DE102010052416A1

DE102010052416A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystems für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010052416A1
Application number: DE102010052416A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Bernzen Werner; Dipl.-Verw. Dominic (FH) Reutter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystems (3) für ein Fahrzeug (1), wobei ein Kollisionszeitpunkt (t0) in Abhängigkeit erfasster Fahrzeugumgebungsdaten und Fahrzustandsgrößen, prognostiziert wird und das Sicherheitssystem (3) zu einer vorgegebenen Zeit (t) vor dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt (t0) aktiviert wird. Mittels der Aktivierung des Sicherheitssystems (3) wird eine automatische Lenkwinkelkorrektur des Fahrzeuges (1) eingeleitet und/oder eine manuelle Lenkwinkeländerung des Fahrzeuges (1) verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystems für ein Fahrzeug, wobei ein Kollisionszeitpunkt in Abhängigkeit erfasster Fahrzeugumgebungsdaten und Fahrzustandsgrößen prognostiziert wird und das Sicherheitssystem zu einer vorgegebenen Zeit vor dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt aktiviert wird.
Aus der DE 10 2007 034 404 A1 ist ein Lenksystem zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen bekannt. Das Lenksystem weist ein hydraulisches Lenkgetriebe sowie eine ansteuerbare Hydraulikpumpe mit einem abschaltbaren beziehungsweise regulierbaren Hydraulikstrom auf, welcher zur Lenkung benötigt wird. Eine vorgesehene Erfassungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Videokamera, erfasst fahr- und/oder umweltspezifische Parameter und leitet diese an eine Rechner-/Steuereinrichtung weiter. Letztere verarbeitet die von der Erfassungseinrichtung eingegangen Signale und setzt sie in Betätigungssignale für die Hydraulikpumpe um, so dass der Hydraulikstrom stets in Abhängigkeit der fahr- und/oder umweltspezifischen Parameter erfolgt. Zusätzlich kann eine elektrische Stelleinrichtung vorgesehen sein, welche ebenfalls mit der Rechner-/Steuereinrichtung verbunden ist und bei kleineren Lenkvorhaben, wie beispielsweise das korrigierende Lenken auf Autobahnen, anstelle der Hydraulikpumpe eingreift.
Die DE 10 2006 051 787 A1 offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung eines reversiblen Insassenschutzmittels in einem Fahrzeug mit einer Sensorik, welche zumindest die Fahrzeuglängsverzögerung erfasst, und einer vorausschauenden Umgebungserfassungseinheit, mit welcher im Vorfeld einer drohenden Kollision ein autonomer Bremseingriff durch Ansteuerung eines Bremssystems veranlasst werden kann. Das Verfahren sieht dabei vor, dass mit Veranlassung des autonomen Bremseingriffs die Auslösung des Insassenschutzmittels nur dann zugelassen wird, wenn ein vorgegebener Längsverzögerungs-Schwellenwert durch eine sensoriell ermittelte Fahrzeuglängsverzögerung überschritten wird. Die Entscheidung zum autonomen Bremsvorgang kann dabei an weitere Bedingungen, welche die Kritikalität der Fahrsituation widerspiegeln, geknüpft sein. Damit wird das Insassenschutzmittel differenziert angesteuert und nur dann aktiviert, wenn die Aktivierung durch den Fahrer für die betreffende Fahrsituation als plausibel wahrgenommen wird.
Weiterhin ist aus der DE 10 2004 046 360 A1 ein Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden Schutzsystem bekannt, welches mehrere Sicherheitseinrichtungen umfasst, welche in Abhängigkeit von Informationen wenigstens einer Fahrzeugsumgebungs-Erkennungseinrichtung angesteuert werden, wobei eine verbleibende Zeit bis zum Zusammenstoß ermittelt wird, wenn die Informationen der Fahrzeugsumgebungs-Erkennungseinrichtung einen zu erwartenden Zusammenstoß mit einem Kollisionsobjekt repräsentieren. Das Auslöseverhalten der Sicherheitseinrichtungen berücksichtigt unterschiedliche Aktivierungszeiten von Aktoren der Sicherheitseinrichtungen. Dabei sind für mindestes zwei der den Sicherheitseinrichtungen zugeordneten Aktoren zugehörige Aktivierungszeiten hinterlegt, mit denen die bis zum Zusammenstoß verbleibenden Zeit verglichen wird. Eine Aktivierung wenigstens einer Sicherheitseinrichtung erfolgt dann, wenn die verbleibende Zeit bis zum Zusammenstoß kleiner oder gleich mindestens einer der Aktivierungszeiten der Aktoren ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystems für ein Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitssystems wird ein Kollisionszeitpunkt in Abhängigkeit erfasster Fahrzeugumgebungsdaten und Fahrzustandsgrößen ermittelt und das Sicherheitssystem zu einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise 500 ms, vor dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt aktiviert. Um die bei einer Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem Kollisionsobjekt entstehende kinetische Energie im Fahrzeug optimal zu absorbieren und damit einen größtmöglichen Schutz eines Fahrers und weiterer im Fahrzeug befindlichen Personen zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß nach der Aktivierung des Sicherheitssystems eine automatische Lenkwinkelkorrektur des Fahrzeuges eingeleitet und/oder eine manuelle Lenkwinkeländerung des Fahrzeuges verhindert.
Zur Berechnung der verbleibenden Zeit bis zur Kollision des Fahrzeuges mit dem Kollisionsobjekt können unterschiedliche signalverarbeitende Algorithmen verwendet werden, wobei es Ziel eines jeden Algorithmus ist, die verbleibende Zeit bis zur Kollision möglichst präzise zu bestimmen, um eine Anzahl falscher Situationsinterpretationen möglichst gering zu halten.
Dazu wird als Fahrzustandsgröße ein Lenkwinkel wenigstens eines lenkbaren Rades erfasst und dieser mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Vorzugsweise findet der Lenkwinkel eines Vorderrades des Fahrzeuges Beachtung. Der Lenkwinkel ist dabei ein zwischen einer Längsachse des Fahrzeuges und einer Längsachse des Rades eingeschlossener Winkel mit einer positiven Winkelorientierung gegen den Uhrzeigersinn. Als Sollwert wird in bevorzugter Weise ein Wert von 0 Grad vorgegeben.
Wenn der erfasste Lenkwinkel bei Aktivierung des Sicherheitssystems den vorgegebenen Sollwert über- oder unterschreitet, wird eine automatische Lenkwinkelkorrektur eingeleitet. Dabei wird wenigstens ein Vorderrad des Fahrzeuges, in eine Wirkstellung positioniert. Die Wirkstellung bezeichnet eine Position des Vorderrades, in welcher dieses in Fahrtrichtung des Fahrzeuges geradeaus gerichtet ist, d. h. in welcher der Lenkwinkel des Vorderrades 0 Grad ist und damit dem Null-Sollwert entspricht.
Die bei der Frontalkollision entstehende kinetische Energie wird bei einer solchen Stellung der Vorderräder in Wirk- oder Gradstellung über Deformationselemente, welche im Fahrzeugfrontbereich und Fahrzeugseitenbereich angeordnet sind, zumindest teilweise in Deformationsenergie umgewandelt. Die überschüssige kinetische Energie, welche insbesondere bei der Offset-Frontalkollision nicht mehr vorrangig in Deformationsenergie umgewandelt wird, wird über einen linearen Kraftlastpfad auf direktem Weg vom Fahrzeugfrontbereich zum Fahrzeugheckbereich übertragen. Der Kraftlastpfad stellt den Übertragungsweg der kinetischen Energie dar.
Ist das Vorderrad um einen Lenkwinkel größer Null geschwenkt, ist der Kraftlastpfad nicht mehr linear, sondern in Richtung des Fahrgastraumes gekrümmt, so dass die überschüssige kinetische Energie nicht mehr auf direktem Wege vom Fahrzeugfrontbereich zum Fahrzeugheckbereich übertragen wird. Das hat zu Folge, dass die kinetische Energie insbesondere bei schweren Kollisionen auf die im Fahrgastraum befindlichen Fahrzeuginsassen einwirkt.
Wenn der erfasste Lenkwinkel mit dem Null-Sollwert übereinstimmt, wird eine manuelle Lenkwinkeländerung, insbesondere eine durch den Fahrer verursachte Lenkwinkeländerung, verhindert. Damit wird in bevorzugter Weise eine Beibehaltung der Wirkstellung der Vorderräder während der Offset-Frontalkollision des Fahrzeuges mit dem Kollisionsobjekt sichergestellt.
Eine Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystems für ein Fahrzeug umfasst ein Sicherheitssystem, wobei ein Kollisionszeitpunkt in Abhängigkeit erfasster Fahrzeugsumgebungsdaten und Fahrzustandsgrößen prognostizierbar und das Sicherheitssystem zu einer vorgegebenen Zeit vor dem Kollisionszeitpunkt aktivierbar ist. Das Sicherheitssystem umfasst zumindest ein Sicherheitsmittel, mittels dessen bei Aktivierung des Sicherheitssystems automatisch eine Lenkwinkelkorrektur des Fahrzeuges einleitbar und/oder eine manuelle Lenkwinkeländerung des Fahrzeuges verhinderbar ist.
Das Sicherheitsmittel besteht beispielsweise aus einem Elektromotor mit einem Getriebe und ist mit einer Steuereinheit und einem Lenkgetriebe des Fahrzeuges verbunden. Damit hat das Sicherheitsmittel einen von dem Fahrer unabhängigen Einfluss auf den Lenkwinkel.
Um eine Kollision zu prognostizieren und eine verbleibende Zeit bis zur Kollision des Fahrzeuges mit dem Kollisionsobjekt zu berechnen, werden Fahrzeugumgebungsdaten, wie beispielsweise ein Relativabstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt, erfasst. Eine einfache Berechnung der verbleibenden Zeit bis zur Kollision ergibt sich beispielsweise aus dem Quotienten des Relativabstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt und der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt.
Die Fahrzeugumgebungsdaten werden mittels einer Umgebungserfassungseinheit erfasst. Diese kann in besonders bevorzugter Weise mit Sensoren auf elektromagnetischer Basis, die mit Radarwellen, Milli- und Mikrometerwellen arbeiten, auf optischer Basis, wie Lidar-Systeme oder Infrarot-Systeme, und auf bildgebender Basis, wie z. B. Videoaufnahmen in Mono und Stereo arbeiten. Alternativ kann auch eine Kombination derartiger Sensoren in der Umgebungserfassungseinheit Anwendung finden.
Zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeuges ist die Umgebungserfassungseinheit in vorteilhafter Weise an der Fahrzeugaußenseite des Fahrzeuges, insbesondere im Fahrzeugfront- und Fahrzeugheckbereich angeordnet. Zusätzlich kann die Umgebungserfassungseinheit auch am Fahrzeugseitenbereich angeordnet sein, um seitliche Kollisionen zu erkennen.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Ansicht eines mit einer ersten Radstellung dargestellten Fahrzeuges unmittelbar vor einer Frontalkollision mit einem Kollisionsobjekt,
2 schematisch eine Seitenansicht des Fahrzeuges nach der Frontalkollision mit dem Kollisionsobjekt und
3 schematisch eine Ansicht des Fahrzeuges unmittelbar vor der Frontalkollision mit dem Kollisionsobjekt gemäß 1, jedoch mit einer zweiten Radstellung des Fahrzeuges.
In 1 ist ein Fahrzeug 1 in Draufsicht mit einer ersten Radstellung unmittelbar vor einer Frontalkollision mit einem Kollisionsobjekt 2 gezeigt.
Das Fahrzeug 1, das als Personenkraftwagen oder auch als Nutzkraftwagen ausgeführt sein kann, weist einen Frontbereich 1A, einen Fahrgastbereich 1B, einen Heckbereich 1C und ein Sicherheitssystem 3 auf.
Das Kollisionsobjekt 2, beispielsweise ein weiteres Fahrzeug, befindet sich seitlich versetzt gegenüber dem Fahrzeug 1, so, dass bei einer Frontalkollision des Fahrzeuges 1 mit dem Kollisionsobjekt 2 ein Teil des Frontbereiches 1A des Fahrzeuges 1 mit einem Teil eines Frontbereiches des Kollisionsobjektes 2 zusammenstößt.
Im Frontbereich 1A des Fahrzeuges 1 ist stirnseitig ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufendes, bogenförmiges Deformationselement 4, insbesondere ein Stoßfängerquerträger angeordnet. Das Deformationselement 4 ist dabei jeweils in einem Seitenbereich mit einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträger 5A, 5B verbunden.
Die Längsträger 5A, 5B sind mit weiteren Längsträgern 5C, 5D verbunden, welche jeweils an einer Fahrzeugseite angeordnet sind und somit den Frontbereich 1A mit dem Heckbereich 1C des Fahrzeuges 1 verbinden.
Das Deformationselement 4 und die Längsträger 5A, 5B, 5C, 5D dienen dabei als Energieabsorptionselemente für eine bei einer Kollision, insbesondere Frontalkollision des Fahrzeuges 1 mit dem Kollisionsobjekt 2 entstehende kinetische Energie, indem diese durch Verformung des Deformationselementes 4 und der Längsträger 5A, 5B, 5C, 5D in Deformationsenergie umgewandelt wird. Dabei wird während einer Kollision die kinetische Energie zuerst durch Verformung des Deformationselementes 4 absorbiert. Insbesondere bei einer Offset-Frontalkollision, d. h. einer Kollision des Fahrzeuges 1 mit nur einem Teil des Frontbereiches 1A des Fahrzeuges 1 mit dem Kollisionsobjekt 2, wird die kinetische Energie nicht mehr vorrangig durch Verformung des Deformationselementes 4 in Deformationsenergie umgewandelt. Die überschüssige kinetische Energie wird dann teilweise über Verformung der Längsträger 5A, 5B, 5C, 5D absorbiert und über diese in den Heckbereich 1C des Fahrzeuges 1 weitergeleitet. Damit kann die überschüssige kinetische Energie nicht auf den Fahrgastbereich 1B, in welchem sich der Fahrer und weitere Fahrzeuginsassen befinden, wirken und diese sind somit geschützt.
Um auf einem möglichst kurzen Weg maximale kinetische Energie durch Umwandlung in Deformationsenergie zu absorbieren und damit einen größtmöglichen Insassenschutz zu gewährleisten, weisen das Deformationselement 4 und die Längsträger 5A, 5B, 5C, 5D eine rohrförmige und/oder profilartige und/oder konusförmige Hohlkörperstruktur auf und bestehen aus Metall, insbesondere Stahl, Aluminium oder einer entsprechenden Legierung.
Weiterhin sind im Frontbereich 1A ein erstes lenkbares Vorderrad 6A und ein zweites lenkbares Vorderrad 6B in einer ersten Radstellung angeordnet, welche über eine Lenkvorrichtung mit einem Lenkgeber, beispielsweise einem Lenkrad 7, verbunden sind. Das Lenkrad 7 wird dabei von dem Fahrer des Fahrzeuges 1 bedient.
Die erste Radstellung beschreibt eine Stellung der Vorderräder 6A, 6B, in welcher diese einen Lenkwinkel δ_L von 0 Grad aufweisen.
Im Heckbereich 1C des Fahrzeuges 1 sind ein erstes Hinterrad 6C und ein zweites lenkbares Hinterrad 6D angeordnet.
Bei herkömmlichen Lenkvorrichtungen besteht eine permanente mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 7 und den lenkbaren Vorderrädern 6A, 6B, so dass die auf die Vorderräder 6A, 6B wirkenden Kräfte im Lenkrad 7 wahrnehmbar sind. Alternativ kann auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Lenkrad 7 und den lenkbaren Vorderrädern 6A, 6B bestehen. Zur Verringerung benötigter Lenkkräfte des Fahrers zur Änderung eines Lenkwinkels δ_L der lenkbaren Vorderräder 6A, 6B mittels des Lenkrades 7 ist in heutzutage üblichen Fahrzeugen, insbesondere in Personenkraftwagen, eine Hilfskraftlenkung, insbesondere eine sogenannte Servolenkung 8 vorgesehen, die über einen hydraulischen oder einen elektrischen Antrieb die vom Fahrer aufgebrachte Kraft zum Lenken verstärkt. Vor allem die elektrisch angetriebene Servolenkung 8 ermöglicht ein direktes Lenken bei geringem Kraftaufwand.
Führt der Fahrer des Fahrzeuges 1 am Lenkrad 7 eine Lenkbewegung aus, registrieren an der Lenkvorrichtung angeordnete Sensoren das von dem Fahrer aufgebrachte Lenkmoment und übertragen dieses in Form eines elektrischen Signals an eine an der Servolenkung 8 angeordnete, nicht näher dargestellte, Steuereinheit. Diese berechnet das den Fahrer zu unterstützende Lenkmoment und steuert daraufhin einen ebenfalls an der Servolenkung 8 angeordneten Elektromotor an, welcher ein unterstützendes Moment an ein Lenkgetriebe 9, beispielsweise ein Planetengetriebe, überträgt. Das Lenkgetriebe 9 überlagert das dem vom Fahrer erzeugte Lenkmoment mit dem unterstützenden Moment.
Steht dem Fahrzeug 1 eine unvermeidbare Kollision bevor, wird das Sicherheitssystem 3 des Fahrzeuges 1 aktiviert.
Das Sicherheitssystem 3 des Fahrzeuges 1 umfasst zumindest eine Umgebungserfassungseinheit 10, eine Fahrsituationsdaten-Erfassungseinrichtung 11 und ein Sicherheitsmittel 12.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Sicherheitssystem 3 zusätzlich über eine Aufprallsensorik und/oder eine Innenraumsensorik verfügen. Die Komponenten des Sicherheitssystems 3 können dabei in bekannter Bauweise, beispielweise in einer in der eingangs zitierten Patentanmeldung DE 10 2004 046 360 A1 beschriebenen Bauart ausgeführt sein.
So stellt die Umgebungserfassungseinheit 10 eine an sich bekannte 24-GHz-Nahfeldsensorik mit einer Reichweite von annähernd 20 m bis 30 m dar, welche mehrere Abstandssensoren 10A, 10B, 10C, 10D aufweist. Die Abstandssensoren 10A, 10B sind im Frontbereich 1A des Fahrzeuges 1 und die Abstandssensoren 10C, 10D im Heckbereich 1C des Fahrzeuges 1 angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform können auch in einem Seitenbereich des Fahrzeuges 1 Abstandssensoren angeordnet sein, um seitliche Kollisionen zu detektieren.
Die Signale der Abstandssensoren 10A, 10B, 10C, 10D werden, wie auch die Signale der übrigen Sensorsysteme, in einer weiteren an dem Fahrzeug 1 angeordneten Steuereinheit 13 verarbeitet, wobei die Signale der Abstandssensoren 10A, 10B, 10C, 10D zu Informationen über Relativabstände und Relativgeschwindigkeiten zu dem Kollisionsobjekt 2, sowie einem möglichen Aufprallwinkel verarbeitet werden. In einer alternativen Ausführungsform kann jedes Sensorsystem eine eigene Steuereinheit aufweisen.
Die Abstandssensoren 10A, 10B, 10C, 10D senden stark gebündelte elektromagnetische Wellen in Form von kurzen Impulsen aus. Wenn ein Objekt, beispielsweise das Kollisionsobjekt 2 getroffen wird, werden diese Wellen reflektiert, und durch eine Messung einer Laufzeit des Impulses zwischen dem Fahrzeug 1 als Sendeort und dem Kollisionsobjekt 2 als Echoort kann der Relativabstand zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Kollisionsobjekt 2 ermittelt werden. Unter Zuhilfenahme des Doppler-Effektes lässt sich damit auch eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Kollisionsobjekt 2 messen.
Zur Ermittlung der verbleibenden Zeit bis zur Kollision des Fahrzeuges 1 mit dem Kollisionsobjekt 2 können unterschiedliche signalverarbeitende Algorithmen eingesetzt werden. Eine einfache Berechnung für die verbleibende Zeit bis zur Kollision ergibt sich beispielweise, wenn diese aus dem Quotienten eines Relativabstandes zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Kollisionsobjekt 2 und der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Kollisionsobjekt 2 ermittelt wird. Es sind jedoch auch aufwendigere Algorithmen einsetzbar, welche z. B. Massenträgheit, Bremswirkung, Reibwert einbeziehen.
Die Fahrsituationsdaten-Erfassungseinrichtung 11 umfasst Sensoren, insbesondere einen Lenkwinkelsensor. Der Lenkwinkelsensor ist vorzugsweise in der Lenkvorrichtung angeordnet.
Weiterhin kann die Fahrsituationsdaten-Erfassungseinrichtung 11 einen Pedalwegsensor, einen Bremsdrucksensor, einen Raddrehzahlsensor, einen Beschleunigungssensor, einen Gierratensensor oder eine andere geeignete Sensorik umfassen, die das Fahrer- und Fahrzeugverhalten analysieren.
Zu den Fahrer- und Fahrzeugverhalten bei eine bevorstehende Kollision repräsentierenden Daten zählen eine Gaspedalstellung und/oder eine Gaspedalbewegung, eine Bremspedalstellung und/oder eine Bremspedalbewegung, eine Lenkbewegung, ein Übersteuern oder ein Untersteuern des Fahrzeugs hinsichtlich des Lenkwinkels δ_L oder physiologische Daten, welche auf eine Schreckreaktion und somit ein Erkennen des potentiellen Kollisionsobjektes 2 durch den Fahrer schließen lassen. Für all diese Größen können Schwellwerte und Kombinationen vorgegeben werden, die überschritten bzw. erfüllt sein müssen, um ein von der Umgebungserfassungseinheit 10 erkanntes Kollisionsobjekt 2 zu plausibilisieren.
Wird eine unvermeidbare Kollision prognostiziert, aktiviert die Steuereinheit 13 das Sicherheitsmittel 12.
Vorzugsweise umfasst das Sicherheitsmittel 12 einen Elektromotor mit Getriebe und greift in Abhängigkeit des Lenkwinkels δ_L in die Lenkvorrichtung ein. Damit hat das Sicherheitsmittel 12 einen von dem Fahrer unabhängigen Einfluss auf den Lenkwinkel δ_L.
Der Lenkwinkel δ_L oder eine Lenkwinkeländerung der lenkbaren Vorderräder 6A, 6B wird vom Lenkwinkelsensor detektiert. Der von dem Lenkwinkelsensor gemessene Lenkwinkel δ_L wird in Form eines elektrischen Signals an die Steuereinheit 13 weitergeleitet. Wird von der Steuereinheit 13 eine unvermeidbare Kollision des Fahrzeuges 1 mit dem Kollisionsobjekt 2 prognostiziert, wird der Lenkwinkel δ_L mit einem vorgegebenen Sollwert δ_L,soll verglichen und das Sicherheitssystem 3 aktiviert. Beispielsweise erfolgt die Aktivierung des Sicherheitssystems 3 zu einer vorgegebenen Zeit t von 500 ms vor dem Kollisionszeitpunkt t₀. Der Sollwert δ_L,soll ist dabei so vorgegeben, dass er einem Wert von 0 Grad entspricht.
Wenn der erfasste Lenkwinkel δ_L den vorgegebenen Sollwert δ_L,soll über- oder unterschreitet, also der Fahrer das Lenkrad 7 dreht und die Vorderräder 6A, 6B um den Lenkwinkel δ_L in positiver oder negativer Ausrichtung geschwenkt werden, gibt beispielsweise die Steuereinheit 13 ein elektrisches Signal an den Elektromotor des Sicherheitsmittels 12 aus, welcher das Lenkgetriebe 9 antreibt und somit eine zusätzliche Relativbewegung im Lenkgetriebe 9 erzeugt. Dies führt zu einer Überlagerung der Lenkbewegung und somit zu einer automatischen, von dem Fahrer unabhängigen Lenkwinkelkorrektur. Dabei werden die Vorderräder 6A, 6B des Fahrzeuges 1 in eine vorgegebene Wirkstellung positioniert. Um die Lenkwinkelkorrektur unabhängig vom Fahrer zu realisieren, kann das Lenkgetriebe 9 beispielsweise zwei Eingangswellen und eine Ausgangswelle aufweisen.
Die vorgegebene Wirkstellung bezeichnet eine Position der Vorderräder 6A, 6B, in welcher diese in Fahrtrichtung des Fahrzeuges 1 geradeaus gerichtet sind, d. h. in welcher der Lenkwinkel δ_L der Vorderräder 0 Grad ist und damit dem Sollwert δ_L,soll entspricht. Vor allem bei der Offset- Frontalkollision ist eine derartige Null-Grad-Wirkstellung der Vorderräder 6A, 6B erforderlich, da hier ein linearer Kraftlastpfad s erzeugt wird, welcher mittels einer gestrichelten Linie dargestellt ist.
Der lineare Kraftlastpfad s stellt den Übertragungsweg der überschüssigen kinetischen Energie dar, welche insbesondere bei der Offset-Frontalkollision nicht mehr vorrangig in Deformationsenergie umgewandelt wird. Ist der Kraftlastpfad s linear, wird diese kinetische Energie auf direktem Weg vom Frontbereich 1A zum Heckbereich 1C des Fahrzeuges 1 übertragen, so dass diese nicht auf den Fahrgastbereich 1B wirkt und somit die Fahrzeuginsassen geschützt sind.
Darüber hinaus wird eine manuelle Lenkwinkeländerung, insbesondere die durch den Fahrer verursachte Lenkwinkeländerung, verhindert, wenn der erfasste Lenkwinkel δ_L mit dem vorgegebenen Sollwert δ_L,soll übereinstimmt. Beispielsweise weist das Sicherheitsmittel 12 dazu entsprechende Sperrelemente auf, welche in der Lenkvorrichtung angeordnet sind, und sowohl mit dem Lenkrad 7 als auch der Steuereinheit 13 verbunden sind. Die Blockierung kann dabei mechanisch und/oder elektronisch erfolgen. Alternativ dazu kann der Elektromotor des Sicherheitsmittels 12 eine vom Fahrer ausgehende Lenkbewegung mit einer eigenen Lenkbewegung überlagern und somit die durch den Fahrer ausgehende Lenkwinkeländerung verhindern.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Sicherheitsmittel 12 mit der Servolenkung 8 verbunden sein und mit Unterstützung dieser die Lenkwinkelkorrektur einleiten beziehungsweise eine vom Fahrer verursachte Lenkwinkeländerung verhindern. Diese alternative Verbindung ist in der 1 gestrichelt dargestellt.
Damit wird in bevorzugter Weise die Null-Grad-Wirkstellung der Vorderräder 6A, 6B während der Offset-Frontalkollision des Fahrzeuges 1 mit dem Kollisionsobjekt 2 und der daraus resultierende linearer Kraftlastpfad s sichergestellt.
In 2 ist schematisch eine Seitenansicht des Fahrzeuges 1 nach einer Frontalkollision mit dem Kollisionsobjekt 2 dargestellt.
Der Frontbereich 1A des Fahrzeuges 1, insbesondere das Deformationselement 4 ist nach der Frontalkollision deformiert. D. h., ein Großteil der bei der Frontalkollision auftretenden kinetischen Energie wurde in Deformationsenergie umgewandelt. Das Vorderrad 6A befindet sich in der Null-Grad-Wirkstellung.
Die in dieser Figur nicht dargestellten Längsträger 5A, 5B, 5C, 5D stützen die Vorderräder 6A, 6B derart ab, dass diese bei der Frontalkollision nicht in den Fahrgastbereich 1B eindringen können. So ist das in 2 dargestellte Vorderrad 6B in einer ursprünglichen, d. h. in einer vor der Frontalkollision am Fahrzeug angeordneten Position.
Als Folge bleibt der Fahrgastbereich 1B und der Heckbereich 1C des Fahrzeuges 1 weitestgehend unverformt und somit die im Fahrzeug 1 befindlichen Insassen geschützt.
In 3 ist schematisch eine Ansicht des Fahrzeuges 1 unmittelbar vor einer Frontalkollision mit dem Kollisionsobjekt 2 gemäß 1 dargestellt, wobei das Fahrzeug 1 jedoch eine zweite Radstellung aufweist.
Die zweite Radstellung beschreibt eine Stellung der Vorderräder 6A, 6B, in welcher diese um den Lenkwinkel δ_L geschwenkt sind.
Die Vorderräder 6A, 6B sind in dieser zweiten Radstellung nicht in der Null-Grad-Wirkstellung. Wenn die Frontalkollision, insbesondere die Offset-Frontalkollision zum Kollisionszeitpunkt t₀ stattfindet, ist der entstehende Kraftlastpfad s nicht mehr linear, sondern in Richtung des Fahrgastbereiches 1B gekrümmt.
Damit kann die überschüssige kinetische Energie nicht mehr auf direktem Wege vom Frontbereich 1A zum Heckbereich 1C des Fahrzeuges 1 übertragen werden. Das hat zur Folge, dass die überschüssige kinetische Energie, welche nicht über Verformung des Deformationselementes 4 in Deformationsenergie umgewandelt wurde, insbesondere bei schweren Kollisionen auf die im Fahrgastbereich 1B befindlichen Fahrzeuginsassen einwirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007034404 A1 [0002]
DE 102006051787 A1 [0003]
DE 102004046360 A1 [0004, 0038]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitssystems (3) für ein Fahrzeug (1), wobei ein Kollisionszeitpunkt (t₀) in Abhängigkeit erfasster Fahrzeugumgebungsdaten und Fahrzustandsgrößen prognostiziert wird und das Sicherheitssystem (3) zu einer vorgegebenen Zeit (t) vor dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt (t₀) aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktivierung des Sicherheitssystems (3) eine automatische Lenkwinkelkorrektur des Fahrzeuges (1) eingeleitet und/oder eine manuelle Lenkwinkeländerung des Fahrzeuges (1) verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzustandsgröße ein Lenkwinkel (δ_L) wenigstens eines lenkbaren Rades, insbesondere eines Vorderrades (6A, 6B), des Fahrzeuges (1) erfasst wird und bei Aktivierung des Sicherheitssystems (3) dieser mit einem vorgegebenen Sollwert (δ_L,soll) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sollwert (δ_L,soll) ein Wert von 0 Grad vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Lenkwinkelkorrektur des Fahrzeuges (1) eingeleitet wird, wenn der erfasste Lenkwinkel (δ_L) bei Aktivierung des Sicherheitssystems (3) den vorgegebenen Sollwert (δ_L,soll) über- oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Lenkwinkelkorrektur derart ausgeführt wird, dass wenigstens ein Vorderrad (6A, 6B) in Wirkstellung positioniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine manuelle Lenkwinkeländerung des Fahrzeuges (1) verhindert wird, wenn der erfasste Lenkwinkel (δ_L) bei Aktivierung des Sicherheitssystems (3) mit dem vorgegebenem Sollwert (δ_L,soll) übereinstimmt.
Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystems (3) für ein Fahrzeug (1), umfassend ein Sicherheitssystem (3), wobei ein Kollisionszeitpunkt (t₀) in Abhängigkeit erfasster Fahrzeugsumgebungsdaten und Fahrzustandsgrößen prognostizierbar und das Sicherheitssystem (3) zu einer vorgegebene Zeit (t) vor dem Kollisionszeitpunkt (t₀) aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitssystem (3) zumindest ein Sicherheitsmittel (12) umfasst, mittels dessen bei Aktivierung des Sicherheitssystems (3) automatisch eine Lenkwinkelkorrektur des Fahrzeuges (1) einleitbar und/oder eine manuelle Lenkwinkeländerung des Fahrzeuges (1) verhinderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzeugumgebungsdaten ein Relativabstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug (1) und einem Kollisionsobjekt (2) erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Umgebungserfassungseinheit (10), mittels derer Fahrzeugumgebungsdaten erfassbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungserfassungseinheit (10) an einer Fahrzeugaußenseite des Fahrzeuges angeordnet ist.