DE102014017515B4 - Verfahren zur Steuerung einer Notbremsvorrichtung eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Notbremsvorrichtung (10) eines Fahrzeugs (20) mit Niveauregelung, bei dem ein an der Fahrzeugunterseite (21) in einem Führungsrohr (11) verschiebbar gelagerter Bremsanker (12) druckgasgetrieben aus einer Nichtgebrauchsstellung (I) in eine das Fahrzeug (20) in eine abbremsende Wirkverbindung mit der Straßenoberfläche (31) einer Fahrbahn (30) bringende Gebrauchsstellung (II) verlagert wird, wobei das Führungsrohr (11) eine mittels einer Druckgasquelle (19) druckbeaufschlagbare Druckkammer (13) aufweist, welche den Bremsanker (12) zur Verlagerung in die Gebrauchsstellung (II) mit einem Druck beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass- für den Bremsanker (12) in seiner Gebrauchsstellung (II) eine experimentell ermittelte Soll-Eindringtiefe Lin einen Fahrbahnbelag der Straßenoberfläche (31) bereitgestellt wird, bei welcher das Fahrzeug (20) in der Gebrauchsstellung (II) des Bremsankers (12) in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) beschleunigungsfrei ist,- der den Bremsanker (12) beaufschlagende Druck der Druckkammer (13) derart gesteuert wird, dass der Bremsanker (12) eine Soll-Ausfahrlänge Sgemäß folgender Formel erfährt:wobei B der Bodenfreigang zwischen der Straßenoberfläche (31) und der Fahrzeugunterseite (21) und T ein Toleranzwert ist, und- vor dem Ausfahren des Bremsankers (12) aus der Nichtgebrauchsstellung (I) in die Gebrauchsstellung (II) das Fahrzeug (20) auf einen Nennwert (B) des Bodenfreigangs (B) gesenkt oder angehoben wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Notbremsvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine gattungsbildende Notbremsvorrichtung eines Fahrzeugs ist aus der CN 28 66 273 Y mit einem in einem Führungsrohr geführten Bremsanker bekannt, welcher druckgasgetrieben aus einer Nichtgebrauchsstellung in eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gerichtete Gebrauchsstellung verlagert wird, so dass in der Gebrauchsstellung ein konisch ausgebildetes Ende des Bremsankers sich in der Straßenoberfläche verankert und dadurch eine Bremswirkung des Fahrzeugs erzeugt wird. Das den Bremsanker in Richtung der Gebrauchsstellung antreibende Druckgas wird bei dieser bekannten Notbremsvorrichtung mittels eines pyrotechnischen Materials erzeugt. Diese bekannte Notbremsvorrichtung gemäß der CN 28 66 273 Y zeigt 3.
• Diese Notbremsvorrichtung 10 nach 3 umfasst einen Bremsanker 12, welcher in einem einseitig offenen Führungsrohr 11 verschiebbar gelagert ist. Der Bremsanker 12 ist an einem zur Öffnung 11.1 des Führungsrohrs benachbarten Ende mit einer konisch verlaufenden Spitze 12.1 ausgebildet, während die gegenüberliegende Stirnseite 12.2 des Bremsankers 12 zusammen mit dem verschlossenen endseitigen Bereich 11.2 des Führungsrohres 11 eine Druckkammer 13 bildet. An diesem verschlossenen Ende des Führungsrohres 11 weist die Stirnseite 11.2 einen pyrotechnischen Treibsatz 19 auf, welcher durch elektrische Zündung ein den Bremsanker 12 aus einer in 3 dargestellten Nichtgebrauchsstellung I in Richtung der Öffnung 11.1 des Führungsrohres 11 antreibendes Druckgas erzeugt und dadurch die Spitze 12.1 des Bremsankers 12 in die Straßenoberfläche 31 einer Fahrbahn 30 getrieben wird und sich dort in einer Gebrauchsstellung II verankert. Durch diese Verankerung des Bremsankers 12 in der Straßenoberfläche 31 wird eine Bremswirkung für das in Fahrtrichtung F fahrende Fahrzeug 20 erzeugt, an welchem diese Notbremsvorrichtung 10 an dessen Fahrzeugunterseite 21 angeordnet ist.
• Im oberen Bereich des Bremsankers 12, also benachbart zu dessen Stirnseite 12.1 sind Dichtringe 14 (O-Ringe) angeordnet. Im Bereich der Öffnung 11.1 des Führungsrohres 11 sind auf dessen Innenwand umlaufende Nuten 15 vorgesehen, deren Innenkontur konturangepasst an die Außenkontur der beiden Dichtringe 14 ausgebildet sind, so dass bei einer Verschiebung des Bremsankers 12 in Richtung der stirnseitigen Öffnung 11.1 des Führungsrohres 11 die Dichtringe 14 in diese Nuten 15 einrasten können und dadurch als Arretierung und Begrenzung der Ausfahrlänge für den Bremsanker 12 wirken. Ferner sind auf der zur Öffnung 11.1 abgewandten Seite der Nuten 15 in der Wand des Führungsrohres 11 Abströmöffnungen 16 vorgesehen.
• Die Montage der Notbremsvorrichtung 10 an der Unterseite 21 eines Fahrzeugs 20 erfolgt mittels zwei Haltevorrichtungen 17 und 18, die zueinander beanstandet in Längsrichtung des Führungsrohres 11 an der Außenseite befestigt sind. Die benachbart zur oberen Stirnseite 11.2 des Führungsrohres 11 angeordnete Haltevorrichtung 17 ist als Gelenkvorrichtung ausgebildet, so dass das Führungsrohr 11 um eine Drehachse 17.1 dieser Gelenkvorrichtung 17 schwenkbar ist. Die ausgehend von der Gelenkvorrichtung 17 in Richtung der Öffnung 11.1 angeordnete Haltevorrichtung 18 weist eine längenverstellbare Zugstrebe 18.1 auf, die mit einem Ende mittels einer Drehachse 18.2 an dem Führungsrohr 11 angelenkt und mit ihrem anderen Ende über eine von . einer Antriebseinrichtung angetriebenen Teleskopvorrichtung 18.3 mit der Fahrzeugunterseite 21 des Fahrzeugs 20 verbunden ist. Durch die längenverstellbare Zugstrebe 18.1 lässt sich der Winkel α zwischen der Fahrzeugunterseite 21 des Fahrzeugs in Fahrtrichtung F und der Längsrichtung bzw.
• Symmetrieachse M des Führungsrohres 11 einstellen. Dieser Winkel α entspricht dem Neigungswinkel des Bremsankers 12 gegenüber der Straßenoberfläche 31 einer Fahrbahn 30 des Fahrzeugs 20, mit dem der Bremsanker 12 nach Zündung des pyrotechnischen Treibsatzes 19 auf die Straßenoberfläche 31 auftrifft.
• Bei dieser bekannten Notbremsvorrichtung 10 gemäß der CN 28 66 273 Y wird die erhöhte Bremskraft dadurch erreicht, dass der Bremsanker 12 in seiner Gebrauchsstellung II die Straßenoberfläche verdrängt bzw. verpresst, wodurch eine hohe Kraft auf das Fahrzeug übertragen wird. Die Bremskraft kann durch die Eindringtiefe L des Bremsankers bzw. durch dessen Breite eingestellt werden. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass sobald der Bremsanker 12 in den Straßenbelag eingedrungen ist, das Fahrzeug 20 vertikal in z-Richtung beschleunigt und dabei der Bremsanker 12 aus der Straße gerissen wird, mit der Folge dass sich das Fahrzeug 20 weiter in Fahrtrichtung bewegt.
• Eine Notbremsvorrichtung beschreibt auch die DE 29 32 766 A1 , welche einen unter einem Fahrzeug angeordneten Bremskörper umfasst, der zum Bremsen des Fahrzeugs auf die Fahrbahn gepresst wird, wobei der Zeitpunkt und der aufzuwendende Druck über ein Bremspedal des Fahrzeugs bestimmt wird.
• Zudem ist aus der AT 273 699 B eine Rücklaufsicherung für Fahrzeuge beschrieben, bei welcher ein an der Unterseite eines Fahrzeugs schwenkbar angeordneter Unterlegschuh zwischen einer Ruhestellung und einer Bremsstellung hydraulisch verschwenkbar ist. Das Verschwenken des Unterlegschuhs in die Bremsstellung wird vom Fahrerhaus aus initiiert, um dadurch einen Rücklauf des Fahrzeugs auf ansteigender Fahrbahn unabhängig von den Fahrzeugbremsen zu verhindern.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Notbremsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Eine solches Verfahren zur Steuerung einer Notbremsvorrichtung eines Fahrzeugs, bei dem ein an der Fahrzeugunterseite in einem Führungsrohr verschiebbar gelagerter Bremsanker druckgasgetrieben aus einer Nichtgebrauchsstellung in eine das Fahrzeug in eine abbremsende Wirkverbindung mit der Straßenoberfläche einer Fahrbahn bringende Gebrauchsstellung verlagert wird, wobei das Führungsrohr eine mittels einer Druckgasquelle druckbeaufschlagbare Druckkammer aufweist, welche den Bremsanker zur Verlagerung in die Gebrauchsstellung mit einem Druck beaufschlagt, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
• - für den Bremsanker in seiner Gebrauchsstellung eine experimentell ermittelte Soll-Eindringtiefe L_soll in einen Fahrbahnbelag der Straßenoberfläche bereitgestellt wird, bei welcher das Fahrzeug in der Gebrauchsstellung des Bremsankers in Fahrzeughochrichtung beschleunigungsfrei ist, der den Bremsanker beaufschlagende Druck der Druckkammer derart gesteuert wird,
• -der Bremsanker eine Soll-Ausfahrlänge S_soll gemäß folgender Formel erfährt: $${\text{S}}_{\text{soll}}={\text{L}}_{\text{soll}}+\text{B}\pm \text{T}\text{,}$$
  
  wobei B der Bodenfreigang zwischen der Straßenoberfläche und der Fahrzeugunterseite und T ein Toleranzwert ist, und
• - vor dem Ausfahren des Bremsankers aus der Nichtgebrauchsstellung in die Gebrauchsstellung das Fahrzeug auf einen Nennwert des Bodenfreigangs gesenkt oder angehoben wird.
• Mit der experimentell ermittelten Soll-Eindringtiefe L_soll wird verhindert, dass das Fahrzeug in der Gebrauchsstellung des Bremsankers, also wenn dieser entsprechend der Soll-Eindringtiefe L_soll in der Fahrbahndecke steckt, eine nennenswerte vertikale Beschleunigung in z-Richtung erfährt. Gleichzeitig wird verhindert, dass der Bremsanker aus der Fahrbahndecke gerissen wird und dadurch die Notbremsvorrichtung den Bodenkontakt zur Fahrbahn verliert.
• Wenn vor dem Ausfahren des Bremsankers aus der Nichtgebrauchsstellung in die Gebrauchsstellung das Fahrzeug auf einen Nennwert des Bodenfreigangs gesenkt oder angehoben wird, wird sichergestellt dass der Bremsanker in seiner Gebrauchsstellung die Soll-Eindringtiefe L_soll erreicht, bzw. nicht überschreitet
• Vorzugsweise wird zur experimentellen Ermittlung der Soll-Eindringtiefe Lsoll eine Asphaltdeckschicht oder eine Betondecke als Fahrbahnbelag verwendet.
• Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführung der Erfindung, wenn die Ausfahrlänge des Bremsankers in dem Führungsrohr durch mechanische Mittel auf die Soll-Ausfahrlänge S_soll begrenzt wird. Damit wird ein zu tiefes Eindringen des Bremsankers in eine weiche Fahrbahnoberfläche verhindert, so dass in jedem Fall eine Beschleunigung des Fahrzeugs senkrecht in Fahrzeughochrichtung verhindert wird und dadurch eine maximale Bremskraft zur Verfügung steht.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines auf einer Fahrbahn sich befindenden Fahrzeugs mit einer Notbremsvorrichtung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 2 eine schematische Darstellung des Details A nach 1, und
• 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Notbremsvorrichtung gemäß Stand der Technik.
• Das in 1 dargestellte Fahrzeug 20 ist mit einer bekannten Notbremsvorrichtung 10 gemäß 3 ausgerüstet und befindet sich auf einer Fahrbahn 30 mit einer Fahrbahnoberfläche 31. Hinsichtlich der Beschreibung diese Notbremsvorrichtung 10 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen. Ferner ist dieses Fahrzeug 20 während eines Bremsvorganges dargestellt, bei dem sich der Bremsanker 12 der Notbremsvorrichtung 10 in seinem aus dem Führungsrohr 11 ausgefahrenen Gebrauchszustand II befindet, bei dem seine Spitze 12.1 bereits in die Fahrbahnoberfläche 31 eingedrungen ist.
• Wird die Notbremsvorrichtung 10, bspw. mittels einer Steuereinheit 10.1 (vgl. 3) ausgelöst, wird der Bremsanker 12 aus seiner Nichtgebrauchsstellung I innerhalb des Führungsrohres 11 unter dem mittels der Steuereinheit 10.1 gesteuerten Druck eines freigesetzten Gasdruckspeichers oder eines gezündeten Gasgenerators als Druckgasquelle 19 in Richtung seiner Gebrauchsstellung II ausgefahren und trifft in einem Punkt Pos1 auf die Fahrbahnoberfläche 31 und wird in die Fahrbahndecke der Fahrbahn 30 getrieben. Das sich in Fahrtrichtung F bewegende Fahrzeug 20 wird dadurch abgebremst und bewegt sich bspw. weiter bis zum Punkt Pos2 auf der Fahrbahnoberfläche 31, wobei das in Fahrtrichtung F vor der Spitze 12.1 des Bremsankers 12 liegende Material der Fahrbahndecke verpresst wird. Dieser Bereich ist in 1 mit einem Bezugszeichen C gekennzeichnet.
• Bei diesem Bremsvorgang des Fahrzeugs 20 soll verhindert werden, dass das Fahrzeug 20 aufgrund einer zu großen Eindringtiefe L des Bremsankers 12 in den Fahrbahnbelag der Fahrbahn 30 während dieses Bremsvorganges eine Beschleunigung in Fahrzeughochrichtung, also in z-Richtung erfährt. Ist die Eindringtiefe L des Bremsankers 12 zu groß, würde sich das Fahrzeug 20 auf den Bremsanker 12 quasi „aufbocken“.
• Um ein solches „Aufbocken“ des Fahrzeugs 20 zu verhindern, wird eine Soll-Eindringtiefe L_soll bestimmt, die während eines Bremsvorganges, bei dem die Spitze 12.1 des Bremsankers 12 über die Fahrbahnoberfläche 31 in den Fahrbahnbelag eindringt, nicht überschritten werden soll. Damit stellt diese Soll-Eindringtiefe L_soll gleichzeitig die maximale Eindringtiefe L_max dar.
• Diese Soll-Eindringtiefe L_soll wird experimentell bestimmt, indem hierzu eine Fahrbahn mit einem Fahrbahnbelag mit maximal auftretender Härte herangezogen wird. Dies kann entweder eine Asphaltdeckschicht oder eine Betondecke sein. Die Ausfahrlänge S des Bremsankers 12 hängt auch von dem Bodenfreigang B des Fahrzeugs 20 ab, also von dem Abstand zwischen der Fahrzeugunterseite 21 des Fahrzeugs 20 und der Fahrbahnoberfläche 31 der Fahrbahn 30.
• Damit ergibt sich gemäß 2 für die Soll-Ausfahrlänge S_soll : $${\text{S}}_{\text{soll}}={\text{L}}_{\text{soll}}+\text{B}+\text{T}\text{,}$$

  

  wobei L_soll die experimentell bestimmte Soll-Eindringtiefe des Bremsankers 12, B der Bodenfreigang des Fahrzeugs 20 und T ein Toleranzwert, bspw. von 3 cm ist.
• Unter Berücksichtigung des Winkels a, also des Neigungswinkels des Bremsankers 12 in Fahrtrichtung F gegenüber der Fahrzeugunterseite 21 des Fahrzeugs 20, ergibt sich für die Soll-Ausfahrlänge Sso_ll: $${\text{S}}_{\text{soll}}={\text{L}}_{\text{soll}}/\text{sin }\mathrm{\alpha }+\text{B/sin }\mathrm{\alpha }\mathrm{.}$$

  
• Falls das Fahrzeug 20 eine Niveauregelung aufweist, wird das Fahrzeug 20 vor der Auslösung der Notbremsvorrichtung 10 auf einen Nennwert B_N des Bodenfreigangs B abgesenkt oder angehoben.
• Damit ergibt sich für die beiden oben genannten Formeln: $${\text{S}}_{\text{soll}}={\text{L}}_{\text{soll}}+{\text{B}}_{\text{N}}+\text{T bzw}\text{.}$$

  

  $${\text{S}}_{\text{soll}}={\text{L}}_{\text{soll}}\times \text{sin }\mathrm{\alpha + }{\text{B}}_{\text{N}}\times \text{sin }\mathrm{\alpha }\mathrm{.}$$

  
• Um sicherzustellen, dass die Soll-Eindringtiefe L_soll als maximale Eindringtiefe Lmax von dem Bremsanker 12 eingehalten wird, weist die Notbremsvorrichtung 10 gemäß 3 mechanische Mittel auf, die das Ausfahren des Bremsankers 12 aus dem Führungsrohr 11 entsprechend beschränken.
• Hierzu dienen bei der Notbremsvorrichtung 10 gemäß 3 die auf der Innenwand des Führungsrohres 11 umlaufenden Nuten 15, deren Innenkontur konturangepasst an die Außenkontur der beiden Dichtringe 14 des Bremsankers 12 ausgebildet sind, so dass bei einer Verschiebung des Bremsankers 12 in Richtung der stirnseitigen Öffnung 11.1 des Führungsrohres 11 die Dichtringe 14 in diese Nuten 15 einrasten können und dadurch als Arretierung und Begrenzung der Ausfahrlänge S für den Bremsanker 12 wirken. Die Nuten 15 sind so angeordnet, dass die Ausfahrlänge S des Bremsankers 12 bei gegebenen Neigungswinkel α der maximalen Eindringtiefe Lmax entspricht.
• Um diese maximale Eindringtiefe Lmax zu erreichen, wird der Druck P in der Druckkammer 13 mittels der Druckgasquelle 19 entsprechend gesteuert. Mit der Steuerung des Druckes P wird die Eindringtiefe L der Spitze 12.1 des Bremsankers 12 in die Straßenoberfläche 31 bestimmt und damit auch die entsprechende Ausfahrlänge S des Bremsankers 12. Wird die Druckkammer 13 mit Druckgas mit entsprechenden Druck P beaufschlagt, wird hierdurch der Bremsanker 3 bis zum Zeitpunkt des Kontaktes der Spitze 12.1 des Bremsankers 12 mit der Straßenoberfläche 31 auf eine Eindringgeschwindigkeit beschleunigt, die mit dem Eindringen der Spitze 12.1 in die Straßenoberfläche 31 bis auf den Wert Null verzögert wird.
• Die Steuerung bzw. Regelung des Druckes P der Druckkammer 13 erfolgt durch die Steuerung oder Regelung des Massenstromes des von einem Gasgenerator oder einem Druckgasspeicher als Druckgasquelle 19 erzeugten Druckgases mittels der Steuereinheit 10.1.
• Bezugszeichenliste

10

Notbremsvorrichtung des Fahrzeugs 20

11

Führungsrohr der Notbremsvorrichtung 10

11.1

Öffnung des Führungsrohres

11.2

Stirnseite des Führungsrohres 11

12

Bremsanker

12.1

Spitze des Bremsankers 12

12.2

Stirnseite des Bremsankers 12

13

Druckkammer

14

Dichtungsring

15

Nut

16

Abströmöffnung

17

Haltevorrichtung, Gelenkvorrichtung

17.1

Drehachse der Gelenkvorrichtung 17

18

Haltevorrichtung

18.1

Zugstrebe der Haltevorrichtung 18

18.2

Drehachse der Zugstrebe 18.1

18.3

Teleskopvorrichtung mit Linearmotor

19

pyrotechnischer Treibsatz, Druckgasspeicher

20

Fahrzeug

21

Fahrzeugunterseite des Fahrzeugs 20

30

Fahrbahn

31

Fahrbahnoberfläche der Fahrbahn 30

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung einer Notbremsvorrichtung (10) eines Fahrzeugs (20) mit Niveauregelung, bei dem ein an der Fahrzeugunterseite (21) in einem Führungsrohr (11) verschiebbar gelagerter Bremsanker (12) druckgasgetrieben aus einer Nichtgebrauchsstellung (I) in eine das Fahrzeug (20) in eine abbremsende Wirkverbindung mit der Straßenoberfläche (31) einer Fahrbahn (30) bringende Gebrauchsstellung (II) verlagert wird, wobei das Führungsrohr (11) eine mittels einer Druckgasquelle (19) druckbeaufschlagbare Druckkammer (13) aufweist, welche den Bremsanker (12) zur Verlagerung in die Gebrauchsstellung (II) mit einem Druck beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass - für den Bremsanker (12) in seiner Gebrauchsstellung (II) eine experimentell ermittelte Soll-Eindringtiefe L_soll in einen Fahrbahnbelag der Straßenoberfläche (31) bereitgestellt wird, bei welcher das Fahrzeug (20) in der Gebrauchsstellung (II) des Bremsankers (12) in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) beschleunigungsfrei ist, - der den Bremsanker (12) beaufschlagende Druck der Druckkammer (13) derart gesteuert wird, dass der Bremsanker (12) eine Soll-Ausfahrlänge S_soll gemäß folgender Formel erfährt: $${\text{S}}_{\text{soll}}={\text{L}}_{\text{soll}}+\text{B}\pm \text{T}\text{,}$$

   

   wobei B der Bodenfreigang zwischen der Straßenoberfläche (31) und der Fahrzeugunterseite (21) und T ein Toleranzwert ist, und - vor dem Ausfahren des Bremsankers (12) aus der Nichtgebrauchsstellung (I) in die Gebrauchsstellung (II) das Fahrzeug (20) auf einen Nennwert (B_N) des Bodenfreigangs (B) gesenkt oder angehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur experimentellen Ermittlung der Soll-Eindringtiefe L_soll eine Asphaltdeckschicht als Fahrbahnbelag verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur experimentellen Ermittlung der Soll-Eindringtiefe L_soll eine Betondecke als Fahrbahnbelag verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfahrlänge des Bremsankers (12) in dem Führungsrohr (11) durch mechanische Mittel auf die Soll-Ausfahrlänge S_soll begrenzt wird.

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