varía enormemente. Por lo tanto, de acuerdo con la presente realización, controlando la cantidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante, en función de la tasa de variación en la capacidad eléctrica entregada desde el detector 14 de la capacidad eléctrica (es decir, el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad), resulta posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada, de una manera sólida que no está influida por las variaciones en la temperatura o en la humedad.
Segunda realización
A continuación, haciendo referencia a la figura 6 se explica el dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, de acuerdo con la segunda realización de la presente invención. La figura 6 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con la segunda realización de la presente invención. En lo que sigue, se explica solamente la configuración que es única en la segunda realización, asumiendo que el resto de la configuración es igual que en la primera realización.
En la presente realización, se proporciona una sección 56 de control de la tensión de funcionamiento para controlar la tensión de funcionamiento (o la corriente de funcionamiento) para que sea un valor sustancialmente constante, tal como se muestra en la figura 6. Esto se debe a que en un vehículo real, una fuente de alimentación (es decir, una batería) para suministrar la tensión de funcionamiento al motor de DC 54, funciona asimismo como una fuente de alimentación para varias otras cargas (el motor de arranque, un dispositivo de audio, un dispositivo de aire acondicionado, faros delanteros, faros de niebla, intermitentes, etc.), y por lo tanto la tensión suministrada al motor de DC 54 puede variar dinámicamente de acuerdo con el estado de funcionamiento de otras cargas, y la tensión puede variar en el tiempo debido a una capacidad reducida (degradación) de la propia batería, etcétera.
La sección 56 de control de la tensión de funcionamiento controla la tensión que es suministrada desde la batería, por ejemplo para mantenerla constante, y después suministra la tensión controlada al motor de DC 54. Por ejemplo, se puede disponer un convertidor DC-DC (un circuito elevador) en la línea de suministro de potencia desde la batería al motor de DC 54. En este caso, la sección 56 de control de la tensión de funcionamiento controla un trabajo de salida (es decir, un ciclo de funcionamiento) del convertidor DC-DC de acuerdo con la tensión de entrada del mismo, de manera que se mantiene constante la tensión suministrada desde la batería al motor de DC 54. De acuerdo con la configuración, es posible reducir las variaciones en las posiciones de parada del reposacabezas 5 con respecto a la cabeza del ocupante (véase la figura 5B), variaciones que de lo contrario se producirían debido a las variaciones en las tensiones de funcionamiento del motor de DC 54, tal como se ha descrito anteriormente.
Tercera realización
A continuación, haciendo referencia a las figuras a partir de la figura 7 se explica el dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo acorde con la tercera realización de la presente invención. La figura 7 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con la tercera realización de la presente invención. En lo que sigue, se explica solamente la configuración que es única en la tercera realización, asumiendo que el resto de la configuración es igual que en la primera realización.
En el ejemplo ilustrado en la figura 7, el umbral predeterminado A_{s0} se corrige de acuerdo con la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54. En el ejemplo ilustrado, el umbral predeterminado A_{s0} es multiplicado por la tensión de funcionamiento Vm. El umbral predeterminado corregido A_{s0}' (= A_{s0} x Vm) se compara con el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad. El objeto de esta corrección se describe posteriormente. Si el gradiente B de cambio del cómputo de la capacidad excede el umbral predeterminado corregido A_{s0}', entonces se entrega al motor de DC 54 la instrucción de detención del funcionamiento, a través de la sección de lógica de control del circuito de accionamiento. A continuación se detiene el suministro de la tensión de funcionamiento al motor de DC 54, y por lo tanto se detiene el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante.
De este modo, en el ejemplo ilustrado en la figura 7, si el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad en el curso del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante supera el umbral predeterminado A_{s0}', entonces se entrega al motor de DC 54 la instrucción de detener el funcionamiento, y por lo tanto se detiene el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante.
La figura 8A es un diagrama que ilustra un tipo de variación del gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad en el eje del tiempo, cuando el motor de DC 54 es conducido a ciertas tensiones de funcionamiento, y la figura 8B es un diagrama que ilustra mediciones reales de la distancia L cabeza-electrodo, en ese tiempo. En las figuras respectivas, las doce curvas representan datos medidos cuando son suministradas al motor de DC 54 las respectivas tensiones de funcionamiento diferentes (dos para cada una de 16 V, 14 V, 12 V, 10 V, 9 V, y 8 V). Además, en las respectivas figuras, los puntos en los que el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad rebasa el umbral predeterminado A_{s0} se indican mediante marcas negras circulares.
A partir de las figuras 8A y 8B, se puede comprender que si la tensión de funcionamiento varía en un rango amplio, como es variando de 8 V a 16 V, la distancia L cabeza-electrodo cuando el gradiente B de cambio de cómputo de la capacidad excede el umbral predeterminado A_{s0}, tiene variaciones relativamente grandes (8 - 9 mm). Por otra parte, si las tensiones de funcionamiento son las mismas, las distancias L cabeza-electrodo cuando el gradiente B de cambio del cómputo de capacidad excede el umbral predeterminado A_{s0} son sustancialmente idénticas, tal como se comprende a partir del hecho de que las dos curvas relativas a las tensiones de funcionamiento respectivas presentan un tipo de variación sustancialmente idéntico. A partir de esto, se puede comprender que resulta posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada sin variaciones entre las tensiones de funcionamiento respectivas, mediante ajustar un umbral apropiado A_{s0} de acuerdo con la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54.
En este caso, se describe la forma preferida de ajustar el umbral A_{s0}' de acuerdo con la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54.
En primer lugar, examinando la relación entre la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54 y el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad, el hecho de que, cuando el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad rebasa el umbral predeterminado A_{s0} la distancia L varía como la tensión de funcionamiento Vm tal como se ha descrito anteriormente, se debe al hecho de que la velocidad de movimiento del reposacabezas 5 hacia delante varía de acuerdo con las variaciones en la tensión de funcionamiento Vm.
La figura 9 es un gráfico que ilustra la relación entre las tensiones de funcionamiento del motor de DC 54 y la velocidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante. Los puntos respectivos corresponden a los casos en los que la tensión de funcionamiento Vm es de 16 V, 14 V, 12 V, 10 V, 9 V y 8 V. A partir de la figura 9, se puede comprender que la relación entre las tensiones de funcionamiento del motor de DC 54 y la velocidad de movimiento del reposacabezas 5 hacia delante se puede representar mediante una línea con un cálculo aproximado, es decir, mediante una relación proporcional.
Aquí, se puede comprender que el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad (= dN/dt) depende de dN/dL y de dL/dt, debido a que el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad se puede expresar como B (= dN/dt) = dN/dL \times dL/dt, utilizando una tasa de variación en la distancia L cabeza-electrodo (= dL/dt). La tasa de variación dL/dt en la distancia L cabeza-electrodo depende de forma lineal de la velocidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante, y por lo tanto el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad depende de forma lineal de la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54. A partir de esto, se puede predecir que si el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad se divide por la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54, resulta posible eliminar la dependencia (dL/dt) del gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad con la tensión de funcionamiento, y dejar solo la dependencia (dN/dL) del gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad con la distancia L cabeza-electrodo. En adelante, un valor B/Vm obtenido mediante dividir el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad por la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54, se denomina un gradiente de cambio normalizado B/Vm.
La figura 10A es un diagrama que ilustra la relación entre el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad y la distancia L cabeza-electrodo, y la figura 10B es un diagrama que ilustra la relación entre el gradiente de cambio normalizado B/Vm y la distancia L cabeza-electrodo. En las figuras respectivas, las once curvas representan datos medidos cuando son suministradas al motor de DC 54 las respectivas tensiones de funcionamiento diferentes (dos para cada una de 16 V, 14 V, 12 V, 10 V, y 9 V, y una para 8 V). Tal como se muestra en la figura 10, la relación entre el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad y la distancia L cabeza- electrodo varía enormemente en función de la tensión de funcionamiento Vm, mientras que la relación entre el gradiente de cambio normalizado B/Vm y la distancia L cabeza-electrodo presenta variaciones pequeñas. A partir de esto, se puede comprender que si se divide el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad por la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54, resulta posible eliminar la dependencia del gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad, con la tensión de funcionamiento.
La figura 11A es un diagrama que ilustra un tipo de variación del gradiente de cambio normalizado B/Vm en el eje del tiempo, cuando el motor de DC 54 es conducido a ciertas tensiones de funcionamiento, y la figura 11B es un diagrama que ilustra un tipo de variación de mediciones reales de la distancia cabeza-electrodo L, en dicho tiempo en el eje de tiempo. En las figuras respectivas, las once curvas representan datos medidos cuando son suministradas al motor de DC 54 las respectivas tensiones de funcionamiento diferentes (dos para cada una de 16 V, 14 V, 12 V, 10 V, y 9 V, y una para 8 V). Además, en las figuras respectivas, los puntos en los que el gradiente B del cambio del cómputo de capacidad rebasa el umbral predeterminado A_{s0} (es decir, los tiempos de parada del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante) se indican por marcas negras circulares.
Tal como se comprende comparando con la figura 8A y la figura 8B, a partir de la figura 11A y la figura 11B se puede comprender que incluso si la tensión de funcionamiento varía en un rango amplio, como es una variación de 8 V a 16 V, las variaciones en la distancia L cabeza-electrodo cuando el gradiente de cambio normalizado B/Vm rebasa el umbral predeterminado A_{s0} caen dentro de un rango relativamente pequeño (2-3 mm). A partir de esto, se puede comprender que resulta posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada sin variaciones entre las operaciones respectivas mediante ajustar un umbral apropiado A_{s0} con respecto al gradiente de cambio normalizado B/Vm (por ejemplo, el umbral A_{s0} puede ser ajustado a un valor del gradiente de cambio normalizado B/Vm, a la distancia L cabeza-electrodo deseada, en una tensión de funcionamiento promedio). En otras palabras, incluso si no puede mantenerse constante la tensión de funcionamiento, resulta posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada sin variaciones entre las operaciones respectivas.
Se observa que, de acuerdo con la configuración mostrada en la figura 7, el umbral A_{s0} se corrige mediante ser multiplicado por la tensión de funcionamiento Vm; sin embargo, esta configuración es equivalente a una configuración en la que el gradiente de cambio normalizado B/Vm es comparado con el umbral A_{s0}. En otras palabras, la determinación utilizando el criterio A_{s0} \leq B/Vm es equivalente a la determinación utilizando el criterio A_{s0}' (= A_{s0} x Vm) \leq B/Vm.
De este modo, de acuerdo con la presente realización, puesto que se elimina apropiadamente la dependencia del gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad, con la tensión de funcionamiento del motor del DC 54, resulta posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada, sin variaciones entre las operaciones respectivas.
Por lo tanto, en la presente realización, es posible eliminar la necesidad de la sección 56 de control de la tensión de funcionamiento (y el convertidor DC-DC) tal como se ha descrito en la segunda realización mencionada anteriormente. Sin embargo, en la presente realización, puede proporcionarse una sección semejante 56 de control de la tensión de funcionamiento, con el objeto de cambiar la velocidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante, mediante cambiar activamente la tensión de funcionamiento del motor de DC 54 bajo el control de la sección 56 de control de la tensión de funcionamiento. En este caso, resulta posible mover inmediatamente el reposacabezas 5 a la posición deseada y detenerlo en la posición deseada, si el tiempo restante antes del evento de choque es breve. En este caso, análogamente, es posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada sin variaciones entre las operaciones respectivas, utilizando un umbral apropiado A_{s0} de acuerdo con la tensión de funcionamiento Vm del motor de DC 54.
Cuarta realización
A continuación, haciendo referencia a la figura 12 se explica el dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, de acuerdo con la cuarta realización de la presente invención. La figura 12 es un diagrama de bloques funcional que ilustra un algoritmo para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, que es ejecutado por una ECU 10 del reposacabezas de acuerdo con la cuarta realización de la presente invención. En lo que sigue, se explica solamente la configuración que es única en la cuarta realización, asumiendo que el resto de la configuración es igual que en la tercera realización.
La presente cuarta realización está relacionada con una configuración en la que se utiliza una lógica de determinación relacionada con el valor absoluto de la capacidad eléctrica (es decir, el valor N de cómputo de la capacidad), además de la lógica de determinación mencionada anteriormente, relacionada con el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad (= dN/dt).
En concreto, tal como se muestra en la figura 12, el valor N de cómputo la capacidad introducido a la ECU 10 del reposacabezas, se pasa al filtro de paso bajo y a continuación se compara con un umbral predeterminado N_{thr}. El umbral predeterminado N_{thr} se ajusta para que sea mayor que un valor medido cuando el reposacabezas 5 entra en contacto con la cabeza del ocupante. Por ejemplo, el umbral predeterminado Nthr se ajusta a un valor grande, como es un valor medido cuando la cabeza del ocupante es presionada contra el reposacabezas 5.
Si el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad rebasa el umbral predeterminado corregido A_{s0}' (= A_{s0} x Vm) o el valor N de cómputo de la capacidad rebasa el umbral predeterminado Nthr, entonces la instrucción de parada de la operación es enviada al motor de DC 54 a través de la sección de lógica de control del circuito de accionamiento. A continuación, se detiene el suministro de la tensión de funcionamiento al motor de DC 54, y por lo tanto se detiene el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante.
A propósito, si la cabeza del ocupante se mueve en una dirección que se aleja del reposacabezas 5 debido a una fuerza inercial en un frenado brusco o debido a una acción del propio ocupante, el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad no tiende a incrementarse sensiblemente en el curso del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante. De este modo, en dicha situación, existe la posibilidad de que el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad no rebase el umbral predeterminado corregido A_{s0} (= A_{s0} x Vm), y por lo tanto el reposacabezas 5 siga moviéndose más allá de la posición próxima al contacto, hasta que el reposacabezas 5 alcance la posición de contacto o incluso la posición en la que el reposacabezas 5 empuja hacia delante la cabeza del ocupante.
Por otra parte, aunque el valor N de cómputo de la capacidad está influido por la temperatura y la humedad tal como se ha descrito anteriormente, el valor N de cómputo de la capacidad no está demasiado influido por la temperatura y la humedad después de que el reposacabezas 5 entra en contacto con la cabeza del ocupante. Por lo tanto, después de que el reposacabezas 5 entra en contacto con la cabeza del ocupante, el valor absoluto de la capacidad eléctrica puede utilizarse como un parámetro útil para expresar la distancia entre la cabeza del ocupante y el reposacabezas 5, parámetro que no está influido por la humedad ni por la temperatura.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente realización, tal como se ha descrito anteriormente, añadiendo la lógica de determinación relacionada con el valor absoluto de la capacidad eléctrica (es decir, el valor N de cómputo de la capacidad), resulta posible detener el reposacabezas 5 hasta que el reposacabezas 5 alcanza la posición de contacto o la posición donde el reposacabezas 5 empuja finalmente la cabeza del ocupante hacia delante, incluso si la cabeza del ocupante se mueve alejándose del reposacabezas 5, por ejemplo. Se observa que si la cabeza del ocupante se mueve hacia el reposacabezas 5, es posible detener el reposacabezas 5 en la posición deseada, debido a que es probable que el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad rebase el umbral predeterminado corregido A_{s0}' (= A_{s0} x Vm), tal como se ha descrito anteriormente.
Se observa que aunque la presente realización está combinada con la tercera realización mencionada anteriormente, la presente realización puede combinarse con la primera o la segunda realización mencionadas anteriormente.
Además, en cualquier realización de las cuatro realizaciones mencionadas anteriormente, puede disponerse por separado un detector de contacto para detectar el contacto entre el reposacabezas 5 y la cabeza del ocupante, con el objeto de asegurar una función a prueba de fallos para impedir un movimiento excesivo hacia delante del reposacabezas 5. En este caso, si desde el detector de contacto se introduce una señal de Activado (véase "otras señales de control" en la figura 4, etc.) mientras se controla el motor de DC 54 basándose en la salida del gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad, tal como se ha descrito anteriormente, entonces la ECU 10 del reposacabezas detiene el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante mediante detener de inmediato el accionamiento del motor de DC 54. De acuerdo con esto, resulta posible asegurar que el reposacabezas 5 no se mueve en exceso hacia delante.
La presente invención se da a conocer con referencia a las realizaciones preferidas. Sin embargo, debe entenderse que la presente invención no está limitada a las mencionadas realizaciones, y que pueden realizarse variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la presente invención.
Por ejemplo, aunque en las realizaciones mencionadas el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad en cada ciclo se calcula por diferenciación del valor N de cómputo de la capacidad introducido en cada ciclo, el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad puede obtenerse en función del valor N(t0) del cómputo la capacidad en el momento t0 cuando el motor de DC 54 empieza a funcionar, y del valor N(t1) de cómputo de la capacidad en el momento presente t1. En concreto, el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad puede obtenerse de acuerdo con la ecuación B = (N(t1) - N(t0)) / (t1-t0).
Además, en una realización simplificada, es posible utilizar asimismo una cantidad de cambio en la capacidad eléctrica en lugar de utilizar el gradiente B del cambio de cómputo de la capacidad. Por ejemplo, puede detenerse el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante si la diferencia entre el valor N(t0) de cómputo de la capacidad en el instante t0 cuando el motor de DC 54 comienza a funcionar, y el valor N(t1) de cómputo de capacidad del instante presente t1, rebasa un umbral predeterminado. O bien, el movimiento del reposacabezas 5 hacia delante puede detenerse si el valor N de cómputo de la capacidad se incrementa más de un umbral predeterminado, dentro de un intervalo de tiempo predeterminado desde el momento en que comienza a funcionar el motor de DC 54. Además en estas configuraciones, tal como es el caso con la tercera realización mencionada anteriormente, el diferencial o el umbral predeterminado pueden corregirse de acuerdo con la velocidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante (o con la tensión de funcionamiento del motor de DC 54).
Además, aunque en la tercera realización mencionada se utiliza el umbral A_{s0}' acorde con la tensión de funcionamiento del motor de DC 54 (la tensión aplicada al motor de DC 54) basándose en el hecho de que la velocidad del movimiento del reposacabezas 5 hacia delante cambia proporcionalmente con respecto a la tensión de funcionamiento del motor de DC 54, puede utilizarse un umbral similar A_{s0}' de acuerdo con la corriente de funcionamiento del motor de DC 54 (la corriente aplicada al motor de DC 54).
Además, aunque en las realizaciones mencionadas se asume que la orientación de la cara de los ocupantes es una orientación muy frontal, las realizaciones mencionadas pueden combinarse con una configuración diferente, tal como una configuración en la que la cantidad de movimiento del reposacabezas 5 hacia delante (es decir, el umbral As, etc.) se determina de acuerdo con la orientación de la cara del ocupante, lo que puede detectarse mediante una técnica de reconocimiento de imágenes utilizando una cámara instalada en la cabina.
La presente solicitud está basada en la Solicitud de Prioridad Japonesa Número 2005-323303, presentada el 8 noviembre 2005, cuyo contenido completo se incorpora al presente documento como referencia.
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Referencias citadas en la descripción La lista de referencias citadas por el solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este respecto. Documentos de patentes citados en la descripción
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\bullet US 2003 015 898 A1 [0004]
\bullet JP 2005 323 303 A [0069]

Claims (8)

1. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, que comprende un reposacabezas (5) configurado para poder moverse hacia delante con respecto a un vehículo, y que comprende un accionador (54) configurado para implementar el movimiento del reposacabezas hacia delante, estando configurado dicho dispositivo para proteger a un ocupante de un vehículo mediante hacer funcionar el accionador (54) para mover el reposacabezas (5) hacia delante en una etapa de pre-choque en el curso del choque de un objeto contra el lado trasero del vehículo, estando dotado el reposacabezas (5) con un detector (14) de la capacidad eléctrica que detecta una capacidad eléctrica cuando el reposacabezas se mueve hacia delante, caracterizado porque dicho dispositivo está configurado para controlar la cantidad del movimiento del reposacabezas hacia delante en función de la cantidad de variación de la capacidad eléctrica con respecto al tiempo.
2. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo está configurado para controlar la cantidad de movimiento del reposacabezas (5) hacia delante en función de una tasa de variación de la capacidad eléctrica detectada y de una velocidad del movimiento del reposacabezas hacia delante.
3. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo tiene medios de detención del movimiento para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante si la tasa de variación de la capacidad eléctrica detectada rebasa un umbral predeterminado.
4. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, como el reivindicado en la reivindicación 3, caracterizado porque dicho dispositivo está configurado para corregir el umbral predeterminado o la tasa de variación de la capacidad eléctrica detectada, en función de la velocidad del movimiento del reposacabezas hacia delante.
5. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, como el reivindicado en la reivindicación 2 ó 4, caracterizado porque se utiliza una tensión de funcionamiento o una corriente de funcionamiento del accionador (54), en lugar de la velocidad del movimiento del reposacabezas hacia delante.
6. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, como el reivindicado en la reivindicación 3, caracterizado porque dicho dispositivo tiene medios de detención del movimiento para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante si una magnitud de la capacidad eléctrica detectada rebasa un umbral predeterminado.
7. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, como el reivindicado en la reivindicación 3 ó 6, caracterizado porque el reposacabezas está dotado de un detector de contacto, y dicho dispositivo tiene otro medio de detención del movimiento para detener el movimiento del reposacabezas hacia delante, si el contacto entre en el reposacabezas y la cabeza del ocupante es detectado por el detector de contacto.
8. Dispositivo de protección de un ocupante de un vehículo, como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo tiene medios de control de tensión para controlar una tensión de funcionamiento o una corriente de funcionamiento del accionador, para mantenerla constante.
ES06822388T 2005-11-08 2006-10-26 Dispositivo de proteccion de ocupante. Active ES2341288T3 (es)

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