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Nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 7 der Erfindung betrifft dieselbe ein Verfahren sowie eine Vorrichtung an einem Fahrzeug zur Minderung des Verletzungsrisikos eines mit dem Fahrzeug kollidierenden und auf eine aus Verbund-Sicherheitsglas mit innenliegender Kunststofffolie bestehenden Frontscheibe des Fahrzeugs auftreffenden Verkehrsteilnehmers.
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Kollidiert ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, frontal mit einem Verkehrsteilnehmer, wie einem Fußgänger oder Zweiradfahrer, kann derselbe von der Stoßstange erfasst werden und nachfolgend mit dem Oberkörper bzw. dem Kopf auf den Vorderwagen auftreffen, wodurch in der Folge mit Körperschäden zu rechnen ist. Aufgrund dessen hat die fahrzeugherstellende Industrie umfangreiche Anstrengungen unternommen, um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen und die Körperschäden des Fußgängers maßgeblich zu minimieren. Grundsätzlich ist dabei die erforderliche Grundsteifigkeit der betroffenen Karosserieabschnitte in Einklang mit einem möglichst hohen Fußgängerschutz zu bringen. Die sogenannte Kopfaufschlagprüfung ist hierbei ein wichtiges Prüfkriterium. Ziel ist es, einen möglichst niedrigen HIC-Wert (HIC = Head Injury Criterion) zu erhalten. Insoweit ist es bereits bekannt, beispielsweise die Frontklappe lokal in vorbestimmten Bereichen derselben so auszubilden, dass diese im Falle eines etwaigen Zusammenstoßes mit einem Fußgänger möglichst schonend für denselben Aufprallenergie absorbiert. Diese Bereiche werden mit Aufprallvorrichtungen mit den Kopf eines Fußgängers simulierenden Impaktoren, auch als Kopfkugel bezeichnet, durch Aufprallversuche ermittelt, in denen die Impaktoren mit bestimmter Geschwindigkeit auf die vorbestimmten Bereiche geschossen werden. Um mit zielgerichteten Maßnahmen ein Fahrzeug fußgängerfreundlich auslegen zu können, werden anhand eines optimalen Verzögerungsverlaufs die relevanten geometrischen und Materialparameter der Frontklappe bewertet. Dieser optimale Verzögerungsverlauf ermöglicht es mit einem praktisch erreichbaren Kraft/Weg-Verlauf die Impaktorenergie mit möglichst kleinem Deformationsweg umzuwandeln. Aus ausgewerteten Unfallgeschehen ist es jedoch bekannt, dass sich ein aus einem Frontalcrashereignis ergebendes Auftreffen besagten Verkehrsteilnehmers auf das Fahrzeug nicht auf die Frontklappe beschränkt, sondern dieser auch auf die erheblich steife Frontscheibe des Fahrzeugs auftreffen kann, mit zu erwartenden nachteiligen Konsequenzen für den Verkehrsteilnehmer. Hierbei können durch den Verkehrsteilnehmer derart hohe Aufprallkräfte auf die Frontscheibe bewirkt werden, dass diese bricht. Nach derzeitigem Stand der Wissenschaft ist das Versagensverhalten der Frontscheibe eines Fahrzeugs nicht prognostizierbar bzw. unterliegt stochastischen Schwankungen. Somit kann im Entwicklungsprozess bei der Erfüllung von Fußgängerschutzanforderungen durch entsprechende Impaktorentests, aber auch in finalen Freigabeversuchen, nicht sichergestellt werden, dass es nicht zu unerwartet hohen Beschleunigungen beim Frontscheibenkontakt kommt, wenn diese erst relativ spät durch Bruch oder Anriss versagt. Zwar ist es aus der
DE 40 16 611 A1 bekannt, eine Sicherheitseinrichtung an Kraftfahrzeug-Seitenscheiben mit Verbund-Sicherheitsglas vorzusehen, welche im Falle eines Seitenaufpralls und bevor der Kopf eines Fahrzeuginsassen auf die Seitenscheibe auftrifft den Glasanteil der Seitenscheibe in einen gebrochenen Zustand überführt und so die Gefahr von Verletzungen des Fahrzeuginsassen minimiert, jedoch ist bis dato im Hinblick auf Frontscheiben eine geeignete Sicherheitseinrichtung unbekannt geblieben. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach und kostengünstig umsetzbares Verfahren zur Minderung des Verletzungsrisikos eines mit einem Fahrzeug kollidierenden und auf eine aus Verbund-Sicherheitsglas mit innenliegender Kunststofffolie bestehenden Frontscheibe des Fahrzeugs auftreffenden Verkehrsteilnehmers, wie Fußgängers oder Zweiradfahrers, anzugeben. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des besagten Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
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Das Verfahren zur Minderung des Verletzungsrisikos eines mit einem Fahrzeug kollidierenden und auf eine aus Verbund-Sicherheitsglas mit innenliegender Kunststofffolie bestehenden Frontscheibe des Fahrzeugs auftreffenden Verkehrsteilnehmers, wie eines Fußgängers oder Zweiradfahrers, zeichnet sich durch folgende Schritte aus:
- a) sensorische Erfassung des mit dem Fahrzeug kollidierenden Verkehrsteilnehmers, und
- b) aktives Schädigen des Glasanteils der Frontscheibe vor Auftreffen des Verkehrsteilnehmers auf der Frontscheibe.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Frontscheibe noch vor einem etwaigen Auftreffen eines Verkehrsteilnehmers auf derselben versagt und so niedrigere Beschleunigungen bei Kontaktierung des Verkehrsteilnehmers mit der Frontscheibe auftreten, die zu einem minimierten Verletzungsrisiko führen, als es herkömmlich bei nicht vorgeschädigter Frontscheibe zu verzeichnen ist.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Im Hinblick auf den Schritt a) ist danach vorgesehen, dass gleichzeitig die Bewegungsparameter des Verkehrsteilnehmers und/oder eines definierten Körperteils, wie beispielsweise des Kopfes desselben, ermittelt werden. Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Bereich des voraussichtlichen Auftreffens des Verkehrsteilnehmers bzw. dessen Körperteils einzugrenzen und im besagten Bereich oder nahe diesen Bereichs die Vorschädigung der Frontscheibe vorzunehmen, wodurch die vorteilhafte Wirkung der besagten Vorschädigung der Frontscheibe optimierbar ist. In Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist des Weiteren vorgesehen, dass in Auswertung der besagten Bewegungsparameter entweder auf ein voraussichtliches Auftreffen des Verkehrsteilnehmers oder besagten Körperteils desselben auf der Frontscheibe geschlossen wird mit der Folge, dass der Schritt b) eingeleitet wird, oder auf ein Nicht-Auftreffen des Verkehrsteilnehmers oder besagten Körperteils desselben auf der Frontscheibe geschlossen wird mit der Folge, dass der Schritt b) nicht durchgeführt wird. Hierdurch ist gewährleitet, dass die Vorschädigung der Frontscheibe nur dann erfolgt, wenn die Messergebnisse des zumindest einen Crashsensors mit großer Wahrscheinlichkeit den Schluss zulassen, dass der betroffene Verkehrsteilnehmer auf die Frontscheibe auftrifft, woraus beispielsweise Vorteile im Crashverhalten des Fahrzeugs im weiteren Verlauf des Crashereignisses resultieren können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schädigung des Glasanteils der Frontscheibe auf mechanischem Wege erfolgt, beispielsweise mittels eines Aktuators, welcher pyrotechnischer Art ist und ein mechanisches Schlaginstrument betätigt.
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Die Vorrichtung an einem Fahrzeug zur Minderung des Verletzungsrisikos eines mit dem Fahrzeug kollidierenden und auf eine aus Verbund-Sicherheitsglas mit innenliegender Kunststofffolie bestehenden Frontscheibe des Fahrzeugs auftreffenden Verkehrsteilnehmers, wie eines Fußgängers oder Zweiradfahrers, umfasst zur Lösung der gestellten Aufgabe:
- - zumindest einen Crashsensor, welcher wenigstens dazu ausgebildet und vorgesehen ist, einen etwaigen mit dem Fahrzeug kollidierenden Verkehrsteilnehmer zu erfassen,
- - zumindest einen Aktuator, welcher dazu ausgebildet und vorgesehen ist, den Glasanteil der Frontscheibe des Fahrzeugs aktiv zu schädigen, und
- - ein elektronisches Steuergerät, welches elektrisch und/oder berührungslos sowohl mit dem zumindest einen Crashsensor als auch mit dem zumindest einen Aktuator verbunden ist,
- - wobei das elektronische Steuergerät dazu ausgebildet und vorgesehen ist, vom zumindest einen Crashsensor generierte Signale auszuwerten und in Auswertung der besagten Signale sowie vor Auftreffen des Verkehrsteilnehmers auf der Frontscheibe dem zumindest einen Aktuator Aktivierungssignale zur aktiven Schädigung des Glasanteils der Frontscheibe zur Verfügung zu stellen.
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Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die Frontscheibe noch vor einem etwaigen Auftreffen eines Verkehrsteilnehmers auf derselben sozusagen vorzuschädigen und so niedrigere Beschleunigungen bei Kontaktierung des Verkehrsteilnehmers mit der Frontscheibe zu bewirken, die zu einem minimierten Verletzungsrisiko führen, als es herkömmlich bei nicht vorgeschädigter Frontscheibe zu verzeichnen ist.
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Vorteilhaft kann der zumindest eine Crashsensor zusätzlich dazu ausgebildet und vorgesehen sein, gleichzeitig mit der Erfassung einer Kollision eines Verkehrsteilnehmers mit dem Fahrzeug die Bewegungsparameter des Verkehrsteilnehmers und/oder eines definierten Körperteils, wie des Kopfes desselben, zu ermitteln. Wie bereits oben dargetan, besteht hierdurch die Möglichkeit, den Bereich des voraussichtlichen Auftreffens des Verkehrsteilnehmers bzw. dessen Körperteils einzugrenzen und im besagten Bereich oder nahe diesen Bereichs die Vorschädigung der Frontscheibe vorzunehmen, wodurch die vorteilhafte Wirkung der besagten Vorschädigung der Frontscheibe optimierbar ist. Was das elektronische Steuergerät anbelangt, ist dieses bevorzugt dazu ausgebildet und vorgesehen, in Auswertung der generierten Signale des zumindest einen Crashsensors auf ein Auftreffen oder ein Nicht-Auftreffen des Verkehrsteilnehmers oder Körperteils desselben auf der Frontscheibe zu schließen und im Ergebnis dessen eine Aktivierung des Aktuators einzuleiten oder zu unterlassen. Hierdurch ist gewährleitet, dass die Vorschädigung der Frontscheibe nur dann erfolgt, wenn die Messergebnisse des zumindest einen Crashsensors mit großer Wahrscheinlichkeit den Schluss zulassen, dass der betroffene Verkehrsteilnehmer auf die Frontscheibe auftrifft, woraus beispielsweise Vorteile im Crashverhalten des Fahrzeugs im weiteren Verlauf des Crashereignisses resultieren können. Der besagte Crashsensor ist beispielsweise durch einen Beschleunigungssensor, einen Drucksensor oder einen CISS-Sensor (CISS = Crash Impact Sound Sensing) gebildet, dem in Fortbildung der Erfindung ggf. ein bildgebender Bewegungssensor, kombiniert mit einer Bildanalyse-Software zugeordnet ist oder der integral eine derartige Funktion mit aufweist. Unter einem Beschleunigungssensor wird dabei insbesondere ein Sensor verstanden, der bei einem abrupten Stop des Fahrzeugs und/oder bei bevorzugt Beschleunigungswerten von 3 bis 5 g reagiert und die entsprechenden Signale generiert. Was den erwähnten Drucksensor anbelangt, erkennt dieser beispielsweise eine Druckerhöhung in einem Hohlraum eines Karosserieteils des Fahrzeugs und weist eine schnellere Reaktionsfähigkeit auf als Beschleunigungssensoren. Was den besagten CISS-Sensor (CISS = Crash Impact Sound Sensing) anbelangt, handelt es sich hier um einen Sensor mit äußerst geringer Reaktionszeit, der einen Anstoß aufgrund von Körperschalländerungen eines beim Aufprall sich verformenden Karosserieblechs sensiert. Eine optimale Reaktionszeit bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zur Vorschädigung der Frontscheibe liegt vorzugsweise bei ≤ 1 ms.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 äußerst schematisch ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht, und
- 2 ein Diagramm mit der Darstellung von aus Impaktorentests resultierenden Kurvenverläufen des Frontscheibenversagens, nämlich bei nicht vorgeschädigter (gestrichelte Linienführung) und vorgeschädigter (durchgezogene Linienführung) Frontscheibe an ein und demselben Schusspunkt unter identischen Randbedingungen.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, vorliegend Kraftfahrzeug, in einer Situation unmittelbar vor einer frontalen Kollision mit einem Verkehrsteilnehmer 2, vorliegend einem Fußgänger. Das Fahrzeug 1 weist eine Frontscheibe 3 aus einem Verbund-Sicherheitsglas auf, welches sich aus zwei nicht zeichnerisch dargestellten Glasscheiben zusammensetzt, die durch eine reisfeste und zähelastische Kunststofffolie untereinander verbunden sind. Verbund-Sicherheitsglas bildet im Falle eines Bruches Splitter, die überwiegend noch an der Kunststofffolie gehalten werden und dadurch die Verletzungsgefahr für eine unfallbeteiligte Person mindern.
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Das Fahrzeug 1 weist einen Crashsensor 4 auf, welcher wenigstens dazu ausgebildet und vorgesehen ist, einen etwaigen mit dem Fahrzeug 1 kollidierenden Verkehrsteilnehmer 2, gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Fußgänger, zu erfassen. Der besagte Crashsensor 4 kann beispielsweise durch einen Beschleunigungssensor, einen Drucksensor oder einen CISS-Sensor (CISS = Crash Impact Sound Sensing) gebildet sein. Derartige Crashsensoren 4 finden bereits im Zusammenhang mit der Ansteuerung von im Crashfall zu aktivierenden Fahrzeug-Rückhaltesystemen mit Airbags, Gurtstraffern und/oder dgl. mehr Anwendung.
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Vorliegend ist dem Crashsensor 4 ein nicht zeichnerisch dargestellter bildgebender Bewegungssensor, kombiniert mit einer Bildanalyse-Software zugeordnet, worauf nachfolgend näher eingegangen wird. Alternativ kann der Crashsensor 4 auch die Funktion eines derartigen bildgebenden Sensors integral aufweisen.
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Das Fahrzeug
1 weist ferner einen Aktuator
5 auf, welcher dazu ausgebildet und vorgesehen ist, den Glasanteil der Frontscheibe
3 des Fahrzeugs
1 aktiv zu schädigen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Aktuator
5 pyrotechnischer Art vorgesehen, wie er beispielsweise mit der eingangs gewürdigten
DE 40 16 611 A1 offenbart ist. Ein derartiger Aktuator
5 weist eine hohe Reaktionsfähigkeit auf und umfasst im Wesentlichen ein mechanisches Schlagelement
6, welches im Anwendungsfall mittels Pyrotechnik betrieben und gegen die Frontscheibe
3 geschlagen wird und so den Glasanteil derselben schädigt.
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Des Weiteren weist das Fahrzeug 1 ein elektronisches Steuergerät 7 auf, welches dazu ausgebildet und vorgesehen ist, vom Crashsensor 4, vorliegend samt bildgebenden Sensor, generierte Signale 8 auszuwerten und in Auswertung der besagten Signale 8 sowie vor Auftreffen des Verkehrsteilnehmers 2 auf der Frontscheibe 3 dem Aktuator 5 das erforderliche Aktivierungssignal 9 zur Schädigung des Glasanteils der Frontscheibe 3 zur Verfügung zu stellen.
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Nachfolgend wird die Erfindung weiter anhand eines bevorzugten Verfahrens zum Betreiben der vorstehend beschriebenen Vorrichtung beschrieben.
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Gesetzt den Fall, der Crashsensor 4 samt bildgebenden Sensor erfasst einen mit dem Fahrzeug 1 frontal kollidierenden Verkehrsteilnehmer 2, so werden gleichzeitig die Bewegungsparameter des Verkehrsteilnehmers 2 ermittelt und die entsprechenden Signale 8 elektrisch und/oder berührungslos, beispielsweise per Funk, dem elektronischen Steuergerät 7 übermittelt. In Auswertung der besagten Signale 8 wird mittels der oben erwähnten Bildanalyse-Software auf ein voraussichtliches Auftreffen oder ein Nicht-Auftreffen des besagten Verkehrsteilnehmers 2 auf der Frontscheibe 3 geschlossen bzw. ein Auftreffen oder Nicht-Auftreffen prognostiziert.
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Ist ein Auftreffen des Verkehrsteilnehmers 2 auf der Frontscheibe 3 prognostiziert, erhält der Aktuator 5 das erforderliche Aktivierungssignal 9 zur Schädigung des Glasanteils der Frontscheibe 3, so dass das mittels Pyrotechnik betriebene Schlagelement 6 gegen die Frontscheibe 3 getrieben wird und den Glasanteil derselben schädigt, indem beispielsweise ein Riss im besagten Glasanteil provoziert und derselbe demnach geschwächt wird. Die Schädigung des Glasanteils der Frontscheibe 3 erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel von Fahrzeug-innen her (1). Alternativ kann die Schädigung auch von Fahrzeug-außen her durchgeführt werden (nicht zeichnerisch dargestellt). Eine optimale Reaktionszeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens respektive zur Schädigung des Glasanteils der Frontscheibe 3 liegt vorzugsweise bei ≤ 1 ms, wodurch gewährleistet ist, dass die Schädigung des Glasanteils der Frontscheibe 3 noch vor Auftreffen des Verkehrsteilnehmers 2 auf derselben erfolgt. Wird demgegenüber kein Kontakt bzw. Auftreffen des Verkehrsteilnehmers 2 auf der Frontscheibe 3 prognostiziert, etwa, weil der Verkehrsteilnehmer 2 primär auf der Frontklappe 10 des Fahrzeugs 1 auftrifft, wird kein Aktivierungssignal 9 für den Aktuator 5 generiert.
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Die 2 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines ersten und eines zweiten aus Impaktorentests resultierenden Kurvenverlaufes 11, 12 des Frontscheibenversagens. Der erste Kurvenverlauf 11 (gestrichelte Linienführung) ergibt sich bei nicht vorgeschädigter Frontscheibe 3, wogegen sich der zweite Kurvenverlauf 12 (durchgezogene Linienführung) bei vorgeschädigter Frontscheibe 3 an ein und demselben Schusspunkt unter identischen Randbedingungen ergibt.
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Wie sehr gut aus besagten Kurvenverläufen 11, 12 zu entnehmen ist, ist bei einem Auftreffen des Verkehrsteilnehmers 2 auf der Frontscheibe 3 mit früherem Scheibenversagen (Kurvenverlauf 12), hier bei t < 1 ms, vorteilhaft ein deutlich geringeres, in Form des HIC-Wertes bewertetes Verletzungsrisiko zu verzeichnen, als bei einem späten, insbesondere allein durch die kinetische Energie des auftreffenden Verkehrsteilnehmers bewirkten Scheibenversagens (Kurvenverlauf 11), hier bei t ≥ 2 ms.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf einen Crashsensor 4 samt bildgebenden Sensor ab, welcher allgemein die Bewegungsparameter des gesamten Verkehrsteilnehmers 2 bzw. dessen weitestgehend gesamten Körpers ermittelt. Durch die Erfindung mit erfasst ist auch eine Ausführungsvariante derselben, bei der die Bewegungsparameter lediglich eines Körperteils 13 des Verkehrsteilnehmers 2, insbesondere des Kopfes desselben, und ein etwaiger Aufschlagpunkt des Kopfes auf der Frontscheibe 3 ermittelt bzw. prognostiziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Verkehrsteilnehmer
- 3
- Frontscheibe
- 4
- Crashsensor
- 5
- Aktuator
- 6
- Schlagelement
- 7
- Steuergerät
- 8
- Signal
- 9
- Aktivierungssignal
- 10
- Frontklappe
- 11
- erster Kurvenverlauf
- 12
- zweiter Kurvenverlauf
- 13
- Körperteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4016611 A1 [0002, 0015]
