DE102022200951A1

DE102022200951A1 - Verfahren zum Aktivieren eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems sowie Fahrzeuginsassenrückhaltesystem

Info

Publication number: DE102022200951A1
Application number: DE102022200951.7A
Authority: DE
Inventors: Niels Christmann; Andreas Forster; Boris Steeger; Alexander Sauermann; Vishal MURALIDHARAN
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Aumovio Germany De GmbH
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2042-01-29
Also published as: DE102022200951B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktivieren eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems (2), bei dem erkannt wird, dass ein Aufprall eines Fahrzeuges (12) mit einer Wahrscheinlichkeit von <90 % bevorsteht, wobei ein Aufprallzeitpunkt (tA) vorausberechnet und Insassenparameter erfasst werden, wobei in Bezug auf wenigstens einen von einem Fahrzeuginsassen (10) besetzten Fahrzeugsitz (14) ein Sitzwinkel (α) erfasst und erkannt wird, dass dieser Sitzwinkel (α) größer ist als ein fahrzeugspezifischer Standardsitzwinkel αs= [105° - 115°]. Dann wird der Sitzwinkel (α) verringert, wobei der Sitzwinkel (α) innerhalb einer Zeitspanne von frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt (tA) verringert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystems (22), das insbesondere zur Ausführung des Verfahrens ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktivieren eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems sowie ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem, bei dem insbesondere dieses Verfahren durchgeführt wird.
Beim automatisierten oder autonomen Fahren wird ein Fahrer eines Fahrzeuges, der als Fahrzeuginsasse einen Fahrzeugsitz innerhalb des Fahrzeuges besetzt, das Fahrzeug selbst bzw. ein das Fahrzeug ansteuerndes System nicht mehr dauernd überwachen müssen. Dies führt dazu, dass der Fahrer während der Fahrt des Fahrzeuges eine ihm situativ angenehme Position auf dem Fahrzeugsitz einnehmen kann. Beispielsweise kann der Fahrer den Fahrzeugsitz in eine Schlafposition bringen, um so während der Fahrt auszuruhen.
Solche beliebigen Positionen der Fahrzeuginsassen während der Fahrt des Fahrzeuges führen jedoch dazu, dass bekannte Elemente von Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen wie beispielsweise Airbagsäcke, die aus dem Lenkrad heraus auslösen, oder Sicherheitsgurte im Falle eines Aufpralles des Fahrzeuges auf ein Hindernis nicht mehr oder nicht mehr optimal wirksam sein können. Daraus resultiert eine erhöhte Verletzungsgefahr des jeweiligen Fahrzeuginsassen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Aktivieren eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystem vorzuschlagen, das unabhängig von einer von einem Fahrzeuginsassen eingenommenen Position innerhalb des Fahrzeuges einen ausreichenden Schutz des Fahrzeuginsassen im Falle eines Aufpralles bereitstellen kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Aktivieren eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems mit der Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst. Ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem, das insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildet ist, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Verfahren zum Aktivieren eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems weist die folgenden Schritte auf:

- Erkennen, dass ein Aufprall mit einer Wahrscheinlichkeit von >90 % bevorsteht, wobei ein Aufprallzeitpunkt vorausberechnet wird;
- Erfassen von Insassenparametern, wobei in Bezug auf wenigstens einen von einem Fahrzeuginsassen besetzten Fahrzeugsitz ein Sitzwinkel α zwischen einer Sitzfläche und einer Lehnenfläche des Fahrzeugsitzes erfasst wird;
- Erkennen, dass der Sitzwinkel α größer ist als ein fahrzeugspezifischer Standardsitzwinkel α_s = [105° - 115°];
- Verringern des Sitzwinkels α;

Durch sogenannte Crash-Monitoring-Systeme ist es möglich, zu erkennen, wann ein Aufprall eines Fahrzeuges auf ein Hindernis, beispielsweise ein Zusammenstoß mit einem anderen Verkehrsteilnehmer, auch bei autonom angesteuerten Fahrzeugen nicht mehr zu vermeiden ist. Gleichzeitig ist es durch Crash-Monitoring-Systeme möglich zu berechnen, wann das Fahrzeug auf das Hindernis aufprallen wird, d.h. es ist möglich, den Aufprallzeitpunkt vorauszuberechnen.
Autonome Fahrzeuge können zumeist durch ihre Sensorik und Kommunikationseinrichtungen, die mit anderen Verkehrsteilnehmern in der Umgebung des betrachteten autonomen Fahrzeuges oder einem Backend kommunizieren, zumeist zeitlich ausreichend im Voraus erkennen, dass die Gefahr eines Aufpralls besteht. In der Regel ist das autonome Fahrzeug in der Lage, einen solchen Aufprall beispielsweise durch rechtzeitiges Abbremsen oder durch entsprechende Ausweichmanöver zu verhindern. Trotz dieser Möglichkeiten wird es auch beim autonomen Fahren nicht 100 % möglich sein, sämtliche Aufpralle des Fahrzeuges zu verhindern. Daher ist es wichtig, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um die Insassen des jeweiligen Fahrzeuges, dem ein Aufprall bevorsteht, bestmöglich zu schützen.
Andererseits sollen gerade beim autonomen Fahren die Fahrzeuginsassen durch solche Schutzmaßnahmen möglichst wenig gestört werden. Wenn beispielsweise ein Fahrzeuginsasse auf einem entsprechend positionierten Fahrzeugsitz schläft, kann es für den Fahrzeuginsassen sehr unkomfortabel sein, wenn bei allen möglichen potentiellen Aufprallsituationen ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem aktiviert wird.
Daher ist es zunächst wichtig, zu erkennen, wann eine Aktivierung des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems überhaupt nötig ist, wobei dies erst dann geboten ist, wenn ein Aufprall mit einer Wahrscheinlichkeit von über 90 % bevorsteht und somit höchstwahrscheinlich nicht mehr zu vermeiden ist. Je nach Leistungsfähigkeit der Sensorik des betrachteten Fahrzeuges ist es auch möglich, zu erkennen, dass der Aufprall mit einer höheren Wahrscheinlichkeit von bis zu 99 % bevorsteht, um sicher zu sein, dass das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem nur dann aktiviert wird, wenn es unbedingt nötig ist. Wichtig ist hier insbesondere, dass das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem nicht aktiviert wird, wenn die Mindestwahrscheinlichkeit für einen unvermeidbaren Aufprall nicht erreicht ist.
Wenn nun erkannt worden ist, dass ein Aufprall mit einer Wahrscheinlichkeit von > 90 % bevorsteht, werden Insassenparameter von wenigstens einem Fahrzeuginsassen erfasst, um das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem basierend auf diesen erfassten Fahrzeuginsassenparameter zu aktivieren.
Ein besonders wichtiger Fahrzeuginsassenparameter ist dabei der Sitzwinkel α zwischen einer Sitzfläche und einer Lehnenfläche des Fahrzeugsitzes, auf dem der Fahrzeuginsasse sitzt. Ist der Sitzwinkel α besonders groß, kann daraus geschlossen werden, dass sich der Fahrzeuginsasse in einer liegenden Position und beispielsweise vollkommen in Ruhe befindet. Dies ist jedoch auch eine Position, in der der Fahrzeuginsasse besonders ungeschützt ist, da Standard-Sicherheitsgurte beim Aufprall nicht ausreichend verhindern können, dass der Fahrzeuginsasse nach vorne geschleudert wird. Deshalb ist es besonders wichtig, dass der wenigstens eine Fahrzeuginsasse in einen optimalen Sitzwinkel α gebracht wird.
Der optimale Sitzwinkel α_opt, auf den für gewöhnlich die Elemente eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems, wie beispielsweise die Sicherheitsgurte, optimiert sind, ist ein fahrzeugspezifischer Standardwinkel α_s, der zum Führen des Fahrzeugs ideal und daher zur Homologation des Fahrzeugs bezüglich Crash-Sicherheit als Standardwinkel α_s vorgegeben ist. Der Standardwinkel α_s ist demnach über gesetzliche Anforderungen für die Zulassung jedes Fahrzeuges geregelt. Im Allgemeinen liegen diese fahrzeugspezifischen Standardwinkel α_s in einem Intervall von [105° - 115°] zwischen Sitzfläche und Lehnenfläche des Fahrzeugsitzes. Das heißt, der optimale Sitzwinkel α_opt bzw. der Standardwinkel α_s geht zwischen 15° bis 25° über einen 90°-Winkel zwischen Sitzfläche und Lehnenfläche hinaus.
Wird nun erkannt, dass der Sitzwinkel α größer ist als dieser optimale fahrzeugspezifische Standardsitzwinkel α_s = [105° - 115°], wird das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem derart aktiviert, dass dieser Sitzwinkel α verringert wird.
Um größtmöglichen Komfort für den Fahrzeuginsassen zu ermöglichen, wird der Sitzwinkel α jedoch erst innerhalb einer Zeitspanne von frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt verringert.
Je nach möglicher Verstellgeschwindigkeit der Elemente des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems ist es auch möglich, die Zeitspanne vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt, in der eine Verstellung von Elementen des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems erfolgt, noch geringer als 1000 ms zu definieren und beispielsweise erst in einem Intervall zwischen 200 ms und 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem zu aktivieren. Grundsätzlich ist es jedoch vorteilhaft, eine Puffer-Zeitspanne von etwa 50 ms als Abstand zwischen dem Abschluss der Fahrzeugsitzverstellung und dem Aufprallzeitpunkt des Fahrzeugs vorzusehen, damit eine Vorbeschleunigung des Fahrzeuginsassen durch das Aufstellen des Fahrzeugsitzes sich nicht negativ auf die Schutzwirkung des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems auswirkt.
Wird die Zeitspanne vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt, wann frühestens das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem aktiviert werden darf, auf 1000 ms gesetzt, trägt dies einerseits zum Komfort des Fahrzeuginsassen bei, hilft jedoch auch, zu verhindern, dass das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem fälschlicherweise aktiviert wird, wenn die Sensorik beispielsweise wegen Fehldetektionen fälschlicherweise einen Aufprall erkennt.
Vorzugsweise wird der Sitzwinkel α bis auf α = α_s verringert.
Wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt der Sitzwinkel α = α_s nicht innerhalb eines vordefinierten Toleranzintervalls von [± 5° - ±15°], insbesondere innerhalb eines vordefinierten Toleranzwertes von ±10°, erreicht werden kann, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Sicherheitsgurtes angepasst. Dabei wird insbesondere das Gurtkraftniveau in Abhängigkeit von dem innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt erreichbaren Sitzwinkel α reduziert.
Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Fahrzeuginsasse vollständig in Liegeposition ist, wodurch die zur Verfügung stehende Zeitspanne nicht mehr ausreicht, den Sitzwinkel α soweit zu verringern, dass α_s erreicht werden kann. In diesem Fall, in dem die Sitzwinkelverstellung nicht vollständig gelingt oder nicht möglich ist, wird vorzugsweise das Gurtkraftniveau angepasst. So wird vorteilhaft das Gurtkraftniveau reduziert, z.B. durch Runterschalten auf eine niedrigere Stufe eines adaptiven Gurtkraftbegrenzers, wenn der Lehnenflächen- bzw. Torsowinkel des Fahrzeuginsassen mehr als 10° - 15° vom Standardwinkel α_s abweicht. Dies führt vorteilhaft dazu, dass es dem Fahrzeuginsassen erleichtert wird, mit dem Oberkörper nach vorne zu rotieren, d.h. sich aufzurichten, und damit den zur Verzögerung zur Verfügung stehenden Raum bestmöglich auszunutzen.
Vorzugsweise wird in Bezug auf den wenigstens einen Fahrzeuginsassen ein Abstand d zwischen einer Nullposition des Fahrzeugsitzes, auf dem der Fahrzeuginsasse sitzt und der aktuellen Position des Fahrzeugsitzes erfasst, wobei der Abstand d verringert wird, wenn erkannt wird, dass der Abstand d größer ist als 30 mm, wobei der Abstand d innerhalb einer Zeitspanne von frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt verringert wird.
Der Abstand d von der Nullposition ist richtungsunabhängig zu verstehen, sodass ein Abstand von d > 30 mm in Fahrtrichtung des Fahrzeuges, aber auch gegen die Fahrtrichtung des Fahrzeuges bedeuten kann.
Die Nullposition ist dabei eine vordefinierte Position des Fahrzeugsitzes, die anhand der Arm- und Beinlängen eines standardisierten Fahrzeuginsassen definiert wird. Die Nullposition ist somit die Position mit dem optimalen Abstand zu einem Lenkrad, in dem für gewöhnlich wenigstens ein ausgelöster Airbagsack als Element eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems angeordnet ist. Befindet sich nun der Fahrzeugsitz nicht in dieser optimalen Nullposition, in der bei einem Aufprall der Airbagsack seine optimale Wirkung entfalten kann, sondern ist aus dieser Nullposition heraus verschoben, ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem derart aktiviert wird, dass der Fahrzeugsitz in Richtung auf die Nullposition verschoben wird. Entsprechend wird der Abstand d des Fahrzeugsitzes in Richtung auf die Nullposition verringert. Auch hier wird vorteilhaft darauf geachtet, das Verschieben des Fahrzeugsitzes erst frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt zu aktivieren, um dem Fahrzeuginsassen einen größtmöglichen Komfort zu gewähren und um zu vermeiden, dass auf Fehldetektionen fälschlicherweise reagiert wird.
Vorteilhaft wird der Abstand d bis auf d = 0 mm verringert, wobei beim Aufprall wenigstens ein Airbagsack auslöst.
Dieser wenigstens eine Airbagsack ist vorteilhaft in einem Lenkrad im Inneren des Fahrzeuges angeordnet, so dass der Fahrzeuginsasse beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis von dem ausgelösten und somit aufgeblasenen Airbagsack aufgefangen wird, bevor der Fahrzeuginsasse auf Bauteile des Fahrzeuges, beispielsweise das Lenkrad, aufschlägt.
Vorteilhaft wird eine Summe einer Volumenausdehnung aller auslösenden Airbagsäcke in Abhängigkeit von dem innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt erreichbaren Abstand d angepasst.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung löst beim Aufprall zusätzlich zu dem wenigstens einen Airbagsack ein weiterer Airbagsack aus, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt ein Abstand von d < 100 mm nicht erreicht werden kann. Dabei ordnet sich der weitere Airbagsack vorzugsweise im ausgelösten Zustand zwischen dem ausgelösten Airbagsack und dem Fahrzeugsitz an.
In dem Fall, dass beim Aufprall der Fahrzeugsitz mit dem darauf sitzenden Fahrzeuginsassen zu weit von der Nullposition nach hinten weggerückt ist, reicht ein Standard-Airbagsack nicht aus, um den Fahrzeuginsassen beim Aufprall optimal aufzufangen. Daher wird vorteilhafterweise in einem solchen Fall die Volumenausdehnung durch Vorsehen eines weiteren Airbagsackes, der beispielsweise in fluider Verbindung mit dem Standard-Airbagsack ist, vergrößert, um so den zu großen Abstand zu überbrücken.
Der zusätzliche Airbagsack soll demgemäß gezündet werden, sobald ein Abstand des Fahrzeuginsassen zu einem Lenkrad (bzw. zu einer Instrumententafel für den Beifahrer) ein gewisses Maß überschreitet. Dieses Maß ist abhängig vom Design (Volumen) des zusätzlichen Airbagsackes, weshalb es möglich ist einen Abstand von 100 - 250 mm zu überbrücken, abhängig vom Volumen des zusätzlichen Airbagsackes.
Der kritische Abstand d, bei dem es sinnvoll ist, den zusätzlichen Airbagsackes zu zünden, ist dabei vorsteilhaft nach Verstellung des Fahrzeugsitzes zu messen bzw. zu prognostizieren.
Es sind bereits Airbagsysteme bekannt, bei denen Standard-Airbagsäcke zusätzliche adaptive Abströmöffnungen aufweisen, um sie speziell auf die Aufprallsituation angepasst aufzublasen. In dem Falle, dass der weitere Airbagsack auslöst, werden dieses adaptive Abströmöffnungen vorteilhaft geschlossen.
Bei dem Verfahren wird demgemäß die Situation innerhalb des Fahrzeuges über die Insassenparameter analysiert und entschieden, welche Elemente des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems wie aktiviert werden müssen, und zwar sowohl bevor der Aufprall stattfindet, als auch danach, um den Fahrzeuginsassen auf optimalste Weise zu schützen.
Gemäß des Verfahrens ist es daher möglich, einen adaptiven Fahrzeugsitz bereitzustellen, der vor dem Aufprall aktiviert wird, sowie entsprechende Rückhaltesysteme, wie Airbagsäcke und Sicherheitsgurte, die auf ideale Weise beim und nach dem Aufprall wirken.
Auch eine Kombination eines solchen adaptiven Fahrzeugsitzes mit den entsprechend aktivierten Rückhaltesystemen ist möglich.
Vorzugsweise werden weitere Insassenparameter erfasst, die sich insbesondere auf die Größe und das Gewicht des Fahrzeuginsassen beziehen. Dadurch ist es möglich, die Verstellung des Sitzwinkels α und des Abstandes d weiter an den Fahrzeuginsassen anzupassen. Beispielsweise muss ein Fahrzeugsitz, auf dem ein sehr großer und schwerer Mann (beispielsweise >1,9 m und mehr als 100 kg) in anderer Weise im Sitzwinkel α und im Abstand d angepasst werden, als ein Fahrzeugsitz, auf dem eine sehr kleine und leichte Frau (1,5 m und 45 kg) sitzt.
Abhängig von der Größe des Fahrzeuginsassen, die vorzugsweise durch entsprechende Sensoren erkannt wird, wird der Fahrzeugsitz vorteilhaft in eine für diesen Fahrzeuginsassen optimale Position verschoben. Für einen durchschnittlich großen Mann und einen großen Mann wären das z.B. jeweils deren spezifische Standardposition. Kleinere Fahrzeuginsassen als der durchschnittliche Mann würden aber beispielsweise mit dem Fahrzeugsitz aus der Standardposition, in der sie in der Lage wären, das Fahrzeug zu führen, nach hinten gefahren, um einen optimalen Abstand d zum Airbagsack zu haben.
Zusätzlich ist es auch optional möglich, die Geschwindigkeit und sonstige Dynamikparameter des Fahrzeuges selbst zu erfassen, um dies ebenfalls in die Aktivierungsparametrisierung des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems einfließen zu lassen.
Ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem weist einen Sicherheitsgurt, der mit einem Gurtkraftbegrenzer zum Einstellung einer Gurtspannung des Sicherheitsgurts in Wirkverbindung steht, sowie wenigstens einen Airbagsack auf, der zum Auslösen bei einem Aufprall ausgebildet ist. Weiter weist das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem eine Sitzwinkelverstelleinrichtung zum Verstellen eines Sitzwinkels α zwischen einer Sitzfläche und einer Lehnenfläche des Fahrzeugsitzes und eine Steuereinrichtung mit einem Sensorelement zum Erkennen, dass der Sitzwinkel α größer ist als ein fahrzeugspezifischer Standardsitzwinkel α_s = [105° - 115°], auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Sitzwinkelverstelleinrichtung innerhalb einer Zeitspanne von frühestens 1000 ms vor einem berechneten Aufprallzeitpunkt zum Verringern des Sitzwinkels α zu aktivieren.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den Gurtkraftbegrenzer zum Reduzieren eines Gurtkraftniveaus des Sicherheitsgurtes auf ein niedrigeres Niveau zu schalten, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt der Sitzwinkel α = α_s nicht innerhalb eines vordefinierten Toleranzintervalls von [± 5° - ±15°], insbesondere innerhalb eines vordefinierten Toleranzwertes von ±10°, erreicht werden kann.
Es wird also abhängig vom Sitzwinkel der Gurtkraftbegrenzer angepasst (liegend = niedriges Gurtkraftniveau, aufrecht = hohes Gurtkraftniveau
Vorteilhaft ist weiter eine Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung ein weiteres Sensorelement aufweist zum Erkennen, dass ein Abstand d zwischen einer Nullposition des Fahrzeugsitzes, auf dem der Fahrzeuginsasse sitzt, und der aktuellen Position des Fahrzeugsitzes größer als eine akzeptable Toleranz von 30 mm ist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung innerhalb einer Zeitspanne von frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt zum Verringern des Abstandes d zu aktivieren.
Vorzugsweise weist das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem einen weiteren Airbagsack auf, der im ausgelösten Zustand zum sich Anordnen zwischen dem ausgelösten Airbagsack und dem Fahrzeugsitz ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, bei dem Aufprall den weiteren Airbagsack zum Auslösen zu aktivieren, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt ein Abstand von d < 100 mm nicht erreicht werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht auf einen Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug mit einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem, das ein Airbagsystem sowie Sicherheitsgurte aufweist;
2 eine weitere Seitenansicht auf den Fahrzeuginsassen aus 1 nach einem Aufprall des Fahrzeuges, wobei das Airbagsystem zwei Airbagsäcke ausgelöst hat;
3 ein schematisches Flussdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zum Aktivieren des Fahrzeuginsassenrückhaltesystem aus 1;
4 ein schematisches Flussdiagramm mit weiteren Schritten des Verfahrens aus 3;
5 ein schematisches Flussdiagramm mit weiteren Schritten des Verfahrens aus 3 und 4; und
6 ein schematisches Flussdiagramm mit weiteren Schritten des Verfahrens gemäß 5.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht auf einen Fahrzeuginsassen 10 in einem Fahrzeug 12, der einen Fahrzeugsitz 14 besetzt. Der Fahrzeugsitz 14 ist in dem Fahrzeug 12 so positioniert, dass der Fahrzeuginsasse 10 entspannt ruhen kann, während das Fahrzeug 12 beispielsweise autonom fährt und keinen Eingriff des Fahrzeuginsassen 10 als Fahrer benötigt. In dieser für den Fahrzeuginsassen 10 entspannten Position weist der Fahrzeugsitz 14 zwischen einer Sitzfläche 16 und einer Lehnenfläche 18 einen Sitzwinkel α von etwa 120° auf. Damit ist der Sitzwinkel α in 1 deutlich größer als ein Standardsitzwinkel α_s bzw. optimaler Sitzwinkel α_opt von beispielsweise 105°.
Weiter ist in 1 der Fahrzeugsitz 14 soweit von einem Lenkrad 20 des Fahrzeuges 12 weggeschoben, dass der Fahrer eine große Beinfreiheit hat, aber auch gleichzeitig nicht mehr mit seinen Armen das Lenkrad 20 bedienen kann. Der Fahrzeugsitz 14 ist somit von einer Nullposition d₀ um einen Abstand d nach hinten verschoben. Die Nullposition d₀ ist die Standardposition des Fahrzeugsitzes 14, in der der Fahrzeuginsasse 10 als Fahrer das Fahrzeug 12 beim Fahrzeugführen optimal bedienen kann.
Das Fahrzeug 12 weist mehrere Elemente eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems 22 auf, insbesondere ein Airbagsystem 24 im Lenkrad 20 und einen Sicherheitsgurt 26.
Befindet sich der Fahrzeugsitz 14 in einer Standardposition, d.h. einerseits auf der Nullposition d₀ und andererseits im Standardsitzwinkel α_s = 105°, dann wirken die Elemente des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems 22, nämlich das Airbagsystem 24 und der Sicherheitsgurt 26, optimal bei einem Aufprall des Fahrzeuges 12.
Befindet sich der Fahrzeugsitz 14 jedoch, wie in 1 gezeigt, nicht in der Standardposition, sondern ist insbesondere in Liegeposition und vom Lenkrad 20 weg nach hinten gerückt, können weder der Sicherheitsgurt 26 noch das Airbagsystem 24 ihre optimale Wirkung entfalten und den Fahrzeuginsassen 10 bei einem Aufprall wirkungsvoll schützen.
Daher wird nun vorgeschlagen, den Fahrzeugsitz 14 dann, wenn ein Aufprall des Fahrzeuges 12 nicht zu vermeiden ist, möglichst nah an die Standardposition zu bringen, um den Fahrzeuginsassen 10 besser schützen zu können.
Dazu weist das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 22 eine Steuereinrichtung 28 mit mehreren Sensorelementen 30, 32 auf, die zum Erkennen der Positionierung des Fahrzeugsitzes 14 ausgebildet sind. Das Sensorelement 30 kann dabei erkennen, in welchem Sitzwinkel α der Fahrzeugsitz 14 eingestellt ist und insbesondere, ob dieser Sitzwinkel α größer ist als 105°. Das Sensorelement 32 ist dazu ausgebildet, zu erkennen, ob der Fahrzeugsitz 14 in der Nullposition d₀ angeordnet oder um einen Abstand d von dieser Nullposition d₀ beabstandet ist. Insbesondere erkennt das Sensorelement 32, ob ein Abstand d zwischen der Nullposition d₀ und der aktuellen Position des Fahrzeugsitzes 14 größer als 30 mm ist.
Wenn nun ein dem Fahrzeug 12 zugeordnetes Crash-Monitoring-System (nicht gezeigt) erkennt, dass ein Aufprall des Fahrzeuges 12 nicht mehr zu vermeiden ist, d.h. dass eine Wahrscheinlichkeit von >90 % besteht, dass ein Aufprall stattfindet, wird ein Aufprallzeitpunkt t_A berechnet.
An dem Fahrzeugsitz 14 ist eine Sitzwinkelverstelleinrichtung 34 angebracht, die integral als Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung 36 wirkt, und die von der Steuereinrichtung 28 aktiviert werden kann.
Befindet sich der Fahrzeugsitz 14 in einer ungünstigen Position, so dass das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 22 nicht optimal wirken kann, aktiviert die Steuereinrichtung 28 frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt t_A die Sitzwinkelverstelleinrichtung 34, um den Sitzwinkel α möglichst bis auf α = α_opt zu verringern.
Vorzugsweise aktiviert die Steuereinrichtung 28 auch die Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung 36, um den Abstand d zu verringern, so dass sich der Fahrzeugsitz 14 möglichst zum Aufprallzeitpunkt t_A in der Nullposition d₀ befindet.
Sowohl das Verstellen des Sitzwinkels α als auch das Verschieben des Fahrzeugsitzes 14 wird frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt t_A aktiviert, um den Fahrzeuginsassen 10 einerseits nicht zu stören, aber auch andererseits zu verhindern, dass aufgrund einer Fehldetektion unnötigerweise die Aufprallsituation vorbereitet wird.
Je nachdem welche Position der Fahrzeuginsasse 10 auf seinem Fahrzeugsitz 14 eingenommen hat, ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 28 nicht mehr in der Lage ist, den Fahrzeugsitz 14 über die Sitzwinkelverstelleinrichtung 34 bzw. die Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung 36 in die optimale Position, d.h. in den Standardwinkel α_s = 105° und in die Nullposition d₀ zu bringen.
Daher ist die Steuereinrichtung 28 auch dazu ausgebildet, einen Gurtkraftbegrenzer 38, der zum Einstellen eines Gurtkraftniveaus des Sicherheitsgurtes 26 vorgesehen ist, auf ein niedrigeres Niveau zu schalten. Wenn also innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt t_A der Sitzwinkel α = 105° nicht durch das Verstellen des Sitzwinkel α über die Sitzwinkelverstelleinrichtung 34 erreicht werden kann, reduziert die Steuereinrichtung 28 über den Gurtkraftbegrenzer 38 das Gurtkraftniveau des Sicherheitsgurtes 26. Dabei wird das Gurtkraftniveau in Abhängigkeit von dem innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt t_A erreichbaren Sitzwinkel α reduziert. D.h., kann ein Sitzwinkel α = 108° erreicht werden, wird das Gurtkraftniveau des Sicherheitsgurtes 26 nur minimal reduziert, während das Gurtkraftniveau des Sicherheitsgurtes 26 stark reduziert wird, wenn es lediglich möglich ist, einen Sitzwinkel α von 120° zu erreichen.
Weiter ist die Steuereinrichtung 28 auch dazu ausgebildet, das Airbagsystem 24 gezielt anzusteuern, d.h. wenigstens einen oder mehrere Airbagsäcke 40 zu aktivieren.
Grundsätzlich löst wenigstens ein Airbagsack 40, der zumeist im Lenkrad 20 angeordnet ist, beim Aufprall des Fahrzeuges 12 auf ein Hindernis aus, entfaltet sich und ordnet sich durch seine Volumenausdehnung zwischen dem Fahrzeuginsassen 10 und dem Lenkrad 20 an, so dass der Fahrzeuginsasse 10 von dem Airbagsack 40 beim Aufprall aufgefangen wird.
Erkennt das Sensorelement 32 nun, dass der Abstand d so groß ist, dass die Nullposition d₀ durch Verschieben des Fahrzeugsitzes 14 nicht innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bis zum Aufprallzeitpunkt t_A erreicht werden kann, steuert die Steuereinrichtung 28 das Airbagsystem 24 so an, dass die Volumenausdehnung aller im Airbagsystem 24 zur Verfügung stehenden Airbagsäcke 40 an den Abstand d angepasst wird. Dies kann, wie in 2 gezeigt, durch einen weiteren Airbagsack 40 erfolgen, der in Fluidverbindung mit dem üblichen Airbagsack 40 steht und sich beim Auslösen zusätzlich ausdehnt. Dadurch erhöht sich die Volumenausdehnung und der Abstand d kann überbrückt werden.
In 3 ist ein schematisches Flussdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zum Aktivieren des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems 22 gezeigt. In einem ersten Schritt wird erkannt, dass ein Aufprall mit einer Wahrscheinlichkeit von >90 % bevorsteht und gleichzeitig der Aufprallzeitpunkt t_A berechnet. Im nächsten Schritt werden dann Insassenparameter erfasst, insbesondere der Sitzwinkel α zwischen der Sitzfläche 16 und der Lehnenfläche 18. Im nächsten Schritt wird dann erkannt, ob der Sitzwinkel α größer ist als der Standardsitzwinkel α_s von z.B. 105°. Ist dies der Fall, wird zunächst abgewartet, bis nur noch eine geringe, vordefinierte Zeitspanne tt bis zum Aufprallzeitpunkt t_A zur Verfügung steht, insbesondere ist tt < 1000 ms. Erst dann wird in einem letzten Schritt der Sitzwinkel α verringert.
4 zeigt ein weiteres schematisches Flussdiagramm mit weiteren Schritten des mit Bezug auf 3 beschriebenen Verfahrens, wobei nach dem Erkennen, dass der Sitzwinkel α größer ist als der Standardsitzwinkel α_s zusätzlich in einem weiteren Schritt erkannt wird, dass ein durch das Verstellen der Lehnenfläche 18 erreichbarer Sitzwinkel α_f ebenfalls noch größer ist als der Standardsitzwinkel α_s, wobei eine Toleranz von beispielsweise 10° berücksichtigt wird. In einem weiteren Schritt wird über die Steuereinrichtung 28 das Gurtkraftniveau des Sicherheitsgurtes 26 entsprechend reduziert.
5 zeigt ein weiteres schematisches Flussdiagramm mit Schritten des Verfahrens zum Aktivieren des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems 22, bei dem zusätzlich zum in 3 und 4 gezeigten Verstellen des Sitzwinkels α weitere Schritte durchgeführt werden.
Auch hier wird im ersten Schritt erkannt, dass ein Aufprall mit einer Wahrscheinlichkeit von >90 % bevorsteht, wobei gleichzeitig der Aufprallzeitpunkt t_A berechnet wird. Im nächsten Schritt wird zusätzlich zum Sitzwinkel α als weiterer Insassenparameter der Abstand d erfasst und im nächsten Schritt erkannt, ob der Abstand d größer als 30 mm beträgt. Ist dies der Fall, wird ebenfalls abgewartet, bis die Zeitspanne tt vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt t_A erreicht ist, die maximal 1000 ms beträgt, um dann den Abstand d über die Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung 36 zu verringern.
6 zeigt ein weiteres schematisches Flussdiagramm mit weiteren Schritten des Verfahrens gemäß 5, wobei zunächst ebenfalls erkannt wird, dass der Abstand des Fahrzeugsitzes 14 von der Nullposition d₀ größer als 200 mm ist, und danach zusätzlich erkannt wird, dass ein durch das Verschieben des Fahrzeugsitzes 14 erreichbarer Abstand d_f ebenfalls noch nicht der Nullposition d₀ entspricht, und sogar mehr als 100 mm davon abweicht, so dass im letzten Schritt der weitere Airbagsack 40 zusätzlich zu dem standardmäßig auslösenden Airbagsack 40 ausgelöst wird.
Im Folgenden wird die Wirksamkeit des oben beschriebenen Verfahrens bzw. Fahrzeuginsassenrückhaltesystems 22 anhand von Simulationsdaten dargestellt. In den folgenden Tabellen ist dabei für verschiedene Positionen des Fahrzeugsitzes 14 bezüglich des Abstandes d sowie für verschiedene Sitzwinkel α jeweils ein Wert für einen durchschnittlichen Verletzungsgrad des Fahrzeuginsassen 10 aufgezeigt.
Der durchschnittliche Verletzungsgrad des Fahrzeuginsassen 10 berechnet sich aus einem prozentualen Durchschnittswert aus vier unterschiedlichen Körperregionen des Fahrzeuginsassen 10, die durch einen Aufprall beeinträchtigt werden können. Dies sind der Kopf-, der Nacken-, der Brust- und der Bein-Bereich. Für jeden dieser vier Bereiche werden prozentuale Werte ermittelt, inwiefern der jeweilige Bereich Beschleunigungskräften, Kompressionskräften, Zugkräften und Biegekräften ausgesetzt ist.
Diese prozentualen Werte werden über alle vier Bereiche zu den in den Tabellen gezeigten Durchschnittswerten gemittelt.
In den unten angefügten Tabellen sind für die verschiedenen Systeme die ermittelten Durchschnittswerte der für den Körper zu erduldenden Beanspruchungen für verschiedene Abstände d und Sitzwinkel α aufgezeigt. Liegt der Durchschnittswert unter 40 %, ist dies aus Sicht des Fahrzeuginsassenschutzes die optimale Kombination an Schutzmaßnahmen.

1. Simulationsergebnisse für ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 22 ohne Sitzverstellung vor dem Aufprall:

α = 135°	52,5	45,2	51,0	31,5
α = α_opt = 105°	45,4	37,2	45,4	31,2
	d = -100 mm	d = d₀	d = 100 mm	d = 200 mm

2. Simulationsergebnisse für ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 22 mit Sitzverschiebung und Sitzwinkelverstellung vor dem Aufprall:

α = 135°	39,5	39,3	37,4	34,8
α = α_opt = 105°	44,6	37,2	36,5	33,5
	d = -100 mm	d = d₀	d = 100 mm	d = 200 mm

3. Simulationsergebnisse für ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 22 mit Sitzwinkelverstellung vor dem Aufprall:

α = 135°	41,6	39,3	42,6	35,7
α = α_opt = 105°	45,4	37,2	45,4	31,2
	d = -100 mm	d = d₀	d = 100 mm	d = 200 mm

4. Simulationsergebnisse für ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 22 mit Sitzwinkelverstellung vor dem Aufprall und zusätzlich sich öffnendem Airbagsack 40 beim Aufprall:

α = 135°	41,6	39,3	42,6	27,5
α = α_opt = 105°	45,4	37,2	45,4	26,9
	d = -100 mm	d = d₀	d = 100 mm	d = 200 mm

Es ist zu erkennen, dass Maßnahmen, die vor dem Aufprall des Fahrzeuges 12 auf ein Hindernis ergriffen werden, zu dem besten simulierten Ergebnis bezüglich des Verletzungsgrades des Fahrzeuginsassen 10 führen.
Werden insbesondere Verletzungen des Lendenwirbelbereiches betrachtet (in den oben dargestellten Tabellen nicht berücksichtigt), hat sich in den Simulationen herausgestellt, dass ausschließlich Maßnahmen, die vor dem Aufprall des Fahrzeuges 12 ergriffen werden, helfen, hier Verletzungen zu vermeiden. Insbesondere sind Kräfte, die auf die Lendenwirbelsäule wirken, besonders hoch, wenn sich der Fahrzeuginsasse 10 in Liegeposition befindet, also der Sitzwinkel α besonders groß ist. Deshalb ist es besonders wichtig, den Sitzwinkel α zu verkleinern und somit die Lehnenfläche 18 aufzurichten, bevor das Fahrzeug 12 auf das Hindernis aufprallt.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeuginsasse
12: Fahrzeug
14: Fahrzeugsitz
16: Sitzfläche
18: Lehnenfläche
20: Lenkrad
22: Fahrzeuginsassenrückhaltesystem
24: Airbagsystem
26: Sicherheitsgurt
28: Steuereinrichtung
30: Sensorelement (Sitzwinkel)
32: Sensorelement (Abstand)
34: Sitzwinkelverstelleinrichtung
36: Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung
38: Gurtkraftbegrenzer
40: Airbagsack
α: Sitzwinkel
αf: erreichbarer Sitzwinkel
αopt: optimaler Sitzwinkel
αs: Standardsitzwinkel
d: Abstand
d0: Nullposition
df: erreichbarer Abstand
tA: Aufprallzeitpunkt
tf: Zeitspanne

Claims

Verfahren zum Aktivieren eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems (22), aufweisend die Schritte: - Erkennen, dass ein Aufprall mit einer Wahrscheinlichkeit von > 90% bevorsteht, wobei ein Aufprallzeitpunkt (t_A) vorausberechnet wird; - Erfassen von Insassenparametern, wobei in Bezug auf wenigstens einen von einem Fahrzeuginsassen (10) besetzten Fahrzeugsitz (14) ein Sitzwinkel (α) zwischen einer Sitzfläche (16) und einer Lehnenfläche (18) des Fahrzeugsitzes (14) erfasst wird; - Erkennen, dass der Sitzwinkel (α) größer ist als ein fahrzeugspezifischer Standardsitzwinkel α_s = [105° - 115°]; - Verringern des Sitzwinkels (α); wobei der Sitzwinkel (α) innerhalb einer Zeitspanne (t_f) von frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt (t_A) verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzwinkel (α) bis auf α = α_s verringert wird, wobei insbesondere ein Gurtkraftniveau eines Sicherheitsgurtes (26) reduziert wird, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne (tf) bis zum Aufprallzeitpunkt (t_A) der Sitzwinkel α = α_s nicht innerhalb eines vordefinierten Toleranzintervalls von [± 5° - ±15°], insbesondere innerhalb eines vordefinierten Toleranzwertes von ±10°, erreicht werden kann, wobei insbesondere das Gurtkraftniveau in Abhängigkeit von dem innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne (tf) bis zum Aufprallzeitpunkt (t_A) erreichbaren Sitzwinkel (α) reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug auf den wenigstens einen Fahrzeuginsassen (10) ein Abstand (d) zwischen einer Nullposition (d₀) des Fahrzeugsitzes (14), auf dem der Fahrzeuginsasse (10) sitzt, und der aktuellen Position des Fahrzeugsitzes (14) erfasst wird, wobei der Abstand (d) verringert wird, wenn erkannt wird, dass der Abstand (d) größer ist als 30 mm, wobei der Abstand (d) innerhalb einer Zeitspanne (tf) von frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt (t_A) verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) bis auf d = 0 mm verringert wird, wobei beim Aufprall wenigstens ein Airbagsack (40) auslöst, wobei insbesondere eine Summe einer Volumenausdehnung aller auslösenden Airbagsäcke (40) in Abhängigkeit von dem innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne (tf) bis zum Aufprallzeitpunkt (t_A) erreichbaren Abstand (d) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufprall zusätzlich zu dem wenigstens einen Airbagsack (40) ein weiterer Airbagsack (40) auslöst, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne (tf) bis zum Aufprallzeitpunkt (t_A) ein Abstand von d < 100 mm nicht erreicht werden kann, wobei der weitere Airbagsack (40) sich im ausgelösten Zustand zwischen dem ausgelösten Airbagsack (40) und dem Fahrzeugsitz (14) anordnet.
Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (22), aufweisend: - einen Sicherheitsgurt (26), der mit einem Gurtkraftbegrenzer (38) zum Einstellen einer Gurtspannung des Sicherheitsgurtes (26) in Wirkverbindung steht; - wenigstens einen Airbagsack (40), der zum Auslösen bei einem Aufprall ausgebildet ist; - eine Sitzwinkelverstelleinrichtung (34) zum Verstellen eines Sitzwinkels (α) zwischen einer Sitzfläche (16) und einer Lehnenfläche (18) eines Fahrzeugsitzes (14); und - eine Steuereinrichtung (28) mit einem Sensorelement (30) zum Erkennen, dass der Sitzwinkel (α) größer ist als als ein fahrzeugspezifischer Standardsitzwinkel α_s = [105° - 115°], wobei die Steuereinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, die Sitzwinkelverstelleinrichtung (34) innerhalb einer Zeitspanne (tf) von frühestens 1000 ms vor einem berechneten Aufprallzeitpunkt (t_A) zum Verringern des Sitzwinkels (α) zu aktivieren.
Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (22) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, den Gurtkraftbegrenzer (38) zum Reduzieren eines Gurtkraftniveaus des Sicherheitsgurtes (26) auf ein niedrigeres Niveau zu schalten, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne (tf) bis zum Aufprallzeitpunkt (t_A) der Sitzwinkel α = α_s nicht innerhalb eines vordefinierten Toleranzintervalls von [± 5° - ±15°], insbesondere innerhalb eines vordefinierten Toleranzwertes von ±10°, erreicht werden kann.
Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (22) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung (36), wobei die Steuereinrichtung (28) ein weiteres Sensorelement (32) aufweist zum Erkennen, dass ein Abstand (d) zwischen einer Nullposition (d₀) des Fahrzeugsitzes (14), auf dem der Fahrzeuginsasse (10) sitzt, und der aktuellen Position des Fahrzeugsitzes (14) größer als 30 mm ist, wobei die Steuereinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, die Fahrzeugsitzverschiebeeinrichtung (36) innerhalb einer Zeitspanne (tf) von frühestens 1000 ms vor dem berechneten Aufprallzeitpunkt (t_A) zum Verringern des Abstands (d) zu aktivieren.
Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (22) nach Anspruch 8, weiter aufweisend einen weiteren Airbagsack (40), der im ausgelösten Zustand zum sich Anordnen zwischen dem ausgelösten Airbagsack (40) und dem Fahrzeugsitz (14) ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, bei dem Aufprall den weiteren Airbagsack (40) zum Auslösen zu aktivieren, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne (tf) bis zum Aufprallzeitpunkt (t_A) ein Abstand von d < 100 mm nicht erreicht werden kann.