予測式衝突認識ユニットを有する車両の、シートベルトに接続されたシートベルト装置を制御する方法および装置

本発明は、車両のシートベルト装置を制御する方法であって、シートベルト装置がシートベルトに接続されていて、車両外部の衝突物体との急迫した衝突を検知するセンサユニットを備えた衝突認識ユニットを有する車両のシートベルト装置を制御する方法に関するものである。さらに、本発明は、本発明に係る方法を実行する装置にも関する。

特許文献1に記載されている類の形式の方法は、車両の予測式衝突認識ユニットを用いることにより、車両と衝突物体とが衝突すると予測されることを、実際の激突の前に認識することができる。衝突物体の激突までの時間が推定され、事故の種類が識別され、そして事故重大度(激しさ)が評価されて、例えばベルトテンショナーが制御されるようになっており、これにより車両搭乗者の安全が向上する。ただし事故重大度の求め方は記載されていない。

そして特許文献2より、搭乗者を自動車内で抑えるための拘束システムおよびそうした拘束システムを動的に制御するための方法が知られている。この既知の方法によれば、車両状態は状態検知ユニットによって検知されるとともに、搭乗者のパラメータデータはパラメータ検知ユニットによって検知され、車両状態および搭乗員パラメータを考慮して、シートベルトに作用するベルトテンショナーの力が状況に合わせて動的に制御器によって制御される。このようにすると、事故の前あるいは最中に、シートベルトに対するベルトテンショナーの力を能動的に、そして車両状態および搭乗者状態、例えば搭乗者位置や重量に合わせて制御することができる。さらに、高い危険可能性が認識された場合はベルトテンショナーの力を増加させ、続いて危険可能性の緩和または減少が認識された場合はベルトテンショナーの力を相応に再び減少させることができる。この既知の拘束システムの状態検知ユニットは、車両の周辺環境、例えば関連する事故対象物の観測のための環境センサ群として設けられる。こうした環境センサ群を用いることにより、衝突速度、衝突時点、衝突角度、衝突箇所、衝突めり込みを求めることができる。加えて、状態検知ユニットを、事故加速度、事故重大度、事故種別、あるいはその類のものを検知するための事故センサ群として設けることもできる。そしてこれらのデータは、ベルトテンショナーの力を動的に制御する際に考慮することができるようになっている。

搭乗者のパラメータデータを検知するためのパラメータ検知ユニットは、この既知の拘束システムにおいては、搭乗者位置、搭乗者重量、搭乗者の大きさ、座席調節状態、シートベルト送り出し長さ、あるいはその類のものを検知するための搭乗者センサ群として設けられている。さらに、得られたデータに基づいて、例えば衝突前段階で危険可能性が判定され、衝突段階で搭乗者とエアバッグなどとの間の生存空間が算出されて、そうしてベルトテンショナーの力を動的に制御できるようになっており、搭乗者が有効な生存空間の全体を利用できるようにされる。生存空間はことによれば搭乗者にぶつかり得る物体と搭乗者との間のスペースであり、例えばエアバッグ、ハンドル、グローブボックス、などとの間のスペースである。衝突前段階での危険可能性の求め方は特許文献2には説明されていない。

米国特許第6085151号明細書

独国特許出願公開第10345726号明細書

こうした従来技術に鑑み、本発明の課題は、冒頭に述べた方法をさらに発展させて、最大前方シフト量を用いて、事故段階の前に予めベルトテンショナーを差し迫った衝突の事故重大度に応じて制御できるようにすることである。また、本発明は、本発明に係る方法を実施するための装置を提供することも課題とする。

一つ目に挙げられた課題は、請求項1に記載の特徴を有する方法によって解決される。

そのような方法というのは、シートベルト装置を制御する方法であって、前記シートベルト装置がシートベルトに接続されていて、車両外部の衝突物体との急迫した衝突を検知するセンサユニットを備えた衝突認識ユニットを有する車両のシートベルト装置を制御する方法であり、本発明は、 — 前記衝突物体は物体認識ユニット(2a)によって物体種別や重量等級について分類され、 — 前記急迫した衝突の事故重大度の値が、一方では少なくとも前記衝突物体の物体種別・重量等級・速度から、他方では前記車両(10)の速度および車両質量から求められ、 — 車両搭乗者の最大前方シフト量が前方シフトセンサ(5)によって求められ、 — シートベルト装置(1)は求められた事故重大度の値および最大前方シフト量に応じて制御されること を特徴とする。

車両搭乗者が最大で前方へシフト可能な量を用いることにより、求められた事故重大度の値に応じて車両搭乗者のベルト負荷が最小化される。

本発明の一つの形態においては、衝突認識ユニットによって衝突時点が予測され、衝突時点における衝突物体の速度および車両の速度が求められ、衝突時点での事故重大度の値が求められる。これは、事故段階での搭乗者負荷の最小化を達成するための、ベルトテンショナーの改善された制御をもたらす。

事故重大度が車両と衝突物体との相対速度に比例するものとして求められるようにすれば、本発明の特に好適な発展形態となる。事故重大度はさらに、車両と衝突相手との力学的エネルギーの和にも比例するものとして求められるのが好ましい。これにより、急迫した衝突の事故重大度の尺度が、急迫した衝突の実際の事故重大度に実質的に相当するものとして得られる。

本発明のさらなる発展形態においては、少なくとも車両と衝突物体との相対速度および前方シフト量に応じて、シートベルト装置が制御される。

好ましくは、シートベルト装置がベルトテンショナーおよびベルト力制限器またはベルト送り出し量調節器を備えていて、さらなる発展形態として、急迫した衝突が検知された際にベルトテンショナーのベルト緩みが減少するよう制御されるとよい。

一方の形態では、ベルト力制限器が事故重大度の値および求められた最大前方シフト量に応じて制御され、特に好ましくは、さらなる発展形態において、ベルト力制限器が、自身の所属するベルトの力にも応じたものとして制御されるか、ベルト送り出し量調節器が、指標値に応じて制御されるのがよい。

他方の形態では、ベルト送り出し量調節器が、事故重大度の値および求められた最大前方シフト量に応じて制御され、特に好ましくは、衝突の終息時にベルトの送り出し量がちょうど最大の前方シフト量をほとんどあるいは完全に許容する量となるように、ベルト送り出し量調節器が制御されるのがよい。

二つ目に挙げられた課題は、請求項10に記載の特徴を有する装置によって解決される。

そのような装置というのは、シートベルト装置を制御するための装置であって、前記シートベルト装置がシートベルトに接続されていて、車両外部の衝突物体との急迫した衝突を検知するセンサユニットを備えた衝突認識ユニットを有する車両のシートベルト装置を作動させるための装置であり、本発明は、 — 前記衝突物体を物体種別や重量等級について分類する物体認識ユニットが設けられており、 — 前記衝突認識ユニットは、急迫した衝突の事故重大度の値を、一方では少なくとも前記衝突物体の物体種別・重量等級・速度から、他方では前記車両の速度および車両質量から求めるものであり、 — 車両搭乗者の最大前方シフト量を求める車両搭乗者検知ユニットが設けられており、 — 前記事故重大度の値および求められた最大前方シフト量に応じて前記シートベルト装置を制御する分析ユニット(6)が設けられていること を特徴とする。

本発明の実施形態の一例においては、シートベルト装置はベルト緩みを減少させるためのベルトテンショナーと、ベルト力制限器またはベルト送り出し量調節器を有している。ベルト力制限器またはベルト送り出し量調節器を事故重大度の値および求められた最大前方シフト量に応じて制御するために、ベルト送り出し制御ユニットが設けられる。加えて、ベルト送り出し制御ユニットによるベルト送り出し量調節器の制御を指標値に応じて行うことができる。

この装置は、本発明に係る方法について述べたのと同様の利点を有する。

以下、一図面を参照しながら、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

本発明に係る方法を実行するための装置のブロック図を示す図。

図1において概略的に図示する制御装置は、車両10のシートベルト装置1を有しており、このシートベルト装置はシートベルトに接続されていて、車両はセンサユニット3からセンサ信号を発信される物体認識ユニット2aを有する衝突認識ユニット2を備えている。

そして、車両搭乗者検知ユニット4が設けられており、これは車両搭乗者の前方シフト量を求める前方シフトセンサ5を有している。前方シフト量は車両10のハンドルやグローブボックスや計器類と搭乗者との間隔である。

分析ユニット6は、衝突認識ユニット2および前方シフトセンサ5から発信される信号を評価して、その分析結果をベルト送り出し制御ユニット7へと発信し、そこでシートベルト装置1を制御する。このシートベルト制御装置10は認識された急迫している衝突の事故の際にベルト緩みを減少させるベルトテンショナーと、ベルト力制限器またはベルト送り出し量調節器を備えている。

衝突認識ユニット2により、車両10の周囲にある、車両10と衝突する物体が検出される。その間近に迫った衝突の事故重大性を算定するため、衝突認識ユニット2の物体認識ユニット2aによって衝突物体に何らかの物体種別が割り当てられる。物体種別としては、乗用車(PLW)や、貨物車(LKW)や、自転車走行者や、歩行者などが定義される。

そして、所定の物体種別の物体につき重量等級が割り当てられ、この重量等級は例えば所定の物体種別の物体の重量値範囲や最大重量値である。例えば歩行者と自転車走者には150kgの最大値が割り当てられる一方で、乗用車には800kg〜2500kg間の値範囲が割り当てられる。

さらに、衝突認識ユニット2によって、衝突時点が予測され、衝突時点における衝突物体の速度および車両10の速度が求められる。

これらのデータと、車両10の車両重量、および車両10と衝突物体との間の相対速度から、衝突の進行につれ車両10の力学的エネルギーと衝突物体の力学的エネルギーが完全に減衰されるという想定の下で、まもなく発生する衝突の事故重大度が求められる。

事故重大度は、車両10と衝突物体との間の相対速度Δvに、そして車両10と衝突物体との力学的エネルギーの和に、比例的に依存する。これにより、急迫した衝突の事故重大度の尺度が、急迫した衝突の実際の事故重大度に実質的に相当するものとして得られる。

事故重大度のより詳細な算定は、車両10と衝突相手の剛性を推定したり、衝突時においての関与する速度の方向やめり込み具合を知ったりすることにより行うことができる。

これに代えて、事故重大度は、衝突物体が無限の剛性および無限の質量を有するという仮定、つまり衝突が壁に対する車両の衝突であるという仮定をすることでも求めることができる。

事故重大度の値は、車両搭乗者検知ユニット4が前方シフトセンサによって求める最大可能前方シフト量とともに、分析ユニット6へ発信され、これらのデータに基づき、シートベルト装置1の適切な制御のための指標値が決定される。

ここで、シートベルト装置1のベルト力制限器またはベルト送り出し量調節器が許容する、衝突中に生じる減速度aを一定と仮定する。そして、最大前方シフト量の値をs₀とすると、事故重大度の特性値の相対速度Δvに関連する以下の数式が得られる。 a=Δv/(2s₀)

この指標値としての値aにより、シートベルト装置1のベルト力制限器またはベルト送り出し量制御器が分析ユニット6によって制御され、この制御は、シートベルトにより車両搭乗者に作用する力が最大前方シフト量を有効活用する値となるように、つまり車両搭乗者にかかる負荷が事故重大度に合わせて最小限となるように行われる。これはつまり、衝突の終息時にベルトの送り出し量がちょうど最大の前方シフト量をほとんどあるいは完全に許容する量となるようにされるということである。

この指標値は、付属しているベルトの力やその他の量に加えて考慮されるとよい。

1 シートベルト装置 2 衝突認識ユニット 2a 衝突認識ユニット2の物体認識ユニット 3 センサユニット 4 車両搭乗者検知ユニット 5 前方シフトセンサ 6 分析ユニット 7 ベルト送り出し制御ユニット