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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Unfallfolgen
bei einem Heckaufprall eines Kraftfahrzeugs gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zur Verminderung der Unfallfolgen bei einem Heckaufprall
eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 6.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
198 58 292 C2 ist ein Sicherheitssystem zur Verminderung
der Unfallfolgen bei einem Heckaufprall eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
Darin wird bereits vor einem berechneten Heckaufprall eine voraussichtlich
benötigte Bremskraft errechnet und ein entsprechend benötigter
Bremsdruck aufgebaut.
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In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 055 399 A1 ist ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs beschrieben, wobei
im Falle einer Kollision des Fahrzeuges dieses automatisch gebremst
wird, indem eine Bremse des Fahrzeugs betätigt wird, wobei
eine Kollision identifiziert wird, falls ein gezündeter
Airbag des Fahrzeuges identifiziert und/oder falls für
eine Verzögerung des Fahrzeugs ein erster Grenzwert überschritten
wird.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
10 2004 062 497 A1 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung
der Gefahr eines Auffahrunfalls auf ein Heck eines ersten Fahrzeugs
durch ein nachfolgendes zweites Fahrzeug. Darin wird ein Abstand
und eine Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Fahrzeugen ermittelt
und damit ein drohender Heckaufprall im Voraus erkannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem
Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine gegenüber
dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Verminderung der Unfallfolgen
bei einem Heckaufprall eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Hinsichtlich
des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung durch
die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verminderung
der Unfallfolgen bei einem Heckaufprall eines Kraftfahrzeugs wird
bei einem identifizierten Heckaufprall ein Bremsdruck in einem Bremssystem
des Kraftfahrzeugs aufrechterhalten. Dadurch wird vorteilhafterweise
ein unkontrolliertes Wegrollen des Kraftfahrzeugs, welches durch
einen Heckaufprall angestoßen wurde, verhindert. Das angestoßene
Kraftfahrzeug bleibt zweckmäßigerweise auch dann
gebremst, wenn ein Fuß eines Fahrers infolge des Heckaufpralls
vom Bremspedal abgehoben werden sollte.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Beschleunigungssensor
mit einer Steuereinheit verbunden und detektiert den Heckaufprall,
wobei die Steuereinheit bei einem identifizierten Heckaufprall ein
Signal an ein Bremsensteuergerät sendet, welches den Bremsdruck
in einem Bremssystem des Kraftfahrzeugs aufrecht erhält.
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Somit
wird vorteilhafterweise ein unkontrolliert zurück gelegter
Weg des angestoßenen Fahrzeuges begrenzt. Ein eventuell
aus dem Anstoß resultierender Folgeaufprall, beispielsweise
auf ein vor dem angestoßenen Kraftfahrzeug befindliches
weiteres Fahrzeug, wird zweckmäßigerweise in seiner
Energie reduziert oder möglicherweise sogar ganz vermieden.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung
näher erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist
eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Verminderung der Unfallfolgen
bei einem Heckaufprall eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Diese Vorrichtung
umfasst mindestens eine Steuereinheit 1, einen Beschleunigungssensor 2,
ein Bremsensteuergerät 3 und ein Bremssystem 4.
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Der
Beschleunigungssensor 2 ist mit der Steuereinheit 1 verbunden
und detektiert den Heckaufprall. Die Steuereinheit 1 ist
mit dem Bremsensteuergerät 3 verbunden und sendet
bei einem mittels des Beschleunigungssensors 2 identifizierten Heckaufprall
ein Signal an das Bremsensteuergerät 3. Das Bremsensteuergerät 3 ist
mit dem Bremssystem 4 verbunden und steuert den Bremsdruck
im Bremssystem 4 des Kraftfahrzeugs.
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Bei
einem identifizierten und mittels Signal an das Bremsensteuergerät 3 übermittelten
Heckaufprall wird der vorhandene Bremsdruck im Bremssystem 4 des
Kraftfahrzeugs, welcher vor einem Heckaufprall vom Fahrer aufgebracht
wurde, auch nach dem Heckaufprall aufrechterhalten. Durch die auch nach
dem Heckaufprall andauernde Bremsung des Kraftfahrzeugs wird verhindert,
dass das Kraftfahrzeug nach einer Kollision eventuell führerlos
ungebremst weiterrollt. Die Gefahr weiterer Kollisionen wird vermindert.
Vor eventuellen weiteren Kollisionen wird durch das Bremsen kinetische
Energie abgebaut.
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Mit
anderen Worten: Wenn der Fahrer eines Kraftfahrzeugs, das einen
Heckaufprall erleidet, vor dem Heckaufprall das Bremspedal betätigt
hatte, soll der vorhandene und der so vorgegebene Bremsdruck aufrecht
erhalten werden, wenn mittels des Beschleunigungssensors 2 der
Heckaufprall erkannt wurde. Das angestoßene Kraftfahrzeug
bleibt dann gebremst, auch wenn der Fahrerfuß infolge des Heckaufpralls
vom Bremspedal abgehoben werden sollte und der Fahrer selbst keinen
Bremsdruck mehr erzeugen kann.
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Durch
die Betätigung des Bremspedals, das beispielsweise mit
einem so genannten Drehwinkelsensor verbunden ist, gibt der Fahrer
das einzustellende Bremsmoment vor. Der Drehwinkelsensor ist mit
dem Bremsensteuergerät 3 verbunden und sendet
ein mit dem einzustellenden Bremsmoment korrespondierendes Signal
an das Bremsensteuergerät 3. Das Bremsensteuergerät 3 regelt
den Bremsdruck im Bremssystem 4 in Abhängigkeit
des einzustellenden Bremsmoments. Dabei ist der vor dem Heckaufprall
vorhandene Bremsdruck der Bremsdruck, welcher dem vom Fahrer vorgegebenen
Bremsmoment entspricht.
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In
einer möglichen Ausgestaltung bleibt nach einem dem Bremsen
folgenden Stillstand des Kraftfahrzeugs die Bremse solange betätigt,
bis eine Zündung des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet wird.
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In
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltungen wird, falls ein Heckaufprall
identifiziert wird, eine Warnblinkanlage des Kraftfahrzeugs automatisch eingeschaltet
und/oder eine Unfall- oder Pannenhilfe automatisch informiert. Durch
diese automatischen Maßnahmen werden andere Verkehrsteilnehmer
auf den Heckaufprall aufmerksam gemacht, wodurch die Gefahr von
Folgeunfällen verringert und/oder externe Hilfe angefordert
wird, wodurch beispielsweise Rettungsmaßnahmen mit geringstmöglicher
Verzögerung erfolgen können.
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Die
Steuereinheit 1 ist vorzugsweise als elektronisches Steuergerät
ausgebildet und im Kraftfahrzeug an einer vor Umwelteinflüssen
und großen Temperaturschwankungen geschützten
Stelle angeordnet.
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Der
Beschleunigungssensor 2 zur Erfassung einer Verzögerung
des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise in Form eines Dehnungsmessstreifens oder
eines piezoelektrischen Beschleunigungssensors ausgebildet und in
einer Airbagelektronik oder der Elektronik eines Stabilisierungsprogramms
integriert sein. Spezielle, aufwendige Sensoren werden vorteilhafterweise
nicht benötigt.
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Das
Bremsensteuergerät 3 ist vorteilhafterweise als
herkömmliches, bereits im Fahrzeug vorhandenes Bremsensteuergerät
ausgebildet und mittels einer zusätzlichen Verbindung an
die Steuereinheit 1 angeschlossen.
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Das
Bremssystem 4 ist als ein herkömmliches, bereits
in jedem Kraftfahrzeug vorhandenes, vorzugsweise hydraulisch und/oder
elektrohydraulisch ausgeführtes Bremssystem ausgebildet.
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Beim
Verfahren zur Verminderung der Unfallfolgen beim Heckaufprall des
Kraftfahrzeugs wird die Bremskraft bei einem identifiziertem Heckaufprall aufrechterhalten.
Wenn das Kraftfahrzeug einen Heckaufprall erleidet, wird es durch
den Stoß nach vorne beschleunigt. In der Folge dieser Fahrzeugbeschleunigung
werden auch die Insassen des Kraftfahrzeugs beschleunigt, allerdings
erst mit einem gewissen zeitlichen Versatz. Dieser zeitliche Versatz
resultiert daraus, dass die Kraftübertragung auf die Fahrzeuginsassen
hauptsächlich über die Rückenlehnen der
Sitze erfolgt.
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Die
Nachgiebigkeiten von Polsterung und Lehnenkonstruktion führen
dazu, dass die Fahrzeuginsassen im Verlauf des Stoßes zunächst
eine trägheitsbedingte Rückverlagerung erfahren,
ehe sie eine in Betrag und Richtung nahezu gleiche Beschleunigung
wie die Fahrzeugbeschleunigung erfahren.
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Diese
Rückverlagerung kann speziell beim Fahrer dazu führen,
dass ein Kontakt und eine Kraftübertragung seiner Füße
auf die Fahrzeugpedale reduziert oder gänzlich unterbrochen
werden.
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Diese
physikalisch bedingte Auswirkung des Heckaufpralls ist vor allem
dann nachteilig, wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt
hatte, bevor der Heckaufprall erfolgte. In diesem Fall ist zumindest
mit einer Reduzierung der Bremswirkung wegen der Rückverlagerung
des Fahrers zu rechnen.
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Bei
starken Stößen kann der Fuß des Fahrers
sogar vollständig vom Bremspedal abgehoben werden, so dass
das angestoßene Kraftfahrzeug dann zunächst ungebremst
weiterrollt.
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Dieses
freie, ungebremste Wegrollen wird dadurch verhindert, dass der zu
Beginn des Heckaufpralls anliegende Bremsdruck aktiv aufrechterhalten wird.
Dazu wird mittels des Beschleunigungssensors 2 und des
Steuergerätes 1 der Heckaufprall detektiert. Der
detektierte Heckaufprall wird, beispielsweise über ein
im Fahrzeug verfügbares Kommunikationsprotokoll wie einen
so genannten CAN-Bus oder einen so genannten LIN-Bus an das Bremsensteuergerät 3 übermittelt.
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Sollte
zu diesem Zeitpunkt ein bestimmter Bremsdruck anliegen, dann wird
ein gegebenenfalls erfolgendes Absinken des Bremsdruckes, das durch ein
Lösen des Bremspedals verursacht wird, verhindert. Der
zum Zeitpunkt der Detektion des Heckaufpralls vorhandene, d. h.
anliegende, Bremsdruck wird aufrechterhalten.
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Erfolgt
der Abfall des Bremsdruckes erst mit einem gewissen zeitlichen Versatz
zum Heckaufprall-Signal (beispielsweise erst 1 s später),
wird kein Zusammenhang mit dem Heckaufprall mehr angenommen und
die Aufrechterhaltung des Bremsdruckes tritt nicht in Kraft.
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Die
Aufrechterhaltung des Bremsdruckes kann jederzeit durch eine Betätigung
des Gaspedals abgebrochen und/oder übersteuert werden.
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Der
Nutzen der Erfindung liegt zum einen darin, dass die während
des Stoßes anhaltende Bremswirkung die Beschleunigung und
Geschwindigkeitsänderung des gestoßenen Fahrzeuges
und damit auch die Insassenbelastungen reduziert. Zum anderen kann
die Gefahr eines Sekundäraufpralls im Frontbereich vermindert
werden, indem ein Bewegungsradius des gestoßenen Fahrzeuges
reduziert wird. Hierdurch kann ein Sekundärunfall in seiner Stärke
reduziert oder sogar ganz vermieden werden.
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Mit
anderen Worten: Das beschriebene Verfahren verhindert, dass nach
einer Kollision das eigene Fahrzeug unkontrolliert weiter rollt
und damit weitere Kollisionen erfährt und/oder verursacht
oder zumindest vor weiteren Kollisionen möglichst viel
kinetische Energie abbaut.
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Ist
nach einem Heckaufprall des Kraftfahrzeugs der Fahrer nicht mehr
in der Lage, das Kraftfahrzeug zu führen, so besteht die
Gefahr von unkontrollierten Folgekollisionen. Befindet sich das
Fahrzeug auf einer Brücke oder nahe einem Abhang, kann
es zu einem Absturz kommen. Dies wird durch die vorliegende Erfindung
sicher vermieden.
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In
anderen Worten kann die Erfindungsidee wie folgt zusammengefasst
werden: Wenn ein Fahrzeug einen Heckaufprall erleidet, wird es durch
den Stoß nach vorne beschleunigt. In der Folge der Fahrzeugbeschleunigung
werden auch die Insassen beschleunigt, allerdings erst mit einem
gewissen zeitlichen Versatz, der daraus resultiert, dass die Kraftübertragung
auf die Insassen hauptsächlich über die Rückenlehnen
der Sitze erfolgt. Die Nachgiebigkeiten von Polsterung und Lehnenkonstruktion
führen dazu, dass die Fahrzeuginsassen im Verlauf des Stoßes
zunächst eine trägheitsbedingte Rückverlagerung
erfahren, ehe eine zunehmende Ankopplung an die Fahrzeugbeschleunigung
erfolgt. Quantitative Auswertungen aus Heckaufprall-Crashversuchen
haben gezeigt, dass die Rückverlagerung der Insassen bezüglich
der Fahrgastzelle in der ersten Crashphase eine Größenordnung
von 200 mm und mehr erreichen kann. Diese Rückverlagerung
kann speziell beim Fahrer dazu führen, dass der Kontakt
und die Kraftübertragung seiner Füße
auf die Pedale reduziert oder gänzlich unterbrochen wird.
Diese, rein physikalisch bedingte Auswirkung des Heckanstoßes ist
vor allem dann nachteilig, wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt
hatte, bevor der Stoß erfolgte. In diesem Fall ist mit
einer Reduzierung der Bremswirkung wegen der Rückverlagerung
des Fahrers zu rechnen. Bei starken Stößen kann
der Fuß des Fahrers sogar vollständig vom Bremspedal
abgehoben werden, so dass das angestoßene Fahrzeug dann zunächst
ungebremst weiterrollt. Inhalt der Erfindung ist es, dieses freie
Wegrollen dadurch zu unterbinden, dass ein zu Beginn eines Heckaufpralls
anliegender Bremsdruck aktiv aufrechterhalten wird. Die Realisierung
kann dadurch erfolgen, dass mittels eines Beschleunigungssensors
und eines Steuergerätes ein Heckaufprall erkannt wird.
Der erkannte Heckaufprall wird, vorteilhafterweise über
ein im Fahrzeug verfügbares Kommunikationsprotokoll, an
das Bremsregelsteuergerät weitergemeldet. Sollte zu diesem
Zeitpunkt ein bestimmter Bremsdruck anliegen, dann wird ein ggf.
folgendes Absinken des Bremsdruckes, welches durch ein Lösen
des Bremspedals verursacht wird, unterbunden. Der zum Zeitpunkt
der Heckaufprall-Meldung anliegende Bremsdruck wird gehalten. Wenn
der Abfall des Bremsdruckes erst mit einem gewissen zeitlichen Versatz
zum Heckaufprall-Signal erfolgt, beispielsweise erst 1 s später,
dann wird kein Zusammenhang mit dem Heckaufprall mehr angenommen
und die Aufrechterhaltung des Bremsdruckes tritt nicht in Kraft.
Die Aufrechterhaltung des Bremsdruckes kann jederzeit durch Betätigung
des Gaspedals abgebrochen und übersteuert werden. Der Nutzen
der Erfindung liegt zum einen darin, dass die während des
Stoßes anhaltende Bremswirkung die Beschleunigung und Geschwindigkeitsänderung
des gestoßenen Fahrzeuges und damit auch die Insassenbelastungen
reduziert. Zum anderen kann die Gefahr eines Sekundäraufpralls
vermindert werden, indem der Bewegungsradius des gestoßenen
Fahrzeuges reduziert wird. Hierdurch kann ein Sekundärunfall
in seiner Stärke reduziert oder evtl. sogar ganz vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19858292
C2 [0002]
- - DE 102004055399 A1 [0003]
- - DE 102004062497 A1 [0004]