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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um einen Airbag, insbesondere einen in einem Lenkrad eines Fahrzeugs angeordneten Airbag, auszulösen sowie ein entsprechend ausgestaltetes Sicherheitssystem.
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Die
DE 197 14 898 A 1 beschreibt ein Lenkrad mit einem Bauteil, welches bei einer Drehung des Lenkrads in seiner Lage bleibt, die es bei Geradeausstellung des Lenkrades einnimmt.
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Die
DE 199 04 321 A1 offenbart einen Lenkradairbag, welcher ortsfest und ohne Mitzudrehen im Nabenbereich des Lenkrads angebracht ist.
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Die
DE 10 2006 003 429 A 1 beschreibt ein Lenkrad mit feststehender Lenknabe, wobei auch die Anordnung eines Airbags offenbart wird.
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Nach dem Stand der Technik existieren zwei Konzepte zum Einbau von Airbags in einem Lenkrad für ein Fahrzeug. Nach dem ersten Konzept sind die Airbags symmetrisch zu der Drehachse des Lenkrads ausgebildet, so dass sich der Airbag quasi unabhängig von dem aktuellen Lenkradwinkel bei einem Unfall aufbläst. Nach dem zweiten Konzept sind die Airbags asymmetrisch zu der Drehachse des Lenkrads ausgebildet und in der Nabe des Lenkrads angeordnet, wobei die Nabe ortsfest ist und sich nicht entsprechend der Drehung des Lenkradkranzes bewegt.
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Die Airbags des zweiten Konzeptes weisen hinsichtlich des Personenschutzes Vorteile auf, da sie zum Schutz des Fahrers besser an den Innenraum des Fahrzeugs angepasst werden können, als die Airbags des ersten Konzeptes. Das zweite Konzept weist allerdings den Nachteil auf, dass ein Lenkrad mit ortsfester Nabe komplizierter und damit teurer als ein normales Lenkrad ist, bei welchem sich das gesamte Lenkrad, also auch die Nabe, dreht. Darüber hinaus wird ein Lenkrad, welchen sich die Nabe nicht mit bewegt, von vielen Fahrern als eine optische Beeinträchtigung angesehen und damit als negativ eingestuft.
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Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, auch einen zur Drehachse des Lenkrads asymmetrischen Airbag in ein Lenkrad einbauen zu können, bei welchem sich die Nabe mit dreht und dennoch im Normalfall einen ähnlich guten Schutz für den Fahrer im Crashfall zu gewährleisten wie ein in eine ortsfeste Nabe eingebauter Airbag.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Auslösen eines Airbags nach Anspruch 1, durch ein Sicherheitssystem nach Anspruch 6 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Auslösen eines Airbags für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte, welche insbesondere entsprechend der nachfolgend beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden:
- • Erfassen eines Signals zum Auslösen des Airbags. Ein solches Signal wird beispielsweise von einem Crashsensor erfasst und entspricht einem Signal, welches bereits aktuell zum Straffen von Sicherheitsgurten oder Ausrichten der Lenksäule bei einem nicht mehr zu verhindernden Crash eingesetzt wird.
- • Einstellen des Lenkradwinkels eines Lenkrads des Fahrzeugs auf einen vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel abhängig von dem Erfassen des Signals. D.h., sobald das Signal zum Auslösen des Airbags erfasst wird, wird der Lenkradwinkel auf den vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel eingestellt. Dabei liegt der vorbestimmte Soll-Lenkradwinkel in einem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel-Bereich von beispielsweise 20° oder 10°. Mit anderen Worten gilt der Schritt des Einstellens des Lenkradwinkels auf den vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel als erfolgreich durchgeführt, wenn der aktuelle Lenkradwinkel des Lenkrads im Wesentlichen dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel entspricht, d.h. mit einer Toleranz von z.B. ±5° oder ±10° dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel entspricht.
- • Auslösen des Airbags in Abhängigkeit des Erfassens des Signals zum Auslösen des Airbags. Dabei ist der Airbag in dem Lenkrad angeordnet.
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Indem das Lenkrad vor dem Auslösen des Airbags in eine entsprechende Stellung gedreht wird, welche durch den Soll-Lenkradwinkel definiert ist, kann vorteilhafterweise auch ein zur Drehachse des Lenkrads asymmetrischer Airbag im Lenkrad angeordnet werden, welcher den Fahrer besser vor Bauteilen im Innenraum (wie z. B. Scheiben, A-Säule) schützet als ein zur Drehachse symmetrischer Airbag.
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Erfindungsgemäß können mehrere Soll-Lenkradwinkel existieren, so dass der vorbestimmte Soll-Lenkradwinkel, auf den der aktuelle Lenkradwinkel des Lenkrads möglichst vor dem Auslösen des Airbags eingestellt wird, aus diesen mehreren Soll-Lenkradwinkeln ausgewählt wird. Dabei wird vorteilhafterweise derjenige dieser Soll-Lenkradwinkel als der vorbestimmte Soll-Lenkradwinkel ausgewählt; welcher den kleinsten Winkelabstand zu dem aktuellen Lenkradwinkel aufweist. Vorteilhafterweise kann dabei auch berücksichtigt werden, ob es überhaupt möglich ist, das Lenkrad durch eine dem kleinsten Winkelabstand entsprechende Drehung in die dem gewählten Soll-Lenkradwinkel entsprechende Stellung zu drehen. Wenn der aktuelle Lenkradwinkel bereits dem maximalen Lenkradwinkel entspricht (d.h. das Lenkrad befindet sich am linken oder rechten Anschlag), dann liegt der kleinste Winkelabstand nur in derjenigen Drehrichtung des Lenkrads, welche von dem Anschlag weg führt. Mit anderen Worten entspricht der kleinste Winkelabstand vorteilhafterweise dem kleinsten möglichen Winkelabstand, wobei sichergestellt ist, dass das Lenkrad auch entsprechend dem Winkelabstand gedreht werden kann, ohne dabei über den Anschlag hinaus gedreht zu werden.
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Wenn für den im Lenkrad angeordneten Airbag mehrere Positionen existieren, in welchen er den Fahrer gut schützt, dann existieren auch mehrere Soll-Lenkradwinkel. Beispielsweise kann der Airbag spiegelsymmetrisch ausgebildet sein, so dass er zwei bevorzugte Drehpositionen bei 0°- und bei 180° besitzt, in welchen er optimal zum Schutz des Fahrers angeordnet ist. In diesem Fall existieren zwei Soll-Lenkradwinkel, welche sich um 180° unterscheiden. In diesem Fall muss das Lenkrad vor dem Auslösen des Airbags um maximal 90° verdreht werden, um den aktuellen Lenkradwinkel auf denjenigen der beiden Soll-Lenkradwinkel einzustellen, welcher den kleinsten Winkelabstand zu dem aktuellen Lenkradwinkel aufweist.
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Das Auslösen des Airbags wird so lange verzögert, bis der Lenkradwinkel auf den entsprechenden vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel eingestellt ist.
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Zum einen kann das Einstellen des Lenkradwinkels auf den vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel abgewartet werden, um den Airbag erst auszulösen, wenn die Einstellung des Lenkradwinkels auf den vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel abgeschlossen ist. Es ist allerdings auch möglich, eine Zeitspanne abzuschätzen, welche zum Einstellen des Lenkradwinkels auf den vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel verstreicht, um das Auslösen des Airbags diese Zeitspanne zu verzögern, so dass sichergestellt ist, dass beim Auslösen des Airbags der aktuelle Lenkradwinkel dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel entspricht.
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Zur Sicherheit kann auch eine Zeitspanne bestimmt werden, welche seit dem Erfassen des Signals zum Auslösen des Airbags verstreicht. Der Airbag kann gemäß dieser Ausführungsform ausgelöst werden, wenn diese Zeitspanne einer vorbestimmten Sicherheitszeitspanne entspricht oder gar größer als diese Sicherheitszeitspanne ist, auch wenn der Lenkradwinkel zum Zeitpunkt des Auslösens des Airbags noch nicht vollständig auf den Soll-Lenkradwinkel eingestellt ist.
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Diese Ausführungsform stellt sicher, dass der Airbag spätestens zu einem Zeitpunkt ausgelöst wird, zu welchem gerade noch sichergestellt ist, dass der Fahrer ausreichend durch den Airbag geschützt wird.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads oder ein Drehmoment des Lenkrads oder sowohl die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads als auch das Drehmoment des Lenkrads erfasst werden, wenn der Lenkradwinkel des Lenkrads auf den vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel (durch Drehen des Lenkrads) eingestellt wird. Das Einstellen des Lenkradwinkels (d.h. das Drehen des Lenkrads) wird abgebrochen, wenn die Drehgeschwindigkeit unter einem vorbestimmten Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert oder wenn das Drehmoment über einem vorbestimmten Drehmoment-Schwellenwert liegt.
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Diese erfindungsgemäße Ausführungsform stellt sicher, dass ein Fahrer durch das Drehen des Lenkrads, um den Lenkradwinkel auf den vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel einzustellen, nicht verletzt wird. Diese Verletzung könnte auftreten, wenn der Fahrer das Lenkrad derart fest hält, dass dadurch die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads zu stark reduziert wird oder dass dadurch das auf das Lenkrad ausgeübte Drehmoment zu groß wird.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei umfasst das Sicherheitssystem ein Lenkrad, einen im Lenkrad angeordneten Airbag und Steuermittel. Die Steuermittel sind ausgestaltet, um ein Signal zum Auslösen des Airbags zu erfassen, um abhängig von dem Signal den Lenkradwinkel des Lenkrads auf einen vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel einzustellen und um den Airbag abhängig von dem Signal auszulösen.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Der Airbag ist insbesondere in der Nabe des Lenkrads angeordnet. Dabei ist das Lenkrad derart ausgestaltet, dass sich die Nabe und damit der Airbag bei einer Drehung des Lenkrads entsprechend mitdrehen.
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Bei dem Airbag handelt es sich vorteilhafterweise um einen Airbag, welcher asymmetrisch zur Drehachse des Lenkrads ausgebildet ist. Dadurch kann der Airbag besser an den Innenraum des Fahrzeugs angepasst werden als ein symmetrisch zur Drehachse ausgebildeter Airbag.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Fahrzeug bereitgestellt, welches ein erfindungsgemäßes Sicherheitssystem umfasst.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise, dass zur Installation auch eines asymmetrischen Airbags ein normales Lenkrad (d.h. ein Lenkrad mit mitdrehender Nabe) verwendet werden kann. Zur Installation des Airbags ändert sich vorteilhafterweise weder an dem Airbag noch an der Architektur von der Lenksäule oder von dem Lenkrad aufgrund der vorliegenden Erfindung etwas. Dadurch entstehen durch die vorliegende Erfindung keine erhöhten Produktkosten, da lediglich die Funktion der Ausrichtung des Lenkrads im Lenkgetriebe integriert werden muss.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch bei Schiffen, Flugzeugen sowie gleisgebundenen oder spurgeführten Fahrzeugen, sofern diese mit einem Lenkrad gelenkt werden, einsetzbar ist.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
- 1 stellt zum Teil den Ablauf zum Auslösen eines Airbags gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
- 2 stellt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem dar.
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In 1 ist der Ablauf eines Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auslösen eines Airbags dargestellt.
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Im ersten Schritt S1 wird ein Crash eines Fahrzeugs, beispielsweise durch entsprechende Crash-Sensoren, erfasst. Sobald der Crash erfasst wird, wird beispielsweise durch Aussenden eines Signals im zweiten Schritt S2 eine entsprechende Funktion aktiviert, um den aktuellen Lenkradwinkel (Ist-Lenkradwinkel) zu bestimmen. Im dritten Schritt S3 wird anschließend ausgehend von dem aktuellen Lenkradwinkel der nächstliegende Soll-Lenkradwinkel (d.h. derjenige Soll-Lenkradwinkel, welcher den kleinsten Winkelabstand zum aktuellen Lenkradwinkel aufweist) bestimmt.
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Wenn der aktuelle Lenkradwinkel bereits dem nächstliegenden Soll-Lenkradwinkel entspricht, was beispielsweise der Fall ist, wenn die Winkeldifferenz zwischen dem Soll-Lenkradwinkel und dem aktuellen Lenkradwinkel kleiner als ein vorbestimmter Winkelschwellenwert (z.B. 5° oder 10°) ist, verzweigt der Ablauf zum Schritt S5, in welchem der aktuelle Lenkradwinkel auf dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel gehalten wird. Nach dem Schritt S5 wird in dem Schritt S8 die Meldung ausgegeben, dass der aktuelle Lenkradwinkel dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel entspricht.
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Wenn dagegen im Schritt S3 erkannt wird, dass der aktuelle Lenkradwinkel nicht dem nächstliegenden Soll-Lenkradwinkel entspricht (was meist der Fall ist), verzweigt der Ablauf zum Schritt S4, in welchem eine Lenkradwinkelregelung des Fahrzeugs aktiviert wird, um den aktuellen Lenkradwinkel auf den nächstliegenden bzw. vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel einzustellen. Wenn der aktuelle Lenkradwinkel aufgrund der Aktivierung der Lenkradwinkelregelung dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel entspricht, dann wird im Schritt S6 die Meldung ausgegeben, dass dies der Fall ist (das heißt, dass der aktuelle Lenkradwinkel dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel entspricht) und im Schritt S7 wird in den Fehlerspeicher des Fahrzeugs die Meldung geschrieben, dass die Crashfunktion aktiv ist, um später eine aktive Funktion (d.h. einen Crashfall) nachvollziehen zu können.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 dargestellt, welches ein erfindungsgemäßes Sicherheitssystem 20 umfasst. Das Sicherheitssystem 20 umfasst seinerseits ein Lenkrad 2, einen in der Nabe 3 des Lenkrads 2 angeordneten Airbag 1, einen Crashsensor 11 und eine Steuerung 5. Das Lenkrad 2 ist derart aufgebaut, dass sich bei einer Drehbewegung des Lenkrads 2 (d.h. bei einer mittels des Lenkrads 2 von dem Fahrer des Fahrzeugs 10 durchgeführten Lenkbewegung) sowohl der Lenkradkranz 4 als auch die Nabe 3 zusammen mit dem Airbag 1 entsprechend der Drehbewegung bewegen.
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In der in 2 dargestellten Situation weist der aktuelle Lenkradwinkel 6 einen Winkel von ca. 45° auf. Wenn in dieser Situation von dem Crashsensor 11 ein Zusammenstoß mit einem vor dem Fahrzeug 10 befindlichen Hindernis (beispielsweise mit einem vor dem Fahrzeug 10 fahrenden weiteren Fahrzeug) erfasst wird, erfasst die Steuerung 5 ein entsprechendes Signal von dem Crashsensor 11. In diesem Fall bestimmt die Steuerung 5 denjenigen Soll-Lenkradwinkel, welcher den kleinsten Winkelabstand zu dem aktuellen Lenkradwinkel 6 aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform sollen zwei Soll-Lenkradwinkel existieren, wobei der erste Soll-Lenkradwinkel einen Winkel von 0° und der zweite Soll-Lenkradwinkel einen Winkel von 180° aufweist. Dabei entspricht der Lenkradwinkel von 0° einer Stellung des Lenkrads 2, bei welcher das Fahrzeug 10 geradeaus fährt. Der Lenkradwinkel von 180° entspricht einer Stellung des Lenkrads 2, bei welcher das Lenkrad 2 ausgehend von dem Lenkradwinkel von 0° um eine halbe Drehung nach rechts oder nach links gedreht worden ist. Bei dem in 2 dargestellten aktuellen Lenkradwinkel 6 von ca. 45° bestimmt die Steuerung den Soll-Lenkradwinkel von 0° zu dem vorbestimmten Soll-Lenkradwinkel und weist die Lenkradwinkelregelung an, das Lenkrad 2 um 45° vom Fahrer aus gesehen nach rechts zu drehen. Wenn bei dieser automatisch durch die Lenkradwinkelregelung verursachte Drehung des Lenkrads 2 ein Drehmoment am Lenkrad 2 erfasst wird, welches oberhalb eines Drehmoment-Schwellenwerts liegt oder wenn bei dieser Drehung des Lenkrads 2 eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads (gemessen in Drehwinkel pro Zeiteinheit) erfasst wird, welche unterhalb eines vorbestimmten Drehgeschwindigkeit-Schwellenwerts liegt, bricht die Lenkradwinkelregelung die Drehung des Lenkrads 2 ab. In diesem Fall behindert insbesondere der Fahrer beispielsweise mit seinen Händen eine entsprechende Drehung des Lenkrads 2, so dass eine Weiterführung der Drehung zu einer Verletzung des Fahrers führen könnte, weshalb die Drehung abgebrochen wird. Aber selbst in diesem Fall hätte sich der aktuelle Lenkradwinkel dem vorher bestimmten Soll-Lenkradwinkel angenährt, so dass der Airbag 1 den Fahrer besser schützt, als wenn das Lenkrad 2 überhaupt nicht bewegt worden wäre.
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Wenn bei der automatisch durch die Lenkradwinkelregelung verursachte Drehung des Lenkrads 2weder das Drehmoment noch die Drehgeschwindigkeit oberhalb des entsprechenden Schwellenwerts liegen, wird das Lenkrad 2 so lange gedreht, bis der aktuelle Lenkradwinkel 6 dem vorher bestimmten Soll-Lenkradwinkel (d.h. bei dem in 2 dargestellten Fall dem Soll-Lenkradwinkel von 0°) entspricht. Sobald der aktuelle Lenkradwinkel 6 diesem Soll-Lenkradwinkel entspricht, wird der Airbag 1 ausgelöst, um den Fahrer zu schützen. Sollte die automatisch verursachte Drehung des Lenkrads 2 länger als eine vorbestimmte Zeitspanne dauern, welche mit dem Erfassen des Signals von dem Crashsensor 11 beginnt, wird der Airbag 1 unabhängig von dem zu diesem Zeitpunkt vorliegenden aktuellen Lenkradwinkel 6 ausgelöst.
