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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines ersten Kraftfahrzeugs bei Erkennen eines unvermeidbaren Seitenaufpralls eines zweiten Kraftfahrzeugs auf das erste Kraftfahrzeug.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der
DE 10 2009 037 749 A1 bekannt geworden. Konkret wird in diesem Dokument vorgeschlagen, das Umfeld eines Kraftfahrzeugs auf einen bevorstehenden Seitenaufprall durch ein anderes Kraftfahrzeugs durch eine Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung zu überwachen. Bei Erkennen eines bevorstehenden Seitenaufpralls wird eine automatische Lenkbewegung in Richtung der Seite des bevorstehenden Seitenaufpralls derart veranlasst, dass durch die Lenkbewegung und ein hieraus resultierendes Wanken der Fahrzeugkarosserie eine Anhebung der Fahrzeugkarosserie auf der Seite des Aufpralls erfolgt. Die automatische Lenkbewegung kann mittels einer aktiven Fahrzeuglenkung durchgeführt werden. Es wird jedoch auch vorgeschlagen, die automatische Lenkbewegung anstatt durch die aktive Fahrzeuglenkung mit Hilfe eines Fahrzeugbremssystems mit selektiv betätigbaren Radbremsen zu realisieren. Die Lenkbewegung erfolgt dabei also durch selektive Betätigung der Radbremsen.
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Aus der
DE 103 52 212 A1 ist ebenfalls ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt. Bei diesem Verfahren wird vorgeschlagen, in Abhängigkeit eines ermittelten Kollisionsbereiches eine Lageverstellung des Fahrzeugaufbaus wenigstens auf der Kollisionsseite zu bewirken. Auf diese Weise soll der Fahrzeugaufbau in eine optimale Kollisionsposition angehoben und/oder abgesenkt werden, so dass die am Kraftfahrzeug angeordneten, passiven Sicherheitseinrichtungen, wie z. B. die Seitenschweller, bei einer Seitenkollision ihre optimale Wirkung entfalten können. Zusätzlich zum Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus wird ein Abbremsen des Fahrzeugs vorgeschlagen. Hierdurch soll beispielsweise bei einer bevorstehenden Seitenkollision der mögliche Aufprallbereich auf Grund des Abbremsens des Fahrzeugs von der Fahrzeugtür in den Kotflügelbereich verlagert werden, um die Insassenbelastungen vorteilhaft senken zu können.
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Schließlich wird in der
EP 2 724 910 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines ersten Kraftfahrzeugs bei Erkennen eines unvermeidbaren Aufpralls auf eine Seite eines zweiten Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Dabei wird zunächst die seitliche Auftreffposition auf das zweite Kraftfahrzeug ermittelt und in Abhängigkeit von der ermittelten seitlichen Auftreffposition ein Eingriff zum Beschleunigen oder Verzögern des ersten Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Auf diese Weise soll die Auftreffposition des ersten Kraftfahrzeugs auf das zweite Kraftfahrzeug möglichst so verändert werden, dass diese außerhalb des kritischen Fahrgastzellenbereiches erfolgt.
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Dem zuvor beschriebenen Stand der Technik ist gemeinsam, dass dessen Zielrichtung vornehmlich auf die Schaffung einer für die Fahrzeuginsassen günstigen, seitlichen Aufprallposition gelenkt wird. Dies erfolgt in erster Linie durch Lenk- oder gezielte Bremseingriffe. Die Aufprallposition des gestoßenen Kraftfahrzeugs soll dabei so ausgerichtet werden, dass entweder ein Aufprall außerhalb der Fahrgastzelle erfolgt oder ein Aufprall auf solche Bereiche erfolgt, die für einen Aufprall besonders ausgelegt sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt eine andere Haupt-Zielrichtung zu Grunde.
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Es hat sich bei Quer- bzw. Seitenkollisionen gezeigt, dass die Räder des gestoßenen Kraftfahrzeugs während des Aufpralls dem stoßenden Fahrzeug noch eine solche Kraft entgegensetzen können, die zu einer hohen Energieübertragung durch den Aufprall in das gestoßene Kraftfahrzeug oder auch zu einem Umkippen (roll-over) des gestoßenen Kraftfahrzeugs führen können, bedingt durch ein „Verhaken“ der dem Seitenaufprall abgewandten Räder mit der Fahrbahn.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher vornehmlich die Aufgabe zu Grunde, hier eine Verbesserung, das heißt ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem den geschilderten Unfallfolgen entgegengewirkt werden kann.
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Die vorgenannte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Die Erfindung geht dabei aus von einem Verfahren zum Betreiben eines ersten Kraftfahrzeugs bei Erkennen eines unvermeidbaren Seitenaufpralls eines zweiten Kraftfahrzeugs auf das erste Kraftfahrzeug.
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Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass wenigstens zwei, dem zweiten Kraftfahrzeug bzw. dem Seitenaufprall abgewandte Räder vom ersten Kraftfahrzeug derart abgebremst werden, dass sich für diese Räder jeweils wenigstens ein solcher Schlupf ergibt, der in etwa einem von einem Schlupfregelsystem des ersten Kraftfahrzeugs maximal zugelassenen Wert entspricht.
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Durch eine derart durchgeführte und geregelte Bremsung werden die Reifen bezüglich ihres Kraftschlusspotentials mehr zu einer Grenze von einer Haft- zu einer Gleitreibung gebracht. Auf diese Weise kann sich das gestoßene Kraftfahrzeug während der Seitenkollision nicht mehr bzw. zumindest schlechter über seine, dem Stoß abgewandten Räder abstützen. Durch die zusätzliche, auf den Rad-Straße-Übergang wirkende, seitliche Kraftkomponente wird die Grenze der Haftreibung zur Gleitreibung zumindest bereichsweise überschritten. Das gestoßene Kraftfahrzeug gleitet somit seitlich weg. Hierdurch kann zum einen weniger Energie durch den Seitenaufprall in das gestoßene Kraftfahrzeug übertragen werden, zum andern wird einem Überschlag des gestoßenen Kraftfahrzeugs entgegen gewirkt.
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Sollte es zu einer Aufprallposition im Bereich der Fahrgastzelle kommen, wird durch das Wegleiten des gestoßenen Kraftfahrzeugs die beschriebene, geringere Energieübertragung und somit eine geringere Fahrgastzellen-Intrusion erreicht, verbunden mit einer geringeren medizinischen Verletzungsschwere der Fahrzeug-Insassen.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen wird der bei den einzelnen Rädern auftretende Schlupf bekanntermaßen durch ein Schlupfregelsystem geregelt. Im Falle einer Verzögerung (Abbremsung) des Kraftfahrzeugs ist eine ABS-Komponente (ABS = Antiblockiersystem), im Falle einer Beschleunigung eine ASR-Komponente (ASR = Antriebsschlupfregelung) des Schlupfregelsystems aktiv. Die Hardware-Komponenten vom ABS und vom ASR sind zum Teil identisch beziehungsweise nutzen die gleichen Informationen. Wesentliche Grundlagen sind beispielsweise Signale der Raddrehzahlsensoren, aus denen in geeigneten Auswerteeinrichtungen bzw. Steuergeräten die jeweilige Radumfangsverzögerung und -beschleunigung, Bremsschlupf, Referenzgeschwindigkeit und Fahrzeugverzögerung auf Grund hinterlegter Regelalgorithmen berechnet werden. Da sich der Bremsschlupf nicht direkt messen lässt, wird eine ihm ähnliche Größe im zuständigen Steuergerät berechnet. Als Basis dazu dient die erwähnte Referenzgeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit unter bestmöglichen Abbremsbedingungen (optimaler Bremsschlupf) entspricht.
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Während im Normalfall das Antiblockiersystem (ABS) das Blockieren der Räder im Bremsfall durch Absenken der Radbremsdrücke verhindern will, verhindert die Antriebsschlupfregelung (ASR) im Antriebsfall das Durchdrehen der Räder durch Reduktion des wirksamen Antriebsmomentes an jedem einzelnen Antriebsrad.
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Dabei wird der Schlupf an den Rädern durch das Schlupfregelsystem innerhalb eines solchen Bereiches gehalten, in dem die Haftreibung, also der Kraftschluss zwischen den Reifen und der Fahrbahn möglichst hoch ist.
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Wird beim Bremsen oder beim Beschleunigen die Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn durch eine Umfangskraft beansprucht, so tritt Schlupf auf. Schlupf ist die Differenz zwischen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Radgeschwindigkeit. Er entsteht, wenn eine Brems- oder eine Beschleunigungskraft größer ist als die zwischen Fahrbahn und Reifen bestehende Haftreibung.
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Frei abrollende Räder haben keinen Schlupf (0 %) und besitzen volle Seitenführungskraft (100 %). Sie können also eine wirkende Seitenkraft optimal übertragen. Dies bedeutet auch bei Kurvenfahrten einwandfreie Spurstabilität, solange die Geschwindigkeit freilich nicht zu groß ist.
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Bei einer Bremsung nimmt mit steigender Bremswirkung der Schlupf zu. Hierbei steigt die übertragbare Umfangskraft zunächst an, wobei die Bremswirkung bei einem bestimmten Schlupfwert am größten ist, ohne dass die Lenkfähigkeit und Spurstabilität gefährdet sind.
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Mit steigendem Schlupf fällt jedoch die übertragbare Seitenkraft (Seitenführungskraft) rapide ab. Blockierende Räder haben einen maximalen Schlupf (100 %) und damit keinerlei Seitenführungskraft mehr (0 %).
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Im Normalfall wird das Schlupfregelsystem so geregelt, dass sich der Schlupf der einzelnen Räder zumindest in einem bestimmten Bereich um den besagten Schlupfwert mit maximaler Bremswirkung befindet. Dieser Bereich kann als „Soll-Schlupfbereich“ des Schlupfregelsystems bezeichnet werden.
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Das beschriebene Verhalten lässt sich in einer so genannten Kraftschluss(Reibwert)-Schlupf-Kurve darstellen. Dabei ist zu erwähnen, dass sich der Verlauf dieser Kurve natürlich auch in Abhängigkeit weiterer Faktoren, insbesondere der Fahrbahnbeschaffenheit (trocken, nass, schneebedeckt, vereist) ändern kann. Hierbei sind Mess- und Auswertealgorithmen denkbar, bei denen ggf. eine Anpassung des normalen Regelalgorithmus vom Schlupfregelsystem an geänderte Bedingungen und damit eine Veränderung der „Soll-Schlupfbereichs“ denkbar ist.
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Der erfindungsgemäß einzustellende Schlupf soll wenigstens in etwa dem vom Schlupfregelsystem des Kraftfahrzeugs maximal zugelassenen Wert entsprechen. Der maximal zugelassene Wert entspricht also in etwa der oberen Grenze des besagten Soll-Schlupfbereichs.
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Im Soll-Schlupfbereich wird der Schlupf bei den Rädern vorzugsweise jeweils auf etwa 10 bis 20 Prozent eingestellt. Der erfindungsgemäß einzustellende Schlupf in etwa auf den maximal zugelassenen Schlupfwert kann also vorzugsweise bei etwa 20 % liegen.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden bei Erkennen eines unvermeidbaren Seitenaufpralls die wenigstens zwei Räder vom ersten Kraftfahrzeug derart abgebremst, dass sich für diese Räder jeweils ein Schlupf ergibt, der über dem vom Schlupfregelsystem des ersten Kraftfahrzeugs maximal zugelassenen Wert liegt, ohne dass die Räder blockieren.
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Gemäß den vorherigen Ausführungen kann daher der einzustellende Schlupf vorzugsweise zwischen etwa 20 % bis 95 % liegen, besonders bevorzugt zwischen etwa 30 % und 70 %.
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Auf diese Weise lässt sich noch eine weitere, spürbare Absenkung der Seitenführungskraft der Reifen erzielen, was hier gewünscht ist. Die übertragbare Umfangskraft hingegen nimmt nur unwesentlich ab.
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Nach einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens können bei Erkennen eines unvermeidbaren Seitenaufpralls die wenigstens zwei Räder vom ersten Kraftfahrzeug derart abgebremst werden, dass sich für diese Räder jeweils ein Schlupf ergibt, der bei etwa 100 % liegt.
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Mit anderen Worten kann kurz (beispielsweise im Millisekundenbereich) vor einem unvermeidbaren Seitenaufprall also eine Vollbremsung mit sofortigem Blockieren der Räder durchgeführt werden.
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Dies hat zur Folge, dass die übertragbare Seitenkraft auf den Wert Null zurückfällt und das seitlich getroffene Kraftfahrzeug leichtest möglich vom stoßenden Kraftfahrzeug weggeschoben werden kann.
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Selbstverständlich erfordert eine solche außerordentliche Regelung des vorhandenen Schlupfregelsystems eine Überlagerung des normalen Regelalgorithmus durch ein entsprechendes, höher priorisiertes „Notsignal“, welches mit einem entsprechend abgeänderten Regelalgorithmus einhergeht.
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Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn bei Erkennen eines unvermeidbaren Seitenaufpralls drei Räder vom ersten Kraftfahrzeug abgebremst werden und ein dem zweiten Kraftfahrzeug bzw. dem Seitenaufprall zugewandtes Rad nicht abgebremst wird.
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Auf diese Weise kann das dem zweiten Kraftfahrzeug zugewandte und nicht abgebremste Rad einer durch die Kollision bedingten Rotation entgegenwirken und somit auch zu einer Reduktion der Unfallschwere beitragen.
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In diesem Zusammenhang ist es insbesondere zweckmäßig, wenn bei Erkennen eines unvermeidbaren Seitenaufpralls des zweiten Kraftfahrzeugs dessen voraussichtliche, seitliche Aufprallposition auf das erste Kraftfahrzeug ermittelt wird und dasjenige, dem zweiten Kraftfahrzeug bzw. dem Seitenaufprall zugewandte Rad des ersten Kraftfahrzeugs nicht abgebremst wird, welches den größten Abstand von der ermittelten Aufprallposition hat.
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Auf diese Weise kann eine sehr gute Fallunterscheidung getroffen werden, ob es sinnvoll ist, das dem zweiten Kraftfahrzeug zugewandte Hinterrad oder das dem zweiten Kraftfahrzeug zugewandte Vorderrad des ersten Kraftfahrzeugs in beschriebener Weise abzubremsen.
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Die besagte Ermittlung der Aufprallposition kann derart erfolgen, dass dabei von einer unveränderten Fahrt des ersten Kraftfahrzeugs ausgegangen wird. "Bei unveränderter Fahrt" soll bedeuten, dass das erste Kraftfahrzeug weder verzögert noch beschleunigt wird, zumindest jedoch keine Veränderungen in den vorhandenen Verzögerungs- oder Beschleunigungswerten vorgenommen werden.
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Es ist jedoch durchaus denkbar, auch eine real auftretende, veränderte Fahrt des ersten Kraftfahrzeugs und/oder auch des zweiten Kraftfahrzeugs durch eine geeignete Sensorik des ersten Kraftfahrzeugs in die Ermittlung der Aufprallposition einzubeziehen. Das heißt, die Sensorik muss dazu geeignet sein, Beschleunigungen und Verzögerungen des eigenen und/oder des anderen Kraftfahrzeugs detektieren zu können.
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Ergänzend kann das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend weitergebildet werden, dass bei Erkennen eines unvermeidbaren Aufpralls des zweiten Kraftfahrzeugs dessen voraussichtliche, seitliche Aufprallposition auf das erste Kraftfahrzeug ermittelt wird und bei ermittelter Aufprallposition im Bereich der Fahrgastzelle des ersten Kraftfahrzeugs ein Fahreingriff in den Betrieb des ersten Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, derart, dass die Aufprallposition des zweiten Kraftfahrzeugs auf das erste Kraftfahrzeug aus dem Bereich von dessen Fahrgastzelle herausbewegt wird.
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Der besagte Fahreingriff kann eine Verzögerung (Bremsen) aber auch eine Beschleunigung sein, so dass die Aufprallposition des zweiten Kraftfahrzeugs von der Fahrgastzelle entweder auf den Vorderwagen oder von der Fahrgastzelle auf den Heckbereich des ersten Kraftfahrzeugs verschoben werden kann.
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Vorzugsweise erfolgt der Fahreingriff derart, dass sich eine solche Aufprallposition des zweiten Kraftfahrzeugs auf das erste Kraftfahrzeug ergibt, bei der eine resultierende Aufprallkraft im Wesentlichen auf die Vorderachse oder die Hinterachse des ersten Kraftfahrzeugs wirken kann.
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Es hat sich gezeigt, dass bei einer solchen Trefferlage die bei der seitlichen Kollision insgesamt umgesetzte Energie für das erste Kraftfahrzeug vergleichsweise am geringsten gehalten werden kann.
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Idealerweise ist denkbar, dass die kollidierenden Kraftfahrzeuge zusätzlich über solche Einrichtungen bzw. Sensoren verfügen, die eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug(C2C)-Kommunikation erlauben. Auf diese Weise ist eine „kooperative Abstimmung“ zwischen den kollisionsbeteiligten Fahrzeugen möglich, wodurch im Vorfeld der Kollision eine optimale Eingriffsstrategie in den Fahrbetrieb der kollisionsbeteiligten Fahrzeuge realisiert werden kann.
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Schließlich soll mit der vorliegenden Erfindung auch ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Schutz gestellt werden.
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Ein solches Kraftfahrzeug ist ausgestattet mit wenigstens
- • einer Erfassungseinheit zur Erfassung wenigstens einer Information, aus der ein unvermeidbarer Seitenaufprall eines anderen Kraftfahrzeugs auf das Kraftfahrzeug und eine Aufprallposition des anderen Kraftfahrzeugs auf das Kraftfahrzeug ableitbar ist
- • eine Auswerteeinheit, mit der aus der wenigstens einen Information ein unvermeidbarer Seitenaufprall des anderen Kraftfahrzeugs auf das Kraftfahrzeug und eine Aufprallposition des anderen Kraftfahrzeugs auf das Kraftfahrzeug ableitbar ist und
- • eine Fahreingriffseinrichtung, mit der ein Fahreingriff in den Betrieb des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der wenigstens einen erfassten und ausgewerteten Information durchführbar ist.
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Dabei ist die Fahreingriffseinrichtung zumindest derart ansteuerbar, dass bei einem unvermeidbaren Seitenaufprall des anderen Kraftfahrzeugs auf das Kraftfahrzeug wenigstens zwei, dem anderen Kraftfahrzeug bzw. dem Seitenaufprall abgewandte Räder vom Kraftfahrzeug derart abbremsbar sind, dass sich für diese Räder jeweils wenigstens ein solcher Schlupf ergibt, der in etwa einem von einem Schlupfregelsystem des Kraftfahrzeugs maximal zugelassenen Wert entspricht.
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Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise derart weitergebildet sein, dass eine Abbremsung der Räder derart durchführbar ist, wie in den Patentansprüchen 2 bis 5 beschrieben und/oder dass ein Fahreingriff durchführbar ist, wie in den Patentansprüchen 6 und 7 beschrieben.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung weggelassen ist.
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Es zeigen, jeweils schematisch
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1 ein Kraftfahrzeug, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichtet ist,
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2 ein Kraftschluss-Schlupf-Diagramm,
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3 ein ohne das erfindungsgemäße Verfahren betriebenes Kraftfahrzeug bei einer seitlichen Kollision durch ein anderes Kraftfahrzeug,
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4 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenes Kraftfahrzeug bei einer seitlichen Kollision durch ein anderes Kraftfahrzeug,
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5 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenes Kraftfahrzeug kurz vor und kurz nach einer seitlichen Kollision mit einem anderen Kraftfahrzeug im Frontbereich, mit Abbremsung aller vier Räder,
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6 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenes Kraftfahrzeug kurz vor und kurz nach einer seitlichen Kollision mit einem anderen Kraftfahrzeug im Heckbereich, mit Abbremsung aller vier Räder,
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7 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenes Kraftfahrzeug, kurz vor und kurz nach einer Seitenkollision mit einem anderen Kraftfahrzeug im Frontbereich, wobei drei Räder abgebremst sind und ein Rad ungebremst ist und
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8 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenes Kraftfahrzeug, kurz vor und kurz nach einer Seitenkollision mit einem anderen Kraftfahrzeug im Heckbereich, wobei drei Räder abgebremst sind und ein Rad ungebremst ist.
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In 1 ist ein erstes Kraftfahrzeug K1 dargestellt, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichtet ist.
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Das Kraftfahrzeug K1 weist in gewohnter Weise vier Räder auf, und zwar vorne links VL, vorne rechts VR, hinten links HL und hinten rechts HR.
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Lediglich beispielhaft sind für das vordere, linke Rad VL die übertragbaren Kräfte (idealisiert für eine Geradeausfahrt), und zwar eine übertragbare Umfangskraft FL sowie eine übertragbare Seitenkraft FS dargestellt.
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Das Kraftfahrzeug K1 ist an seinen beiden Seiten mit Precrash-Sensoren 1 ausgestattet.
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Die Precrash-Sensoren 1 können beispielsweise als Radarsensorik, als LIDAR-Sensorik oder auch als Infrarot-Sensorik ausgebildet sein. Auch eine Ausbildung als Kamerasystem mit einer entsprechenden Bildverarbeitung oder auch als Lasersensor ist denkbar, wobei die Aufzählung nicht als abschließend anzusehen und auch eine Kombination derartiger Sensorik denkbar ist.
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Die Precrash-Sensoren 1 liefern Informationen an eine mit diesen signaltechnisch verbundene Auswerteeinheit 2, ob sich von der Seite ein entsprechendes Objekt nähert und ob ein Seitenaufprall von diesem Objekt unvermeidbar ist. Dies erfolgt nach bestimmten Auswertealgorithmen, die an sich bekannt sind und daher hier nicht näher erläutert werden müssen.
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Die Auswerteeinheit 2 ist ferner signaltechnisch mit Radsensoren 5 verbunden, durch welche jeweils die Raddrehzahl eines jeden Rades überwacht wird. Sie kann aus den Informationen der Radsensoren 5 wichtige Regelgrößen, wie beispielsweise eine Radumfangsverzögerung oder eine Radumfangsbeschleunigung ermitteln.
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Auch ist die Auswerteeinheit 2 signaltechnisch mit einer elektrohydraulischen Schlupfregeleinheit 3 und signaltechnisch mit einer Antriebssteuereinheit 6 verbunden. Die Antriebssteuereinheit 6 ist ihrerseits signaltechnisch mit einem Antriebsaggregat 7 verbunden, welches beispielsweise als Verbrennungsmotor, Hybridmotor oder auch als Elektromotor ausgebildet sein kann.
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Die Schlupfregeleinheit 3 umfasst in nicht näher dargestellter Weise eine ABS- und eine ASR-Komponente.
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Zur Aktivierung der ABS-Funktionen an den Rädern VL, VR, HL und HR ist die Schlupfregeleinheit 3 hydraulisch mit an den Rädern befindlichen Bremsmitteln 4 verbunden.
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Die Schlupfregeleinheit 3 arbeitet beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs K1 im Normalbetrieb mit einem üblichen Steuerungsalgorithmus der ABS-Funktion.
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Ebenso erfolgt dies beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs K1, wobei in diesem Fall zusätzlich zur Schlupfregeleinheit 3 auch noch die Antriebssteuereinheit 6 und das Antriebsaggregat 7 in den Regelprozess (Reduktion des wirksamen Antriebsmomentes an jedem einzelnen Antriebsrad) einbezogen werden.
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Ferner ist das Kraftfahrzeug K1 mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) ausgestattet, welches auf die bereits erwähnten Komponenten zum großen Teil zugreift.
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Mit 8, 9 und 10 sind Sensoren zur Erfassung der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Gierwinkelgeschwindigkeit beziffert. Diese Informationen liefern für die Schlupfregeleinheit 3 und auch für das ESP-System weitere notwendige Informationen.
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Wird von den Precrash-Sensoren 1 eine Information über ein sich von der Seite nahendes Objekt geliefert und von der Auswerteeinheit 2 ein unvermeidbarer Seitenaufprall auf das Kraftfahrzeug K1 ermittelt, so wird von der Auswerteeinheit 2 ein Notsignal NOT an die Schlupfregeleinheit 3 übermittelt.
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Durch dieses Notsignal NOT wird der normale Steueralgorithmus der Schlupfregeleinheit 3 überlagert und ein entsprechend abgewandelter Notalgorithmus aktiviert.
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Die Precrash-Sensoren 1 sind derart angeordnet, dass in Abhängigkeit von deren Signalen die Auswerteeinheit 2 erkennen kann, ob ein unvermeidbarer Aufprall eines sich von der Seite dem Kraftfahrzeug 1 nähernden Objektes im Bereich der Fahrgastzelle oder außerhalb dieser im Bereich des Vorderwagens oder im Bereich des Hecks des Kraftfahrzeugs 1 erfolgt.
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In 2 ist ein Kraftschluss-Schlupf-Diagramm dargestellt.
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Konkret ist auf der Hochachse ein Reibwert µ (möglicher Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn) und auf der Längsachse ein Schlupf S in Prozent aufgetragen.
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Mit FL ist der Verlauf der übertragbaren Umfangskraft in Abhängigkeit des Schlupfes S und mit FS ist die übertragbare Seitenkraft in Abhängigkeit des Schlupfes S dargestellt.
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Es fällt auf, dass bei einem Schlupf S von 0 % die übertragbare Seitenkraft FS am größten ist und dann mit steigendem Schlupf S rapide abfällt. Bei einem Schlupf S von etwa 100 % ist nahezu keine Seitenkraft FS mehr durch die Reifen auf die Fahrbahn übertragbar.
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Der Reibwert µ nimmt bei einem Schlupf von 100 % einen Reibwert µG auf, welcher den Zustand einer ausschließlichen Gleitreibung verdeutlicht.
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Die übertragbare Umfangskraft FL ist bei einem Schlupf S von 0 % zunächst gleich Null und steigt rapide auf einen maximalen Wert an, in dem der Reibwert µ einen Wert µH annimmt. Der Reibwert µH kennzeichnet den Reibwert µ mit der höchsten Haftreibung. Bei einem Schlupfwert S mit einem sich ergebenden Reibwert µH kann die maximale Umfangskraft FL von den Reifen auf die Fahrbahn übertragen werden, mithin also auch eine maximale Bremswirkung oder Beschleunigung erzielt werden.
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Im Normalfall ist die Regelalgorithmik der Schlupfregeleinheit 3 daher derart ausgelegt, dass der an den Rädern sich einstellende Schlupf S in etwa einen solchen Wert annimmt, bei dem die übertragbare Umfangskraft FL maximal ist. Zumindest ist die Schlupfregeleinheit 3 bestrebt, einen Schlupf S an den einzelnen Rädern zu realisieren, der sich innerhalb eines Soll-Schlupfbereichs SB bewegt.
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Der Soll-Schlupfbereich SB ist nach unten durch einen unteren Schlupfgrenzwert SU und nach oben durch einen oberen Schlupfgrenzwert SO begrenzt.
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Innerhalb des Soll-Schlupfbereiches SB überwiegt beim Kontakt zwischen den Reifen und der Fahrbahn eine Haftreibung. Außerhalb des Soll-Schlupfbereiches SB, das heißt rechtsseitig von dem oberen Schlupfgrenzwert SO überwiegt eine Gleitreibung.
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Im Falle eines unvermeidbaren Seitenaufpralls auf das Kraftfahrzeug K1 wird nun der normale Regelalgorithmus der Schlupfregeleinheit 3 durch das Notsignal NOT derart übersteuert, dass zumindest zwei, dem Seitenaufprall abgewandte Räder derart abgebremst werden, dass sich wenigstens ein solcher Schlupf S ergibt, welcher über dem oberen Schlupfgrenzwert SO liegt.
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Der obere Schlupfgrenzwert SO ist der Grenzwert, der im Normalfall von der Schlupfregeleinheit 3 als maximal zulässig angesehen wird und liegt gewöhnlich bei etwa 20 Prozent. Der untere Schlupfgrenzwert SU ist bei etwa 10 Prozent zu veranschlagen.
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Man sieht, dass bei einem Schlupf S im Bereich des oberen Schlupfgrenzwertes SO die übertragbare Seitenkraft FS bereits deutlich abgefallen ist.
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Bei einer regelungstechnischen Einstellung eines solchen Schlupfes S kann also das seitlich gestoßene Kraftfahrzeug K1 bereits wesentlich leichter weggeschoben werden und damit die beim Seitenaufprall umgesetzte Energie schon deutlich gesenkt werden.
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Es ist aber auch denkbar, dass durch das Notsignal NOT der Regelalgorithmus der Schlupfregeleinheit 3 so verändert wird, dass die Räder derart abgebremst werden, dass sich für diese jeweils ein Schlupf S ergibt, der über dem oberen Schlupfgrenzwert SO liegt, ohne dass jedoch die Räder blockieren. Der Schlupf S kann dann vorzugsweise zwischen etwa 20 und 95 Prozent liegen, besonders bevorzugt bei etwa 30 bis 70 Prozent.
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Hierdurch wird eine weitere, deutliche Reduktion der übertragbaren Seitenkraft FS erzielt.
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Schließlich ist auch denkbar, dass durch das Notsignal NOT die Schlupfregeleinheit 3 derart in ihrem Regelalgorithmus verändert wird, dass die Räder vom Kraftfahrzeug K1 derart abgebremst werden, dass sich für diese Räder jeweils ein Schlupf S ergibt, der bei etwa 100 Prozent liegt. Es erfolgt also eine Vollbremsung, bei der die jeweils abgebremsten Räder blockieren und keinerlei Seitenkraft FS mehr auf die Fahrbahn übertragbar ist.
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In 3 ist ein Seitenaufprall A eines zweiten Kraftfahrzeugs K2 auf ein Kraftfahrzeug K3 dargestellt.
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Das Kraftfahrzeug K3 arbeitet nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, daher sind keinerlei Räder im Moment des Seitenaufpralls A abgebremst.
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Dies hat zur Folge, dass durch den Seitenaufprall A des zweiten Kraftfahrzeugs K2 die dem Seitenaufprall abgewandten Räder HL und VL dem Seitenaufprall eine deutliche Seitenkraft FS entgegensetzen. Das Kraftfahrzeug K3 wird dadurch an den Rädern HR und VR von einer Fahrbahn F über die Räder HL und VL nach oben gekippt. Es kommt zu einem Überschlag (roll-over).
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In 4 ist das erste Kraftfahrzeug K1 dargestellt, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
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Das erste Kraftfahrzeug K1 wurde durch einen Seitenaufprall A eines zweiten Kraftfahrzeugs K2 getroffen.
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Durch die Abbremsung zumindest der dem Seitenaufprall A abgewandten Räder HL und VL wurde die übertragbare Seitenkraft FS derart reduziert, dass das erste Kraftfahrzeug K1 durch den Seitenaufprall A zu einer Position K1' verschoben werden konnte (vergleiche auch Pfeil). Mit K2' ist die Position des zweiten Kraftfahrzeugs K2 nach dem Aufprall A angedeutet.
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Bei den gezeigten Darstellungen in 3 und 4 wird von einem idealisierten Aufprall ausgegangen, dahingehend, dass der Aufprall des zweiten Kraftfahrzeugs K2 auf der Schwerpunktlinie des ersten Kraftfahrzeugs K1 erfolgt und daher keine überlagerte Rotation auftritt.
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In der 5 ist ein Fall dargestellt, bei dem das erfindungsgemäß betreibbare, erste Kraftfahrzeug K1 im Bereich seines Vorderwagens von einem zweiten Kraftfahrzeug K2 seitlich gestoßen wird.
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In 5a sind die Kraftfahrzeuge K1 und K2 im Millisekundenbereich vor dem unvermeidbaren Aufprall gezeigt, wobei mit A1 ein zu erwartender Primäraufprall bzw. der Ort des Primäraufpralls beziffert ist. Dieser weist vom Rad hinten rechts HR einen Abstand a auf.
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In 5b ist der Moment nach dem Primäraufprall A1 dargestellt, in dem das erste Kraftfahrzeug K1 eine Rotation R1 gegen den Uhrzeigersinn und das zweite Kraftfahrzeug K2 eine Rotation R2 im Uhrzeigersinn vollführt hat.
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Durch das Abbremsen aller vier Räder des ersten Kraftfahrzeugs K1 kann das Wegdrehen (die Rotation) des ersten Kraftfahrzeugs K1 und damit eine Absenkung der Verformungsenergie deutlich begünstigt werden. Unter Umständen kann jedoch ein Sekundäraufprall A2 auftreten, der durch die gegenseitige Rotation R1, R2 der Kraftfahrzeuge K1 und K2 bedingt ist.
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In 6 ist ein Seitenaufprall eines zweiten Kraftfahrzeugs K2 auf das erste, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbare Kraftfahrzeug K1 dargestellt, wobei der Seitenaufprall A im Heckbereich in einem Abstand a vom Rad vorne rechts VR erfolgt (vergleiche 6A).
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6b zeigt die Situation kurz nach dem Seitenaufprall A. Das erste Kraftfahrzeug K1, bei dem wiederum alle vier Räder abgebremst wurden, vollführte eine starke Rotation R1 im Uhrzeigersinn. Die Deformationskräfte konnten auch hier durch das erleichterte Wegdrehen wieder deutlich gesenkt werden.
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In den 7 und 8 ist dargestellt, was durch eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden kann.
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Hierbei sind gleiche Ausgangssituationen wie in den 5A und 6A vorzufinden, mit dem Unterschied, dass vor dem unvermeidbaren Seitenaufprall A bzw. A1 des zweiten Kraftfahrzeugs K2 auf das erste Kraftfahrzeug K1 beim ersten Kraftfahrzeug K1 drei Räder abgebremst werden und ein Rad ungebremst verbleibt.
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Welches Rad ungebremst verbleibt, hängt davon ab, welches dem zweiten Kraftfahrzeug K2 zugewandte, also dem Seitenaufprall A bzw. A1 zugewandte Rad den größten Abstand a vom Aufprallort (A bzw. A1) aufweist.
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Im Falle der 7b wurde das Rad HR hinten rechts nicht abgebremst. Das Rad HR wirkt somit als Drehpunkt und wirkt einem Schleudern des Hecks vom ersten Kraftfahrzeug K1 in Richtung des zweiten Kraftfahrzeugs K2 entgegen. Einem Sekundäraufprall (vergleiche A2 aus 5b) kann somit entgegengewirkt werden.
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In 8b wurde das Rad VR vorne rechts nicht abgebremst. Das Rad VR kann somit als Drehpunkt des ersten Kraftfahrzeugs K1 wirken und einem übermäßigen Schleudern des Kraftfahrzeugs K1 entgegenwirken.
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Es ist auch denkbar, das Kraftfahrzeug K1 zusätzlich mit solchen Einrichtungen/Sensoren auszustatten, die eine sogenannte Fahrzeug-zu-Fahrzeug(C2C)-Kommunikation erlauben. Falls dann auch das Kraftfahrzeug K2 mit solchen Einrichtungen/Sensoren ausgestattet ist und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann, ist idealerweise eine „kooperative Abstimmung“ zwischen den kollisionsbeteiligten Fahrzeugen möglich, wodurch im Vorfeld des Aufprallgeschehens eine optimale Eingriffsstrategie in den Fahrbetrieb der kollisionsbeteiligten Fahrzeuge realisiert werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf das bzw. die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese wurden nur zur allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung herangezogen. Die Erfindung kann im Rahmen ihres Schutzumfangs vielmehr auch andere als die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Ausprägungen annehmen. Hierbei kann sie insbesondere auch solche Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus Einzelmerkmalen der jeweiligen Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Precrash-Sensoren
- 2
- Auswerteeinheit
- 3
- Schlupfregeleinheit (ABS/ASR)
- 4
- Bremsmittel
- 5
- Radsensoren
- 6
- Antriebssteuereinheit
- 7
- Antriebsaggregat
- 8
- Beschleunigungssensor (Längs)
- 9
- Beschleunigungssensor (Quer)
- 10
- Gierwinkelgeschwindigkeitssensor
- a
- Abstand eines dem zweiten Kraftfahrzeug zugewandten Rades vom Aufprallpunkt
- A
- Seitenaufprall
- A1
- Primäraufprall
- A2
- Sekundäraufprall
- F
- Fahrbahn
- FL
- übertragbare Umfangskraft
- FS
- übertragbare Seitenkraft
- HL
- Rad hinten links
- HR
- Rad hinten rechts
- K1
- erstes Kraftfahrzeug
- K2
- zweites Kraftfahrzeug
- K3
- Kraftfahrzeug
- NOT
- Notsignal
- R1
- Rotation des ersten Kraftfahrzeugs
- R2
- Rotation des zweiten Kraftfahrzeugs
- S
- Schlupf
- SB
- Soll-Schlupfbereich der Schlupfregeleinheit
- SU
- unterer Schlupfgrenzwert
- SO
- oberer Schlupfgrenzwert
- VL
- Rad vorne links
- VR
- Rad vorne rechts
- µ
- Reibwert
- µG
- Reibwert bei Gleitreibung
- µH
- Reibwert bei Haftreibung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009037749 A1 [0002]
- DE 10352212 A1 [0003]
- EP 2724910 A1 [0004]
