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Die Erfindung betrifft eine Technik zum Schützen eines Passagiers eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schutz des Insassen während eines Aufpralls des Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Ein Fahrzeug umfasst einen Sitz, in dem ein Passagier während der Fahrt Platz nehmen kann. Der Passagier kann ein Fahrer des Fahrzeugs sein und das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein, beispielsweise ein Personenkraftwagen. Um den Passagier im Fall eines Unfalls zu schützen, können eines oder mehrere Schutzsysteme vorgesehen sein. Ein Rückhaltesystem kann den Passagier am Sitz fixieren, ein Airbag kann den Oberkörper des Passagiers nach vorne oder seitlich abstützen und verlangsamen. Einige Schutzsysteme sind aktiv, indem sie konkret auf den Passagier einwirken, während oder bevor das Fahrzeug mit einem anderen Objekt zusammenprallt. Zur Bestimmung bzw. Erfassung des Zusammenpralls können einer oder mehrere Sensoren an Bord des Fahrzeugs vorgesehen sein.
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Der Schutz von Passagieren an Bord eines Fahrzeugs ist immer noch nicht optimal. Bestehende Schutzsysteme gehen üblicherweise von einer vorbestimmten Haltung des Passagiers im Moment eines Zusammenpralls aus. Moderne Fahrkonzepte sehen jedoch vor, dem Passagier eine erhöhte Bewegungsfreiheit an Bord des Fahrzeugs zu erlauben. Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zum Schutz eines Passagiers an Bord eines Fahrzeugs bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Sitzsystem für einen Passagier eines Fahrzeugs umfasst einen Sitz mit einer Sitzfläche und einer Rückenlehne; sowie eine Drehvorrichtung. Die Drehvorrichtung ist dazu eingerichtet, den Sitz in Antwort auf einen horizontal wirkenden Stoß um eine Hochachse zu drehen. Dabei erfolgt die Drehung derart, dass die Rückenlehne möglichst zwischen die Richtung, aus der der Stoß wirkt, und den auf der Sitzfläche sitzenden Passagier gebracht wird.
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Der Stoß kann insbesondere im Rahmen eines Zusammenstoßes oder eines anderen Unfalls auf das Sitzsystem und den Passagier wirken. Üblicherweise wirkt der Stoß zunächst auf das Fahrzeug und wird von dort über das Sitzsystem auf die Person übertragen. Durch das Drehen des Sitzes wirken die Kräfte zwischen dem Sitzsystem und der Person verstärkt entlang der Rückenlehne, die eine große Auflagefläche darstellen kann. So können auch große Stoßkräfte verbessert übertragen werden, ohne den Passagier zu verletzen. Eine bestehende Polsterung der Rückenlehne kann zum Federn oder Dämpfen des Stoßes ausgenutzt werden. Das Sitzsystem ist insbesondere für ein Fahrzeug geeignet, in dem der Passagier seinen Sitz während der Fahrt um die Hochachse drehen kann. Beispielsweise in einem teilweise oder vollständig autonom fahrenden Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, kann die Drehung des Sitzes ermöglicht sein, um beispielsweise eine verbesserte Unterhaltung mit einem weiteren Passagier zu ermöglichen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Sitz auch beispielsweise in Antwort auf eine horizontal wirkende Fliehkraft bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs gedreht werden. Erfolgt dabei ein Stoß, so kann der Sitz entsprechend weiter oder zurückgedreht werden, um die Auswirkungen der Kraftübertragung möglichst zu minimieren.
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Das Sitzsystem kann für einen Fahrer oder einen Passagier des Fahrzeugs vorgesehen sein. Dabei kann es prinzipiell an jeder Art Fahrzeug angebracht werden und ist nicht auf einen Personenkraftwagen beschränkt. So kann das Sitzsystem etwa auch an Bord eines Nutzfahrzeugs, eines Zweirads, eines Flugzeugs, eines Schiffes oder Boots, eines Kleintransporters oder eines Rollstuhls vorgesehen werden.
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In einer ersten Variante umfasst die Drehvorrichtung einen Antrieb zum aktiven Drehen des Sitzes. Die Drehvorrichtung kann beispielsweise einen Elektromotor, ein vorgespanntes elastisches Element oder einen pyrotechnischen Treibsatz umfassen.
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Es ist bevorzugt, dass die Drehvorrichtung den Sitz nur so schnell drehen kann, dass der Passagier mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht durch die Drehung verletzt wird.
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Die Drehvorrichtung kann weiter dazu eingerichtet sein, den Sitz auf ein Signal, das auf einen bevorstehenden Stoß hinweist, zu drehen. Das Signal kann beispielsweise von einem an Bord des Fahrzeugs vorgesehenen Fahrerassistenzsystem (FAS; englisch Advanced Driver Assistance System, ADAS) bereitgestellt werden. Das Sitzsystem kann so in ein Sicherheitskonzept des Fahrzeugs verbessert eingebunden werden, sodass unterschiedliche Schutz-, Sicherheits- oder Rückhaltesysteme verbessert konzertiert zum Schutz des Passagiers gesteuert werden können. Dazu kann eine Vielzahl von Sensoren an Bord des Fahrzeugs ausgewertet werden und es kann insbesondere ein Umfeld des Fahrzeugs abgetastet werden, um einen Zusammenprall mit einem anderen Objekt vorherzusagen.
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Das Sitzsystem ist bevorzugt mittels einer Schnittstelle ausgestattet, über die es das Signal empfangen kann. Die Steuerung der Drehung kann ganz oder teilweise außerhalb des Sitzsystems erfolgen. Insbesondere kann die Steuerung einer Drehgeschwindigkeit, eines Drehwinkels oder einer Drehbeschleunigung von einem externen Verarbeitungssystem bestimmt werden.
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Es kann auch ein Sensor zum Bestimmen des Stoßes im Sitzsystem vorgesehen sein. Dadurch kann das Sitzsystem verbessert autark arbeiten und die Drehfunktion des Sitzsystems kann auch sichergestellt sein, wenn das externe Verarbeitungssystem versagen sollte.
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In einer anderen Variante, die mit der vorgenannten Variante kombinierbar ist, erfolgt eine passive Steuerung der Drehung des Sitzes. Dabei ist die Hochachse in horizontaler Richtung von einem Schwerpunkt des Sitzes einschließlich des Passagiers entfernt, sodass die Drehvorrichtung durch die exzentrisch gelagerte Masse des Sitzes und des Passagiers gebildet ist. Nach Art eines Pendels kann der Sitz um die Hochachse gedreht werden, wenn der horizontale Stoß zu wirken beginnt. Ein Teil der Energie des Stoßes kann dazu verwendet werden, den Sitz um die Hochachse zu drehen, sodass die restliche Energie verbessert zwischen der Rückenlehne und dem Passagier übertragen werden kann. Diese Variante kann keine externe Energiezufuhr und keine Verarbeitungseinrichtung erfordern, sodass die Drehfunktion des Sitzes auch beispielsweise bei Unterbrechung einer Energiezufuhr gewährleistet sein kann.
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Zur Bestimmung eines Drehwinkels des Sitzes kann eine Abtasteinrichtung vorgesehen sein. Der Drehwinkel kann derjenigen Verarbeitungseinrichtung bereitgestellt werden, die eine aktive Drehung des Sitzes im Fall des Stoßes steuert oder die ein anderes Sicherheitssystem für den Passagier an Bord des Fahrzeugs steuert. Sowohl die Drehung des Sitzes als auch die Abstimmung der Drehung mit anderen Sicherheitseinrichtungen kann so verbessert gesteuert werden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst die Drehvorrichtung eine steuerbare Bremse, um eine Drehbewegung des Sitzes bei einem vorbestimmten Drehwinkel zu stoppen. Insbesondere kann die Bremse dazu angesteuert werden, eine Pendelschwingung um die Hochachse zu dämpfen. Die Drehung des Sitzes kann so verbessert auf einen vorbestimmten Wert gesteuert werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Sitzsystem eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Drehvorrichtung auf der Basis des Stoßes zu steuern. Dadurch kann das Sitzsystem unabhängig von einer externen Steuerung oder einem externen Sicherheitssystem sein. Die Kombination mit einem externen Steuersystem ist jedoch trotzdem möglich, sodass beispielsweise ein Betrieb, bei dem die eingebaute und eine externe Verarbeitungseinrichtung kooperieren möglich. Bei Ausfall der externen Verarbeitungseinrichtung kann die Kontrolle über das Sitzsystem auch vollständig von der internen Verarbeitungseinrichtung übernommen werden.
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Ein Verfahren zum Schutz eines Passagiers in einem Fahrzeug, wobei der Passagier in einem Sitz mit einer Rückenlehne sitzt, umfasst Schritte des Erfassens eines bevorstehenden, horizontal wirkenden Stoßes auf das Fahrzeug; des Bestimmens der Richtung, aus der der Stoß auf das Fahrzeug wirkt; und des Drehens des Sitzes um eine Hochachse, um die Rückenlehne zwischen den Passagier und die bestimmte Richtung zu bringen.
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Das Verfahren kann auf einer Verarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, die entweder in das oben genannte Sitzsystem integriert oder von ihr getrennt vorgesehen ist. In beiden Fällen kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf das Sitzsystem angewandt werden und umgekehrt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein Sitzsystem für ein Fahrzeug
- 2 eine Veranschaulichung der Funktionsweise eines Sitzsystems;
- 3 ein Fahrzeug mit einem Sitzsystem; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Sitzsystems
darstellt.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Sitzsystem 100 für ein Fahrzeug 105. Das Fahrzeug 105 kann ein beliebiges Fahrzeug sein, das den Transport eines Passagiers 110 erlaubt. Der Passagier 110 befindet sich in einem Sitz 115, der eine Sitzfläche 120 und eine daran angebrachte Rückenlehne 125 umfasst. Bevorzugt ist auch eine Kopfstütze 130 separat oder als Teil der Rückenlehne 125 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Sitz 115 mittels einer Konsole 135 mit dem Fahrzeug 105 verbunden.
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Es wird vorgeschlagen, den Sitz 115 um eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Hochachse 140 drehbar gegenüber dem Fahrzeug 105 auszuführen. Der Sitz 115 kann im Fall eines Stoßes 145, beispielsweise im Fall eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs 105 mit einem anderen stillstehenden oder sich bewegenden Objekt, so gedreht werden, dass sich die Rückenlehne 125 zwischen der Person 110 und der Richtung des Stoßes 145 befindet. In der beispielhaften Darstellung von 1 wirkt der Stoß 145 von vorne auf das Fahrzeug 105, entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung. Der Sitz 115 kann vor oder während der Einwirkung des Stoßes 145 aus der dargestellten Position, in der die Person 110 in Fahrtrichtung blickt, um ca. 180° gedreht werden, sodass die Rückenlehne 125 den Stoß 145 auf die Person 110 übertragen kann. Sollen mehrere Sitze 115 an Bord des Fahrzeugs 105 gedreht werden, so können die Drehrichtungen aufeinander abgestimmt werden, um beispielsweise eine Kollision von Extremitäten der Passagiere 110 zu vermeiden. Ein unbesetzter Sitz 115 muss nicht gedreht werden oder kann so gedreht werden, dass ein benachbarter, besetzter Sitz 115 leichter, schneller oder sicherer gedreht werden kann. Ist der Sitz 115 in einem weiteren Beispiel orientiert wie in 1 dargestellt, und ein anderes Fahrzeug fährt von hinten auf das Fahrzeug 105 auf, so braucht der Sitz 115 nicht gedreht zu werden, da sich die Rückenlehne 125 bereits zwischen dem Passagier 110 und dem Stoß 145 befindet.
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Zum Drehen des Sitzes 115 ist bevorzugt eine Drehvorrichtung 150 vorgesehen, die beispielsweise im Bereich der Konsole 135 oder der Sitzfläche 120 angeordnet sein kann. Die Drehvorrichtung 150 kann passiv mittels der Energie des Stoßes 145 oder aktiv aus einer anderen Energiequelle gespeist werden. In einer Ausführungsform ist eine Verarbeitungseinrichtung 155 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, die Drehvorrichtung 150 zu steuern. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung 155 mit einer Schnittstelle 160 verbunden sein, über die ein Signal empfangen werden kann, das auf den bevorstehenden Stoß 145 hinweist oder Parameter für eine durchzuführende Drehung des Sitzes 115 umfasst. Es kann auch ein Sensor 165 vorgesehen sein, der insbesondere als Inertialsensor ausgeführt sein kann, um den Stoß 145 lokal zu bestimmen. Die Verarbeitungseinrichtung 155 kann die Drehung auf der Basis des Signals oder der Abtastung des Sensors 165 bestimmen und steuern. In einer weiteren Ausführungsform ist eine Abtasteinrichtung 170 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, einen Drehwinkel des Sitzes 115 abzutasten. Der abgetastete Drehwinkel kann auch über die Schnittstelle 160 an ein externes System an Bord des Fahrzeugs 105 bereitgestellt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Drehvorrichtung 150 bevorzugt aktiv ausgeführt. Die Hochachse 140 verläuft dabei durch oder möglichst nahe an einem Schwerpunkt 175, den der Sitz 115 zusammen mit der Person 110 aufweist. Eine aufzubringende Drehkraft kann dadurch minimiert sein.
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2 zeigt eine Veranschaulichung der Funktionsweise eines Sitzsystems 100. In dieser Ausführungsform kann die Drehvorrichtung 150 auch passiv ausgeführt sein. Dabei ist ein Abstand zwischen der Hochachse 140 und dem Schwerpunkt 175 größer. In der dargestellten Ausführungsform ist der Abstand zur besseren Erläuterung übertrieben groß dargestellt, üblicherweise beträgt der Abstand bei passiver Drehung einige Zentimeter bis einige Dezimeter.
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Der Sitz 115 ist zunächst so gedreht, wie mit durchgezogenen Linien dargestellt ist. Wirkt nun ein Stoß 145 seitlich auf das Sitzsystem 100, also in einer Richtung quer zur Verbindungslinie des Schwerpunkts 175 mit der Hochachse 140, so dreht sich der Sitz 115 zusammen mit dem Fahrer 110 nach Art eines Drehpendels in die Richtung, aus der der Stoß 145 auf das Fahrzeug 105 einwirkt. Dadurch kann die Lehne 125 automatisch zwischen den Passagier 110 und die Richtung des Stoßes 145 gedreht werden.
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Obwohl eine rein passive Drehung des Sitzes 115 möglich ist, also außer dem Stoß 145 keine externe Energie aufgebracht werden muss, um den Sitz 115 um die Hochachse 140 zu drehen, kann die Drehung trotzdem beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Drehvorrichtung 150 eine Bremse umfassen, um die Drehbewegung gezielt zu dämpfen oder abzuschwächen. Insbesondere kann dadurch verhindert werden, dass die durch den Stoß 145 bewegte Drehbewegung über eine optimale Drehstellung überschießt. Die optimale Drehstellung ist erreicht, wenn die Verbindung der Hochachse 140, um die der Sitz 115 drehbar gelagert ist, mit dem Schwerpunkt 175 möglichst genau in Richtung des Stoßes 145 liegt. Durch das Aktivieren der Bremse, die auch eine Feststellbremse umfassen kann, insbesondere eine formschlüssige Arretierungseinrichtung, kann verhindert werden, dass während des Stoßes 145 eine Drehung aus der optimalen Drehstellung erfolgt.
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3 zeigt eine Darstellung 300 eines Fahrzeugs 105 mit dem Sitzsystem 100 von 1. In exemplarischer Weise ist nur ein Sitzsystem 100 für einen Passagier 110 vorgesehen, in einer anderen Ausführungsform können auch mehrere Sitzsysteme 100 für mehrere Passagiere 110 an Bord des Fahrzeugs 105 angebracht sein. Das Fahrzeug 105 umfasst hier exemplarisch einen Personenkraftwagen, in anderen Ausführungsformen kann auch ein beliebiges anderes Fahrzeug umfasst sein, beispielsweise auch ein anderes Landfahrzeug oder ein Wasser- oder Luftfahrzeug.
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Bevorzugt umfasst das Fahrzeug 105 ein Umfeldüberwachungssystem 305 mit einer Anzahl Sensoren 310. Üblicherweise kommen unterschiedliche Sensoren 310 an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs 105 zum Einsatz. Beispielsweise können Radarsensoren, LiDAR-Sensoren, eine Videokamera oder eine Thermokamera zum Einsatz kommen. Mittels des Umfeldüberwachungssystems 305 können Objekte im Umfeld des Fahrzeugs 105 erfasst und insbesondere bezüglich ihrer Relativbewegung zum Fahrzeug 105 analysiert werden. Mittels des Umfeldüberwachungssystems 305 ist es möglich, eine Trajektorie eines anderen Objekts bezüglich des Fahrzeugs 105 zu bestimmen und zu extrapolieren, sodass unmittelbar vor einem Zusammenstoß mit dem Fahrzeug 105 bereits bekannt ist, aus welcher Richtung der Stoß 145 erfolgt und gegebenenfalls auch wie stark der Stoß 145 sein wird. Diese Informationen können mittels der Schnittstelle 160 an das Sitzsystem 100 bzw. dessen Verarbeitungseinrichtung 155 weitergegeben werden. Die oben beschriebene Drehung des Sitzes 115 kann alternativ mittels der Verarbeitungseinrichtung 155 oder mittels einer anderen Steuervorrichtung an Bord des Fahrzeugs 105 gesteuert werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Steuern eines Sitzsystems 100 wie dem der vorangehenden Figuren. Das Verfahren 400 bezieht sich bevorzugt auf eine Ausführungsform mit aktiver Beeinflussung der Drehbewegung des Sitzes 115. Dabei können sowohl eine Drehbeschleunigung als auch eine Drehverzögerung des Sitzes 115 gesteuert werden.
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In einem ersten Schritt 405 wird eine Umgebung des Fahrzeugs 105 abgetastet. Dieser Schritt ist optional und wird bevorzugt mittels eines Systems durchgeführt, das mittels der Schnittstelle 160 mit dem Sitzsystem 100 verbunden ist. In einem Schritt 410 wird erfasst, dass ein Aufprall oder ein anderer horizontal wirkender Stoß 145 vorliegt, gerade eintritt oder unmittelbar bevorsteht. In einem Schritt 415 wird die Richtung des Stoßes 145 bestimmt. Bevorzugt wird weiter die verbleibende Zeit bis zum Eintreten des Stoßes 145 oder die Stärke des Stoßes 145 bestimmt.
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In einem Schritt 420 wird der Sitz 115 möglichst so gedreht, dass sich die Rückenlehne 125 zwischen dem Passagier 110 und der im Schritt 415 bestimmten Richtung des Stoßes 145 befindet. Parallel dazu können in einem Schritt 425 eine oder mehrere zusätzliche Maßnahmen zum Schutz von Personen 110 an Bord des Fahrzeugs 105 durchgeführt werden. Derartige Maßnahmen können etwa das Vorspannen eines Rückhaltesystems des Passagiers 110 am Sitz 115, das Durchführen einer Gefahrenbremsung des Fahrzeugs 105, das Stabilisieren der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 105 oder das Auslösen eines Airbags im oder am Fahrzeug 105 umfassen. Diese Maßnahmen können mit der Drehbewegung im Schritt 420 konzertiert durchgeführt werden. Insbesondere können eine Abfolge und eine Stärke der einzelnen Maßnahmen aufeinander abgestimmt werden, um den einwirkenden oder bevorstehenden Stoß 145 bestmöglich so an die Person 110 weiterzuleiten, dass diese möglichst nicht verletzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 105
- Fahrzeug
- 110
- Passagier
- 115
- Sitz
- 120
- Sitzfläche
- 125
- Rückenlehne
- 130
- Kopfstütze
- 135
- Konsole
- 140
- Hochachse
- 145
- Stoß
- 150
- Drehvorrichtung
- 155
- Verarbeitungseinrichtung
- 160
- Schnittstelle
- 165
- Sensor
- 170
- Abtasteinrichtung
- 175
- Schwerpunkt
- 300
- Darstellung
- 305
- Umfeldüberwachungssystem
- 310
- Sensor
- 400
- Verfahren
- 405
- Abtasten Umgebung
- 410
- Erfassen bevorstehender Aufprall
- 415
- Bestimmen Aufprallrichtung
- 420
- Drehen Sitz entgegen Richtung
- 425
- weitere aktive Maßnahmen zum Insassenschutz
