[0001] Die Erfindung betrifft einen Kopfschutz zum mindestens teilweisen bzw. bereichsweisen
Schutz eines Kopfschutz-Trägers, insbesondere vor mechanischen Einwirkungen. Ferner
richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum mindestens teilweisen Schutz eines
Kopfschutz-Trägers.
[0002] Das Energieabsorptionsvermögen eines Schutzhelmes ist im Allgemeinen direkt abhängig
von der Menge bzw. Masse eines verwendeten energieabsorbierenden Materials. Wird das
energieabsorbierende Material bei dem Schutzhelm erhöht, so ist es im Allgemeinen
erforderlich, dessen Wandstärke zu vergrößern. Dies führt zu einem schwereren und
voluminösen Schutzhelm, was von dem Träger meistens als störend empfunden wird.
[0003] Aus der
WO 2019/004918 A1 ist eine Kragenanordnung bekannt, die in getragenem Zustand um den Hals eines Trägers
läuft und bei Erkennung eines Unfalls imstande ist, den Kopf des Trägers mittels eines
Airbags zu schützen. Verschiedene Sensoren können Anwendung finden. Nachteilig an
dieser Kragenanordnung ist, dass diese nicht immer funktionssicher arbeitet und den
Träger dann oftmals nicht ausreichend schützt.
[0004] Die
DE 197 54 541 A1 offenbart ein Airbag-Schutzsystem für den Kopf von Radfahrern, Motorradfahrern, Arbeitern
und Sportlern, das sich im Bereitschaftszustand als geschlossener Ring im Hals-Schulterbereich
des Benutzers befindet. Bei diesem Airbag-Schutzsystem kann es immer wieder zu Fehlauslösungen
kommen.
[0005] Aus der
US 2020/0093200 A1 sind ein Schutzsystem und Verfahren für eine an einem Kopf angeordnete Anzeigeeinheit
bekannt. Das Schutzsystem kann ausgebildet sein, um ein Risiko einer möglichen Verletzung
eines Trägers durch eine Komponente der Anzeigeeinheit basierend auf einer identifizierten
situationsbedingten Lage und einem Sensoreingang zu bestimmen. Es kann ausgebildet
sein, eine geeignete Schutzeinrichtung, wie einen Airbag, auszuwählen.
[0006] Die
US 2016/0207486 A1 offenbart ein Sicherheitssystem für ein Kraftrad und Auslöseverfahren. Diese werten
Anwesenheitssignale von externen und/oder internen Sicherheitskomponenten zum Erkennen
der aktuell zur Verfügung stehenden Sicherheitskomponenten aus.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kopfschutz bereitzustellen, der zum
einen bei einem Unfall ein äußerst hohes Schutzvermögen hat und ansonsten einen besonders
guten Tragekomfort bietet.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und
15 angegebenen Merkmale gelöst. Der Kern der Erfindung liegt in dem mindestens einen
Airbag und der mit diesem zumindest zeitweise in, insbesondere direkter oder indirekter,
Verbindung stehenden Unfall-Erfassungsanordnung. Der mindestens eine Airbag wird im
Falle eines Unfalls aufgeblasen. Er ist in aufgeblasenem Zustand imstande, Stoß- bzw.
Aufprallenergie zu absorbieren und so den Kopf des Kopfschutz-Trägers bei dem Aufprall
zu schützen. Die Schutzwirkung wird so erhöht.
[0009] Die mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung ist insbesondere imstande,
die jeweilige Umgebung des Kopfschutz-Trägers, beispielsweise kontinuierlich oder
zeitweise bzw. periodisch, bevorzugt zumindest in einer/um eine vor allem horizontalen
Ebene, zu erfassen und korrelierende weiterverarbeitbare elektrische Umgebungssignale
zu erzeugen. Sie ist vorzugsweise imstande, die jeweilige Umgebung dreidimensional
zu erfassen oder so zu erfassen, dass aus den erzeugten Umgebungssignalen ein dreidimensionales
Abbild der jeweiligen Umgebung erzeugbar ist. Beispielsweise sind bis zu mehrere hundert
Bilder pro Sekunde von der mindestens einen 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung erfassbar
bzw. erstellbar.
[0010] Es ist zweckmäßig, wenn die mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung imstande
ist, zumindest die jeweilige benachbarte Umgebung zu erfassen. Die maximale Reichweite
der mindestens einen 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung liegt vorzugsweise zwischen
200 m und 300 m, bevorzugt zwischen 225 m und 275 m. Die typische Reichweite liegt
im Einsatz günstigerweise zwischen 10 m und 50 m, insbesondere zwischen 20 m und 30
m. Besonders relevant ist die Umgebung mit einer maximalen Entfernung von 25 m zu
der mindestens einen 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung, da dort eine Stärke des/der
reflektierten Signals/Strahls/Welle, insbesondere Lichts, besonders hoch ist.
[0011] Beispielsweise sind Entfernungen zu Flächen, wie von sich bewegenden Objekten, stationären
Objekten und/oder dem Boden, erfassbar. Eine Relativgeschwindigkeit ist bevorzugt
durch eine Wegänderung zwischen zwei Aufnahmen bestimmbar.
[0012] Günstigerweise sind mehrere 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtungen vorhanden, um die
jeweilige Umgebung des Kopfschutz-Trägers zumindest großteils, bevorzugt vollständig,
zu erfassen. Die 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtungen sind bevorzugt derart an bzw.
um den Grundkörper angeordnet, dass sich ihre Erfassungsfelder bzw. -bereiche zumindest
bereichsweise, bevorzugt randseitig, vorzugsweise zumindest in einem Fernbereich,
überlappen.
[0013] Die mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung erlaubt beispielsweise eine
frühzeitige Unfallerkennung und eine Überwindung damit verbundener Probleme. Mit herkömmlichen
Unfall-Erfassungsanordnungen, die sich auf eine reine Träger-Bewegungserkennung verlassen,
sind Unfälle oftmals erst erkennbar, wenn entsprechende Bewegungen bzw. Kräfte bereits
wirksam sind. Stürzt zum Beispiel der Träger ist in der Regel noch ausreichend Zeit
vorhanden, um einen Airbag aufzublasen und so den Träger zu schützen. Bei einem Unfall
mit einem gegnerischen fahrenden Objekt, wie Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen,
oder einem hohen Objekt, wie einem Lastkraftwagen, ist die Zeit für das Aufblasen
des Airbags aber häufig nicht mehr ausreichend, so dass der Träger bei einer herkömmlichen
reinen Träger-Bewegungserkennung durch den Airbag nicht geschützt ist. Demgegenüber
erkennt die 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung bereits die drohende Gefahrensituation,
also insbesondere noch vor Eintritt des Unfallgeschehens, so dass die Airbag-Auslösung
früher verursacht werden kann. Dies verbessert die Schutzwirkung.
[0014] Mittels der mindestens einen Bewegungs-Erfassungseinrichtung sind Bewegungen des
Kopfschutz-Trägers, insbesondere des Kopfs desselben, beispielsweise kontinuierlich
oder zeitweise bzw. periodisch, nachvollziehbar und erfassbar. Günstigerweise sind
kinematische Größen bzw. Messgrößen, wie Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung,
des Kopfschutzes bzw. des den Kopfschutz tragenden Kopfschutz-Trägers erfassbar. Es
ist zweckmäßig, wenn die mindestens eine Bewegungs-Erfassungseinrichtung imstande
ist, entsprechende elektrische weiterverarbeitbare Bewegungssignale zu erzeugen, die
mit den jeweiligen Bewegungen des Kopfschutz-Trägers korrelieren. Es ist zweckmäßig,
wenn mehrere Bewegungs-Erfassungseinrichtungen vorhanden sind, um Bewegungen in unterschiedlichen
Richtungen zu erfassen. Eine Ausgestaltung der Unfall-Erfassungsanordnung ohne Bewegungs-Erfassungseinrichtung
ist alternativ möglich.
[0015] Die Unfall-Erfassungsanordnung ist imstande, entsprechende Signale der Bewegungs-Erfassungseinrichtung
und der 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung zu verarbeiten bzw. auszuwerten. Durch
den Einsatz unterschiedlich ausgebildeter Erfassungseinrichtungen ist die Unfall-Erfassungsanordnung
besonders funktionssicher.
[0016] Fehlauslösungen, die vor allem für den Kopfschutz-Träger gefährlich sein können und
nicht unerhebliche Kosten verursachen, sind vermeidbar, insbesondere wenn die Unfall-Erfassungsordnung
eine Auslösung des mindestens einen Airbags nur veranlasst, wenn die jeweilige erfasste
Bewegung und die jeweilige erfasste Umgebung beide zusammen auf einen Unfall schließen
lassen. Beispielsweise schließt die Unfall-Erfassungsanordnung auf einen bevorstehenden
Unfall und löst den mindestens einen Airbag aus, wenn die Beschleunigung oder Geschwindigkeit
des Kopfschutz-Trägers, insbesondere stark, zunimmt und gleichzeitig eine sich nähernde
Fläche erfasst wird. Fehlauslösungen, wie bei einem Überfahren von Bodenunebenheiten,
wie Bordsteinkanten, sind so beispielsweise vermeidbar. Die Unfall-Erfassungsanordnung
erkennt hier aufgrund der erfassten Bewegung des Kopfschutz-Trägers ein auffälliges
Ereignis, bemerkt aber aufgrund der mindestens einen 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung
gleichzeitig auch eine "Entwarnung". Eine Auslösung des mindestens einen Airbags bleibt
aus.
[0017] Insbesondere ist die Unfall-Erfassungsanordnung imstande, aus einer Wegdifferenz
einer Umgebungsfläche bzw. eines Umgebungsobjekts deren/dessen Relativgeschwindigkeit
zu dem Kopfschutz-Träger zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ ist sie imstande,
Änderungen der Relativgeschwindigkeit zu erfassen. Die Unfall-Erfassungsanordnung
ist so imstande, einen Unfall vorherzusagen. Zur Erhöhung der Sicherheit zieht die
Unfall-Erfassungsanordnung neben Signalen der mindestens einen 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung
die Signale der mindestens einen Bewegungs-Erfassungseinrichtung auch heran und wertet
diese vorzugsweise aus. Die Unfall-Erfassungsanordnung ist imstande, einen Unfall
zu erkennen, während dieser abläuft bzw. geschieht.
[0018] Günstigerweise steht die Unfall-Erfassungsanordnung zumindest zeitweise mit einer
Kommunikationseinheit, insbesondere Sendeeinheit, in Signalverbindung, um im Falle
eines erkannten Unfalls bzw. kurz nach diesem einen Notruf durchzuführen bzw. zu veranlassen.
Es ist von Vorteil, wenn die Kommunikationseinheit alleine imstande ist, zu kommunizieren.
Alternativ nutzt die Kommunikationseinheit für die Kommunikation ein mit dieser dann
in Verbindung stehendes Mobiltelefon, wie Smartphone.
[0019] Bevorzugt sendet die Unfall-Erfassungsanordnung an ein Mobiltelefon, bevorzugt über
Bluetooth, die Information, dass ein Unfall stattgefunden hat. Das Mobiltelefon informiert
dann entsprechend von dem Kopfschutz-Träger festgelegte Kontakte und/oder andere Nutzer,
die sich gerade in der Nähe des Unfallorts aufhalten.
[0020] Es ist zweckmäßig, wenn die Unfall-Erfassungsanordnung zumindest zeitweise mit einer
Ortungseinheit, wie GPS-Einheit, in Signalverbindung steht, um im Falle eines erkannten
Unfalls einen Unfallort über die Kommunikationseinheit anzugeben. Die Ortungseinheit
ist imstande, eine Positionsbestimmung durchzuführen und entsprechende momentane Positionsdaten
zu erzeugen, die repräsentativ für den aktuellen Ort der Ortungseinheit, des Kopfschutzes
bzw. des Kopfschutz-Trägers sind. Es ist zweckmäßig, wenn die Ortungseinheit Bestandteil
des Mobiltelefons ist.
[0021] Es ist von Vorteil, wenn die Unfall-Erfassungsanordnung mindestens eine Recheneinheit/Verarbeitungseinrichtung,
eine Energiequelle, eine Speichereinheit und/oder eine Benutzerschnittstelle, wie
eine Anzeige, einen Einschalter und/oder Ausschalter, umfasst. Die Energiequelle steht
zumindest zeitweise mit der mindestens einen 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung und
der mindestens einen Bewegungs-Erfassungseinrichtung sowie der Recheneinheit/Verarbeitungseinrichtung,
sofern vorhanden, in direkter oder indirekter elektrischer Verbindung, um diese mit
elektrischer Energie zu versorgen. Die mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung
und die mindestens eine Bewegungs-Erfassungseinrichtung stehen dann mindestens zeitweise
mit der Recheneinheit/Verarbeitungseinrichtung in indirekter oder direkter Signalverbindung,
um entsprechende Signale an diese zu liefern.
[0022] Es ist zweckmäßig, wenn der mindestens eine Airbag in seinem Ruhezustand, also vor
dem Aufblasen, flach gefaltet und bevorzugt verborgen in/an dem Grundkörper angeordnet
ist. Er stört so nicht und ist klein. Der mindestens eine Airbag ist in aufgeblasenem
Zustand bevorzugt kissenartig und wesentlich größer. Er umgibt dann vorzugsweise zumindest
bereichsweise den Kopf des Kopfschutz-Trägers. Günstigerweise umgibt der mindestens
eine Airbag dann den Kopf des Kopfschutz-Trägers ringförmig, zum Beispiel mittels
mindestens eines Reifens, in Form mindestens einer Teilschale oder als durchgängiges
Kissen. Er bedeckt dann vorzugsweise das Stirnbein, Schädelbein, Hinterhauptbein und/oder
Schläfenbein.
[0023] Die Verbindung zwischen dem mindestens einen Airbag und der Unfall-Erfassungsanordnung
ist beispielsweise mechanischer und/oder elektrischer Art. Beispielsweise kommt für
eine mechanische Verbindung ein Seil, Hebel, Stift oder dergleichen zur Anwendung.
[0024] Es ist zweckmäßig, wenn die Auslösung des mindestens einen Airbags über eine Auslöseelektronik
erfolgt. Günstigerweise ist dem mindestens einen Airbag mindestens ein Gasgenerator,
wie eine Gaskartusche, zum Aufblasen desselben zugeordnet.
[0025] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0026] Der mindestens eine Bewegungs-Erfassungssensor gemäß dem Unteranspruch 2 ist bevorzugt
imstande, eine entsprechende Messgröße bzw. Bewegungsgröße zu erfassen.
[0027] Der mindestens eine Beschleunigungssensor gemäß dem Unteranspruch 2 erlaubt eine
besonders funktionssichere Erfassung einer jeweiligen entsprechenden Bewegung des
Kopfschutz-Trägers. Er ist imstande, eine jeweilige Beschleunigung des Kopfschutz-Trägers,
beispielsweise durch wirkende Trägheitskräfte, zu bestimmen. Beispielsweise umfasst
die mindestens eine Bewegungs-Erfassungseinrichtung zusätzlich oder alternativ mindestens
einen Drehratensensor und/oder Geschwindigkeitssensor.
[0028] Es ist zweckmäßig, wenn die Unfall-Erfassungsanordnung eine Auslösung des mindestens
einen Airbags veranlasst, wenn die jeweilige erfasste Bewegung auf einen Unfall schließen
lässt. Diese Unfall-Erfassungsanordnung ist äußerst funktionssicher. Falls beispielsweise
die Unfall-Erfassungsanordnung aufgrund der jeweiligen erfassten Umgebung kein auffälliges
Ereignis erkennt, veranlasst die Unfall-Erfassungsanordnung gemäß einer nicht-erfindungsgemäßen
Ausführungsform aufgrund der erfassten auffälligen Bewegung des Kopfschutz-Trägers
dennoch den mindestens einen Airbag zum Schutz des Kopfschutz-Trägers.
[0029] Die mindestens eine TOF (ToF, time of flight)-Einrichtung gemäß dem Unteranspruch
3 arbeitet mit dem Laufzeitverfahren und ist insbesondere imstande, Entfernungen zu
Flächen zu messen bzw. anhand von Laufzeitinformationen ein dreidimensionales Abbild/Profil
der Umgebung zu erstellen. Licht wird von einem Sender der TOF-Einrichtung emittiert
und von mindestens einer Fläche reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen bzw.
entsprechende Anteile von Pulsenergie werden von einem Empfänger der TOF-Einrichtung
empfangen und anhand einer Laufzeit von Photonen der Lichtstrahlen wird die Entfernung
ermittelt. Die mindestens eine TOF-Einrichtung umfasst somit bevorzugt mindestens
einen Sender, wie eine Lichtquelle, einen Empfänger, wie eine Optik, eine Ansteuerelektronik
und eine Auswerteeinheit. Die mindestens eine TOF-Einrichtung ist beispielsweise als
TOF-Kamera oder TOF-Sensor ausgeführt.
[0030] Die 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtungen gemäß dem Unteranspruch 4 führen zu einer
besonders funktionssicheren Unfall-Erfassungsanordnung. Sie sind bevorzugt beabstandet
zueinander und an einander gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers angeordnet.
Im Betrieb emittieren sie günstigerweise in unterschiedliche Richtungen Licht aus.
[0031] Durch die Ausgestaltung gemäß dem Unteranspruch 5 wird im Vergleich mit der Ausgestaltung
gemäß dem Unteranspruch 4 die Erfassung der jeweiligen Umgebung weiter erhöht und
verbessert. Bevorzugt sind die 3D-Umgebungs-Erfasssungseinrichtungen seitlich an einander
gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers angeordnet und emittieren im Betrieb in
unterschiedliche, insbesondere gegensinnige, Richtungen Licht. Sie sind günstigerweise
beabstandet zueinander angeordnet.
[0032] Das 3D-Abbild bzw. dreidimensionale Abbild gemäß dem Unteranspruch 6 ist besonders
realitätsnah, was eine äußerst funktionssichere Unfall-Erfassungsanordnung ergibt.
[0033] Das Bewegungsprofil des Kopfschutz-Trägers gemäß dem Unteranspruch 7 gibt die erfassten
Bewegungen besonders exakt wieder, was zu einer sehr funktionssicheren Unfall-Erfassungsanordnung
führt.
[0034] Die Verarbeitungseinrichtung gemäß dem Unteranspruch 8 ist bevorzugt eine zentrale
Verarbeitungseinrichtung. Sie ist günstigerweise elektrischer bzw. elektronischer
Art. Die Verarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise eine interne oder externe Verarbeitungseinrichtung.
Es ist zweckmäßig, wenn die Verarbeitungseinrichtung einen Ausgang hat, der zumindest
zeitweise mit dem mindestens einen Airbag, insbesondere dessen Auslöseelektronik,
in Verbindung steht. Vorzugsweise hat die Verarbeitungseinrichtung mindestens einen
Eingang, der zumindest zeitweise mit der 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung und der
mindestens einen Bewegungs-Erfassungseinrichtung in Verbindung steht.
[0035] Auch die Unfall-Erfassungsanordnung gemäß dem Unteranspruch 10 ist besonders zuverlässig.
[0036] Gemäß dem Unteranspruch 11 laufen die Auswertungen eines Bewegungsprofils und eines
Umgebungsprofils gleichzeitig, alternativ nacheinander, ab. Gleichzeitige Auswertungen
erlauben eine besonders schnelle Auslösung des mindestens einen Airbags. Eine solche
Unfall-Erfassungsanordnung ist besonders reaktionsschnell und sicher.
[0037] Der Kopfschutz gemäß dem Unteranspruch 12 ist besonders benutzerfreundlich. Zum einen
erlaubt er ein gutes Hören, was aus Sicherheitsgründen wichtig ist. Im Falle einer
Auslösung des mindestens einen Airbags dämpft er dessen Auslösegeräusch, was einen
Hörschaden des Kopfschutz-Trägers verhindert. Der Gehörschutz ist somit nur zeitweise,
insbesondere kurzzeitig, aktiv.
[0038] Der Kopfschutz gemäß dem Unteranspruch 13 bietet dem Kopfschutz-Träger eine besonders
hohe Sicherheit. Beispielsweise ist der Helm als Sporthelm, wie Radsporthelm, Wintersporthelm,
Reitsporthelm oder dergleichen, ausgebildet. Alternativ findet der Helm zum Beispiel
im Arbeitsschutzbereich Anwendung. Es ist zweckmäßig, wenn der Helm eine Kinnriemenanordnung
umfasst. Es ist von Vorteil, wenn der Helm eine Helmkalotte hat. Die Helmkalotte weist
bevorzugt eine, insbesondere harte oder stabile, Außenschale auf. Es ist zweckmäßig,
wenn die Helmkalotte eine Innenschale, beispielsweise aus einem (Hart)Schaummaterial,
aufweist. Das (Hart)Schaummaterial ist bevorzugt stoßabsorbierend. Vorzugsweise umfasst
die Helmkalotte innenseitig ein Futter bzw. eine Polsterung. Alternativ ist die Helmkalotte
beispielsweise durch eine Hartschale gebildet und bevorzugt ungepolstert. Günstigerweise
befindet sich in der Hartschale dann eine Innenausstattung. Alternativ ist der Kopfschutz
vorzugsweise als Kappe, Mütze oder dergleichen ausgeführt. Es ist von Vorteil, wenn
der Kopfschutz größenverstellbar ist. Auch ohne ausgelöstem Airbag bietet ein solcher
Kopfschutz bevorzugt eine, insbesondere normgerechte, hohe Schutzwirkung, insbesondere
für den Kopf des Kopfschutz-Trägers.
[0039] Das Stirnband gemäß dem Unteranspruch 14 zeichnet sich durch seinen hohen Tragekomfort
aus. Es ist vergleichsweise leicht und erlaubt eine gute Belüftung des Kopfs des Kopfschutz-Trägers.
Das Stirnband ist vorzugsweise endlos. Es ist günstigerweise längenveränderlich.
[0040] Bevorzugt ist der Kopfschutz (im Wesentlichen) bezüglich einer Mittelebene symmetrisch
ausgeführt.
[0041] Es ist zweckmäßig, wenn die Unfall-Erfassungsanordnung den Kopfschutz-Träger vor
möglichen Unfällen, Hindernissen oder dergleichen, beispielsweise optisch und/oder
akustisch, frühzeitig warnt. Die mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung
ist imstande, Hindernisse bereits frühzeitig zu erkennen, die mit dem menschlichen
Auge nicht bzw. nur schwer erkennbar sind. Besonders bei Dunkelheit, wie nachts, stellt
dies einen bedeutenden Sicherheitsvorteil dar.
[0042] Die auf den unabhängigen Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche betreffen auch bevorzugte
Weiterbildungen des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
[0043] Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kopfschutz mit aktiven 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtungen,
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Kopf-schutzes,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt durch den in Fig. 1, 2 veranschaulichten Kopfschutz,
- Fig. 4
- eine Ansicht, die den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Kopfschutz von hinten mit ausgelösten
Airbags zeigt,
- Fig. 5
- eine Fig. 4 entsprechende Ansicht, die den Kopfschutz von vorne mit ausgelösten Airbags
zeigt,
- Fig. 6
- eine perspektivische Ansicht, die den Kopfschutz gemäß Fig. 1 bis 5 mit ausgelösten
Airbags veranschaulicht,
- Fig. 7
- ein Blockschaltbild der Unfall-Erfassungsanordnung des in Fig. 1 bis 6 gezeigten Kopfschutzes,
- Fig. 8
- ein Flussdiagramm, das die Funktion der Unfall-Erfassungs-anordnung des in Fig. 1
bis 6 gezeigten Kopfschutzes erläutert,
- Fig. 9
- eine Seitenansicht, die einen von einem Kopfschutz-Träger getragenen erfindungsgemäßen
Kopfschutz gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
- Fig. 10
- eine Ansicht, die den in Fig. 9 veranschaulichten Kopfschutz von vorne zeigt,
- Fig. 11
- eine Draufsicht auf den in Fig. 9, 10 veranschaulichten Kopf-schutz, und
- Fig. 12
- eine perspektivische Ansicht, die den in Fig. 9 bis 11 dargestellten Kopfschutz in
getragenem Zustand mit aktiven 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtungen zeigt
[0044] Ein in den Fig. 1 bis 6 gezeigter Schutzhelm für Fahrradfahrer umfasst als Grundkörper
eine Helmkalotte 1.
[0045] An der Helmkalotte 1 sind mehrere TOF-Einrichtungen 2 beabstandet zueinander, vorzugsweise
benachbart zu einem unteren Rand der Helmkalotte 1, angeordnet. Die TOF-Einrichtungen
2 sind (im Wesentlichen) gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet und identisch
ausgebildet. Sie liegen bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene und sind derart an der
Helmkalotte 1 angeordnet, dass deren Sender einem durch die Helmkalotte 1 räumlich
begrenzten Innenraum abgewandt und im Stande sind, Licht von der Helmkalotte 1 nach
außen weg zu emittieren, um die Umgebung zu erfassen. Wie Figur 1 beispielsweise zeigt,
senden die TOF-Einrichtungen 2 im Betrieb kreissektorförmige Erfassungsfelder 21 nach
seitlich außen aus. Die Erfassungsfelder 21 erstrecken sich im Wesentlichen um eine
gemeinsame horizontale Ebene, die senkrecht zu einer Längs-Mittelebene der Helmkalotte
1 verläuft. Es ist zweckmäßig, wenn sie die Umgebung über eine Höhe von maximal 3
m über einem Boden erfassen. Vorzugsweise überlappen sich die Erfassungsfelder 21
zumindest im Fernbereich, bevorzugt im Mittel- und Fernbereich.
[0046] Insgesamt sind hier vier TOF-Einrichtungen 2 vorhanden. Eine TOF-Einrichtung 2 befindet
sich vorne an der Helmkalotte 1, während eine andere TOF-Einrichtung 2 hinten an der
Helmkalotte 1 angeordnet ist. An jeder Seitenfläche der Helmkalotte 1 befindet sich
eine weitere TOF-Einrichtung 2. Eine andere Anordnung bzw. Anzahl der TOF-Einrichtungen
2 ist alternativ möglich.
[0047] An der Helmkalotte 1 ist hinten eine Airbag-Anordnung 3 angeordnet. Die Airbag-Anordnung
3 umfasst zwei Airbag-Einrichtungen, die identisch sind und jeweils einen sackartigen
Airbag 4 und eine mit dem Airbag 4 zumindest für das Aufblasen desselben in Strömungsverbindung
stehende Gaskartusche 5 sowie eine mit der Gaskartusche 5 zumindest für das Aufblasen
des Airbags 4 in Verbindung stehende Zündung als Auslöseeinheit 6 umfassen.
[0048] Die Airbag-Anordnung 3 trägt außerdem eine Beschleunigungssensor-Anordnung 7.
[0049] An der Helmkalotte 1 sind außerdem eine Verarbeitungseinrichtung 8, eine Energiequelle
9 und eine Speichereinheit 10 sowie eine Benutzerschnittstelle 11 angeordnet. Die
Energiequelle 9 ist beispielsweise als Batterie oder Akkumulator ausgeführt. Die Verarbeitungseinrichtung
8, Energiequelle 9 und/oder Speichereinheit 10 kann/können ein isoliertes Bauteil
darstellen oder Bestandteil einer anderen elektrischen Komponente sein.
[0050] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 die Ausgestaltung der Unfall-Erfassungsanordnung
näher erläutert.
[0051] Die Verarbeitungseinrichtung 8 steht mit den Auslöseeinheiten 6 zumindest zeitweise
in direkter Signalverbindung und ist imstande, bei Erkennung eines Unfalls Auslösesignale
an diese zu schicken.
[0052] Jede Auslöseeinheit 6 wiederum steht zumindest zeitweise mit der zugehörigen Gaskartusche
5 in direkter Verbindung und ist imstande, das in dieser enthaltene komprimierte Gas
freizusetzen, das dann in den zugeordneten Airbag 4 strömt und diesen aus seinem gefalteten
Zustand zum Schutz des Kopfschutz-Trägers aufbläst.
[0053] Jede TOF-Einrichtung 2 steht zumindest zeitweise mit der Verarbeitungseinrichtung
8 in direkter Signalverbindung. Die Verarbeitungseinrichtung 8 empfängt dann entsprechende
Umgebungssignale. Die Beschleunigungssensor-Anordnung 7 steht ebenfalls zumindest
zeitweise mit der Verarbeitungseinrichtung 8 in direkter Signalverbindung. Die Verarbeitungseinrichtung
8 empfängt dann entsprechende Bewegungssignale.
[0054] Die Verarbeitungseinrichtung 8 und die Speichereinheit 10 stehen zumindest zeitweise
in direkter Signalverbindung miteinander. Die Verarbeitungseinrichtung 8 ist imstande,
zu speichernde Ereignisse an die Speichereinheit 10 zu schicken und bei Bedarf gespeicherte
Ereignisse von dieser zu empfangen.
[0055] Die Verarbeitungseinrichtung 8 und die Benutzerschnittstelle 11 stehen zumindest
zeitweise in direkter Signalverbindung miteinander. Beispielsweise schickt die Verarbeitungseinrichtung
8 an die Benutzerschnittstelle 11 Statusinformationen, die diese dann, beispielsweise
über LEDs, anzeigt. Die Verarbeitungseinrichtung 8 ist zum Beispiel mittels der Benutzerschnittstelle
11 ein- und/oder ausschaltbar.
[0056] Die Energiequelle 9 steht zumindest zeitweise mit den TOF-Einrichtungen 2, der Speichereinheit
10, der Verarbeitungseinrichtung 8, der Beschleunigungssensor-Anordnung 7, den Auslöseeinheiten
6 bzw. den Airbags 4 und der Benutzerschnittstelle 11 in elektrischer Verbindung,
um diese mit elektrischer Energie, wie Strom, zu versorgen.
[0057] Andere Schaltungen sind alternativ möglich, um den Betrieb der Unfall-Erfassungsanordnung
und/oder die Auslösung des mindestens einen Airbags 4 sicherzustellen.
[0058] Die Signalverbindungen können drahtgeführt oder drahtlos sein.
[0059] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 die Funktion der Unfall-Erfassungsanordnung
näher erläutert.
[0060] In einem Schritt 12 wird die Umgebung des Schutzhelms bzw. des Kopfschutz-Trägers
mittels der TOF-Einrichtungen 2 dreidimensional erfasst. Die TOF-Einrichtungen 2 erzeugen
entsprechende repräsentative Umgebungssignale. Die Umgebungssignale basieren auf 3D-Laufzeitinformationen.
[0061] In einem Schritt 13 wird eine gegebenenfalls aktuell vorliegende Bewegung/Beschleunigung
des Schutzhelms bzw. des Kopfschutz-Trägers mittels der Beschleunigungssensor-Anordnung
7 erfasst. Die Beschleunigungssensor-Anordnung 7 erzeugt entsprechende repräsentative
Bewegungssignale und/oder Beschleunigungssignale.
[0062] Die Beschleunigungssensor-Anordnung 7 und die TOF-Einrichtungen 2 sind bei Einsatz
der Unfall-Erfassungsanordnung stets aktiv und im Stande, die Bewegung/Beschleunigung
des Schutzhelms bzw. des Kopfschutz-Trägers und dessen Umgebung zu erfassen. Die Schritte
12 und 13 werden vorzugsweise gleichzeitig durchgeführt.
[0063] Die erfassten Umgebungssignale und Bewegungssignale/Beschleunigungssignale werden
anschließend in einem Schritt 14 an die Verarbeitungseinrichtung 8 übergeben, in welcher
dann deren Verarbeitung erfolgt.
[0064] Die Umgebungssignale fügt die Verarbeitungseinrichtung 8 in einem nachfolgenden Schritt
15 zu einem dreidimensionalen Abbild der jeweiligen Umgebung zusammen. Ein jeweiliges
Umgebungsprofil wird erzeugt.
[0065] In einem auf den Schritt 15 folgenden Schritt 16 wertet die Verarbeitungseinrichtung
8 das Umgebungsprofil aus.
[0066] In einem Schritt 17 erstellt die Verarbeitungseinrichtung 8 aus den Bewegungssignalen/Beschleunigungssignalen
ein Bewegungsprofil und/oder ein Beschleunigungsprofil. Dies erfolgt bevorzugt zeitgleich
mit dem Schritt 15.
[0067] In einem auf den Schritt 17 folgenden Schritt 18 wertet die Verarbeitungseinrichtung
8 das Bewegungsprofil und/oder das Beschleunigungsprofil aus. Dies erfolgt bevorzugt
zeitgleich mit dem Schritt 16.
[0068] Das Umgebungsprofil und Bewegungsprofil/Beschleunigungsprofil werden bevorzugt laufend,
günstigerweise gleichzeitig, ausgewertet.
[0069] Anschließend folgt auf die Schritte 16 und 18 der Schritt 19. In dem Schritt 19 erfolgt
zum einen anhand der Auswertung des Umgebungsprofils und Bewegungsprofils/Beschleunigungsprofils
eine Risikobewertung hinsichtlich eines (gerade schon stattfindenden) Unfalls und/oder
einer (kurz bevorstehenden) Kollision. Zum anderen erfolgt insbesondere ein Abgleich
der gewonnenen Informationen in der Verarbeitungseinrichtung 8. Beispielsweise gleicht
die Verarbeitungseinrichtung 8 das Bewegungsprofil/Beschleunigungsprofil mit hinterlegten
Referenzprofilen ab. Die Verarbeitungseinrichtung 8 macht bevorzugt einen Abgleich
mit Erkenntnissen/Ergebnissen/Prüfungen, die auf dem jeweiligen Umgebungsprofil basieren.
[0070] Auf den Schritt 19 folgt ein Schritt 20, bei welchem geprüft wird, ob aufgrund der
erfolgten Risikobewertung und des Abgleichs eine Kollision, wie mit einer Fläche,
wie einem Baum, einem Ast, einem Fahrzeug, einer Person oder dergleichen, zu erwarten
ist, oder ein solcher Unfall gerade stattfindet.
[0071] Falls die Verarbeitungseinrichtung 8 bei der Prüfung in Schritt 20 feststellt, dass
ein/e Unfall/Kollision stattfindet bzw. in Kürze bevorsteht, aktiviert die Verarbeitungseinrichtung
8 in einem Schritt 23 die Auslöseeinheiten 6 und damit die Airbags 4 zum Schutz des
Kopfschutz-Trägers.
[0072] Die Aktivierung der Auslöseeinheiten 6 erfolgt, wenn nur das Umgebungsprofil oder
nur das Bewegungsprofil/Beschleunigungsprofil, was nicht erfindungsgemäß ist, oder
gemäß der Erfindung das Umgebungsprofil gemeinsam mit dem Bewegungsprofil/Beschleunigungsprofil
auf einen sicherheitsrelevanten Fall hinweist bzw. hinweisen. Sie erfolgt also, wenn
das Umgebungsprofil und (erfindungsgemäß)/oder (nicht-erfindungsgemäß) das Bewegungsprofil/Beschleunigungsprofil
auf einen sicherheitsrelevanten Fall hinweisen.
[0073] Erfindungsgemäß erfolgt eine Aktivierung der Auslöseeinheiten 6 nur dann, wenn sowohl
das Umgebungsprofil als auch das Bewegungsprofil/Beschleunigungsprofil beide gemeinsam
auf einen Unfall bzw. eine Kollision schließen lassen.
[0074] Falls die Verarbeitungseinrichtung 8 in dem Schritt 20 feststellt, dass keine Kollision
bzw. kein Unfall abzusehen ist, wird zu den Schritten 12 und 13 zurückgekehrt und
das geschilderte Verfahren neu begonnen. Es erfolgt keine Aktivierung der Auslöseeinheiten
6.
[0075] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 12 eine alternative Ausführungsform
beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der vorherigen
Ausführungsform, auf deren Beschreibung explizit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedlich,
jedoch funktionell gleichwertige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem
nachgeordneten "a".
[0076] Der Grundkörper ist hier als Stirnband 1a ausgeführt, das mittels einer Größenverstelleinrichtung
22 in der Größe verstellbar ist. In getragenem Zustand umläuft es den Kopf des Kopfschutz-Trägers,
wobei dessen Oberkopf (im Wesentlichen) unbedeckt bleibt.
[0077] Das Stirnband 1a trägt vorne und hinten jeweils eine TOF-Einrichtung 2. Es sind hier
insgesamt zwei TOF-Einrichtungen 2 vorhanden, die einander gegenüberliegend angeordnet
und identisch ausgebildet sind.
[0078] Hinten sind an dem Stirnband 1a sind zwei Airbag-Einrichtungen angeordnet. Zwischen
den Airbag-Einrichtungen befindet sich eine Beschleunigungssensor-Anordnung 7.
[0079] Der Aufbau der Unfall-Erfassungsanordnung und deren Funktion sind wie bei der vorherigen
Ausführungsform, auf die verwiesen wird.
1. Kopfschutz zum mindestens teilweisen Schutz eines Kopfschutz-Trägers,
a) mit einem Grundkörper (1; 1a),
b) mit mindestens einem an dem Grundkörper (1; 1a) angeordneten Airbag (4), und
c) mit einer an dem Grundkörper (1; 1a) angeordneten und mit dem mindestens einen
Airbag (4) zumindest zeitweise in Verbindung stehenden Unfall-Erfassungsanordnung
zum Auslösen des mindestens einen Airbags (4) bei einem erkannten Unfall, wobei die
Unfall-Erfassungsanordnung
i) mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen einer jeweiligen
Umgebung des Kopfschutz-Trägers aufweist,
ii) mindestens eine Bewegungs-Erfassungseinrichtung (7) zum Erfassen einer jeweiligen
Bewegung des Kopfschutz-Trägers aufweist, und
iii) eine Auslösung des mindestens einen Airbags (4) veranlasst, wenn die jeweilige
erfasste Bewegung und die jeweilige erfasste Umgebung beide zusammen auf einen Unfall
schließen lassen.
2. Kopfschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bewegungs-Erfassungseinrichtung (7) mindestens einen Bewegungs-Erfassungssensor
aufweist, wobei vorzugsweise der Bewegungs-Erfassungssensor als Beschleunigungssensor
zum Erfassen einer jeweiligen Beschleunigung des Kopfschutz-Trägers ausgebildet ist.
3. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung mindestens eine TOF-Einrichtung
(2), insbesondere eine TOF-Kamera, aufweist.
4. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere der 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtungen (2), die an dem Grundkörper (1;
1a) vorne zum Erfassen einer jeweiligen vorderen Umgebung in Bezug auf den Grundkörper
(1; 1a) und hinten zum Erfassen einer jeweiligen hinteren Umgebung in Bezug auf den
Grundkörper (1; 1a) angeordnet sind.
5. Kopfschutz nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch an dem Grundkörper (1) seitlich angeordnete 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtungen
(2) zum Erfassen einer jeweiligen seitlichen Umgebung in Bezug auf den Grundkörper
(1).
6. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unfall-Erfassungsanordnung ein 3D-Abbild der Umgebung auf Basis der jeweiligen
erfassten Umgebung erstellt.
7. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unfall-Erfassungsanordnung ein Bewegungsprofil des Kopfschutz-Trägers auf Basis
einer jeweiligen erfassten Bewegung des Kopfschutz-Trägers erstellt.
8. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unfall-Erfassungsanordnung eine Verarbeitungseinrichtung (8) zum Auslösen des
mindestens einen Airbags (4) bei einem erkannten Unfall aufweist.
9. Kopfschutz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bewegungs-Erfassungseinrichtung (7) und die mindestens eine 3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung
(2) mit der Verarbeitungseinrichtung (8) zumindest zeitweise in Signalverbindung stehen.
10. Kopfschutz nach Anspruch 7 und nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (8) Bewegungsprofilsignale und Umgebungssignale berücksichtigt.
11. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unfall-Erfassungsanordnung die jeweilige erfasste Umgebung und eine jeweilige
erfasste Bewegung des Kopfschutz-Trägers laufend auswertet.
12. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehörschutz, der nur bei einer Auslösung des mindestens einen Airbags (4) zur
Dämpfung eines Airbag-Auslösegeräuschs aktiv ist.
13. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) als Helm, insbesondere Schutzhelm, ausgebildet ist.
14. Kopfschutz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1a) als Stirnband ausgebildet ist.
15. Verfahren zum mindestens teilweisen Schutz eines Kopfschutz-Trägers, umfassend die
Schritte
- Bereitstellen eines Grundkörpers (1; 1a) und mindestens eines an dem Grundkörper
(1; 1a) angeordneten Airbags (4) sowie einer an dem Grundkörper (1; 1a) angeordneten
und mit dem mindestens einen Airbag (4) zumindest zeitweise in Verbindung stehenden
Unfall-Erfassungsanordnung,
- Erfassen einer jeweiligen Umgebung des Kopfschutz-Trägers mittels mindestens einer
3D-Umgebungs-Erfassungseinrichtung (2) der Unfall-Erfassungsanordnung und Erfassen
einer jeweiligen Bewegung des Kopfschutz-Trägers mittels mindestens einer Bewegungs-Erfassungseinrichtung
(7), und
- Veranlassen eines Auslösens des mindestens einen Airbags (4) durch die Unfall-Erfassungsanordnung,
wenn die jeweilige erfasste Bewegung und die jeweilige erfasste Umgebung beide zusammen
auf einen Unfall schließen lassen.