DE102004012478B4

DE102004012478B4 - Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts

Info

Publication number: DE102004012478B4
Application number: DE102004012478A
Authority: DE
Inventors: Akio Wako Takahashi; Nobuyoshi Wako Asanuma
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP4160848B2; US7143856B2; JP2004284440A; US20040182629A1; DE102004012478A1

Abstract

Vorrichtung (S) für ein Fahrzeug für den Schutz eines kollidierenden Objekts (H), umfassend:
ein Kollisionsvorhersagemodul (7), das ein Warnsignal liefert, wenn das Kollisionsvorhersagemodul (7) eine Kollision des Fahrzeugs (1) mit dem Objekt (H) vorhersagt, oder ein Kollisionserkennungsmodul, das ein Kollisionssignal liefert, wenn das Kollisionserkennungsmodul die Kollision erkennt;
einen Airbag (21), der sich auf einer Haube (11) des Fahrzeugs oder einer Außenseite von dessen Windschutzscheibe (12) entfaltet, wenn die Kollision durch das Kollisionsvorhersagemodul (7) vorhergesagt oder durch das Kollisionserkennungsmodul erkannt wird;
eine Kamera (3) zur Aufnahme eines Bilds von vor dem Fahrzeug (1);
und
einen Monitor (4), der in einer Kabine des Fahrzeugs (1) angeordnet ist,
worin der Monitor (4) das von der Kamera (3) aufgenommene Bild anzeigt, wenn der Monitor (4) das Warnsignal oder das Kollisionssignal erhält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts, wie etwa eines Fußgängers, die eine auf das Objekt wirkende Impulskraft absorbiert, wenn das Fahrzeug damit kollidiert, und betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die in der Lage ist, einem Fahrer Sicht zu bieten, wenn während der Kollision mit einem Objekt sich ein Airbag entweder auf der Haube des Fahrzeugs oder außerhalb dessen Windschutzscheibe entfaltet.

Eine Hauben-Airbagvorrichtung, die einen Airbag auf der Haube eines Fahrzeugs entfaltet, wenn ein Sensor eine Kollision mit einem Fußgänger erfasst, ist z.B. in den japanischen Patentanmeldungen Nr. 7-125605 und 8-183422 als Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts bekannt.

Der Airbag ist an dem vorderen Abschnitt der Haube in einer gefalteten Konfiguration angeordnet, sodass er sich von dem vorderen Abschnitt zur Windschutzscheibe hin entfalten kann. Der Airbag, der sich über die gesamte Haube entfaltet, schützt den Fußgänger vor der zweiten Kollision mit der Haube, wenn er mit dem Fahrzeug kollidiert. Der Airbag, der einen dünneren Mittelabschnitt und einen dickeren hinteren distalen Abschnitt sowie zwei dickere seitliche distale Abschnitte aufweist, kann als wirksamer Absorber dienen, wenn er entfaltet wird.

Es gibt auch eine Kollisionsabsorptionsvorrichtung vom Typ mit angehobener Haube, die die Haube eines Fahrzeugs aufspringen lässt, sodass diese als Dämpfer für den Schutz eines kollidierenden Fußgängers dienen kann. In diesem Zusammenhang wird die Haube um etwa 100 mm angehoben, wenn eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger durch einen Sensor erfasst wird.

Die in der japanischen Patentanmeldungen 8-183422 offenbarte Haubenairbagvorrichtung, bei der die Dicke eines Airbags im entfalteten Zustand etwa 100 bis 200 mm beträgt, ist nicht in der Lage, die auf den Fußgänger wirkende Impulskraft ausreichend zu absorbieren.

Andererseits ist die Kollisionsabsorptionsvorrichtung vom Typ mit angehobener Haube, deren Hubweg an dem rückwärtigen distalen Abschnitt der Haube etwa 100 mm beträgt, nicht in der Lage, für eine ausreichende Dämpfung zu sorgen, um die Impulskraft zu absorbieren.

Diese herkömmlichen Techniken haben ein gemeinsames Problem darin, dass sie bei mittlerer bis hoher Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs keinen ausreichenden Absorptionseffekt aufbieten können, weil sie im Hinblick auf die Dämpfung nur wenig Leistung bringen. Zur Überwindung dieses Problems könnte eine mögliche Lösung darin liegen, die Abmessung des Airbags und den Hubweg der Haube zu vergrößern. Weil jedoch jede Modifikation zu einer Größenzunahme der Vorrichtung führt, ist deren Anwendung unter Berücksichtigung einer immer zunehmenden Komponentendichte im Motorraum schwierig.

Ein anderes Problem besteht darin, dass, wenn die Größe des Airbags oder der Hubweg vergrößert wird, die Sicht eines Fahrers blockiert wird, weil der Airbag oder die Haube der Windschutzscheibe gegenüber liegen.

Unter diesen Umständen ist eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts erforderlich, das nicht nur in der Lage ist, die auf das Objekt, wie etwa einen Fußgänger, wirkende Impulskraft zu absorbieren, sondern auch einem Fahrer ausreichend Sicht zu bieten, wenn eine Kollision stattfindet.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts angegeben, umfassend: ein Kollisionsvorhersagemodul, das ein Warnsignal liefert, wenn das Kollisionsvorhersagemodul eine Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt vorhersagt, oder ein Kollisionserkennungsmodul, das ein Kollisionssignal liefert, wenn das Kollisionserkennungsmodul die Kollision erkennt; einen Airbag, der sich auf einer Haube des Fahrzeugs oder einer Außenseite von dessen Windschutzscheibe entfaltet, wenn die Kollision durch das Kollisionsvorhersagemodul vorhergesagt oder durch das Kollisionserkennungsmodul erkannt wird; eine Kamera zur Aufnahme eines Bilds von vor dem Fahrzeug; und einen Monitor, der in einer Kabine des Fahrzeugs angeordnet ist, worin der Monitor das von der Kamera aufgenommene Bild anzeigt, wenn der Monitor das Warnsignal oder das Kollisionssignal erhält.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung entfaltet den Airbag auf der Haube des Fahrzeugs und/oder außerhalb der Windschutzscheibe, wenn sie die Kollision vorhersagt oder erfasst. Die Vorrichtung nimmt gleichzeitig das vorwärtige Bild des Fahrzeugs auf, und zeigt es automatisch auf dem in der Kabine angeordneten Monitor an. Auch wenn der entfaltete Airbag die Windschutzscheibe belegt und die Sicht des Fahrers blockiert, kann der Monitor, auf dem das vordere Bild des Fahrzeugs angezeigt wird, dem Fahrer eine virtuelle vorwärtige Sicht bieten. Hier unterliegt die Größe des Airbags keinen Einschränkungen, um hierdurch eine beliebige Größenzunahme zu ermöglichen, sodass die Leistung des Airbags im Hinblick auf die Dämpfung verbessert wird. Daher kann die Vorrichtung, die den Airbag zum Absorbieren der auf das kollidierende Objekt wirkenden Impulskraft verwendet, als wirksamer Schutz dienen.

Wenn der Monitor eine Head-up-Anzeigeeinheit (projizierte Frontscheibenanzeige) aufweist, kann er automatisch ein von der Kamera aufgenommenes vorwärtiges Bild des Fahrzeugs auf die Windschutzscheibe vor einem Fahrer projizieren. Auf diese Weise kann die Vorrichtung dem Fahrer die vorwärtige Sicht geben, ohne die Sichtlinie des Fahrers zu verändern, wenn eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger auftritt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

1 ist eine Perspektivansicht einer Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts, wenn der Airbag nicht entfaltet ist;

2 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptkomponenten einer solchen Vorrichtung;

3 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptkomponenten einer solchen Vorrichtung, wenn der Airbag entfaltet wird;

4 ist eine Perspektivansicht einer Vorrichtung, wenn der Airbag entfaltet wird;

5 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptkomponenten einer Vorrichtung, wenn der Airbag entfaltet wird;

6A bis 6C sind Diagramme einer erfindungsgemäßen Vorrichtung:
6A ist ein schematisches Diagramm einer Situation, wo ein Fußgängersensor einen Fußgänger erfasst; 6B, wenn ein Airbag entfaltet wird; und 6C, wenn ein Fußgänger flach auf einen Airbag fällt.

7 ist eine Perspektivansicht der Installation von Kameras einer solchen Vorrichtung;

8 ist ein Blockdiagramm einer solchen Vorrichtung und

9 ist ein Flussdiagramm mit den Schritten für den Betrieb einer solchen Vorrichtung.

Nachfolgend werden Ausführungen der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben unter der Annahme eines beispielhaften Falls, wo ein Fußgänger als kollidierendes Objekt ausgewählt ist.
In der folgenden Beschreibung bedeutet "vorwärtig" eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs, "rückwärtig" die entgegengesetzte Richtung, "oben" eine Richtung einer vertikalen Fahrzeuglinie, die aufwärts gezogen ist, und "unten" die entgegengesetzte Richtung.
In der Beschreibung der Ausführungen sind gleiche Teile mit gemeinsamen Bezugszeichen versehen, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
a. Erste Ausführung
Eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts einer ersten Ausführung wird in Bezug auf die 1 bis 6C beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, enthält eine Vorrichtung S für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts (nachfolgend als "Vorrichtung S" bezeichnet) einen Fußgängersensor 7, eine Airbageinheit 2, eine Kamera 3 zum Aufnehmen eines vorwärtigen Bilds eines Fahrzeugs sowie einen Monitor 4. Der Fußgängersensor 7 sagt das Potenzial für eine Kollision voraus, indem er einen Abstand L zwischen einer Fahrzeugkarosserie 1 und einem Fußgänger H sowie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 erfasst. Bei Erhalt eines Warnsignals von dem Fußgängersensor 7 entfaltet die Airbageinheit 2 einen Airbag 21. Bei Empfang des Warnsignals von dem Fußgängersensor 7 zeigt der Monitor 4 das von der Kamera 3 aufgenommene Bild an. Die Vorrichtung S entfaltet den Airbag 21 auf entweder einer Haube 11 des Fahrzeugs oder außerhalb einer Windschutzscheibe 12, wenn der Fußgängersensor 7 das Potenzial für die Kollision vorhersagt, wie in den 6A bis 6C gezeigt, sodass die Vorrichtung S den Fußgänger H schützt.
In diesem Zusammenhang bezieht sich der Fußgängersensor 7 auf ein Kollisionsvorhersagemodul der Ansprüche. Es besteht die Möglichkeit, für das Kollisionsschutzmodul, anstatt des Fußgängersensors 7, andere Sensortypen oder eine Infrarotkamera auszuwählen. Der Fußgänger H ist ein Beispiel eines kollidierenden Objekts, wie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.
Der Fußgängersensor 7 enthält einen Sensor, der in der Lage ist, ein Ultraschallwellensignal, ein Funkwellensignal oder ein Laserstrahlsignal zu senden und zu empfangen und ist in einem Loch installiert, das in eine Stoßfänger 13 gebohrt ist, die an dem vorderen Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 1 montiert ist.
Wie in den 6A bis 6C gezeigt, sendet der Fußgängersensor 7 ein Signal, z.B. ein Ultraschallwellensignal, und erfasst ein von dem Fußgänger H reflektiertes Signal, sodass der Fußgängersensor 7 den Abstand L zwischen dem Vorderende der Fahrzeugkarosserie 1 und dem Fußgänger H misst. Der Fußgängersensor 7 bewertet gemäß dem Abstand L und der Fahrzeuggeschwindigkeit, ob das Fahrzeug mit dem Fußgänger H kollidieren wird. Wenn der Fußgängersensor 7 eine anstehende Kollision vorhersagt, sendet er ein Warnsignal an einen in 2 gezeigten Inflator 22, der mit dem Fußgängersensor 7 elektrisch verbunden ist.
Die Vorrichtung S kann jedes kollidierende Objekt schützen, wie etwa ein Tier oder ein stationäres Objekt, anstatt des Fußgängers H.
Das Fahrzeug und die Fahrzeugkarosserie 1 werden im Detail in Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
Das Fahrzeug kann eine beliebige Bauart haben, wie etwa einen PKW oder ein Arbeitsfahrzeug, solange es eine Haube 11 hat, die einen Motorraum 14 oder einen Kofferraum (nicht gezeigt) abdeckt, der in dem vorderen Abschnitt der in 2 gezeigten Fahrzeugkarosserie liegt. Die Erfindung wird als Beispiel anhand eines PKW beschrieben.
Der Stoßfänger 13 ist aus weichem Kunststoff hergestellt, der als Absorber für eine Impulskraft hervorragend ist, wie etwa Ethylenpropylengummi oder Ethylenpropylendiengummi, wie er seit langer Zeit für Fahrzeugstoßfänger verwendet wird. Der Stoßfänger 13 ist seitlich über dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs 1 mit einer vorbestimmten Höhe in der vertikalen Richtung angeordnet. Wie in den 6A und 6B gezeigt, ist der Stoßfänger 13 z.B. so angeordnet, dass er im Wesentlichen in der Kniehöhe eines Erwachsenen steht. Die Haube 11 zum Abdecken eines Motorraums 14, der einen Kühler und einen Motor (beide nicht gezeigt) aufnimmt, ist über und hinter dem Stoßfänger 13 angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, enthält die Haube 11 eine Haubenhaut 11a, die außerhalb des Motorraums 14 angeordnet ist, sowie einen Haubenrahmen 11b, der an der Innenseite der Haubenhaut 11a zum Motorraum 14 weisend angebracht ist. Die Haube 11, die die Haubenhaut 11a und den Haubenrahmen 11b enthält, bildet einen Airbagaufbewahrungsraum 11c mit einer relativ großen Breite und geringer Tiefe zur Aufbewahrung der Airbageinheit 2. Die Haube 11 enthält ein Haubengelenk 11d, um das herum die Haube 11 schwenkt und den Motor 14 öffnet oder verschließt. Ein Sperrelement 11g, das an einem vorderen Abschnitt des Haubenrahmens 11b angeordnet ist, steht mit einer an der Fahrzeugkarosserie 1 angebrachten Haubensperre 5 in Eingriff, sodass die Haube 11 verriegelt wird, um den Motorraum 14 sicher zu verschließen.
Die Haubenhaut 11a und der Haubenrahmen 11b sind aus glasfaserverstärkten Kunststoffplatten oder gewalzten metallischen Materialien hergestellt, wie etwa Aluminiumlegierungen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind die Haubenhaut 11a und der Haubenrahmen 11b durch ein vorderes Gelenk 11h, das am vorderen distalen Abschnitt der Haube 11 angeordnet ist, sicher miteinander vereinigt. Eine Mehrzahl von Verbindungsstiften 11e, die vom Umfang und im Wesentlichen in der Mitte des Haubenrahmens 11b nach oben vorstehen, sind in Aufnahmen 11f eingesetzt, die an der Unterseite der Haubenhaut 11a ausgebildet sind, sodass die Haubenhaut 11a und der Haubenrahmen 11b miteinander vereinigt sind. Normalerweise werden die Haubenhaut 11a und der Haubenrahmen 11b in einer einheitlichen Konfiguration an der Fahrzeugkarosserie 1 gehalten.
Wenn, wie in 5 gezeigt, der Airbag 21 entfaltet wird, schwenkt die Haubenhaut 11a um das vordere Gelenk 11h infolge der Kraft, die durch die Ausdehnung des Airbags 21 ausgeübt wird, sodass eine Öffnung 11i des Airbagaufbewahrungsraum 11c zwischen der Haubenhaut 11a und dem Haubenrahmen 11b gebildet wird. Ein Stopper 11k, ähnlich einem Seil, ist innerhalb der Öffnung 11i angeordnet und verbindet die Haubenhaut 11a mit dem Haubenrahmen 11b, um einen Öffnungswinkel der Öffnung 11i zu begrenzen.
Die Haubenhaut 11a ist aus einer flexiblen und elastischen Platte hergestellt, die zu einer Formänderung in der Lage ist, wenn eine einen vorbestimmten Wert überschreitende Last darauf einwirkt, sodass die Haubenhaut 11a bei einer Kollision den Fußgänger H weich aufnimmt, wie in 6C gezeigt.
Die vorderen rechten und linken distalen Abschnitte des Haubenrahmens 11b sind durch das vordere Gelenk 11h sicher mit der Haubenhaut 11a verbunden. Andererseits sind die hinteren rechten und linken distalen Abschnitte des Haubenrahmens 11b mit der Fahrzeugkarosserie 11 durch das Haubengelenk 11d schwenkbar verbunden.
Eine Kamera 3 ist an einem Innenraumspiegel 8 angebracht, der nahe dem oberen distalen Abschnitt der Innenfläche der Windschutzscheibe 12 angeordnet ist. Eine Head-up-Anzeigeeinheit 41, die an einem Instrumentenbrett 6 angebracht ist, ist nahe dem unteren distalen Abschnitt innerhalb der Windschutzscheibe 12 angeordnet. Ein Frontscheibenbildschirm 42 des Monitors 4 ist in der Mitte der Innenfläche der Windschutzscheibe 12 angeordnet.
Die Airbageinheit 2 enthält den Airbag 21, der gefaltet in dem Airbagaufbewahrungsraum 11c liegt, sowie einen Inflator 22 zum Entfalten des Airbags 21 auf die Windschutzscheibe 12.
Wie in 4 gezeigt, weist der Airbag 21, der zum Schützen eines mit dem Fahrzeug kollidierenden Fußgängers H entfaltet wird, ein Entlüftungsloch 21d auf, sodass sich der Airbag 21 nach dem Entfalten entleeren kann. Der Airbag 21 ist seitlich an dem Haubenrahmen 11b gefaltet aufbewahrt, wie in 1 gezeigt.
Der Airbag 21 dient nicht nur dazu, eine ausreichende Fläche zum Abdecken im Wesentlichen der gesamten Windschutzscheibe 12 und einer Frontsäule 15 bereitzustellen, sondern auch eine ausreichende Dicke oder einen Energieabsorptionshub T, der erlaubt, dass der Airbag 21 den kollidierenden Fußgänger H weich aufnimmt, wie in 6C gezeigt.
Der Airbag 21 enthält einen Ausschnitt 21a, durch den die Kamera 3 ein vorwärtiges Bild des Fahrzeugs aufnehmen kann. Eine transparente Membrane 21c, wie etwa eine dünne transparente Kunststoffschicht, bedeckt den Ausschnitt 21a. Die transparente Membrane 21c, die das Blickfeld der Kamera 3 nicht blockiert, dient auch zum Schutz eines Kopfs H1 des Fußgängers H.
Wie in 6B gezeigt, hat der Airbag 21, seitlich gesehen, eine konvexe Konfiguration, wenn er entfaltet wird. Wie in 6C gezeigt, ist der Airbag 21 so ausgelegt, dass die Kontur von einer Oberseite 21e zu einem Tal 21b der konvexen Form der vorhergesagten Bewegung des Kopfs H1 des kollidierenden Fußgängers H entsprechen kann. In anderen Worten ist der aufgepumpte Airbag 21 so geformt, dass er dem kollidierenden Kopf H1 einen maximalen Energieabsorptionsweg oder -hub T bietet.
Wie in 5 gezeigt, ist der Inflator 22 ein Gasgenerator, der einen Zünder (nicht gezeigt), ein Gaserzeugungsmittel 22a, wie etwa Natriumazid, sowie ein Gehäuse 22b enthält, das diese Komponenten aufnimmt. Ausgelöst durch ein von dem Fußgängersensor 7 geschicktes Warnsignal verbrennt der Zünder schlagartig das Gaserzeugungsmittel 22a, um mit hohem Druck Stickstoffgas zu erzeugen. Auf diese Weise bläst der Inflator 22 den Airbag 21 schlagartig auf.
Wie in den 1 und 4 gezeigt, ist der Inflator breit genug ausgelegt, um den Airbag 21 in der Fahrzeugbreitenrichtung glattgängig aufzublasen, unter Berücksichtigung der Form des Airbags 21.
Die Kamera 3, die aus einer kleinen CCD-Kamera zum Aufnehmen eines vorwärtigen Bilds des Fahrzeugs ausgeführt ist, ist an der Vorderfläche des Innenraumspiegels 8 angebracht. Bei Empfang eines Signals von dem Fußgängersensor 7, oder ausgelöst durch das Entfalten des Airbags 21, bietet diese Kamera 3 dem Fahrer eine vorwärtige Sicht, auch wenn er nicht durch die Windschutzscheibe 12 hindurchblicken kann, die durch den Airbag 21 und die Haube 11 blockiert ist.
Wenn, wie in 5 gezeigt, der Monitor 4, der an dem Instrumentenbrett 6 oder dgl. angebracht ist, ein von dem Fußgängersensor 7 geschicktes Warnsignal empfängt, stellt er automatisch das von der Kamera 3 aufgenommene Bild dar. Dieser Monitor projiziert z.B. das Bild mit der Head-up-Anzeigeeinheit 41 auf den Frontscheibenschirm 42, der an der Innenoberfläche der Windschutzscheibe 12 angeordnet ist.
Die Head-up-Einheit 41 enthält eine Flüssigkristallanzeige (LCD)-Vorrichtung 41a, eine Lichtquelle 41b, einen ersten Reflektor 41c, einen zweiten Reflektor 41d, ein Gehäuse 41e sowie eine transparente Abdeckung 41f. Nachfolgend wird jedes dieser Teile beschrieben. Die LCD-Vorrichtung 41a zeigt ein vorwärtiges Bild des Fahrzeugs an. Die Lichtquelle 41b ist hinter der LCD-Vorrichtung 41a angeordnet, um das angezeigte Bild zu projizieren. Der erste Reflektor 41c reflektiert das von der Lichtquelle 41b projizierte Bild auf den zweiten Reflektor 41d. Der zweite Reflektor 41d reflektiert das reflektierte Bild so, dass er es zu dem Frontscheibenschirm 42 projiziert. Das Gehäuse 41e nimmt diese Teile 41a, 41b, 41c und 41d. Die transparente Abdeckung 41f ist auf die Oberseite des Gehäuses 41e aufgesetzt, sodass das Bild dort hindurchtreten kann.
Eine sehr hell leuchtende Lampe, wie etwa eine Fluoreszenz- oder Glühlampe, wird allgemein für die Lichtquelle 41b verwendet, weil die Head-up-Einheit 41 häufig unter Tageslichtbedingungen arbeiten können muss.
Die Windschutzscheibe 12 selbst oder ein auf die Innenoberfläche der Windschutzscheibe 12 geklebter Halbspiegel dient als Frontscheibenschirm 42.
Nachfolgend wird der Betrieb einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist eine Haubenhaut 11a mit einem Haubenrahmen 11 normalerweise mit einem Verbindungsstift 11e und einer Aufnahme 11f verbunden. Ein Airbag 21 ist in einem Airbagaufbewahrungsraum 11c gefaltet aufbewahrt. Die Größenzunahme der Airbageinheit 2 ist leicht möglich, weil der Airbagaufbewahrungsraum 11c, der zwischen der Haubenhaut 11a und dem Haubenrahmen 11b aufweist, ein großes Volumen hat. Der Motorraum 14 wird geöffnet, wenn eine Haube 11, durch Entriegeln eines Sperrelements 11g von einer Haubensperre 5, verschwenkt wird, wie in 2 gezeigt.
Wie in 6A gezeigt, überwacht, während das Fahrzeug normal fährt, eine Vorrichtung S einen Fußgänger H durch Messen eines Abstands L zwischen dem Vorderende der Fahrzeugkarosserie 1 und dem Fußgänger H sowie der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels eines Fußgängersensors 7, der an einem vorderen Abschnitt der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist und ein von dem Fußgänger H reflektiertes Signal erfasst, wie etwa ein Ultraschallwellensignal oder ein Laserstrahlsignal.
Wenn der Fußgängersensor 7 gemäß dem gemessenen Abstand L von 22 Metern bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 80 km/h bewertet, dass das Fahrzeug innerhalb einer Sekunde mit dem Fußgänger H kollidieren wird, schickt der Fußgängersensor 7 ein Warnsignal an die Airbageinheit 2 und die Head-up-Anzeigeeinheit 41, um diese zu aktivieren.
Das Warnsignal wird von dem Fußgängersensor 7 zu einem Inflator 22 geschickt. Ausgelöst durch das Warnsignal startet der Inflator 22 seinen Betrieb und zündet ein Gaserzeugungsmittel 22a, um ein Hochdruckgas zu erzeugen, das zu dem gefalteten Airbag 21 geschickt wird, sodass dieser schlagartig entfaltet werden kann.
Der entfaltende Airbag 21 übt einen Druck auf die Haubenhaut 11a und den Haubenrahmen 11b aus. Auf diese Weise schwenkt die Haubenhaut 11a um das vordere Gelenk 11h in der mit dem Pfeil A gezeigten Richtung, wobei sich die Aufnahme 11f von dem Gelenkstift 11e trennt, sodass die Öffnung 11i gebildet wird, wie in 3 gezeigt. Der Airbag 21 entweicht durch die Öffnung 11i und entfaltet sich auf der Windschutzscheibe 12. Während dieser Bewegung hält der Haubenrahmen 11b die gleiche Position, weil er durch das Haubengelenk 11d mechanisch mit der Fahrzeugkarosserie 1 verbunden ist. Daher erfordert die Vorrichtung S keinen herkömmlichen Haubenaufstellmechanismus, weil der aufgepumpte Airbag 21 den Druck erzeugt, um die Schwenkbewegung der Haubenhaut 11a auszulösen.
Wie in 5 gezeigt, dehnt sich der Airbag 21 weiter aus und drückt die Haubenhaut 11a hoch, wobei ein Stopper 11k sie in einer Schräge hält, die zur Front der Fahrzeugkarosserie 1 abfällt, sodass sie als Stütze für den Fußgänger H dienen kann.
Wie in den 5 und 6B gezeigt, entfaltet sich der aus der Öffnung 11i herauskommende Airbag 21 in eine konvexe Form, die die gesamte Windschutzscheibe 12 und eine Frontsäule 15 abdeckt, bevor der Fußgänger H mit dem Fahrzeug kollidiert. Auf diese Weise kann der Airbag 21 zum Stützen des Fußgängers H bereitgestellt werden, ungeachtet dessen, wie groß oder klein er ist.
Wenn, wie in 6C gezeigt, der Fußgänger H mit einem Stoßfänger 13 kollidiert, werden seine Beine durch den Stoßfänger 13 umgeworfen, sodass er zuerst mit seinem Kopf H1 auf die Haube 11 und den Airbag 21 fällt.
Unter Aufnahme einer von der Masse des Fußgängers H ausgeübten Last verbiegt sich die Haubenhaut 11a, sodass sie die Impulskraft bei der Kollision absorbieren kann. Die Haubenhaut 11a, die aus Leichtmetall oder Kunstharz hergestellt ist, hat eine leichte Masse und keine Trägheit. Weil zusätzlich der aufgeblasene Airbag 21 unter der Haubenhaut 11a liegt, wenn der Fußgänger H mit dem Fahrzeug kollidiert, bewegt sich die Haubenhaut 11a relativ zu der Fahrzeugkarosserie 1 weich nach hinten, sodass sie als ausgezeichneter Absorber für die Impulskraft bei der Kollision dient.
Der Airbag 21 kann den Oberkörper des Fußgängers H einschließlich dem Kopf H1 weich abstützen, um die Impulskraft zu absorbieren, weil der Kopf H1 auf dem konvexen Abschnitt des Airbags 21 liegt, der einen Energieabsorptionshub von 1000 mm oder mehr hat.
Die Vorrichtung 1 ist in der Lage, dem Fußgänger H mit der Haube 11a und dem Airbag 21 während mittlerer bis hoher Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu bieten, sowie auch während Langsamfahrt.
Auf diese Weise kann die Kombination der Haubenhaut 11a und des Airbags 21, die die auf den Fußgänger H wirkende Impulskraft effizient absorbieren kann, wenn dieser flach auf die Fahrzeugkarosserie 1 fällt, den sekundären Schaden senken.
In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit, dass der Airbag 21 einen vorderen Abschnitt der Haube 11 nicht abdeckt, wobei die Haubenhaut 11a stattdessen als Absorber für die Impulskraft dienen kann. Daher kann der Airbag 21 der Vorrichtung S, der kleiner als der herkömmliche ist, der die komplette Fläche abdeckt, die durch die Haube 11 und die Windschutzscheibe 12 definiert ist, eine ähnliche Leistung als Impulskraftabsorber bereitstellen.
Nachfolgend wird eine Head-up-Anzeigeeinheit 41 beschrieben, die parallel zu der Airbageinheit 2 arbeitet.
Ein Warnsignal des Fußgängersensors 7 wird zu einer Lichtquelle 41b geschickt. Das von der Kamera 3 aufgenommene Bild wird auf einen Frontscheibenschirm 42 vor einem Fahrer durch eine LCD-Vorrichtung 41a, erste und zweite Reflektoren 41c und 41d und eine transparente Abdeckung 41f projiziert.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, blockieren die angehobene Haube sowie auch der aufgeblasene Airbag, der die Windschutzscheibe 12 und die Frontsäule 15 abdeckt, die Vorwärtssicht des Fahrers.
Wie in 4 gezeigt, weist der entfaltete Airbag 21 eine transparente Membrane 21c auf, die einen in dessen mittleren und oberen Endabschnitt angeordneten Ausschnitt 21a abdeckt, wodurch die Kamera 3 ein Bild von vor der Fahrzeugkarosserie 1 aufnehme kann. Auf diese Weise kann der Fahrer das Fahrzeug auch dann sicher weiterfahren, wenn die Airbageinheit 2 inkorrekt arbeitet und die Vorwärtssicht vollständig blockiert ist, weil das von der Kamera 3 aufgenommene Vorwärtsbild auf dem Frontscheibenschirm 42 angezeigt wird.
Obwohl der Airbag 21 den Ausschnitt 21a hat, kann er mit der den Ausschnitt 21a abdeckenden transparenten Membrane verhindern, dass der Kopf H1 auf die Windschutzscheibe 12 auftrifft.
b. Zweite Ausführung
Eine zweite Ausführung wird in Bezug auf 7 beschrieben. 7 ist eine Perspektivansicht, welche die Installation von Kameras zeigt.
In der zweiten Ausführung sind Kameras 3 gemäß der ersten Ausführung an einem Seitenspiegel 6, wie etwa einem Türspiegel oder einem am Kotflügel angebrachten Spiegel, einer Dachoberseite und einem Frontgrill 18 angebracht.
Eine Kamera 31 ist an der Vorderseite des Seitenspiegels 16 angebracht, der an der linken oder rechten Seite einer Fahrzeugkarosserie 1 angeordnet ist, sodass sie ein Bild von vor dem Fahrzeug aufnehmen kann.
Eine Kamera 32 ist auf der Dachoberseite 17 angebracht, sodass sie ein Bild von vor dem Fahrzeug aufnehmen kann.
Eine Kamera 33 ist an dem Frontgrill 18 angebracht, der an dem Vorderteil eines Motorraums (nicht gezeigt) angeordnet ist, sodass sie ein Bild von dem vor dem Fahrzeug aufnehmen kann.
Die Platzierungen der Kameras 31, 32 und 33 sind so ausgewählt, dass sie immer die vorderen Bilder aufnehmen können, auch wenn der Airbag 21 und die Haube 21 in Betrieb sind und die Vorwärtssicht des Fahrers blockieren. Falls Infrarotkameras eingebaut sind, können sie auch in der Nacht klare Frontbilder erzeugen.
c. Dritte Ausführung
Eine dritte Ausführung wird in Bezug auf die 8 und 9 beschrieben.
In der dritten Ausführung bewertet eine Vorrichtung S gemäß der ersten Ausführung gemäß einem von der Kamera 3 der ersten Ausführung gelieferten Signal, ob ein Fußgänger H mit dem Fahrzeug kollidieren wird.
8 ist ein Blockdiagramm einer solchen Vorrichtung.
Wie in 8 gezeigt, enthält die Vorrichtung S die Kamera 3 zur Aufnahme des Bilds von vor dem Fahrzeug, eine elektronische Steuereinheit 9, einen Geschwindigkeitssensor 10, einen Monitor 4 einschließlich einer Head-up-Anzeigeeinheit 41 sowie eine Airbageinheit 2 einschließlich einem Inflator 22.
Die Kamera 3, die die gleiche ist wie die erste Ausführung und die Kameras 31, 32 und 33 der ersten Ausführung, ist mit einem Abstandsberechner 921 elektrisch verbunden.
Die elektronische Steuereinheit 9, die z.B. aus einer CPU, einem ROM und einem RAM aufgebaut ist, enthält einen Speicher 91 und einen Prozessor 92.
Der Speicher 91 enthält eine Fußgänger-Mustervorlage, in der vorab die Höhe und das Volumen oder die Form eines Fußgängers H gespeichert sind, die mit einer Abstandsverteilung relativ zur Fahrzeugkarosserie 1 und zur Fahrzeuggeschwindigkeit korreliert wird. Dieser Speicher 91 ist mit dem Abstandsberechner 921, einem Fußgängermodul 922 bzw. einem Bewertungsmodul 923 elektrisch verbunden.
Bei Erhalt von Bildinformation von der Kamera 3 identifiziert der Bildprozessor 92, der den Abstandsberechner 921, das Fußgängermodul 922 und das Bewertungsmodul 923 enthält, den Fußgänger H, der gerade mit der Fahrzeugkarosserie 1 kollidieren wird.
Der Abstandsberechner 921 vergleicht zwischen der von der Kamera 3 geschickten Bildinformation und den in dem Speicher 91 gespeicherten Bilddaten, um hierdurch einen Abstand L zwischen dem Fußgänger H und der Fahrzeugkarosserie 1 zu berechnen. Der Abstandsberechner 921 ist mit dem Fußgängermodul 921 elektrisch verbunden.
Das Fußgängermodul 922 vergleicht zwischen der von der Kamera 3 geschickten Bildinformation und den in dem Speicher 91 gespeicherten Daten, sodass es bestimmt, ob ein durch die Bildinformation aufgenommenes Objekt ein Fußgänger H ist oder nicht. Das Fußgängermodul 922 ist mit dem Bewertungsmodul 923 elektrisch verbunden.
Das Bewertungsmodul 923 bewertet, ob der Fußgänger gerade mit dem Fahrzeug kollidieren wird, gemäß der Einschätzung von Bildinformation, die sich aus den Vergleichen zwischen den Signalen und den in dem Speicher 91 gespeicherten Daten ergibt. Die Signale beinhalten das Bildsignal eines von dem Fußgänermodul 922 identifizierten Fußgängers, das durch den Abstandsberechner 921 berechnete Abstandssignal zwischen dem Fußgänger H und der Fahrzeugkarosserie 1 sowie das von dem Geschwindigkeitssensor 10 geschickte Geschwindigkeitssignal. Andererseits beinhalten die Daten Bilddaten, Abstandsdaten und Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten. Das Bewertungsmodul 923 ist mit der Head-up-Anzeigeeinheit 41 des Monitors 4 und dem Inflator 922 der Airbageinheit 2 elektrisch verbunden.
Der Geschwindigkeitssensor 10, der mit dem Bewertungsmodul 923 elektrisch verbunden ist, erfasst die Raddrehung zum Erzeugen des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals.
Der Betrieb der Vorrichtung der dritten Ausführung wird hauptsächlich in Bezug auf 8 und 9 sowie die anderen Zeichnungen beschrieben. 9 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte für den Betrieb der Vorrichtung zeigt.
Ausgelöst durch die Aktivierung der Kamera 3 kann die Vorrichtung S die Überwachung eines Fußgängers starten, der im Begriff ist, mit dem Fahrzeug zu kollidieren.
In Schritt S1 nimmt die Kamera 3 ein Bild auf. Anschließend erfasst der Geschwindigkeitssensor 10 die Drehzahl eines Rads zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt S2.
Als Nächstes berechnet in Schritt S3 der Abstandsberechner 921 den Abstand L von der Fahrzeugkarosserie 1 zum Fußgänger H auf der Basis des Vergleichs zwischen der von der Kamera 3 in Schritt S1 erhaltenen Bildinformation und den im Speicher 91 gespeicherten Daten, die die Höhe und entweder das Volumen oder die Form des Fußgängers H enthalten.
In Schritt S4 vergleicht das Fußgängermodul 922 die von der Kamera 3 erhaltene Information über ein Objekt mit den in dem Speicher 91 gespeicherten Bilddaten eines Fußgängers H, sodass es bewertet, ob das Objekt wahrscheinlich ein Fußgänger ist. Wenn dass Modul 922 bestimmt, dass das Objekt der Fußgänger H ist, geht der Fluss zu Schritt S5 weiter. Anderenfalls kehrt der Fluss zu Schritt S1 zurück, und die Schritte S1 bis S4 werden wiederholt.
In Schritt S5 bewertet das Bewertungsmodul 923, ob der Fußgänger H mit der Fahrzeugkarosserie 1 kollidieren wird durch Vergleich zwischen den in dem Speicher 91 gespeicherten Daten, und den Signalen, wie etwa dem von dem Geschwindigkeitssensor 10 in Schritt S3 erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und dem in Schritt S3 erhaltenen Abstandsignal von dem Fahrzeug 1 zum Fußgänger H. Wenn das Modul 923 bestimmt, dass eine Kollision stattfinden wird, geht der Fluss gleichzeitig zu beiden Schritten S6 und S8 weiter. Das Modul 923 schickt nicht nur ein Aktivierungssignal zu dem Inflator 22 in Schritt S6, sondern auch das andere Aktivierungssignal (ein Warnsignal) zu der Head-up-Anzeigeeinheit 41 in Schritt S8. Wenn hingegen das Modul 923 anders bewertet, kehrt der Fluss zu Schritt S3 zurück, und die Schritte S3 bis S5 werden wiederholt.
Der in 5 gezeigte Inflator 22 zündet ein Gaserzeugungsmittel 22a in Schritt S7, um ein Hochdruckgas zu erzeugen. Das Hochdruckgas, das in den gefalteten Airbag 21 fließt, entfaltet diesen schlagartig. Diese durch den Airbag 21 erzeugte Expansionskraft hebt die Haubenhaut 11a an und verschwenkt diese. Auf diese Weise empfangen die Haubenhaut 11a und der Airbag 21, die zum Schutz des Fußgängers H vorbereitet sind, diesen so wie in 6c gezeigt.
In Schritt S9 projiziert, bei Empfang eines Aktivierungssignals oder Warnsignals, die Head-up-Anzeigeeinheit 41 das von der Kamera 3 aufgenommene Bild auf den Frontscheibenschirm 42 mit eingeschalteter Lichtquelle 41b. Hierdurch kann ein Fahrer virtuell vor das Fahrzeug blicken, auch wenn der Airbag 21 und die Haube 11 die reale Sicht durch die Windschutzscheibe 12 blockieren. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, die Dicke und Breite des Airbags 21 flexibel so auszuwählen, dass der Energieabsorptionshub T vergrößert werden kann.
Während die Erfindung im Detail und in Bezug auf bestimmte Ausführungen davon beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen. Z.B. besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung so anzupassen, dass sie bei allen Objekttypen arbeitet, anstatt nur bei einem Fußgänger, wie oben beschrieben. Es besteht auch die Möglichkeit, die Vorrichtung so anzupassen, dass sie entsprechend der relativen Annäherungsgeschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt arbeitet.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung S ein Kollisionserkennungsmodul (nicht gezeigt) enthält, das eine Kollision mit einem Fußgänger erkennt, eine Airbageinheit 2, die das Entfalten eines Airbags 21 gemäß einem von dem Kollisionserkennungsmodul geschickten Kollisionssignal aktiviert, eine Kamera 3 zur Aufnahme eines Bilds von vor dem Fahrzeug sowie einen Monitor 4 zum Projizieren des von der Kamera 3 aufgenommenen Bilds entsprechend dem Kollisionssignal. Diese Vorrichtung S kann einen Fußgänger H nicht nur durch den entfalteten Airbag 21 schützen, sondern auch durch die vom Airbag 21 angehobene Haubenhaut 11a, wenn das Kollisionserkennungsmodul die Kollision des Fußgängers H erkennt.
Das Kollisionserkennungsmodul, das einen Impulskraftsensor (nicht gezeigt) und einen Beschleunigungsmesser (nicht gezeigt) enthält, die beide die Kollision eines Fußgängers H erfassen, ist an einem Stoßfänger 13 einer Fahrzeugkarosserie 1 angebracht. Wenn das Kollisionserkennungsmodul die durch die Kollision mit dem Fußgänger H erzeugte Impulskraft erfasst, schickt es ein Kollisionssignal zu einem Inflator 22 einer Airbageinheit 2 und zu einem Monitor 4. Auf diese Weise kann eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts den Airbag 21 rasch entfalten und das von der Kamera 3 aufgenommene Bild auf den Monitor 4 projizieren. Dies bietet nicht nur Schutz für den Fußgänger H, sondern auch Sicht für den Fahrer.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung S für ein Fahrzeug zum Schützen eines kollidierenden Objekts H enthält ein Kollisionsvorhersagemodul 7, das ein Warnsignal liefert, wenn das Kollisionsvorhersagemodul 7 eine Kollision des Fahrzeugs 1 mit dem Objekt H vorhersagt, oder ein Kollisionserkennungsmodul, das ein Kollisionssignal liefert, wenn das Kollisionserkennungssignal die Kollision erkennt, einen Airbag 21, der sich entweder auf einer Haube 11 des Fahrzeugs oder einer Außenseite von dessen Windschutzscheibe 12 entfaltet, wenn die Kollision von dem Kollisionserkennungsmodul 7 vorhergesagt oder von dem Kollisionserkennungsmodul erkannt wird, eine Kamera 3 zum Aufnehmen eines Bilds von vor dem Fahrzeug sowie einen Monitor 4, der in einer Kabine des Fahrzeugs angeordnet ist. In der Vorrichtung zeigt der Monitor 4 das von der Kamera 3 aufgenommene Bild an, wenn der Monitor 4 das Warnsignal oder das Kollisionssignal erhält.

Claims

Vorrichtung (S) für ein Fahrzeug für den Schutz eines kollidierenden Objekts (H), umfassend: ein Kollisionsvorhersagemodul (7), das ein Warnsignal liefert, wenn das Kollisionsvorhersagemodul (7) eine Kollision des Fahrzeugs (1) mit dem Objekt (H) vorhersagt, oder ein Kollisionserkennungsmodul, das ein Kollisionssignal liefert, wenn das Kollisionserkennungsmodul die Kollision erkennt; einen Airbag (21), der sich auf einer Haube (11) des Fahrzeugs oder einer Außenseite von dessen Windschutzscheibe (12) entfaltet, wenn die Kollision durch das Kollisionsvorhersagemodul (7) vorhergesagt oder durch das Kollisionserkennungsmodul erkannt wird; eine Kamera (3) zur Aufnahme eines Bilds von vor dem Fahrzeug (1); und einen Monitor (4), der in einer Kabine des Fahrzeugs (1) angeordnet ist, worin der Monitor (4) das von der Kamera (3) aufgenommene Bild anzeigt, wenn der Monitor (4) das Warnsignal oder das Kollisionssignal erhält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Monitor (4) eine Head-up-Anzeige (41) aufweist, die ein von der Kamera (3) aufgenommenes Bild auf die Windschutzscheibe (12) projiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollisionsvorhersagemodul (7) Bildverarbeitung anwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Objektsensor oder eine Infrarotkamera (3) für die Bildverarbeitung verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollisionserkennungsmodul einen Impulskraftdetektor oder einen Beschleunigungsmesser aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) eine Infrarotkamera aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der entfaltete Airbag (21) eine Haubenhaut (11a) anhebt, sodass die Haubenhaut (11a) im Zusammenwirken mit dem Airbag (21) das kollidierende Objekt (H) schützen kann.