(57)【要約】  エアバッグ（４）を備える車両乗員安全システムは、その保護作用に関して改善されるべきである。特に、衝突の際、乗員（１）がシートベルトを着用している場合は、高すぎる力（ＦＡＢ、ＦＧ）が乗員（１）の胸部に作用するのを防止しなければならない。したがって、少なくとも１つのエアバッグ（４）と、少なくとも１つの状況パラメータを検知する少なくとも１つのセンサ装置（６）と、少なくとも１つの状況パラメータに応じてエアバッグの膨張及び／又は展開及び／又は位置決め及び／又は収縮を制御する少なくとも１つの制御装置（７）と、を備える車両乗員安全システムが提案される。エアバッグ（４）の展開及び／又は位置決め及び／又は形状及び／又は充填段階の終わりでのエアバッグ（４）内の圧力分配は、少なくとも１つの状況パラメータに応じて直接又は間接的に制御装置（７）により適切に制御される。特に、エアバッグ（４）の形状の変化は、解除可能な収縮手段（５）によって実施することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両乗員安全システムであって、
少なくとも１つのエアバッグ（４）と、
少なくとも１つの状況パラメータを検知する少なくとも１つのセンサ装置（６）と、
少なくとも１つの前記状況パラメータに応じて前記エアバッグの膨張、展開、位置決め、又は収縮、又はこれらの任意の組み合わせを制御する少なくとも１つの制御装置（７）と、を備え、
前記エアバッグ（４）の形状、展開、位置決め、又は前記エアバッグ（４）内の圧力分配、又はこれらの任意の組み合わせが、前記状況パラメータに応じて適切に少なくとも１つの前記制御装置（７）により制御可能であることを特徴とする、車両乗員安全システム。
【請求項２】
前記状況パラメータが、事故の種類、事故の規模、衝突方向、乗員の種類、乗員の重量、乗員の身長、乗員の輪郭、乗員の位置、乗員の動作又はシートベルト状況を示していることを特徴とする、請求項１に記載の車両乗員安全システム。
【請求項３】
前記センサ装置（６）を用いて、起こりつつある事故又は現在生じている事故が検出可能であり、事故の前又は事故の間、前記制御装置（７）を用いて前記エアバッグ（４）の形状、展開、位置決め、又は圧力、又はこれらの任意の組み合わせが直接又は間接的に変更可能であることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の車両乗員安全システム。
【請求項４】
前記センサ装置（６）が、前記シートベルト（３）の着用を検知した場合は、乗員（１）の胸部を保護するために、前記エアバッグ（４）の特定の範囲には、前記シートベルト（３）を着用していない場合よりも少ない保護力が得られるように、前記制御装置（７）が、前記エアバッグ（４）の形状、展開、位置決め、又は圧力、又はこれらの任意の組み合わせを直接又は間接的に制御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車両乗員安全システム。
【請求項５】
前記エアバッグ（４）の形状が、複数の部分において異なった方法で、規定の輪郭、又は予想される輪郭に合わせて調整可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両乗員安全システム。
【請求項６】
前記エアバッグ（４）が、互いに分離されている、相互に異なる圧力で充填可能である、又は相互に異なる減衰作用によって調整可能である、複数のセグメントを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両乗員安全システム。
【請求項７】
前記エアバッグ（４）の形状、展開、位置決め又は、前記エアバッグ（４）内の圧力分配、又はこれらの任意の組み合わせを直接又は間接的に変更するための、アクティブなエレメント又はパッシブなエレメントを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両乗員安全システム。
【請求項８】
解除可能な前記エアバッグの収縮手段（５）が、前記エアバッグに配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両乗員安全システム。
【請求項９】
前記エアバッグ（４）を膨張させるためのマルチステージのガス発生装置を有し、該ガス発生装置の第１の作動ステージでは前記制御装置（７）が、前記エアバッグの収縮をそのままにしておき、第２の作動ステージでは前記収縮を解除する、請求項８に記載の車両乗員安全システム。
【請求項１０】
少なくとも１つの状況パラメータの検知と、
少なくとも１つの前記状況パラメータに応じたエアバッグの膨張、収縮、展開、又は位置決め、又はこれらの任意の組み合わせの制御と、
を行う、エアバッグ（４）を備える車両乗員安全システムの作動方法であって、
前記エアバッグ（４）の形状、展開、位置決め、又は前記エアバッグ（４）内の圧力分配、又はこれらの任意の組み合わせが、少なくとも１つの前記状況パラメータに応じて、適切に制御されることを特徴とする、車両乗員安全システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのエアバッグと、少なくとも１つの状況パラメータを検知する少なくとも１つのセンサ装置と、少なくとも１つの状況パラメータに応じてエアバッグの膨張及び／又は収縮及び／又は展開及び／又は位置決めを直接又は間接的に制御する制御装置と、を備える車両乗員安全システムに関する。さらに、本発明は、車両乗員安全システムの作動方法に関する。
【０００２】
従来の拘束システムを調整する場合に関わってくるのは、乗員保護に関する様々な要求事項と、様々な事故状況（種類、規模、衝突、方向、乗員の種類、シートベルト状況など）との最良の妥協点を探ることである。このことは、事故の直前又は事故の間に、事故状況が少なくとも部分的に分かっている場合又は分かる場合に、事故経過中に確定されなければならない拘束システムのエアバッグのいくつかのパラメータが、それ以上変更できないことから重要となる。
【０００３】
実際の事故を考慮する他に、拘束システムを設計する際に特に重要であるのが法的要求である。例えば、米国については、シートベルトをしていない荷重条件に関する法律規定を満たさなければならない。この場合、シートベルトによる拘束作用は完全に欠落しているため、エアバッグだけで乗員を十分に保持するようにエアバッグを設計しなければならない。しかし、このことは、ベルトを着用している荷重条件での（例えば、いわゆる「評価試験」における）乗員への負荷としては、しばしば逆効果を生じる。というのも、この場合、シートベルトとエアバッグの拘束力とが加算されるのに加え、これが段階的に行われるからである。
【０００４】
この根本的問題は、適応型拘束システムを用いることにより、ますます影響が大きくなる。この場合、エアバッグのエア抜き開口部又は膨張度及び／又はエアバッグの寸法が、様々な事故パラメータ／乗員パラメータに合わせて調整される。例えば、特許文献１は、乗員の位置を検知するポジションセンサと、乗員の重量を検知する重量センサと、特に乗員の位置、乗員の重量又は事故の規模に応じて通気装置を制御する制御手段と、を備えた乗員保護システムの制御装置を説明しており、エアバッグの展開中に通気装置によりエアバッグから抜き出されるガスの量によって、エアバッグ内のガスの圧力を制御するというものである。したがって、この通気装置は、エアバッグ展開のための点火前又は点火時に制御される。
【０００５】
さらに、特許文献２は、ドレンバルブを備えたエアバッグを公開しており、着火薬を用いてカバープレートを破ることにより、このドレンバルブは、エアバッグの圧縮ガス源の操作後３０ミリ秒で作動する。作動状態において、このドレンバルブは、エアバッグと周辺とにおける規定の差圧になるよう調節されている。
【０００６】
この適応型拘束システムの課題は、調整制御の際に、統一的なものと見なされている乗員に対して、減衰（エア抜き開口部）又はエアバッグ寸法などエアバッグのパラメータのみを変更するという点である。このことによって、根本的に、もっとも重要な荷重条件での改善が制限されている。
【０００７】
さらに、エア抜き及び寸法があらかじめ設定されている従来のエアバッグが周知であり、この場合、例えば事故の種類、事故の規模、シートベルト状況及び着席状況に応じて、ガス発生装置の少なくとも１つのステージの点火タイミングが起きるようになっている。事故の間又は事故の直前でのさらなる調整は、これ以上不可能である。さらに、シートベルトを着用している荷重条件では、特に胸部負荷に対して、最初はシートベルトのみが拘束力を加えているが、その後、追加的にエアバッグの拘束力が加わるという問題がある。したがって、最適に、可能な限り均等に負荷を加えることは、根本的に困難である。
【０００８】
さらに、自動車業界は、様々な国別の要求事項に対応した拘束システムを各種設計しなければならないという問題に直面している。このことは、拘束システムが汎用的に製造できないこと、及び多数のエアバッグ仕様による追加の費用が生じることを意味している。
【０００９】
最後に、様々な身体部分に合わせて調整されるエアバッグも周知である。しかし、それぞれの調整は適応型ではない。
【００１０】
特許文献３から、車両エアバッグのエア抜き装置の制御方法が周知であり、この場合、エア抜き装置は、ガス発生装置の作動後、あらかじめ設定された時間作動準備状態になり、この状態において、限界値を超えた場合に、エアバッグに作用する圧力がセンサによって検知され、エア抜き装置が開けられる。したがって、エア抜きは、圧力センサによって受け取られる圧力信号によって作動する。あらかじめ設定される時間及び圧力の限界値は、車両乗員のシート位置又は重量に応じて設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９６１０８３３Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４０２８７１５Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許発明第１０１５７７１０Ｂ４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
適応型システムの従来のアプローチは、前述のパラメータに応じて（例えば、シートベルト状況に応じて）、事故の直前又は事故の間、エアバッグ又はシートベルトの拘束作用を変化させるものである。しかし、この場合、乗員は一般に統一的なものとして見なされる。したがって、事故に対する効果に関して、最適化措置を好ましい形で解除することは、様々な基本条件によって制限されている。さらに、従来の効果的な多数の適応型エアバッグのアプローチでは、有効な改善のためのセンサが十分でないか、又は少なくとも高コストである。
【００１３】
本発明の課題は、事故の場合に、乗員に作用する力をできる限り最適に分配する、すなわち胸部に過剰な負荷がかからないように、車両乗員安全システム及び特に拘束システムを改善することにある。さらに、車両乗員安全システムの作動方法も提案される。
【００１４】
本発明に従って、この課題は、少なくとも１つのエアバッグと、少なくとも１つの状況パラメータを検知する少なくとも１つのセンサ装置と、少なくとも１つの状況パラメータに応じてエアバッグの膨張及び／又は収縮及び／又は展開及び／又は位置決めを直接又は間接的に制御する制御装置と、を備える車両乗員安全システムによって解決され、エアバッグの形状又はエアバッグ内の圧力分配は、少なくとも１つの状況パラメータに応じて適切に制御装置により直接又は間接的に制御される。
【００１５】
さらに、本発明に従って、少なくとも１つの状況パラメータの検知、及び少なくとも１つの状況パラメータに応じたエアバッグの膨張及び／又は収縮及び／又は展開及び／又は位置決めの制御による、エアバッグを備えた車両乗員安全システムの作動方法が提案され、エアバッグの形状及び／又はエアバッグ内の圧力分配は、状況パラメータに応じて適切に制御される。
【００１６】
有利な方法においては、周辺パラメータに応じて、エアバッグの可変的保護を確実に実現することができる。特に、胸部負荷（例えば、欧州ＮＣＡＰ試験での胸骨変位又は米国ＮＣＡＰ試験での胸部加速）の軽減が達成される。通常は、追加のセンサなしに実施することが可能である。好ましいのは、センサ装置によって検知される状況パラメータが、事故の種類、事故の規模、衝突方向、乗員の種類、乗員の重量、乗員の身長、乗員の輪郭、乗員の位置、乗員の動作及び／又はシートベルト状況を示すことである。特に、例えばシートベルト状況は、シートベルトバックルセンサによって検知することができる。
【００１７】
基本的に本発明は、様々なタイプのエアバッグ、例えば充填ガスによってのみ保護する従来型のエアバッグ、支持構造エアバッグ又は機械式エアバッグなどに適用することができる。
【００１８】
１つの発展形態に従い、センサ装置を用いることにより、起こりつつある事故又は起こっている事故を検出し、事故の前及び／又は事故の間、制御装置を使ってエアバッグの形状及び／又はエアバッグ内の圧力分配を変化させることができる。該当する調整制御により、怪我のリスクを明らかに低下させることができる。
【００１９】
もう１つの実施形態では、センサ装置がシートベルトの着用を検知した場合、乗員の胸部を保護するために、エアバッグの特定の範囲において、シートベルトを着用していない場合よりも支持力が少なくなるように、制御装置がエアバッグの形状を制御することができる。これによって、シートベルトによってすでに高い力が胸部に作用している場合に、胸部が、エアバッグによってさらに過剰な負荷をかけられることはなくなる。
【００２０】
エアバッグの形状は、複数の部分において異なった状態で、規定の輪郭及び／又は予想される輪郭に合わせて調整可能である。そのようにして、例えば、乗員の頭部、頚部、肩、胸部に対し、それぞれ適切な保護を行うことができるようになる。
【００２１】
さらに、このエアバッグは、互いに分割されている、相互に異なる圧力で充填可能な複数のセグメントを有することができる。これによって、身体部分に応じた保護を実施することも可能である。
【００２２】
もう１つの実施形態では、制御装置が、エアバッグの形状変更及び／又はエアバッグ内の圧力分配のためのアクティブなエレメント及び／又はパッシブなエレメントを有している。それによって、例えばエアバッグの圧力は、ベルヌーイの定理に従って純粋にパッシブに、速度依存的に影響を受けることができる。アクティブなエレメントとして、１つ又は複数の点火剤、１つ又は複数のガス発生装置及び/又は１つ又は複数の電磁石によって制御されるリバウンドストラップを使用することができる。
【００２３】
さらに、解除可能又は一時的なエアバッグ締め付け収縮のための手段も、エアバッグに配置することができる。特に、解除可能なリバウンドストラップは、少なくとも第１の作動ステージにおいて、エアバッグの容量を減らすことができる。この収縮は、解除可能であるが、解除しなければならないものではない。
【００２４】
この車両乗員安全システムの有利な発展形態では、エアバッグを膨張させるためにマルチステージのガス発生装置が設けられており、この場合、ガス発生装置の第１の作動ステージでは制御装置が、エアバッグの収縮をそのままにしておき、第２の作動ステージでは制御装置がこの収縮を解除する。これによって、エアバッグの容量は、ガス発生装置の各ステージの膨張容量に適合することができる。収縮の解除は、作動ステージによって直接的にのみ行われるばかりではなく、例えば、別のガス発生装置ステージの点火による圧力上昇によっても行うことができる。同様に、ガス発生装置／ガス発生装置ステージの作動ステージは、制御装置の機能を有しているか、又は制御装置と接続されている。例えば、エアバッグを収縮させるためのリバウンドストラップは、第２のガス発生装置ステージの作動によって解除することができる（例えば、切断など）。
【００２５】
本発明を、添付の図に基づき、さらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】リバウンドストラップを備えるエアバッグによる、シートベルトを着用した車両乗員保護の原理説明図。
【図２】リバウンドストラップを解除したエアバッグによる、シートベルト未着用の車両乗員の保護。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に詳しく説明されている実施例は、本発明の好ましい実施形態となる。
【００２８】
本発明に基づき、このエアバッグは、統一的なものとしての乗員に対して設計又は適応されるのではなく、状況に応じて、個別の身体部分及び／又は衝突方向に対して設計又は適応される。個別の部分（例えば頭部、胸部）のためには、基本条件に応じて（例えば事故の種類、事故の規模、衝突方向、乗員の種類、シートベルト状況など）、事故の前又は事故の間に必要な拘束作用に従ってエアバッグを特別に合わせることができる。場合によっては、決定アルゴリズム又は適合アルゴリズムが複数の基本条件も考慮し、必要に応じて関係づけることができる。
【００２９】
本発明に基づく車両乗員安全システムの場合、さらに個別の身体部分に対してエアバッグの拘束作用を適切に配分することが、様々な基本条件又は状況に応じて可能である。このことに関しては、様々な基本条件に対する最適化措置を有効に分離することができるため、これらの最適化は、まず初めの段階で部分的に可能となる。例えば、シートベルトを着用したときの荷重条件のためには、胸部負荷の軽減を行うため、エアバッグは、頭部のみを保護する。しかし、シートベルトを着用していないときの、動きやすい荷重条件のためには、追加的にエアバッグによる保護が必要である。
【００３０】
本発明に基づく車両乗員安全システムは、例えば次の実施例において実現することができる。
【００３１】
第１の実施形態に基づき、エアバッグの形状は、状況に合わせて個別の身体部分に合わせて調整される。これにあたるのは、例えば、エアバッグによって拘束するべきではない、又は拘束力を緩和するべきである部分をあけることである。第２の実施例に基づき、これが調整制御なしの場合であったとしても、エアバッグの大部分は、乗員と、見込まれる車内膨張面との間にくるように、エアバッグの形状が衝突方向に合わせて調整される。
【００３２】
第３の実施例においては、エアバッグが、個別の身体部分のためにセグメントに分けられている。そのように構成される個々の部分の少なくとも１つは、拘束前又は拘束中に、状況に合わせて適応することができる。そのために、例えば、１つのセグメントが他のセグメントとは区別される、内部圧力を有することができる。このことは、減衰（エア抜き開口部）、充填又は負荷／充填などによって実施することができる。
【００３３】
提案された３つの実施例の特徴は、それが意味のあることである限り、相互に組み合わせることができる。さらに、すべての実施形態においては、パッシブ（自己適応型）及び／又はアクティブ（例えば、切り替え可能など）に調整を行うことができる。
【００３４】
以下に、車両乗員安全システムの具体的な実施例を、図１及び２に基づいて説明する。
【００３５】
車両乗員（ここでは助手席乗員）が、シートベルトを着用してシート２に着席している。シートベルト３の一部は、乗員１の胸部を通っている。衝突した場合には、乗員１を拘束するために、シートベルト３が乗員１の胸部にＦＧの力を加える。衝突時には、エアバッグ４も作動されるため、エアバッグ４が、さらに圧力ＦＡＢを胸部に加える。両方の力ＦＡＢ及びＦＧは、累積される。そのため、この力が規定の限界値を超えないように、エアバッグ４の中には解除可能なリバウンドストラップ５が設けられている。このリバウンドストラップ５は、車両乗員１の胸の部分でエアバッグ４を収縮しているため、エアバッグ４によって胸部に加えられる力ＦＡＢは軽減されている。
【００３６】
この例では、シートベルトバックルセンサ６によって、車両乗員１がシートベルトを着用していることが検知されている。このセンサ信号は、状況パラメータとして、エアバッグ４を作動する制御装置７に送られる。これによって、制御装置７はシートベルトを着用している荷重条件を確定し、この制御装置７によって制御される保持装置８が、例えばコンソール９などにリバウンドストラップ５を固定する。これによって、エアバッグは、胸部において完全に展開することができず、軽減された力ＦＡＢだけが胸部に加わる。このエアバッグ４は、フロントガラス１０で抑えられる。
【００３７】
しかし、乗員１の頭部では、エアバッグ４は収縮されていない。したがって、頭部には、力ＦＡＫ１が作用している。頭部には、その他の力が作用しないため、エアバッグ４だけが頭部の拘束に働く。
【００３８】
胸部におけるエアバッグ４の収縮により、シートベルトを着用している乗員１の場合、エアバッグ４は主に頭部に作用する。それによって、胸部に作用する拘束力を、明らかにより均等になるように、又は控え目に調節することができる。リバウンドストラップが付けられている場合／外されている場合の体積単位当たりのガス充填量を同じような割合にする場合は、例えばエアバッグ容積の「再分配」によってこれを達成することができる。そのために、必要に応じて複数のリバウンドストラップを使用することができる（例えば、乗員範囲をあけるため及び再分配容積の解放のため）。マルチステージのガス発生装置を備えるもう１つの例は以下に示されている。
【００３９】
図２の例では、乗員１はシートベルトを着用していない。したがって、衝突の際には、頭部ばかりでなく、シートベルト３の保護がない乗員１の胸部もエアバッグ４によって拘束される必要がある。シートベルトバックルセンサ６は、この乗員１がシートベルトを着用していないことを検知している。センサ６は、該当するセンサ信号（状況パラメータ）を制御装置７に送信する。この制御装置７が、シートベルトを着用していない荷重条件を確定し、衝突時には保持装置８を解除する。これによって、エアバッグ４はリバウンドストラップ５によって収縮されず、増加した力ＦＡＢ´が、乗員１の胸部に加わる。この増加した力ＦＡＢ´は、図１の例による、軽減されたエアバッグ力ＦＡＢとシートベルト力ＦＧとの合計にほぼ該当する。
【００４０】
乗員１の頭部には、力ＦＡＫ2が加えられる。この力を（特に、力ＦＡＫ１と比較して）調整するために、（例えば、リバウンドストラップの解除とともに）エアバッグの減衰を、追加のエア抜き面を開けることなどによって変更することは有効であり得る。
【００４１】
収縮作用のない図２の例において、エアバッグ４は、展開又は膨張段階の終わりでは、収縮作用のある図１の例とは別の形状を有している。状況に伴って、エアバッグ４は、完全な膨張状態（最大膨張状態）において、展開期又は膨張期の終わりで、この状況に適した形状を有している。その際、場合によって必要な収縮は、複数のリバウンドストラップによって、及び／又はエアバッグ部分の（解除可能な）固定によって行うことができる。様々な状況の区別は、前述の例において有利なように、ここではシートベルトバックルスイッチなど、標準装備のセンサによって行うことができる。
【００４２】
ここで説明されている、解除可能な収縮手段を備えるエアバッグは、有利な場合、マルチステージ（例えば２段階の）ガス発生装置と組み合わせることができる。このことによって、エアバッグ容量を、追加的にガス発生装置の作動ステージの充填容量に合わせて調整することができる。このことは、市場に流通しているエアバッグの場合には、あてはまらない。さらに、この収縮により、一部のステージ点火時における拘束中に、マルチステージエアバッグの場合、通常遅れて生じるエアバッグ内部圧力の上昇が加速され、不必要なエアバッグ容積の展開を回避することができる。この特殊な解決方法の場合、簡単な実施形態においては、第２ステージの点火によって、収縮の固定具が、そのときに生じるエネルギを利用して、例えば（着火段階で）焼き切られるか、又は（圧力ガス段階で、又は着火段階で）引き裂かれるということも考えられるであろう。同様に、例えば発生するエネルギを利用した機械的解決方法も可能である（例えば、ガスの流れによるロックの解除など）。
【００４３】
全体として、本発明に基づく、改善された車両乗員安全システムは、僅かな補足、変更又は追加経費だけで、従来のエアバッグシステムを利用することが可能である。適応型エアバッグシステムにするためには、必要に応じて、作動アルゴリズムをもつ解除可能な収縮手段だけを必要とする。センサ、駆動要素、配線などの残りのコンポーネントは、大抵が標準装備ですでに備わっている。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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