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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Passagierschutzeinrichtung in einem
Fahrzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Passagierschutzeinrichtungen
in Fahrzeugen bekannt, die einen Passagier bei einer Kollision des
Fahrzeugs schützen,
um die Unfallfolgen zu vermindern. Als Passagierschutzeinheiten
sind insbesondere sogenannte Air-Bags bekannt, bei denen durch einen Treibsatz
ein Luftkissen aufgeblasen wird, um bei einer Kollision einen Passagier
aufzufangen. Ferner sind auch Systeme zur Gurtstraffung bekannt,
die bei einer Kollision einen Sicherheitsgurt straffen, um den Fahrer
in Position zu halten. Die Schutzeinrichtungen dienen insbesondere
dazu, die Kollision des Fahrers mit Fahrzeugteilen zu verhindern
und andererseits, eine Beschleunigung, die auf den Fahrer einwirkt,
zu begrenzen. Ferner ist es hierzu auch bekannt, an dem Fahrersitz
Kopfstützen
vorzusehen. Hierzu sind sogenannte Crash-aktive Kopfstützen bekannt,
bei denen die Position der Kopfstütze im Kollisionsfall verändert wird.
Insbesondere wird hierbei die Kopfstütze nach vorne bewegt. Eine
Kollision wird dabei im allgemeinen dadurch ermittelt, dass im Fahrzeug Beschleunigungssensoren
vorgesehen sind, mit denen eine plötzliche Beschleunigung bzw.
Verzögerung
des Fahrzeugs erfasst werden kann. In Abhängigkeit von der erfassten
Beschleunigung werden die oben genannten Passagierschutzeinheiten
ausgelöst.
Die Auslösung
wird dabei z.B. über
eine Sitzmatte derart gesteuert, dass nur diejenigen Sicherheitseinrichtungen
an Plätzen
im Fahrzeug auslösen,
an denen sich auch ein Passagier befindet, der von der Auslösung der
entsprechenden Sicherheitseinrichtung profitieren kann.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Passagierschutzeinrichtung
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, dass eine Bewegung wenigstens eines Körperteils des Passagiers in
dem Fahrzeug durch einen Innenraumsensor erfasst wird. Während eine
Messung mit Beschleunigungssensoren lediglich die auf das Fahrzeug
wirkenden Beschleunigungen erfassen kann, kann mit einer erfindungsgemäßen Passagierschutzeinrichtung
die Reaktion einer Passagierschutzeinheit auf die tatsächlichen
Körperbewegungen
angepasst werden, indem die Körperbewegung,
zumindest die Körperbewegung
wenigstens eines Körperteils,
unmittelbar erfasst und für
die Ansteuerung der Passagierschutzeinheit ausgewertet wird. Damit
kann sowohl der Auslösezeitpunkt
einer Passagierschutzeinheit, als auch eine räumliche Reaktion bzw. räumliche
Verstellung einer Passagierschutzeinheit an den tatsächlichen
Bewegungsablauf des Passagiers im Kollisionsfall angepasst werden.
Während
die Beschleunigungswerte jeweils fahrzeugspezifisch festgelegt werden
müssen,
um eine korrekte Auswertung zu gewährleisten, kann die Auswertung
einer Bewegung eines Körperteils
eines Passagiers fahrzeugunabhängig
erfolgen. Ein Implementierungsaufwand wird hierdurch vermindert.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Passagierschutzeinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft
ist es, der Auswerteeinheit eine Speichereinheit zuzuordnen, in
der Grenzwerte zur Ermittlung kritischer Bewegungsabläufe des
wenigstens einen Körperteils
abgelegt sind. Durch einen Vergleich mit diesen Grenzwerten können zufällige Bewegungsabläufe herausgefiltert
werden, die mit einer kollisionsbedingten passiven Bewegung des Passagiers
bzw. des entsprechenden Körperteils verwechselt
werden könnten.
Wird z.B. der Kopf des Passagiers betrachtet, kann z.B. anhand der
Auswertung des Bewegungsablaufs zwischen ruckartigen Kopfbewegungen
infolge eines Niesens oder einer Unfallfolge sicher unterschieden
werden. Bevorzugt können
die Auswertungen dieser gespeicherten Daten mit der Auswertung weiterer
Sensoren im Fahrzeug fusioniert werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, den Kopf des Fahrers zu erfassen und die Bewegung
des Kopfes auszuwerten. Denn bei Kraftfahrzeugunfällen besteht
ein besonderes Risiko für
die Halswirbelsäule. Der
Passagier, der sich in einem plötzlich
gebremsten Fahrzeug nach vorne bewegt, wird durch den Gurt aufgefangen.
Infolge dieses Auffangens kann es dazu kommen, dass der Kopf wiederum
in einer Art Abprallbewegung nach hinten geschleudert wird. Zwar
ist bei modernen Fahrzeugen eine Kopfstütze vorgesehen, um die Kopfbewegung
nach hinten aufzufangen. Ist die Kopfstütze jedoch falsch eingestellt, falsch
positioniert oder zu weit vom Kopf entfernt, können dennoch infolge eines
langen Beschleunigungsweges oder gegebenenfalls infolge einer falschen
Einstellung der Kopfstütze
ein Überstrecken der
Halswirbelsäule
bei einer Rückbewegung
des Kopfes auftreten. Die hierbei auf die Wirbelsäule wirkenden
Beschleunigungswerte können
zu schwerwiegenden Verletzungen führen. Durch die erfindungsgemäße Erfassung
des Kopfes und Anpassung der Passagierschutzeinheit, insbesondere
einer Kopfstütze
und/oder Rücklehnenpositionierung,
können
die Risiken für
eine Halswirbelsäulenverletzung verringert
werden. Durch die Erfassung des Kopfes mit einem Innenraumsensor
im Fahrzeug kann im Vergleich zu einer reinen Erfassung von Beschleunigungswerten
des Fahrzeugs besser auf eine tatsächliche Kopfbewegung reagiert
werden. Zudem kann unmittelbar eine fahrerbezogene Erfassung und
Auswertung erfolgen, bei der die Fahrergröße berücksichtigt wird.
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Bevorzugt
erfolgt eine Erfassung mit einem optischen Sensor, der ein Kamerabild
erfasst und eine Körperbewegung
durch einen Vergleich von zeitlich aufeinanderfolgend aufgenommenen
Kamerabildern ermöglicht.
Vorteilhaft ist insbesondere die Verwendung einer 3D-Kamera, welche
Tiefenbilder erzeugt und so die räumliche Messung der Position und
der Lage von Körperteilen
und Objekten ermöglicht.
Jedoch ist es auch möglich,
statt dessen oder ergänzend
hierzu weitere Sensoren im Fahrzeuginnenraum anzuordnen. Insbesondere
können
auch kapazitive Sensoren, die eine Änderung des elektrischen Feldes
erfassen, oder Ultraschallsensoren verwendet werden, die eine Abstandsmessung
mittels eines Echoverfahrens zu dem jeweiligen Körperteil durchführen.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, eine Filtereinheit vorzusehen, bei der die zuvor
bestimmte Position des jeweiligen Körperteils erfasst wird, um
für eine
erneute Messung zu prädizieren,
an welcher Stelle sich das Körperteil
nun befinden wird. Insbesondere wird hierbei neben der Position
des Körperteils
eine zuvor bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit des Körperteils
berücksichtigt.
Hierdurch kann die Genauigkeit bei einer Erfassung erhöht und insbesondere
die Erfassung beschleunigt werden. Wird eine Prädiktion vorgenommen, muss z.B.
bei einem Bildvergleich nicht das gesamte Bild ausgewertet werden,
sondern es wird bevorzugt ein Teilbereich des Bildes zuerst ausgewertet.
Gegebenenfalls kann, wenn das entsprechende Körperteil in diesem Teilbereich
erfasst wird, auf eine weitere Auswertung des Bildes verzichtet
werden. Hierdurch wird die Erfassungsgeschwindigkeit der Passagierschutzeinrichtung
erhöht.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, eine Bewertungseinheit vorzusehen, mittels der
die Passagierschutzeinheit in Abhängigkeit von der ermittelten
Größe und/oder
dem Gewicht des Passagiers angesteuert wird. Hiermit kann gezielt
auf die Größe bzw.
das Gewicht des Passagiers reagiert werden, so dass geeignete Schutzmaßnahmen
ergriffen werden können. Z.B.
kann die Kopfstütze
in Abhängigkeit
von der Größe auf einen
vorgegebenen Wert eingestellt werden. Der Fülldruck des Airbags bzw. die
Gurtstraffung kann in Abhängigkeit
von der Größe oder
dem Gewicht des Passagiers gewählt
werden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass eine Betätigung der Passagierschutzeinheit
dann unterdrückt wird,
wenn auf einem dem Sensor zugeordneten Sitzplatz im Fahrzeug kein
Passagier erfasst wird. Hiermit wird eine unnötige Auslösung der Passagierschutzeinheit
vermieden. Insbesondere wird damit vermieden, dass z.B. ein Airbag
unnötig
ausgelöst wird,
durch den ein Kind in einem Kindersitz gefährdet werden könnte, oder
dessen Instandsetzung recht aufwändig
wäre. Außerdem wird
damit vermieden, dass z.B. eine crash-aktive Kopfstütze bei
einem Zusammenstoß unnötig ausgelöst wird.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Passagierschutzeinrichtung,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
für ein
Steuergerät
einer erfindungsgemäßen Passagierschutzeinrichtung,
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3 ein
Ablauf einer Körperbewegung
eines Passagiers zur Erläuterung
der erfindungsgemäßen Passagierschutzeinrichtung
und des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
erfindungsgemäße Passagierschutzeinrichtung
kann für
beliebige Fahrzeuge verwendet werden. Insbesondere ist ihre Verwendung
in Kraftfahrzeugen vorteilhaft, bei denen im Kollisionsfall hohe
Beschleunigungswerte auftreten können,
die aber durch geeignete Schutzmaßnahmen verringert werden können. Erfindungsgemäß werden
hierbei ein oder mehrere Körperteile
der Passagiere durch geeignete, insbesondere im Innenraum des Fahrzeugs
angeordnete Sensoren überwacht.
Die Überwachung
erfolgt dabei derart, dass eine Bewegung dieser Körperteile
ermittelt wird. Aus der Bewegung wird bevorzugt eine Beschleunigung
ermittelt, mit der sich die erfassten Körperteile im Fahrzeuginnenraum bewegen.
Wird hierbei eine vorgegebene Beschleunigungsgrenze überschritten,
so ist davon auszugehen, dass die Bewegung des Körperteils nicht auf einer Bewegung
beruht, die durch den Passagier selber gesteuert bzw. verursacht
wurde. Vielmehr ist dann von einer Bewegung auszugehen, die infolge einer
plötzlichen
Beschleunigung des Fahrzeugs (z.B. aufgrund eines Aufpralls auf
das Fahrzeugheck) hervorgerufen wurde. Somit können zufällige Körperbewegungen, wie z.B. ein
Schlagen nach einem Insekt oder ein Niesen, bei der Analyse der
Bewegung ausgeschlossen werden. Ebenso können langsame Verzögerungen
infolge eines Bremsvorgangs oder einer nur leichten Kollision des
Fahrzeugs ebenfalls ausgeschlossen werden. Wird das Fahrzeug jedoch stark
verzögert
und kommt es infolge dessen zu einer sehr ruckartigen Körperbewegung,
so kann diese sicher erfasst werden. Es können beliebige Körperteile,
wie z.B. ein Arm, der Oberkörper
oder auch die Beine des Fahrers beobachtet werden. Der Kopf des Passagiers
jedoch kann besonders großen
Beschleunigungen relativ zum Oberkörper ausgesetzt werden, da
der Kopf nicht durch den Sicherheitsgurt selbst zurückgehalten
wird. Da insbesondere aber für den
Kopf und hierbei für
die Halswirbelsäule
eine besonders hohe Verletzungsgefahr besteht, wird die vorliegende
Erfindung im Folgenden am Beispiel eines Sensors zur Beobachtung
des Kopfes eines Passagiers im Fahrzeug erläutert. Unter dem Ausdruck „Passagier" sind hierbei nicht
nur passive, mitfahrende Fahrgäste
im Fahrzeug zu verstehen, sondern auch ein Fahrer selbst, der das
Fahrzeug steuert.
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße Passagierschutzeinrichtung
schematisch dargestellt. Ein Passagier 1 hat im Fahrzeug
auf einem Sitz 2 platzgenommen. Der Passagier wird von
einem Sensor 11 beobachtet, der in einer Ausführungsform
als ein CMOS-Kamerasensor ausgeführt
ist. Der Sensor 11 ist dabei so ausgerichtet, dass er Bewegungen
des Passagiers im Kopfbereich, im Schulterbereich und im Halsbereich
erfasst. Der Sensor ist hierfür
insbesondere als ein tiefenbildgebender Videosensor ausgeführt. Der
Sensor 11 gibt in einer ersten Ausführungsform eine Bildinformation
an eine Auswerteeinheit 12 zur weiteren Auswertung weiter.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann eine erste Auswertung der Bildsignale auch in dem Sensor 11 erfolgen. Z.B.
kann die Position des Kopfes 3 des Passagiers 1 von
dem Sensor 11 ermittelt werden. Der Sensor 11 ist
ferner dazu ausgelegt, die Größe des Passagiers 1 zu
erfassen und an die Auswerteeinheit 12 zur übermitteln.
Hierfür
ist bei Einbau des Sensors in das Fahrzeug eine Kalibrierung erforderlich.
Ferner kann auch eine gesamte Positionierung des Oberkörpers von
dem Sensor 11 ebenfalls erfasst werden, so dass einerseits
die dreidimensional bestimmte Kopfposition, als auch eine Position
des Oberkörpers
des Passagiers 1 an die Auswerteeinheit 12 übermittelt
wird. Eine Sitzbelegung kann ferner über eine Sitzmatte 4 elektronisch
erfasst und an die Auswerteeinheit 12 übermittelt werden. Sofern über die
Sitzmatte 4 nicht bestimmt wird, dass die Sitzbelegung
sich geändert hat,
werden beide Größen, also
die Kopfposition und die Körperhaltung, über die
Zeit verfolgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erhält die
Auswerteeinheit 12 ferner Daten eines oder mehrerer Beschleunigungssensoren 14,
die im Fahrzeug angeordnet sind. Mittels dem oder der Beschleunigungssensoren 14 werden
die Verzögerungen
zumindest in Fahrtrichtung, gegebenenfalls aber auch in andere Richtungen
in Bezug auf das Fahrzeug ermittelt. Gegebenenfalls können auch
weiteren Sensoren 15 im Fahrzeug ausgewertet werden. Die
weiteren Sensoren 15 können
z.B. Sensoren zur Erfassung des Fahrzeugumfeldes sein, um eine Annäherung von
Hindernissen an das Fahrzeug zu erfassen und um bereits vor einem
Aufprall eine Möglichkeit
eines Aufpralls anzeigen zu können.
Ferner können auch
Aufprallsensoren vorgesehen sein, die einen mechanischen Aufprall
detektieren, indem z.B. ein elektrischer Kontakt unterbrochen wird.
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Der
Sensor 11 ist bevorzugt am Fahrzeugdach angeordnet, so
dass der Kopf des Fahrers einfach erfasst werden kann. In einer
ersten Ausführungsform
kann der Sensor 11 im sichtbaren Bereich des Lichts die
Position des Kopfes erfassen. Es ist jedoch auch möglich, mittels
Licht im Infrarotbereich zu detektieren. In einer weiteren Ausführungsform
können
auch hierzu nicht gezeigte Infrarotbeleuchtungselemente im Fahrzeug
angeordnet sein, so dass auch im Dunkeln der Kopf des Passagiers
sicher erfasst werden kann. Über
eine Datenleitung 17 ist der Sensor 11 mit der
Auswerteeinheit 12 verbunden. Um sicherzustellen, wie die
Kopfbewegung erfolgt, wird bevorzugt auch die Kopfneigung im Bezug
zum Oberkörper über die
Zeit erfasst.
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Die
Auswerteeinheit 12 weist eine Speichereinheit 8 auf,
in der kritische Bewegungsabläufe
des Kopfes bzw. der Körperhaltung
des Passagiers abgelegt sind. Insbesondere sind hierbei Grenzwerte
für die
Beschleunigung des Kopfes abgelegt, die anhand der erfassten Bewegung
des Kopfes detektiert wird. Wird z.B. eine Beschleunigung des Kopfes
erfasst, die über
einen mehrfachen, im Allgemeinen über einem drei- bis achtfachen
der Erdbeschleunigung liegt, so wird von einer vorliegenden Kollision
ausgegangen. Von einer Kollision kann auch dann ausgegangen werden,
wenn der Kopf mit dem drei- bis fünffachen der Erdbeschleunigung
beschleunigt wird und zugleich die Beschleunigungssensoren 14 oder
die weiteren Sensoren 15 im Fahrzeug eine Kollision des Fahrzeugs
detektieren. Die Grenzwerte für
eine entsprechende Beschleunigung sind bevorzugt ebenfalls in dem
Speicher 8 abgelegt.
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Ermittelt
die Auswerteeinheit 12 eine Kollision, so steuert sie über eine
Datenleitung 18 eine Stelleinheit 19 an, die eine
Kopfstütze 20 so
nach vorne bewegt, dass eine gestrichelt skizzierter Abstand 21 zwischen
der Kopfstütze 20 und
dem Kopf 3 möglichst
vermindert wird. Die Bewegung der Kopfstütze ist durch einen Pfeil 22 skizziert
dargestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Zeitpunkt
der Bewegung der Kopfstütze
auf die Bewegung des Kopfes abgestimmt. Hierdurch wird erreicht,
dass der Kopf sicher durch die Kopfstütze aufgefangen wird. Insbesondere
wird hierdurch vermieden, dass die Kopfstütze einen zusätzlichen,
schädlichen
Impuls auf den Kopf 3 ausübt. Ferner wird auch erreicht, dass
die Kopfstütze
rechtzeitig bereitsteht, um den Kopf 3 aufzufangen und
die auf den Kopf wirkende Beschleunigung zu reduzieren.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
ist die Stelleinheit 19 dazu ausgelegt, auch die Höhe der Kopfstütze so zu
verändern,
dass sie gegebenenfalls in Pfeilrichtung 23 oder in die
nicht gezeichnete Gegenrichtung bewegt wird, um die Höhe der Kopfstütze an die
Position des Kopfes anzupassen. Die Position des Kopfes wird bevorzugt
ebenfalls mittels dem Sensor 11 bestimmt. Selbst wenn der
Fahrer zu Fahrtbeginn die Kopfstütze
richtig eingestellt hat, kann er durch eine Variation der Sitzhaltung
während
der Fahrt seine Sitzhaltung so verändert haben, dass die Kopfstütze für ihn nicht
mehr optimal positioniert ist. Bevorzugt wird daher die Position
des Kopfes 3 dahingehend ausgewertet, welche Höhe der Kopfstütze bei
der Kollision nun vorgesehen sein muss, um den Passagier optimal
zu schützen.
Die Auswerteeinheit 12 wertet die ermittelte, zu erwartende
Kopfposition bei einem Zusammentreffen des Kopfes 3 und
der Kopfstütze 20 aus
und regelt die Kopfstütze 20 in
eine optimale Position. Hiermit kann ein mögliches Überstrecken des Kopfes 3 über eine
Oberseite 24 der Kopfstütze 20 hinaus
verhindert werden. Zugleich wird die Auflagefläche des Kopfes 3 gegenüber der
Kopfstütze 20 optimiert. Auch
ein Einstellwinkel der Kopfstütze 20 kann
entsprechend gewählt
werden, so dass eine Bewegung der Kopfstütze 20 in Pfeilrichtung 22 ebenfalls
in Abhängigkeit
von der Bewegung des Kopfes 3 erfolgt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wertet die Auswerteeinheit 12 die Beschleunigungssensoren 14 und/oder
die weiteren Sensoren 15 derart aus, dass eine Richtung
der Beschleunigung, die auf das Fahrzeug wirkt, berücksichtigt
wird. Wird eine Bewegung des Kopfes erfasst, so werden diese Daten
bevorzugt zusätzlich
herangezogen, um eine voraussichtliche weitere Bewegung des Kopfes
vorherzusagen, um somit die Kopfstütze 20 optimal einstellen
zu können. Zur
Auswertung sind verschiedene Bewegungsabläufe, insbesondere für Aufprallvorgänge aus
verschiedenen Richtungen auf das Fahrzeug, in dem Speicher 8 abgelegt.
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Die
Stelleinheit 19 kann eine motorische Stelleinheit sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann
auch eine Vorspannung der Kopfstütze
vorgegeben sein, wobei durch eine Entriegelung eines Haltemechanismus,
z.B. eines Rasthakens oder eines Magneten, die Kopfstütze durch
die Vorspannung einer Feder oder eines ähnlichen Spannelements in die gewünschte Position
bewegt wird. In einer weiteren Ausführungsform kann eine in der 1 nicht
gezeigte Stelleinheit auch dazu vorgesehen sein, die Position der
Rückenlehne
an eine zu erwartende Bewegung des Passagiers anzupassen, um insgesamt nicht
nur den Kopf, sondern den gesamten Oberkörper des Passagiers in optimaler
Weise auffangen zu können.
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Ist
der Sitz nicht belegt bzw. kann die Positionierung der Kopfstütze nicht
zum Schutz des entsprechenden Passagiers beitragen, weil der Passagier
z.B. zu klein ist, wird eine Betätigung
der Kopfstütze 20 nach
Aufforderung durch die Auswerteinheit unterdrückt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Auswerteinheit 12 ferner dazu vorgesehen, auch
weitere Passagierschutzeinheiten im Fahrzeug auszulösen, z.B.
einen Airbag. Z.B. können
auch entsprechend ein Seitenairbag oder ein Kopfstützen-Airbag entsprechend
ausgelöst
werden.
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In
der 2 ist die Bearbeitung der eingehenden Signale
der Auswerteeinheit 12 im Detail dargestellt. Eine Recheneinheit 5 verarbeitet
die von dem Sensor 11 übertragenen
Signale 30 des Bewegungsablaufs des Körperteils des Fahrzeugpassagiers.
Der gemessene Bewegungsablauf wird entweder kontinuierlich oder
in Abhängigkeit
von einem Triggersignal mit Referenzbewegungsabläufen verglichen, die in dem
Speicher 8 abgelegt sind. Der Speicher 8 verfügt über eine
Datenbank der Referenz-Bewegungsabläufe, die
bevorzugt charakteristische Insassenbewegungen umfassen, die mit
hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Verletzung des Fahrers, insbesondere
zu einem Halswirbelsäulen-Beschleunigungstrauma
führen
können.
Jedem Referenz-Bewegungsablauf
der in dem Speicher 8 abgelegt ist, ist eine optimale Strategie
zur Ansteuerung von Systemen zugeordnet, um ein Halswirbelsäulen-Beschleunigungstrauma
geeignet zu vermeiden. Die Ansteuercharakteristik kann dabei verschiedenen
Personengrößen zugeordnet
sein. Hierzu sind verschiedene Personenklassen bekannt, bei denen
jeweils bestimmte Normgrößen angenommen
werden, um eine Einstellung zu erleichtern. Jedoch können auch
auf konkret vermessene Größen hin
Einstellungen erfolgen.
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Eine
Triggerung kann insbesondere durch ein von den Beschleunigungssensoren 14 übertragenes
Triggersignal 31 oder durch ein von den weiteren Sensoren übertragenes
Triggersignal 32 erfolgen. Die Signale 31, 32 werden
bevorzugt über
einen geeigneten Datenbus an die Recheneinheit 5 übertragen.
Die Recheneinheit 5 verfügt über einen Schwellwertgeber,
bei dem die Signale 31, 32 mit vorgegebenen Schwellwerten
verglichen werden, wobei die Triggerung in Abhängigkeit von einer Überschreitung dieser
Schwellwerte erfolgt. Hierdurch können ein heftiges Bremsen oder
ein heftiges Beschleunigen als Auslöser für eine Reaktion der Passagierschutzeinheit
vermieden werden. In Abhängigkeit
von den Beschleunigungssensoren können dabei durch die Recheneinheit 5 diejenigen
Bewegungsabläufe
für einen
Vergleich ausgewählt
werden, die sich bei dem jeweiligen, zu erwartenden Kollisionsverhalten
ergeben. Somit können
z.B. bei einem seitlichen Zusammenstoß andere Kurven für den Vergleich
herangezogen werden, als für
den Fall, dass das Fahrzeug auf ein Hindernis auffährt oder
dass auf das Fahrzeug selbst, wenn es steht, ein anderes Fahrzeug auffährt. Damit
kann die Abstimmung und die Bestimmungsgenauigkeit der Bewegung
des Kopfes erhöht und
die Verarbeitung beschleunigt werden, da lediglich mit den tatsächlich relevanten
Daten verglichen werden muss. Entsprechend einem jeweiligen zu erwartenden
Zusammenstoß und
entsprechend der zu erwartenden Bewegung des Kopfes wird ein Ansteuersignal 33 an
die Stelleinheit 19 zur Ansteuerung der Kopfstütze ausgegeben.
Es wird diejenige Ansteuerung der Kopfstütze 20 vorgenommen,
die einem erwarteten, gespeicherten Bewegungsablauf zugeordnet ist.
Es wird dabei derjenige gespeicherte Bewegungsablauf herangezogen,
der am besten mit dem gemessenen Bewegungsablauf des Passagiers übereinstimmt.
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In
der 3 ist ein Ablauf eines typischen Referenz-Bewegungsablaufes
gezeigt, der bei einem Heckaufprall eines gegnerischen Unfallfahrzeuges auftritt.
Verschiedene Zustände
der Körperhaltung des
Passagiers sind zu verschiedenen Zeiten über einer Zeitachse 40 aufgetragen.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist lediglich zu den Zeitpunkten 0,50 ms, 100 ms, 150 ms, 200 ms
ein aktueller Bewegungszustand des Passagiers dargestellt. Hierbei
ist die Zeitskala in Bezug auf einen Crash-Zeitpunkt 0 gewählt. Bevorzugt
erfolgt jedoch eine Positionsbestimmung des Passagiers zumindest
alle 5 ms. Bevorzugt wird eine Auflösung der Bewegungsabläufe mit
Zeitabständen
von jeweils 1 ms angestrebt. In den den Zeitpunkten jeweils zugeordneten
Zuständen
ist jeweils der Sitz 2 und der Passagier 1 gezeigt. Infolge
des Heckaufpralls wird der Kopf zurückbewegt, so dass ein Aufprallen
auf die Kopfstütze
erwartet wird. Die Kopfstütze
wird dabei nach 60 ms so verkippt, dass der Weg des Kopfes zu der
Kopfstütze zumindest
um einige cm verkürzt
wird und die Auflagefläche
der Kopfstütze
zu dem Kopf vergrößert wird. 150
ms nach dem Aufprall wird der Abstand zwischen dem Kopf und der
Kopfstütze
wieder vergrößert. Die Kopfstütze verbleibt
in der verkippten Position und kann durch den Fahrer oder Werkstatt-Personal
im Anschluss an den Zusammenstoß manuell
wieder in die Ausgangslage zurückgesetzt
werden. In einer weiteren Ausführungsform
kann die Stelleinheit 19 auch so ausgeführt sein, dass die Kopfstütze nach dem
Zusammenstoß automatisch
wieder in die Ausgangslage zurückgestellt
wird.
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Bei
der in der 3 gezeigten Abfolge lässt sich
aus der räumlichen Änderung
der Position des Kopfes herleiten, dass zwischen dem Zeitpunkt 30 ms
und dem Zeitpunkt 60 ms eine Beschleunigung des Kopfes
derart erfolgt sein muss, dass mindestens eine Beschleunigung der
achtfachen Erdbeschleunigung vorgelegen haben muss. Durch eine Überschreitung
dieser Beschleunigungsgrenze wird durch die Auswerteeinheit 12 das
Verkippen der Kopfstütze 20 ausgelöst.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann die Position des Kopfes durch den Sensor 11 auch ständig detektiert
werden. Zur Unterstützung
kann ferner ein Abstandssensor 25 in die Kopfstütze integriert sein,
mittels dem eine noch genauere Bestimmung der Kopfposition möglich ist.
In einer weiteren Ausführungsform
können
anstelle eines einzigen Sensors 11 auch eine Vielzahl von
Sensoren vorgesehen sein, die ein Sensorfeld bilden. Gegebenfalls
sind damit Kreuzmessungen möglich,
die eine noch genauere Positionierung des Kopfes im Raum ermöglichen.
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Bei
dem Zeiteintrag 50 ms ist an dem Kopf des Fahrers ein Bereich 41 durch
gestrichelte Linien hervorgehoben. Dieser Bereich wird als derjenige Bereich
angesehen, in dem nach der Erfassung der bisherigen Kopfbewegung
nunmehr die Position des Kopfes zu erwarten ist. Der Bereich 41 wird
bei einer anschließenden
Auswertung mit dem Sensor 11 zuerst ausgewertet, um die
Auswertung zu beschleunigen.