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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung
der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs in einer kritischen Fahrsituation.
Die Vorrichtung ist zur Durchführung des Verfahrens geeignet.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
wichtige Aufgabe bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen besteht
in der Neu- und Weiterentwicklung von Sicherheits- und Fahrerassistenzsystemen
zum Schutz der Sicherheit von Verkehrsteilnehmern und Kraftfahrzeugen.
Dabei konzentrieren sich die Maßnahmen zur Erhöhung
der aktiven Sicherheit auf die Vermeidung von Unfällen.
Beispiele hierfür sind Anti-Blockier-Systeme, Bremsassistenten,
Antriebs-Schlupf-Regelungen oder elektronische Systeme zur Stabilitätsregelung.
Maßnahmen zur Erhöhung der passiven Sicherheit,
wie beispielsweise Knautschzonen, Sicherheitsgurte, Gurtstraffer oder
Airbags zielen insbesondere auf die Verringerung der Folgen von
Unfällen.
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Eine
häufige Unfallsituation ist die Kollision mit einem anderen
Verkehrsteilnehmer oder mit einem Objekt. Aus diesem Grund ist eine
Vielzahl von Sicherheitssystemen darauf ausgerichtet, das Umfeld
des Kraftfahrzeugs zu überwachen, eine drohende Kollision
zu erfassen und Maßnahmen zum Schutz der Insassen eines
Kraftfahrzeugs bei einer Kollision einzuleiten.
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Das
Dokument
DE 103 37
640 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem Pre-Safe-System.
Das Kraftfahrzeug weist eine Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung
und eine zwischen einem Fahrwerk und einer Karosserie angeordnete
Federungs- und Dämpfungseinrichtung auf, die in Abhängigkeit von
Signalen ansteuerbar ist, die von der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung
aufgenommen und in einer Datenauswerteeinrichtung ausgewertet werden.
Die Datenauswerteinrichtung ist mit einem Steuergerät einer
die Federungs- und Dämpfungselemente ansteuernden aktiven
Fahrwerksregelung verknüpft, mittels der eine für
die jeweilige Aufprallsituation vordefinierte Fahrzeugniveauverstellung durchgeführt
wird. In der Pre-Crash-Phase werden präventive Schutzmaßnahmen
eingeleitet, mit denen die Insassen kollisionsgefährdeter
Kraftfahrzeuge im Crash-Fall besser geschützt werden. Eine
Kollision wird mit diesen Maßnahmen allerdings nicht verhindert.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wahrscheinlichkeit
für ein erfolgreiches Ausweichmanöver zur Vermeidung
einer Kollision zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 15. Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erhöhung
der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem eine
drohende Kollisi on des Kraftfahrzeugs mit einem Umfeldobjekt anhand
von erfassten Umfelddaten ermittelt und eine Ausweichrichtung für
ein Ausweichmanöver bestimmt wird. Das Kraftfahrzeug weist
mindestens ein aktives Fahrwerkselement auf, das die Karosserie des
Kraftfahrzeugs gegenüber mindestens einem Rad des Kraftfahrzeugs
abstützt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass
das Fahrwerkselement in Abhängigkeit von der ermittelten
Ausweichrichtung beeinflusst wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erhöhung
der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Kraftfahrzeug
weist mindestens ein aktives Fahrwerkselement auf, das die Karosserie
des Kraftfahrzeugs gegenüber mindestens einem Rad des Kraftfahrzeugs abstützt.
Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von
Umfelddaten und eine Entscheidungseinrichtung, die dazu ausgebildet
ist, anhand der Umfelddaten eine drohende Kollision des Kraftfahrzeug
mit einem Umfeldobjekt zu ermitteln und eine Ausweichrichtung für
ein Ausweichmanöver zu bestimmen. Die Vorrichtung umfasst
weiterhin eine Steuerungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das
Fahrwerkselement in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichrichtung
zu beeinflussen.
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Die
Erfindung beinhaltet die Idee, das Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs
im Hinblick auf ein Ausweichmanöver in Abhängigkeit
von der Ausweichrichtung zu beeinflussen. Hierdurch kann erreicht werden,
dass die Fahrstabilität des Fahrzeugs im Hinblick auf das
Ausweichmanöver vergrößert wird, so dass
sich die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Ausweichmanöver
erhöht. Bei dem Fahrwerkselement, das in Abhängigkeit
von der Ausweichrichtung beeinflusst wird, handelt es sich insbesondere um
ein Feder- und Dämpfungselement.
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In
einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist vorgesehen,
dass das Fahrwerkselement beeinflusst wird, bevor das Kraftfahrzeug das
Ausweichmanöver in die ermittelte Ausweichrichtung beginnt.
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Da
die Beeinflussung des Fahrwerkselements Zeit in Anspruch nimmt,
wird dadurch erreicht, dass bei Beginn des Ausweichmanövers
die Anpassung bereits begonnen wurde oder abgeschlossen ist. Darüber
hinaus ist eine Beeinflussung von Fahrwerkselementen in der Regel
auch vom Fahrer des Fahrzeugs spürbar. Durch eine Fahrwerksanpassung
vor Beginn des Ausweichmanövers wird der Fahrer auf die
drohende Kollision und ein erforderliches bzw. mögliches
Ausweichmanöver hingewiesen. Hierdurch kann die Reaktionszeit,
die der Fahrer zur Erfassung der kritischen Fahrsituation und Einleitung
eines Ausweichmanövers benötigt, verkürzt werden,
was ebenfalls die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches
Ausweichmanöver erhöht.
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Eine
weitere Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor,
dass das Ausweichmanöver eine Kurve umfasst, deren Richtung
anhand der Ausweichrichtung ermittelt wird, wobei ein Fahrwerkselement,
das an einer kurvenäußeren Fahrzeugseite angeordnet
ist, anders beeinflusst wird als ein Fahrwerkselement, das an einer
kurveninneren Fahrzeugseite angeordnet ist.
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Durch
eine derartige unterschiedliche Beeinflussung von Fahrwerkselementen
auf der kurvenäußeren und der kurveninneren Fahrzeugseite
kann das Fahrwerk auf die Anforderungen der Kurve vorbereitet werden.
Zudem wird die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Durchführung
eines Ausweichmanövers in eine bestimmte Richtung gelenkt.
Hierdurch wird der Fahrer sich rascher zur Durchführung
eines Ausweichmanövers entscheiden, um die drohende Kollision
zu vermeiden, wodurch gleichfalls die Wahrscheinlichkeit für
ein erfolgreiches Ausweichmanöver erhöht wird.
Die kurvenäußere und/oder die kurveninneren Fahrzeugsseite
werden vorzugsweise anhand der Kurvenrichtung bzw. anhand der Ausweichrichtung
ermittelt.
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In
einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist
vorgesehen, dass aufgrund der Beeinflussung des Fahrwerkselements eine
Dämpfung einer Federbewegung des Fahrwerkselements verändert
wird. Durch eine Anpassung der Dämpfung kann vorteilhaft
eine verbesserte Bodenhaftung der Räder des Kraftfahrzeugs
erreicht werden, so dass die Räder während des
Ausweichmanövers ständigen Kontakt zur Fahrbahn
behalten und das Kraftfahrzeug steuerbar bleibt.
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Eine
verbundene Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung zeichnet
sich dadurch aus, dass die Dämpfung eines Fahrwerkselements,
das auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite angeordnet ist,
gegenüber der Dämpfung eines Fahrwerkselements,
das auf einer kurveninneren Fahrzeugseite angeordnet ist, erhöht
wird.
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Durch
eine derartige Anpassung der Dämpfung des Fahrwerks können
die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs beim Durchfahren der Kurve
verbessert werden. Insbesondere kann die auftretende Fliehkraft
besser abgestützt werden, wodurch sich die Fahrstabilität
erhöht sowie das Risiko eines Kippens des Kraftfahrzeugs
und eines Verlusts an Bodenhaftung auf der kurveninneren Fahrzeugseite verringert
wird.
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Eine
weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung
beinhaltet, dass aufgrund der Beeinflussung des Fahrwerkselements
eine Bodenfreiheit des Fahrzeugs verändert wird. Durch
eine Veränderung der Bodenfreiheit kann insbesondere die
Höhe des Fahrzeugschwerpunkts verändert werden.
Durch eine Absenkung des Fahrzeugschwerpunkts wird eine höhere
Fahrstabilität erreicht. Ferner geht eine Veränderung
der Bodenfreiheit in der Regel mit einer Veränderung des
zur Verfügung stehenden Federwegs des Fahrwerks einher.
Daher kann durch eine Veränderung der Bodenfreiheit auch eine
verbesserte Bodenhaftung der Räder des Kraftfahrzeugs erzielt
werden.
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Eine
verbundene Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfreiheit an der kurvenäußeren
Fahrzeugseite gegenüber der Bodenfreiheit an der kurveninneren
Fahrzeugseite erhöht wird. Hierdurch ist es gleichfalls
möglich, die beim Durchfahren der Kurven auf tretende Fliehkraft
besser abzustützen, so dass sich die Fahrstabilität
des Fahrzeugs erhöht.
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Bei
einer Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung ist vorgesehen,
dass nur Fahrwerkselemente beeinflusst werden, die auf einer kurvenäußeren
oder einer kurveninneren Fahrzeugseite angeordnet sind.
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Ein
Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass nur eines oder
mehrere Fahrwerkselemente beeinflusst werden müssen, die
auf einer Fahrzeugseite angeordnet sind, während eine Ansteuerung der
Fahrwerkselemente, die auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite
angeordnet sind, unterbleiben kann. Hierdurch wird die Anpassung
des Fahrwerks vereinfacht.
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Eine
alternative Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung
sieht vor, dass Fahrwerkselemente, die auf einer kurvenäußeren
Fahrzeugseite angeordnet sind, gegensinnig zu Fahrwerkselementen
beeinflusst werden, die auf einer kurveninneren Fahrzeugseiten angeordnet
sind.
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Im
Falle einer Anpassung der Dämpfung wird unter einer gegensinnigen
Beeinflussung insbesondere verstanden, dass die Dämpfung
auf der einen Fahrzeugseite erhöht und auf der anderen
Fahrzeugseite verringert wird. Analog wird bei Anpassung der Bodenfreiheit
unter einer gegensinnigen Beeinflussung insbesondere verstanden,
dass die Bodenfreiheit auf der einen Fahrzeugseite erhöht
und auf der anderen Fahrzeugseite verringert wird. Durch eine derartige
gegensinnige Anpassung von Fahrwerkselementen auf der kurvenäußeren
und der kurveninneren Fahrzeugseite kann die Fahrstabilität
oftmals weiter erhöht werden. Zudem kann die Geschwindigkeit
der Fahrwerksanpassung gegebenenfalls erhöht werden, da
Dämpfung und/oder Bodenfreiheit auf jeder Fahrzeugseite
in geringerem Maße verändert werden müssen.
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Darüber
hinaus beinhaltet eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung,
dass ein Fahrwerkselement, das einem Vorderrad des Kraftfahrzeugs
zu geordnet ist, anders beeinflusst wird als ein Fahrwerkselement,
das einem Hinterrad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
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Insbesondere
wird in dieser Ausführungsform eine unterschiedliche Differenz
von Bodenfreiheit und/oder Dämpfung an einer Vorder- und
Hinterachse des Kraftfahrzeugs eingestellt. Hierdurch kann einer
möglicherweise vorliegenden Untersteuer- oder Übersteuertendenz
des Kraftfahrzeugs entgegengewirkt und so das Fahrverhalten beim
Durchführen des Ausweichmanövers weiter verbessert
werden.
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Ferner
beinhaltet eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung,
dass eine Dämpfung einer Federbewegung eines Fahrwerkselements, das
einem Vorderrad des Fahrzeugs zugeordnet ist, erhöht wird
gegenüber der Dämpfung einer Federbewegung eines
Fahrwerkselements, das einem Hinterrad zugeordnet ist.
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Insbesondere
wird hierdurch die Differenz der Dämpfung an einer Vorderachse
gegenüber der Differenz der Dämpfung an einer
Hinterachse des Kraftfahrzeugs erhöht. Durch eine derartige
Fahrwerksanpassung kann einem Untersteuern des Fahrzeugs entgegengewirkt
werden, bei dem das Fahrzeug der gewünschten Kurve nicht
folgt.
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Eine
weitere Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass eine Dämpfung einer Federbewegung
eines Fahrwerkselements, das einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet
ist, erhöht wird gegenüber der Dämpfung
einer Federbewegung eines Fahrwerkselements, das einem Vorderrad
zugeordnet ist.
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Insbesondere
wird hierdurch die Differenz der Dämpfung an einer Vorderachse
gegenüber der Differenz der Dämpfung an einer
Hinterachse des Kraftfahrzeugs verringert. Durch eine derartige
Fahrwerksanpassung kann ein Über steuern vermieden werden,
bei dem das Kraftfahrzeug dazu neigt, sich zu sehr in die Kurve
einzudrehen, so dass das Heck ausbrechen kann.
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Weiterhin
ist es bei einer Ausführungsform des Verfahrens und der
Vorrichtung vorgesehen, dass eine Bodenfreiheit im Bereich eines
Vorderrads erhöht wird gegenüber der Bodenfreiheit
im Bereich eines Hinterrads.
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Insbesondere
wird hierdurch die Differenz der Bodenfreiheit an einer Vorderachse
gegenüber der Differenz der Bodenfreiheit an einer Hinterachse des
Kraftfahrzeugs erhöht. Durch eine derartige Fahrwerksanpassung
kann ebenfalls einem Untersteuern des Fahrzeugs entgegengewirkt
werden.
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Bei
einer weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung
ist vorgesehen, dass eine Bodenfreiheit im Bereich eines Hinterrads
erhöht wird gegenüber der Bodenfreiheit im Bereich
eines Vorderrads.
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Insbesondere
wird hierdurch die Differenz der Bodenfreiheit an einer Vorderachse
gegenüber der Differenz der Bodenfreiheit an einer Hinterachse des
Kraftfahrzeugs verringert. Durch eine derartige Fahrwerksanpassung
kann ebenfalls ein Übersteuern vermieden werden.
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Die
zuvor genannten und weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung werden auch anhand der Ausführungsbeispiele
deutlich, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben
werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Von
den Figuren zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit aktiven Fahrwerkselementen
und einem Fahrerassistenzsystem zu Kollisionsvermeidung,
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2 eine
schematische Darstellung eines die aktiven Fahrwerkselemente umfassenden
Fahrwerks des Kraftfahrzeugs,
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3 eine
schematische Darstellung eines aktiven Fahrwerkselements in einer
Ausgestaltung,
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4 ein
schematisches Blockdiagramm des Fahrerassistenzsystems zur Unfallvermeidung
in einer Ausgestaltung und
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5 eine
schematische Darstellung einer Ausweichbahn eines Ausweichmanövers
in einer Ausgestaltung.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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In 1 ist
beispielhaft ein zweiachsiges Kraftfahrzeug 101 mit zwei
Vorderrädern 102 und zwei Hinterrädern 103 dargestellt.
Die Vorderräder 102 sind in einer Ausgestaltung
lenkbar ausgeführt. Der Radeinschlagswinkel kann von dem
Fahrer des Fahrzeugs 101 mittels eines Lenkrads oder einer
anderen Lenkhandhabe eingestellt werden, die über einen
Lenkstrang mit den Vorderrädern 102 verbunden ist.
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Den
Vorderrädern 102 und Hinterrädern 103 ist
jeweils ein Fahrwerkselemente 104 zugeordnet. Wie in 2 für
die Vorderräder 102 dargestellt, sind die Fahrwerkselemente 104 zwischen
der Karosserie 201 und den Radaufhängungen 202 der
Vorderräder 102 angeordnet und stützen
die Karosserie 201 gegenüber den Vorderrädern 102 ab.
Die den Hinterrädern 103 zugeordneten Fahrwerkselemente 104 sind in
der gleichen Weise zwischen der Karosserie 201 und den
Radaufhängungen der Hinterräder 103 angeordnet,
wie in 2 dargestellt.
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Die
Fahrwerkselemente 104 umfassen an sich bekannte Federungs-
und Dämpfungselemente. Der zur Verfügung stehende
Federweg bestimmt die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts bzw.
die Bodenfreiheit zwischen der Fahrzeugkarosserie 201 und der
Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug 101 bewegt. Die Dämpfungscharakteristik
bestimmt, in welchem Maße die Federbewegungen des Fahrwerkselements 104 bedampft
werden. Die Fahrwerkselemente 104 sind vorliegend als aktive
Elemente ausgeführt, die eine Veränderungen des
Federwegs und/oder eine Veränderungen der Dämpfung
ermöglichen. Beispiele für derartige Fahrwerkselemente 104,
die vorliegend eingesetzt werden können, sind Luftfederelement
und hydropneumatische Federelemente, die dem Fachmann an sich bekannt
sind.
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3 zeigt
beispielhaft einen prinzipiellen Aufbau eines geeigneten aktiven
Fahrwerkselements 104. Das Fahrwerkselement 104 umfasst
einen spiralartige Stahlfeder 308, die zwischen der Karosserie 201 des
Kraftfahrzeugs 101 und dem entsprechenden Rad 102, 103 angeordnet
ist.
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Ferner
ist ein Schwingungsdämpfer 301 vorgesehen, der
einen ölgefüllten Zylinder 302 beinhaltet,
in dem sich ein Kolben 303 bewegt. Der Kolben 303 enthält
Ventile 304, durch die das Öl strömen kann.
Das Öl befindet sich in zwei Ölkammern 305 und 306,
die über den Kolben 303 voneinander getrennt sind.
Wird der Kolben 303 in Richtung der Ölkammer 305 bewegt,
also eingefedert, so strömt das Öl von der Ölkammer 305 durch
die Ventile 304 in die Ölkammer 306.
Bei einer gegenläufigen Bewegung des Kolbens 303 in
Richtung der Ölkammer 306, dementsprechend also
beim Ausfedern, wird das Öl von der Ölkammer 306 durch
die Ventile 304 in die Ölkammer 305 gepresst.
Bei der Bewegung des Kolbens 303 wird dem Öl durch
die Ventile 304 ein Widerstand entgegengebracht. Zur Überwindung
dieses Widerstandes wird Energie benötigt, die als Schwingungsenergie
des Kraftfahrzeuges 101 zur Verfügung steht.
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Die
Schwingungsenergie wird in dem Schwingungsdämpfer insbesondere
in Wärme umgewandelt, wodurch eine Dämpfung erreicht
wird.
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Zur
Veränderung der Dämpfung kann der Öffnungsquerschnitt
der Ventile 304 verändert werden, der Einfluss
auf das Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers 301 hat.
Eine große Öffnung der Ventile 304 ermöglicht
durch einen niedrigen Widerstand einen schnellen Durchfluss des Öls.
Die Dämpfung des Kolbens 303 ist nur gering, die
Dämpfung erscheint nicht so hart. Bei kleinen Öffnungsquerschnitten
der Ventile 304 erhöht sich der Widerstand und
das Öl kann nur langsam fließen. Die Bewegung
des Kolbens 303 wird stärker gedämpft,
die Dämpfung erscheint härter.
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Zusätzlich
zu der Stahlfeder 308 ist eine Luftfeder 311 vorgesehen,
die einen Luftanschluss 309 und das Gasvolumen 310.
Ist eine Änderung der Bodenfreiheit des Kraftfahrzeuges 101 erforderlich,
wird Luft über Ventile direkt über den Luftanschluss 309 in das
Gasvolumen 310 der Luftfeder 311 geleitet um den
zur Verfügung stehenden Federweg zu vergrößern
bzw. daraus abgelassen, um den Federweg zu verringern.
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Die
Erfindung ist dabei keineswegs auf das dargestellte Ausgestaltung
der Fahrwerkselemente 104 beschränkt, sondern
kann ebenso mit anderen Fahrwerkselementen 104 ausgeführt
werden, welche eine Veränderungen der Bodenfreiheit des
Fahrzeugs 101 und/oder des Dämpfungsverhaltens
ermöglichen. Insbesondere kann anstelle der zusätzlichen
Luftfeder 311 eine hydraulische Zusatzfeder verwendet werden,
welches anstelle von Luft Öl als Kompressionsmedium enthält.
In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung wird auf die Stahlfeder 308 verzichtet
und eine verstellbare Luft- oder Ölfeder vorgesehen, welche
die Federungsaufgabe allein übernimmt. Im Hinblick auf
die Dämpfung kann beispielsweise auch ein mechanisches
Dämpfungssystem vorgesehen werden, bei dem die Schwingungsenergie über
Reibflächen insbesondere in Reibungsenergie umgewandelt
wird.
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Wie
in 1 dargestellt, ist das Kraftfahrzeug 101 ferner
mit einer Umfeldsensorik 105 ausgerüstet, mit
der Objekte 106 im Umfeld des Kraftfahrzeugs 101 erfasst
werden können, die hier auch als Umfeldobjekte 106 bezeichnet
werden. Beispielhaft wird in 1 eine Umfeldsensorik 105 mit
einem Erfassungsbereich 107 gezeigt, der einen Raumwinkel vor
dem Fahrzeug 101 umfasst, in dem beispielhaft ein Umfeldobjekt 106 dargestellt
ist. Die Umfeldsensorik 105 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen
LIDAR-Sensor (Light Detection and Ranging) oder eine Radarsensor
beinhalte, die in einer dem Fachmann an sich bekannten Art ausgeführt
sind. Zusätzlich kann die Umfeldsensorik 105 einen
Videosensor umfassen, dessen Erfassungsbereich zumindest teilweise
dem nach vorne gerichteten Erfassungsbereich 107 entspricht
und dessen Signale eine genauere Erkennung bzw. Klassifizierung
von Objekten 106 im Umfeld des Fahrzeugs 101 ermöglichen.
Gleichfalls sind auch andere Umfeldsensoren sowie Kombinationen
mehrerer gleicher oder verschiedener Umfeldsensoren einsetzbar.
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Die
Umfeldsensorik 105 ist in einer Ausführungsform
Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems zur Kollisionsvermeidung
und dient in dieser Ausführungsform zur Erfassung von Umfeldobjekten 106 im Umfeld
des Kraftfahrzeugs 101, bei denen es sich insbesondere
um weitere Kraftfahrzeuge oder Personen handelt, die sich im Umfeld
des Kraftfahrzeugs 101 bewegen. In dem Fahrerassistenzsystem
werden die Signale der Umfeldsensorik 105 zum einen herangezogen,
um Objekte 106 zu ermitteln, mit denen sich das Fahrzeug 101 auf
einem Kollisionskurs befindet. Zum anderen wird mittels der Umfeldsensorik 105 eine
Freiraumüberwachung durchgeführt, bei der überprüft
wird, ob ein Ausweichmanöver zur Unfallvermeidung kollisionsfrei
durchgeführt werden kann. Zusätzlich zu dem vorzugsweise
nach vorne gerichteten Erfassungsbereich 107 können
zur Durchführung einer Freiraumüberwachung auch
weitere Erfassungsbereiche im seitlichen und/oder hinteren Umfeld
des Fahrzeugs 101 durch geeignete Umfeldsensoren abgedeckt
werden, um die Freiraumüberwachung durchzuführen.
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2 zeigt
beispielhaft ein schematisches Blockdiagramm des Fahrerassistenzsystems
in einer Ausgestaltung dargestellt. In dem beispielhaft dargestellten
Fahrerassistenzsystem werden die Messsignale der Umfeldsensorik 105 an
eine Verarbeitungseinrichtung 401 übermittelt.
In der Verarbeitungseinrichtung 401 wird ein Umfeldobjekt 106,
das mittels der Umfeldsensorik 105 erfasst worden ist,
anhand einer Mustererkennung identifiziert bzw. klassifiziert. Aufgrund
der Mustererkennung und Klassifizierung wird ein Umfeldobjekt 106 beispielsweise
als ortsfestes Objekt oder als ein weiteres Fahrzeug erkannt. Die
in der Verarbeitungseinrichtung 401 ermittelten Umfeldobjektdaten,
die insbesondere die Position und die Abmessungen der Umfeldobjekte 106 sowie ihre
Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung angeben, werden einer Entscheidungseinrichtung 402 zugeführt
und dort ausgewertet.
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Weiterhin
werden mithilfe einer Fahrzustandssensorik 403 Informationen über
den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeugs 101 erfasst und
ebenfalls der Entscheidungseinrichtung 402 zugeführt.
Zu den Informationen über den fahrdynamischen Zustand des
Kraftfahrzeugs 101 gehören beispielsweise die
Fahrzeuggeschwindigkeit, die etwa mithilfe von Raddrehzahlsensoren
bestimmt werden kann, des weiteren der mittels eines Lenkwinkelsensors
erfasste Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs 101, die Gierrate
des Kraftfahrzeugs 101, die mittels eines Gierratensensors
erfasst wird, und Längs- und Querbeschleunigungssignale,
die mithilfe entsprechender Beschleunigungssensoren erfasst werden
können.
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In
der Entscheidungseinrichtung 402 wird geprüft,
ob sich das Kraftfahrzeug 101 und das Umfeldobjekt 106 auf
einem Kollisionskurs befinden. Falls ein derartiger Kollisionskurs
festgestellt wird, kann in der Entscheidungseinrichtung 402 die
Kollisionszeit (TTC, Time to Collision), d. h. die Zeitdauer bis
zu der ermittelten Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug 101 und
dem Umfeldobjekt 106, ermittelt werden.
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Weiterhin
wird im Falle einer drohenden Kollision anhand der mittels der Umfeldsensorik 105 ermittelten
Umfelddaten geprüft, ob ein Ausweichmanöver zur
Vermeidung der Kollision durchgeführt werden kann. Hierzu
wird insbesondere geprüft, ob ausreichend Zeit bis zu einer
Kollision besteht und ob ausreichend freier Raum für ein
Ausweichen vor dem Umfeldobjekt 106 nach links oder nach
rechts vorhanden ist. Bei der Prüfung wird ermittelt, ob
der für ein Ausweichen nach links bzw. nach rechts benötigte
Ausweichraum von stehenden Objekten belegt ist oder ob sich ein
bewegtes Objekt während einer vorgegebenen für
den Ausweichvorgang erforderlichen Zeitspanne in dem benötigten
Ausweichraum befindet bzw. sich in den Ausweichraum hineinbewegt. Wenn
die Entscheidungseinrichtung 402 feststellt, dass ein Ausweichmanöver
möglich ist, wird dies an die Steuerungseinrichtung 404 signalisiert.
Ferner wird in der Entscheidungseinrichtung 402 die Richtung,
in die das Kraftfahrzeug 101 ausweichen kann, bestimmt,
die im Folgenden auch als Ausweichrichtung bezeichnet wird. Die
Ausweichrichtung wird ebenfalls an die Steuerungseinrichtung 404 gemeldet.
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Wenn
ein mögliches Ausweichmanöver ermittelt und die
Ausweichrichtung an die Steuerungseinrichtung 404 gemeldet
worden ist, verändert die Steuerungseinrichtung 404 die
Einstellungen der aktiven Fahrwerkselemente 104, um das
Fahrwerk des Fahrzeugs 101 an das Ausweichmanöver
anzupassen. Die Ansteuerung der Fahrwerkselemente 104 erfolgt
dabei in Abhängigkeit von der Ausweichrichtung, die in
der Entscheidungseinrichtung 402 ermittelt worden ist.
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Während
des Ausweichmanövers bewegt sich das Fahrzeug 101 auf
einer Ausweichbahn 501, wie sie beispielhaft in 5 dargestellt
ist, um eine Kollision mit einem Umfeldobjekt 106 zu vermeiden. Die
Breite 502 der Ausweichbahn 501 wird insbesondere
durch die Spurweite des Kraftfahrzeugs 101 bestimmt, die
beispielsweise den Abstand der Vorderräder 102 zueinander
beschreibt. Die dargestellte Ausweichbahn 501 unterteilt
sich in zwei Abschnitte A und B, in denen jeweils eine Kurve in
unterschiedlicher Richtung durchfahren wird. Der Übergang
zwischen dem ersten Abschnitt A und dem zweiten Abschnitt B ergibt sich
durch eine Veränderung des Radeinschlagswinkels der lenkbaren
Fahrzeugräder, d. h. der Vorderräder 102 des
Fahrzeugs 101. Insbesondere verändert der Radeinschlagswinkel
während des Übergangs vom ersten Abschnitt A in
den zweiten Abschnitt das Vorzeichen, das angibt, ob die Vorderräder 102 nach
rechts oder nach links eingeschlagen sind.
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Die
Ansteuerung der Fahrwerkselemente 104 orientiert sich zunächst
an der im ersten Abschnitt A der Ausweichbahn 501 durchfahrenen
Kurve. Die in dieser Kurve auf dem äußeren Bahnradius 504 liegende
Fahrzeugseite wird im Folgenden auch als kurvenäußere
Fahrzeugseite bezeichnet. Entsprechend wird die im ersten Abschnitt
A auf dem inneren Bahnradius 503 liegende Fahrzeugseite
als kurveninneren Fahrzeugseite bezeichnet.
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In
einer Ausgestaltung werden die an den Fahrwerkseinstellungen vorgenommen
Veränderungen zurückgenommen und die Beeinflussung
des Fahrwerks durch die Steuerungseinrichtung 404 beendet,
bis das Fahrzeug 101 den ersten Abschnitt A durchfahren
hat. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die veränderten
Fahrwerkseinstellungen nach einer ausreichend kurzen Zeitspanne
zurückgenommen werden. In einer weiteren Ausgestaltung
kann der Radeinschlagswinkel der lenkbaren Vorderräder 102 des
Fahrzeugs 101 mittels eines Lenkwinkelsensors erfasst und
von der Steuerungseinrichtung 404 überwacht werden.
Die Beeinflussung der Fahrwerkselemente 104 durch die Steuerungseinrichtung 404 wird
in dieser Ausgestaltung beendet, wenn sich der Radeinschlagswinkel
betragsmäßig verringert, bzw. das Vorzeichen wechselt
oder bereits nachdem anhand des Radeinschlagswinkelsignals festgestellt wird,
dass das Ausweichmanöver eingeleitet worden ist.
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Nach
der Beendigung der Fahrwerksbeeinflussung durch die Steuerungseinrichtung 404 kann insbesondere
eine herkömmliche Fahrwerksregelung vorgenommen werden,
um die Fahreigenschaften des Fahrzeugs 101 während
des Ausweichmanövers zu verbessern. Die Fahrwerksregelung
kann in einer dem Fachmann an sich bekannte Art und Weise durchgeführt.
Im Gegensatz zu ei ner solchen Regelung entspricht die Ansteuerung
der Fahrwerkselemente 104 durch die Steuerungseinrichtung 404,
die vor dem eigentlichen Beginn des Ausweichmanövers vorgenommen
wird, einer Vorsteuerung, die das Ziel hat, das Fahrzeug 101 auf
das Ausweichmanöver vorzubereiten.
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Die
Veränderung der Einstellung einzelner oder aller Fahrwerkselemente 104 durch
die Steuerungseinrichtung 404 erfolgt vorzugsweise, nachdem von
der Entscheidungseinrichtung 402 ein mögliches Ausweichmanöver
signalisiert worden ist und die Ausweichrichtung ermittelt worden
ist. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Fahrwerkselemente 104 wird
dann in einer Ausgestaltung die Bodenfreiheit auf der kurvenäußeren
Fahrzeugseite gegenüber der Bodenfreiheit auf der kurveninneren
Fahrzeugseite erhöht. Alternativ oder zusätzlich
kann die Dämpfung des Fahrwerks auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite
gegenüber der Dämpfung auf der kurveninneren Fahrzeugseite
erhöht werden. Die kurvenäußere und die
kurveninnere Fahrzeugseite werden anhand der Ausweichrichtung ermittelt.
Sofern ein Ausweichen nach links möglich ist, handelt es sich
bei der kurvenäußeren Fahrzeugseite um die rechte
Fahrzeugseite. Sofern ein Ausweichen nach rechts möglich
ist, handelt es sich bei der kurvenäußeren Fahrzeugseite
um die linke Fahrzeugseite.
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Die
zuvor beschriebene Anpassung der Bodenfreiheit sowie die beschriebene
Anpassung der Dämpfung verbessern die Fahreigenschaften
des Fahrzeugs 101 im Hinblick auf den ersten Abschnitt A
der Ausweichbahn 501. Insbesondere kann die im Abschnitt
A der Ausweichbahn 501 auftretende Fliehkraft aufgrund
der beschriebenen Anpassungen besser abgestützt werden,
wodurch sich die Fahrstabilität erhöht und das
Risiko eines Kippens des Fahrzeugs 101 verringert. Darüber
hinaus ist die Veränderung der Bodenfreiheit und/oder der
Dämpfung für den Fahrer spürbar, wodurch
dieser auf die drohende Kollision aufmerksam gemacht wird. Aufgrund
der vorgesehenen seitenselektiven Fahrwerksanpassung wird zudem
die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Durchführung eines
Ausweichmanövers in eine bestimmte Richtung gelenkt. Hierdurch
wird der Fahrer sich rascher zur Durchführung eines Ausweichmanövers entscheiden,
um die drohende Kollision zu vermeiden, wodurch gleichfalls die
Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Ausweichmanöver erhöht
wird.
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Um
die Bodenfreiheit auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite
gegenüber der Bodenfreiheit auf der kurveninneren Fahrzeugseite
zu erhöhen, erfolgt in einer Ausgestaltung der Erfindung
eine Anpassung der Fahrwerkselemente 104 auf einer Fahrzeugseite. Dabei
kann die Bodenfreiheit auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite
erhöht werden, indem die Länge der Fahrwerkselemente 104,
die auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite angeordnet
sind, durch eine entsprechende Ansteuerung vergrößert
wird. Gleichfalls kann es vorgesehen sein, die Bodenfreiheit auf
der kurveninneren Fahrzeugseite zu verringern, indem die Länge
der Fahrwerkselemente 104, die auf der kurveninneren Fahrzeugseite
angeordnet sind, durch eine entsprechende Ansteuerung verringert
wird. Die Entscheidung, welche Fahrwerkselemente 104 angesteuert
werden, hängt insbesondere auch von der Ausgestaltung der
in dem Kraftfahrzeug 101 vorhandenen aktiven Fahrwerkselemente 104 ab.
Lassen sich die Fahrwerkselemente 104 schneller absenken als
aufstellen, erfolgt die Anpassung auf der kurveninneren Fahrzeugseite
des Kraftfahrzeugs 101. Können die Fahrwerkselemente 104 dagegen schneller
aufgestellt als abgesenkt werden, erfolgt die Anpassung dementsprechend
auf der außen liegenden Fahrzeugseite des Kraftfahrzeugs 101.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Fahrwerkselemente 104 auf
beiden Fahrzeugseiten anzupassen, um die Bodenfreiheit auf der kurvenäußeren
Fahrzeugseite gegenüber der Bodenfreiheit auf der kurveninneren
Fahrzeugseite zu erhöhen. Dabei wird die Bodenfreiheit
auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite erhöht,
indem die Länge der Fahrwerkselemente 104, die
auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite angeordnet
sind, durch eine entsprechende Ansteuerung vergrößert
wird. Die Fahrwerkselemente 104 auf der kurveninneren Fahrzeugseite werden
gegensinnig angesteuert. Das bedeutet, dass die Länge der
Fahrwerkselemente 104, die auf der kurveninneren Fahrzeugseite
angeordnet sind, durch eine entsprechende Ansteuerung verringert wird.
Durch eine derartige gegensinnige Ansteuerung der Fahrwerkselemente 104 auf
beiden Fahrzeugseiten kann in der Regel ein noch besseres Fahrverhalten
erreicht werden. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass
das Aufstellen der Fahrwerkselemente 104 auf einer Fahrzeugseite
einerseits und das Absenken der Fahrwerkselemente 104 auf
der anderen Fahrzeugseite andererseits gegebenenfalls unterschiedlich
schnell ablaufen kann, wobei die Anpassung des Fahrwerks erst dann
abgeschlossenen ist, wenn der zeitintensivere Vorgang beendet ist.
Allerdings muss die Bodenfreiheit auf jeder Fahrzeugseite in geringerem
Maße verändert werden, so dass gegebenenfalls
eine raschere Fahrwerksanpassung möglich ist.
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Wenn
zusätzlich oder alternativ zu der Anpassung der Bodenfreiheit
eine Anpassung der Dämpfung vorgesehen ist, können
gleichfalls lediglich die Fahrwerkselemente 104 auf einer
Fahrzeugseite angesteuert werden, um die Dämpfung des Fahrwerks
auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite gegenüber
der Dämpfung auf der kurveninneren Fahrzeugseite zu erhöhen.
In einer Ausführungsform wird dabei die Dämpfung
der Fahrwerkselemente 104 erhöht, die auf der
kurvenäußeren Fahrzeugseite angeordnet sind. Gleichfalls
kann es vorgesehen sein, die Dämpfung der Fahrwerkselemente 104,
die auf der kurveninnern Fahrzeugseite angeordnet sind, durch eine
entsprechende Ansteuerung zu verringern.
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Gleichfalls
kann die Dämpfung des Fahrwerks auf der kurvenäußeren
Fahrzeugseite auch dadurch gegenüber der Dämpfung
auf der kurveninneren Fahrzeugseite erhöht werden, dass
an den Fahrwerkselementen 104 auf beiden Fahrzeugseiten die
Dämpfung angepasst wird. Dabei wird die Dämpfung
auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite erhöht. Die
Fahrwerkselemente 104 auf der kurveninneren Fahrzeugseite
werden gegensinnig angesteuert. Das bedeutet, dass die Dämpfung
der Fahrwerkselemente 104, die auf der kurveninneren Fahrzeugseite
angeordnet sind, durch eine entsprechende Ansteuerung verringert
wird. Auch in Bezug auf die Dämpfung kann durch eine derartige
gegensinnige Ansteuerung der Fahrwerkselemente 104 auf
beiden Fahrzeugseiten in der Regel ein noch besseres Fahrverhalten
erreicht werden. Zudem kann die Geschwindigkeit der Fahrwerksanpassung
gegebenenfalls erhöht werden, da die Dämpfung
jeweils in geringerem Maße verändert werden muss,
als bei einer einseitigen Fahrwerksanpassung.
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Wie
zuvor bereits beschrieben, kann die Anpassung der Dämpfung
zusätzlich oder alternativ zu der Anpassung der Bodenfreiheit
vorgenommen werden. Ist sowohl eine Anpassung der Bodenfreiheit
als auch der Dämpfung vorgesehen, kann in Bezug auf beide
Größen jeweils entweder eine beidseitige oder eine
einseitige Anpassung der Fahrwerkselemente 104 vorgenommen
werden. Die Art der Anpassung kann dabei für die Anpassung
der Bodenfreiheit und der Dämpfung gleich oder unterschiedlich
sein.
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Bei
der Fahrwerksanpassung kann die Steuerungseinrichtung 404 die
Fahrwerkselemente 104 an der Vorderachse des Fahrzeugs 101 und
an der Hinterachse des Fahrzeugs 101 in gleicher Weise anpassen.
D. h., die Bodenfreiheit und/oder die Dämpfung wird bei
beiden Fahrwerkselementen 104 einer Fahrzeugseite in gleicher
Weise verändert. Gleichfalls kann es jedoch auch vorgesehen
sein, dass Bodenfreiheit und/oder Dämpfung der Fahrwerkselemente 104 einer
Fahrzeugseite in unterschiedlicher Weise verändert werden.
Zusätzlich zu der vorgesehenen Erhöhung der Bodenfreiheit
bzw. der Dämpfung an der kurvenäußeren
Fahrzeugseite gegenüber der Bodenfreiheit bzw. der Dämpfung
der kurveninneren Fahrzeugseite ergibt sich hierdurch eine Differenz
der Bodenfreiheit bzw. der Dämpfung an der Vorderachse
und der Hinterachse.
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In
einer Ausgestaltung wird an der Vorderachse eine größere
Differenz zwischen der Bodenfreiheit und/oder der Dämpfung
auf der kurvenäußeren und der kurveninneren Fahrzeugseite
eingestellt als an der Hinterachse. Insbesondere kann es dabei auch
vorgesehen sein, dass lediglich eines oder beide Fahrwerkselemente 104 an
der Vorderachse angesteuert werden. Durch eine derartige Fahrwerksanpassung
kann einem Untersteuern des Fahrzeugs 101 entgegengewirkt
werden, bei dem das Fahrzeug 101 der gewünschten
Kurve nicht folgt, sondern „über die Vorderräder 102 schiebt".
Vorzugsweise wird eine derartige Fahrwerksanpassung vorgenommen,
wenn das Kraftfahrzeug 101 bauartbedingt eine Neigung zum
Untersteuern zeigt. Je nach Ausmaß der Untersteuertendenz,
wird dabei die Differenz zwischen der Bodenfreiheit und/oder Dämpfung
an der Vorderachse und der Hinterachse gewählt. Ein geeigneter
Wert wird vorzugsweise in Fahrversuchen ermittelt.
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Ferner
kann auch an der Hinterachse eine größere Differenz
zwischen der Bodenfreiheit und/oder der Dämpfung auf der
kurvenäußeren und der kurveninneren Fahrzeugseite
eingestellt als an der Vorderachse. Insbesondere kann es dabei auch vorgesehen
sein, dass lediglich eines oder beide Fahrwerkselemente 104 an
der Hinterachse angesteuert werden. Durch eine derartige Fahrwerksanpassung
kann einem Übersteuern des Fahrzeugs 101 entgegengewirkt
werden, bei dem das Fahrzeug 101 dazu neigt, sich zu sehr
in die Kurve einzudrehen, so dass das Heck ausbrechen kann. Vorzugsweise
wird eine derartige Fahrwerksanpassung vorgenommen, wenn das Kraftfahrzeug 101 bauartbedingt
eine Neigung zum Übersteuern zeigt. Auch hier kann je nach
Ausmaß der Übersteuertendenz die Differenz zwischen
der Bodenfreiheit und/oder Dämpfung an der Vorderachse
und der Hinterachse geeignete gewählt werden. Ein geeigneter
Wert wird vorzugsweise wiederum in Fahrversuchen ermittelt.
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Die
zuvor beschriebene Fahrwerksanpassung ermöglicht es, das
Fahrwerk des Fahrzeugs 101 bereits vor Beginn eines Ausweichmanövers
zur Kollisionsvermeidung, auf das Ausweichmanöver vorzubereiten.
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Wie
zuvor erläutert ist dies insbesondere dann vorteilhaft,
wenn der Fahrer des Fahrzeugs 101 die Durchführung
des Ausweichmanövers steuert. Gleichfalls kann die beschriebene
Fahrwerksanpassung jedoch auch bei einem automatisch gesteuerten
Ausweichmanöver vorgesehen werden. Hierbei wird das Ausweichmanöver
durch ein Steuergerät gesteuert, welches in Abhängigkeit
von den erfassten Umfelddaten die Ausweichbahn 501 berechnet, und
das Fahrzeug 101 entlang der berechneten Ausweichbahn steuert.
Hierzu umfasst das Fahrzeug 101 einen von dem Steuergerät
steuerbaren Lenkaktor, der es ermöglicht den Radeinschlagswinkel
an den lenkbaren Fahrzeugrädern unabhängig von
den Vorgaben des Fahrers einzustellen bzw. zu verändern.
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Obwohl
die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgegangenen Darstellung
im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ bzw.
beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen; insbesondere
ist die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung
ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung,
den Figuren und den Patentansprüchen.
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In
den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie "umfassen",
"aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und dergleichen schließen
weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten
Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne
Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen
genannten Einheiten beziehungsweise Einrichtungen ausführen.
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In
den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht
als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte
anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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