DE102005009949A1

DE102005009949A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs auf ein Hindernis

Info

Publication number: DE102005009949A1
Application number: DE200510009949
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Baumann (Fh); Michael Dipl.-Ing. Fehring (Fh); Rainer Dipl.-Ing. Justen (Fh)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs auf ein Hindernis, mit einer Abstandsermittlungseinrichtung (12), die eine den Abstand (D) des Fahrzeugs (11) zum Hindernis beschreibende Abstandsgröße (A) ermittelt und an eine Steuereinheit (16) übermittelt. Die Steuereinheit (16) bestimmt die verbleibende Zeitdauer bis zum Aufprall des Fahrzeugs (11) auf das Hindernis und löst in Abhängigkeit davon zunächst eine oder mehrere Fahrerwarnsysteme (19, 20, 21) und einen automatischen Bremsvorgang dann aus, wenn ein Auffahrunfall unvermeidlich ist. Im Bereich der Fahrzeugunterseite ist wenigstens ein Bremsteil mit Reibungsbremsmitteln vorgesehen, die in einer Bremsstellung des Bremsteils während des automatischen Bremsvorgangs mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt gebracht werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs auf ein Hindernis nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 13.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 102 58 617 A1 bekannt. Dort wird in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis und der verbleibenden Zeitdauer bis zum Aufprall des Fahrzeugs auf das Hindernis zunächst eine optische und/oder akustische Fahrerwarnung und gegebenenfalls eine weitere, haptische Fahrerwarnung ausgelöst bevor ein Notbremsvorgang zur Vermeidung des Auffahrens auf das Hindernis bzw. zur Verminderung der Unfallfolgen ausgelöst wird. Die beim Notbremsvorgang erreichbare Verzögerung kann entweder im Bereich zwischen 5 m/s² und 7 m/s² fest vorgegeben oder anhand von Größen wie Fahrzeugmasse, Belag, Reibwert, Fahrbahnbeschaffenheit, etc. bestimmt werden.

Ausgehend vom gattungsbildenden Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 13 gelöst.

Im Bereich der Fahrzeugunterseite ist ein Bremsteil angeordnet, das zwischen einer das Fahrzeug nicht verzögernden Ruhestellung und einer eine Bremswirkung auf das Fahrzeug ausübenden Bremsstellung verlagerbar ist. Das Bremsteil weist Reibungsbremsmittel auf, die in der Bremsstellung des Bremsteils mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt gebracht werden bzw. zumindest teilweise in die Fahrbahnoberfläche eindringen. Wird aufgrund der die verbleibende Zeitdauer bis zum Aufprall des Fahrzeugs auf das Hindernis beschreibenden Zeitdauergröße festgestellt, dass ein Auffahren des Fahrzeugs auf das Hindernis nicht mehr vermieden werden kann, so erfolgt die Auslösung eines automatischen Bremsvorgangs durch eine Steuereinheit, wobei Auslösemittel angesteuert werden, wodurch das Bremsteil aus seiner Ruhestellung in seine Bremsstellung gebracht wird. Somit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Bremsmittel auf, die unabhängig von dem die Fahrzeugräder verzögernden Bremssystem des Fahrzeugs arbeiten. Die mit der Fahrbahnoberfläche zusammenwirkenden Bremsteile ermöglichen eine deutlich höhere Bremsverzögerung des Fahrzeugs verglichen mit der durch Abbremsen der Fahrzeugräder erreichbaren Fahrzeugverzögerung. Über das wenigstens eine Bremsteil sind Fahrzeugverzögerungen von bis zu 4 bis 5 g möglich. Somit kann vor einem unvermeidlichen Auffahrunfall des Fahrzeugs auf das Hindernis eine deutlich höhere kinetische Energie abgebaut werden, als dies mit den herkömmlichen Fahrzeugbremssystemen möglich wäre.

Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine Bremsteil in Längsrichtung des Fahrzeugs gesehen im Bereich des Fahrzeugschwerpunkts mit dem Fahrzeug verbunden und insbesondere am Fahrzeug angelenkt. Je näher sich die Verbindungsstelle zwischen dem Bremsteil und dem Fahrzeug in Längsrichtung des Fahrzeugs gesehen auf Höhe des Fahrzeugschwerpunkts befindet, desto größere Bremskräfte können während des automatischen Bremsvorgangs über das Bremsteil zur Fahrzeugverzögerung erzielt werden.

Das wenigstens eine Bremsteil – einschließlich seiner Reibungsbremsmittel – kann sich in seiner Ruhestellung im Bereich der Fahrzeugunterseite befinden und durch eine, das Bremsteil in Richtung der Bremsstellung drängende Vorspannkraft eines Vorspannelements beaufschlagt werden. Auf diese Weise ist das Bremsteil beim Fahrbetrieb des Fahrzeugs, wenn kein automatischer Bremsvorgang durchgeführt wird, an der Fahrzeugunterseite gelagert, so dass eine ausreichende Bodenfreiheit gewährleistet ist. An der Fahrzeugunterseite können hierfür entsprechende Aussparungen vorgesehen sein. Das Bremsteil wird entgegen der Vorspannkraft durch die Auslösemittel in der Ruhestellung gehalten. Bei einer elektrischen Ansteuerung der Auslösemittel sorgt die Vorspannkraft des Vorspannelements für die Verlagerungsbewegung des Bremsteils von seiner Ruhestellung in die Bremsstellung.

Dadurch, dass dem wenigstens einen Bremsteil eine Dämpfungsanordnung zugeordnet ist, die die Bewegung des Bremsteils aus der Ruhestellung in die Bremsstellung in einem Bewegungsabschnitt vor Erreichen der Bremsstellung dämpfend beeinflusst, kann die kinetische Energie des Bremsteils vor dem Erreichen der durch einen Anschlag definierten Bremsstellung reduziert werden. Auf diese Weise können die Belastungen der Bauteile reduziert werden.

Zur Verbesserung der Übertragung der Bremskraft vom Bremsteil auf das Fahrzeug ist es möglich, das Bremsteil in seiner Bremsstellung durch zumindest ein quer zur Erstreckungsrichtung des Bremsteils verlaufendes Halteelement mit dem Fahrzeug zu verbinden. Das Halteelement wird während des automatischen Bremsvorgangs vor allem durch eine Zugkraft beansprucht. Es kann daher sowohl flexibel als auch starr ausgebildet sein, wobei beispielsweise ein starrer Haltebügel oder ein flexibles Halteseil verwendet werden können.

Dabei kann das zumindest eine Halteelement Bestandteil der Dämpfungsanordnung oder die Dämpfungsanordnung Bestandteil des zumindest einen Halteelements sein. Über das Halteelement kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Bremsteils während dessen Bewegung von der Ruhestellung in die Bremsstellung zumindest im Bewegungsabschnitt vor dem Erreichen der endgültigen Bremsstellung verzögern, wodurch die gewünschte Dämpfungswirkung erreicht ist.

Vorteilhafterweise erstreckt sich das Bremsteil in seiner Bremsstellung von seiner Befestigungsstelle im Bereich der Unterseite des Fahrzeugs schräg nach vorne zur Fahrbahnoberfläche hin. Dabei kann zwischen der Erstreckungsrichtung des Bremsteils und der Fahrbahnoberfläche ein Winkel im Bereich zwischen 45° und 80° gebildet werden. Dadurch kann eine optimale Übertragung der Bremskräfte auf das Fahrzeug gewährleistet werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das wenigstens eine Bremsteil eine Deformationsanordnung auf, die sich durch die auf das Bremsteil in dessen Erstreckungsrichtung während des automatischen Bremsvorgangs einwirkende Längskraft insbesondere elastisch deformiert. Auf diese Weise kann die durch die Längskraft in Erstreckungsrichtung des Brems teils auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübte Stoßwirkung, insbesondere zu Beginn des automatischen Bremsvorgangs, reduziert werden.

Zweckmäßigerweise ist das wenigstens eine Bremsteil im Bereich hinter der Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet. Dieser Einbaubereich eignet sich wegen der auf das Fahrzeug übertragbaren hohen Bremskräfte und dem in diesem Bereich zur Verfügung stehenden Bauraum für die Anbringung des wenigstens einen Bremsteils.

Die Bremswirkung während des automatischen Bremsvorgangs kann weiter verbessert werden, wenn mehrere Bremsteile symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse links und rechts der Fahrzeuglängsachse vorgesehen sind.

Vorteilhafterweise wird der automatische Bremsvorgang ausgelöst, wenn die verbleibende Zeitdauer bis zum Aufprall des Fahrzeugs auf das Hindernis eine Auslösezeitdauer erreicht hat. Diese Auslösezeitdauer kann dabei in der Steuereinheit parameterunabhängig – beispielsweise unabhängig von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit – vorgegeben sein. Die Auslösezeitdauer ist insbesondere kleiner als eine Sekunde und kann beispielsweise 600 ms betragen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine blockschaltbildartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 einen Zeitstrahl mit eingetragenen Auslösezeitpunkten der Fahrerwarnungen und des automatischen Bremsvorgangs,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bremsteils in seiner Ruhestellung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs gesehen gemäß Pfeil III in 4,
4 das Bremsteil aus 3 in einer Seitenansicht gemäß der Linie IV-IV in 3,
5 das Ausführungsbeispiel des Bremsteils aus den 3 und 4 in seiner Bremsstellung in seitlicher Ansicht quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs,
6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bremsteils in seiner Bremsstellung in einer seitlichen Ansicht quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs und
7 die Frontpartie des Fahrzeugs in Seitenansicht mit einem in Bremsstellung befindlichen Bremsteil, das im Bereich hinter der Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet ist.
In 1 ist blockschaltbildartig eine Vorrichtung 10 zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs 11 auf ein nicht näher gezeigtes Hindernis dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist eine Abstandsermittlungseinrichtung 12 auf. Die Abstandsermittlungseinrichtung 12 ermittelt eine den Abstand D zwischen dem Fahrzeug 11 und dem Hindernis beschreibende Abstandsgröße A. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abstandsgröße A von dem in Fahrtrichtung 13 des Fahrzeugs 11 gemessenen Abstand D des Fahrzeugs 11 zum Hindernis gebildet.
Die vom Abstand D gebildete Abstandsgröße A wird von der Abstandsermittlungseinrichtung 12 an eine Steuereinheit 16 übermittelt. Die Steuereinheit 16 ermittelt aus dem Abstand D und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit eine Zeitdauergröße, die die verbleibende Zeitdauer h bis zum Aufprall des Fahrzeugs 11 auf das Hindernis angibt. In Abhängigkeit vom Betrag der Zeitdauergröße bzw, der Zeitdauer h wird zunächst zumindest eine Fahrerwarnung hervorgerufen. Hierfür ist die Steuereinheit 16 mit einem optischen Fahrerwarnsystem 19 und einem akustischen Fahrerwarnsystem 20 verbunden.
Wenn die verbleibende Zeitdauer h einen ersten Zeitdauerschwellenwert t0 erreicht hat, löst die Steuereinheit 16 durch Ansteuerung des optischen Fahrerwarnsystems 19 eine optische Fahrerwarnung aus, die den Fahrer vor der möglicherweise bevorstehenden Kollision mit dem Hindernis warnt.
Reagiert der Fahrer nicht und besteht die Kollisionsgefahr nach wie vor, wenn die verbleibende Zeitdauer h einen zweiten Zeitdauerschwellenwert t1 erreicht hat, löst die Steuereinheit 16 über das akustische Fahrerwarnsystem 20 zusätzlich zur optischen Fahrerwarnung eine akustische Fahrerwarnung aus.
Erfolgt auch aufgrund der akustischen Fahrerwarnung kein oder kein ausreichender Brems- bzw. Lenkeingriff des Fahrers zur Abwendung der Kollision mit dem Hindernis, wird des Weiteren eine haptische Fahrerwarnung durch ein haptisches Fahrerwarnsystem 21 hervorgerufen, sobald die verbleibende Zeitdauer h einen dritten Zeitdauerschwellenwert t2 erreicht hat. Beispielsgemäß wird zur haptischen Fahrerwarnung durch die Steuereinheit 16 das Betriebsbremssystem 22 angesteuert und eine vorgegebene Bremskraft bzw. eine vorgegebene Bremsverzögerung eingestellt. Diese haptische Fahrerwarnung dient dabei gleichzeitig zur Reduzierung der kinetischen Energie des Fahrzeugs 11. Alternativ oder zusätzlich könnte das haptische Fahrerwarnsystem 21 auch Mittel zur reversiblen Gurtstraffung, Mittel zur Erzeugung einer Vibration des Lenkrades oder Mittel zur Erzeugung einer Vibration des Fahrersitzes aufweisen. Zur haptischen Fahrerwarnung könnten auch eines oder mehrere dieser Mittel verwendet werden.
Wenn die verbleibende Zeitdauer h bis zum Aufprall des Fahrzeugs 11 auf das Hindernis einen vierten Zeitdauerschwellenwert erreicht, steuert die Steuereinheit 16 Bremsmittel 25 des Fahrzeugs 11 zur Auslösung des automatischen Bremsvorgangs an, die in 1 schematisch durch elektrisch ansteuerbare Auslösemittel 26 der Bremsmittel 25 dargestellt sind. Die Bremsmittel 25 sind unabhängig vom Bremssystem 22 – das die Betriebsbremseinrichtung und die Feststellbremseinrichtung des Fahrzeugs 11 umfasst – aktivierbar. Dieser vierte Zeitdauerschwellenwert stellt eine vorgebbare Auslösezeitdauer t3 bis zu einem Unfallzeitpunkt ta dar. Während dieser Auslösezeitdauer t3 erfolgt der automatische Bremsvorgang, wodurch bis zum Unfallzeitpunkt ta die kinetische Energie des Fahrzeugs 11 reduziert wird.
Die Bremsmittel 25 werden erst zur Verzögerung des Fahrzeugs eingesetzt, wenn feststeht, dass eine Kollision des Fahrzeugs 11 mit dem Hindernis nicht vermieden werden kann. Beispielsgemäß beträgt die Auslösezeitdauer t3 weniger als eine Sekunde und insbesondere 600 ms. Die Auslösezeitdauer t3 ist fest vorgegeben. Bei der Annäherung des Fahrzeugs 11 an das Hindernis kann dann, wenn die verbleibende Zeitdauer h der Auslösezeitdauer t3 entspricht, sicher auf eine unvermeidliche Kollision zwischen Fahrzeug 11 und Hindernis geschlossen werden. Der Einsatz der Bremsmittel 25 zu diesem Zeitpunkt dient dazu, die kinetische Energie des Fahrzeugs 11 durch die Verzögerung des Fahrzeugs 11 zu verringern, um die Unfallfolgen, insbesondere für die am Auffahrunfall beteiligten Personen, zu reduzieren.
Im Folgenden wird die Ausgestaltung der Bremsmittel 25 anhand der 3 bis 7 näher erläutert.
Die Bremsmittel 25 weisen ein im Bereich der Fahrzeugunterseite 28 angeordnetes Bremsteil 29 mit Reibungsbremsmitteln 30 auf, wobei die Reibungsbremsmittel 30 in einer Bremsstellung des Bremsteils 29 mit der Fahrbahnoberfläche 31 in Kontakt gebracht werden und/oder zumindest teilweise in die Fahrbahnoberfläche 31 zur Erzeugung einer Bremswirkung eindringen.
In einer keine Bremswirkung zwischen dem Fahrzeug 11 und der Fahrbahnoberfläche 31 bewirkenden und daher das Fahrzeug 11 nicht verzögernden Ruhestellung ist das Bremsteil 29 in einer an der Fahrzeugunterseite 28 vorgesehenen Einbauausnehmung 35 angeordnet. Beim hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einbauausnehmung 35 quaderförmig konturiert und durch eine stegartige Umrandung 36 bestehend aus zwei in Fahrtrichtung 13 des Fahrzeugs 11 verlaufende Längsstege 50 und zwei quer dazu verlaufende Querstege 52, 72 begrenzt.
Beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug 11 Bremsmittel 25 mit mehreren Bremsteilen 29 auf, die in Bezug auf die Längsachse 37 des Fahrzeugs 11 symmetrisch zu dieser Längsachse 37 angeordnet sind. Im vorliegenden Fall ist auf der linken und auf der rechten Fahrzeugseite jeweils hinter dem Vorderradkasten 38 eine Einbauausnehmung 35 an der Fahrzeugunterseite 28 vorgesehen, wobei in jeder Einbauausnehmung 35 ein Bremsteil 29 angeordnet ist. Diese Einbaustelle im Bereich hinter der Vorderachse wurde ausgewählt, da die Befestigungsstelle 40 zwischen Bremsteil 29 und der Fahrzeug karosserie 41 in Richtung der Fahrzeuglängsachse 37 gesehen nahe am Fahrzeugschwerpunkt liegt und sich dadurch ausreichend große Bremskräfte über das Bremsteil 29 zur Verzögerung des Fahrzeugs 11 erzeugen lassen.
In den 3 bis 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bremsteils 29 dargestellt. Das Bremsteil 29 weist zwei beabstandete, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Bremsschenkel 45 auf, die an ihrem einen, freien Ende über einen Querschenkel 46 miteinander verbunden sind, so dass das Bremsteil 29 eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt aufweist. Am Querschenkel 46 sind die Reibungsbremsmittel 30 vorgesehen, wobei der Querschenkel 46 und die Reibungsbremsmittel 30 auch einstückig ausgebildet sein können.
Das Bremsteil 29 ist an dem den Reibungsmitteln 30 entgegengesetzten Endbereich über die beiden Bremsschenkel 45 innerhalb der Einbauausnehmung 35 an der Fahrzeugkarosserie 41 angelenkt. Hierfür ist in beiden Bremsschenkel 45 jeweils eine quer zur Erstreckungsrichtung 47 der Bremsschenkel 45 verlaufende Querbohrung 48 eingebracht. Die beiden Querbohrungen 48 fluchten miteinander und sind über einen gemeinsamen ersten Befestigungsbolzen 49 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie 41 verbunden. Hierfür durchsetzt der Befestigungsbolzen 49 die beiden Längsstege 50 der stegartigen Umrandung 36 der Einbauausnehmung 35. Parallel zu den beiden Längsstegen 50 ragen zwei Bremsteillagerungsstege 51 von dem die beiden Längsstege 50 der Umrandung 36 verbindenden hinteren Quersteg 52 der Umrandung 36 in die Einbauausnehmung 35 hinein. Die beiden Bremsteilbefestigungsstege 51 werden ebenfalls vom Befestigungsbolzen 49 durchsetzt, so dass sich die Stabilität der gelenkigen Lagerung des Bremsteils 29 an der Fahrzeugkarosserie 41 erhöht.
In seiner in 3 dargestellten, das Fahrzeug nicht verzögernden Ruhestellung ist das U-förmige Bremsteil 29 durch ein beispielsgemäß als Schraubenfeder ausgebildetes Vorspannelement 56 mit einer Vorspannkraft FV beaufschlagt. Das Vorspannelement 56 übt die Vorspannkraft FV in der Ruhestellung des Bremsteils 29 auf ein Abstützteil 57 aus, das quer zur Erstreckungsrichtung 47 der beiden Bremsschenkel 45 des Bremsteils 29 verläuft und mit den beiden Bremsschenkeln 45 verbunden ist. Beim Ausführungsbeispiel ist das Abstützteil 57 plattenähnlich ausgestaltet und weist eine rechteckige Form auf. In der Ruhestellung des Bremsteils 29 drückt das Abstützteil 57 die an der Fahrzeugkarosserie 41 angebrachte, in die Einbauausnehmung 35 hineinragende, als Vorspannelement 56 dienende Schraubenfeder entgegen der Federkraft zusammen, so dass sich die Schraubenfeder in der Ruhestellung des Bremsteils 29 am Abstützelement 57 abstützt und auf dieses die Vorspannkraft FV ausübt. Durch die Vorspannkraft FV wird das Bremsteil 29 aus der Ruhestellung in Richtung seiner das Fahrzeug verzögernde Bremsstellung gedrängt.
Um das Bremsteil 29 entgegen der Vorspannkraft FV in seiner Ruhestellung zu fixieren, ist eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Verriegelungseinrichtung 60 mit einem das Bremsteil 29 in der Ruhestellung haltenden, in einer Betätigungsrichtung 61 bewegbaren Verriegelungsbolzen 62 vorgesehen. Der Verriegelungsbolzen 62 greift in seiner nicht betätigten Stellung in eine Verriegelungsöffnung 63 am Bremsteil 29 ein, so dass dieses in der Ruhestellung arretiert ist. Die Verriegelungsöffnung 63 ist gemäß 3 im Querschenkel 46 des Bremsteils 29 vorgesehen. Die Verlagerung des Verriegelungsbolzens 62 zwischen seiner betätigten und seiner nicht betätigten Stellung in Betätigungsrichtung 61 erfolgt durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung der Auslösemittel 26 durch die Steuereinheit 16. Die Verriegelungseinrichtung 60 ist Bestandteil der Auslösemittel 26.
In der Bremsstellung des Bremsteils 29 ragen die beiden Bremsschenkel 45 von der Fahrzeugunterseite 28 aus in Fahrtrichtung 13 des Fahrzeugs 11 gesehen schräg zur Fahrbahnoberfläche 31 hin. Der Winkel, den die beiden Bremsschenkel 45 mit der Fahrbahnoberfläche 31 dabei bilden, kann bei der ersten Ausführungsform des Bremsteils 29 gemäß der 3 bis 5 im Bereich zwischen 45° und 65° liegen und beträgt gemäß 5 etwa 60°. Bei anderen Ausführungsformen des Bremsteils 29 kann der Winkel zwischen den Bremsschenkeln 50 und der Fahrbahnoberfläche 31 auch größer sein und Werte im Bereich von 70° bis 80° annehmen.
Das Bremsteil 29 erzeugt in seiner Bremsstellung durch das Zusammenwirken der Reibungsbremsmittel 30 und der Fahrbahnoberfläche 31 eine Bremskraft, die auf das Fahrzeug 11 übertragen werden muss. Hierfür dient neben dem Bremsteil 29 eine Halteelementanordnung 65, die beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 3 bis 5 zwei Halteelemente 66 aufweist, die in der Bremsstellung des Bremsteils 29 quer zur Erstreckungsrichtung 47 der Bremsschenkel 45 verlaufen. Die beiden Halteelemente 66 verbinden jeweils einen zugeordneten Bremsschenkel 45 mit der Fahrzeugkarosserie 41.
Die beiden Halteelemente 66 sind als starre, beispielsgemäß plattenartige Teile ausgeführt und weisen an ihren fahrzeugseitigen Endbereichen 67 jeweils ein Befestigungsloch 68 auf. Die beiden Befestigungslöcher 68 durchgreift ein zweiter Befestigungsbolzen 69, der gleichzeitig auch die beiden Längsstege 50 der Umrandung 36 der Einbauausnehmung 35 durchsetzt, so dass die Halteelemente 66 gelenkig an den Längsstegen 50 der Fahrzeugkarosserie 41 befestigt sind. Während die beiden Bremsschenkel 45 des Bremsteils 29 in dem in Fahrtrichtung 13 des Fahrzeugs 11 gesehen hinteren Endbereich 70 – in den die beiden Bremsteilbefestigungsstege 51 hineinragen – angelenkt sind, sind die beiden Halteelemente 66 in Fahrtrichtung 13 gesehen im vorderen Endbereich 71 der Einbauausnehmung 35 an den Längsstegen 50 angelenkt. Analog zur gelenkigen Lagerung des Bremsteils 29 ragen auch in den vorderen Endbereich 71 der Einbauausnehmung 35 zwei parallel zu den Längsstegen 50 verlaufende Halteelementbefestigungsstege 73 hinein, die quer von dem die beiden Längsstegen 50 am vorderen Endbereich 71 verbindenden vorderen Quersteg 72 der Umrandung 36 der Einbauausnehmung 35 wegragen. Die beiden Halteelementbefestigungsstege 73 werden ebenfalls vom zweiten Befestigungsbolzen 69 durchsetzt.
Wie dies in 3 dargestellt ist, befinden sich die beiden Halteelemente 66 in der Ruhestellung des Bremsteils 29 innerhalb der Einbauausnehmung 35 und verlaufen im Wesentlichen parallel zu den beiden Bremsschenkeln 45 zwischen dem jeweils zugeordneten Bremsschenkel 45 und dem dazu benachbarten Längssteg 50 der Umrandung 36.
In der Längsrichtung 75 jedes Halteelements 66 ist in den Halteelementen 66 eine langlochartige Führungsausnehmung 76 eingebracht, in der ein Führungsbolzen 77 des jeweils zugeordneten Bremsschenkels 45 in Längsrichtung 75 des Halteelements 66 verschiebbar geführt ist. Das dem fahrzeugseitigen Endbereich 67 des Halteelements 66 entgegengesetzte Ende 78 der Führungsausnehmung 76 definiert einen Endanschlag für den Führungsbolzen 77 des zugeordneten Bremsschenkels 45, wodurch die Bremsstellung des Bremsteils 29 definiert ist. Das Bremsteil 29 befindet sich dann in der endgültigen Bremsstellung, wenn die Führungsbolzen 77 der beiden Bremsschenkel 45 am je weils zugeordneten Ende 78 der Führungsausnehmung 76 des Halteelements 66 anliegen.
Über das Bremsteil 29 und die Halteelementanordnung 65 wird die zwischen den Reibungsbremsmitteln 30 und der Fahrbahnoberfläche 31 erzeugte Bremskraft auf die Fahrzeugkarosserie 41 und damit auf das Fahrzeug 11 übertragen. Die Abstützstelle zwischen den Bremsschenkeln 45 des Bremsteils 29 und dem jeweils zugeordneten Halteelement 66 der Halteelementanordnung 65 – an der der Führungsbolzen 77 vorgesehen ist – befindet sich im Endabschnitt 79 des jeweiligen Bremsschenkels 45 nahe bei den Reibungsbremsmitteln 30, um eine gute Abstützung der auf das Bremsteil 29 einwirkenden Kräfte durch die Halteelemente 66 zu erzielen.
Bei der Auslösung des automatischen Bremsvorgangs steuert die Steuereinheit 16 die Auslösemittel 26 an, wodurch der Verriegelungsbolzen 62 der Verriegelungseinrichtung 60 betätigt wird und das Bremsteil 29 freigibt. Aufgrund der in der Ruhestellung des Bremsteils 29 durch das Vorspannelement 56 erzeugten Vorspannkraft FV wird das Bremsteil aus seiner Ruhestellung in die Bremsstellung geschwenkt, wobei die beiden Führungsbolzen 77 der Bremsschenkel 45 in der jeweils zugeordneten Führungsausnehmung 76 entlanggleiten bis sie das betreffende Ende 78 der Führungsausnehmung 76 erreicht haben. Die Schwenkachse des Bremsteils 29 ist dabei durch die Längsachse des ersten Befestigungsbolzens 49 definiert. Bei dieser Schwenkbewegung des Bremsteils 29 aus der Ruhestellung in die Bremsstellung werden auch die beiden Halteelemente 66 um eine durch den zweiten Befestigungsbolzen 69 vorgegebene Schwenkachse aus der Einbauausnehmung 35 herausgeschwenkt. Dies ist in 5 schematisch dargestellt, wobei die Bremsstellung des Bremsteils 29 durch die durchgezogenen Linien und eine Zwischenstellung des Bremsteils 29 gestrichelt gezeigt ist.
Dem Bremsteil 29 ist eine Dämpfungsanordnung 83 zugeordnet, die die Bewegung des Bremsteils 29 aus seiner Ruhestellung in seine Bremsstellung in einem Bewegungsabschnitt vor Erreichen der Bremsstellung abdämpft. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Dämpfungsanordnung 83 ein Teil der Halteelementanordnung 65. Bei der ersten Ausführungsform gemäß der 3 bis 5 verjüngt sich die nutartige Führungsausnehmung 76 in einem Ausnehmungsabschnitt 84 im Bereich vor dem Ende 78 der Führungsausnehmung 76. Dadurch wird erreicht, dass der Führungsbolzen 77, der während der Bewegung des Bremsteils 29 aus der Ruhestellung in die Bremsstellung in der Führungsausnehmung 76 entlanggleitet, beim Erreichen des Ausnehmungsabschnittes 84 durch zwischen dem Führungsbolzen 77 und den Führungskanten der Führungsausnehmung 76 auftretenden Reibungs- und/oder Klemmkräften abgebremst und seine Gleitbewegung in der Führungsausnehmung 76 zum Ende 78 hin verlangsamt wird. Das Verhältnis der Dimensionierung der Breite der Führungsausnehmung 76 im Ausnehmungsabschnitt 84 im Vergleich zur Größe des Führungsbolzens 77 hängt von den Eigenschaften der verwendeten Materialien – beispielsweise von der Elastizität und den Gleitreibungseigenschaften – für das Halteelement 66 und den Führungsbolzen 77 ab und kann beispielsweise durch Versuche ermittelt werden. Durch eine entsprechende Dimensionierung kann die Dämpfungswirkung wunschgemäß eingestellt werden.
Das Bremsteil 29 enthält ferner eine Deformationsanordnung 87, die bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel von zwei Deformationsteilen 88 gebildet ist. Die beiden Deformationsteile 88 sind jeweils in einen der beiden Bremsschenkel 45 eingesetzt und daher Bestandteil des betreffenden Bremsschenkels 45. Bei in Erstreckungsrichtung 47 auf den betreffenden Bremsschenkel 45 auftretenden Kräften defor miert sich das betreffende Deformationsteil 88, so dass sich die Länge des Bremsschenkels 45 aufgrund der Deformation durch die eingeleitete Längskraft ändert. Bei der hier beschriebenen Ausführung sind die Deformationsteile 88 von Schraubenfedern gebildet, so dass sich die Deformationsteile 88 elastisch deformieren. Durch die Elastizität der Deformationsteile 88 gehen diese wieder in ihre Ausgangsstellung zurück, wenn der Bremsschenkel 45 nicht mehr durch eine Längskraft beaufschlagt wird. Alternativ zu Schraubenfedern könnten auch andere elastische Körper als Deformationsteile 88 verwendet werden, wie z.B. Gummikörper.
Die Deformationsanordnung 87 bewirkt eine Nachgiebigkeit des Bremsteils 29, so dass auch bei unterschiedlichen Bodenfreiheiten zwischen der Fahrzeugunterseite 28 und der Fahrbahnoberfläche 31 eine sichere Bremswirkung zwischen den Reibungsbremsmitteln 30 und der Fahrbahnoberfläche 31 gewährleistet ist. Die Länge der Bremsschenkel 45 uns somit des Bremsteils 29 kann sich sozusagen in einem durch die Deformationsanordnung 87 vorgegebenen Maß an die Bodenfreiheit des Fahrzeugs 11 anpassen.
Bei der in den 3 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform des Bremsteils 29 weisen die Reibungsbremsmittel 30 klingenartige Bremszacken 90 auf, die in der Bremsstellung des Bremsteils 29 zumindest teilweise in die Fahrbahnoberfläche 31 zur Erzeugung einer Bremswirkung eingreifen, wie dies in 5 schematisch gezeigt ist. Die Bremszacken 90 sind am Querschenkel 46 quer zur Fahrtrichtung 13 des Fahrzeugs 11 gesehen nebeneinander liegend angeordnet.
In 6 ist eine zweite Ausführungsvariante des Bremsteils 29 dargestellt, wobei die Reibungsbremsmittel 30 anstatt der Bremszacken 90 einen Reibungsbremsbelag 91 aufweisen, der in der Bremsstellung des Bremsteils 29 durch das Gewicht des Fahrzeugs 11 auf die Fahrbahnoberfläche 31 gepresst wird.
Es versteht sich, dass in Abwandlung zu den gezeigten Ausführungsbeispielen auch eine Kombination von Reibungsbremsbelag 91 und Bremszacken 90 denkbar wäre.
Ein weiterer Unterschied des in 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels ist die Ausgestaltung der Halteelementanordnung 65. Anstatt eines starren Halteelements – wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist – weist das Halteelement 66' nach 6 ein Stoßdämpferelement 94 und ein flexibles Halteseil 95 auf. Das Stoßdämpferelement 94 ist einenends über den zweiten Befestigungsbolzen 69 gelenkig an der Fahrzeugkarosserie 41 angelenkt und anderenends durch das Halteseil 95 mit dem Endabschnitt 79 des zugeordneten Bremsschenkels 45 verbunden. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel wird bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Halteelementanordnung 65 die Dämpfungswirkung bei der Schwenkbewegung des Bremsteils 29 durch das Stoßdämpferelement 94 bewirkt. Die Halteelementanordnung 65 nach 6 weist zwei Haltelemente 66' auf, die jeweils aus einem Stoßdämpferelement 94 und einem Halteseil 95 bestehen.
Die Länge der Bremsschenkel 45 kann bei beiden Ausführungsformen so gewählt werden, dass sich der Abstand der Fahrzeugunterseite 28 gegenüber der Fahrbahnoberfläche 31 während des automatischen Bremsvorgangs vergrößert. Das Fahrzeug 11 wird durch die Bremsteile 29 dabei sozusagen etwas angehoben, um eine erhöhte Bremskraft zwischen Fahrbahnoberfläche 31 und Fahrzeug 11 und mithin eine verbesserte Bremswirkung zu erzielen.
In einer weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsform der Bremsmittel 25 könnten mehreren Bremsteilen 29 dieselben Reibungsbremsmittel 30 zugeordnet sein. Beispielsweise ist es denkbar, die mit dem Reibungsbremsbelag 91 versehenen Reibungsbremsmittel 30 als eine durchgehende größere Bremsplatte auszuführen, die mit mehreren Bremsteilen 29 verbunden ist. Die Bremsteile 29 wären dann über die gemeinsame Bremsplatte miteinander verbunden. In der Ruhestellung der Bremsteile könnte sich die Bremsplatte direkt unterhalb der Fahrzeugunterseite 28 befinden und insbesondere an dieser anliegen.

Claims

Vorrichtung zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs (11) auf ein Hindernis, mit einer Abstandsermittlungseinrichtung (12), die eine den Abstand (D) des Fahrzeugs (11) zum Hindernis beschreibende Abstandsgröße (A) ermittelt und an eine Steuereinheit (16) übermittelt, wobei die Steuereinheit (16) eine die verbleibende Zeitdauer (h) bis zum Aufprall des Fahrzeugs (11) auf das Hindernis beschreibende Zeitdauergröße bestimmt und in Abhängigkeit von der Zeitdauergröße zunächst eine oder mehrere Fahrerwarnsysteme (19, 20, 21) und einen automatischen Bremsvorgang auslöst, dadurch gekennzeichnet, • dass wenigstens ein im Bereich der Fahrzeugunterseite (28) angeordnetes Bremsteil (29) vorgesehen ist, das Reibungsbremsmittel (30) aufweist, die in einer Bremsstellung des Bremsteils (29) mit der Fahrbahnoberfläche (31) in Kontakt gebracht werden und/oder zumindest teilweise in die Fahrbahnoberfläche (31) eindringen, • dass die Steuereinheit (16) den automatischen Bremsvorgang dann auslöst, wenn ein Auffahren des Fahrzeugs (11) auf das Hindernis unvermeidlich ist, und • dass die Steuereinheit (16) zur Verzögerung des Fahrzeugs (11) beim automatischen Bremsvorgang dem wenigstens einen Bremsteil (29) zugeordnete elektrisch an steuerbare Auslösemittel (26) ansteuert, wodurch die Verlagerung des Bremsteils (29) aus einer Ruhestellung in seine Bremsstellung ausgelöst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bremsteil (29) in Längsrichtung des Fahrzeugs (11) gesehen im Bereich des Fahrzeugschwerpunkts mit dem Fahrzeug (11) verbunden und insbesondere am Fahrzeug (11) angelenkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine Bremsteil (29) einschließlich der Reibungsbremsmittel (30) in seiner Ruhestellung im Bereich der Fahrzeugunterseite (28) befindet und durch eine das Bremsteil (29) in Richtung der Bremsstellung drängende Vorspannkraft (FV) eines Vorspannelements (56) beaufschlagt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Bremsteil (29) eine Dämpfungsanordnung (83) zugeordnet ist, die die Bewegung des Bremsteils (29) aus der Ruhestellung in die Bremsstellung in einem Bewegungsabschnitt vor Erreichen der Bremsstellung dämpfend beeinflusst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsteil (29) in seiner Bremsstellung durch zumindest ein quer zur Erstreckungsrichtung des Bremsteils (29) verlaufendes Halteelement (66; 66') mit dem Fahrzeug (11) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Halteelement (66; 66') Bestandteil der Dämpfungsanordnung (83) oder die Dämpfungsanordnung (83) Bestandteil des zumindest einen Halteelements (66; 66') ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Bremsteil (29) in seiner Bremsstellung von seiner Befestigungsstelle (40) im Bereich der Unterseite (28) des Fahrzeugs (11) schräg nach vorne zur Fahrbahnoberfläche (31) hin erstreckt und zur Fahrbahnoberfläche (31) in einen Winkel zwischen 45° und 80° geneigt verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bremsteil (29) eine Deformationsanordnung (87) aufweist, die sich durch die auf das Bremsteil (29) in dessen Erstreckungsrichtung (47) während des automatischen Bremsvorgangs einwirkende Längskraft elastisch deformiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bremsteil (29) im Bereich hinter der Vorderachse des Fahrzeugs (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bremsteile (29) symmetrisch zur Fahrzeuglängsach se (37) links und rechts der Fahrzeuglängsachse (37) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der automatische Bremsvorgang ausgelöst wird, wenn die verbleibende Zeitdauer (h) bis zum Aufprall des Fahrzeugs auf das Hindernis eine Auslösezeitdauer (t3) erreicht hat.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösezeitdauer (t3) in der Steuereinheit (16) Parameter unabhängig vorgegeben ist und insbesondere einen Wert kleiner als eine Sekunde aufweist.
Verfahren zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs (11) auf ein Hindernis, wobei eine den Abstand (D) des Fahrzeugs zu einem Hindernis beschreibende Abstandsgröße (A) ermittelt wird, und wobei eine die verbleibende Zeitdauer (h) bis zum Aufprall des Fahrzeugs (11) auf das Hindernis beschreibende Zeitdauergröße bestimmt und in Abhängigkeit von der Zeitdauergröße zunächst eine oder mehrere Fahrerwarnsysteme (19, 20, 21) und ein automatischer Bremsvorgang ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, • dass wenigstens ein im Bereich der Fahrzeugunterseite (28) angeordnetes Bremsteil (29) vorgesehen ist, das Reibungsbremsmittel (30) aufweist, die in einer Bremsstellung des Bremsteils (29) mit der Fahrbahnoberfläche (31) in Kontakt gebracht werden und/oder zumindest teilweise in die Fahrbahnoberfläche (31) eindringen, • dass der automatische Bremsvorgang dann auslöst wird, wenn ein Auffahren des Fahrzeugs (11) auf das Hindernis unvermeidlich ist, und • dass zur Verzögerung des Fahrzeugs (11) beim automatischen Bremsvorgang dem wenigstens einen Bremsteil (29) zugeordnete elektrisch ansteuerbare Auslösemittel (26) angesteuert werden, wodurch die Verlagerung des Bremsteils (29) aus einer Ruhestellung in seine Bremsstellung ausgelöst wird.