用于车辆的约束系统以及对应的运行方法与流程

本发明涉及一种用于车辆的约束系统。此外，本发明涉及一种用于这种约束系统的运行方法。

背景技术：

1、已知用于车辆的约束系统有多种变型方案。目前，用于正面碰撞事故的传统约束系统由在方向盘中的用于保护驾驶员的安全气囊以及在仪表板中的用于保护副驾驶的安全气囊组成。在此，安全带围绕乘员的胸腔和骨盆。如果传感器系统识别到事故或碰撞，则在安全带的端部上以限定的力进行收紧。在碰撞期间，布置在安全带的端部上的所谓安全带卷收器确保在乘员的肩部处限制在乘员向前移位时产生的力。由此防止肋骨受伤，并以受控方式将乘员束缚在对应的安全气囊上。安全气囊通过尽可能均匀地降低头部速度来减少头部伤害。在很多情况中，安全气囊同样吸收胸腔的动能。此外，存在用于限制骨盆向前移位的约束系统，像例如端部张紧器或座椅斜坡安全气囊。这些都对乘员的运动学有积极的影响，并且也避免了膝盖与仪表板接触。

2、对于通常具有在约40°范围内的大的靠背角度的舒适位置(例如通过自动驾驶实现该舒适位置)来说，需要进行额外的适配。在用于舒适位置的约束系统中，也使用安全带和安全气囊来保护乘员。此时，安全带主要用于约束骨盆和胸腔。安全气囊附加地降低头部的受伤风险。对于安全带来说，原则上存在两种方案。即，通过进行适配实现像目前那样例如将安全带连结在b柱上。传统的安全带连结和大的靠背角度造成在安全带和乘员胸腔之间存在距离。由此对通过安全带实现的能量耗散产生负面影响。一种可行的应对措施是，使安全带继续向后定位，直至安全带可以再次完全束缚在乘员的胸部上。然而，由于在靠背角度和座椅调整中向后调整的可能性非常小，因此几乎不考虑这种解决方案。为舒适位置提供更多优点的更好的替代方案是，将安全带卷收器以及进而安全带出口集成到座椅中。即使座椅和乘员向后倾斜得很远，安全带位置也始终靠近肩膀，并且由此提供有效的约束。

3、在舒适位置中，对于安全气囊来说存在以下解决方案。一方面，可以为传统的安全气囊扩展出在深度方面的适应性。由此，如果乘员向后倾斜或座椅与仪表板相距更远，则安全气囊更长。此外存在如下的安全气囊系统，其中在座椅靠背中的两个安全气囊围绕乘员。两个安全气囊均在乘员前方接触。头部受这两个安全气囊的约束。因为在乘员进行驾驶的正常位置中可能与方向盘发生碰撞，所以在该系统中有时还需要在仪表板中提供安全气囊。其原因是安全气囊的体积通常非常大，该大体积可能与方向盘发生碰撞。还存在可动地被紧固在轨道上的座椅结构。此时，在碰撞情况中，例如可以以平移200mm的方式使整个座椅减速。在方向盘和仪表板中的安全气囊可以在座椅框架向前移位结束时附加地使乘员减速。

4、在已知的约束系统中可能被视为不利的是，胸部超越在安全带上的束缚而向前运动。在不存在高的颈部受伤风险的情况下，无法直接实现头部直接牢固地束缚在座椅靠背或头枕上。出于这个原因，至今的系统大多依赖于在车辆内部空间中的、例如布置在方向盘中或仪表板中的安全气囊。由此，乘员位置不能任意改变。即例如，座椅不能后移超过例如500mm的最大可能距离。

5、例如，不依赖于在内部空间中的安全气囊的约束系统使安全气囊在乘员旁边的左侧和右侧展开。其缺点是，乘员的座椅位置稍有不同就可能导致约束作用失效，这是因为如果例如乘员转身与其他乘员交谈，则难以包围乘员。在此，也仅仅能有限地实现减振作用，这是因为安全气囊支撑在胸部上，但头部需要向前移位来耗散能量。这些彼此冲突的要求需要比至今为止显著更加复杂的安全气囊设计。此外，仅仅在一定程度上实现约束系统的主要作用和目标，即，限制对乘员的减振作用以避免受伤。

6、从de 3813557a1已知一种配设有安全带系统的车辆座椅。在这种车辆座椅中，安全带系统的至少一个转向座椅乘员肩部的上铰接点直接布置在车辆座椅的可倾斜调整的靠背上。为了能够将在强减速时产生的大的弯曲力矩安全地从靠背传递到车身中，靠背在安全带系统的该上铰接点下方经由保持件牢固地与布置在车身侧的、相对高起的中间通道相连接。沿行驶方向观察，保持件的面对中间通道的端部在车辆座椅的靠背后方伸延。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于车辆的约束系统以及一种用于这种约束系统的运行方法，该约束系统即使在车辆内部空间中没有附加安全气囊的情况下也能在车辆座椅的不同靠背位置中发生碰撞的情况下优化乘员负载。

2、上述目的通过具有权利要求1所述的特征的用于车辆的约束系统以及具有权利要求13所述的特征的用于这种约束系统的运行方法实现。在从属权利要求中给出本发明的具有适宜的改进的有利的设计方案。

3、为了提供一种如下的用于车辆的约束系统，该约束系统在碰撞情况中即使在车辆内部空间中没有附加安全气囊的情况下也能在车辆座椅的不同靠背位置中优化乘员负载，第一约束设备实施成，在碰撞情况下将坐在车辆座椅上的乘员的头部牢固地束缚在可转动地被支承的引导结构上。第二约束设备实施成，在碰撞情况中将坐在车辆座椅上的乘员的胸部牢固地束缚在可转动地被支承的引导结构上。第三约束设备实施成，在碰撞情况下通过以可转动的方式支承的引导结构的限定的向前移位实现乘员的能量耗散，在碰撞情况下，乘员的头部和胸部以小的运动自由度被束缚在引导结构上，其中，可转动地被支承的引导结构在行驶方向上构造在头枕后方和座椅靠背后方的区域中。

4、此外，提出了一种用于这种约束系统的运行方法。在此，在碰撞情况中，坐在车辆座椅中的乘员的头部和胸部被牢固地束缚在可转动地被支承的引导结构上，该引导结构在行驶方向上构造在车辆座椅的头枕后方和座椅靠背后方的区域中，其中，在碰撞情况中通过可转动地被支承的引导结构的限定的向前移位耗散乘员的能量。

5、与至今的约束系统相对地，在碰撞情况中，乘员被牢固地束缚在引导结构上。为此，乘员在头部和胸部处以几乎无运动自由度的方式/以小的运动自由度被绑缚在引导结构上。与至今的约束系统相对地，不发生乘员相对于该引导结构的显著向前移位。通过限定的向前移位或旋转，即通过引导结构的制动，耗散乘员的能量。通过第三约束设备的自适应行为，可以实现对乘员的最优约束作用。即，例如可以根据乘员的人体测量数据，如身高和体重，以及车辆座椅的靠背角度，如此调整引导结构的向前移位，使得乘员负载最小。引导结构的最大可能的向前移位可以通过乘员的生物力学极限和/或通过内部空间限定并且如此预设，使得可以防止乘员被卡住并且防止乘员与硬的构件接触。引导结构的向前移位例如可以通过止动件限制。例如，可以在开发期间使用fe(有限元)模拟确定在这些输入值和限定的前移之间的关系。

6、通过根据本发明的约束系统的实施方式实现尤其是用于自动驾驶的舒适座椅位置，在其中，乘员处于向后倚靠的位置中或者远离仪表板。与传统的系统相比，这能够在不受到附加的可见约束系统部件的限制的情况下为乘员实现。在此，在约束系统的实施方式中，可以取消在仪表板中的安全气囊。这能够实现全新的内室设计。通过在车辆座椅的区域中的引导结构的能量耗散，此外根据乘员的人体测量数据实现最优的能量耗散，从而能够实现对身材矮小、体重轻的女性以及同时对身材高大体重大的男性提供最优的保护。此外实现，与在正常座椅位置(在正常座椅位置中，乘员的位置更靠近仪表板)中相比，在舒适位置中可以更好地保护乘员的多个身体区域。这之所以能实现是因为可以最优地利用在舒适位置中可能的更大的乘员向前移位，这是因为在较长的距离上相同的能量耗散相应于较小的乘员负载。通过束缚在引导结构上，此外实现在非常早的时刻就实现能量耗散。由此可以降低或完全避免在稍后时刻的加速峰值。通过同时将头部和胸部束缚在引导平面上，避免了颈部过度拉伸或在颈椎中的高拉力。头部相对于胸部始终处于同一相对位置中。由此可以避免过度伸展和随之而来的颈部受伤。

7、与其他用于舒适位置的系统(这些系统基本上取消了在仪表板中的安全气囊，并且例如使用在车辆座椅中的用于胸部的安全气囊)相比，在不符合设计状态的位置中，像例如为与其他乘员交谈而转动上半身的情况下，乘员也仍然受到稳健的保护。通过相应地使第一约束设备和第二约束设备定位，在乘员非常矮小和非常高大的情况下，都可以更轻易地实现头部保护。

8、在约束系统的一种有利的设计方案中，评估和控制单元可以实施成，基于至少一个输入参数确定至少一个输出参数，并且根据所确定的输出参数通过第三约束设备调整可转动地被支承的引导结构的向前移位。例如，至少一个输入参数可以涉及乘员的人体测量数据和/或座椅靠背的倾斜角度和/或车辆座椅的位置和/或碰撞脉冲。例如，至少一个输出参数可以涉及应通过第三约束设备实现的对引导结构的自适应减振作用/自适应阻尼作用。对于车辆乘员在发生正面碰撞时的安全性来说，被匹配的约束系统非常重要。在此，一个重要参数是在碰撞期间作用于乘员的车辆减速度，即所谓的“碰撞脉冲”。碰撞脉冲的变化对总体的系统表现有决定性的影响。存在多种对与在不同负载情况下的伤害值的相关性进行说明的碰撞脉冲标准，例如乘员负载标准(occupant load criterion、olc)、滑动平均值和速度过零。通过本发明的实施方式，可以定义实现碰撞脉冲强度的稳健评估并且可以作为用于预选择潜在所需的约束部件的基础的合适标准。

9、在约束系统的另一有利的设计方案中优选地，第一约束设备可以布置在头枕的区域中，并且例如可以包括头部安全气囊，头部安全气囊在静止状态下集成在头枕中，并且在碰撞情况中可以通过头枕将乘员头部牢固地束缚在可转动地被支承的引导结构上。

10、在约束系统的另一有利的设计方案中优选地，第二约束设备可以布置在座椅靠背的区域中，并且例如包括具有至少一个安全带和至少一个安全带卷收器的安全带系统，在碰撞情况下安全带系统可以通过座椅靠背将乘员的胸部牢固地束缚在可转动地被支承的引导结构上。优选地，安全带卷收器可以实施成在碰撞情况中收紧安全带。此外，头枕的高度调整可以与安全带卷收器的高度调整联动。通过该高度调整，可以根据身材最优地为乘员调整头枕和安全带卷收器。头枕的高度调整能够实现最优地展开在头枕中的安全气囊。安全带卷收器自身可以平行地一起移动，以确保最优的安全带绑缚和最高的佩戴舒适度。由此也保证，例如使得身材矮小的乘员不会将头枕完全上推至安全气囊无法约束头部。在这种情况下，佩戴安全带对于乘员来说非常不舒服，从而乘员通过向下移动相应地调整头枕的位置以及安全带卷收器的位置。

11、在约束系统的另一有利的设计方案中，第三约束设备可以实施成具有至少一个减振元件的减振装置。通过该至少一个减振元件，可以简单且优选地无级地调整对引导结构向前移位的有效减振。

12、在约束系统的另一有利的设计方案中，减振元件例如可以实施成卷收器，卷收器可以经由耦合装置与可转动地被支承的引导结构耦合。在此，卷收器可以经由耦合装置将克服转动运动的自适应缓冲力输入到引导结构中。优选地，耦合装置可以实施成钢索，钢索在引导结构的上三分之一中与引导结构相连接。在此，卷收器可以实施成，在达到限定的减振力时以受控的方式放出钢索。当然，耦合装置的其他合适的实施例也是可行的。可以使用固定连结用于引导结构的导向，该连结通过耦合装置控制引导结构的运动。钢索被紧固在卷收器上，卷收器在限定的力作用下放出钢索，并且由此将该力限制在限定值上。可以根据乘员和车辆座椅的位置以及座椅靠背的姿态调整力。一般来说，安全带张紧力水平越低，肋骨骨折的受伤风险越低，并且头部的加速度和负载也越低。在受伤风险相同的情况下，与身材矮小的乘员相比，身材高大的乘员在安全带处承受的力更大。在乘员身材高大的情况下，还需要更高的约束力，以避免与内部空间的硬构件接触。由此，原则上不存在用于以相似的方式保护不同身高和体重的乘员的优化冲突，但在不同身高和体重的乘员之间必须调整减振作用。由此，过小的力以及进而较大的向前移位距离可能导致与仪表板相互作用并且进而导致受伤，因此必须由该系统避免这种情况。因为在与内部空间发生接触之前允许利用的最大距离是已知的，所以可以简单地估算在卷收器上的最优力水平。通过使用假人或人体模型进行fe模拟，实现更详细的设计，在其中还可以计算受伤风险并且使其最小化。与正常位置相比，在靠背角度较大时，也可以降低力水平并且减小受伤的风险。

13、在约束系统的另选设计方案中，减振元件可以实施成旋转减振器，其在转动点上与可转动地被支承的引导结构耦合，并且在碰撞情况中可以产生克服引导结构的转动运动的自适应减振力矩。然而，与由卷收器提供的减振力相比，现在旋转减振器的减振力矩是用于对可转动地被支承的引导结构的向前移位进行衰减的设计基础。此时可以直接换算。在此，旋转减振器产生的减振力矩正好等于卷收器力乘以从引导结构的转动点到卷收器的长度。作为用于旋转减振器的实现方案，例如可以使用发生塑性变形的由金属制成的扭力杆。自适应性也通过碰撞期间可以激活的不同的扭力杆的实现。也可以在开发期间通过使用假人或人体模型进行fe模拟确定旋转减振器的设计方案，在该fe模拟中，还可以计算受伤风险并且使其最小化。

14、在运行方法的一种有利的设计方案中，可以基于至少一个输入参数确定至少一个输出参数，并且可以根据所确定的输出参数调整可转动地被支承的引导结构的向前移位。例如，至少一个输入参数可以涉及乘员的人体测量数据和/或座椅靠背的倾斜角度和/或车辆座椅的位置和/或碰撞脉冲，如以上已经解释的那样。例如，至少一个输出参数可以涉及应实现的、对引导结构的自适应减振作用。

15、针对根据本发明的用于车辆的约束系统所描述的优点和优选的实施方式也适用于根据本发明的用于这种约束系统的运行方法。

16、以上在描述中所述的特征和特征组合以及以下在附图描述中所述的和/或在图中单独示出的特征和特征组合不仅可以相应给出的组合应用，而且可以其他组合或单独应用，只要不离开本发明的范围。由此，在图中未明确示出或解释但通过所解释的实施方案中的独立特征组合提取并可获得的实施方案也应被视为包括在本发明内并且被公开。