SYSTEM UND VERFAHREN ZUM SCHUTZ EINES VERKEHRSTEILNEHMERS, INSBESONDERE FUSSGÄNGERSSYSTEM AND METHOD FOR PROTECTING A TRAFFIC PARTICIPANT, IN PARTICULAR PEDESTRIAN
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Schutzsystem für Verkehrsteilnehmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Schutzsysteme für Fahrzeuginsassen, wie insbesondereThe invention relates to a protection system for road users according to the preamble of claim 1. Protection systems for vehicle occupants, in particular
Gurtstraffer und Airbags, sind heute Serienstandard und werden praktisch für alle Fahrzeugklassen angeboten. Sie bieten einen optimalen Schutz für Fahrzeuginsassen und haben wesentlich dazu beigetragen, dass die Zahl der Unfallopfer zurückgegangen ist. Für einen verbesserten Schutz der schwächsten Verkehrsteilnehmer, der Fußgänger, wurde bisher vergleichsweise wenig erreicht. Es sind daher bereits gesetzgeberische Aktivitäten ins Auge gefasst, die eine Verbesserung der Schutzmöglichkeiten für Fußgänger durch gesetzliche Vorschriften zum Ziel haben. Zusätzlich haben sich die Fahrzeughersteller freiwillig verpflichtet, den Fußgängerschutz durch eine bessere Konstruktion der Fahrzeuge zu verbessern. So soll eine Verbesserung beispielsweise durch an Fußgänger angepasste Sensoren und Aktoren erreicht werden. Im Bereich der Sensoren sind vorwiegend Kontaktsensoren vorgesehen, die in der Stossstange angeordnet sind. Diese Kontaktsensoren, die sich vorzugsweise über die gesamte Breite der Stossstange erstrecken, basieren auf einer Kraftmessung oder einer Verformung. Beispiele für solche Kraftsensoren sindBelt tensioners and airbags are standard today and are offered for practically all vehicle classes. They offer optimal protection for vehicle occupants and have made a significant contribution to reducing the number of accident victims. So far, relatively little has been achieved to improve protection for the weakest road users, pedestrians. Legislative activities have therefore already been envisaged which aim to improve the protection options for pedestrians through statutory provisions. In addition, vehicle manufacturers have made a voluntary commitment to improve pedestrian protection through better vehicle construction. An improvement is to be achieved, for example, by sensors and actuators adapted to pedestrians. In the area of the sensors, primarily contact sensors are provided, which are arranged in the bumper. These contact sensors, which preferably extend over the entire width of the bumper, are based on a force measurement or a deformation. Examples of such force sensors are
Piezofolien, Dehnmessstreifen, Lichtsensoren oder Sensoren
aus einem Kompositwerkstoff. Bei VerformungsSensoren werden ebenfalls Lichtleiter oder einfache Kontaktschalter eingesetzt. Im Weiteren besteht die Möglichkeit, direkt an der sog. Crash-Box, verschiedene, die Beschleunigung oder Kräfte messende Sensoren anzubringen.Piezo foils, strain gauges, light sensors or sensors made of a composite material. Deformation sensors also use light guides or simple contact switches. Furthermore, there is the option of attaching various sensors that measure acceleration or forces directly to the so-called crash box.
Im Weiteren sind auch vorausschauende Sensoren, sogenannte Precrashsensoren, eingeplant, wie z.B. Video- oder Radarsensoren, die einen Fußgänger über eine Bildauswertung oder anhand der reflektieren Signale erkennen sollen.In addition, predictive sensors, so-called pre-crash sensors, are also planned, e.g. Video or radar sensors, which should recognize a pedestrian via an image evaluation or based on the reflected signals.
Als Schutzmittel für den Fußgänger können im Wesentlichen Airbagsysteme in den Rahmen der Windschutzscheibe bzw. in den Motorraum des Fahrzeugs integriert werden. Oder aber die Motorhaube des Fahrzeugs kann angehoben werden, um den Aufprall eines Fußgängers abzumildern. Ein Nachteil der bisher vorgeschlagenen Konzepte ist, dass keine Vorhersage über den Auftreffzeitpunkt und die Auftreffstelle besonders gefährdeter Körperteile des Fußgängers, insbesondere des Kopfes, auf die Motorhaube oder die Windschutzscheibe des Fahrzeugs gemacht werden kann.Airbag systems can essentially be integrated as protective means for the pedestrian in the frame of the windshield or in the engine compartment of the vehicle. Or the bonnet of the vehicle can be raised to alleviate the impact of a pedestrian. A disadvantage of the previously proposed concepts is that no prediction can be made about the point of impact and the point of impact of particularly vulnerable parts of the body of the pedestrian, in particular the head, on the hood or the windshield of the vehicle.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ein Schutzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht es insbesondere, die Auslösung der Schutzmittel für den Fußgänger zu verbessern, indem die Zeit und/oder der Ort des Kopfaufpralls vorhergesagt werden. Wenn die ungefähre Aufprallzeit und der eventuelle Aufprallort hinreichend genau bekannt wären, können ggf. vorhandene Schutzmittel wesentlich wirksamer eingesetzt werden. Insbesondere kann auch die Schutzwirkung an Fußgänger unterschiedlicher Größe besser angepasst werden, da vorhandene Schutzmittel für erwachsene Personen und Kinder in unterschiedlicher Weise eingesetzt
werden. Da es sich bei den allermeisten schweren Verletzungen der Fußgänger um Kopfverletzungen handelt, kann durch eine optimierte Auslösung der Schutzmittel in vielen Fällen eine schwere Verletzung vermieden werden. Die Erfindung geht dabei also von der Erkenntnis aus, dass neben anderen Parametern, die Größe eines Fußgängers von besonderer Bedeutung für den Einsatz der Schutzmittel ist. Mittels einer vorausschauenden Sensorik wird daher die Größe eines gefährdeten Fußgängers erfasst. Aus diesem erfassten Größenwert werden dann AufprallZeitpunkt und Aufprallort ermittelt. Mit Hilfe der so ermittelten Werte für Aufprallzeitpunkt und Aufprallort werden dann die Schutzmittel für den gefährdeten Fußgänger optimal gesteuert.A protection system with the features of claim 1 makes it possible, in particular, to improve the triggering of the protective means for the pedestrian by predicting the time and / or the location of the head impact. If the approximate impact time and the possible impact location were known with sufficient accuracy, existing protective agents can be used much more effectively. In particular, the protective effect on pedestrians of different sizes can also be better adapted, since existing protective means are used in different ways for adults and children become. Since most of the serious injuries to pedestrians are head injuries, optimized triggering of the protective equipment can prevent serious injuries in many cases. The invention is therefore based on the knowledge that, in addition to other parameters, the size of a pedestrian is of particular importance for the use of the protective means. The size of a pedestrian at risk is therefore detected by means of a forward-looking sensor system. The impact time and location are then determined from this recorded size value. With the help of the values determined in this way for the time of impact and the location of the impact, the protective means for the endangered pedestrian are optimally controlled.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
Figur 1 ein Blockdiagramm eines SchutzsystemsFigure 1 is a block diagram of a protection system
Figur 2 ein Fahrzeug und einen Fußgänger mit Erläuterung wichtiger geometrischer GrößenFigure 2 shows a vehicle and a pedestrian with an explanation of important geometric sizes
Figur 3 ein vereinfachtes Modell für die Vorhersage des AufprallZeitpunkts des Kopfs eines VerkehrsteilnehmersFIG. 3 shows a simplified model for the prediction of the impact time of the head of a road user
Figur 4 ein vereinfachtes Modell für die Vorhersage des Aufpralls auf der WindschutzscheibeFigure 4 is a simplified model for predicting the impact on the windshield
Figur 5 ein Ablaufdiagramm
Beschreibung der AusführungsbeispieleFigure 5 is a flow chart Description of the embodiments
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Schutzsystems 1. DasFigure 1 shows a block diagram of a protection system 1. Das
Schutzsystem umfasst ein Steuergerät 4. Eingangsseitig sind mit dem Steuergerät 4 Sensormittel 2, 3 verbunden. Als Sensormittel 2,3 können vorausschauende Sensoren und Aufprallsensoren vorgesehen sein. Ausgangsseitig sind mit dem Steuergerät 4 Schutzmittel 5, 6 für Verkehrsteilnehmer verbunden. Die Sensormittel 2,3 erfassen geometrische Parameter von Verkehrsteilnehmern, sowie Kontakte zwischen dem Fahrzeug und einem Verkehrsteilnehmer. Das Steuergerät 4 wertet die Signale der Sensormittel 2,3 aus und steuert in Abhängigkeit von dieser Auswertung, bei Vorliegen eines Kollisionsrisikos, die Schutzmittel 5,6 für die Verkehrsteilnehmer.Protection system comprises a control unit 4. Sensor means 2, 3 are connected to the control unit 4 on the input side. Predictive sensors and impact sensors can be provided as sensor means 2, 3. On the output side, protection means 5, 6 for road users are connected to the control unit 4. The sensor means 2, 3 record geometric parameters of road users, as well as contacts between the vehicle and a road user. The control unit 4 evaluates the signals from the sensor means 2, 3 and, depending on this evaluation, controls the protection means 5, 6 for the road users in the event of a collision risk.
Figur 2 zeigt, in schematischer Darstellung, ein Fahrzeug 8 und einen Verkehrsteilnehmer, nämlich einen Fußgänger 7, in einer typischen Kollisionssituation. Das Fahrzeug 8 umfasst neben den hier nicht sichtbar dargestellten Sensormitteln 2, 3 'eine Motorhaube 8.1, eine Windschutzscheibe 8.2, eine Stoßstange 9, sowie Schutzmittel 5,6 für Verkehrsteilnehmer, die hier ebenfalls lediglich schematisch, als entfalteter Airbag dargestellt sind. Wie aus den späteren Erläuterungen noch verständlich wird, kann auch die Motorhaube 8.1 des Fahrzeugs 8 als Schutzmittel eingesetzt werden. Der Fußgänger 7 ist durch geometrische Parameter, wie seine Körpergröße oder Höhe h und den Durchmesser d seines Kopfs 7.1 gekennzeichnet. Der Kopf 7.1 wird als ein besonders sensibler Körperteil des Fußgängers 7 betrachtet, der durch das Schutzsystem besonders geschützt werden soll. Mit LE ist der Kontaktpunkt zwischen dem Fußgänger 7 und dem Fahrzeug 8 im Kollisionsfall bezeichnet. Der Punkt LE hat einen Abstand LEH von der Straßenoberfläche und ist zugleich
der Drehpunkt, um den sich der Fußgänger 7 nach der Kollision dreht.FIG. 2 shows, in a schematic representation, a vehicle 8 and a road user, namely a pedestrian 7, in a typical collision situation. In addition to the sensor means 2, 3 'not shown here, the vehicle 8 includes a bonnet 8.1, a windshield 8.2, a bumper 9, and protective means 5, 6 for road users, which are also shown here only schematically as an unfolded airbag. As can be understood from the later explanations, the bonnet 8.1 of the vehicle 8 can also be used as a protective means. The pedestrian 7 is characterized by geometric parameters, such as his height or height h and the diameter d of his head 7.1. The head 7.1 is regarded as a particularly sensitive part of the body of the pedestrian 7, which is to be particularly protected by the protection system. LE is the contact point between pedestrian 7 and vehicle 8 in the event of a collision. The point LE has a distance LEH from the road surface and is at the same time the pivot point about which the pedestrian 7 turns after the collision.
Figur 3 zeigt skizzenhaft ein vereinfachtes Modell für die Vorhersage des Aufpralls des Kopfs 7.1 einesFigure 3 shows a sketch of a simplified model for predicting the impact of the head 7.1 of a
Verkehrsteilnehmers . Bei dieser Modellvorstellung wird angenommen, dass eine Kollision zwischen einem Fahrzeug 8 (Figur 2) und einem Verkehrsteilnehmer, insbesondere einem Fußgänger 7 (Figur 2), stattgefunden hat. Von dem Fahrzeug ist nur die Motorhaube 8.1 dargestellt, die um einen Winkel α in Bezug auf eine horizontale Ebene E angestellt ist und eine Länge LMH hat. Der Erstkontakt bei der Kollision zwischen dem Fahrzeug 8 und dem Fußgänger 7 hat an dem Punkt LE in dem vorderen Bereich des Fahrzeugs 8 stattgefunden. Dieser Punkt LE ist gleichzeitig der Drehpunkt, um den sich der Körper des Fußgängers 7 unfallbedingt dreht. Der Mittelpunkt M des Kopfs 7.1 des Fußgängers 7 ist um die Strecke L = h - LEH -d/2 von dem Drehpunkt LE entfernt. Zum Zeitpunkt der Kollision schließen der noch aufrecht stehende Fußgänger 7 und die Motorhaube 8.1 des Fahrzeugs 8 einen Winkel α ein. In Bezug auf das Fahrzeug 8 hat der Fußgänger 7 eine Relativgeschwindigkeit v. Nach der Kollision bewegt sich der Kopf 7.1 des Fußgängers 7 mit der Winkelgeschwindigkeit α auf die Motorhaube 8.1 zu.Road user. In this model presentation, it is assumed that a collision between a vehicle 8 (FIG. 2) and a road user, in particular a pedestrian 7 (FIG. 2), has taken place. Only the bonnet 8.1 of the vehicle is shown, which is set at an angle α with respect to a horizontal plane E and has a length LMH. The first contact in the collision between the vehicle 8 and the pedestrian 7 took place at the point LE in the front area of the vehicle 8. This point LE is also the fulcrum around which the body of the pedestrian 7 rotates due to an accident. The center M of the head 7.1 of the pedestrian 7 is at a distance L = h-LEH -d / 2 from the pivot point LE. At the time of the collision, the still standing pedestrian 7 and the bonnet 8.1 of the vehicle 8 enclose an angle α. With respect to the vehicle 8, the pedestrian 7 has a relative speed v. After the collision, the head 7.1 of the pedestrian 7 moves towards the bonnet 8.1 at the angular velocity α.
Falls, wie in Figur 4 dargestellt ist, die Strecke L größer ist als die Länge LMH der Motorhaube 8.1, so wird der Kopf 7.1 des Fußgängers 7 die Windschutzscheibe 8.2 des Fahrzeugs 8 treffen und nicht auf die Motorhaube 8.1 des Fahrzeugs 8 aufschlagen. Der voraussichtliche Aufprallort des Kopfs 7.1 auf der Windschutzscheibe 8.2 ist dabei um die Strecke L von dem Drehpunkt LE entfernt.If, as shown in FIG. 4, the distance L is greater than the length LMH of the bonnet 8.1, the head 7.1 of the pedestrian 7 will hit the windshield 8.2 of the vehicle 8 and will not hit the bonnet 8.1 of the vehicle 8. The probable impact location of the head 7.1 on the windshield 8.2 is at a distance L from the fulcrum LE.
Die Funktionsweise des Schutzsystems und das Verfahren für den Schutz von Verkehrsteilnehmern werden nun im Folgenden anhand des in Figur 5 schematisch dargestellten Abla fdiagramms
beschrieben. Das Verfahren lässt sich in vier Schritte 51 bis 54 gliedern .The mode of operation of the protection system and the method for the protection of road users will now be described in the following with the aid of the discharge diagram shown schematically in FIG described. The process can be divided into four steps 51 to 54.
In einem ersten Schritt 51 werden mittels einer vorrausschauenden Sensorik 5, 6 geometrische Parameter, wie insbesondere die Körpergröße des Fußgängers 7 bestimmt. Besonders vorteilhaft wird die Körpergröße des Fußgängers 7 mittels einer Stereokamera erfasst. Es können aber auch andere vorrausschauende Sensoren wie Laserscanner, Lidar-, Radar-, Ultraschall- oder Infrarotsensoren verwendet werden, um die Körpergröße des Fußgängers 7 zu bestimmen. Außerdem wird mit Hilfe der vorrausschauenden Sensorik 5,6 die Relativgeschwindigkeit v des Fußgängers 7 in Bezug auf das Fahrzeug 8 bestimmt. Falls diese Bestimmung der Relativgeschwindigkeit v des Fußgängers 7 mit dem zum Einsatz kommenden Sensor 5,6 nur relativ ungenau möglich ist, kann ersatzweise auch die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs 8 verwendet werden, da sich Fußgänger in der Regel deutlich langsamer als etwa 20km/h bewegen und gerade Unfälle mit einer Fahrgeschwindigkeit deutlich über 20km/h zu ernsten Verletzungen der Fußgänger führen.In a first step 51, geometric parameters, such as in particular the body size of the pedestrian 7, are determined by means of a forward-looking sensor system 5, 6. The body size of the pedestrian 7 is recorded particularly advantageously by means of a stereo camera. However, other predictive sensors such as laser scanners, lidar, radar, ultrasound or infrared sensors can also be used to determine the height of the pedestrian 7. In addition, the relative speed v of the pedestrian 7 in relation to the vehicle 8 is determined with the aid of the forward-looking sensor system 5, 6. If this determination of the relative speed v of the pedestrian 7 with the sensor 5, 6 used is only relatively imprecise, the speed of the vehicle 8 can also be used as an alternative, since pedestrians generally move much more slowly than about 20 km / h and Accidents with a driving speed of well over 20 km / h lead to serious injuries to pedestrians.
In einem zweiten Schritt 52 wird nun beobachtet, ob es zu einer Kollision zwischen dem Fußgänger 7 und dem Fahrzeug 8 kommt, ob also beispielsweise ein starker Aufprall des Fußgängers 7 auf die Vorderfront des Fahrzeugs 8 stattfindet. Dies kann mit Hilfe des vorrausschauenden Sensors und/oder mit den in dem Fahrzeug 8 angeordneten Kontaktsensoren erkannt werden. Bei manchen Kontaktsensoren kann vorteilhaft aus dem Signalverlauf auch die Relativgeschwindigkeit bestimmt werden.In a second step 52, it is now observed whether there is a collision between the pedestrian 7 and the vehicle 8, for example whether a strong impact of the pedestrian 7 on the front of the vehicle 8 occurs, for example. This can be recognized with the aid of the forward-looking sensor and / or with the contact sensors arranged in the vehicle 8. With some contact sensors, the relative speed can also advantageously be determined from the signal curve.
In einem dritten Verfahrensschritt 53 werden mit Hilfe der gemessenen Körpergröße des Fußgängers 7, derIn a third method step 53, the measured height of the pedestrian 7, the
Relativgeschwindigkeit v zwischen dem Fußgänger 7 und dem Fahrzeug 8 und weiteren bekannten Fahrzeugkenndaten die Zeit und der Ort
des drohenden Aufpralls berechnet. Es wird also beispielsweise ermittelt, wann und an welcher Stelle des Fahrzeugs 8 mit einem Aufprall des Kopfs 7.1 des Fußgängers 7 auf das Fahrzeug 8 zu rechnen ist. Dies wird anhand eines einfachen Modells unter Bezug auf Figur 4 erläutert.Relative speed v between the pedestrian 7 and the vehicle 8 and other known vehicle characteristics, the time and the location of the impending impact. It is thus determined, for example, when and at which point in vehicle 8 an impact of head 7.1 of pedestrian 7 on vehicle 8 is to be expected. This is explained using a simple model with reference to FIG. 4.
In diesem Modell (Figur 4) wird angenommen, dass der Fußgänger 7 mit seinen Beinen oder mit seiner Hüfte an dem obersten Punkt LE der Vorderfront (LE: Leading edge) des Fahrzeugs 8 anstößt, und dass der obere Teil des Körpers des Fußgängers 7, insbesondere also auch sein Kopf 7.1, eine Drehbewegung um diesen Punkt LE ausführt. Der Punkt LE befindet sich dabei in der Höhe LEH (Leading edge height) über der Oberfläche der Straße. Die Strecke L (Figur 3) ist die Strecke zwischen dem Punkt LE und dem Mittelpunkt des Kopfs 7.1 des Fußgängers 7. Wenn diese Strecke L kürzer als die Länge LMH der Motorhaube 8.1 des Fahrzeugs 8 ist, so wird der Kopf 7.1 nach dem Modell auf die Motorhaube 8.2 und nicht auf die Windschutzscheibe 8.1 des Fahrzeugs 8 aufprallen. Und zwar an dem Ort auf der Motorhaube 8.2, der um diese Strecke von LE entfernt ist, mit derselben y-Koordinate (DIN 70000) wie der Aufprallort auf der Stoßstange. Wenn man mit Hilfe der vorausschauenden und/oder der Kontaktsensoren den Ort des Zusammenstoßes in y-Richtung bestimmen kann, so kann der Auf rallort auf der Motorhaube 8.2 und/oder der Windschutzscheibe 8.1 ebenfalls in y-Richtung bestimmt werden.In this model (FIG. 4) it is assumed that the pedestrian 7 bumps with his legs or his hip at the uppermost point LE of the front front (LE: Leading edge) of the vehicle 8, and that the upper part of the body of the pedestrian 7, in particular also his head 7.1, performs a rotary movement around this point LE. The point LE is located at LEH (Leading edge height) above the surface of the street. The distance L (FIG. 3) is the distance between the point LE and the center of the head 7.1 of the pedestrian 7. If this distance L is shorter than the length LMH of the bonnet 8.1 of the vehicle 8, the head 7.1 is based on the model the bonnet 8.2 and not hit the windshield 8.1 of the vehicle 8. At the location on the bonnet 8.2, which is this distance from LE, with the same y-coordinate (DIN 70000) as the point of impact on the bumper. If one can determine the location of the collision in the y-direction with the help of the predictive and / or the contact sensors, then the location on the hood 8.2 and / or the windshield 8.1 can also be determined in the y-direction.
Der Kopf 7.1 des Fußgängers 7 trifft nach Überwindung des Winkels α auf die Motorhaube 8.2 des Fahrzeugs 8 auf . Der Winkel ist der Winkel zwischen der Motorhaube 8.2 und der Vertikalen und beträgt somit α = 90°-ß, wobei ß der Anstellungswinkel der Motorhaube 8.2 ist. Kennt man nun die Relativgeschwindigkeit v des Fußgängers 7 in Bezug auf das Fahrzeug 8 und die Länge der Strecke L zwischen dem Punkt LE und dem Kopf 7.1 des Fußgängers 7, so kann daraus die Winkelgeschwindigkeit und mit dieser der AufprallZeitpunkt t2 nach folgenden Beziehungen berechnet werden:
(1) α =90ß- =ωtThe head 7.1 of the pedestrian 7 strikes the bonnet 8.2 of the vehicle 8 after overcoming the angle α. The angle is the angle between the bonnet 8.2 and the vertical and is thus α = 90 ° -ß, where ß is the angle of attack of the bonnet 8.2. If one now knows the relative speed v of the pedestrian 7 in relation to the vehicle 8 and the length of the distance L between the point LE and the head 7.1 of the pedestrian 7, the angular speed and, with this, the impact time t2 can be calculated from the following relationships: (1) α = 90ß- = ωt
(2) ω = vlL(2) ω = vlL
(3) L =h L-Ε H-dl2(3) L = h L-Ε H-dl2
(4) L =B,9& -E H(4) L = B, 9 & -E H
Und somit gilt für den Aufprallzeitpunkt t2 :And thus the following applies for the point of impact t2:
(5) t2 =φc OL, S£ 5 $ /v(5) t2 = φc OL, S £ 5 $ / v
Dabei wurde angenommen, dass der Durchmesser d des Kopfs 7.1 des Fußgängers 7 einem Wert von ungefähr 10 % der Körpergröße des Fußgängers 7 entspricht. Falls mit Hilfe des vorrausschauenden Sensors auch der Kopfdurchmesser d des Fußgängers 7 ermittelt werden kann, so kann alternativ die folgende Beziehung für die Berechnung des Aufprallzeitpunkts verwendet werden:It was assumed that the diameter d of the head 7.1 of the pedestrian 7 corresponds to a value of approximately 10% of the body size of the pedestrian 7. If the forward-looking sensor can also be used to determine the head diameter d of the pedestrian 7, the following relationship can alternatively be used to calculate the time of impact:
(6) tl JM L lE lH^d I 2(6) tl JM L lE lH ^ d I 2
Die Höhe LEH des Punkts LE und der Anstellungswinkel ß der Motorhaube 8.2 sind Kenndaten des Fahrzeugs 8 und somit bekannt. DieThe height LEH of the point LE and the angle of attack β of the bonnet 8.2 are characteristic data of the vehicle 8 and are therefore known. The
Relativgeschwindigkeit v des Fußgängers 7 in Bezug auf das FahrzeugRelative speed v of the pedestrian 7 in relation to the vehicle
8 kann mit Hilfe der vorrauschschauenden Sensorik bestimmt werden.8 can be determined using the forward-looking sensor system.
Im Folgenden wird diese Modellvorstellung an einem konkretenIn the following, this model presentation is based on a concrete
Zahlenbeispiel verifiziert. Mit den Werten h = 1,80m, LEH =0,8m, d = 0,2m, ß=15°, v=40km/h = 11, 1 m/s, = 75° ergibt sich aus den Beziehungen:Numerical example verified. With the values h = 1.80m, LEH = 0.8m, d = 0.2m, ß = 15 °, v = 40km / h = 11, 1 m / s, = 75 °, the following results from the relationships:
(7) ω = l,31t
(8) t2 Φ , 3 b< t, 8 0m8-0 , l >/4 1 , lsf , l 0ώi 0 6 s(7) ω = 1.31t (8) t2 Φ, 3 b <t, 8 0m8-0, l> / 4 1, lsf, l 0ώi 0 6 s
Dieser Wert, wie auch andere Zahlenbeispiele, stimmen gut mit Werten aus der Literatur überein, die experimentell mit Dummies oder mit komplizierten Mehrkörpersimulationen erzielt wurden.This value, like other numerical examples, is in good agreement with values from the literature that were achieved experimentally with dummies or with complicated multi-body simulations.
Wenn die Strecke L größer als die Länge LM der Motorhaube 8.2 ist, so wird der Kopf 7.1 die Windschutzscheibe 8.1 und nicht die Motorhaube 8.2 treffen. Und zwar an dem Punkt der Windschutzscheibe 8.1, der gerade um die Länge L von dem Punkt LEH entfernt ist, mit derselben y-Koordinate (DIN 70000) wie der Aufprallort auf der Stoßstange 9. Zur Berechnung des Aufprallzeitpunktes muss einfach anstelle des Winkels der Winkel zwischen dem Aufprallpunkt auf der Windschutzscheibe 8.1 und dem Punkt LE verwendet werden (siehe hierzu Figur 4) . Der Aufprallzeitpunkt kann unter Zuhilfenahme des Winkels α leicht berechnet werden. Dies ergibt:If the distance L is greater than the length LM of the bonnet 8.2, the head 7.1 will hit the windshield 8.1 and not the bonnet 8.2. At the point on the windshield 8.1, which is just the length L from the point LEH, with the same y-coordinate (DIN 70000) as the point of impact on the bumper 9. To calculate the point of impact, simply use the angle instead of the angle be used between the point of impact on the windshield 8.1 and the point LE (see FIG. 4). The time of impact can easily be calculated using the angle α. This results in:
(9) t2 = 0- - <E 5J lv / v.(9) t2 = 0- - <E 5J lv / v.
Der Winkel α kann mit Kenntnis des Winkels α der Windschutzscheibe nach einfachen geometrischen Beziehungen berechnet werden.With knowledge of the angle α of the windshield, the angle α can be calculated using simple geometric relationships.
Dazu müssen die bekannten Werte in die GleichungTo do this, the known values must be in the equation
^ ~ Lc Iύf -M cHo sα ^ ~ Lc Iύf -M cHo sα
(7) tanδ = — Ls Bf -ύi sü nα(7) tanδ = - Ls Bf -ύi sü nα
eingesetzt und diese dann nach α aufgelöst werden.used and these are then resolved to α.
Alternativ zu dem beschriebenen Modell können andere, auch kompliziertere, Modelle verwendet werden. Jedoch werden in der
Praxis nur vergleichsweise einfache Modelle in Echtzeit für eine Auslöseentscheidung von Schutzmitteln 5,6 benutzt werden können. Die Abbildung von Körpergröße und Relativgeschwindigkeit auf den AufprallZeitpunkt und -ort des Kopfes 7.1 kann auch mit Hilfe einer Look-Up-Tabelle geschehen, die z.B. experimentell (mit Dummies) oder durch Simulationen ermittelte Werte enthält.As an alternative to the model described, other, even more complicated, models can be used. However, in the In practice, only comparatively simple models can be used in real time for a triggering decision of protective means 5, 6. The representation of body size and relative speed on the impact time and location of the head 7.1 can also be done with the help of a look-up table, which contains, for example, experimental (with dummies) or values determined by simulation.
In einem vierten Schritt 54 werden dann Schutzmittel 5,6 eingesetzt. Hat man nun den Aufprallzeitpunkt und den Aufprallort des Kopfs 7.1 auf die Motorhaube 8.1 bzw. die Windschutzscheibe 8.2 abgeschätzt, so können jetzt die Schutzmittel 5,6 optimal an diese Situation angepasst werden. Z.B. können bei einem bevorstehenden Aufprall auf die Windschutzscheibe 8.2 des Fahrzeugs 8 im richtigen Zeitpunkt Airbags als Schutzmittel gezündet werden, um den Kopf 7.1 des Fußgängers 7 zu schützen. Weiterhin kann bei einem bevorstehenden Aufprall auf die Motorhaube 8.1 des Fahrzeugs 8 die Motorhaube 8.1 zum genau richtigen Zeitpunkt an der richtigen Stelle angehoben werden, um dem aufprallenden Fußgänger 7 einen optimalen Schutz zu bieten. Dabei kann es eventuell vorteilhaft sein, wenn die Motorhaube 8.1 bei dem Kontakt mit dem aufprallenden Kopf 7.1 des Fußgängers 7 noch eine Restgeschwindigkeit aufweist, so dass ihre Rückhaltewirkung auf den Fußgänger 7 größer ist. Wenn nur noch eine vergleichsweise kurze Zeit bis zu dem Aufprall des Kopfs 7.1 zur Verfügung steht, was beispielsweise bei einem Kind der Fall ist, kann weiterhin eine schnelle Anhebung der Motorhaube 8.1 mit kurzem Hebeweg einer längeren Anhebung mit größerem Hebeweg vorgezogen werden. So können der zeitliche Verlauf und der maximale Hebeweg der Motorhaube 8.1 optimal gewählt werden.Protection means 5, 6 are then used in a fourth step 54. If one has now estimated the point of impact and the point of impact of the head 7.1 on the bonnet 8.1 or the windshield 8.2, the protective means 5, 6 can now be optimally adapted to this situation. For example, In the event of an impending impact on the windshield 8.2 of the vehicle 8, airbags can be triggered as a protective means at the right time in order to protect the head 7.1 of the pedestrian 7. Furthermore, in the event of an impending impact on the bonnet 8.1 of the vehicle 8, the bonnet 8.1 can be raised at the right place at the right time in order to offer the pedestrian 7 the best protection. It may be advantageous if the bonnet 8.1 still has a residual speed when it comes into contact with the impacting head 7.1 of the pedestrian 7, so that its restraining effect on the pedestrian 7 is greater. If there is only a comparatively short time until the head 7.1 hits, which is the case, for example, with a child, a quick lifting of the bonnet 8.1 with a short lifting path can be preferred to a longer lifting with a longer lifting path. In this way, the time course and the maximum lifting distance of the bonnet 8.1 can be optimally selected.
Alternativ zu dem beschriebenen Verfahren besteht auch dieAs an alternative to the described method, there is also
Möglichkeit, in dem ersten Verfahrensschritt 51 schon abzuschätzen, wie lange es dauern würde, bis der Kopf 7.1 die Motorhaube 8.1 oder die Windschutzscheibe 8.2 treffen würde, wenn der Fußgänger 7 von der Stoßstange 9 des Fahrzeugs 8 getroffen würde. Diese Information kann dann dazu benutzt werden, um den zweiten Verfahrensschritt 52
zu optimieren, da man weiß, wie viel Zeit für eine Auslöseentscheidung zur Verfügung steht. Als konkretes Beispiel werde eine Motorhaube 8.1 angenommen, die etwa 50 ms benötigt, um vollständig in ihre Schutzlage aufgestellt zu werden. Wenn man aus der Abschätzung des Aufprallzeitpunkts nun weiß, dass es etwa 60 ms dauert, bis der Kopf 7.1 des Fußgängers 7 aufprallen würde, so muss innerhalb von 10 ms eine Auslöseentscheidung aufgrund der Informationen des Kontakts mit der Stoßstange 9 getroffen werden. Wenn man allerdings berechnet hat, dass der Kopf 7.1 erst nach etwa 90ms auf die Motorhaube 8.1 aufprallt, so muss eine Entscheidung erst nach etwa 40ms getroffen werden. Da hier ein längerer Zeitraum für die Gewinnung von Informationen zur Verfügung steht, kann ggf. eine zuverlässigere Auslöseentscheidung herbeigeführt werden.Possibility in the first method step 51 to estimate how long it would take for the head 7.1 to hit the bonnet 8.1 or the windshield 8.2 if the pedestrian 7 were hit by the bumper 9 of the vehicle 8. This information can then be used to carry out the second method step 52 to optimize, because you know how much time is available for a trigger decision. A bonnet 8.1, which takes approximately 50 ms to be completely set up in its protective position, is assumed as a concrete example. If one knows from the estimation of the point in time of the impact that it takes about 60 ms for the head 7.1 of the pedestrian 7 to impact, then a triggering decision must be made within 10 ms based on the information from the contact with the bumper 9. However, if you have calculated that the head 7.1 only hits the bonnet 8.1 after about 90 ms, then a decision has to be made after about 40 ms. Since a longer period of time is available for the acquisition of information, a more reliable triggering decision can be made if necessary.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eineIn the embodiment described above, a
Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem Fußgänger, als einem der schwächsten und am meisten schutzbedürftigen Verkehrsteilnehmer, angenommen. Vorstellbar ist die Anwendung der erfinderischen Lösung auch bei Kollisionen, an denen Fahrzeuge und Fahrer von Zweiradfahrzeugen, wie beispielsweise Fahrrad- und/oder Motorradfahrer, beteiligt sind.
Collision between a vehicle and a pedestrian, assumed to be one of the weakest and most vulnerable road users. The use of the inventive solution is also conceivable in collisions in which vehicles and drivers of two-wheeled vehicles, such as, for example, cyclists and / or motorcyclists, are involved.