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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung einer
Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang nach den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erhöhung
einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang nach den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 7.
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Die
maximal erreichbare Bremsverzögerung von Kraftfahrzeugen
wird im Wesentlichen durch den Reibungskoeffizienten zwischen Rad
und Untergrund begrenzt. Für ein heute übliches
Kraftfahrzeug beträgt dabei der unter optimalen Bedingungen
erreichbare Bremsweg für beispielsweise eine Verzögerung
aus einer Geschwindigkeit von 100 km/h auf 0 km/h 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.
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Aus
der noch nicht veröffentlichten Druckschrift
DE 102008037803.8 der Anmelderin,
welche hiermit durch Referenz aufgenommen wird, sind eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens
bei Bremsvorgängen bekannt. Die Vorrichtung umfasst wenigstens
zwei pyrotechnische Systeme mit einer Brennkammer und einer Austrittsdüse,
welche am Fahrzeug angeordnet sind, wobei die Austrittsdüse
in Richtung der Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist. Beide pyrotechnischen
Systeme werden dabei vom gleichen Treibstofftank 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 dadurch auch bei
Auslösung der Vorrichtung unbeeinträchtigt. Durch
die Rückstoßkräfte der pyrotechnischen
Systeme wird die Radlast des Kraftwagens erhöht und so
sein Bremsweg verkürzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung
und ein verbessertes Verfahren zur Erhöhung einer Radlast
eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erhöhung
einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang mit den Merkmalen
des Anspruchs 7 gelöst.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Eine
Vorrichtung zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs
bei einem Bremsvorgang, umfasst zumindest eine pyrotechnische Einheit
mit einer Brennkammer und mindestens einer der Brennkammer zugeordneten
Austrittsdüse, wobei die Austrittsdüse in Richtung
einer Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist.
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Erfindungsgemäß weist
die Vorrichtung zumindest einen Sensor zur Überwachung
einer Umgebung in einem Bereich über dem Fahrzeug und/oder in
einem oberen Bereich vor dem Fahrzeug auf.
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Mittels
dieses Sensors oder bevorzugt mittels einer Mehrzahl derartiger
Sensoren sind Objekte oder Hindernisse erfassbar, welche sich aktuell und/oder
bei einem sich bewegenden Fahrzeug in Kürze über
dem Fahrzeug befinden. Derartige Objekte oder Hindernisse sind beispielsweise
eine Tunneldecke, eine Garagendecke oder ein auf dem Fahrzeug befestigter
Dachträger. Bei einer Detektion derartiger Objekte oder
Hindernisse innerhalb eines vorgegebenen Abstandes zum Fahrzeug
ist ein Auslösen der pyrotechnischen Einheit zu verhindern,
um eine Beschädigung des Objektes oder Hindernisses über
dem Fahrzeug, des Fahrzeugs und/oder von Gegenständen neben dem
Fahrzeug und/oder eine Verletzung von Personen in einem Umfeld des
Fahrzeugs durch eine von der pyrotechnischen Einheit verursachte
Krafteinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung zu vermeiden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugs und eines Hindernisses über
dem Fahrzeug.
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1 zeigt
schematisch ein Fahrzeug 1, welches sich unter einem Hindernis
H bewegt. Das Hindernis H ist beispielsweise eine Tunneldecke oder eine
Garagendecke. Das Fahrzeug 1 weist eine Vorrichtung zur
Erhöhung einer Radlast des Fahrzeugs 1 bei einem
Bremsvorgang auf, welche zumindest eine pyrotechnische Einheit 2 mit
einer Brennkammer 2.1 und einer der Brennkammer 2.1 zugeordneten
Austrittsdüse 2.2 umfasst, wobei die Austrittsdüse 2.2 in
Richtung einer Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist. Des Weiteren
weist die pyrotechnische Einheit 2 im hier dargestellten
Beispiel einen Treibstofftank 2.3 mit einem flüssigen
oder gelartigen Treibstoff auf. In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen
ist beispielsweise auch ein fester Treibstoff verwendbar, so dass
der Treibstofftank 2.3 nicht erforderlich ist.
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Mittels
einer derartigen Vorrichtung sind bei einem Bremsvorgang durch eine
Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2, d. h.
durch ein Zünden eines pyrotechnischen Treibsatzes, dessen
Abgasstrahl nach oben gerichtet ist, Rückstoßkräfte
erzeugbar, welche eine Radlast des Fahrzeugs 1 erhöhen.
Dieses Erhöhen der Radlast bewirkt ein stärkeres
Anpressen eines jeweiligen Fahrzeugrades 3 an einen Untergrund,
wodurch bei einem gleich bleibenden Reibungskoeffizienten eine höhere
Verzögerungskraft des Fahrzeugs 1 und dadurch
ein wesentlich verkürzter Bremsweg erzielbar sind.
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Um
eine sichere Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2 zu
ermöglichen, weist die Vorrichtung eine Steuereinheit 4 auf. Über
diese Steuereinheit 4 ist die pyrotechnische Einheit 2 beispielsweise
an einen Fahrzeugbus angeschlossen, um auf diese Weise mit anderen
Komponenten verschiedener bereits vorhandener Fahrsicherheitssysteme
zu kommunizieren.
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Für
die Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2 sind
mehrere Konzepte denkbar. Im einfachsten Fall ist die Auslösung
der pyrotechnischen Einheit 2 einfach in Abhängigkeit
von einer maximalen Bremspedalstellung und einer Mindestbremsdauer
möglich. Damit ist eine Verzögerungskrafterhöhung
durch Vergrößerung der Radlast einleitbar, wenn
ein Fahrer selbsttätig eine Vollbremsung auslöst.
Es ist jedoch bekannt, dass in Gefahrensituationen von Kraftfahrzeugfahrern
oftmals ungenügende Bremskräfte ausgeübt
werden.
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Aus
diesem Grund wurden bereits vor einiger Zeit so genannte Bremsassistenzsysteme
eingeführt, welche selbsttätig Gefahrensituationen
erkennen und situativ angemessene Bremskräfte ausüben. Eine
Kopplung der Vorrichtung mit einem derartigen Bremsassistenzsystem
würde eine Leistungsfähigkeit der Vorrichtung
dementsprechend verbessern. Es ist dabei weiterhin durch das Bremsassistenzsystem überprüfbar,
ob die Bremskraft einer konventionellen Bremsung in der jeweiligen
Situation ausreicht, um das Fahrzeug 1 rechtzeitig zum
Stehen zu bringen. Nur wenn dies nicht der Fall sein sollte, würde
dann die pyrotechnische Einheit 2 durch das Bremsassistenzsystem
ausgelöst.
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Ein
Auslösen, d. h. ein Zünden der pyrotechnischen
Einheit 2 ist unbedingt zu vermeiden, wenn sich während
eines Betriebs der pyrotechnischen Einheit 2 ein Objekt
oder ein Hindernis H über dem Fahrzeug 1, insbesondere über
der Austrittsdüse 2.2 der pyrotechnischen Einheit 2 und
innerhalb eines vorgegebenen Abstandes zu dieser befindet. Derartige
Objekte oder Hindernisse H sind beispielsweise eine Tunneldecke,
eine Garagendecke oder ein auf dem Fahrzeug 1 befestigter
Dachträger. Ein Auslösen der pyrotechnischen Einheit 2,
wenn sich ein derartiges Objekt oder Hindernis H innerhalb des vorgegebenen
Abstandes, d. h. innerhalb eines Gefahrenbereiches befindet, hat
eine Beschädigung des Objektes bzw. des Hindernisses H,
des Fahrzeugs 1 und/oder von Gegenständen neben
dem Fahrzeug 1 und/oder eine Verletzung von Personen in
einem Umfeld des Fahrzeugs 1 durch eine von der pyrotechnischen
Einheit 2 verursachte Krafteinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung
von bis zu 300°C zur Folge.
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Um
dies zu vermeiden und ein Auslösen der pyrotechnischen
Einheit 2 in derartigen Fällen sicher zu verhindern,
weist die Vorrichtung in diesem Beispiel zwei Sensoren 5, 6 zur Überwachung
einer Umgebung in einem Bereich über dem Fahrzeug 1 und in
einem oberen Bereich vor dem Fahrzeug 1 auf, welche mit
der Steuereinheit 4 gekoppelt sind. Die Sensoren 5, 6 sind
beispielsweise jeweils als Radarsensor, Lidarsensor, Ultraschallsensor
oder als Kamera ausgebildet, wobei eine Kombination gleicher oder
unterschiedlicher Sensoren 5, 6 möglich
ist. Im hier dargestellten Beispiel ist ein erster Sensor 5 an einem
Kofferraumdeckel 7 des Fahrzeugs 1 angeordnet,
wobei ein erster Erfassungsbereich E1 des ersten Sensors 5 im
Wesentlichen senkrecht nach oben ausgerichtet ist. Ein zweiter Sensor 6 ist
in einem Frontbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet, wobei
ein zweiter Erfassungsbereich E2 des zweiten Sensors 6 nach
vorn und insbesondere in den oberen Bereich vor dem Fahrzeug 1 gerichtet
ist.
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Der
zweite Sensor 6 ist beispielsweise ein Bestandteil eines
autonomen Bremsassistenzsystems, in welchem der zweite Sensor 6 als
Abstandswarner dient. Auf diese Weise ist die Vorrichtung auch mit
einem derartigen autonomen Bremsassistenzsystem kombinierbar. Stellt
das Bremsassistenzsystem fest, dass ein Zusammenprall mit einem
Objekt vor dem Fahrzeug 1 unmittelbar bevorsteht, so kann
es ohne Zutun des Fahrers eine Vollbremsung und, falls die entsprechende
Bremskraft erwünscht ist, eine Auslösung der pyrotechnischen
Einheit 2 veranlassen.
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Mittels
dieses zweiten Sensors 6 ist das Umfeld im oberen Bereich
beispielsweise bis zu einer Entfernung von zehn Metern vor dem Fahrzeug 1 überwachbar
und es sind Objekte und/oder Hindernisse H in diesem Bereich erfassbar,
welche aufgrund einer Bewegung des Fahrzeugs 1 unmittelbar danach,
d. h. innerhalb von 0,2 Sekunden bis 0,4 Sekunden, über
dem Fahrzeug 1 und daher im Gefahrenbereich der pyrotechnischen
Einheit 2 sind. Mittels des ersten Sensors 5 sind
Objekte und/oder Hindernisse H erfassbar, welche sich aktuell innerhalb des
vorgegebenen Abstandes, beispielsweise in einem Abstand von bis
zu fünf Metern über der Austrittsdüse 2.2 der
pyrotechnischen Einheit 2 und somit innerhalb des Gefahrenbereichs
der pyrotechnischen Einheit 2 unmittelbar über
dem Fahrzeug 1 befinden.
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Alternativ
oder zusätzlich zu den Sensoren 5, 6 ist
beispielsweise ein hier nicht dargestellter weiterer Sensor in unmittelbarer
Nähe zur Austrittsdüse 2.2 der pyrotechnischen
Einheit 2 an einer Außenhaut des Fahrzeugs 1 angeordnet
und nahezu parallel zu einer Strahlrichtung der pyrotechnischen
Einheit 2 ausgerichtet, welche beispielsweise einen zylindrischen
Strahl mit einem Durchmesser von einem halben Meter ausbildet. Dies
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der weitere Sensor einen
geringen Erfassungsbereich und/oder einen geringen Öffnungswinkel
des Erfassungsbereichs aufweist.
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Durch
eine derartige Überwachung der Umgebung im Bereich über
dem Fahrzeug 1 und im oberen Bereich vor dem Fahrzeug 1 sind
Objekte und/oder Hindernisse H im Gefahrenbereich der pyrotechnischen
Einheit 2 sicher erfassbar und in diesem Fall die Auslösung
der pyrotechnischen Einheit 2 verhinderbar, wodurch Beschädigungen
am Objekt bzw. am Hindernis H, am Fahrzeug 1, an Gegenständen
im Umfeld des Fahrzeugs 1 sowie eine Verletzung von Personen
im Umfeld des Fahrzeugs 1 durch die von der pyrotechnischen
Einheit 2 verursachte Krafteinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung
sicher vermeidbar sind. Dadurch ist die Vorrichtung mit der pyrotechnischen
Einheit 2 ohne Sicherheitsbedenken einsetzbar und in Notsituationen
ein Bremsweg des Fahrzeugs 1 erheblich reduzierbar.
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In
diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung nur eine
pyrotechnische Einheit 2 auf, welche beispielsweise an
einem Querträger des Fahrzeugs 1 befestigt ist.
Um eine Wirkung der Vorrichtung zu verbessern und insbesondere durch
die pyrotechnische Einheit 2 verursachte Wankbewegungen zu
vermeiden, sind eine Mehrzahl derartiger pyrotechnischer Einheiten 2 sinnvoll,
welche beispielsweise an einem linken und an einem rechten Längsträger
des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Auch in einem hinteren
Bereich des Fahrzeugs 1 sind derartige pyrotechnische Einheiten 2 sinnvoll,
um sowohl die Radlast von vorderen als auch von hinteren Fahrzeugrädern 3 des
Fahrzeugs 1 zu erhöhen und dadurch die Verzögerungskraft
des Fahrzeugs 1 weiter zu steigern.
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- pyrotechnische
Einheit
- 2.1
- Brennkammer
- 2.2
- Austrittsdüse
- 2.3
- Treibstofftank
- 3
- Fahrzeugrad
- 4
- Steuereinheit
- 5
- erster
Sensor
- 6
- zweiter
Sensor
- 7
- Kofferraumdeckel
- E1
- erster
Erfassungsbereich
- E2
- zweiter
Erfassungsbereich
- H
- Hindernis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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