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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schutz für Insassen eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung den Schutz in einem Fahrzeug des öffentlichen Nahverkehrs.
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Eine Person in einem Kraftfahrzeug kann vor Unfallschäden geschützt werden, indem bei oder vor einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis ein Prallkissen (auch Aufprallkissen, Luftsack oder Airbag genannt) zwischen der Person und einer inneren Begrenzung des Kraftfahrzeugs rasch entfaltet und mit einem Gas gefüllt wird. Trifft die Person auf das entfaltete Prallkissen, so kann darin enthaltenes Gas kontrolliert durch ein Ventil entweichen, sodass die Bewegung der Person verzögert wird.
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Prallkissen sind insbesondere für Fahrer und Beifahrer eines Personenkraftwagens bekannt. Spezielle Prallkissen wurden beispielsweise für einen Kopf-, Becken oder Kniebereich eines Insassen entwickelt. Einige Prallkissen sind für einen Frontalaufprall, andere für einen Seitenaufprall des Kraftfahrzeugs konzipiert. Um einen guten Unfallschutz bereitzustellen, muss üblicherweise eine Position der zu schützenden Person genau bekannt sein. Auch eine Körpergröße, Masse oder Haltung der Person im Moment des Aufpralls können in die Auslegung eines Prallkissens einfließen. Eine Abweichung der Realität von getroffenen Annahmen kann in einer verringerten Schutzwirkung des Prallkissens resultieren.
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In einem Verkehrsmittel des öffentlichen Nahverkehrs sind üblicherweise keine Prallkissen für Passagiere vorgesehen. Solche Verkehrsmittel können mit stark variierenden Passagierzahlen betrieben werden. Einige Personen können sich auf Sitzplätzen befinden, wo ihre Positionen und Haltungen zumindest näherungsweise bekannt sein können, während andere sich auf Stehplätzen befinden können, wo weder eine genaue Position noch eine Haltung der Person vorbestimmt ist. Solche Personen können bereits bei einem harten Fahrmanöver wie einer Gefahrenbremsung oder einem abrupten Richtungswechsel einem erhöhten Verletzungsrisiko ausgesetzt sein.
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Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Technik zum Schutz einer stehenden Person in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Eine Vorrichtung zum Schutz einer in einem Kraftfahrzeug stehenden Person umfasst mehrere am Kraftfahrzeug angebrachte Prallkissen; eine Abtasteinrichtung zum Bestimmen eines an die Person angrenzenden freien Raums; und eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, von den Prallkissen nur solche auszulösen, die sich in den bestimmten freien Raum entfalten.
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Die Vorrichtung kann die Prallkissen insbesondere in einer Situation auslösen, in der ein gewöhnliches Prallkissen auch ausgelöst würde, beispielsweise bei einem drohenden oder stattfindenden Zusammenstoß mit einem anderen Objekt, oder falls sich das Kraftfahrzeug überschlagen sollte. Durch das dynamische Auslösen nur solcher Prallkissen, die sich in einen freien Raum entfalten, kann die stehende Person verbessert geschützt werden. Die Vorrichtung kann auch zum Schutz mehrerer Personen an Bord des Kraftfahrzeugs beitragen. Prallkissen können sich jeweils zwischen Personen oder zwischen einer Person und einer Begrenzung eines Innenraums entfalten, in dem sich die Person befindet. Die Vorrichtung kann insbesondere an Bord eines Nahverkehrsmittels eingesetzt werden, wo Stehplätze oder als Stehplätze verwendbare freie Flächen vorgesehen sind. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise einen Omnibus oder einen Zug umfassen.
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Die Prallkissen können dazu eingerichtet sein, sich in vertikaler Richtung zu entfalten. Dadurch können die Prallkissen verbessert in einen Raum um die Person eindringen und ihre Schutzwirkung entfalten. In einer ersten Variante sind die Prallkissen vor ihrer Auslösung in einer Bodenfläche des Kraftfahrzeugs angebracht und dazu eingerichtet, sich beim Auslösen nach oben zu entfalten.
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In einer zweiten Variante befinden sich die Prallkissen in einem Bereich oberhalb der Person und sind dazu eingerichtet, sich beim Auslösen nach unten zu entfalten.
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Beispielsweise können die Prallkissen im Bereich eines Dachs oder Fahrzeughimmels des Kraftfahrzeugs angebracht sein. In diesem Bereich kann ausreichender konstruktiver Platz vorhanden sein, der für die Anbringung der Prallkissen genutzt werden kann. Durch das Entfalten von oben kann ein Kopfbereich der stehenden Person besonders früh nach dem Auslösen geschützt werden. Ein freier Raum, der nur ab einer vorbestimmten Höhe über dem Boden besteht, beispielsweise über einem Gepäckstück oder einem Kind, kann dynamisch durch ein nur teilweise entfaltendes Prallkissen gefüllt werden.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die Prallkissen von einer horizontalen Anordnung umfasst sind, die eine Vielzahl Prallkissen umfassen kann. Die Anordnung der Prallkissen kann einem vorbestimmten Muster folgen, beispielsweise matrixartig oder nach der Art von Waben, sodass ein vorliegender freier Raum möglichst flexibel und präzise durch eines oder mehrere ausgelöste Prallkissen gefüllt werden kann. Ein horizontaler Bereich, in dem sich keine stehende Person befinden kann, etwa im Bereich eines Sitzes des Kraftfahrzeugs, kann kein Prallkissen vorgesehen sein. Üblicherweise sind die Prallkissen gleich groß, optional können aber auch verschieden große Prallkissen vorgesehen sein. Größen der Prallkissen können sich dabei in vertikaler und/oder horizontaler Richtung voneinander unterscheiden.
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In einer Ausführungsform nimmt ein entfaltetes Prallkissen im freien Raum ungefähr das gleiche Volumen ein wie eine dort stehende Person. Dabei kann von einem Volumen ausgegangen werden, der sich bei einer maximal zulässigen Beladung des Kraftfahrzeugs mit stehenden Personen ergibt. So kann die Granularität der Prallkissen fein genug sein, um einen guten Schutz zu erzielen, gleichzeitig aber grob genug, um mit einer relativ geringen Anzahl Prallkissen auszukommen.
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Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein Prallkissen auszulösen, falls eine horizontal wirkende Beschleunigung auf das Kraftfahrzeug einen ersten vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Die Beschleunigung kann insbesondere durch einen Aufprall des Kraftfahrzeugs auf einen anderen Gegenstand bedingt sein. Ist der Aufprall absehbar, so können die Prallkissen auch unmittelbar vorher ausgelöst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, ein Prallkissen auszulösen, falls ein vorbestimmtes Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs bevorsteht. Das vorbestimmte Fahrmanöver kann eine horizontal wirkende Beschleunigung bedingen, die über einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt. Der zweite Schwellenwert kann dem ersten entsprechen oder kleiner sein. Beispielsweise können so ein Ausweichmanöver, ein rascher Spurwechsel oder eine Gefahrenbremsung durchgeführt werden, ohne zu riskieren, dass die Person an Bord des Kraftfahrzeugs aufgrund einer mit dem Manöver verbundenen Beschleunigung verletzt wird. Eine wesentlich größere Beschleunigung, die ohne das Manöver drohen könnte, kann unter Umständen vermieden werden. Eine Beschränkung der Dynamik des Kraftfahrzeugs derart, dass Beschleunigungen einen weiteren vorbestimmten Schwellenwert nicht übersteigen, kann nicht erforderlich sein.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Prallkissen miteinander verbunden. Dadurch kann ein einziges integriertes Prallkissen entstehen, dessen Entfaltung an verschiedenen Stellen unterschiedlich gesteuert werden kann. Die einzelnen Prallkissen können insbesondere aneinander befestigt oder hinter einem großen Tuch oder in einem großen Kissen angeordnet sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeug eine hierin beschriebene Vorrichtung.
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Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Schützen einer in einem Kraftfahrzeug stehenden Person Schritte des Abtastens eines Innenraums des Kraftfahrzeugs; des Bestimmens eines an die Person angrenzenden freien Raums; des Bestimmens von am Kraftfahrzeug angebrachten Prallkissen, die dazu eingerichtet sind, sich in den bestimmten freien Raum zu entfalten; und des Auslösens der bestimmten Prallkissen.
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Das Verfahren kann dazu eingerichtet sein, auf einer hierin beschriebenen Steuereinrichtung ganz oder teilweise ausgeführt zu werden. Dazu kann die Steuereinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein System;
- 2 beispielhafte Anordnungen von Prallkissen; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens
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darstellt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 100 mit einem Innenraum 105, wobei am Kraftfahrzug 100 eine Vorrichtung 110 angebracht ist. Das Kraftfahrzeug 100 ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere Personen 115 stehend zu befördern. Eine weitere Person 115, die nicht dargestellt ist, kann gleichzeitig sitzend oder liegend transportiert werden. Das Kraftfahrzeug 100 kann insbesondere ein Fahrzeug des öffentlichen Personennahverkehrs umfassen, beispielsweise einen Stadtbus oder ein entsprechendes Schienenfahrzeug.
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Die Vorrichtung 110 ist dazu eingerichtet, die stehende Person 115 vor einer Verletzung zu schützen. Dazu umfasst die Vorrichtung 110 eine Steuervorrichtung 120, die mit wenigstens einer Abtasteinrichtung 125 zur Abtastung des Innenraums 105 und mehreren Prallkissen 130 verbunden ist. Optional ist eine Schnittstelle 135 vorgesehen, die mit einer weiteren Einrichtung an Bord des Kraftfahrzeugs 100 verbunden werden kann. Über die Schnittstelle 135 kann ein Signal empfangen werden, das auf eine bestehende oder unmittelbar bevorstehende Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 100 hinweist. Liegt die Beschleunigung über einem vorbestimmten Schwellenwert, so kann ein aktiver Schutz der wenigstens einen Person 115 durch die Vorrichtung 110 gesteuert werden.
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Ein Prallkissen 130 ist dazu eingerichtet, an einer vorbestimmten Stelle am Kraftfahrzeug 100 angebracht zu werden und umfasst einen Sack oder ein Kissen, das zunächst kompakt zusammengefaltet ist. Wird das Prallkissen ausgelöst, so wird ein Gasgenerator in Betrieb genommen, der üblicherweise pyrotechnisch arbeitet. Der Gasgenerator füllt das Kissen sehr rasch, wobei sich das Kissen auf eine vorbestimmte Weise und in eine vorbestimmte Vorzugsrichtung entfalten kann. Das gasgefüllte Kissen kann helfen, eine Person 115 vor einem Aufprall auf einen anderen Gegenstand im Innenraum zu schützen, indem es sich zwischen die Person 115 und den Gegenstand legt. In einer Ausführungsform umfasst das Kissen ein Ventil, durch welches Gas in kontrollierter Weise entweichen kann, wenn die Person 115 gegen das Kissen gedrückt wird.
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Es wird vorgeschlagen, bei Bedarf eines aktiven Schutzes der Person 115 nur solche Prallkissen 130 auszulösen, die sich in einen freien Raum 140 entfalten, der an eine Person 115 angrenzt. Prallkissen 130, die sich teilweise oder vollständig über einer Person 115 befinden, sollen hingegen nicht ausgelöst werden. Dazu ist bevorzugt eine Vielzahl Prallkissen 130 vorgesehen, die in einer vorbestimmten Anordnung 145 organisiert sein kann. Die Prallkissen 130 sind weiter bevorzugt dazu eingerichtet, sich in vertikaler Richtung zu entfalten. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Anordnung 145 über den Personen 115 und kann beispielsweise in einen Fahrzeughimmel des Kraftfahrzeugs 100 integriert sein, wobei die Prallkissen 130 dazu eingerichtet sind, sich nach unten zu entfalten.
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Ein entfaltetes Prallkissen 130 kann in horizontaler Richtung eine ähnliche Größe wie die Person 115 aufweisen. Die dargestellte Anordnung 145 umfasst ausreichend Prallkissen 130, um einen vorbestimmten Teil des Innenraums 105, in dem sich während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 100 stehende Personen 115 aufhalten können, bei Bedarf im Wesentlichen vollständig zu füllen. Exemplarisch wird von einer zumindest grob zylindrischen Form eines gefüllten und entfalteten Prallkissens 130 ausgegangen. Zur Veranschaulichung ist eines der Prallkissen 130 gefüllt und entfaltet dargestellt. Andere Formen eines Prallkissens 130 sind ebenfalls möglich.
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Um zu bestimmen, welche Prallkissen 130 oberhalb eines freien Raums 140 liegen, kann der Innenraum 105 mittels der wenigstens einen Abtasteinrichtung 125 abgetastet werden. Eine Abtasteinrichtung 125 arbeitet bevorzugt berührungslos und kann beispielsweise eine Kamera, eine Tiefenkamera, einen LiDAR-Sensor oder einen Radarsensor umfassen. Verschiedene Abtasteinrichtungen 125 können an verschiedenen Stellen des Innenraums 105 angebracht sein, um die Rekonstruktion eines dreidimensionalen Modells des Innenraums 105 mit Personen 115 zu erlauben. Auf der Basis des Modells kann dann bestimmt werden, welches Prallkissen 130 über einem freien Raum 140 liegt.
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Alternativ kann einem Prallkissen 130 eine Abtasteinrichtung 125 zugeordnet sein, die einen unterhalb des Prallkissens 130 liegenden Abschnitt des Innenraums 105 abtastet. Die Abtasteinrichtung 125 kann einen Entfernungsmesser umfassen, der vertikal nach unten gerichtet ist. Wird eine Entfernung bestimmt, die einem Abstand zwischen einem Boden des Innenraums 105 und dem Prallkissen 130 entspricht, so kann das Prallkissen 130 über einem freien Raum 140 liegen. Der Entfernungsmesser kann relativ einfach aufgebaut sein und beispielsweise mittels Ultraschall oder optisch arbeiten. Es können auch mehrere Entfernungsmesser einem Prallkissen 130 zugeordnet sein, um einen Raum, den das gefüllte und entfaltete Prallkissen 130 einnimmt, möglichst vollständig abzutasten.
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In der Darstellung von 1 sind Prallkissen 130, die sich über einem freien Raum 140 befinden, hell dargestellt, während Prallkissen 130, die sich wenigstens teilweise über einer Person 115 befinden, dunkel dargestellt sind. Sollte ein Bedarf an aktivem Schutz der dargestellten Personen 115 entstehen, so können die hell dargestellten Prallkissen 130 ausgelöst werden, sodass sie sich zwischen Personen 115 oder zwischen eine Person 115 und eine Begrenzung des Innenraums 105 entfalten. In einer weiteren Ausführungsform können nur solche Prallkissen 130 ausgelöst werden, die sich von einer zu schützenden Person 115 aus in der Richtung befinden, in der sich die Person 115 aufgrund der Beschleunigung bewegt.
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2 zeigt beispielhafte Anordnungen 145 von Prallkissen 130 in einer Draufsicht. 2a zeigt eine wabenförmige Anordnung 145, bei der die nicht ausgelösten Prallkissen 130 in der horizontalen Ebene sechseckige Form haben und lückenlos aneinander anliegen können. Diese Ausführungsform kann eine besonders hohe horizontale Packungsdichte von Prallkissen 130 ermöglichen.
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2b zeigt eine matrixartige Anordnung 145. Beispielhaft ist hier ein kreisrunder Querschnitt der Prallkissen 130 angenommen. In dieser Ausführungsform kann sich ungenutzter Raum zwischen den Prallkissen 130 ergeben; andererseits kann eine Bestimmung von auszulösenden Prallkissen 130 aufgrund der Matrixform erleichtert sein.
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2c zeigt eine versetzt matrixförmige Anordnung 145, welche Vorteile der Ausführungsformen der 2a und 2b miteinander vereinen kann.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Schutz einer stehenden Person 115 an Bord eines Kraftfahrzeugs 100. In einem Schritt 305 kann eine Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 100 bestimmt werden. Die Fahrsituation kann eine Bewegung des Kraftfahrzeugs 100 gegenüber einem Untergrund, insbesondere gegenüber einer vorbestimmten Fahrstraße umfassen. Droht das Kraftfahrzeug 100 die Fahrstraße zu verlassen, kann es eine starke Beschleunigung erfahren. Die Fahrsituation kann auch eine bevorstehende oder erfolgende Kollision des Kraftfahrzeugs 100 mit einem anderen Objekt umfassen. Ferner kann die Fahrsituation ein bevorstehendes oder durchgeführtes Fahrmanöver umfassen, das eine starke Beschleunigung in Längs- und/oder Querrichtung des Kraftfahrzeugs 100 bedingen kann.
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In einem Schritt 310 kann bestimmt werden, ob eine stärkere als eine vorbestimmte Beschleunigung auf das Kraftfahrzeug 100 wirkt oder eine entsprechende Beschleunigung bevorsteht. Zur Bestimmung eines Betrags der Beschleunigung kann eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 herangezogen werden. Je höher die Fahrgeschwindigkeit ist, desto höher kann eine Beschleunigung sein, die auf eine Person 115 an Bord des Kraftfahrzeugs 100 wirkt.
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In einem Schritt 315 kann der Innenraum 105 des Kraftfahrzeugs 100 abgetastet werden. Auf der Basis der Abtastung kann in einem Schritt 320 ein freier Raum 140 im Innenraum 105 bestimmt werden, wobei sich in einem freien Raum 140 möglichst keine Person 115 befindet. Prallkissen 130, die dazu eingerichtet sind, sich in einen bestimmten freien Raum 140 zu entfalten, können in einem Schritt 325 bestimmt werden. Es ist zu beachten, dass einer oder mehrere der Schritte 315-325 auch vor dem Schritt 315 durchgeführt werden können.
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Wurde im Schritt 315 bestimmt, dass mit einer übermäßigen Beschleunigung zu rechnen ist, so können im Schritt 325 bestimmte Prallkissen 130 ausgelöst werden. Das Auslösen kann sofort erfolgen oder ein Zeitpunkt des Auslösens kann in Abhängigkeit einer vorhergesagten Beschleunigung oder in Abhängigkeit einer bestimmten Fahrsituation gewählt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kraftfahrzeug
- 105
- Innenraum
- 110
- Vorrichtung
- 115
- Person
- 120
- Steuervorrichtung
- 125
- Abtasteinrichtung
- 130
- Prallkissen
- 135
- Schnittstelle
- 140
- freier Raum
- 145
- Anordnung
- 300
- Verfahren
- 305
- Bestimmen Fahrsituation
- 310
- Bevorstehende oder wirkende Beschleunigung?
- 315
- Abtasten Innenraum
- 320
- Bestimmen freier Raum
- 325
- Bestimmen zugeordnete Prallkissen
- 330
- Auslösen der bestimmten Prallkissen
