DE102015220177A1

DE102015220177A1 - Kippwinkelwarnvorrichtung

Info

Publication number: DE102015220177A1
Application number: DE102015220177.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ossadnik
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kippwinkelwarnvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend: mindestens einen Kraftsensor (2a) für ein jeweiliges Rad (3a) des Kraftfahrzeugs (1), wobei der mindestens eine Kraftsensor (2a) zwischen dem jeweiligen Rad (3a) und einer Karosserie (4) des Kraftfahrzeugs (1) zur Ermittlung einer jeweiligen Gewichtskraft am jeweiligen Rad (3a) angeordnet ist; und eine Rechnereinheit (5) zum Vergleichen von Sensorsignalen und zur Berechnung eines kritischen Kippwinkels (21) um eine Längsachse (6) des Kraftfahrzeugs (1), wobei der kritische Kippwinkel (21) kleiner ist als ein tatsächlicher Kippwinkel (22) bei dem das Kraftfahrzeugs (1) umkippt; und eine innerhalb des Kraftfahrzeugs (1) angeordnete Warneinheit (7) zur Ausgabe eines Warnsignals beim Erreichen des kritischen Kippwinkels (21).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kippwinkelwarnvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Kippwinkelwarnvorrichtung.
Gebiet der Erfindung
Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik sind Winkelsensoren bekannt, die beispielsweise in modernen Geländewagen das Erreichen eines kritischen Kippwinkels erkennen, so dass der Fahrer vor dem Erreichen eines tatsächlichen Kippwinkels, der zum Umkippen des Kraftfahrzeugs führt, gewarnt werden kann.
Der Nachteil dieser Winkelsensoren besteht darin, dass sich der Kippwinkel in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Kraftfahrzeugs ändern kann. Der Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs verschiebt sich insbesondere bei der Nutzung von Dachgepäckträgern nach oben, wodurch sich der tatsächliche Kippwinkel verringert. Im ungünstigsten Fall würde somit der tatsächliche Kippwinkel geringer sein als der im System abgelegte kritische Kippwinkel, so dass eine Warnung des Fahrers vor einem Umkippen des Kraftfahrzeugs entfallen würde.
Aus der DE19 722 829 A1 geht ein Fahrzeug mit einem Abtastsystem zur berührungslosen Abtastung eines oder mehrerer voneinander beabstandeter Fahrbahnbereiche und einer dem Abtastsystem nachgeschalteten Auswerteeinheit hervor. Dabei ist die Auswerteeinheit zur Bestimmung des Kippwinkels, des Kippmoments, des Fahrzeugbeladungszustandes und/oder des Fahrbahnzustandes anhand von vom Abtastsystem hierzu erfassten und zugeführten Messdaten eingerichtet. Das Abtastsystem zur Erfassung kippwinkel- und/oder kippmomentbezogener Messdaten beinhaltet zwei Abtasteinheiten, von denen die eine im linken und die andere im rechten Fahrzeugseitenbereich angeordnet ist. Die Auswerteeinheit legt in Abhängigkeit vom ermittelten Kippwinkel, Kippmoment, Fahrzeugbeladungszustand und/oder Fahrbahnzustand Grenzwerte für die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Fahrzeuges fest, bei deren Überschreiten sie entsprechende Informationssignale ausgibt.
Der Nachteil des zuvor genannten Standes der Technik besteht darin, dass die berührungslose Abtastung von Fahrbahnbereichen zur Bestimmung des Kippwinkels, des Kippmoments und des Fahrzeugbeladungszustandes nicht immer einwandfrei funktioniert. Beispielsweise funktioniert sie dann nicht, wenn die Fahrbahn relativ schmal ist und aufgrund dessen nicht richtig erfasst werden kann.
Aufgabenstellung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kippwinkelwarnvorrichtung für ein Kraftfahrzeug derart weiterzuentwickeln, dass diese die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß umfasst die Kippwinkelwarnvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mindestens einen Kraftsensor für ein jeweiliges Rad des Kraftfahrzeugs, wobei der mindestens eine Kraftsensor zwischen dem jeweiligen Rad und einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zur Ermittlung einer jeweiligen Gewichtskraft am jeweiligen Rad angeordnet ist. Ferner umfasst die Kippwinkelwarnvorrichtung eine Rechnereinheit zum Vergleichen von Sensorsignalen und zur Berechnung eines kritischen Kippwinkels um eine Längsachse des Kraftfahrzeugs, wobei der kritische Kippwinkel kleiner ist als ein tatsächlicher Kippwinkel bei dem das Kraftfahrzeugs umkippt, und eine innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnete Warneinheit zur Ausgabe eines Warnsignals bei Erreichen des kritischen Kippwinkels.
Insbesondere ist an jedem Rad ein Kraftsensor angeordnet. Vorteilhafterweise ist der jeweilige Kraftsensor an einem jeweiligen Federbein oder an der Karosserie selbst angeordnet, so dass eine zuverlässige Messung der Gewichtskraft gewährleistet ist. Die Sensorsignale der Kraftsensoren werden zusammen mit anderen Sensorsignalen kabellos oder kabelgebunden an eine Rechnereinheit übermittelt.
Die Rechnereinheit vergleicht zur Berechnung des kritischen Kippwinkels zumindest die Sensorsignale der Kraftsensoren links und rechts von der Längsachse des Kraftfahrzeugs miteinander. Über eine Verteilung der Gewichtskraft an den jeweiligen Rädern links und rechts von der Längsachse des Kraftfahrzeugs kann zunächst ein tatsächlicher Kippwinkel berechnet werden um dann daraus den kritischen Kippwinkel zu berechnen. Dabei berücksichtigt die Rechnereinheit insbesondere eine Spurweite des Kraftfahrzeugs.
Der tatsächliche Kippwinkel wird erreicht, sobald die Gewichtskraft an den jeweiligen Rädern entweder links oder rechts von der Längsachse des Kraftfahrzeugs Null beträgt. Demgegenüber wird der kritische Kippwinkel erreicht, sobald die Gewichtskraft an den jeweiligen Rädern entweder links oder rechts von der Längsachse des Kraftfahrzeugs einen zuvor festgelegten Wert annimmt, der größer als Null ist. Besonders bevorzugt ist dieser von der Rechnereinheit festgelegte Wert für den kritischen Kippwinkel mindestens 10% kleiner als der tatsächliche Kippwinkel. Darüber hinaus ist es aber auch denkbar den tatsächliche Kippwinkel und somit auch den kritischen Kippwinkel über ein zuvor festgelegtes Verhältnis von linker und rechter Fahrzeugseite zu bestimmen.
Ferner ist es von Vorteil, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs als Vorsichtsmaßnahme zur Erhöhung der Sicherheit den zuvor berechneten kritischen Kippwinkel beispielsweise über den Bordcomputer des Kraftfahrzeugs weiter herabsetzten kann.
Die Warneinheit wir beim Erreichen des kritischen Kippwinkels von der Rechnereinheit angesteuert, um ein Warnsignal auszugeben. Denkbar sind optisches und/oder akustische Warnsignale. Das optische Signal kann entweder von im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordneten Leuchten ausgegeben werden oder aber auch von jeglichen Arten von Displays. Ferner ist als Warnsignal auch eine Vibration des Lenkrades oder des Sitzes denkbar.
Vorzugsweise umfasst die Kippwinkelwarnvorrichtung mindestens einen Winkelsensor zur Ermittlung eines aktuellen Kippwinkels des Kraftfahrzeugs. Die Ermittlung des tatsächlichen Kippwinkels erfolgt beispielsweise beim Fahren am Hang über die Auswertung des aktuellen Kippwinkels und der sich verändernden Gewichtskräfte an den jeweiligen Rädern auf der linken und rechten Fahrzeugseite. Unter Berücksichtigung der Spurweite des Kraftfahrzeugs wird der tatsächliche und der kritische Kippwinkel im aktuellen Beladungszustand des Kraftfahrzeugs ermittelt.
Besonders bevorzugt umfasst die Kippwinkelwarnvorrichtung mindestens einen Geschwindigkeitssensor zur Ermittlung einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Die Rechnereinheit beurteilt zumindest die Sensorsignale des mindestens einen Geschwindigkeitssensors, wobei mit zunehmender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs der kritische Kippwinkel herabgesetzt wird.
Je nach Ausführungsform der Kippwinkelwarnvorrichtung werden neben den Sensorsignalen der Kraftsensoren auch die Sensorsignale des mindestens einen Winkelsensors und die Sensorsignale des mindestens einen Geschwindigkeitssensors zur Berechnung des kritischen Kippwinkels herangezogen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Kippwinkelwarnvorrichtung,
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Anordnung eines Kraftsensors der erfindungsgemäßen Kippwinkelwarnvorrichtung an einem Rad des Kraftfahrzeugs aus 1, und
3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Kraftfahrzeugs aus 1 am Hang.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das in 1 von oben dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist eine erfindungsgemäße Kippwinkelwarnvorrichtung auf. Dabei umfasst die Kippwinkelwarnvorrichtung vier Kraftsensoren 2a–2d, wobei der jeweilige Kraftsensor 2a–2d zwischen einem jeweiligen Rad 3a–3d und einer Karosserie 4 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist, um eine jeweilige Gewichtskraft am jeweiligen Rad 3a–3d zu ermitteln. Ferner umfasst die Kippwinkelwarnvorrichtung eine Rechnereinheit 5 zum Vergleichen von Sensorsignalen und zur Berechnung eines kritischen Kippwinkels 21 um eine Längsachse 6 des Kraftfahrzeugs 1. Innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 ist eine Warneinheit 7 zur Ausgabe eines Warnsignals bei Erreichen des kritischen Kippwinkels 21 angeordnet. Darüber hinaus umfasst die Kippwinkelwarnvorrichtung auch einen Winkelsensor 8 zur Ermittlung eines aktuellen Kippwinkels 20 des Kraftfahrzeugs 1 sowie einen Geschwindigkeitssensor 9 zur Ermittlung einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1. Die sechs Sensoren 2a–2d, 8, 10 sind ebenso wir die Warneinheit 7 über Kabel mit der Rechnereinheit 5 verbunden.
Nach 2 ist der hier exemplarisch gezeigte Kraftsensor 2a an einem Federbein 11 zwischen der Karosserie 4 und dem Rad 3a angeordnet.
Gemäß 3 befindet sich das Kraftfahrzeug 1 aus 1 an einem Hang. Der Winkelsensor 8 erfasst einen aktuellen Kippwinkel 20. Zur Berechnung des kritischen Kippwinkels 21 vergleicht die Rechnereinheit 5 zunächst zumindest die Sensorsignale der Kraftsensoren 2a–2d links und rechts von der Längsachse 6 des Kraftfahrzeugs 1 miteinander. Über eine Verteilung der Gewichtskraft an den jeweiligen Rädern 3a–3d links und rechts von der Längsachse 6 des Kraftfahrzeugs 1 kann dann ein tatsächlicher Kippwinkel 22, der zum Umkippen des Kraftfahrzeugs 1 führt, berechnet werden, um daraus schließlich den kritischen Kippwinkel 21 zu berechnen. Mit zunehmender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 wird der kritische Kippwinkel 21 herabgesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2a–2d: Kraftsensor
3a–3d: Rad
4: Karosserie
5: Rechnereinheit
6: Längsachse
7: Warneinheit
8: Winkelsensor
9: Geschwindigkeitssensor
10: Spurweite
11: Federbein
20: aktueller Kippwinkel
21: kritischer Kippwinkel
22: tatsächlicher Kippwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19722829 A1 [0004]

Claims

Kippwinkelwarnvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend: mindestens einen Kraftsensor (2a) für ein jeweiliges Rad (3a) des Kraftfahrzeugs (1), wobei der mindestens eine Kraftsensor (2a) zwischen dem jeweiligen Rad (3a) und einer Karosserie (4) des Kraftfahrzeugs (1) zur Ermittlung einer jeweiligen Gewichtskraft am jeweiligen Rad (3a) angeordnet ist; und eine Rechnereinheit (5) zum Vergleichen von Sensorsignalen und zur Berechnung eines kritischen Kippwinkels (21) um eine Längsachse (6) des Kraftfahrzeugs (1), wobei der kritische Kippwinkel (21) kleiner ist als ein tatsächlicher Kippwinkel (22) bei dem das Kraftfahrzeugs (1) umkippt; und eine innerhalb des Kraftfahrzeugs (1) angeordnete Warneinheit (7) zur Ausgabe eines Warnsignals beim Erreichen des kritischen Kippwinkels (21).
Kippwinkelwarnvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend, mindestens einen Winkelsensor (8) zur Ermittlung eines aktuellen Kippwinkels (20) des Kraftfahrzeugs (1).
Kippwinkelwarnvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend, mindestens einen Geschwindigkeitssensor (9) zur Ermittlung einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1).
Verfahren zur Steuerung einer Kippwinkelwarnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit (5) zumindest die Sensorsignale der Kraftsensoren (2a–2d) links und rechts von der Längsachse (6) des Kraftfahrzeugs (1) miteinander vergleicht, um daraus über eine Verteilung der Gewichtskraft an den jeweiligen Rädern (3a–3d) links und rechts von der Längsachse (6) des Kraftfahrzeugs (1) den kritischen Kippwinkel (21) zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Kippwinkel (22) erreicht wird, sobald die Gewichtskraft an den jeweiligen Rädern (3a–3d) entweder links oder rechts von der Längsachse (6) des Kraftfahrzeugs (1) Null beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kritische Kippwinkel (21) erreicht wird, sobald die Gewichtskraft an den jeweiligen Rädern (3a–3d) entweder links oder rechts von der Längsachse (6) des Kraftfahrzeugs (1) einen zuvor festgelegten Wert annimmt, der größer als Null ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Warneinheit (8) beim Erreichen des kritischen Kippwinkels (21) von der Rechnereinheit (5) angesteuert wird, um ein Warnsignal auszugeben.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit (5) zumindest die Sensorsignale des mindestens einen Geschwindigkeitssensors (9) beurteilt, wobei mit zunehmender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) der kritische Kippwinkel (21) herabgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit (5) bei der Ermittlung des kritischen Kippwinkels (21) eine Spurweite (10) des Kraftfahrzeugs (1) berücksichtigt.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Kippwinkelwarnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.