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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen
Personenkraftwagen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Abbremsen
eines Fahrzeugs im Crashfall.
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Aus
der
DE 36 37 165 A1 ist
ein Kraftfahrzeug bekannt, das mit einer Crasherkennungseinrichtung
ausgestattet ist, mit deren Hilfe eine bevorstehende Kollision des
Fahrzeugs mit einem Hindernis erkennbar ist. In Abhängigkeit
der Kollisionsgefahr können beim bekannten Fahrzeug angepasst
an den ermittelten Gefährlichkeitsgrad der Situation verschiedene
Alarmstufen ausgelöst sowie geeignete Gegenmaßnahmen
veranlasst werden.
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Aus
der
DE 10 2005
009 949 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, das an seiner Unterseite
mit einer Zusatzbremseinrichtung ausgestattet ist, die dann aktiviert
wird, wenn eine Crasherkennungseinrichtung erkennt, dass eine Kollision
des Fahrzeugs mit einem Hindernis unvermeidbar ist. Die Zusatzbremseinrichtung
kann eine zusätzliche Reibfläche bereitstellen, die
sich an einer fahrbaren Oberfläche abstützt. Ebenso
kann die Zusatzbremseinrichtung dornartig ausgestaltet sein, so
dass sie bei ihrer Aktivierung nach Art eines Ankers zumindest teilweise
in die Fahrbahn eindringt.
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Aus
der
DE 10 2005
062 279 A1 ist ein weiteres Fahrzeug mit einer Zusatzbremseinrichtung
bekannt, welche durch ein am Unterboden des Fahrzeugs angeordnetes
und im Wesentlichen geschlossenes Bremskissen aufweist. Das Bremskissen
ist aus einem Ruhezustand heraus ausdehnbar und erzielt in einem
ausgedehnten Aktivzustand eine Bremswirkung. Zum Aktivieren des
Bremskissens kann eine Crasherkennungseinrichtung vorgesehen sein.
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Aus
der
DE 10 2004
052 352 B3 ist ein Bremskreislauf für ein Kraftfahrzeug
bekannt, der eine Bremsleitung zur Aufnahme eines Druckmittels sowie
einen mit dem Bremskreislauf in Verbindung stehenden Behälter
mit einer Druckmittelkammer zur Aufnahme von zusätzlichem
Druckmittel umfasst. Um die Sicherheit von Fahrzeuginsassen zu erhöhen,
können im Behälter Mittel vorgesehen sein, mit deren
Hilfe das im Behälter befindliche Druckmittel schlagartig
in die Bremsleitung befördert und dieser wieder entzogen
werden kann. In Verbindung mit einer Crasherkennungseinrichtung
kann somit unmittelbar vor einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis
die Verzögerungswirkung der Radbremsanlage signifikant
gesteigert werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art bzw. für
ein Bremsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben,
die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie einen erhöhten
Insassenschutz im Falle einer Kollision des Fahrzeugs mit einem
Hindernis ermöglicht.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Nickbewegung
des Fahrzeugs, die aufgrund eines am Fahrzeug beim Bremsen wirkenden
Moments wirkt, unmittelbar vor der Kollision des Fahrzeugs mit dem
Hindernis auszugleichen. Die beim Bremsen des Fahrzeugs erzeugte
Nickbewegung bewirkt ein frontseitiges Absenken sowie ein heckseitiges
Anheben des Fahrzeugs. Die frontseitige Absenkung des Fahrzeugs
beim Bremsen wird auch als Bremstauchbewegung oder Bremstauchen bezeichnet.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die frontseitige
Nickbewegung, also das Bremstauchen unmittelbar vor dem Crash auszugleichen,
das heißt, das Fahrzeug kurz vor der Kollision frontseitig
wieder im Wesentlichen auf seine ursprüngliche Höhe
anzuheben. Die Erfindung beruht hierbei auf der Erkenntnis, dass
für die Fahrzeuginsassen eine erhöhte Verletzungsgefahr
besteht, wenn das Fahrzeug im Crashfall ein Hindernis unterfährt.
Die Gefahr eines Unterfahrens wird durch das Bremstauchen erhöht.
Dementsprechend reduziert der vorgeschlagene Ausgleich des Bremstauchens unmittelbar
vor dem Crashfall die Gefahr des Unterfahrens des Hindernisses.
Um das Bremstauchen im Crashfall unmittelbar vor der Kollision des
Fahrzeugs mit dem Hindernis ausgleichen zu können, ist
das Fahrzeug erfindungsgemäß mit einer dazu geeigneten
Hebeeinrichtung ausgestattet. Diese kann insbesondere das Fahrzeug
frontseitig anheben, um die durch die Bremstauchbewegung erzeugte
Absenkung der Fahrzeugfront auszugleichen.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Hebeeinrichtung
zum schlagartigen Ausgleichen der Bremstauchbewegung unmittelbar
vor der Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis ausgestaltet sein.
Durch einen schlagartigen Ausgleich können relativ große
Vertikalbeschleunigungen realisiert werden. Beispielsweise kann
die im Frontbereich des Fahrzeugs realisierte Vertikalbeschleunigung
die Größe der Erdbeschleunigung erreichen. Hierdurch
kann die Kraft, mit welcher das Fahrzeug im Frontbereich an der
Fahrbahn abgestützt ist, vorübergehend quasi verdoppelt
werden. Dementsprechend lassen sich auch die wirksamen Bremskräfte
kurzzeitig verdoppeln. Die schlagartige Ausgleichsbewegung hat somit
den zusätzlichen Effekt, dass die Bremswirkung unmittelbar
vor der Kollision erheblich gesteigert werden kann. Hierdurch lassen
sich im Crashfall auftretende Kraftspitzen reduzieren, was die Verletzungsgefahr
für die Fahrzeuginsassen senkt.
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Die
Hebeeinrichtung kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform
einen Abstützkörper aufweisen, der sich zum Ausgleichen
der Bremstauchbewegung in einem Frontbereich des Fahrzeugs an einer
Fahrbahn abstützt. Hierdurch kann vergleichsweise einfach
eine effektive Anhebung des Fahrzeugs im Frontbereich realisiert
werden.
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Besonders
vorteilhaft in nun eine Weiterbildung, bei welcher der Abstützkörper
zumindest an seiner der Fahrbahn zugewandten Unterseite als Bremskörper
ausgestaltet ist, so dass bei der Kontaktierung des Abstützkörpers
mit der Fahrbahn eine zusätzliche Bremskraft auf das Fahrzeug übertragen werden
kann. Die frontseitige Anhebung des Fahrzeugs zum Ausgleichen der
Bremstauchbewegung kann mit Hilfe des so ausgestalteten Abstützkörpers zur
Erzeugung einer zusätzlichen Bremskraft genutzt werden,
was die Verzögerung des Fahrzeugs unmittelbar vor der Kollision
vergrößert und die Gefahr einer Verletzung der
Fahrzeuginsassen reduziert.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte, prinzipielle Seitenansicht auf ein Kraftfahrzeug
im Bereich eines Frontrads bei deaktivierter Hebeeinrichtung,
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2 eine
Ansicht wie in 1, jedoch bei aktivierter Hebeeinrichtung,
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3 ein
Diagramm zur Veranschaulichung eines zeitlichen Verlaufs eines Bremsverfahrens
bzw. Bremsvorgangs.
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst ein nur teilweise
dargestelltes Kraftfahrzeug 1 eine Crasherkennungseinrichtung 2,
die mit Hilfe einer hier nicht gezeigten geeigneten Sensorik eine
bevorstehende Kollision des Fahrzeugs 1 mit einem Hindernis
erkennen kann. Ferner ist das Fahrzeug 1, bei dem es sich
bevorzugt um einen Personenkraftwagen handeln kann, mit einer Hebeeinrichtung 3 ausgestattet,
die auf geeignete Weise mit der Crasherkennungseinrichtung 2 zusammenwirkt.
Mit Hilfe dieser Hebeeinrichtung 3 ist eine Bremstauchbewegung des
Fahrzeugs 1 vor der Kollision des Fahrzeugs 1 mit
dem Hindernis ausgleichbar. Beim Bremsen nickt das Fahrzeug 1,
derart, dass es frontseitig in die Federung eintaucht. Die Hebeeinrichtung 3 kann
somit die frontseitig entstehende Absenkung des Fahrzeugs 1 gegenüber
einer Fahrbahn 4 ausgleichen. Dementsprechend ist die Hebeeinrichtung 3 bevorzugt
im Bereich einer Vorderachse 5 des Fahrzeugs angeordnet,
und zwar zweckmäßig an einem Fahrzeugboden 6.
Die Hebeeinrichtung 3 kann entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform so ausgestaltet sein, dass sie die Bremstauchbewegung
unmittelbar vor der Kollision des Fahrzeugs 1 mit dem Hindernis
relativ schnell, quasi schlagartig ausgleichen kann. Das bedeutet,
dass die Hebeeinrichtung 3 den Ausgleich der Bremstauchbewegung
innerhalb einer sehr kurzen Zeit, zum Beispiel in weniger als 0,5
Sekunden oder in weniger als 0,25 Sekunden oder in weniger als 0,1
Sekunden durchführen kann. Hierzu erzeugt die Hebeeinrichtung 3 eine
entsprechend große, nach oben orientierte Vertikalbeschleunigung
am Frontende des Fahrzeugs 1. Hierzu kann die Hebeeinrichtung 3 mit
einem Abstützkörper 7 ausgestattet sein.
Dieser stützt sich zum Ausgleichen der Bremstauchbewegung
in einem Frontbereich des Fahrzeugs 1 an der Fahrbahn 4 ab.
Mit anderen Worten, die Hebeeinrichtung 3 wirkt zum Anheben
der Fahrzeugfront unmittelbar mit der Fahrbahn 4 zusammen.
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Zum
Verstellen des Abstützkörpers 3 von der in 1 gezeigten
Ruheposition oder Passivposition zu der in 2 gezeigten
Aktivposition, ist die Hebeeinrichtung 3 mit einem Stellantrieb 8 ausgestattet. Dieser
ermöglicht die Absenkung des Abstützkörpers 7 auf
die Fahrbahn 4 zum Ausgleichen der Bremstauchbewegung.
Im deaktivierten Zustand der Hebeeinrichtung 3 befindet
sich der Abstützkörper 7 gemäß 1 am
Fahrzeugboden 6 beabstandet zur Fahrbahn 4. Im
aktivierten Zustand der Hebeeinrichtung 3 ist der Abstützkörper 7 vom
Fahrzeugboden 6 weg, nach unten auf die Fahrbahn 4 abgesenkt
und drückt das Fahrzeug 1 im Frontbereich nach
oben. Hierdurch kann die nach unten gerichtete Bremstauchbewegung
ausgeglichen werden.
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Vorzugsweise
arbeitet der Stellantrieb 8 pyrotechnisch. Insbesondere
kann er einen Gassack 9 aufweisen, der zwischen dem Abstützkörper 7 und dem
Fahrzeugboden 6 angeordnet sein kann. Der Gassack 9 entfaltet
sich bei aktiviertem Stellantrieb 8, wenn ein vorzugsweise
pyrotechnisch erzeugtes Gas unter hohem Druck in den Gassack 9 einströmt.
Hierdurch bewegt der Gassack 9 den Abstützkörper 7 nach
unten und drückt ihn gegen die Fahrbahn 4 und in
der Folge das Fahrzeug 1 frontseitig nach oben.
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Entsprechend
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der
Abstützkörper 7 zumindest an einer der
Fahrbahn 4 zugewandten Unterseite 10 als Bremskörper
ausgestaltet sein. In der Folge kann der Abstützkörper 7 bei
seiner Kontaktierung mit der Fahrbahn 4 eine Bremskraft
durch Reibung erzeugen, die über den am Fahrzeug 1 abgestützten Abstützkörper 7 auf
das Fahrzeug 1 übertragbar ist. Dementsprechend
kann mit dem Absenken des Abstützkörpers 7 auf
die Fahrbahn 4, also insbesondere beim frontseitigen Anheben
des Fahrzeugs 1 eine zusätzliche Bremskraft in
das Fahrzeug 1 übertragen werden.
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Der
Abstützkörper kann hierzu eine schalenförmige
Gestalt aufweisen und zumindest an seiner Unterseite 10 beispielsweise
mit Gummi beschichtet sein, ähnlich dem Gummi eines Fahrzeugreifens.
Der Abstützkörper 7 kann aus Metall oder
Kunststoff hergestellt sein.
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Besonders
vorteilhaft ist nun eine Ausführungsform, bei welcher die
Crasherkennungseinrichtung 2 und die Hebeeinrichtung 3 so
aufeinander abgestimmt bzw. so ausgestaltet sind, dass das im Crashfall
erwünschte Ausgleichen der Bremstauchbewegung zeitlich
so realisiert wird, dass die Bremstauchbewegung bei der Kollision
des Fahrzeugs 1 mit dem Hindernis im Wesentlichen ausgeglichen
ist. Das bedeutet, dass die Aktivierung der insbesondere schlagartig
wirkenden Hebeeinrichtung 3 zeitlich so gesteuert wird,
dass die damit erzielbare frontseitige Anhebung des Fahrzeugs 1 rechtzeitig
bis zur Kollision des Fahrzeugs 1 mit dem Hindernis das
Bremstauchen so ausgleicht, dass der Ausgleich im Wesentlichen zu
dem Zeitpunkt fertig ist, zu dem dann die tatsächliche
Kollision des Fahrzeugs 1 mit dem Hindernis erfolgt. Beispielsweise kann
die Crasherkennungseinrichtung mit Hilfe von Abstandssensoren den
Zeitpunkt bis zur Kollision des Fahrzeugs 1 mit dem Hindernis
ermitteln. Die Crasherkennungseinrichtung 2 kann dann die
Hebeeinrichtung 3 rechtzeitig aktivieren bzw. auslösen,
um die gewünschte frontseitige Anhebung des Fahrzeugs 1 bis
zum Auftreffen auf das Hindernis zu erzielen.
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Entsprechend 3 kann
ein Verfahren zum Abbremsen des Fahrzeugs 1 im Crashfall
zweckmäßig den im Folgenden erläuterten
Verlauf aufweisen. Das Diagramm der 3 zeigt
dabei auf der Ordinate eine Verzögerungswirkung, also eine negative
Beschleunigung a und auf der Abszisse die Zeit t. Eine Kurve 11 illustriert
den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung des Fahrzeugs 1 im
Crashfall. Zu einem Zeitpunkt t1 ermittelt
die Crasherkennungseinrichtung 2 die Gefahr einer Kollision
des Fahrzeugs 1 mit einem Hindernis. Hierdurch wird eine
erste Eskalationsstufe I des Bremsverfahrens ausgelöst.
Während dieser ersten Eskalationsstufe I kann die Crasherkennungseinrichtung 2 die
Erzeugung eines akustischen und/oder visuellen und/oder haptischen Warnsignals
auslösen, mit dem der Fahrer vor der von der Crasherkennungseinrichtung 2 erkannten kritischen
Annäherung an ein Hindernis gewarnt werden kann.
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Zu
einem Zeitpunkt t2 endet die erste Eskalationsstufe
I und es beginnt eine zweite Eskalationsstufe II. Falls der Fahrzeugführer
bis zu diesem Zeitpunkt t2 noch keine Bremsung
des Fahrzeugs 1 eingeleitet hat, löst die Crasherkennungseinrichtung 2 in der
zweiten Eskalationsstufe II eine autonome Teilbremsung des Fahrzeugs
durch eine entsprechende Betätigung einer Radbremsanlage
aus. Gleichzeitig kann die Crasherkennungseinrichtung 2 in
dieser zweiten Eskalationsstufe II kollisionsvorbereitende Maßnahmen
durchführen. Beispielsweise können Sicherheitsgurte
präventiv gestrafft werden. Während der zweiten
Eskalationsstufe II lässt sich somit bereits eine erste
Bremsverzögerung a1 am Fahrzeug realisieren.
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Zu
einem Zeitpunkt t3 endet die zweite Eskalationsstufe
II und es beginnt eine dritte Eskalationsstufe III. Während
dieser dritten Eskalationsstufe III veranlasst die Crasherkennungseinrichtung 2 eine autonome
Vollbremsung des Fahrzeugs 1 durch eine entsprechende Betätigung
der Radbremsanlage. Während dieser dritten Eskalationsstufe
III kann somit eine größere zweite Bremsverzögerung
a2 realisiert werden.
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Zu
einem Zeitpunkt t4 endet die dritte Eskalationsstufe
III und es beginnt eine vierte Eskalationsstufe IV. In dieser vierten
Eskalationsstufe IV löst die Crasherkennungseinrichtung 2 die
Hebeeinrichtung 3 aus, um den als Bremskörper
ausgestalteten Abstützkörper 7 mit der
Fahrbahn 4 in Kontakt zu bringen und um ihn mit hoher Kraft
an der Fahrbahn 4 abzustützen. Diese Abstützkraft
bewirkt gleichzeitig eine Anhebung des Fahrzeugs 1 im Frontbereich. Durch
den als Zusatzbremse wirkenden Abstützkörper 7 kann
während der vierten Eskalationsstufe IV eine dritte Bremsverzögerung
a3 erzeugt werden, die nochmals deutlich
höher ist als die zweite Bremsverzögerung a2.
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Zu
einem Zeitpunkt t5 endet die vierte Eskalationsstufe
IV. Der Zeitpunkt t5 entspricht dabei dem Zeitpunkt
der tatsächlichen Kollision zwischen dem Fahrzeug 1 und
dem Hindernis. Der Zeitpunkt t4, zu dem
die Hebeeinrichtung 3 aktiviert wird, wird von der Crasherkennungseinrichtung 2 gezielt
so gewählt, dass innerhalb der vierten Eskalationsstufe
IV das Fahrzeug 1 frontseitig soweit angehoben werden kann,
dass bis zum Erreichen des Zeitpunkts t5,
also bis zur tatsächlichen Kollision die Bremstauchbewegung
im Wesentlichen vollständig ausgeglichen ist. Zu diesem
Zeitpunkt t5 besitzt das Fahrzeug 1 zumindest
frontseitig seinen ursprünglichen Abstand zur Fahrbahn 4.
Bei dieser Ausrichtung des Fahrzeugs 1 wirken die Sicherheitseinrichtungen,
wie zum Beispiel Airbags, Stoßfänger und Knautschzonen
am effektivsten, wodurch der Schutz des oder der Insassen verbessert
werden kann. Gleichzeitig wird durch das frontseitige Anheben des
Fahrzeugs die Gefahr eines Unterfahrens des Hindernisses reduziert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3637165
A1 [0002]
- - DE 102005009949 A1 [0003]
- - DE 102005062279 A1 [0004]
- - DE 102004052352 B3 [0005]