Insassenschutzsystem für ein Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Sitzplätzen und einem Airbag im Dach des Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Insassenschutzsystem für ein Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Sitzplätzen und einem Airbag gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

So zeigt beispielsweise die US 2017361802 A1 einen Airbag, welcher im Dach des Fahrzeugs angeordnet ist und sich im ausgelösten Zustand über bzw. zwischen dieser Mehrzahl von Sitzplätzen entfaltet. Zur Auslösung ist neben pyrotechnischen Gasgenerator auch die Verwendung sogenannter Kaltgasgeneratoren mit unterdruckstehendem Filmmedium bereits beschrieben.

Darüber hinaus wird in Abschnitt 39 der US 2017361802 A1 eine Innenraumüberwachung erwähnt, welche zumindest eine Sitzbelegungsinformation als Messgröße erfasst und für die Auslösung des Airbags berücksichtigt.

Darüber hinaus ist beispielsweise aus der DE 102016223544 A1 bereits eine Insassenschutz Verrichtung zu entnehmen, bei welcher eine Innenraumsensorik vorgesehen ist, welche mittels einer Kamera Objekte im Ausbreitungsraum des Airbags erkennt und hinsichtlich einer eventuellen Gefährdung dieser durch die Auslösung des Airbags klassifiziert.

Gerade bei der Auslösung von Airbags, welche sich über eine Mehrzahl von Sitzen erstrecken können, ist das dabei erzeugte Gasvolumen keinesfalls mehr zu vernachlässigen und kann es zu einer kritischen Überdrucksituation im Fahrzeug kommen, da das Fahrzeug zwar nicht hermetisch abgedichtet ist, aber einen solchen schnellen Druckausstieg eventuell doch nicht ausgleichen kann. Andererseits bilden Gepäckstücke im Fahrzeug als auch andere Insassen nicht vernachlässigbare Gefahrenquellen im Falle eines Unfalls. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verbesserung für ein solches Insassenschutzsystem aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Ein wesentlicher Gedanke ist dabei, dass die Innenraumüberwachung den Belegungszustand des Innenraums des Fahrzeugs in einer vorgegebenen dreidimensionalen Raumsegmentstruktur erfasst und daraus ein freies Innenraumvolumen als Messgröße ermittelt und die Auslösung des Airbags in Abhängigkeit des freien Innenraumvolumens anpasst. Während also bekannte Systeme der Innenraumüberwachung sich primär auf das Vorhandensein und die Art von Hindernissen im Auslöseraum des Airbags konzentrieren, will die vorliegende Anmeldung im Rahmen der technischen Möglichkeiten die Größe des vorhandenen freien Innenraumvolumens als vorzugsweise zusätzliche Messgröße neben dem bekannten Faktoren erfassen.

Neben dem freien Innenraumvolumen wird also vorzugsweise auch die Art der Sitzbelegung, insbesondere mit Insassen, sowie vorzugsweise auch deren Sitzposition und die aus einer Airbagauslösung resultierenden Gefährdung eines Insassen erkennt und die Auslösung des Airbags in Abhängigkeit davon anpasst. Als Innenraumüberwachung kommen dabei insbesondere eine oder mehrere Kameras, vorzugsweise auch Stereokameras bzw. Kameras mit Zuordnung von Entfernungswerten zu bestimmten Bildpunkten in Betracht. Alternativ können auch Sensoren auf Basis von LIDAR oder Ultraschall oder vergleichbaren Technologien eingesetzt werden, um dieses freie Innenraumvolumen erfassen zu können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Airbag dabei eine Mehrzahl örtlich über den Innenraum verteilt angeordneter Gasquellen oder Ausströmöffnungen aufweist und wird zudem die räumliche Verteilung freier Raumsegmente erfasst und die Auslösung der einzelnen Gasquellen oder Öffnungsgrad der Ausströmöffnungen entsprechend der erfassten räumlichen Verteilung freier Raumsegmente angepasst. In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Airbag um einen einzigen, großflächigen Airbag im Dach des Fahrzeugs, d. h. sind im Dachbereich keine weiteren Airbags vorgesehen, können aber natürlich ansonsten weitere in, insbesondere sitzbezogene Airbags an den üblichen Positionen im Lenkrad, der Seitenkonsole oder den Türen, im Fußraum für den Kniebereich und den ansonsten bekannten Stellen vorgesehen sein.

Die Figur 1 skizziert einen Schnitt durch ein Fahrzeug, wobei mit X die Fahrtrichtung des Fahrzeugs skizzenhaft angedeutet wird und Z die Hochachse des Fahrzeugs bildet. In der Skizze sind jetzt rein exemplarisch nur 2 Sitzplätze 31 und 32 dargestellt, können im Fahrzeug natürlich selbstverständlich mehr Sitzplätze vorhanden sein. Darüber hinaus veranschaulicht die Figur in diesem Ausführungsbeispiel 2 Einheiten zur Innenraumüberwachung 21 und 22, welche an 2 geeigneten Positionen im Fahrzeug im Wesentlichen den gesamten Innenraum des Fahrzeugs und das darin enthaltene freie Innenraumvolumen optisch erfassen können. Die Innenraumüberwachung (21 , 22) erfasst in einer vorgegebenen dreidimensionalen Raumsegmentstruktur (Vxyz), hier in der Figur skizzenhaft durch kleine Kästchen verdeutlicht, wobei vorzugsweise deren dreidimensionale Lage, also in Bezug auf die X-Richtung, Y-Richtung und Z-Achse bewertet wird und dies unter dem Begriff dreidimensionale Raumsegmentstruktur zu verstehen ist. Wie letztlich durch die Kästchen auch verdeutlicht wird, ist die Auflösungsgenauigkeit der Innenraumüberwachung dabei an die technischen Möglichkeiten und Erfordernisse des Anwendungsfall angepasst d. h. muss nur eine hinreichend genaue Auflösung für die Bewertung und Auslösung des Airbags vorhanden sein.

Aus dieser dreidimensionalen Raumstruktur wird ein freies Innenraumvolumen (Vxyz) als Messgröße ermittelt und die Auslösung des Airbags in Abhängigkeit des freien Innenraumvolumens (Vxyz) anpasst.

Der Airbag (10) ist in der Figur 1 im nicht ausgelösten Zustand als großflächige Oberseite der Innenraumverkleidung des Dachs des Fahrzeugs skizziert, kann jedoch natürlich auch hinter einer zusätzlichen und bei der Airbagauslösung aufreißenden Verkleidung angeordnet sein. Zudem sind eine gemeinsame Gasquelle 11 und über eine Zuleitung 12 damit eine Mehrzahl örtlich über den Innenraum verteilt angeordneter Ausströmöffnungen (13A, 13B, ... ) vorgesehen. Dadurch kann die Auslösung nicht nur in Abhängigkeit des freien Innenraumvolumens (Vxyz) sondern zu dem auch noch die Auslösung der einzelnen Gasquellen oder Öffnungsgrad der Ausströmöffnungen (13A, 13B, ... ) entsprechend der erfassten räumlichen Verteilung freier Raumsegmente (Vxyz) angepasst werden.

Die Lösung schlägt also den Einsatz eines einzigen Airbags vor, der mithilfe mehrerer Aufblasgeräte vom Dach aus aktiviert wird, um innerhalb der festgelegten Zeit des Crashszenarios eine effektive Auslösung zu erreichen. Dazu gehört in einer bevorzugten Ausgestaltung Folgendes:

1. 3-D Kartierung des Innenraumkabinenraums mit realen Abmessungen während der Gefahrenphase: Eine hinreichend genaue 3D-Kartierungstechnik für Innenraumkameras und Infrarot-Sensoren zur Erfassung jedes einzelnen Objekts erfasst im Rahmen der durch die Hardware und Verarbeitung mögliche nächstgelegene 3-D-Form im Rahmen der Auflösegenauigkeit. 3-D-Koordinatensysteme für den Innenbereich können dabei helfen.

2. Berechnung des freien Raumes in der Kabine: Die 3D-Kartierung ermöglicht dann die Berechnung des Leervolumens innerhalb der Kabine, welches dann vorzugsweise vom Airbag ausgefüllt wird. Hier kann das konstante Volumen der fixen Objekte im (unbesetzten Fahrzeug) zur Vorberechnung ihres Volumens herangezogen und in dieser Phase als Konstante verwendet werden. Die konfigurierbaren/beweglichen/eingebrachten Objekte müssen jedoch für ihre Volumenberechnungen in jeder Gefahrensituation analysiert werden. Aus der 3D-Abbildung ergibt sich die Möglichkeit, das Volumen zu berechnen, indem die 3-D-Objekte in Würfel und die Anzahl der Würfel aufgespalten werden, die für die Raumvolumen der Objekte stehen. Daraus wird beispielsweise zunächst das besetzte Volumen ermittelt. Durch Abzug dieses gesamten belegten Rauminhalts vom bekannten Raumvolumen ergibt sich ebenfalls das Leervolumen. Diese Mapping- und Berechnungstätigkeit für das von den Gasgeneratoren zu produzierende Gasvolumen muss möglichst bereits in der Precrash-Phase erfolgen.

3. Der Leerraumvolumenwert wird dem Airbagsystem zur Verfügung gestellt. Dieses löst an mehreren Stellen die Gasgeneratoren bzw. Ausströmöffnungen aus, um den Airbag auf das erforderliche Volumen aufzupumpen und füllt den leeren Raum während des Crashs aus und grenzt dadurch Personen und Gegenstände voneinander ab und beschränkt, wie diese sich zu bewegen oder mit dem Fahrzeug oder dem Innenraum oder untereinander zusammenzustoßen oder reduziert zumindest die Stärke einer evtl. Einwirkung.

Die zu berücksichtigende Messgröße für diese vorgeschlagene Funktionalität ist daher zumindest das Volumen des verfügbaren freien Raumes. Vorzugsweise wird auch die Geschwindigkeit und Dauer des Aufblasvorgangs berücksichtigt oder beeinflusst, um den Airbag aufzublasen. Das vorgeschlagene Konzept hängt nicht grundsätzlich von der Sitzanordnung als solcher ab. Zudem wird bei der Dimensionierung des Airbags und dessen Gasgeneratoren vorzugsweise die Fahrzeugkonstruktion und Form und Größe des verfügbaren Kabinenraums berücksichtigt, da darauf geachtet werden muss, dass der Airbag ausreicht, um den Raum eines bestimmten Fahrzeugmodells auszufüllen. So ist der Platz in einem 4-sitzigen Auto anders ist als bei einem 6-sitzigen Auto. Alternativ kann das gewählte Airbagmaterial eine gewisse Elastizität aufweisen, vergleichbar bspw. mit einem elastischen Ballon. Dabei sollte der Einsatz von Airbags, wie in diesem Konzept vorgeschlagen, vom Dach des Autos aus erfolgen. Daher sollten die Airbags bzw. der Airbag sich an mehreren Stellen auf dem Dach und seine unmittelbaren Seiten näher am Dach möglichst zunächst gleichmäßig aufblasen, um den Inhalt/die Gegenstände/Insassen innerhalb der vorgegebenen Zeit jeweils vorzugsweise einzeln für sich zu umschließen, ohne dass diese vorher Zusammenstößen.

Zur effektiven Umsetzung dieses Konzepts wird vorzugsweise eine Kameratechnologie für eine 3D-Erfassung in Raumform mit einer hinreichenden Auflösung verwendet, quasi eine Art 3D-Modell des Innenraums erstellt und setzt dies entsprechende Prozessoren zur Berechnung des Leerraums innerhalb der Gefahrenphase voraus. Die Platzierung und das Design des Airbags bzw. deren Ausströmöffnungen wird entsprechend gestaltet und auch ein vorzugsweise ein Airbag-Material verwendet, das sich um die Objekte anpasst, aber dennoch stabil und stabil genug ist, um diese Gegenstände an ihrer Stelle zu halten, denn die Gegenstände oder Passagiere sollen ja nicht dazu neigen, sich innerhalb des gefüllten Airbags zu bewegen und miteinanderzu kollidieren.