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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Fußgängerschutz nach der Gattung
des unabhängigen
Patentanspruchs.
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Aus
DE 102 52 560 A1 ist
eine Vorrichtung zum Personenaufprallschutz für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Dabei wird in Abhängigkeit
von einem Sensorsignal die Fronthaube angehoben.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Fußgängerschutz
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass die Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Sensorsignal
eine Niveauregelung der Karosserie zum Fußgängerschutz durchführt. Dies
hat den Vorteil, dass ein kleiner Fußgänger, wie beispielsweise ein
Kind, der so klein ist, dass er überhaupt
nicht auf die Fronthaube des Fahrzeugs hinaufgleitet, durch eine
Niveauanhebung des Fahrzeugs unter dem Fahrzeug hindurchgleiten
kann. Bei größeren Personen
ermöglicht
eine Niveauerhöhung
eine Abrollstreckenverlängerung
um die Fronthaubevorderkante herum. Damit wird das Hinüberrutschen
des Fußgängers über das
Fahrzeugdach verhindert. Auch ist die Wahrscheinlichkeit geringer,
dass der Fußgänger mit voller
Wucht gegen die Windschutzscheibe prallt.
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Die
Niveauhöhenanhebung
kann vorteilhafter Weise mit einem bereits im Fahrzeug vorhandenen
System durchgeführt
werden, wie eine Niveauregelung die für Schlechtwegstrecken gedacht
ist, oder bei einer aktiven Federung und Dämpfung (AFD). Dies ist insbesondere
bei Oberklassenfahrzeugen und Geländefahrzeugen zu finden.
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Bei
einem erkannten oder bevorstehenden Fußgängeraufprall muss die Fahrzeugkarosserie schnellstmöglich in
die höchste
Position gefahren werden. Dies sollte in ca. 100 Millisekunden geschehen,
was bei einer elektronischen Niveauregelung oder AFD, bei dem Magnetventile
mit kurzen Regelzeiten angesteuert werden, möglich ist.
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Die
Elektronikkomponenten wie Steuergeräte für Niveauregelung oder AFD und
Airbagauslösung
mit Fußgängeraufprallerkennung
sind in solchen Fahrzeugen vernetzt, beispielsweise über einen
CAN-Bus. Hierüber
bekommt nach einem erkannten Fußgängeraufprall
die Niveauregelung bzw. das AFD-Steuergerät sofort vom Airbagauslösegerät eine Meldung
mit höchster
Priorität,
den Fahrzeugaufbau schnellstens in die höchste Position zu fahren.
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Diese
Lösung
kann folglich mit bereits vorhandenen Komponenten realisiert werden.
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Bei
einer vorausschauenden Fußgängersensierung
mit einer Umfeldsensorik wie Radar, Infrarot, Lidar, PMD (Photonic
Mixing Device) und Time-of-Flight-Messungen oder mit Stereo-Videokameras,
kann zusätzlich
vor Berührung
des Fahrzeugs durch den Fußgänger die
Stoßstange
ausgefahren werden und gegebenenfalls niveauhöhenabhängig abgesenkt werden.
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Die
Niveauhöhenanhebung
wird in Abhängigkeit
von einem Sensorsignal eines Kontaktsensors und/oder einer Umfeldsensorik
durchgeführt, und
zwar dann, wenn ein bevorstehender Fußgängeraufprall erkannt wurde
oder ein Fußgängeraufprall vorliegt.
Während
der Niveauanhebung muss der Bodenabstand der Stoßstangenunterseite zur Fahrbahn auf
konstante Distanz von ca. 3 bis 4 Zentimeter nachgeregelt werden.
Damit wird gewährleistet,
dass die Stoßstange
nicht bereits auf vor dem Fahrzeug liegende Kinder von oben drückt, sondern
diese vor dem Fahrzeug herschiebt, so dass sie nicht überfahren
werden können.
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Eine
vorausschauende Stoßstangenausfahr- und
absenkung hat dagegen neben dem Wegschieben von auf dem Boden liegenden
Personen oder Radfahrern den Effekt, dass der Hebel zwischen Fußgängerschwerpunkt
und Krafteinwirkungsstelle an den Füßen größer wird und der getroffene
Fußgänger sich
mit größerer Wahrscheinlichkeit
um die Fronthaubenvorderkante dreht und auf die Fronthaube und eventuell
die Windschutzscheibe gelangt, wo entsprechende Schutzeinrichtungen
wie eine anhebbare Fronthaube oder A-Säulen-Airbags installiert sind.
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Bei
einer vorausschauenden Fußgängersensierung
kann außer
der Bewegung der Stoßstange nach
vorne und deren Absenkung die Niveauanhebung auch schon vor der
Fußgänger-Fahrzeugberührung erfolgen,
was die optimalste Schutzwirkung zur Folge hätte. Die Absenkung muss auch
hier fahrzeugniveauabhängig
auf minimalen möglichen
Bodenabstand durchgeführt
werden.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch
angegebenen Vorrichtung zum Fußgängerschutz
möglich.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine Situation bei einem
Fußgängeraufprall
ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung
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2 eine erste Situation beim
Fußgängeraufprall
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 eine zweite Situation
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 eine dritte Situation
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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5 ein Blockschaltbild der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
und
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6 ein Flussdiagramm.
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Beschreibung
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Unter
Schutzeinrichtungen oder Aktoren für den aktiven Fußgängerschutz
im Kraftfahrzeug versteht man heute in erster Linie einstellbare
Fronthauben (active hoods, capots actifs) ausfahrbare Stoßstangen
und Außenairbags
im Bereich des hinteren Fronthaubenendes oder der Windschutzscheiben-A-Säulen. Diese
Schutzeinrichtungen haben praktisch keinen Einfluss auf das Hinüberrutschen des
Fußgängers über das
Fahrzeugdach. Sie bewirken keine Fußgängerabrollstreckenverlängerung
bei der Bewegung des Fußgängers um
die Fronthaubenvorderkante herum auf die Fronthaube und bei großen Personen
mit dem Kopf sogar bis auf die Windschutzscheibe und auch keine
Vergrößerung des
Abstands des Fahrzeugunterbodens zur Fahrbahnoberfläche.
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Wenn
ein kleinerer Fußgänger oder
gar ein Kind nicht auf die Fronthaube des Fahrzeugs hinaufgleitet,
sondern wegen seines niedrigeren Schwerpunkts beim Aufprall umgestoßen und
im jeden Fall so günstig überrollt
wird, dass er nicht mit einen Fahrzeugrad in Kontakt kommt, ist
ein größerer Bodenabstand
der Fahrzeugunterseite also ein größerer Freiraum für die überrollte
Person, ein großer
und wünschenswerter
Vorteil.
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Folglich
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
in Abhängigkeit
von einem Sensorsignal eine Niveauregelung der Fahrzeugkarosserie
vorzusehen. Diese Niveauregelung ist insbesondere eine Niveauanhebung.
Die Niveauanhebung erfolgt vorzugsweise mit bekannten Mitteln, wie
beispielsweise einer elektrischen Niveauregelung bei Fahrzeugen
der Oberklasse oder einer aktiven Federung und Dämpfung (AFD). Diese Mittel
verwenden Magnetventile mit kurzen Regelzeiten, so dass Reaktionszeiten
von 100 Millisekunden möglich
sind.
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In
den 1 bis 4 werden verschiedene Situationen dargestellt,
die die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung illustrieren. 1 zeigt einen Fußgängeraufprall
ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Ein Fahrzeug 10 kollidiert mit einem großen erwachsenen
Fußgänger 12,
der auf die Fronthaube 13 und die Windschutzscheibe des
Fahrzeugs 10 prallt. Insbesondere prallt der Kopf gegen
die Windschutzscheibe. Dies ist aufgrund seiner Größe möglich und
kann zu schweren Kopfverletzungen führen.
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Allerdings
weist das Fahrzeug 10 eine einstellbare Fronthaube auf
die in Abhängigkeit
vom erkannten Fußgängeraufprall
mit einer Sensorik die beispielsweise eine Kontaktsensorik in der
Fahrzeugfront ist, angehoben wird, um den Aufprall des Fußgängers 12 zu
mildern. Zusätzlich
ist in 1 dargestellt,
dass das Fahrzeug 10 ein Kind 11 überrollt.
Da jedoch der Abstand des Fahrzeugbodens zum Untergrund gering ist,
kann es auch hier zu schweren Verletzungen kommen. Das Kind 11 wird nämlich bei einem
Fahrzeugaufprall aufgrund seines geringen Schwerpunkts nicht auf
die Fronthaube gedreht, sondern umgestossen und überrollt.
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2 zeigt nun in eindrucksvoller
Weise die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Fahrzeug 20 prallt
wiederum mit einem erwachsenen Fußgänger 22 zusammen,
und es kommt auch zum Überrollen
eines Kindes 21. Nunmehr weist jedoch das Fahrzeug 20 neben
der einstellbaren Fronthaube 23 eine Niveauregelung auf,
die beim Fußgängeraufprall
das Fahrzeug 20 um beispielsweise 10 Zentimeter
anhebt. Dies genügt,
um dem überrollten
Kind 21 genügend
Freiraum zu geben, ohne dass es durch das überrollende Fahrzeug verletzt
wird. Der Fußgänger 22 prallt
nun nicht mehr mit dem Kopf gegen die Windschutzscheibe, sondern
gegen die Fronthaube, die angestellt wird. Auch dies sollte zu einer besseren Überlebenschance
des Fußgängers 22 sowie
zu geringeren Verletzungen führen.
Die Niveauregelung hat nämlich
hier dazu geführt,
dass der Fußgänger 22 einen
längeren
Weg zum Abrollen über
die Fronthaube 22 hat.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Weiterbildung,
wobei das Fahrzeug nun neben der Niveauanhebung und der aufstellbaren
Fronthaube 33 auch eine ausfahrbare Stoßstange 31 aufweist.
Wiederum prallt ein Fußgänger 32 als
Erwachsener gegen die Front des Fahrzeugs 30 und, wie in 2 gezeigt, landet auf der
angestellten Fronthaube 33. Die ausgefahrene Stoßstange 31 bewirkt
jedoch eine optimale Drehbewegung des Fußgängers 32, wobei die Stoßstange 31 nicht
nur nach vorne ausgefahren wird, sondern auch nach unten gefahren
wird, um der Niveauregelung Rechnung zu tragen.
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4 zeigt ein weiteres Beispiel
eines Zusammenpralls eines Fußgängers mit
einem Fahrzeug. Das Kraftfahrzeug 40 prallt hier mit einem
Kind 43 zusammen, das einen derart geringen Schwerpunkt
hat, dass es nicht über
die Fronthaube 41 gedreht werden würde. Hier wird das Fahrzeug 40 angehoben
und die Stoßstange 42 nach
unten ausgefahren, um das Kind 43 wegzuschieben, so dass auch
ein Überrollen
durch das Fahrzeug 40 verhindert wird.
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5 zeigt in einem Blockschaltbild
ein Beispiel für
die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Eine Fußgängerkontaktsensorik 50 ist über einen
Datenausgang mit einem Steuergerät 54 für Rückhaltemittel
verbunden. Über
einen zweiten Dateneingang ist an das Steuergerät 54 eine Umfeldsensorik 51 angeschlossen. Über einen
dritten Dateneingang ist an das Steuergerät 54 eine Crashsensorik 53 angeschlossen. Über einen ersten
Datenausgang ist das Steuergerät 54 mit
einer Motorik für
eine ausfahrbare Stoßstange 58 verbunden. Über einen
zweiten Datenausgang ist das Steuergerät 54 mit Rückhaltemittel 59 verbunden,
zu denen auch Außenairbags
zählen. Über eine
CAN-Bus 55 ist das Steuergerät 54 mit einem weiteren
Steuergerät 56 für Niveauregelung verbunden.
Das Steuergerät 56 ist über einen
Datenausgang mit einer Akuatorik für die Niveauregelung 57 verbunden.
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Als
Kontaktsensorik 50 kann beispielsweise ein Piezokabel verwendet
werden, das in der Stoßstange
des Fahrzeugs angeordnet ist. Solch ein Piezokabel hat den Vorteil,
dass es wohl kapazitiv als auch piezoelektrisch als auch eine Wechselstromverlustwiderstandsänderung über eine
Dehnung des Kabels messen kann. Die kapazitive Messung erlaubt eine
Umgebungsmessung, die piezoelektrische Messung eine Kontaktkraftmessung.
Es sind auch andere Kontaktsensoren als Kontaktsensor 50 möglich, wie
beispielsweise Schalter, Beschleunigungssensoren, optische Sensoren,
Kontaktleitungen, die sich bei einem Aufprall kontaktieren und weitere
bekannte Kontaktsensoren.
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Als
Umfeldsensorik 51 kann eine Radarsensorik und/oder eine
Ultraschallsensorik und/oder eine Videosensorik und/oder eine Lidarsensorik
und/oder eine Sensorik mit einer Photonic Mixing Detection verwendet
werden. Auch Time-of-Flight-Messungen können hier eingesetzt werden.
Die Crashsensorik 53 weist üblicherweise Beschleunigungssensoren auf
aber auch zusätzlich
können
Drucksensoren, Schalter und andere bekannte Konzepte aus dem Stand
der Technik hier verwendet werden. Das Steuergerät 54 weist einen Mikrokontroller
zur Verarbeitung der Sensorsignale auf, wobei auf dem Mikrokontroller
ein Algorithmus abläuft,
in den die Sensorsignale zur Verarbeitung eingehen.
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Wird
ein Fußgänger anhand
der Sensorsignale erkannt bzw., dass ein Fußgängeraufprall bevorsteht oder
eingetreten ist, werden die entsprechenden Schutzmaßnahmen
durch das Steuergerät 54 eingeleitet.
Dazu zählt
die Aktivierung der ausfahrbaren Stoßstange 58, die bereits
bei einem bevorstehenden Zusammenprall mit einem Fußgänger ausgefahren
werden kann, wie in den 3 und 4 gezeigt. Zusätzlich können bei
einem Aufprall oder bereits vor einem Aufprall Außenairbags 59 aktiviert werden,
um den Fußgänger einen
möglichst
sanften Aufprall auf das Kraftfahrzeug zu ermöglichen. Und weiterhin wird über den
CAN-Bus 55 das Steuergerät 56 aktiviert, um
eine Niveauanhebung des Fahrzeugs zu erreichen. Die Niveauanhebung
hat die oben gezeigten Vorteile.
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Es
ist möglich,
dass auf die Umfeldsensorik 51 verzichtet wird und lediglich
die Kontaktsensorik 50 und die Crashsensorik 53 vorliegt.
Wie oben dargestellt, kann es bereits durch die Umfeldsensorik 51 vor
einem Aufprall zur Aktivierung bzw. Niveauanhebung der Fahrzeugkarosserie
kommen. Auch die Stoßstange
kann bereits vor dem Kontakt ausgefahren werden, aber auch erst
beim Kontakt. Dies gilt auch für
die Außenairbags.
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6 erläutert in einem Flussdiagramm
den Ablauf, der bei einem Fußgängeraufprall
erfindungsgemäß durchgeführt wird.
Im Verfahrensschritt 600 wird beispielsweise mit der Umfeldsensorik 51 ein Hindernis
erkannt. Hier kann bereits auch eine Identifizierung des Hindernisses
vorgenommen werden. In Verfahrensschritt 601 wird geprüft, ob anhand
der Bewegungsvorgänge
des Kraftfahrzeugs und des Fußgängers eine
Kollision unausweichlich ist. Wurde in Verfahrensschritt 602 entschieden,
dass die Kollision nicht unausweichlich ist, wird zu Verfahrensschritt 600 zurückgesprungen.
Ist jedoch die Kollision unausweichlich, wird in Verfahrensschritt 603 die Stoßstange
ausgefahren und die Niveauanhebung erfolgt. Zusätzlich können auch schon Außenairbags gezündet werden.
In Verfahrensschritt 604 wird mittels der Kontaktsensorik 50 und
auch mittels der Crashsensorik 53 überprüft, ob es zum Kontakt des Fußgängers mit
dem Kraftfahrzeug gekommen ist. Ist das nicht der Fall, wird zu
Verfahrensschritt 600 zurückgesprungen, und es können die
Rückhaltemittel, wie
die Stoßstange
bzw. Niveauanhebung wieder zurückgefahren
werden. Kam es jedoch zum Kontakt, kann in Verfahrensschritt 605 es
zu weiteren Aktivierungen von Schutzmaßnahmen kommen. Dazu zählt vor
allem die ausfahrbare Fronthaube. Die Niveauregelung kann auch hier
erst einsetzen und auch die Stoßstange
bzw. die Außenairbags
können
erst hier oder zusätzlich
ausgefahren bzw. aktiviert werden.