JP5570668B2 - 歩行者保護装置及びクラッシュエネルギを解消する方法 - Google Patents

Description

本発明は、歩行者保護装置を備える車両用の人員保護装置、車両用の人員保護装置に連結可能なかつ／または連結された歩行者保護装置を使用する方法、相応の制御機器並びに相応のコンピュータプログラム製品に関する。

現代の車両は、衝突時に生じるエネルギを吸収して、乗員に対する傷害のリスクを大幅に低減するという課題を有するフロント構造を備える。通常、このようなエネルギ吸収は、車両の前部に設けられた相応の構成要素（クラッシャブルゾーン）の変形により行われる。ゆえに、衝突の程度に応じて、フロント構造も、大小の程度で変形される。そこで、軽度の衝突時の修理のための費用をできるだけ低く抑えるよう努められる。このような理由から、ごく僅かな衝突時には、フロント構造の厳密に衝撃を受けた小さな部分（クラッシュボックスとも呼称される）だけが変形されるように、車両構造の分割が行われる。これに対して重度の衝突時には、フロント構造全体がエネルギ吸収に関与している。このような方式は好適であり、軽度の衝突時に１つ又は複数のクラッシュボックスだけが交換され、これに対して別の構成要素は破損しないままである。このような特性を得るために、もちろん、クラッシュボックスのエネルギ吸収能力は意図的に比較的小さく設定される。このような設定は、軽度の衝突の場合に不都合とならず、同時に、残りのフロント構造が並行して一緒に変形されないようにしている。但し、重度の衝突時には、最適なエネルギ部分が吸収されない。したがってこの場合、構造の残りの部分は、その欠点を解消して、相応により中実に構成しなければならない。

欧州特許出願公開第１７９２７８６号明細書は、自動車のバンパクロスメンバと車両サイドメンバとの間に組み込むためのクラッシュボックスが示されている。クラッシュボックスは、金属薄板とクロスメンバ側のフランジプレートとから成る、折畳み構造としてのハウジング状の変形成形部を有し、フランジプレートが折畳み構造の構成要素として構成されていることを特徴とする。

さらに、車両では、歩行者保護装置も知られている。歩行者保護システムは、２つのカテゴリに分類される。一方では、専ら例えば「ソフトな」フロントエンドのような構造手段と、エンジンフードとエンジンとの間の十分な変形スペースとにより衝突を和らげるパッシブシステムが存在する。他方では、アクティブシステムが使用される。アクティブシステムは、センサにより歩行者の衝突を記録する。この場合、アクティブシステムは、アクチュエータでもって、保護手段を作動させ、例えばエンジンフードを持ち上げる。再利用可能（リバーシブル）な（磁気スイッチにより作動させられる）アクチュエータと再利用不能な（火工術により作動させられる）アクチュエータとの間で区別が行われる。特に、再利用不能なシステムは、極めて確実に作動するセンサとアルゴリズムとを必要とし、これに対して再利用可能なアクチュエータは、簡単な識別技術とも組み合わせ可能である。アクティブな保護システムは、機能テストに際して３つの主要求を満たさなければならない。第１に、法的な基準を満たさなければならない。第２に、センサ及び評価アルゴリズムは、様々なダミー、６歳児ダミー、５、５０及び９５パーセンタイル成人男性を明確に等級別に分類しなければならない。第３に、作動エラーを回避するために、鳥、ゴミ箱又は巻き上げられた石のような別の障害物の識別が可能でなければならない。

欧州連合は、２００４年１月１日から施行されている２００３／１０２／ＥＣの条令による歩行者保護を一層促進している。その条令には、様々なパラメータを用いたそれぞれ異なる４つの衝突シナリオが詳細に規定されている。第１のシナリオでは、下腿又は上腿（シミュレーションされた子供又は大人の体の大きさに応じて）に対応するインパクタがバンパに衝突し、第２のシナリオでは、上腿インパクタが、エンジンフードの前縁に衝突し、第３及び第４のシナリオでは、子供頭部インパクタもしくは大人インパクタがエンジンフードに衝突する。インパクタは、それぞれセンサを装備している。衝突時に体の部分に加わる力に対して最高値が設定されている。条令には、２００５年１０月から始まって２０１２年の終わりまで、乗用車及び２．５トンを下回る総重量の軽量の商用車のための新たな全ての車両プラットフォームが、下腿テスト及び子供頭部テストの要求を満たさなければならないと定められている。２０１０年９月から第２段階が進行している。第２段階では、上腿衝突及び大人頭部に関する仕様を同様に２０１５年９月までに完全に満たさなければならない。

発明の開示
このような背景技術に対して、本発明では、独立請求項に記載したような、歩行者保護装置を備える車両用の人員保護装置、車両用の人員保護装置に連結可能な歩行者保護装置を使用する方法、さらに、この方法のステップを相応のユニットに用いる制御機器、並びに最後に、相応のコンピュータプログラム製品が提案される。好適な態様は、各従属請求項及び後述の記載から明らかである。

上述された、クラッシュボックスの低いエネルギ吸収能力の欠点を、可変のエネルギ吸収レベルを有し、かつ相応に衝突の程度に調節することができるフロント構造が、回避する。したがってこのような構造は、適応性のクラッシュ構造とも呼称される。

適応性のクラッシュ構造は、先細り形の吸収装置に基づいて作動することができる。適応性のクラッシュ構造では、衝突時に、変形要素、例えば管が、ハウジング内に配置された１つ又は複数の受けを通って移動させられ、その際に変形されもしくは先細りにされ、そうして衝突エネルギが効果的に解消される。受けプレートの効果的な接続及び遮断により、先細り直径を変化させて、ひいてはクラッシュ構造の強度を適合させることができる。例えば構造の第２の先細り段のために用いられる受けは、係合解除可能であってよく、つまり、支持部を外した状態で、変形要素の半径方向力により外向きに押圧することができる。したがってクラッシュ構造の力レベルはより低くなっていて、より小さな衝突エネルギが解消される。

適用性のクラッシュ構造の原理を実施するための例は、例えば切削作業又は先細り化による補強リブの除去によって、適応性のエネルギ吸収部を備えるクラッシュ構造にみられる。適応性のクラッシュボックスは、組み込まれた圧力センサを有してよく、又は択一的にセンサ構成を有してよく、センサ構成は、２つの加速度センサにより、適応性のクラッシュボックス目標強度を特定し、パッシブセーフティの拘束手段も作動させる。これに関して、強度において変化可能なクラッシュ構造のための迅速で正確なアクチュエータ技術を導入することができる。

特に、先細り原理に基づく既存の「適応性のクラッシュ構造」は、歩行者保護機能によって、車両のフロント構造のアクティブな引込みにより歩行者の傷害程度を低減できることにより、拡張することができる。

本明細書で提案される設定によれば、バンパに作用するアクティブな構成要素によって歩行者と車両との間の衝突時に生じる接触力の低減を実現できることにより、歩行者保護の改善を達成することができる。この設定の重要な点は、特に適応性のクラッシュ構造（ＡＣＳ）とこのような歩行者保護装置との実現可能な組み合わせにある。

従来慣用の、バンパに取り付けられた歩行者保護システム、例えば「ソフトなフロントエンド」に対して、本明細書で提案される設計では、保護作用は、もはや、主にクッション及び車両構造の前面の形状付与だけにより、例えば歩行者との車両の潜在的な接触領域に設けられたフォーム又は別のプラスチック要素の組付けだけにより発揮されるものではない。そうして車両前面の構想におけるデザイン自由度の制限を回避することができる。クッションのために特別に設けなければならず、総じて車両の延長を招くことになる構造スペースを節約することもできる。アクティブな構成要素が歩行者との接触の瞬間にダンパを引っ込め、この引込み速度が後続の経過において低減されるので、本明細書で提案されるシステムは、事実上、例えば発泡プラスチックを用いたクッションと同等に機能し、これは、変形時に、同様の力−距離−経過を有することができ、しかもその欠点を有しない。さらに本明細書で提案される設計により、プラスチックから形成された歩行者保護システムが温度に応じて別の特性を有し、したがって歩行者のための保護機能が温度に依存するという欠点を解消することができる。さらに本明細書で提案される技術的な解決手段では、保護効果の更なる改善又は個別化が簡単に実現可能である。なぜならば原則的に任意の力−距離−特性を設定できるからである。例えば個別化は、適切なセンサを介して特定された歩行者特性、例えば大きさ、質量等が検出され、適切な計算プログラムにより、これらの特徴にとって最適化された力−距離−特性曲線が求められ、この力−距離−特性曲線がアクチュエータに及ぼされることにより、行うことができる。

本明細書で提案される技術的な思想により、クラッシュボックスの簡単な非作動化、つまりゼロの力レベルの調節に対する別の可能性が提供される。バンパ−クロスメンバ−構成群が略自由に可動になり歩行者により押し込まれ得ることを効果的に阻止することができる。したがって構成群の慣性質量に基づいて、極めて大きな力が歩行者に及ぼされる、という欠点はもはや存在しない。例えば質量が３ｋｇであり、速度が４０ｋｍ／ｈである場合、衝突は、４０ｋｍ／ｈで運動させられる３ｋｇのハンマによる打撃と同一である。本明細書で提案される、本発明による構成群のアクティブな引込みにより、慣性質量効果は、歩行者との相互作用において効果的に回避することができるので、歩行者の負荷はもはや特異なものではなく、「ゆるやかに変化」することができる。

本明細書で提案される設計により、歩行者との衝突前に、フロント構造を、あとで衝突中にその時点で提供されるより長い距離にわたって力を低減するために、先ず幾分か前方に動かすことを回避することもできる。そうして予測式のセンサ技術を簡単に構成するだけでなく、省略することもできる。なぜならば予測式のセンサ技術の遅すぎる作動で、丁度前方に移動している構成要素と歩行者とが衝突する場合、これは、さらに傷害程度を高めるものであり、本明細書で提案される設計では回避することができるからである。本明細書で提案される本発明により、歩行者保護のためのあまり手間の掛からないシステムが実施可能である。

さらに本発明のシステムにより、ＡＣＳの基本機能性を、好適な形で、歩行者保護と結びつけることができ、このために追加的なセンサ技術は必要でない。これにより２通りの使用を形成することができる。

本発明は、衝突エネルギを吸収するための衝撃吸収装置を備える車両用の人員保護装置を提供し、衝撃吸収装置は、衝突エネルギに起因する送り方向で変形要素が移動する際に、変形要素を収容しかつ変形させるための受け、特に係合解除不能な受けと、変形要素の移動を遮断するための遮断要素とを備え、人員保護装置は、変形要素に連結可能な歩行者保護装置を備え、歩行者保護装置は、遮断要素の非作動化に基づいて、変形要素を、予め設定された距離だけ送り方向にアクティブに移動させるように、形成されている。

人員保護装置は、例えば車両の前部に組み込んでよく、車両が例えば不動の対象物又は可動の対象物、例えば別の車両や歩行者又は自転車の運転者と衝突するときに使用される。車両は、例えば乗用車又は商用車であってよい。例えば人員保護装置は、車両のクロスメンバ又はクロスメンバの一部と交換することができる。

衝撃吸収装置は、ハウジングに変形要素を収容するための開口と、この開口とは反対側の、ハウジングから変形要素を進出させるための別の開口とを有するハウジングを備える。係合解除不能な受けをハウジングの内側に収容するために、ハウジングは、膨らみを有してよい。ハウジングは、変形要素又は変形要素の一部を、送り方向に変形要素が移動する際に、全周にわたって包囲する。衝撃吸収装置は、先細り形の吸収装置である。先細り形の吸収装置は、送り方向で変形要素が移動する際の、ハウジング及び係合解除不能な受けによる変形要素の変形、ここでは先細り化の原理に基づくものであり、そうして衝突エネルギが吸収され、解消される。衝突エネルギは、生じる衝突の程度に依存しており、これに対して衝突は、衝突する対象物の走行速度、質量及び走行方向等に起因している。衝撃吸収装置が係合解除不能な受けの他に介在可能な別の先細り段をさらに有する場合、衝撃吸収装置は、求められた衝突程度に応じて様々な強度を有することができる適応性のクラッシュボックスとして実現することができる。相応に、衝撃吸収装置は、重度の衝突時に、別の先細り段を介在して、高い強度を有することができ、そうして変形要素の広範囲の変形が及ぼされる。相応に、大きな衝突エネルギを解消することができる。軽度の衝突時に、衝撃吸収装置は、第２の先細り段を取り外して、小さな強度を有することができる。相応に、変形要素の変形は、小さくてよい。なぜならば小さな衝突エネルギを吸収すればよいからである。

変形要素は、例えば丸い横断面を有する長細い構成要素として構成してよい。衝突に反応して、変形要素は、送り方向で変形要素の長手方向軸線に沿って衝撃吸収装置のハウジングを通って移動することができ、その際、係合解除不能な受けにより収容して、衝突エネルギを吸収するために、変形するかもしくは先細りにすることができる。

係合解除不能な受けは、例えばリングとして構成してよく、その開口は変形要素に向けられている。リング状の係合解除不能な受けの内法は、係合解除不能な受けの変形区分もしくは先細り区分に進入するまえの変形要素の横断面よりも少なくとも部分的に小さくてよい。係合解除不能な受けの外壁は、ハウジングの内壁に支持してよい。係合解除不能な受けの内壁は、例えば完全に又は部分的に斜めに延在してよく、その結果、係合解除不能な受けは、ある種のホッパを形成し、このホッパは、変形要素が衝突に基づいて送り方向で係合解除不能な受けの内面に沿って移動する間に、変形要素の先細り化をもたらすことができる。送り方向は、車両の走行方向とは逆向きであってよい。送り方向は、車両に掛かる衝突方向に略一致する。遮断要素は、送り方向で係合解除不能な受けの後に置いて、衝撃吸収装置のハウジング内に配置してよい。遮断要素は、人員保護装置の静止位置で、第１の位置に位置するように、構成することができ、その位置では、遮断要素は、変形要素の送り方向で前方の端部領域を支持し、遮断要素の送り方向の移動を阻止することができる。このために遮断要素は、少なくとも部分的に、係合解除不能な受けよりも小さな内法を有してよい。

歩行者保護装置は、歩行者保護装置が速度及び範囲においてできるだけ最適な、変形要素及び衝突の瞬間に歩行者が接触する別の車両構造の引込みを及ぼすことにより、車両と衝突する歩行者を深刻な傷害から保護するように、構成することができる。「歩行者保護装置」という名称は、歩行者の保護に限定されるものではなく、保護機能は、例えば車両と衝突する、高い傷害のリスクに曝されている別の通行関係者、例えば自転車の運転者や道路を横切る野生動物も含む。その他に、歩行者保護装置は、生物でない不動の対象物との車両の軽度の衝突時にも有意義であってよい。遮断要素は、変形要素を支持する第１の位置から変形要素を解放する第２の位置に変位させられることにより、非作動化することができる。したがって変形要素及び変形要素に結合された別の車両構造は、予め設定された距離だけ送り方向に移動させることができ、跳ね飛ばされる通行関係者に対する傷害を和らげる引込みを行うことができる。

人員保護装置は、原則的に、車両の前部及び／又は後部に配置してよい。

１つの態様によれば、変形要素は、予め先細りにされた領域を有してよい。この場合、予め先細りにされた領域の長さは、前述の予め設定された距離の長さに一致する。さらに予め先細りにされた領域における変形要素の直径は、係合解除不能な受けの内法よりも小さくてよい。そうして好適には、歩行者保護装置が人員保護装置の車両乗員保護領域とは無関係に、ひいては再利用可能に使用できることを保証することができる。

歩行者保護装置は、アクチュエータを備えてよく、アクチュエータは、継続的に変形要素を移動させるための力を予め設定された距離だけ変形要素に及ぼすように、構成されている。残りの構造との、変形要素／アクチュエータによる管の結合は、例えば管が通常運転時に受けから落下することを防止することができる。アクチュエータは、変形要素に結合するか又は結合可能であってよい。この態様は、衝突の場合に変形要素を移動させるために必要な潜在エネルギを既に提供し、改めて形成しなくてよい、という利点を有する。そうして歩行者保護装置の特に短い反応時間が実現可能である。

例えばアクチュエータは、引張りばねであってよい。引張りばねの第１の端部は、変形要素に固定可能であってよく、引張りばねの第２の端部は、引張り応力を形成しつつ、人員保護装置の、送り方向で変形要素の先に設けられた要素に固定可能であってよい。固定状態で引張りばねのばね工程は、変形要素の前述の予め設定された距離に一致する。引張りばね、例えばコイルばねの使用により、特に丈夫で安価なアクチュエータを実現することができる。

ばね又は同等の機能原理を有する要素をアクチュエータとして使用する場合、歩行者保護装置は、更に少なくとも１本のピンを備えてよい。このピンは、ばねに関して、遮断要素の非作動時にばねの力−距離−特性に所定の形で影響を及ぼすように、配置可能である。そうして好適には、歩行者保護装置は、衝突する通行関与者の、予め把握された固有の大きさ及び／又は質量に調節することができる。

択一的に、歩行者保護装置は、アクチュエータを備えてよく、このアクチュエータは、作動に反応して、変形要素を予め設定された距離だけ移動させるための力を変形要素に及ぼすように、構成されている。例えばアクチュエータは、火工術、電気式又は磁気式のアクチュエータであってよい。本発明のこのような態様は、迅速に反応するアクチュエータを提供することができるという利点を提供する。一部で極めて良好に制御可能な力を、そのようなアクチュエータにより提供してもよい。

１つの態様によれば、遮断要素は、係合解除可能な受けであってよい。形状解除可能な受けは、衝突信号に反応して解放されて係合解除されることにより非作動化されるように、構成してよい。係合解除不能な受けは、例えばリングとして構成してよく、その開口は、変形要素に向けられている。係合解除可能な受けは、人員保護装置が高い強度に調節されていない場合に、変形要素の進入時に係合解除されるように、構成してよい。係合解除可能な受けは、係合解除可能な受けの外壁がハウジングの内壁から間隔を置いて位置するように、ハウジング内に配置してよい。係合解除に際して、係合解除可能な受けは、進入する変形要素の半径方向力により、変形要素から離れる方向に押圧され、つまりハウジングの内壁に向かって押圧され、したがって変形要素の先細りが及ぼされない。係合解除可能な受けの、送り方向に対して略横向きに行われるそのような移動は、本明細書の記載において、受けの「係合解除」と呼称される。変形要素の半径方向力に基づく係合解除可能な受けの係合解除は、例えば、係合解除可能な受けのための支持装置が離間されるか、又は位置が変更されることにより、可能になる。係合解除により、係合解除可能な受けは、送り方向での移動のために解放することができる。均等で制御式の係合解除のために、係合解除可能な受けは、複数のセグメントから組み合わせるか、又は均等に間隔を置いて位置する目標破断箇所を有してよい。遮断要素として係合解除可能な受けを使用すると好適である。なぜならば、係合解除可能な受けは元々従来慣用の適応性のクラッシュ構造において組み込まれているものであるからである。そうすると別個の遮断装置を組み込むための追加的な構造スペースは不要になる。

本発明はさらに、車両用の人員保護装置に連結可能なかつ／または連結された歩行者保護装置を使用する方法を提供し、この方法では、人員保護装置は、衝突エネルギを吸収する衝撃吸収装置を備え、衝撃吸収装置は、衝突エネルギに起因する送り方向で変形要素を移動させる際に、変形要素を収容しかつ変形させるための受け、特に係合解除不能な受けと、変形要素の移動を遮断するための遮断要素とを備え、この方法は、変形要素を解放するために遮断要素を非作動化するステップと、歩行者保護装置を使用するために送り方向で予め設定された距離だけ変形要素をアクティブに移動させるステップとを有する。

この方法は、例えば制御機器に関連して実行することができ、制御機器は、前述の人員保護装置に接続するか、又は人員保護装置に組み込むことができる。例えば遮断要素は、制御機器の信号、例えば衝突信号に基づいて、係合解除可能な受けのための１つ又は複数の支持装置が取り外されるか、又は移動されることにより、非作動化させることができる。制御機器として構成された本発明のこのような態様によっても、本発明の根底を成す課題を迅速かつ効果的に解決することができる。

１つの態様によれば、アクティブな移動のステップで、変形要素の移動の速度の値は、車両の走行速度に略一致する第１の速度から、略ゼロである第２の速度に低減することができる。このようにして車両による歩行者の跳ね飛ばしを効果的に回避して、そうして傷害リスクを更に低減することができる。

制御機器とは、本明細書では、センサ信号を処理してセンサ信号に応じて制御信号を送信する電気機器と解される。制御機器は、ハードウェア及び／又はソフトウェアに応じて構成することができるインタフィエスを備えてよい。ハードウェアに応じた構成では、インタフェイスは、例えば、制御機器の様々な機能を含むいわゆるシステムＡＳＩＣｓの一部であってよい。しかもインタフェイスは、独自の集積回路であるか又は少なくとも部分的に非連続の構成要素から成っていてよい。ソフトウェアに応じた構成の場合、インタフェイスは、例えばマイクロコントローラ上で別のソフトウェアモジュールの傍に設けられたソフトウェアモジュールであってよい。

プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品も好適であり、このコンピュータプログラム製品は、機械読み取り可能な支持体、例えば半導体メモリ、ハードディスクメモリ又は光学式メモリに記憶させることができ、プログラムがコンピュータ又は装置で実行される場合、前述の態様の１つに基づく方法を実行するために使用される。

以下に、本発明の実施の態様を、添付の図面に基づいて詳説する。

車両用のパッシブな歩行者保護装置を説明するための原理図である。 適応性の衝撃吸収装置の長手方向断面図である。 適応性の衝撃吸収装置の長手方向断面図である。 適応性の衝撃吸収装置の長手方向断面図である。 本発明の１つの態様による人員保護装置の長手方向断面図である。 本発明の１つの態様による人員保護装置の長手方向断面図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示す人員保護装置のアクチュエータとしての引張りばねのプリロードを示す線図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示す人員保護装置と比べた従来慣用のシステムにおける脚部加速度を示す線図である。 本発明の１つの態様による歩行者保護装置を備える適応性の衝撃吸収装置によるフロント構造のアクティブな引込みを説明するための原理図である。 本発明の１つの態様による人員保護装置を備える車両の原理図である。 本発明の１つの態様による、車両用の人員保護装置に連結可能なかつ／または連結された歩行者保護装置を使用する方法のフローチャートである。

以下の、本発明の好適な態様の記載において、それぞれ異なる図面に示された、同等の作用を有する構成要素には同一又は類似の符号を用いてあり、その際、これらの構成要素の繰り返しの説明は省略する。

図１には、背景技術による、車両用のパッシブな歩行者保護装置を説明するための原理図を示してある。図１では、例えば歩行者の脚部を表すポストとの衝突時の、車両１００の前部もしくはフロントエンドが図示されている。図面の左側には、車両１００の車体が示されており、図面の右側部分には、車両１００のバンパ内で変形した、車体１００の構造１１０が示されている。この場合、右側部分には、外板及びバンパを省いて車両１００を示している。構造１１０は、歩行者との車両１００の潜在的な接触領域に組み込まれていて、フォーム要素１２０として構成されたクッションを備え、この場合、フォーム要素１２０は、歩行者保護装置として解釈することができる。ポストもしくは歩行者との衝突時に、衝突エネルギは、フォームがクラッシュもしくは衝突時に圧縮されることによって、フォーム１２０により吸収することができる。

以下に説明する適応性のクラッシュ構造は、自動車の既存の前部構造の一部と交換される。例えばここで提案される構造は、クラッシュボックス及びサイドメンバのフロント部分と交換することができる。

図２Ａ〜図２Ｃは、長手方向断面図で示す原理図に基づいて、衝突エネルギを吸収するための適応性のクラッシュ構造２００の基本機能を説明するものである。図２Ａ〜図２Ｃには、それぞれ、調節可能な強度を有するクラッシュ構造もしくは衝撃吸収装置２００の長手方向断面図において、どのようにしてクラッシュ構造もしくは衝撃吸収装置を例えば車両の前部に組み込むことができるのかを示している。適応性のクラッシュ構造２００は、変形要素２１０（変形要素２１０は本態様では管として形成されている）並びにハウジング２２０を備え、ハウジング２２０内には、定位置（不動）のもしくは係合解除不能な受け２３０及び折損可能もしくは係合解除可能な受け２４０が配置されている。さらに、衝撃吸収装置２００は、ハウジング２２０の内側で移動可能な、係合解除可能な受け２４０を支持するかもしくは解放するためのリング２５０と、リング２５０に隣り合って配置された、電流を導くコイル２６０と、リング２５０とハウジング２２０の別の壁との間に配置されたばね要素２７０とを備える。一点鎖線で示された長手延伸方向に沿った変形要素２１０の衝突方向もしくは送り方向２８０は、図面において矢印で示してある。一点鎖線は、クラッシュ構造２００の中心軸線も表示している。

適応性のクラッシュ構造２００は、第１の観点において、２つの強度を有する。構造２００の基本調節は、車両の１つのフロントサイドメンバの強度に相当するより高い強度である。切り替えられる第２の調節は、より小さな強度を有する。同様に、適応性のクラッシュ構造２００は、フロント構造のさらに後方に組み付けることも可能であり、つまりリアサイドメンバの代替品として組み付けることもできる。構造２００は、たとえここでは専ら車両前部が考慮されていたとしても、同様に、例えば車両後部に用いることもできる。

高い衝突速度ひいては高い衝突エネルギの場合、早期に高いエネルギ吸収レベルに達すると好適であり、したがってより高い強度が基本調節として有意義である。小さな衝突エネルギの場合、より低い強度が必要であり、これにより構造２００は、より小さく導入される力により変形することができる。これにより、強さにおいてはより小さいが、その代わりにより長い負荷としての乗員負荷の場合に利点が生じる。両方のレベルは、アクチュエータを用いて調節される。

図２Ａには、静止位置における適応性のクラッシュ構造２００を断面図で示してある。図２Ａでは、ハウジングの内側で移動可能なリング２５０は、係合解除可能な受け２４０とハウジング２２０の壁との間に配置されているので、係合解除可能な受け２４０は、支持されている。衝突時に、管もしくは変形要素２１０は、定位置の受け２３０及び折損可能な受け２４０内に押し込まれ、その際、大きく先細りにされる。

図２Ｂには、作動位置における適応性のクラッシュ構造２００を断面図で示してある。図２Ｂでは、リング２５０は、コイル２６０内の電流に反応して下方へ移動されている。そこで衝突が生じると、管２１０も同様に受け２３０及び折損可能な受け２４０内に進入する。リング２５０は折損可能な受け２４０を支持しないので、受け２４０は、管２１０による半径方向力の作用に基づいて、例えば目標破壊箇所で折損して、係合解除することができる。したがって管２１０の先細りの程度は、図２Ａに示す基本調節と比べて小さい。

図２Ｃには、衝突時における適応性のクラッシュ構造２００を断面図で示してあり、それも、比較的軟らかい調節、つまり図２Ｂに基づいて説明してあるような、より低い強度の場合を示してある。

図３Ａ及び図３Ｂは、同様に長手方向断面図に基づいて、本発明の１つの態様による、アクティブな歩行者保護装置を備える適応性のクラッシュ構造として構成された人員保護装置３００の機能性を説明する図である。人員保護装置３００の２つの切替状態が図示してあり、それも図３Ａには衝突前の構造３００を、図３Ｂには衝突後の構造３００を示してある。図面に示された衝突は、脚部インパクタを用いてシミュレーションされた車両に対する歩行者の衝突である。

図３Ａには、衝突前の静止位置で人員保護装置３００を示してあり、静止位置では、人員保護装置３００は、高い強度に調節されている。人員保護装置３００は、例えば車両の前部に組み込むことができ、車両のフロントエンドの一部を備えるか、もしくはフロントエンドの一部に結合してよい。

人員保護装置３００は、適応性の衝撃吸収装置３０５と歩行者保護装置３１０とを備える。衝撃吸収装置３０５は、構成要素の配置及び機能において、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに基づいて説明したクラッシュ構造に略一致し、予め先細りにされた領域３１７を有する変形要素３１５と、ハウジング３２０と、１次もしくは係合解除不能な受け３２５と、２次もしくは係合解除可能な受け３３０とを備える。図３Ａ及び図３Ｂに示された、人員保護装置３００の態様では、係合解除可能な受け３３０は、人員保護装置３００の遮断要素を成し、係合解除可能な受け３３０は、図３Ａに示された非係合解除位置で、送り方向２８０の管３１５の移動を防止する。なぜならば係合解除可能な受けの内法は、非係合解除位置で、変形要素３１５の予め先細りにされた領域の横断面よりも小さいからである。選択的に、人員保護装置３００の別の要素が遮断要素３３０を形成してもよい。

送り方向２８０で後方の端部において、変形要素３１５は、弾性要素３３５に結合されている。弾性要素３３５を介して、変形要素３１５ひいては衝撃吸収装置３０５は、車両のクロスメンバ３４０に連結されている。弾性要素３３５及びクロスメンバ３４０は、図３Ａでは、破線もしくは二点鎖線で示されている。なぜならば図面を判りやすくするために、変形要素３１５は大幅に短縮して示されており、したがって要素３３５，３４０は、実際には図３Ａ及び図３Ｂに示した位置にないからである。固定装置を介して、歩行者保護装置３１０のアクチュエータ３４５は、変形要素３１５と車両のリアサイドメンバ３５０との間に接続されている。リアサイドメンバ３５０の代わりに、車両のクラッシュ構造の別の要素を、アクチュエータ３４５のための固定点として用いてもよい。適応性のクラッシュ構造３０５のハウジング３２０の、送り方向２８０で前側の領域は、変向プレート３５５に当接している。変向プレート３５５は、同様に二点鎖線で示されている。

図３Ａ及び図３Ｂに示した、人員保護装置３００の態様では、アクチュエータ３４５は、引張りばねである。人員保護装置３００の、図３Ａに示した静止位置では、前側で先細りにされた管３１５は、下側の、つまり係合解除可能な受け３３０に載設している。一方の端部で、変形要素３１５の前側で先細りにされた領域３１７に固定され、反対側の端部で、サイドメンバ３５０に固定されたばね３４５は、予め設定された力で、予め規定された距離にわたって付勢されている。したがってばね３４５に、変形要素３１５及びこれに連結された要素の移動のための潜在的なエネルギが蓄えられる。図面の両矢印は、変形要素３１５の、ばね３４５のプリロードに基づく実現可能な移動距離３６０を表しており、移動距離３６０は、図示の態様では、２２．５ｍｍである。

図３Ｂには、クラッシュもしくは衝突後の、図３Ａによる人員保護装置３００を示してある。以下に、人員保護装置３００の、図３Ａに示された状態をもたらす事象を説明する。

歩行者とのクラッシュの検出に基づいて、係合解除のための下側の受け３３０が解放される。図３Ｂに示すように、本態様では、係合解除のための信号が、既存のＡＣＳシステム又はプリクラッシュ−センサ技術の一部としての弾性要素３３５の変形により発信させられる。下側の受け３３０に載設している管３１５の強いプリロードにより、受け３３０は変形され、半径方向外方へ押圧される。ばね３４５のプリロードにより、次いで、管３１５は、短時間、予め設定された距離３６０だけ送り方向２８０に移動させられ、つまりクラッシュの現場から後方に引っ張られる。ばね３４５による管３１５の後方への引張りにより、車両の、変形要素３１５に連結された、本態様ではクロスメンバ３４０により表されたフロント構造が、所定の速度で、同様に後方に移動させられる。これによりフロント構造３４０と衝突する歩行者は、緩衝され、傷害の程度が和らげられる。

変形要素３１５の、予め先細りにされた領域に続く先細りにされてない領域が係合解除不能な受け３２５を通過するとき、図３Ｂにおいて下向きの矢印により表された、引張りばね３４５の引張り力３６５に、上向きの矢印により表された、ハウジング３２０の壁における管３１５の摩擦３７０が対抗する。

図３Ｂにおいて同様に、人員保護装置３００の初期状態と比べて、クロスメンバ３４０の手前に設けられたフォームクッションもしくは弾性要素３３５は、クラッシュ後に明確により薄くなっていて、つまり圧縮されたことが明らかである。構造３４０の引込みと車両移動に対する脚部インパクタの減衰された連結との組み合わせは、明確により小さな負荷をもたらす。

図３Ａ及び図３Ｂに基づいて記載された人員保護装置３００の態様に対して択一的に、係合解除可能な受け３３０のアクティブな制御及び移動を行ってもよい。この場合、歩行者の衝突が検出されると、下側の受け３３０は、アクティブに離間移動させられ、ひいてはばね３４５が作動させられる。

図４には、図３Ａ及び図３Ｂに示す歩行者保護装置を備える適応性の衝撃吸収装置の引張りばねのプリロードを表すための線図を示してある。座標系が図示されていて、横軸に変形要素の移動距離がメートルで記入されていて、縦軸にばね力がキロニュートンで記入されている。曲線４００は、力と距離との間の関係を表しており、その際、実現可能な移動距離の長さは、消費されたプリロード力に応じて不釣り合いに増加する。図４において、ばねが人員保護装置の静止状態で約３００キロニュートンのプリロードを有し、これにより図３Ａ及び図３Ｂにおいて記載された所定の２２．５ｍｍの移動距離が実現される、ことが看取される。したがってばねに潜在的なエネルギが蓄えられている。

例えばジェネレータを介して制御される、電気式、磁気式、液圧式、空圧式又は運動学的なエネルギ貯蔵器又は圧力貯蔵器も考えられ、図示していない。収縮及び伸長可能なピンの使用により、例えばばねの力−距離−特性に影響を及ぼすこともでき、例えば衝突する歩行者の特性に適合させることもできる。別のシステムの実施にも同じことが当てはまる。

図５には、従来慣用のパッシブシステムによる脚部加速度と、本明細書において記載された、図３Ａ及び図３Ｂに示す人員保護装置のアクティブシステムによる脚部加速度とを比較するための実験結果を線図で示してある。座標系が図示されていて、横軸に時間（秒）が記入されていて、縦軸に重力加速度の倍数の単位で脚部加速度が記入されている。グラフ５００は、パッシブな歩行者保護装置における時間に関する加速度の変化を表しており、グラフ５１０は、本明細書で提案される脚部保護装置における時間に関する加速度の変化を表している。１５０ｇの下限と２００ｇの上限との間の範囲は、車両と歩行者脚部の衝突時のピーク負荷を表している。両矢は、５２ｇの脚部加速度増加量Δｇを表している。図５の線図から、本明細書で提案されるアクティブシステムの使用時に脚部加速度はピーク負荷を下回ったままであるが、従来慣用のシステムの場合よりも長い期間にわたって継続する、ことが看取される。パッシブシステムの場合、上述のように、歩行者保護装置は、例えばフロント構造の変形により実現される。クロスメンバの領域に設けられた、本明細書で提案されるアクティブなクラッシュ構造により、歩行者に対する負荷は、フロント構造のアクティブな引込みにより低減することができる。このために、加速されたフロント構造の、冒頭で述べた慣性質量効果が重要である。

図６には、予め設定された時間経過にわたる瞬間状況の描写に基づいて、パッシブシステムと直接的に比較して、本明細書で提案されるアクティブな歩行者保護装置の使用時の、クロスメンバ３４０を備えるフロント構造６００の引込みを示してある。図６の描写は、衝突後の時点５．５ｍｓ、８．０ｍｓ、１０ｍｓ及び１２ｍｓにおける、歩行者の脚部を表す脚部インパクタ６１０と接触したフロント構造６００を示してある。図６において、実線は、本明細書で提案されるアクティブな歩行者保護装置の使用時のフロント構造６００の位置を示しており、破線は、パッシブな標準構造の使用時のフロント構造６００の位置を示している。

フロント構造６００全体を引込めるための１つ又は複数の必要なアクチュエータに対する主な周辺条件は、一方では提供されるエネルギであり、他方ではこのエネルギの呼出特性、例えば時間、経過等である。付勢されたばねにおけるエネルギの蓄積は、このような追加アクチュエータを形成する１つの可能性に過ぎない。例えば、クロスメンバ３４０やフォーム等の構成をした前部構造を含む、管を引っ込めるために突発的に必要なエネルギは、択一的な設計において、火工術的なエネルギ源を介して提供してもよい。ばねアクチュエータ技術から火工術的なアクチュエータがこれに相応する。

図６の記載によれば、アクティブな構造の使用時の、実線で記入された好適な描写は、接触の時点で、歩行者脚部６１０とフロント構造６００との間の相対速度ができるだけ小さくなるよう意図したものである。最適には、本態様では、引込み速度は、車両速度に略一致する。もちろん既に別の引込み速度でも支援効果を達成することができる。後続経過において、引込み速度は、ゼロになるまで低減される。これにより、歩行者６１０が突発的に車両に衝突して車両速度に加速されるのではなく、このプロセスがゆっくりと、相応してより小さく発生する力で、ひいてはより小さな傷害のリスクで行われる、ことが達成される。このことは、力の衝突に関する式：Ｆ^*ｔ＝ｍ^*ｖによっても表される。衝撃ｍ^*ｖが一定であるので、接触時間ｔの増加により、発生する力Ｆを低減することができる。

別のポジティブな観点は、このプロセスにより、歩行者６１０の跳返り速度が低減されることにある。ひいては二次衝突の大きなリスクも低減される。二次衝突とは、例えば、車両との一次衝突のあとで投げ飛ばされた歩行者６１０の、別の対象物、例えば道路又は別の車両との接触である。最も好適な場合、衝突が完全に非弾性に進行し、つまり跳ね返りなく行われる、ことが達成される。

歩行者が関与しない、通常のクラッシュの場合、適応性の構造の動作は、本明細書で記載された歩行者保護のための装置とは無関係のままである。

図７には、図３Ａ及び図３Ｂに示す歩行者保護装置を有する適応性の人員保護装置を備える車両７００の原理図を示してある。人員保護装置３００は、フロント構造６００と、適応性の衝撃吸収装置３０５とから組み合わされ、ここではフロントサイドメンバと交換される。矢印は、車両７００の走行方向７１０を表している。別の矢印は、送り方向２８０を表しており、送り方向２８０で、車両７００と歩行者との衝突時に、衝突エネルギを吸収することができる。ラインシステム（例えばＣＡＮ−Ｂｕｓ）を介して、人員保護装置３００は、車両７００の制御機器７２０に連結されている。制御機器７２０は、車両７００のクラッシュ時に、衝突信号を受信し、衝突信号に基づいて、歩行者保護装置３００を作動させるために、例えば衝撃吸収装置３０５の係合解除可能な受けを解放するための信号を送信する。

図８には、前述の記載において詳説したように、車両用の人員保護装置に連結可能なかつ／または連結された歩行者保護装置を使用する方法８００の１つの態様のフローチャートを示してある。方法８００は、人員保護装置に電気的に接続された、車両の制御機器に関係して行われる。この場合、人員保護装置は、衝突エネルギを吸収するための衝撃吸収装置と、衝撃吸収装置の変形要素の移動を遮断するための遮断要素とを備える。

方法ステップ８１０では、車両のセンサが、歩行者との衝突を把握し、衝突信号を、車両の制御機器に出力する。後続のステップ８２０では、制御機器が、遮断要素を非作動化するための命令を人員保護装置に出力し、これにより変形要素が移動に関して解放される。変形要素は、後続のステップ８３０で、アクチュエータにより、人員保護装置の送り方向でアクティブに移動させられ、これにより車両に対する歩行者の衝突が遅らされ、そうして傷害のリスクが低減される。

図示された記載の態様は、例として選択されたものに過ぎない。種々異なる態様を完全に又は個々の特徴に関して相互に組み合わせてよい。１つの態様を別の態様の特徴により補足してもよい。

さらに本発明による方法ステップは、繰り返してよく、並びに記載の順序とは異なる順序で実施してよい。

ある態様が、第１の構成と第２の構成との間で「及び（かつ）／又は」との接続関係を含む場合、この関係は、この態様が一例では第１の構成も第２の構成も有し、別の一例では第１の構成だけを含むか又は第２の構成だけを含むと解される。

Claims (10)

1. 衝突エネルギを吸収するための衝撃吸収装置（３０５）を備える車両（７００）用の人員保護装置（３００）であって、
   前記衝撃吸収装置は、衝突エネルギに起因する送り方向（２８０）で変形要素が移動する際に、該変形要素（３１５）を収容しかつ変形させるための受け（３２５）と、前記変形要素の移動を遮断するための遮断要素（３３０）とを備え、
   当該人員保護装置は、前記変形要素に連結可能な歩行者保護装置（３１０）を備え、該歩行者保護装置（３１０）は、前記遮断要素の非作動化に基づいて、前記変形要素を、予め設定された距離（３６０）だけ送り方向にアクティブに移動させるように、構成されていることを特徴とする、車両（７００）用の人員保護装置。
2. 前記変形要素（３１５）は、予め先細りにされた領域（３１７）を備え、予め先細りにされた前記領域（３１７）の長さは、予め設定された前記距離（３６０）の長さに一致し、前記変形要素の直径は、予め先細りにされた前記領域で、前記受け（３２５）の内法よりも小さい、請求項１記載の人員保護装置。
3. 前記歩行者保護装置（３１０）は、アクチュエータ（３４５）を備え、該アクチュエータ（３４５）は、予め設定された前記距離（３６０）だけ前記変形要素（３１５）を移動させるための力を継続的に前記変形要素に及ぼすように、構成されている、請求項１又は２記載の人員保護装置。
4. 前記アクチュエータ（３４５）は、引張りばねであり、該引張りばねの第１の端部は、前記変形要素（３１５）に固定可能であり、前記引張りばねの第２の端部は、引張り応力を形成しつつ、当該人員保護装置の、送り方向（２８０）で前記変形要素に前置された構成要素（３５０）に固定可能であり、前記引張りばねのばね行程は、固定された状態で、前記変形要素の予め設定された前記距離（３６０）に一致する、請求項３記載の人員保護装置。
5. 前記歩行者保護装置（３１０）は、アクチュエータ（３４５）を備え、該アクチュエータ（３４５）は、作動に反応して予め設定された前記距離（３６０）だけ前記変形要素（３１５）を移動させるための力を前記変形要素に及ぼすように、構成されている、請求項１記載の人員保護装置。
6. 前記遮断要素（３３０）は、係合解除可能な受けであり、該受けは、衝突信号に反応して係合解除するために解放されることにより非作動化されるように、構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の人員保護装置。
7. 車両（７００）用の人員保護装置に連結可能なかつ／または連結された歩行者保護装置（３００）を使用する方法（８００）であって、
   前記人員保護装置は、衝突エネルギを吸収するための衝撃吸収装置（３０５）を備え、前記衝撃吸収装置は、衝突エネルギに起因する送り方向（２８０）で変形要素が移動する際に、前記変形要素（３１５）を収容しかつ変形させるための受け（３２５）と、前記変形要素の移動を遮断するための遮断要素（３３０）とを備え、
   当該方法は、
   前記変形要素を解放するために前記遮断要素を非作動化（８２０）するステップと、
   前記歩行者保護装置を使用するために送り方向で予め設定された距離（３６０）だけ前記変形要素をアクティブに移動（８３０）させるステップと、
   を有することを特徴とする、歩行者保護装置（３００）を使用する方法。
8. アクティブな移動の前記ステップ（８３０）で、前記変形要素（３１５）の移動速度の値を、前記車両（７００）の走行速度に略一致する第１の速度から略ゼロである第２の速度に低減する、請求項７記載の方法。
9. 請求項７又は８に記載の方法（８００）のステップを実施するように構成されたユニットを備える制御機器（７２０）。
10. プログラムが制御機器（７２０）で実行される場合に、請求項７又は８記載の方法（８００）を実施するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品。

Images