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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Personenschutzsystem eines Kraftfahrzeuges
zur Verringerung/Vermeidung von Unfallfolgen einer mit dem Kraftfahrzeug
kollidierenden Person gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen
Personenschutzsystem ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Aus
der
DE 10 2005
038 591 A1 ist ein gattungsgemäßes Personenschutzsystem für ein Kraftfahrzeug
bekannt, mit einer Kontaktsensorik, die mindestens eine an einem
Stoßfänger angeordnete
erste Sensoreinheit aufweist, deren Sensordaten zur Aktivierung
des Personenschutzsystems auswertbar sind. Darüber hinaus ist mindestens eine
im vorderen Fahrzeugbereich angeordnete zweite Sensoreinheit vorhanden,
deren Sensordaten zur Aktivierung eines Insassenschutzsystems auswertbar
sind, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit die Sensordaten der mindestens
einen ersten Sensor anhält
und die Sensordaten der mindestens einen zweiten Sensoreinheit zur
Aktivierung des Personenschutzsystems und/oder des Insassenschutzsystems
kombiniert und auswertet.
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Aus
der
DE 100 16 142
A1 ist ein Personenschutzsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt,
welches einen Auslöseschalter
mit einem ersten und einem zweiten Kontaktpaar aufweist. Die beiden
Kontaktpaare sind dabei in einem räumlichen Abstand voneinander
angeordnet und erzeugen ein erstes bzw. ein zweites Kontaktsignal
welches eine differenzierte Auswertung und damit eine präzise Auslösung des Personenschutzsystems
ermöglichen
soll. Die beiden Kontaktpaare sind dabei in dem gemeinsamen Auslöseschalter
angeordnet und beispielsweise in einem vorderen Stoßfänger des
Kraftfahrzeuges positioniert.
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Aus
der
WO 97/18108 A1 ebenfalls
ein Personenschutzsystem, Personenschutzsystem, insbesondere Fußgängerschutzsystem
eines Kraftfahrzeuges bekannt, welches mehrere räumlich voneinander beabstandete
Crashsensoren aufweist. Diese sind beispielsweise in einem vorderen
Stoßfänger des
Kraftfahrzeuges sowie im Bereich der Motorhaube angeordnet und mit
einer elektronischen Steuerungseinrichtung verbunden. Bei einem
typischen Aufprall eines Fußgängers erfolgt
dabei ein Ansprechen der einzelnen Sensoren in zeitlicher Reihenfolge.
Durch die Anordnung der Crashsensoren an unterschiedlichen Stellen
im Bereich des Stoßfängers und
der Motorhaube, die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit und die zeitliche
Abfolge der Sensoraktivierung sollen Unfallsituationen mit Fußgängern von anderen
Unfallsituationen unterschieden werden können und eine Auslösung des
Personenschutzsystems ausschließlich
dann erfolgen, sofern ein Personenaufprall detektiert wird.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Personenschutzsystem der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder
zumindest eine andere Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie Unfälle mit
Personen zuverlässig
von Kontakten mit anderen Objekten trennen kann.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Unterscheidung
einer Kollision eines Kraftfahrzeuges mit einem Fußgänger von
einer Kollision mit einem anderen Objekt, ein Personenschutzsystem
bereitzustellen, welches sich durch zumindest zwei räumlich voneinander
getrennte Sensoren auszeichnet, die zum Auslösen des Personenschutzsystems
beide ausgelöst
werden müssen.
Dabei sind zumindest zwei derartige Sensoren vorgesehen, welche
mit einer Aktivierungseinrichtung zum Aktivieren einer Personenschutzeinrichtung,
insbesondere zum Aktivieren einer, eine Fronthaube anhebenden Vorrichtung
verbunden sind. Wenigstens ein erster Sensor der Aktivierungseinrichtung
ist dabei im vorderen Frontbereich, z. B. am Stoßfänger angeordnet,
während
wenigstens ein zweiter Sensor im Bereich eines in Fahrtrichtung
des Kraftfahrzeuges dahinter gelegenen Frontbereichs, z. B. am Biegequerträger angeordnet
ist. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass der vorderste Frontbereich
bei einem Objektanprall eine mechanische Filterwirkung auf den dahinter
gelegenen Frontbereich ausübt,
die charakteristisch für
das jeweilige Objekt ist, so dass die verschiedenen Anprallobjekte
jeweils unterschiedliche Signalverläufe an den entsprechenden Sensorpositionen
erzeugen. Durch entsprechende Signalanalyse können die charakteristischen
Signalanteile bei den diversen Must-Fire- und No-Fire-Objekten so
herausgefiltert werden, dass eine Unterscheidung der Objekte erleichtert
wird. Mit lediglich einem einzigen sensierten Bereich, wäre eine
derartige Unterscheidung auch mit mehreren Sensoren bzw. einem flächenartig
messenden Sensor schwierig. Erst die erfindungsgemäße Kombination
der Signale mehrerer Sensierungsbereiche im Frontbereich des Fahrzeugs,
erlaubt die Unterscheidung von Must-Fire-Objekten und No-Fire-Objekten
zuverlässig.
Die Personenschutzeinrichtung, beispielsweise oben genannte Vorrichtung
zur Motorhaubenaufstellung, wird dabei ausschließlich dann ausgelöst, sofern
zumindest ein erster und ein zweiter Sensor bzw. die Analyse von
deren Signalen in der Aktivierungseinrichtung einen Aufprall detektieren.
Durch ein derartig ausgebildetes Personenschutzsystem ist eine eindeutige
bzw. deutlich verbesserte Trennung von sogenannten „Must-Fire-Situationen" und „No-Fire-Situationen" möglich, so
dass die Personenschutzeinrichtung beispielsweise beim Aufprallen
eines Balles nicht aktiviert wird, da der Aufprall des Balls üblicherweise
ausschließlich
bei nur einem, beispielsweise dem ersten, im Stoßfänger angeordneten, Sensor nennenswerte
Signalamplituden erzeugt, aufgrund seiner geringen Masse jedoch
beim beispielsweise dahinter im Bereich des Biegequerträgers angeordneten
zweiten Sensor, deutlich geringere oder kaum messbare Signale hervorruft.
Hinzu kommt, dass verschiedene Kollisionsobjekte an den vorderen
und hinteren Sensorpositionen jeweils charakteristische Signalverläufe erzeugen,
wodurch eine Unterscheidung der Must-Fire- und No-Fire-Objekte im
Auswertealgorithmus deutlich erleichtert wird. Die eindeutige und
zuverlässige
Trennung obengenannter „Must-Fire-„ und „No-Fire-Situationen" ist besonders vorteilhaft,
um ein ungewolltes Auslösen
der Personenschutzeinrichtung mit den damit "verbundenen hohen Wartungs- bzw. Instandsetzungskosten vermeiden
zu können.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik, insbesondere zur
WO 97/18108 A1 , gelingt
mit dem erfindungsgemäßen Personenschutzsystem
diese Trennung auch zur Ansteuerung von reversiblen Auslösevorrichtungen,
d. h. Systemen, die die Motorhaube nicht über eine irreversible Vorrichtung,
z. B. einen Airbag aufstellen. Da der Aufstellvorgang bei diesen
reversiblen Systemen, bei denen die Haube z. B. über eine Feder vorgespannt
ist, deutlich längere Zeit
beansprucht, muss die Auslöseentscheidung auch
entsprechend früher,
nämlich
während
des Erstkontakts mit dem Fußgänger – typischerweise der
Knieanprall am Stoßfänger – getroffen
werden, damit die Haube beim Kopfkontakt des Fußgängers bereits ihre Endposition
erreicht hat. Zu diesem frühen
Zeitpunkt liegen erst sehr wenige Signalinformationen der Fußgängerkollision
vor, so dass eine sichere Auslöseentscheidung
nur über
die erfindungsgemäße Kombination
von Sensorsignalen, die den Erstkontakt an verschiedenen Einbaupositionen messen,
erreicht werden kann. Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren
können
dies nicht leisten, da sie u. a. im Bereich der vorderen Fronthaube
angeordnet sind, und dadurch einen Unfall mit einem Fußgänger erst
viel zu spät
für reversible
Systeme detektieren können.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren im Bereich der
Stossfänger
reichen somit für
eine zuverlässige
Detektion allein ebenfalls nicht aus, da die Signalunterschiede zwischen
den Sensoren für
eine Diskriminierung der Objektart zu gering sind.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist
der zumindest eine, im Bereich des Stoßfängers angeordnete, erste Sensor
eine geringere Empfindlichkeit auf, als der wenigstens eine, im
Bereich des Biegequerträgers
angeordnete, zweite Sensor. Durch eine derartige Anordnung von Sensoren
unterschiedlicher Empfindlichkeit ist eine besonders gute Trennbarkeit
von „Must-Fire-„ und „No-Fire-Objekten" in einem großen Geschwindigkeits-
und Auftreffbereich möglich.
Wird beispielsweise die Empfindlichkeit der im hinteren Frontalbereich,
insbesondere am Biegeträger
angeordneten Sensoren so erhöht,
dass mit niedriger Geschwindigkeit auftreffende Must-Fire-Objekte
dort noch ausreichende Signalamplituden erzeugen, gelingt deren
Unterscheidung von den Signaleinträgen der No-Fire-Objekte unabhängig vom
Auftreffpunkt und von der Auftreffgeschwindigkeit im jeweiligen Auslösefenster.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Personenschutzsystems
ist zumindest ein Sensor als piezoresistiver Sensor ausgebildet.
Derartige piezoresistive Sensoren nutzen das Auftreten einer piezoelektrischen
Ladung bei einer mechanischen Verformung, wobei die auftretende
piezoelektrische Ladung mit Hilfe eines Ladungsverstärkers in
eine messbare elektrische Spannung umgewandelt werden kann. Bei
piezoelektrischen Beschleunigungssensoren kommt es bei einer mechanischen
Deformation (Kompression oder Scherung) durch die Beschleunigung
zu einer Ladungstrennung und damit zu einer abgreifbaren Ladung
(bzw. Spannung) an vorzugsweise aufgedampften Elektroden, welche
einfach als leicht auswertbares Signal zur Aktivierung der Personenschutzeinrichtung
verwendet werden können.
Derartige piezoelektrische Sensoren lassen sich einerseits kostengünstig herstellen
und benötigen
andererseits lediglich einen äußerst geringen
Bauraumbedarf, so dass sie an nahezu beliebigen Stellen im Stoßfänger bzw.
im Bereich des Biegequerträgers
angeordnet werden können.
Gleichzeitig ist mit derartigen piezoelektrischen bzw. piezoresistiven
Sensoren eine besonders exakte Signalerfassung möglich, weil durch die flächenhaft
gestaltbare, beispielsweise schlauchartige Bauform der Sensoren,
die erzeugten Sensorsignale relativ unabhängig vom tatsächlichen Auftreffpunkt
der Anprallobjekte sind.
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Bei
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Personenschutzsystems
ist zumindest ein Sensor als mit einem Medium (z. B. Gas, Flüssigkeit)
gefüllter schlauchartiger
Sensor ausgeführt,
wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Derartige Sensoren nutzen
die sich in diesen Medien ausbreitenden durch den Aufprall verursachten
Druckwellen, die an mindestens einem Ort durch einen druckempfindlichen
Sensor, z. B. ein Piezoelement detektiert wird.
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Zweckmäßig ist
das Personenschutzsystem mit einem Insassenschutzsystem des Kraftfahrzeugs verbunden.
Hierdurch können
die Sensorsignale gleichzeitig auch zur Auswertung von anderen Kollisionsarten,
beispielsweise mit Fahrzeugen, genutzt werden und dazu beitragen,
Sicherheitseinrichtungen für
die Fahrzeuginsassen, insbesondere Gurtstraffer und Airbags schneller,
situations- und/oder bedarfsgerechter anzusteuern.
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Bei
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Personenschutzsystems
wird die erfindungsgemäße Anordnung
der Sensoren zur Fußgängererkennung gleichzeitig
in Kombination mit Körperschallsensorik, zur
Crasherkennung genutzt. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist,
dass dadurch ggf. auf weitere aus dem Stand der Technik bekannte
und speziell zur Crasherkennung eingesetzte zusätzliche Sensoren im Frontbereich
des Fahrzeugs, beispielsweise sogenannte Upfrontsensoren, verzichtet
werden kann. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen,
aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt eine schematische Ansicht
von oben auf eine vordere Struktur eines Kraftfahrzeuges mit einem
Biegequerträger
und einem Stoßfänger.
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Entsprechend 1 ist
ein vorderer Bereich eines im übrigen
nicht dargestellten Kraftfahrzeuges gezeichnet, in welchem ein,
an zwei Längsträgern 1 und 1' angeordneter
Querträger 2,
insbesondere ein Biegequerträger 2,
vorgesehen ist. An dem Biegequerträger 2 ist ein, die
Front des Kraftfahrzeuges nach vorne abschließender Stoßfänger 3 befestigt, der
insbesondere zur Aufnahme von geringen An- bzw. Aufpralllasten ausgebildet
ist. Die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ist gemäß der 1 mit
dem Pfeil 4 gekennzeichnet.
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In
dem Kraftfahrzeug, bzw. an diesem ist ein Personenschutzsystem 5 zur
Verminderung von Unfallfolgen einer mit dem Kraftfahrzeug kollidierenden Person
vorgesehen. Das Personenschutzsystem 5 umfasst dabei eine
nicht näher
bezeichnete Personenschutzeinrichtung, welche beispielsweise als
eine, eine Fronthaube anhebende Einrichtung ausgebildet sein kann
sowie eine Aktivierungseinrichtung 6 zum Aktivieren besagter
Personenschutzeinrichtung. Das Personenschutzsystem 5 und
die Aktivierungseinrichtung 6 können dabei auch räumlich getrennt voneinander
im Fahrzeug verbaut sein.
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Erfindungsgemäß weist
die Aktivierungseinrichtung 6 zumindest zwei räumlich voneinander
getrennte Sensoren 7 und 8 mit jeweils unterschiedlicher
Empfindlichkeit auf. Dabei ist zumindest ein erster Sensor 7 im
Bereich des Stoßfängers 3 und
wenigstens ein zweiter Sensor 8 im Bereich des in Fahrtrichtung 4 des
Kraftfahrzeuges dahinter gelegenen Biegequerträgers 2 angeordnet.
Gemäß der Darstellung
in 1 sind insgesamt drei Sensoren 7, 7' und 8 vorgesehen,
wovon die beiden Sensoren 7 und 7' in einem jeweils seitlichen Frontbereich
des Stoßfängers 3 angeordnet
sind, während
der verbleibende Sensor 8 in einem mittleren Bereich des
Biegequerträgers 2 angeordnet
ist. Die Aktivierungseinrichtung 6 aktiviert dabei die
Personenschutzeinrichtung ausschließlich dann, wenn die Sensorsignale zumindest
eines ersten Sensors 7 und wenigstens eines zweiten Sensors 8 charakteristisch
für einen Auslöselastfall,
beispielsweise den Anprall eines Fußgängers, sind. Sind die Signale
des zumindest ersten Sensors 7 und wenigstens eines zweiten
Sensors 8 dagegen nicht charakteristisch für einen
Auslöselastfall,
so erfolgt keine Aktivierung der Personenschutzeinrichtung, da in
diesem Fall davon ausgegangen wird, dass es sich um eine sogenannte „No-Fire-Situation", beispielsweise
um den Aufprall eines Astes oder eines Steines, handelt und eine
Aktivierung der Personenschutzeinrichtung nicht erforderlich ist.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Personenschutzsystem 5 ist
somit eine äußerst zuverlässige und
eindeutige Trennung zwischen sogenannten „Must-Fire-Situationen" und „No-Fire-Situationen" möglich, wodurch
insbesondere hohe Wartungs- und Instandsetzungskosten bei einem
missbräuchlichen Auslösen der
Personenschutzeinrichtung vermieden werden können.
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Um
die angesprochene Trennung zwischen den „Must-Fire-Situationen" und den „No-Fire-Situation" noch besser realisieren
zu können,
weist der zumindest eine, im Bereich des Stoßfängers 3 angeordnete,
erste Sensor 7, 7' eine
geringere Empfindlichkeit auf als der wenigstens eine, im Bereich
des Biegequerträgers 2 angeordnete,
zweite Sensor 8.
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Prinzipiell
soll zumindest einer der Sensoren 7, 7' bzw. 8 als
Beschleunigungssensor ausgebildet sein und dabei die Trägheit einer
Masse zur Erzeugung elektrischer Signale verwenden. Ebenfalls ist denkbar,
dass zumindest einer der Sensoren 7, 7' oder 8 als
piezoresistiver Sensor oder als faseroptischer Sensor ausgebildet
ist. Prinzipiell enthält
ein derartiger faseroptischer Sensor einen Indikator, dessen optische
Materialeigenschaften, wie beispielsweise Polarisierbarkeit, Fluoreszenz
oder Absorption, durch die Messgröße, hier also den Aufprall,
verändert
werden. Dadurch wird das Licht in seiner Intensität, Phase
oder Polarität
beeinflusst, so dass sich für
den zu messenden Wert ein charakteristisches Spektrum ergibt. Faseroptisch
arbeitende Sensoren sind äußerst präzise, kostengünstig und vielseitig
einsetzbar. Prinzipiell lassen sich dabei neben rein physikalischen
Eigenschaften auch thermische oder chemische Eigenschaften erfassen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen
sein, dass zumindest ein erster Sensor 7 und ein zweiter
Sensor 8 in mindestens einem gemeinsamen Kombinationssensor zusammengefasst
sind, der eine vergleichsweise höhere
digitale Auflösung
und/oder einen größeren Dynamikumfang
aufweist als die einzelnen Sensoren 7 und 8. Die
digitale Auflösung
eines derartigen Kombinationssensors beträgt dabei vorzugsweise zumindest
10 Bit. Der Dynamikumfang beträgt
dabei vorzugsweise etwa 250 g. Diese Ausführungsform als mindestens ein
Kombinationssensor erleichtert dessen bzw. deren Mitnutzung zur
Ansteuerung von Insassenschutzsystemen, wenn der mindestens eine Kombinationssensor
vorzugsweise gleichzeitig als Sensor zur Crasherkennung genutzt
wird, beispielsweise wie ein herkömmlicher spezieller Sensor
im Frontbereich des Fahrzeugs, insbesondere wie ein Upfrontsensor.
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Erfindungsgemäß weist
nun das Personenschutzsystem 5 zumindest einen zweiten
Sensor 8 auf, der vom Stoßfänger 3 an den Biegequerträger 2 verlagert
ist und dadurch eine zuverlässige
Trennung zwischen „Must-Fire-Situationen" und „No-Fire-Situationen" ermöglicht.
Der zumindest eine zweite Sensor 8 weist dabei eine erhöhte Empfindlichkeit
bzw. einen verringerten Dynamikumfang auf. Der Dynamikumfang des
zumindest einen zweiten Sensors 8 kann dabei beispielsweise
27 g (Erdbeschleunigung) betragen, während der übliche Dynamikumfang der im
Bereich des Stoßfängers 3 angeordneten
Sensoren 7, 7' ca.
250 g beträgt.
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Selbstverständlich ist
auch denkbar, dass das erfindungsgemäße Personenschutzsystem 5 mit einem
nicht dargestellten Insassenschutzsystem des Kraftfahrzeuges wirkungsverbunden
ist, so dass die erfindungsgemäße Sensoranordnung
gleichzeitig zur Ansteuerung der Personenschutzeinrichtung 5 als auch
zur Aktivierung von Insassenschutzsystemen genutzt wird.