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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sicherheitssysteme für Kraftfahrzeuge
und insbesondere auf ein Verfahren und ein anpassungsfähiges Insassenschutzsystem
für ein
Fahrzeug mit einem Stoßstangen-Luftsack.
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Ein
Verfahren bzw. ein System gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 10 ist im bisherigen Stand
der Technik allgemein bekannt.
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Derzeitige
Fahrzeugaufprallsicherheitssysteme verwenden üblicherweise Beschleunigungsmesser,
welche die bei einem Aufprall auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden
Verzögerungen
messen. In Reaktion auf die Signale solcher Beschleunigungsmesser
werden dann Luftsäcke,
sogenannte Airbags, und andere Sicherheitseinrichtungen aktiviert.
In bestimmten Aufprallsituationen ist es aber wünschenswert, solche Informationen
zu liefern, bevor die Kräfte
tatsächlich
auf das Fahrzeug einwirken, z.B. wenn ein Aufprall unvermeidlich
ist. Solche Systeme werden gemeinhin als Aufprallvoraussagesysteme
oder Aufprall-Frühwarnsysteme
bezeichnet. Derartige Fern meßanwendungen
bringen auf Radar, Lidar oder Sichtfeld basierende Technologien
zur Kollisionsvermeidung und für
Aufprall-Frühwarnanwendungen
zum Einsatz.
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Bezüglich der
Insassensicherheitssysteme können
zusätzlich
zu herkömmlichen
Airbags im Fahrgastraum auch externe Airbagsysteme für den Einsatz
in Verbindung mit Fahrzeugen in Betracht gezogen werden. Diese externen
Airbageinsätze
werden landläufig
als "Stoßstangen-Airbag"-Anwendungen bezeichnet,
wenn die Luftsäcke
längs der
Fahrzeugaußenseite
in der Nähe
der Bug- oder Heck-Stoßstange
angebracht sind.
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Stoßstangen-Airbagsysteme
sind dann am wirkungsvollsten, wenn sie voll entfaltet werden, bevor
es zum körperlichen
Kontakt mit dem Aufprallobjekt kommt. Dementsprechend sind Stoßstangen-Airbags
im Gegensatz zu Fahrgast-Innenraum-Airbags am ehesten geeignet,
in Reaktion auf Aufprall-Frühwarninformationen
entfaltet zu werden.
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Wenn
Stoßstangen-Airbags
in Aufprallsituationen entfaltet werden, können sie aber die sonst auftretende
Aufpralldynamik des Fahrzeuges verändern, weil sie als eine zusätzliche
energieschluckende Komponente wirken und die Knautschzone verlängern. Diese
Veränderungen
in der Aufpralldynamik können
aber den Aufprallimpuls im Primärfahrzeug
beeinträchtigen,
wie er von den Aufprallsensoren gesehen wird, sowie die Aufpralldauer,
den Grad der Verformung der Fahrgastzelle und andere, Verletzungen
der Insassen verursachende Erscheinungen.
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Stoßstangen-Airbagsysteme
werden aber nicht in allen Aufprallsituationen entfaltet. Um die
Reparaturkosten zu minimieren, können
z.B. Stoßstangen-Airbagsysteme
in Aufprallsituationen mit relativ niedriger Geschwindigkeit nicht
entfaltet werden. Ebenso können
Stoßstangen-Airbagsysteme
in Aufprallsituationen mit sehr hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen
dem aufprallenden Fahrzeug und dem die Fahrgäste aufnehmenden Fahrzeug wegen der
Echtzeit-Leistungsgrenzen von Aufprall-Früherfassungssystemen nicht entfaltet
werden, oder auch, wenn das Aufprall-Früherfassungssystem das Aufprallobjekt
nicht "sehen" kann, z.B. bei einem
Aufprall mit hoher Geschwindigkeit an einer Kreuzung.
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Dementsprechend
ist es wünschenswert,
die Leistung von Insassensicherheitssystemen zu optimieren, und
insbesondere diejenige der internen Insassen-Airbags, sowohl in
solchen Situationen, wo die Stoßstangen-Airbags
entfaltet werden und mit großer
Wahrscheinlichkeit die Aufpralldynamik verändern, als auch dann, wenn
die Stoßstangen-Airbags
nicht entfaltet worden sind und die Aufprallsituation gleich derjenigen
eines Fahrzeuges ohne Stoßstangen-Airbag
ist. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein derartiges anpassungsfähiges bzw. adaptives
Sicherheitssystem für
mit Stoßstangen-Airbags
ausgestattete Fahrzeuge zu stellen.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren
und System für
ein mit einem Stoßstangen-Airbag
ausgestattetes Fahrzeug zu stellen.
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Einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird daher ein
Steuerverfahren für
ein Sicherheitssystem für
ein Kraftfahrzeug gestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist,
daß das
Verfahren die Bereitstellung einer ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme beinhaltet,
die Stellung einer zweiten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme,
die in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, welche einem inaktiven
Zustand der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme entspricht, und in einer
zweiten Betriebsart, die einem aktivierten Zustand der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme entspricht,
sowie die Bestimmung einer Kollisionsgefahr mit einem Zielobjekt,
und die selektive Aktivierung der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme als
Funktion der Kollisionsgefahr und die Aktivierung der zweiten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme in
der zweiten Betriebsart, wenn die erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme aktiviert
worden ist.
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Das
Verfahren kann des weiteren die Erfassung eines Aufprallereignisses
beinhalten, und in Reaktion auf diese Erfassung, die Aktivierung
der zweiten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme in
der ersten Betriebsart, wenn die erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme inaktiv
ist.
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Die
erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme kann wenigstens einen
externen Fahrzeug-Luftsack oder -Airbag beinhalten. Der wenigstens
eine externe Fahrzeug-Airbag
kann wenigstens einer unter einem Bugstoßstangen-Airbag und einem Heckstoßstangen-Airbag
sein.
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Die
zweite Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme kann einen internen
Fahrzeuginsassen-Luftsack bzw. sogenannten -Airbag beinhalten.
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Die
erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme kann wenigstens einen
externen Fahrzeug-Airbag beinhalten, und die zweite Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme kann
wenigstens einen internen Fahrzeuginsassen-Airbag beinhalten, und das
Verfahren kann die Bestimmung einer Kollisionsgefahr mit einem Zielobjekt
beinhalten, die selektive Aktivierung des wenigstens einen externen
Fahrzeug-Airbags in Abhängigkeit
von der Kollisionsgefahr, und in Reaktion auf ein Aufprallereignis,
die Aktivierung des besagten wenigstens einen internen Fahrzeuginsassen-Airbags
in einer ersten Betriebsart, wenn der wenigstens eine externe Fahrzeug-Airbag
aktiviert ist, und sonst die Aktivierung des besagten wenigstens
einen internen Fahrzeuginsassen-Airbags in einer zweiten Betriebsart,
wenn der besagte wenigstens eine externe Fahrzeug-Airbag inaktiv
ist.
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Die
zweite Betriebsart der zweiten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme kann
eine modifizierte Ansprechzeit im Vergleich zur ersten Betriebsart
beinhalten.
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Das
Verfahren kann des weiteren die Bestimmung einer Geschwindigkeit
des Primärfahrzeuges beinhalten,
sowie die Aktivierung der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme,
wenn die Geschwindigkeit des Primärfahrzeuges einen Geschwin digkeitsschwellenwert überschreitet,
und wenn die Kollisionsgefahr einen Kollisionsschwellenwert überschreitet.
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Das
Verfahren kann des weiteren die Bestimmung einer Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Primärfahrzeug
und dem erfaßten
Objekt beinhalten, sowie die Aktivierung der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme,
wenn die Relativgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches von Relativgeschwindigkeits-Schwellenwerten
liegt, und wenn die Kollisionsgefahr einen Kollisionsschwellenwert überschreitet.
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Das
Verfahren kann außerdem
die Bestimmung der Größe des Zielobjekts
beinhalten, sowie die selektive Aktivierung der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme in
Abhängigkeit
von der Größe des Zielobjekts.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug
geliefert, mit einem Aufprall-Früherfassungssystem
und einem Gegenmaßnahmensystem,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gegenmaßnahmensystem
eine erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme und eine zweite Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme umfaßt, welche
in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, welche einer inaktiven
ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme entspricht, und in einer
zweiten Betriebsart, welche einer Aktivierung der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme entspricht,
und daß das
Aufprall-Früherfassungssystem
eine Steuerung beinhaltet, welche mit der ersten und der zweiten
Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme des
Gegenmaßnahmesystems
gekoppelt ist, worin die Steuerung so betreibbar ist, daß sie eine Kollisionsgefahr
mit einem Zielobjekt bestimmt, die erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme selektiv
in Abhängigkeit
von dieser Kollisionsgefahr aktiviert, und die zweite Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme in
der zweiten Betriebsart aktiviert, wenn die erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme aktiviert
worden ist.
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Die
erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme kann wenigstens einen
externen Fahrzeug-Luftsack bzw. sogenannten -Airbag beinhalten. Der
externe Fahrzeug-Airbag
kann wenigstens einer eines Bugstoßstangen-Airbags oder eines
Heckstoßstangen-Airbags
sein.
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Die
zweite Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme kann einen internen
Fahrzeuginsassen-Airbag beinhalten.
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Die
vorliegende Erfindung ist dadurch vorteilhaft, daß sie erhöhten Insassenschutz
bieten kann, indem sie die Ansprechcharakteristik der Insassensicherheitssysteme
in Reaktion auf zu erwartende Änderungen
der Fahrzeugkollisionsdynamik optimiert, wie sie aus der Entfaltung
von Stoßstangen-Airbags oder
anderen Gegenmaßnahmen
resultiert.
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Die
Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig
näher erläutert werden;
dabei zeigt:
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1:
eine schematische Seitenansicht eines mit einem Stoßstangen-Airbag
ausgestatteten Fahrzeuges gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, mit entfaltetem Stoßstangen-Airbag;
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2:
eine Draufsicht auf ein mit einem Stoßstangen-Airbag ausgestattetes
Fahrzeug mit einem mehrsensorigen Aufprall-Früherfassungssystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3:
eine als Blockdiagramm dargestellte schematische Ansicht eines Beispieles
eines Aufprall-Früherfassungssystems
für ein
mit einem Stoßstangen-Luftsack
ausgestattetes Fahrzeug, in welchem die vorliegende Erfindung vorteilhaft
zum Einsatz gebracht werden kann;
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4:
einen Graphen eines Aufprallimpulses auf ein starres Hindernis bei
einem Fahrzeug jeweils mit und ohne Entfaltung des Stoßstangen-Luftsacksystems;
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5:
ein logisches Flußdiagramm
eines adaptiven Sicherheitssystems eines mit einem Stoßstangen-Luftsack
ausgestatteten Fahrzeuges gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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6:
einen Graphen der simulierten Kopfbeschleunigung für einen
Fahrzeugaufprall mit 56 km/h jeweils mit und ohne Entfaltung des
Stoßstangen-Airbagsystems.
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Zwar
wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf ein adaptives
Sicherheitssystem für ein
mit einem Stoßstangen-Airbag
ausgestattetes Fahrzeug beschrieben, die vorliegende Erfindung kann
jedoch auch an andere Fahrzeugsicherheitssysteme angepaßt und in
diesen eingesetzt werden, wo die Fahrzeugaufpralldynamik in Reaktion
auf die Entfaltung von verschiedenen Sicherheitsvorrichtungen verändert werden
kann, so daß es
wünschenswert
ist, das Verhalten der auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Sicherheitssysteme
dort zu modifizieren.
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Auch
werden in der folgenden Beschreibung verschiedene Betriebsparameter
und -Komponenten für
eine konstruierte Ausführungsform
beschrieben. So wird z.B. das adaptive Sicherheitssystem der vorliegenden
Erfindung als in einem Fahrzeug mit einem Stoßstangen-Airbagsystem zum Einsatz
kommend beschrieben, und mit einem Aufprall-Früherfassungssystem mit auf Sicht-
und auf Radarsignalen basierenden Erfassungsfähigkeiten. Diese besonderen
Parameter und Komponenten werden nur als Beispiele angeführt und
sind nicht einschränkend
gedacht. Insbesondere ist das adaptive Sicherheitssystem ausgelegt,
leicht an jede Art von mit Stoßstangen-Airbags
ausgestatteten Fahrzeugen angepaßt werden zu können, unabhängig von
dem besonderen Aufprall-Früherfassungssystem,
das darin zum Einsatz kommt.
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Es
sei nun Bezug genommen auf die Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszahlen
verwendet werden, in den verschiedenen Ansichten identische Komponenten
zu bezeichnen, und worin 1 eine schematische Seitenansicht
eines mit einem Stoßstangen-Airbag
ausgestatteten Fahrzeuges 50 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wo der Stoßstangen-Airbag 13 voll
entfaltet ist.
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Das
adaptive Sicherheitssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet eine Steuerung 12 und einen Bugstoßstangen-Airbag 13,
der in 1 in seiner voll entfalteten Stellung gezeigt
ist. Das Fahrzeug 50 kann auch einen Heckstoßstangen-Airbag und äußere Seitenairbags
aufweisen. Wie aus 1 ersichtlich ist, erzeugt der
Stoßstangen-Airbag
im aufgeblähten
Zustand eine zusätzliche
Verlängerung der
Knautschzone für
das Fahrzeug 50 gegenüber dem
Aufprallobjekt. Wenn der Stoßstangen-Airbag 13 kurz
vor dem körperlichen
Kontakt mit einem Aufprallobjekt effektiv voll aufgebläht ist,
verändert
er die Aufpralldynamik des Fahrzeuges 50, indem er als
zusätzliche
energietilgende Komponente wirkt und zusätzliche Bugknautschzonenlänge liefert.
Um seine volle Wirkung zu erreichen, ist es jedoch wünschenswert,
daß der
Stoßstangen-Airbag 13 voll
aufgebläht ist,
bevor es zum physischen Kontakt mit dem erfaßten Aufprallobjekt kommt.
Daher haben mit Stoßstangen-Airbags
ausgestattete Fahrzeuge in der Regel ein Aufprall-Früherfassungssystem,
um Objekte zu erfassen, bevor es zum eigentlichen physischen Kontakt
mit dem Fahrzeug 50 kommt.
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Es
sei nun Bezug genommen auf 2, wo eine
Draufsicht auf ein mit einem Stoßstangen-Airbag ausgerüstetes Fahrzeug 50 mit
einem Aufprall-Früherfassungssystem
mit mehreren Sensoren dargestellt ist. Das Fahrzeug 50 aus 2 beinhaltet ein
optisches Erfassungs- bzw. Sichtsystem 26 mit einem Paar
Stereokameras 28, 30 und ein Radarsystem 22 mit
einer breiten Sichtbereich-Erfassungszone. Zusammen bilden das Sichtsystem
und das Radarsystem ein Beispiel eines mehrsensorigen Aufprall-Früherfassungssystems
für ein
mit einem Stoßstangen-Airbag
versehenes Fahrzeug, in welchem die vorliegende Erfindung vorteilhaft
eingesetzt werden kann.
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Das
Radarsystem 22 kann die Gegenwart eines Objektes in seinem
Erfassungsbereich 52 erkennen und die Entfernungs- und
Relativgeschwindigkeitsinformationen des erfaßten Objekts in bezug auf das
Primärfahrzeug
ermitteln. Das Kamerasystem 28, 30 kann auch alleine
zur Erfassung der Gegenwart des Objektes in seinem Erfassungsbereich 53 verwendet
werden und Informationen über
den Abstand, die Relativgeschwindigkeit und die Größe des erfaßten Objektes
in bezug auf das Primärfahrzeug 50 erzielen.
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Alternativ
dazu kann das Radarsystem 22 dazu verwendet werden, die
Gegenwart des Objekts zu erfassen, und Abstands- und Relativgeschwindigkeitsinformationen
zu liefern, und das Sichtsystem kann dazu verwendet werden, die
Abstands- und Relativgeschwindigkeitsinformationen zu bestätigen, und
noch zusätzliche
Informationen bezüglich
der Größe des erfaßten Objektes
zu liefern. Bei Aufprall-Früherfassungsanwendungen
ist es vorteilhaft, wenn sowohl auf Radar als auch auf Sichterkennung aufbauende
Systeme eingesetzt werden, um gute Leistung unter allen Witterungsbedingungen
zu gewährleisten,
und auch um Redundanz zur Erhöhung der
Zuverlässigkeit
zu schaffen.
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Das
Primärfahrzeug 50 ist
in 2 mit Bezug auf Zielfahrzeuge 54 und 56 dargestellt.
Das Zielfahrzeug 54 fährt
in entgegengesetzter Richtung zum Primärfahrzeug 50. Das
Zielfahrzeug 56 fährt
in entgegengesetzter Richtung zum Fahrzeug 54, d.h. in derselben
Richtung wie Fahrzeug 50.
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Die
Aufprall-Früherfassungssysteme
haben Objekterfassungs- und Gefahrabwägungsalgorithmen, die dem Fachmann
auf dem Gebiet der Kollisionsgefahrbeurteilung gut bekannt sind
und zwischen solchen Objekten wie 54, die harmlos vorbeifahren, und
solchen Objekten wie 56, die eine Kollision mit dem Primärfahrzeug
zu verursachen drohen, unterscheiden können.
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3 ist
eine Blockdiagrammdarstellung, welche ein Beispiel des erfindungsgemäßen Aufprall-Früherfassungssystems
für ein
mit einem Stoßstangen-Airbag
ausgerüstetes
Fahrzeug zeigt. Das Aufprall-Früherfassungssystem 10 beinhaltet
die Steuerung 12, welche vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor
aufbauende Steuerung ist, die wiederum mit einem Speicher 14 und
einem Taktgeber 16 gekoppelt ist.
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Der
Speicher 14 und der Taktgeber 16 sind hier als
von der Steuerung 12 getrennte Komponenten dargestellt,
der Fachmann wird jedoch erkennen, daß der Speicher 14 und
der Taktgeber 16 in die Steuerung 12 mit integriert
werden können.
In ähnlicher
Weise kann die Steuerung 12 eine Komponente sein, oder
eine Sammlung von einzelnen Steuerkomponenten. Des weiteren können mehrere
Merkmale der Steuerung 12 in Programmform realisiert werden, der
Fachmann in der Technik wird jedoch auch erkennen, daß solche
Systeme in Form von physischen Komponenten, also sogenannter Hardware,
realisiert werden können.
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Der
Speicher 14 kann verschiedene Speicherformen annehmen,
einschließlich
Nurlesespeicher, Schreib- und Lesespeicher, elektrisch löschbare,
programmierbare Nurlesespeicher und Lebendspeicher. Der Speicher 14 wird
zur Speicherung unterschiedlicher Schwellenwerte und anderer Parameter
verwendet, wie nachstehend noch näher beschrieben werden soll.
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Der
Taktgeber 16 ist ein Taktgeber wie der Zeitimpulsgeber
einer zentralen Rechnereinheit innerhalb der Steuerung 12.
Der Taktgeber kann die Dauer der unterschiedlichen Ereignisse zeitlich
bestimmen und vorwärts
und rückwärts zählen. Von
der Zeit ausgehend kann z.B. die Beschleunigung des Fahrzeuges anhand
einer Geschwindigkeit bestimmt werden.
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Ein
Fernobjektsensor 18 ist auch mit der Steuerung 12 gekoppelt.
Der Fernobjekt sensor 18 erzeugt ein Objektsignal in Gegenwart
eines Objektes in seinem Blickfeld (2).
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Der
Fernobjektsensor 18 kann von einem oder einer Kombination
von mehreren Sensor(en) gebildet sein, einschließlich eines Radars 22,
eines Lidars 24 und eines Sichtsystems 26. Das
Sichtsystem 26 kann aus einer oder mehreren Kameras, CCD oder
CMOS-Vorrichtungen bestehen.
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Darstellungsgemäß bilden
eine erste Kamera 28 und eine zweite Kamera 30 das
Sichtsystem 26. Sowohl das Radar 22 als auch das
Lidar 24 sind in der Lage, die Gegenwart und den Abstand
eines Objektes in bezug auf das Fahrzeug zu erfassen und können auch
fähig sein,
die Größe des Objekts
zu erfassen. Das Kamerasystem kann auch fähig sein, das Objekt und den
Abstand des Objektes vom Fahrzeug zu erfassen.
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Alternativ
dazu kann das Radar 22 oder Lidar 24 dazu eingesetzt
werden, ein Objekt innerhalb eines Erfassungsbereiches zu erfassen,
und das Sichtsystem 26 kann dazu eingesetzt werden, die
Gegenwart des Objekts in der Erfassungszone zu bestätigen. Das
aus der Kamera 28 und der Kamera 30 bestehende
Sichtsystem alleine kann etablierte Triangulationstechniken oder
andere, auf optischer Erfassung beruhende Techniken verwenden, um
die Gegenwart eines Objekts zu erfassen, den Abstand des Objekts
vom Fahrzeug zu bestimmen, und die Relativgeschwindigkeit des Objektes
in bezug auf das Primärfahrzeug
sowie die Größe des Objekts
zu bestimmen. Die Objektgröße kann
solche Informationen wie die Objektfläche, das Volumen, die Höhe, die
Breite oder auch Kombinationen derselben beinhalten. Die Kameras
sind vorzugsweise Hochgeschwindigkeitskameras, die mit einer Taktzahl über 50 Hz
arbeiten. Ein geeignetes Beispiel ist eine auf CMOS basierende Kamera
mit hohem Dynamikbereich, welche in der Lage ist, selbst unter sehr
unterschiedlichen Licht- und Kontrastbedingungen zu arbeiten.
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Ein
Empfänger 31 kann
ebenfalls im Objektsensor 18 mit eingebunden sein. Der Empfänger 31 kann
eine unabhängige
Vorrichtung sein und ist ebenfalls mit der Steuerung 12 gekoppelt.
Empfänger 31 wird
dazu verwendet, Signale von anderen Fahrzeugen oder Fahrzeugtranspondern
zu empfangen.
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Ein
Fahrzeugdynamikdetektor 32 kann ebenfalls mit der Steuerung 12 gekoppelt
sein. Der Fahrzeugdynamikdetektor 32 erzeugt ein Signal
oder Signale, das/die die Dynamikbedingungen des Fahrzeuges anzeigt/anzeigen.
Der Fahrzeugdynamikdetektor 32 kann verschiedene Anzahlen
oder Kombinationen von Sensoren umfassen, beinhaltet aber vorzugsweise
einen Geschwindigkeitssensor 34, einen Giergeschwindigkeitssensor 36 und
einen Lenkradeinschlagwinkelsensor 38. Zusätzlich dazu
kann auch ein Längsbeschleunigungssensor 40 mit
in den Fahrzeugdynamikdetektor 32 eingebaut sein. Der Längsbeschleunigungssensor
kann der Steuerung 12 bestimmte Angaben zur Fahrcharakteristik
des Insassen machen, wie z.B. die Betätigung der Bremsen oder Beschleunigungen.
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Der
Geschwindigkeitssensor 34 kann einer von vielen, dem Fachmann
in der Technik bekannten Geschwindigkeitssensoren sein. So kann
z.B. ein geeigneter Geschwindigkeitssensor einen Sensor an jedem
Rad beinhalten, wobei dann durch die Steuerung 12 ein Mittelwert
bestimmt wird. Die Steuerung 12 kann die Raddrehzahlen
kontrollieren, um so die Fahrzeuggeschwindigkeit zu kontrollieren.
Geeignete Typen von Geschwindigkeitssensoren 34 beinhalten
z.B. Zweiradsensoren, wie sie in Antiblockiersystemen von Bremsanlagen
eingesetzt werden.
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Ein
Giergeschwindigkeitssensor 36 liefert vorzugsweise ein
Signal der Giergeschwindigkeit um den Schwerpunkt des Fahrzeuges
herum. Die Giergeschwindigkeit mißt die Rotationsneigung des
Fahrzeuges um eine Achse normal zur Fahrbahnoberfläche. Zwar
ist der Giergeschwindigkeitssensor 36 vorzugsweise im Fahrzeugschwerpunkt
angeordnet, der Fachmann in der Technik wird jedoch erkennen, daß der Giergeschwindigkeitssensor
auch an verschiedenen anderen Stellen des Fahrzeuges angeordnet sein
kann und dann entweder durch Berechnungen im Giergeschwindig keitssensor
oder durch Berechnungen in der Steuerung 12 in bekannter
Weise auf den Fahrzeugschwerpunkt übertragen werden kann.
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Der
Lenkeinschlagwinkelsensor 38 liefert ein Lenkradeinschlagwinkelsignal
an die Steuerung 12. Das Lenkradeinschlagwinkelsignal entspricht
dem Lenkwinkel am Handlenkrad des Kraftfahrzeuges. Der Giergeschwindigkeitssensor 36 und
der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 oder auch der Lenkradwinkelsensor 38 alleine
oder auch eine Kombination der obengenannten Sensoren kann/können dazu eingesetzt
werden, die Kinematik des Fahrzeuges anzuzeigen, wie dies in der
Technik bekannt ist.
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Der
Längsbeschleunigungssensor 40 kann ein
separater Sensor sein oder als Wert abgeleitet werden. Das heißt, die
Geschwindigkeitsänderung über einen
vorgegebenen Zeitraum ist als Beschleunigung definiert. Durch Messen
der Geschwindigkeit anhand des Geschwindigkeitssensors 34 und
der Zeit anhand des Taktgebers 16 kann ein Näherungswert
der Beschleunigung oder Verzögerung
ermittelt werden. Bei Fahrzeugen mit solchen Systemen wie Gierregelung
oder Überschlagregelung
kann ein solcher Sensor schon im Fahrzeug mit eingebaut sein.
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Ein
Aufprallsensor 49 kann einen oder mehrere Beschleunigungsmesser
beinhalten, der/die an verschiedenen Stellen überall im Fahrzeug angeordnet
ist/sind, um einen Aufprall auf ein Objekt zu bestätigen, wie
dies in der Technik für
die Entfaltung von Fahrzeuginsassen-Airbags bekannt ist.
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Ein
globales Positionierungssystem (GPS) 46 kann auch mit der
Steuerung 12 gekoppelt sein. Das GPS 46 erzeugt
ein Fahrzeugpositionssignal des Primärfahrzeuges in Reaktion auf
zwei Satelliten.
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Die
Steuerung 12 kann diese Informationen dazu verwenden, die
Relativposition des Primärfahrzeuges
und des Zielfahrzeuges zu bestimmen.
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Ein
Transponder 42 kann ebenfalls mit der Steuerung 12 gekuppelt
sein, und kann Informationen von der Steuerung 12 erzeugen
und in Reaktion auf ein vorgegebenes Frequenzsignal von einem anderen
Fahrzeug an diese anderen Fahrzeuge weiterleiten. Auch kann der
Transponder 42 ständig
aktiviert bleiben und Fahrzeuginformationen an andere Fahrzeuge
senden. Der Transponder 42 und der Empfänger 31 können an
einer gemeinsamen Stelle angeordnet sein und einteilig ausgebildet
sein.
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Ein
Bremssystemsensor 44 kann ebenfalls mit der Steuerung 12 gekoppelt
sein. Der Bremssystemsensor 44 kann von einem Sensor oder
von Sensoren gebildet werden, wie z.B. einem Bremspedal-Stellungssensor
oder einem Bremsdrucksensor. Die Bremssystemzustände können dazu verwendet werden,
die Fahrcharakteristik des Insassen zu bestimmen, und eine verbesserte
Aufprallvorhersage zu stellen, und damit eine verbesserte Entfaltungsentscheidung
für die
Gegenmaßnahme
zu ermöglichen.
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Die
Steuerung 12 wird dazu eingesetzt, die Aktivierung eines
Gegenmaßnahmensystems 48 zu steuern.
Jede Gegenmaßnahme
kann einen damit verbundenen eigenen Stellantrieb beinhalten. In
diesem Falle kann die Steuerung 12 die einzelnen Gegenmaßnahmen-Stellantriebe
individuell ansteuern, um die jeweilige besondere Gegenmaßnahme zu
aktivieren. Verschiedene Arten von Gegenmaßnahmensystemen sind dem Fachmann
in der Technik bekannt und geläufig.
Beispiele einer Gegenmaßnahme
innerhalb des Gegenmaßnahmensystems
beinhalten Sicherheitsgurtstraffer, Verstellung der Stoßstangenhöhe einschließlich Absenken
des Fahrzeugbugs, Bremsen, vorsorgliches Schärfen der internen Airbags,
die Entfaltung von externen und internen Airbags, Pedalsteuerung,
Lenksäulenpositionierung, und
die Steuerung von Kopf- und Knieschutzkissen.
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Vorzugsweise
ist die Steuerung 12 so programmiert, daß die passende
Gegenmaßnahme
in Reaktion auf die Eingänge
von den verschiedenen Sensoren aktiviert wird.
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Insofern
manche Gegenmaßnahmensysteme,
wenn sie aktiviert sind, die Fahrzeugaufpralldynamik ganz wesentlich
verändern,
zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die Wirksamkeit derjenigen Gegenmaßnahmen,
die direkt auf die Fahrzeuginsassen einwirken, zu optimieren. In
der nachstehenden Beschreibung stellt das Stoßstangen-Airbagsystem des Fahrzeuges ein Beispiel
einer Gegenmaßnahme
dar, die die Aufpralldynamik des Fahrzeuges beeinflußt, und
das Insassen-Airbagsystem ist ein Beispiel einer Gegenmaßnahme,
die adaptiv in Reaktion auf die Entfaltung des Fahrzeugstoßstangen-Airbagsystems
gesteuert wird.
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Der
Einfluß auf
die Fahrzeugaufpralldynamik ist z.B. aus 4 ersichtlich,
welche einen Graphen eines Aufprallimpulses eines Fahrzeuges mit
56 km/h auf ein starres Hindernis (Barriere) für ein Fahrzeug jeweils mit
und ohne Stoßstangen-Airbagsystem
darstellt. Wie in der 4 erkennbar ist, minimiert die
Entfaltung des Stoßstangen-Airbags die Höhe des Aufprallimpulses
für einen
56 km/h-Frontalaufprall auf eine starre Wand. Das Profil des Verzögerungsimpulses
mit entfalteten Stoßstangen-Airbags unterscheidet
sich ganz deutlich von dem Verzögerungsimpulsprofil
ohne entfaltete Stoßstangen-Airbags.
Ein Vergleich der beiden Profile in 4 zeigt,
daß es
vorteilhaft wäre,
insbesondere das Entfaltungsprogramm des internen Insassen-Airbagsystems mit
dem passenden Fahrzeugaufprallimpulsprofil sowohl in derjenigen
Aufprallsituation zu koordinieren, in welcher das Stoßstangen-Airbagsystem
entfaltet ist, als auch in derjenigen Aufprallsituation, in welcher
das Stoßstangen-Airbagsystem
nicht entfaltet ist.
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5 ist
ein logisches Flußdiagramm
für ein adaptives
Sicherheitssystem für
ein mit einem Stoßstangen-Airbagsystem
ausgestattetes Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Auch hier wird das adaptive Sicherheitssystem mit
Bezug auf die Entfaltung eines Stoßstangen-Airbags beschrieben,
sowie auf die daraus resultierende Änderung der Entfaltung des
internen Insassen-Airbags, die sich daraus ergibt. Im weitesten
Sinne ermittelt das vorliegende Verfahren jedoch, ob ein Fahrzeugsicherheitssystem
entfaltet wird, welches die Fahrzeugaufpralldynamik verändern kann,
und modifiziert dementsprechend die Aktivierungscharakteristik der
anderen Fahrzeugsicherheitssysteme, die auf das zu erwartende Fahrzeugaufprallprofil
hin optimiert werden sollen.
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In
dem Beispiel nach 5 beginnt die Logik in Schritt 100,
wo das Aufprall-Früherfassungssystem
das Sichtfeld des Sensors auf potentielle Objekte hin überwacht.
Wird ein Objekt vom Aufprall-Früherfassungssystem
in Schritt 102 erfaßt,
wird in Schritt 104 die Geschwindigkeit (VH)
des Primärfahrzeuges ermittelt.
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Die
Geschwindigkeit des Primärfahrzeuges wird
dazu eingesetzt zu bestimmen, ob die Stoßstangen-Airbags entfaltet
werden sollen. In bestimmten Situationen kann es unerwünscht sein,
die Stoßstangen-Airbags
des Fahrzeuges zu entfalten. Um die Reparaturkosten zu minimieren,
können
die Stoßstangen-Airbags
z.B. in Aufprallsituationen mit niedriger Relativgeschwindigkeit
nicht entfaltet werden, wenn sie kaum oder gar keine zusätzliche
Insassen-Sicherheitsverbesserung bringen, die Reparaturkosten für das Fahrzeug
aber deutlich erhöhen. Niedrige
Relativgeschwindigkeiten können
z.B. Geschwindigkeiten bis 22 km/h sein. Zusätzlich kann die Entfaltung
der Stoßstangen-Airbags
aufgrund von Echtzeit-Leistungsgrenzen des Aufprall-Früherfassungssystems
unter bestimmten Bedingungen nicht befohlen werden, oder die Airbags
können
keine Zeit haben, sich zu entfalten, wie z.B. in Aufprallsituationen
mit sehr hohen Relativgeschwindigkeiten, oder wenn das Erfassungssystem
das Aufprallobjekt nicht "sehen" kann, wie z.B. bei
einem Seitenaufprall mit hoher Geschwindigkeit. Solche hohen Relativgeschwindigkeiten
können
z.B. Geschwindigkeiten oberhalb 72 km/h sein. Hierzu wird in Schritt 106 bestimmt,
ob die Geschwindigkeit des Primärfahrzeuges über einer
unteren Grenzgeschwindigkeit (VL) liegt,
bei welcher das Stoßstangen-Airbagsystem
gegebenenfalls ausgelöst
werden kann. In ähnlicher Weise
wird die Relativgeschwindigkeit (VR) zwischen dem
Primärfahrzeug
und dem erfaßten
Objekt ermittelt, und dieser Wert wird dann in Schritt 110 mit
einer unteren Relativgeschwindigkeitsgrenze (VRL)
und einer oberen Relativgeschwindigkeitsgrenze (VRH)
verglichen.
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Die
Zuordnung einer oberen Relativgeschwindigkeitsgrenze ist hilfreich
dabei, die Zuverlässigkeit
des Stoßstangen-Airbagsystems
dadurch zu erhöhen,
daß unbeabsichtigte
Entfaltungen in bestimmten Situationen ausgeschlossen werden. Liegt die
Geschwindigkeit des Primärfahrzeuges über dem unteren
Grenzwert, und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Primärfahrzeug
und dem erfaßten
Objekt liegt innerhalb des für
die Entfaltung des Stoßstangen-Airbagsystems
angemessenen Bereiches, dann geht die Logik weiter zu Schritt 112,
wo eine Kollisionsgefahr zwischen dem Primärfahrzeug und dem erfaßten Objekt
beurteilt wird.
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Die
Bewertung der Kollisionsgefahr in Schritt 112 kann von
einem beliebigen bekannten Kollisionsgefahr-Frühbestimmungssystem durchgeführt werden,
einschließlich
einem mit mehreren Sensoren arbeitenden Aufprall-Früherfassungssystem,
wie es in den 2 und 3 dargestellt
ist.
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Ist
eine Kollision in höchstem
Maße wahrscheinlich,
wie durch die Kollisionsgefahrbewertung in Schritt 114 ermittelt
wurde, dann wird in Schritt 116 die Größe des Objekts bestimmt, z.B.
mit dem Sichtsystem oder dem Radarsystem. Liegt die Objektgröße in der
Ermittlung in Schritt 118 unter einem Schwellenwert (SC), kann es wünschenswert sein, das Stoßstangen-Airbagsystem
des Fahrzeuges nicht zu aktivieren. Wenn z.B. das erfaßte Objekt sehr
niedrig am Boden liegt oder sonst relativ klein oder sehr schmal
ist, wie z.B. ein Pfosten, kann das Stoßstangen-Airbagsystem unwirksam
sein, die Aufprallbeständigkeit
des Fahrzeuges zu verbessern. Ansonsten wird in Schritt 120 das
Stoßstangen-Airbagsystem
aktiviert, wenn die erfaßte
Größe des Objekts über dem
in Schritt 118 ermittelten Schwellenwert (SC)
liegt.
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Zu
diesem Zeitpunkt können
in Schritt 122 andere Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahmen
aktiviert werden, wie z.B. reversible Maßnahmen. Reversible, d.h. rückgängig machbare
Maßnahmen können eine
motorgetriebene Straffung der Insassen-Sicherheitsgurte beinhalten,
Einstellungen der Stoßstangenhöhe ein schließlich Absenken
des Fahrzeugbugs, Fahrzeugbremsung, die Vor-Schärfung von internen Insassen-Airbags,
die Aktivierung der Lenksäulenpositionierung,
die Positionierung aktiver Kopfrückhaltevorrichtungen
und die Aktivierung einer Kniepolstersteuerung. Auf diese Weise
können, wenn
z.B. der Aufprall durch die Fahrzeugaufprallsensoren oder die Beschleunigungssensoren
in Schritt 124 nicht bestätigt wird, die reversiblen
Gegenmaßnahmen
wieder in die normale Betriebsart zurückgeführt werden.
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Wird
jedoch das Aufprallereignis in Schritt 124 bestätigt, werden
die Aktivierungscharakteristika bestimmter Gegenmaßnahmen
so modifiziert, daß sie
dem Betrieb mit veränderter
Aufpralldynamik entsprechen. In diesem Falle werden in Schritt 126 die internen
Insassen-Airbags im Einklang mit dem Betrieb bei aktivierten Stoßstangen-Airbags entfaltet. Dies
kann einer Verzögerung
der Entfaltung aufgrund der zusätzlichen
energieschluckenden Komponente und erhöhten Länge der vorderen Knautschzone
entsprechen, die durch die Entfaltung der Stoßstangen-Airbags geschaffen
wird. Neben der Verzögerung
der Aktivierung der internen Airbags kann die Geschwindigkeit der
Entfaltung der Airbags und die Druckentlastungsgeschwindigkeit dieser
Airbags des weiteren so modifiziert werden, daß die Leistung der internen
Airbags für
diejenige Fahrzeugaufpralldynamik optimiert wird, die der Aufprallsituation
mit entfalteten Stoßstangen-Airbags
entspricht. Ist allerdings das Aufprallereignis bestätigt worden,
und das Stoßstangen-Airbagsystem
ist nicht entfaltet worden, können
die internen Airbags in herkömmlicher
Weise aktiviert werden. Dies würde
dann der Aktivierung der internen Airbags in derselben Art und Weise
entsprechen, als ob das Fahrzeug kein Stoßstangen-Airbagsystem besäße.
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Der
Einfluß des
Betriebes des internen Airbagsystems als Funktion des Aktivierungsstatus
des Stoßstangen-Airbagsystems
ist in 6 zu erkennen. 6 zeigt
einen Graphen der simulierten resultierenden Kopfbeschleunigungen
für einen
Insassen in einem Fahrzeug mit und ohne Stoßstangen-Airbagentfaltung bei
einem Frontalaufprall mit 56 km/h auf eine starre Wand. Die Kopfbeschleunigung
in 6 ist für
einen nicht angeschnallten Insassen dargestellt. Wie leicht ersichtlich
ist, erreicht die Kopfbeschleunigung in der Aufprallsituation ohne
Entfaltung des Stoßstangen-Airbags
ca. 55 ms nach dem Aufprall ungefähr 58 g. In dieser Situation
würden
die internen Airbags in herkömmlicher
Weise entfaltet werden, die für
normale Aufprallbedingungen optimiert ist. In dem Fall, wo der Stoßstangen-Airbag
entfaltet worden ist, würden
die internen Airbags dagegen für ein
allmählicher
ansteigendes und verzögertes
Verzögerungsprofil
(siehe 4) entfaltet. Die Linie in 6, die der
Entfaltung des Stoßstangen-Airbags vor
oder während
des Aufpralles entspricht, zeigt, wie die Leistung der internen
Airbags verbessert werden kann, um sich der Fahrzeugaufpralldynamik
besser anzupassen, die der Entfaltung des Stoßstangen-Airbags entspricht.
In diesem Beispiel wurde die resultierende Kopfbeschleunigung auf
etwa 43 g gesenkt und bis auf ca. 80 ms nach dem Aufprall verzögert. Eine ähnlich verbesserte
Sicherheitswirkung kann jeweils mit und ohne Entfaltung des Stoßstangen-Airbags bei den Fahrer-Oberkörperbeschleunigungen erwartet
werden.
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Aus
der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß zum Stand
der Technik ein neues und verbessertes adaptives Sicherheitssystem
für ein
mit einem Stoßstangen-Airbag ausgestattetes
Fahrzeug beigetragen wurde, das Vorteile gegenüber Sicherheitssystemen nach
dem bisherigen Stand der Technik bietet.
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In
dieser Hinsicht sichert die vorliegende Erfindung die Entfaltung
von Gegenmaßnahmen
für ein Aufprallszenario,
in welchem die Stoßstangen-Airbags
nicht entfaltet worden sind, und worin die Fahrzeug-Aufpralldynamik
die gleiche wie bei Fahrzeugen ohne Stoßstangen-Airbags ist, und ein
modifiziertes Gegenmaßnahmen-Entfaltungsprogramm
für ein
zweites Aufprallszenario, in welchem die Stoßstangen-Airbags des Fahrzeuges richtig entfaltet worden
sind, mit der daraus resultierenden Änderung der Fahrzeug-Aufpralldynamik.
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Zwar
ist die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsform(en)
beschrieben worden, es versteht sich für den Fachmann in der Technik
jedoch von selbst, daß die
Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt
ist, und daß verschiedene
Alternativen und Abwandlungen ausgeführt werden können, ohne
sich damit von dem Rahmen der Erfindung zu entfernen.