JP3897254B2 - 自動車内のリバーシブル乗員保護システムを作動させる方法 - Google Patents

自動車内のリバーシブル乗員保護システムを作動させる方法 Download PDF

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Description

本発明は、請求項1の前文による自動車内でリバーシブル乗員保護手段を作動させる方法に関する。
最新の自動車では、作動されるシートベルトやエアーバッグのような拘束手段は、乗員への事故の影響を緩和するために使用される。自動車内でこれらの拘束手段を作動させる方法は、実施されているものから、および多数の公報から公知である。
エアーバッグやシートベルトプリテンショナー付き安全ベルトのような現在の拘束手段に加えて、衝突の際に乗員を保護するために作動され、拘束効果および/またはエネルギー吸収効果をもたらす一連のさらなる乗員保護手段がある。このような乗員保護手段の例は、サイズ、硬度、形状および位置が作動手段によって変更される、可動衝撃体、クッションおよびヘッドレストである。これらの乗員保護手段に加えて、事故の程度を緩和するために、作動され、乗員が位置決めされる、つまり事故に対して好ましい位置に移動されて乗員への事故の影響を緩和する、さらなる保護手段を提供することも可能である。乗員を位置決めする手段は、例えば、電気式シート調節手段、ヘッドレスト調節手段、シートベルトプリテンショナーおよび可動クッション要素である。
自動車での事故の影響を緩和するために、作動され、衝突時の他者を保護し、例えば歩行者や自転車の運転者を保護する役目も果たす保護手段を提供することも可能である。この例は、調節可能なエンジンボンネット、可動泥除け、および調節可能な硬度を有する自動車の外板上の衝撃要素である。作動されるさらなる保護手段は、乗車レベルコントロール手段および制動および操舵系統であり、それらによって、衝撃が衝突時の乗員および/または他者への傷害の程度がより低くなる方向に最適化される。但し、以下では、これらの手段は、本発明の意味での乗員保護手段として理解されるものではない。
道路交通での事故の影響を緩和する保護手段が作動されるとき、事故前に行われる予防対策と、事故が検出された後に行われる緊急対策の間を区別することが可能である。本発明は、予防対策としての保護手段を作動させる手段に関する。
特許文献1は、自動車の速度を考慮に入れて、急激なフル制動操作が行われると危険警告灯システム、衝撃保護装置およびシートベルトプリテンショナーが作動されることを開示する。緊急制動操作時に予防効果がある安全装置を始動させることは公知である。例えば、シートベルトは、検出される緊急制動操作時に予防的に締め付けられる。特許文献2は、ブレーキ圧力の関数として衝突を予想して作動される自動車のエアーバッグの形態のリバーシブル保護システムを記載する。この目的で、液圧を感知し、それによって緊急状況を推測する圧力センサが、ブレーキ系統の液圧回路内に提供される。緊急状況の場合、弁は、エアーバッグを充填させるために作動される。緊急状況が事故に至らなかった場合、運転者はスイッチを使用して手動でエアーバッグの通気を行う。事故を予測して検出された緊急状況も無く、事故が起こった場合、エアーバッグを事故検出センサによって始動させる。
関連技術を開示する特許文献3は、自動車内でのリバーシブル乗員保護システムを作動させる方法を開示し、その場合、運転状況データはセンサシステムを使用して感知される。運転状況データは緊急制動の状況に対して監視され、緊急制動の状況が判断されると、乗員保護システムが、衝突時の前に始動され、有効位置に移動される。さらに、この関連技術を開示する文献は、重大な交通状況が、操舵角、車輪速度、ヨーレートおよび加速度に関する運転状況データから決定されることを開示する。
運転状況データを感知する方法に関する特許文献4は、オーバステアの状況が姿勢角の評価によって決定されることを開示する。
さらに、運転状況データを決定することにも関連する特許文献5は、姿勢角が車輪速度、ヨーレートおよび横加速度から決定されることを開示する。
独国特許発明第19524358 C1号明細書 米国特許第4258931号明細書 独国特許出願公開第10005010 A1号明細書 独国特許出願公開第19708508 A1号明細書 独国特許出願公開第4200061 A1号明細書 Dubbel、Tashenbuch fuer den Maschinenbau((Pocket book on machine engineering(機械工学ポケットブック))、第20版、Q27
本発明の目的は、道路交通での事故の影響を低減することである。この目的は、請求項1の特徴による本発明に従い達成される。
本発明による方法の利点は、多くの事故状況が、周囲データを追加的に利用することなく、自動車内の既存センサシステムを使用することによって衝突前に検出されること、およびこれに基づいて乗員の安全性がリバーシブル保護システムを作動させることで著しく増加されることである。
運転状況データを感知するセンサシステムは、例えば、操舵角度センサ、ペダル移動センサ、ブレーキ圧力センサ、車輪速度センサ、加速度センサおよびヨーレートセンサを具備する。操舵角度センサは、ハンドルにおいて操舵角度を感知し、この操舵角度は、ペダル移動を行うときと同じように、運転操作の設定変数を構成する。対照的に、例えば、感知された加速度、ヨーレートおよび車輪速度は、運転操作の実変数である。リバーシブル乗員保護手段は、衝突時の自動車の乗員への圧迫を緩和することを目的とする手段であり、その保護手段は、初期状態から有効状態に繰り返し移動され、有効状態からその初期状態に復帰できる。
緊急制動は、制動プロセスが、危険または緊急状況を示す少なくとも1つの特徴と共に行われる場合に起こる。これは、この(これらの)特徴が著しく所定値の範囲外にある場合である。緊急制動の状況は、ブレーキ圧力、ブレーキペダルの作動速度、加速ペダルの戻り速度のパラメータの少なくとも1つを利用することによって決定されて、制動操作を評価する。
運転者によってもたらされる緊急制動操作に代わるものとして、緊急制動は、周囲状況の感知に基づいて自動的に実行される。自動化緊急制動を示す信号、例えば緊急制動操作を始動させるコントロール信号は、本発明による方法を実行するためにも使用される。
自動車のアンダーステアの状況は、操舵角度によって事前定義される自動車の設定経路の半径が自動車によって実際に移動される経路の半径よりも小さいことを意味する。対照的に、自動車のオーバーステアは、操舵角度によって事前定義される設定経路の半径が実際に移動される経路の半径よりも大きいことを意味する。操舵角度によって事前定義される設定経路は、自動車が、考慮されるべき操舵角度で、且つ横方向の力が前後方向の力と比較して無視できるほどの低速度で移動するとき生じる自動車の軌道として理解されるべきである。運転状況データは、アンダーステアおよびオーバステアの状況を決定するために使用される。
データ処理装置は、緊急制動、オーバーステアまたはアンダーステアの状況のうち1種類の状況が存在するかを継続的にチェックする。事実がそうであれば、リバーシブル乗員保護システムが作動され、始動速度、作動速度、硬度および効果の方向を、緊急制動の、オーバステアの、およびアンダーステアの状況の関数として適合させることができる。特に、緊急制動の、アンダーステアの、およびオーバステアの状況のうち2種類以上の状況が同時に存在するときの乗員保護手段の作動は、追加的な評価アルゴリズムを提供することができる複合的危険に適合される。
さらに、最大の危険性が予想される方向は、緊急制動の、オーバステアの、およびアンダーステアの状況によって決定される。乗員保護システムは、保護効果が最大危険性の方向に従って提供されるように、危険性について決定された方向に従って作動される。緊急制動の、オーバステアの、およびアンダーステアの状況を一緒に考慮に入れると、危険を示す2種類以上の状況が存在するとき、事故の場合の乗員への圧迫が可能な限り低くなるように保護システムを作動させることが可能となる。
本発明の1つの展開では、リバーシブル乗員保護システムは、自動車が最低速度である限り作動される。これは、乗員保護システムが低速度で作動するのを防止することができる利点がある。低速度で、運転状況データによって検出される乗員への危険が無視できるほど小さいとき、事前定義可能な速度以下で乗員保護システムを作動させないことが望ましい場合がある。
本方法の1つの有利な構成では、緊急制動の状況は、ブレーキブーストシステムによって実行される運転原動力への介入によって検出される。このブレーキブーストシステムそれ自体は、評価結果の関数として運転原動力に介入するために運転状況変数を評価する。運転原動力へのブレーキブーストシステムの介入は、コントロール信号を、運転原動力に影響を及ぼす作動装置に送ることによって行われる。ブレーキブーストシステムのこれらのコントロール信号は、緊急制動操作を検出するために使用される。コントロール信号に代わるものとして、ブレーキブーストシステムによってデータバスに送られる異なる情報信号を、緊急制動の状況を検出するために使用することが可能である。本方法のこの構成の利点は、緊急制動操作が特に低いコストで検出されることである。他方、保護システムの始動が、ブレーキブーストシステムのアルゴリズムと関連付けられることを容認しなければならない。
本方法の1つのさらなる構成では、ブレーキ灯スイッチのコントロール信号は、緊急制動操作の妥当性をチェックするために使用される。この信号は、自動車内のデータバスで高頻度で有効にされるので、ケーブル配線に追加的な出費が生じない。緊急制動操作の検出に対する方法のこの展開によって達成される冗長性の利点は、リバーシブル保護システムが作動されるときの決定の信頼度が増すことである。
本方法の1つの構成では、アンダーステアおよびオーバステアの状況は、運転方向の実際の変化を示す角度と操舵角度との間に形成された差が評価されるということで決定される。この評価は、単純しきい値問い合わせを具備しても良く、そのしきい値は永久的に事前定義可能であるか、またはしきい値は他のパラメータ、例えば道路の特性または自動車の荷重の関数として適合される。オーバステアおよびアンダーステアの状況も、移動記述角度の、および操舵角度の時系列的に先行する値を使用して決定される。決定される角度の先の値によって、時間の関数として2つの角度の間の差を形成し、それを評価することも可能である。例えば、角度について計算された差は、事前定義可能な時間にわたって統合されるか、または角度の差の傾きが評価される。
実際の運転方向の変化を示す角度は、異なるパラメータ組から決定される。これは、保護システムの始動につながる状況の決定の妥当性をチェックするために使用されても良い。始動状況についての冗長的決定によって達成される信頼性は、保護システムが低い始動しきい値で、ゆえに早期に作動されるようにできる。アンダーステアの状況を決定するために使用されるパラメータ組は、例えば、車輪速度、横加速度、および軸距、あるいは他の例では車輪速度、ヨーレートおよび軸距であっても良い。両パラメータ組は、最新の自動車内のデータバスシステムで有利に利用できる。車輪速度の代わりに、直に車速を利用することも可能であり、車輪速度から車速を決定することは可能である。
オーバステアの状況の決定に対して、姿勢角は、これに適しており、オーバステアを直接特徴付ける変数であることが分かっている。姿勢角は、ヨーレート、横加速度、および車輪速度から車速を順に決定することが可能である車輪速度または車速のパラメータのうちの1つの有効パラメータ組から決定されても良い。
オーバステアの状況を追加的に防止するために、車速および操舵角度から計算される設定ヨーレートが決定される。設定ヨーレートとヨーレートの間で形成された差が事前定義可能なしきい値を超える場合、オーバステアの状況も推測される。
本方法の1つの有利な構成において、保護システムは、電気式シート調節装置および/または自動車内のオリフィス用の電気式調節装置および/またはリバーシブルシートベルトプリテンショナーおよび/または電気的に調節可能な衝撃保護装置を具備する。電気式シート調節装置および自動車内のオリフィス用の電気式調節装置、例えば電気調節可能なサンルーフおよび電気的に調節可能なウインドウ開閉器は、少なくとも最新の自動車にはある程度装備されており、低コストで乗員または自動車に予め備えるべく追加的に使用される。電気的に調節可能な保護システムの全ては、エネルギー供給が車載パワーシステムを介して容易に提供される、特に電動ドライブが保護システムの可逆性を容易に可能にする利点を有する。その結果、高度な確かさで但し単なる一定の事前定義可能な確率で衝突に至らない危険状況が決定された場合でも、運転者や乗員への保護システムの影響を考慮しつつ、それらを始動させることができる。本発明による方法は、このような危険な状況を検出する効果を有し、実のところ、簡単な実施形態では、その方法は、センサシステムの追加やアクチュエータシステムの追加を行うことなく最新の自動車にはもうすでに実行されている。
自動車内でリバーシブル乗員保護手段を作動させる本発明による方法の有利な実施形態を以下で図を参照して詳細に説明する。
リバーシブル乗員保護手段を作動させるために、緊急制動の、アンダーステアの、およびオーバステアの状況が監視される。
この目的で、ブレーキブーストシステムBASのコントロール信号およびブレーキ灯スイッチBLのコントロール信号は、データ処理装置によって入力データとして使用され、前記信号はそれらがアクティブであるかを決定するためにブロック101および102でチェックされる。両方の信号がアクティブである場合、特にブレーキ灯スイッチ信号の追加的使用によって達成される冗長性のため、緊急制動を推測することができる。緊急制動操作があると、前後方向の保護S信号がブロック103でアクティブ状態に設定されるようにする。ブロック104〜107では、データバスで有効となる操舵角a、4輪の車輪速度v、ヨーレートv、および横加速度aがデータ処理装置によって感知される。ヨーレートvは、ヨー角の単純時間導関数であり、その理由のため、しばしばヨー角速度とも称される。車速vはブロック105において車輪速度vから決定される。方法の代替実施形態では、車輪速度vの代わりに、車速vをブロック105で感知することも可能であり、前記車速vは、その方法を実行するために使用できる。ブロック101、102、および104〜107の入力情報がデータバスを介して転送されない場合、それは信号ラインを介しても感知される。
アンダーステアの結果としての危険な状況は、ブロック108および109において推測される:ブロック108は、車速vおよびヨーレートvから、向心力がなければ、自動車を所望曲げ半径の経路上を移動させることになろう事実上の設定操舵角を計算する。この計算のため、自動車の軸距1が、不変変数としてブロック109におけるように、使用される。このような事実上の設定操舵角は、ブロック108において操舵角aから引かれるアッカーマン角度(非特許文献1参照)である。事実上の設定操舵角と操舵角aとの間の差の絶対値が事前定義可能な値よりも大きい場合、横方向保護Sq1の信号はアクティブ状態に設定される。アッカーマン角度aは次のようにブロック108において指定された変数から得られる:a=(1/v)v。ブロック108におけるアンダーステアの監視と並行して、アンダーステアの状況もブロック109において推測され、その目的のために異なるパラメータ組が使用される。アッカーマン角度は、車速vおよび横加速度aから計算され、操舵角aからも引かれる。これらの2つの角度間の差の絶対値が事前定義可能な値よりも大きい場合、横方向保護2の信号Sq2がアクティブ状況に設定される。指定されたパラメータ組によるブロック109におけるアッカーマン角度の計算は、a=(1/v)aとして得られる。
ブロック110において、横方向保護1の信号Sq1および横方向保護2の信号Sq2が感知され、横方向保護の信号−アンダーステアSquは、2つの信号である横方向保護1の信号Sq1および横方向保護2の信号Sq2がアクティブである場合、アクティブにされる。アンダーステアの状況は、ブロック108および109において2つの別々のアルゴリズムによって監視され、その結果が互いにチェックされるということで検出の信頼度を増す。これは、横方向保護1の信号Sq1および横方向保護2の信号Sq2をアクティブにするために、使用された2つのパラメータ組のうちの1種類だけが考慮に入れられるときの簡略化された実施形態の場合よりも低いしきい値が選択されるようにできる。
ブロック111では、オーバステアの状況が、横加速度a、ヨーレートv、および車輪速度vのパラメータに基づいて監視される。この目的で、姿勢角が計算され、それが事前定義可能な値を超える場合、横方向保護の信号−スキッドSqsがアクティブにされる。
ブロック112では、前後方向保護の信号S、横方向保護の信号−アンダーステアSquおよび横方向保護の信号−スキッドSqsが感知され、評価される。これらの信号のうちの1種類がアクティブにされる場合、対応する保護システムがブロック113において作動される。2種類以上の信号がアクティブである場合、保護システムは、ブロック112の評価に従って作動される。例えば、横方向保護の信号Sのみがアクティブである場合、移動方向の推力の伝達との衝突が予期され、乗員は、それらができるだけ圧迫を受けないような状態に、この場合、シートが後方に移動されたり、リバーシブルシートベルトプリテンショナーが作動されるということで、事前調整される。他の例では、前後方向保護の信号Sおよび横方向保護の信号−オーバステアSqsがアクティブである場合、片側からの最大の危険が推測され、シートの前後方向移動の代わりに、その危険がある側に面するシートが他方の側に移動されるか、または他の例では全てのシートが中央に移動される。
1つの代替実施形態では、2種類の信号の横方向保護1の信号Sq1および横方向保護2の信号Sq2のうち少なくとも1種類の信号がアクティブである場合、ブロック110において、横方向保護の信号−アンダーステアSquをアクティブ状況に設定することが可能である。その結果、上述の実施形態からの冗長性が失われる。この実施形態は、作動される保護手段が運転者、または乗員によって気付かれないか、または僅かしか気付かれない、ゆえにごく僅かなおよび逆の効果しか与えない場合には好ましいこととなる。この場合、始動状況を確実にするためにより頻繁な始動を行わずに済ますことが可能である。この場合、ブロック108および109において2つの基準のうち1つだけをチェックすることが可能となる。
他の代替実施形態では、操舵角aは、ブロック111において追加的に感知される。設定ヨーレートは、操舵角aおよび車輪速度vから決定される。設定ヨーレートとヨーレートから形成された差が事前定義可能な値を超える場合、横方向保護の信号−スキッドSqsもアクティブにされる。
本発明による方法の有利な実施形態を実施する装置のブロック回路図を示す。

Claims (20)

  1. 運転状況データを感知するセンサシステムと、衝突の前に起動され、有効位置に移動されるリバーシブル乗員保護システム(113)とを備えた自動車のリバーシブル乗員保護システム(113)を作動させる方法であって、
    少なくとも緊急制動の状況(103)について、前記運転状況データが監視され、緊急制動の状況(103)が、加速ペダルの戻り速度のパラメータにより検出された場合に、前記保護システム(113)を起動させ、
    ブレーキ灯スイッチ(102)のコントロール信号が、緊急制動の操作の妥当性をチェックするために使用されることを特徴とする方法。
  2. 運転状況データを感知するセンサシステムと、衝突の前に起動され、有効位置に移動されるリバーシブル乗員保護システム(113)とを備えた自動車のリバーシブル乗員保護システム(113)を作動させる方法であって、
    少なくとも緊急制動の状況(103)について、前記運転状況データが監視され、緊急制動の状況(103)が、周囲状況の感知に基づいて自動的に緊急制動操作を始動させるコントロール信号により検出された場合に、前記保護システム(113)を起動させ、
    ブレーキ灯スイッチ(102)のコントロール信号が、緊急制動の操作の妥当性をチェックするために使用されることを特徴とする方法。
  3. 運転状況データを感知するセンサシステムと、衝突の前に起動され、有効位置に移動されるリバーシブル乗員保護システム(113)とを備えた自動車のリバーシブル乗員保護システム(113)を作動させる方法であって、
    少なくとも緊急制動の状況(103)について、前記運転状況データが監視され、前記自動車が、予め定義された状況において、コントロール信号により、ブレーキシステムへの介入を行うブレーキブーストシステムを備え、前記ブレーキブーストシステムの前記コントロール信号または前記ブレーキブーストシステムによりデータバスに伝達される情報信号が、緊急制動の状況(103)を判断するために使用され、
    緊急制動の状況(103)が前記信号により検出された場合に、前記保護システム(113)を起動させ、
    ブレーキ灯スイッチ(102)のコントロール信号が、緊急制動の操作の妥当性をチェックするために使用されることを特徴とする方法。
  4. 前記ブレーキブーストシステムの情報信号および前記ブレーキ灯スイッチのコントロール信号が、データバス上で利用可能であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記ブレーキブーストシステムのコントロール信号および前記ブレーキ灯スイッチのコントロール信号が、アクティブであるかどうかがデータ処理装置によって検査され、両方の信号がアクティブな場合に、緊急制動の状況(103)が推測されることを特徴とする請求項3あるいは4に記載の方法。
  6. 前記保護システムが、衝突に巻き込まれた他者の予防保護のために作動され得る保護手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記運転状況データが、オーバステアの状況(111)およびアンダーステアの状況(110)についてさらに監視され、緊急制動の状況(103)、および/またはオーバステアの状況(111)、および/またはアンダーステアの状況(110)が検出された場合に、乗員保護システム(113)が起動されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 運転状況データを感知するセンサシステムと、衝突の前に起動され、有効位置に移動されるリバーシブル乗員保護システム(113)とを備えた自動車のリバーシブル乗員保護システム(113)を作動させる方法であって、
    少なくとも緊急制動の状況(103)について、前記運転状況データが監視され、緊急制動の状況(103)が検出された場合に、前記保護システム(113)が起動され、
    さらに、前記運転状況データが、オーバステアの状況(111)およびアンダーステアの状況(110)について監視され、オーバステアの状況(111)、および/またはアンダーステアの状況(110)が検出された場合に、乗員保護システム(113)が起動され、
    緊急制動の状況(103)、アンダーステアの状況(110)、およびオーバステアの状況(111)により、最大の危険が予想される方向が判断され、該方向に従って保護効果が提供されるように、前記車両乗員保護システム(113)が作動されることを特徴とする方法。
  9. 前記自動車の速度が判断され、前記自動車の速度が事前定義可能な所定の速度より大きい場合に限り、前記リバーシブル乗員保護システムが起動されることを特徴とする請求項に記載の方法。
  10. 前記アンダーステアの状況(110)および前記オーバステアの状況(111)は、実際の運転方向の変化を示す角度と、操舵角度(α)との間に形成される差の評価によって判断されることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記実際の運転方向の変化を示す角度は、車輪速度(v)、横加速度(a)、および軸距から決定されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記実際の運転方向の変化を示す角度は、車輪速度(v)、ヨーレート(v)、および軸距から決定されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  13. 前記実際の運転方向の変化を示す角度は、アッカーマン角度であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  14. 前記オーバステアの状況(111)は、姿勢角の評価によって判断されることを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記姿勢角は、車輪速度(v)、ヨーレート(v)、および横加速度(a)から決定されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記評価は、しきい値との比較により行われることを特徴とする請求項10〜15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記評価は、時系列的に先行する、運転方向の変化を示す角度と操舵角度を使用して行われることを特徴とする請求項10〜15のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記保護システム(113)は、電気シート調整装置、および/または前記車両内のオリフィス用の電気調整装置、および/またはリバーシブルシートベルトプリテンショナー、であることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 運転状況データを感知するセンサシステムと、衝突の前に起動され、有効位置に移動されるリバーシブル乗員保護システム(113)とを備えた自動車のリバーシブル乗員保護システム(113)を作動させる方法であり、危険な運転動作の状況について、前記運転状況データが監視され、危険な状況が検出された場合に、前記保護システム(113)を起動させる方法であって、
    前記運転状況データが、アンダーステアの状況(110)について監視され、アンダーステアの状況(110)が検出された場合に、前記乗員保護システム(113)が起動されることを特徴とする方法。
  20. 請求項に記載の方法において、ブレーキ灯スイッチ(102)のコントロール信号が、緊急制動の操作の妥当性をチェックするために使用されることを特徴とする方法。
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