DE102008037803A1

DE102008037803A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens bei Bremsvorgängen

Info

Publication number: DE102008037803A1
Application number: DE200810037803
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. Spaniel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-02-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens bei Bremsvorgängen. Die maximal erreichbare Bremsverzögerung eines Kraftwagens wird zum einen von der Schlupfreibung der Räder gegenüber der Fahrbahn und zum anderen von der auf den jeweiligen Rädern lastenden Radlast bedingt. Da die Schlupfreibung aus technischen Gründen nicht weiter gesteigert werden kann, kann eine Verkürzung des Bremsweges nur noch durch eine Radlasterhöhung erzielt werden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, wenigstens zwei pyrotechnische Systeme mit einer Brennkammer und einer Austrittsdüse am Fahrzeug anzubringen, wobei die Austrittsdüse in Richtung der Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist. Beide pyrotechnischen Systeme werden dabei vom gleichen Triebstofftank mit Treibstoff versorgt, so dass der Abbrand der pyrotechnischen Systeme immer symmetrisch verläuft, wodurch das Auftreten von Gier- und Wankmomenten bei Zündung der pyrotechnischen Systeme vermieden wird. Die Spurstabilität des Fahrzeugs bleibt also auch bei Auslösung der erfindungsgemäßen Vorrichtung unbeeinträchtigt. Durch die Rückstoßkräfte der pyrotechnischen Systeme wird die Radlast des Kraftwagens erhöht und so sein Bremsweg verkürzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens bei Bremsvorgängen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Auslösen einer derartigen Vorrichtung.
Die maximal erreichbare Bremsverzögerung von Kraftfahrzeugen wird im Wesentlichen durch den Reibungskoeffizienten zwischen Rad und Untergrund limitiert. Für ein heute übliches Kraftfahrzeug trägt dabei der unter optimalen Bedingungen erreichbare Bremsweg für beispielsweise eine Verzögerung aus einer Geschwindigkeit von 100 km/h auf 0 km/h bei etwa 36 m. Auch wenn das Bremssystem höhere Kräfte erzeugen könnte, ist dieser Wert aufgrund der Reibungslimitierung mit konventionellen Bremsen nicht zu unterschreiten. Die Bremskraft zwischen Fahrzeug und Untergrund hängt allerdings nicht nur vom Reibungskoeffizienten ab. Ein weiterer Faktor hierbei ist die Radlast, also die Kraft, die in Richtung der Fahrzeughochachse auf das bremsende Rad einwirkt. Diese Kraft ist dabei in der Regel durch das Fahrzeuggewicht und die Achspositionen gegeben und daher nicht veränderlich. Es ist jedoch möglich, insbesondere bei Notbremsungen, mittels pyrotechnischer Vorrichtungen Rückstoßkräfte zu erzeugen, welche die Radlast und damit auch die maximal mögliche Bremskraft erhöhen. Hierzu offenbart die DE 25 00 351 A1 eine Hilfsnotbremsvorrichtung für Kraftwagen, welche mehrere Raketensysteme umfasst. Diese können einerseits eine direkte Bremswirkung erzeugen, indem sie eine Rückstoßkraft entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges ausüben. Wenn die Richtung der Rückstoßkraft jedoch auch eine Komponente in Richtung der Fahrzeughochachse aufweist, erhöht sich durch eine derartige Vorrichtung auch die Radlast des Fahrzeugs, was die Bremskräfte vergrößert.
Eine ähnliche Notbremsanlage ist in der DE 21 32 657 offenbart. Diese umfasst einen z. B. auf den Fahrzeugachsen montierten Raketenbrennsatz, welcher durch ein besonders tiefes Eindrücken des Bremspedals über einen Mehrfachschalter ausgelöst wird. Die Rückstoßkraft der Raketen ist dabei im Wesentlichen nach oben gerichtet, so dass die Radlast an allen vier Rädern des Kraftfahrzeugs erhöht wird.
Schließlich offenbart die DE 10 2004 054 544 B3 eine Vorrichtung zur Erhöhung der Verzögerung eines Kraftfahrzeuges bei Vollbremsungen, welche ebenfalls pyrotechnische Vorrichtungen umfasst, die an den Achsschenkeln der Vorderachse angeordnet sind. Die Rückstoßkraft der pyrotechnischen Vorrichtungen ist dabei senkrecht nach oben gerichtet, um so den Anpressdruck auf die Fahrbahn während des Abbrandes der pyrotechnischen Vorrichtungen zu erhöhen.
Derartige Vorrichtungen sind mit dem Nachteil behaftet, dass die verwendeten pyrotechnischen Treibsätze in der Regel brennbar, wenn nicht gar hochexplosiv sind. Derartige Treibsätze stellen also bei einem Unfall ein erhebliches Zusatzrisiko dar. Darüber hinaus ist nachteilig, dass die genannten Vorrichtungen in der Regel über ein besonders tiefes Durchtreten des Bremspedales aktiviert werden. Eine gesonderte Überprüfung, ob tatsächlich eine Notfallsituation vorliegt, erfolgt nicht. Da derartige pyrotechnische Treibsätze in der Regel nicht nachfüllbar sind, so dass jede Auslösung derartiger Vorrichtungen zu komplizierten Wartungsarbeiten führt, gilt es jedoch unerwünschte Auslösungen zu vermeiden. Auch aus sicherheitstechnischen Gesichtspunkten sind die bekannten Auslösekonzepte durch pyrotechnische Vorrichtungen nicht optimal. Insbesondere erfolgt keine Prüfung, ob die Vorrichtung zu einem gegebenen Zeitpunkt ohne Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer ausgelöst werden kann.
Beim asymmetrischen Abbrand von derartigen pyrotechnischen Vorrichtungen kann es darüber hinaus zu Gier- und Wankmomenten am Fahrzeug kommen, welche die Spurstabilität weiter beeinträchtigen und im schlimmsten Fall einen Unfallverlauf noch ungünstiger gestalten können.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens bei Bremsvorgängen mit einem pyrotechnischen System bereitzustellen, bei welcher die Sicherheitsrisiken durch das pyrotechnische System minimiert sind. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Auslösen einer derartigen Vorrichtung bereitzustellen, welche ein Auslösen der Vorrichtung nur bei einer tatsächlichen Notwendigkeit einer Notbremsung sicherstellt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Eine solche Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens umfasst wenigstens zwei pyrotechnische Systeme mit jeweils einer Brennkammer und jeweils einer der Brennkammer zugeordneten Austrittsdüse. Die Austrittsdüse ist dabei in Richtung der Fahrzeughochachse nach oben gerichtet, so dass die von dem System erzeugten Rückstoßkräfte nach unten gerichtet sind und daher die Radlast und damit auch die maximal erzeugbare Bremskraft erhöhen.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme mit einem gemeinsamen Treibstofftank verbunden sind. Im Gegensatz zu gängigen Feststoff- oder Flüssigtreibstoffraketen wird der Treibstoff somit nicht mehr direkt in oder an der Brennkammer vorgehalten. Durch die Verbindung der wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme mit einem gemeinsamen Treibstofftank wird nun in jedem Fall eine symmetrische Beaufschlagung der beiden Brennkammern mit Treibstoff garantiert, so dass die durch die Auslösung der pyrotechnischen Systeme auf das Kraftfahrzeug wirkenden Kräfte ebenfalls symmetrisch sind. Das Auftreten von Gier- oder Wankmomenten, welche bei einer solchen Auslösung die Spurstabilität des Kraftwagens beeinträchtigen könnten, ist somit ausgeschlossen. Damit ist vorteilhaft sichergestellt, dass eine derartige Vorrichtung keine zusätzlichen Stabilitätsrisiken verursacht.
Bevorzugt ist weiterhin eine Druckerzeugungsvorrichtung vorgesehen, welche den Treibstoff unter Druckbeaufschlagung vom Treibstofftank zu den Brennkammern zu fördern in der Lage ist.
Damit wird die Verwendung von flüssigen und gelartigen Treibstoffen ermöglicht, welche bei Standarddruck nicht explosiv sind und erst durch die Druckbeaufschlagung in einen zündfähigen Zustand übergehen. Damit wird vorteilhafterweise die Sicherheit einer derartigen Vorrichtung deutlich erhöht, da es, beispielsweise bei einem Unfall, bei welchem die Vorrichtung nicht ausgelöst wird, nicht zu unerwünschten Zünden oder gar explodieren der Treibstoffvorräte kommen kann. Bei der Druckerzeugungseinrichtung handelt es sich bevorzugt um eine weitere, kleinere pyrotechnische Einrichtung, wie sie z. B. auch bei der Auslösung von Airbags Anwendung findet. Eine solche Einrichtung kombiniert eine schnelle Druckbeaufschlagung des pyrotechnischen Systems mit geringen Sicherheitsrisiken im Falle eines Unfalls.
Dadurch, dass der Treibstoff nicht, wie bei Feststoffsystemen bereits in der Brennkammer vorgehalten wird, ist darüber hinaus eine regulierte Treibstoffzufuhr zur Brennkammer möglich. So ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Durchflusssteuereinrichtung zum Steuern eines Treibstoffflusses vom Tank in die zugeordnete Brennkammer vorgesehen, damit ist sowohl eine Regulierung der Schubkraft als auch ein Abstellen der Vorrichtung nach Erzielen des gewünschten Bremseffektes möglich.
Um bei Auslösung der Vorrichtung andere Fahrzeugkomponenten nicht durch die entstehenden hohen Temperaturen zu beschädigen, ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung jeder Brennkammer eine Hitzeschutzverkleidung zugeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind zwei pyrotechnische Systeme vorgesehen, welche jeweils im Nahbereich eines Vorderrades des Kraftwagens angeordnet sind. Damit wird eine symmetrische Kraftbeaufschlagung der Vorderräder des Kraftwagens erzielt, so dass bei Auslösen der Vorrichtung keine Gier- oder Wankmomente erzeugt werden. Auch eine unerwünschte Auslösung der Vorrichtung gefährdet somit die Verkehrssicherheit des Kraftwagens nicht, da es durch die symmetrische Kraftbeaufschlagung der Vorderräder nicht zu einem Ausbrechen des Wagens aus der Spur kommen kann.
Die Anbindung der pyrotechnischen Systeme erfolgt dabei bevorzugt an einem Schwellerstummel des Kraftwagens und/oder an einem Querträger. Aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen sind im Gegensatz dazu in der Regel direkt an der Radaufhängung oder vergleichbaren Komponenten befestigt. Durch die Festlegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Schwellerstummel oder Querträger wird die Belastung der Radaufhängung bei Auslösung der pyrotechnischen Systeme wesentlich verringert. Rückstoßkräfte der pyrotechnischen Systeme werden direkt in tragende Komponenten des Kraftwagens eingeleitet, so dass eine höhere Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens durch die pyrotechnischen Systeme ermöglicht wird, ohne dynamische Komponenten überzubelasten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Austrittsdüsen der pyrotechnischen Systeme in jeweils eine Austrittsöffnung münden, wobei zumindest eine der Austrittsöffnungen in Fahrzeuglängsrichtung vor einer A-Säule angeordnet ist. Bei Auslösung der pyrotechnischen Systeme wird somit aus Sicht des Fahrers der Abgasstrahl größtenteils von der A-Säule verdeckt, so dass es nicht zu einer Blendung des Fahrers oder einer anderen Ablenkung, die in einer mit der Auslösung einhergehenden Gefahrensituation nicht wünschenswert wäre, kommt. Alternativ kann eine derartige Austrittsöffnung auch im Bereich einer B-Säule angeordnet sein. Die Kraftbeaufschlagung erfolgt dabei bezüglich der Fahrzeuglängsachse gleichmäßiger, so dass nicht nur die Radlast an den Vorderrädern, sondern auch in nennenswertem Maße an den Hinterrädern erhöht wird. Die Verteilung der Bremskräfte erfolgt so vorteilhafterweise symmetrisch über das ganze Fahrzeug hinweg.
Um eine optisch ansprechende Integration der Vorrichtung in ein Kraftfahrzeug zu ermöglichen, kann weiter vorgesehen sein, dass die Austrittsöffnungen der jeweiligen pyrotechnischen Systeme jeweils mit einem Folienelement verschließbar sind. Ein derartiges Folienelement wird bei Auslösung der pyrotechnischen Systeme durch den Abgasstrahl der Brennkammern entweder abgerissen oder verbrannt. Die Radlast erhöhende Wirkung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Im Gegensatz zu anderen konstruktiven Optionen, wie beispielsweise Abdeckklappen, ist keine komplizierte Mechanik zur Freigabe der Austrittsöffnungen nötig. Derartige Abdeckfolien schützen weiterhin die Austrittsdüsen und Brennkammern in ihrem Nichtgebrauchszustand vor dem Eindringen von Schmutz, Spritzwasser und dergleichen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung zum Abgeben von Steuersignalen an die jeweiligen Druckerzeugungseinrichtungen und Durchflusssteuereinrichtungen der pyrotechnischen Systeme vorgesehen. Eine derartige Steuereinrichtung ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass sie mit einem Fahrzeugbus verbunden werden kann. Damit ist die Integration einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit bestehenden Sicherheitssystemen des Kraftwagens möglich. Insbesondere können Daten von Fahrerassistenzsystemen und Bremsassistenzsystemen und dergleichen an die Steuereinrichtung übermittelt werden, um so sicherzustellen, dass die Auslösung der Vorrichtung nur in tatsächlichen Gefahrensituationen, welche eine Notbremsung nötig machen, erfolgt.
Bevorzugterweise weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens bei einem Bremsvorgang eine Schubkraft von maximal etwa 6 kN pro pyrotechnischem System auf. Die Brenndauer des pyrotechnischen Systems soll dabei etwa 1,5 bis 2 Sekunden betragen. Die bei derartigen Schubkräften und Brenndauern auftretenden Belastungen an der Radaufhängung und Federung bleiben dabei im Wesentlichen beherrschbar, so dass keine Beschädigungen zu erwarten sind. Die Kräfte sind jedoch hoch genug, um bei einem gängigen Kraftwagen in etwa eine Verdoppelung der Bremskraft zu erzielen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Auslösen einer eingangs geschilderten Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast, bei welchem bei Zutreffen eines Auslösekriteriums mittels der Druckerzeugungseinrichtung Treibstoff unter Druckbeaufschlagung in die Brennkammer gefördert wird. Das Auslösekriterium kann dabei im einfachsten Fall das Überschreiten eines Schwellenwertes für die mittels eines Bremspedals ausgeübte Bremskraft und das Überschreiten einer Mindestbremsdauer beinhalten. Die Auslösung wird in diesem Fall also lediglich durch das Verhalten des Fahrers des Kraftwagens ausgelöst. Da nun bekannt ist, dass in Gefahrensituationen von Kraftwagenfahrern oftmals zu geringe Bremskräfte eingesetzt werden, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Auslösekriterium für die Auslösung der eingangs genannten Vorrichtung das Auslösesignal eines Bremsassistenzsystems beinhaltet. Dadurch können vorteilhaft weitere Daten in die Auslöseentscheidung einfließen, welche von vorhandenen Fahrerassistenz- und Bremsassistenzsystemen bereitgestellt sind. Hierzu können beispielsweise auch Abstandswarnsignale von Radareinrichtungen, Ultraschalleinrichtungen, Lidareinrichtungen oder dergleichen gehören.
Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Auslösung der Vorrichtung zu unterbinden, wenn ein im Fahrzeug bereits vorhandenes Sicherheitssystem eine Fußgängerkollision detektiert hat. Hier ist beispielsweise eine Koppelung mit Systemen zur Aktivierung einer aktiven Motorhaube denkbar. Damit kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass im Falle eines derartigen Unfalls kein Unfallbeteiligter in den Abgasstrahl des pyrotechnischen Systems gerät.
Im Folgenden soll anhand der Zeichnung die Erfindung und ihre Ausführungsformen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 die Kraftverteilung an einem bremsenden Kraftwagen ohne eine Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast,
2 die Kraftverteilung an einem bremsenden Kraftwagen mit einer unterstützenden Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast,
3 eine Auftragung der Abhängigkeit von Bremsweg und Bremsverzögerung von der durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeübten Kraft,
4a und 4b eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kraftwagen und
5a und 5b eine schematische Detailansichten der Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kraftwagen in einer seitlichen und einer Vorderansicht.
1 zeigt die Verteilung der Kräfte an einem bremsenden Kraftfahrzeug 10, welches über keine Vorrichtung zur Erhöhung der Radlast verfügt. Auf den Rädern lastete dabei zunächst die Gewichtskraft des Fahrzeugs, welches sich je nach Schwerpunktlage des Kraftfahrzeugs 10 auf die Komponenten F_Z,V für die Vorderräder und F_z,H für die Rinderräder verteilt. Während eines Bremsvorganges wirkt ein zusätzliches Nickmoment auf das Fahrzeug, so dass die Vorderräder um eine zusätzliche, durch dieses Nickmoment bedingte Kraftkomponente F_Z,Brems stärker belastet werden. Die Kraftwirkung in z-Richtung auf die Hinterräder wird dementsprechend um den gleichen Beitrag F_z,Brems reduziert. Die Wirkung der Fahrzeugbremsen wird über die Schlupfreibung der Räder gegenüber der Fahrbahn gemäß F_X = μ·F_Z in eine gegen die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges 10 wirkende Kraft umgesetzt. Der Reibwert μ stellt hierbei den Schlupfreibungskoeffizienten der Räder gegenüber der Fahrbahn dar. Der Schlupfreibungskoeffizient μ bzw. der Gleitreibungskoeffizient im Falle blockierter Fahrzeugräder, stellt daher den limitierenden Faktor für den maximal möglichen Bremsweg dar. Aus werkstofftechnischen Gegebenheiten ist dieser Schlupfreibungskoeffizient μ unter Idealbedingungen auf einen Maximalwert von in etwa 1,1 festgelegt. Die verzögernd wirkenden Kräfte F_x,V für die Vorderräder und F_X,H für die Hinterräder resultieren schließlich in einer Bremsverzögerung a_x = F_x/m, wobei m die Fahrzeugmasse angibt. Diese Bremsbeschleunigung wirkt am Schwerpunkt 12 des Fahrzeuges 10.
Da, wie erläutert, der Reibwert μ der Räder gegenüber der Fahrbahn aus technischen Gründen nicht weiter erhöht werden kann, ist die einzige Möglichkeit, eine weitere Verkürzung des Bremsweges zu erzielen, die Erhöhung der Kräfte F_Z, welche in Richtung der Fahrzeughochachse auf die Fahrzeugräder wirken. Eine solche Erhöhung kann durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung erzielt werden.
2 zeigt die Kraftverteilung an einem bremsenden Fahrzeug, welches über eine derartige Vorrichtung verfügt. Durch Zünden eines pyrotechnischen Treibsatzes, dessen Abgasstrahl in Richtung der Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist, wirkt nun eine zusätzliche Kraft auf die Vorderräder des Fahrzeuges 10. Neben der Gewichtskraft F_Z,V auf die Vorderräder und der durch das Nickmoment beim Bremsen erzeugten zusätzlichen Kraft F_Z,Brems auf die Vorderräder erhöht sich die Gesamtkraft auf die Vorderräder, um die Rückstoßkraft der pyrotechnischen Vorrichtung F_Z,Boost. Damit ergibt sich also die auf das Fahrzeug einwirkende verzögernde Kraft F_X als F_X = μ·(F_Z + F_Z,Boost).
3 zeigt eine Auftragung der erreichbaren Verzögerung in m/s^–2 und des möglichen Bremsweges in Metern gegenüber der Schubkraft einer derartigen pyrotechnischen Vorrichtung in N. Der Bremsweg bezieht sich dabei auf ein übliches Mittelklassefahrzeug, welches bei einem Schlupfreibungskoeffizienten von 1,1 zwischen Rädern und Fahrbahn aus einer Geschwindigkeit von 100 km/h abbremst. Der Bremsweg ohne eine zusätzliche pyrotechnische Vorrichtung beträgt dabei in etwa 36 m, wobei eine Verzögerung von 10 m/s^–2 erreicht wird. Wie aus der oben genannten Gleichung zu entnehmen, steigt die mögliche Verzögerung im Wesentlichen linear mit der Schubkraft mit der pyrotechnischen Vorrichtung. Um den Bremsweg bis auf 20 m zu verkürzen, wäre eine Schubkraft von etwa 23.500 N nötig. Dies entspricht einer zusätzlichen Belastung der Vorderräder um ein Gewicht von 2,25 t. Um Radaufhängung, Federung und dergleichen nicht zu überlasten, muss daher ein Kompromiss zwischen Schubkraft der pyrotechnischen Vorrichtung und Belastbarkeitsgrenzen der verbauten Komponenten gefunden werden. Bei einer Auslegung der pyrotechnischen Vorrichtung auf eine Gesamtschubkraft von 6 kN pro Vorderrad, also insgesamt 12 kN, kann bereits eine Reduktion des Bremsweges um ca. 30% erzielt werden. Für gängige Mittelklassefahrzeuge entspricht eine derartige Zusatzbelastung durch pyrotechnische Vorrichtung in etwa eine Verdoppelung der dynamischen Radlast der Vorderräder. Solche Beanspruchungen befinden sich im handhabbaren Bereich, durch den Einsatz einer solchen pyrotechnischen Vorrichtung sind somit keine Beschädigungen zu erwarten.
In 4 ist die Anordnung eines pyrotechnischen Systems zur Erhöhung der Radlast auf den Vorderrädern eine Kraftwagens 10 dargestellt. 4a zeigt dabei einen schematischen Längsschnitt durch den Kraftwagen 10. Das System 14 ist dabei in einem Bereich hinter den Vorderrädern 16 des Kraftwagens angeordnet und mit einem in der Darstellung von 4 nicht erkennbaren Längsträger der Kraftwagenkarosserie verbunden. Das System 14 umfasst eine Brennkammer 20, wobei die Brennkammer 20 von einer Hitzeschutzverkleidung 22 umgeben ist, um beim Auslösen der Vorrichtung benachbarte Komponenten zu schonen.
Das System 14 ist dabei mit einem Treibstofftank 18 verbunden, welcher auch ein zweites pyrotechnisches System, welches auf der anderen Seite des Kraftwagens 10 in gleicher Position bezüglich der Fahrzeuglängsachse angebracht ist, mit Treibstoff versorgt.
4b zeigt eine Draufsicht der Anordnung, aus welcher zu erkennen ist, dass die pyrotechnischen Systeme 14 im Bereich der Kotflügel 24 des Kraftwagens 10 angeordnet sind, wobei die Positionierung in Richtung der Fahrzeuglängsachse so erfolgt, dass die Systeme 14 direkt im Bereich hinter den A-Säulen 26 montiert sind. Beim Auslösen der Systeme 14 austretende Gase geraten so nicht direkt in den Sichtbereich des Fahrers des Kraftwagens, wodurch dieser weniger abgelenkt wird und sich besser auf die aktuelle Notfallsituation konzentrieren kann. Nach oben hin sind die Brennkammern der Systeme 14 durch Schutzkappen 28 in Form von Folien abgedeckt, welche das Eindringen von Schmutz und dergleichen verhindern sollen und gleichzeitig durch bündiges Abschließen mit der Außenbeplankung des Kraftwagens 10 für einen ästhetisch ansprechenden äußeren Anschein sorgen.
In 5 ist die Anordnung einer schematisch dargestellten pyrotechnischen Vorrichtung nochmals im Detail gezeigt, wobei 5a eine Ansicht auf die Fahrzeugseite hin und 5b eine Ansicht von der Fahrzeugfront her darstellt. Die Brennkammer 20 des pyrotechnischen Systems ist dabei über ein Halteelement 30 am Schwellerstummel 32 des Kraftwagens 10 festgelegt. Eine zusätzliche Anbindung kann auch auf den in diesem Bereich angeordneten Fahrzeugquerträger erfolgen. Ebenfalls im Bereich des Schwellerstummels 32 ist der Treibstofftank 18 angeordnet, welche über eine Leitung 34 mit der Brennkammer verbunden ist.
Eine weitere, nicht gezeigte Treibstoffleitung verbindet den Treibstofftank 18 mit einem zweiten, auf der anderen Fahrzeugseite angeordneten pyrotechnischen System.
Der Tank umfasst einen weiteren Treibsatz 36, der zur Beaufschlagung des Tankinhaltes mit Druck und dessen damit einhergehender Förderung in die Brennkammern 20 der pyrotechnischen Systeme bei Auslösen der pyrotechnischen Vorrichtung dient. Der Treibsatz 36 hat dabei für sich genommen, keine nennenswerte Schubkraft, er entspricht im Wesentlichen gängigen Airbagtreibladungen. Die Gefährdung durch diesen Treibsatz selbst ist also minimal. Der im Tank 18 vorgehaltene Treibstoff ist bevorzugt ein gelartiger Treibstoff, welcher erst bei Druckbeaufschlagung zündfähig wird, und daher bei Unfällen kein eigenes Sicherheitsrisiko darstellt. Solche Treibstoffe sind aus militärischen Anwendungen, insbesondere von Raketenmotoren mit variabler Schubleistung her, bekannt. Geltreibstoffe können dabei sowohl monergol als auch diergol ausgeführt sein.
Um eine gesicherte Auslösung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ermöglichen, ist weiterhin eine hier nicht gezeigte Steuereinheit vorgesehen. Über diese Steuereinheit kann die pyrotechnische Vorrichtung an einen Fahrzeugbus angeschlossen werden, und so mit anderen Komponenten verschiedener bereits vorhandener Fahrsicherheitssysteme kommunizieren. Für die Auslösung einer solchen Vorrichtung sind mehrer Konzepte denkbar. Im einfachsten Fall ist die Auslösung der pyrotechnischen Systeme einfach in Abhängigkeit von maximaler Bremspedalstellung und einer Mindestbremsdauer möglich. Damit wird also die Bremskrafterhöhung durch Vergrößerung der Radlast eingeleitet, wenn der Fahrer selbsttätig eine Vollbremsung auslöst. Es ist jedoch bekannt, dass in Gefahrensituationen von Kraftfahrzeugfahrern oftmals ungenügende Bremskräfte ausgeübt werden. Aus diesem Grund wurden bereits vor einiger Zeit so genannte Bremsassistenzsysteme eingeführt, welche selbsttätig Gefahrensituationen erkennen und situativ angemessene Bremskräfte ausüben. Eine Kopplung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem derartigen Bremsassistenzsystem würde die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dementsprechend verbessern. Es kann dabei weiterhin durch das Bremsassistenzsystem überprüft werden, ob die Bremskraft einer konventionellen Bremsung in der jeweiligen Situation ausreicht, um das Fahrzeug rechtzeitig zum Stehen zu bringen. Nur wenn dies nicht der Fall sein sollte, würde dann die erfindungsgemäße Vorrichtung durch das Bremsassistenzsystem ausgelöst. Eine Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch mit einem autonomen Bremssystem möglich. Ein solches System umfasst Abstandswarner, beispielsweise in Form von Radarsensoren oder auch in Form von Lidar- oder Kameraerfassung des umgebenden Verkehrs. Stellt das Assistenzsystem fest, dass ein Zusammenprall mit einem Hindernis unmittelbar bevorsteht, so kann es ohne Zutun des Fahrers eine Vollbremsung und, falls die entsprechende Bremskraft erwünscht ist, eine Auslösung des erfindungsgemäßen Systems veranlassen.
Um im Falle eines Fußgängeraufpralls Fußgänger zusätzlichen Schutz zu gewähren, kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Bereich der Motorhaube mit weiteren Sensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren, erfasst wird. Wird ein Fußgänger von dem Fahrzeug erfasst und in den Bereich der Motorhaube geschleudert, so wird zum einen die aktive Motorhaube ausgelöst und zum anderen die Auslösung des pyrotechnischen Systems unterbunden, so dass dem Fußgänger keine weiteren Verletzungen durch den Abgasstrahl der pyrotechnischen Systeme drohen.

10: Kraftfahrzeug
12: Schwerpunkt
14: Systeme
16: Vorderräder
18: Treibstofftank
20: Brennkammer
22: Hitzeschutzverkleidung
24: Kotflügel
26: A-Säule
28: Schutzkappen
30: Halteelement
32: Schwellerstummel
34: Leitung
36: Treibsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2500351 A1 [0002]
- DE 2132657 [0003]
- DE 102004054544 B3 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Erhöhung der Achslast eines Kraftwagens (10) bei Bremsvorgängen, mit wenigstens zwei pyrotechnischen Systemen (14) mit jeweils einer Brennkammer (20) und jeweils einer der Brennkammer (20) zugeordneten Austrittsdüse, wobei die Austrittsdüse in Richtung der Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme (14) mit einem gemeinsamen Treibstofftank (18) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckerzeugungsvorrichtung (36) zum Fördern von Treibstoff unter Druckbeaufschlagung von dem Treibstofftank (18) zu den Brennkammern (20) der wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchflusssteuereinrichtung zum Steuern eines Treibstoffflusses von dem Treibstofftank (18) in die zugeordneten Brennkammern (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Brennkammer (20) eine Hitzeschutzverkleidung (22) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnischen Systeme (14) jeweils im Nahbereich eines Vorderrades des Kraftwagens anordenbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnischen Systeme (14) an einem Schwellerstummel (32) und/oder einem Querträger festlegbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüsen in jeweils eine Austrittsöffnung münden, wobei zumindest eine der Austrittsöffnungen in Fahrzeuglängsrichtung jeweils vor einer A-Säule (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüsen in jeweils eine Austrittsöffnung münden, wobei zumindest eine der Austrittsöffnungen im Bereich einer B-Säule angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen mit einem Folienelement (28) verschließbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung zum Abgeben von Steuersignalen an die jeweiligen Druckerzeugungseinrichtungen (36) und Durchflusssteuereinrichtungen der wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einem Fahrzeugbus verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme (14) eine maximale Schubkraft von 6 kN aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme (14) eine Brenndauer von 1,5 s bis 2 s aufweisen.
Verfahren zum Auslösen einer Vorrichtung zur Erhöhung der Achslast nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem der Treibstofftank (18) der wenigstens zwei pyrotechnischen Systeme (14) bei Zutreffen eines Auslösekriteriums mit einem Druck beaufschlagt wird und ein im Treibstofftank (18) aufgenommener Treibstoff in die zugeordneten Brennkammern (20) gefördert und gezündet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösekriterium das Überschreiten eines Schwellenwertes für die mittels eines Bremspedals ausgeübte Bremskraft und das Überschreiten einer Mindestbremsdauer beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösekriterium das Auslösesignal eines Bremsassistenzsystems beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösekriterium ein Abstandswarnsignal einer Radareinrichtung, Ultraschalleinrichtung, Lidareinrichtung oder dgl. umfasst.