DE102015220658B4

DE102015220658B4 - Vermeiden eines Überschlags eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015220658B4
Application number: DE102015220658.0A
Authority: DE
Inventors: Jan-Sören Veit; Mario Hahn
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: DE102015220658A1

Abstract

Vorrichtung zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug (10),wobei die Vorrichtung (20) Steuermittel (1) und Erfassungsmittel (2) umfasst,wobei die Erfassungsmittel (2) ausgestaltet sind, um eine Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (10) zu erfassen, wobei die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs (10) abhängig von der erfassten Geschwindigkeit (v) zu begrenzen, wobei die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um einen Schwellenwert (a) abhängig von der erfassten Geschwindigkeit (v) zu bestimmen und um die Beschleunigung unterhalb dieses Schwellenwerts (a) zu halten, dadurch gekennzeichnet,dass die Erfassungsmittel (2) ausgestaltet sind, um einen Schwerpunkt des Fahrzeugs (10) zu erfassen, unddass die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um den Schwellenwert (a) zusätzlich abhängig von dem Schwerpunkt zu bestimmen, wobei die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um den Schwellenwert (a) umso kleiner zu bestimmen, je höher der erfasste Schwerpunkt liegt und je weiter der erfasste Schwerpunkt hinten liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um einen Überschlag eines Fahrzeugs (insbesondere eines Motorrads) zu vermeiden.
Die DE 195 32 521 A1 offenbart ein System für einspurige Kraftfahrzeuge, welches anhand eines Kontaktgebers im oder am Teleskopgabel-Gleitrohr einen drohenden Fahrbahnkontaktverlust erkennt und in diesem Fall einen Bremsvorgang einleitet.
Laut der DE 195 31 742 A1 wird beim Überschreiten eines vorgegebenen Ausfederwegs der Vorderradaufhängung die Leistung oder das wirksame Drehmoment des Fahrzeugantriebs reduziert wird, um ein Aufbäumen des Fahrzeugs zu verhindern.
Aufgrund der steigenden Leistung der Antriebe der Kraftfahrzeuge, beispielsweise Motorräder, ist es für den Fahrer immer schwerer, das Fahrzeug zu beherrschen. Beispielsweise bei einem Beschleunigungsvorgang kann es dabei vorkommen, dass der Fahrer das Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs unterschätzt. Dadurch ist es insbesondere bei Motorrädern oder Quads möglich, dass das Vorderrad oder die Vorderräder abheben, wodurch das Fahrzeug von dem normalen Fahrer nicht mehr zu kontrollieren ist.
Aus der DE 10 2008 019 469 A1 ist ein Überschlagschutzsystem für Zweiräder bekannt, bestehend aus einer Bremse für das Vorderrad, einem elektrisch betätigbaren Stellglied für die Bremse sowie einer Signalverarbeitungseinheit, welche Eingangssignale von Sensoren verknüpft und das Stellglied für die Bremse derart ansteuert, dass der Überschlag über den Lenker verhindert wird, wobei zur Erkennung eines aufgrund abhebender Hinterachse beginnenden Überschlags die Winkelbewegung des Zweirads um die quer zur Fahrrichtung liegende Drehachse als Eingangssignal der Signalverarbeitungseinheit zugeführt wird.
Aus der DE 60 2005 005 938 T2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug bekannt. Diese offenbart einen Kraftfahrzeug-Beschleunigungsbegrenzer, der eine Fahrzeugmotor-Drehmomentsteuereinheit aufweist, die das Motordrehmoment um den Wert eines Motordrehmoment-Verringerungskoeffizienten verringert. Weiter weist der Kraftfahrzeug-Beschleunigungsbegrenzer einen Rechner auf, der den Wert des genannten Koeffizienten auf der Grundlage der Differenz zwischen einer für das Kraftfahrzeug erfassten Beschleunigung und einem Beschleunigungsschwellenwert berechnet, wobei der Wert des Beschleunigungsschwellenwertes von der erfassten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängt.
Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, das Abheben eines Vorderrads eines Fahrzeugs oder gar einen Überschlag des Fahrzeugs aufgrund einer Beschleunigung des Fahrzeugs noch besser zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, durch ein Fahrzeug nach Anspruch 6 und durch ein Verfahren zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug nach Anspruch 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung Steuermittel und Erfassungsmittel. Die Erfassungsmittel sind ausgestaltet, um die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuermittel sind ausgestaltet, um die Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig von der erfassten Geschwindigkeit zu begrenzen.
Indem die Beschleunigung des Fahrzeugs automatisch abhängig von der erfassten Geschwindigkeit begrenzt wird, indem beispielsweise ein Antriebs-Drehmoment des Fahrzeugs entsprechend verringert wird, kann die Beschleunigung des Fahrzeugs vorteilhafterweise immer unterhalb eines kritischen Wertes gehalten werden, bei welchem das Fahrzeug zu überschlagen droht. Mit anderen Worten sorgt die vorliegende Erfindung dafür, dass der Fahrer die Beschleunigung des Fahrzeugs niemals derart erhöhen kann, dass die Beschleunigung den vorab beschriebenen kritischen Wert erreicht oder gar übersteigt.
Dazu sind die Steuermittel ausgestaltet, um einen Schwellenwert abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen und um dann die Beschleunigung des Fahrzeugs unterhalb dieses bestimmten Schwellenwert zu halten. Dabei kann der Schwellenwert beispielsweise anhand einer Funktion oder anhand eines Kennfelds ausgehend von der vorher erfassten Geschwindigkeit (und eventuell weiteren Parametern) bestimmt werden.
Weiter sind die Erfassungsmittel ausgestaltet, um einen Schwerpunkt des Fahrzeugs zu erfassen. Abhängig von dem erfassten Schwerpunkt kann dann der Schwellenwert zusätzlich zur erfassten Geschwindigkeit bestimmt werden.
Dabei ist der Schwellenwert in der Regel umso kleiner, je höher der erfasste Schwerpunkt des Fahrzeugs liegt (d.h. je größer der Abstand des Schwellenwerts entlang einer auf der Fahrbahn senkrecht stehenden Geraden von der Fahrbahn ist) und je weiter der erfasste Schwerpunkt hinten liegt.
Bei sonst gleichen Randbedingungen, wie z.B. der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, wird der Schwellenwert umso kleiner bestimmt, je höher der Schwerpunkt liegt, d.h. je weiter der Schwerpunkt des Fahrzeugs von der Fahrbahn entfernt ist. In ähnlicher Weise wird bei sonst gleichen Randbedingungen der Schwellenwert umso kleiner bestimmt, je weiter hinten im Fahrzeug sich der erfasste Schwerpunkt befindet (d.h. je größer der Abstand des Schwerpunkts entlang einer Längsmittelachse des Fahrzeugs von dem Vorderteil des Fahrzeugs (sofern das Fahrzeug vorwärts fährt) ist).
Indem der Schwellenwert als Funktion der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird, kann die Beschleunigung des Fahrzeugs vorteilhafterweise auf einen Wert begrenzt werden, welcher von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt.
Dabei wird der Schwellenwert insbesondere anhand einer monoton zunehmenden Funktion, mit der der Schwellenwert abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit berechnet wird, bestimmt.
Mit anderen Worten kann der Schwellenwert (und damit die erlaubte Beschleunigung des Fahrzeugs) umso größer gewählt werden, je schneller das Fahrzeug fährt.
Darüber hinaus können die Erfassungsmittel ausgestaltet sein, um eine Steigung der Fahrbahn zu erfassen, auf welcher das Fahrzeug aktuell fährt. Dann können die Steuermittel den Schwellenwert nicht nur abhängig von der Geschwindigkeit und dem Schwerpunkt, sondern auch abhängig von der Steigung (und gegebenenfalls weiteren Parametern) bestimmen.
Dabei gilt in der Regel, dass der Schwellenwert umso kleiner ist, je größer die erfasste Steigung ist. Mit anderen Worten ist der Schwellenwert und damit die erlaubte Beschleunigung des Fahrzeugs umso kleiner, je größer die Steigung der Fahrbahn ist, auf welcher sich das Fahrzeug aktuell bewegt. Andersherum sind der Schwellenwert und damit die erlaubte Beschleunigung des Fahrzeugs umso größer, je größer das Gefälle (negative Steigung) der Fahrbahn ist, auf welcher das Fahrzeug aktuell fährt.
Wenn der Schwellenwert anhand einer Funktion bestimmt wird, deren Funktionswert abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, kann eine solche Funktion für das jeweilige Fahrzeug abhängig von der Steigung der Fahrbahn und der Lage des Schwerpunkts des Fahrzeugs bestimmt werden. Mit anderen Worten können für bestimmte Kombinationen aus der Steigung der Fahrbahn und der Lage des Schwerpunkts entsprechende Funktionen für das jeweilige Fahrzeug bestimmt werden, deren Funktionswert abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs dem Schwellenwert entspricht. Es ist allerdings auch möglich, für das jeweilige Fahrzeug nur eine Funktion zu bestimmen, welche neben der Geschwindigkeit auch die Steigung der Fahrbahn und die Lage des Schwerpunkts als Funktionsargumente aufweist und abhängig von diesen den Funktionswert bzw. den Schwellenwert angibt. Anstelle einer solchen Funktion kann auch ein Kennfeld eingesetzt werden, über welches abhängig von der Geschwindigkeit, der Steigung und der Lage des Schwerpunkts der Schwellenwert und damit die erlaubte Beschleunigung bestimmt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugs entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug bereitgestellt.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können zur Durchführung der von einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierten Funktion ausgestaltet sein.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Überschlag eines Fahrzeugs (insbesondere eines Motorrads) durch die Beschleunigung des Fahrzeugs verhindert, indem die aktuelle Beschleunigung des Fahrzeugs unterhalb eines von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des Schwerpunktes abhängigen Schwellenwerts gehalten wird. Sollte beispielsweise ein Vorderrad des Fahrzeugs abzuheben drohen, da die Beschleunigung des Fahrzeugs über den Schwellenwert anzusteigen droht, wird die Beschleunigung des Fahrzeugs entsprechend reduziert (indem z.B. die Antriebsleistung entsprechend reduziert wird) und dadurch das Abheben des Vorderrads und damit der Überschlag verhindert. Dadurch kann das Fahrzeug bzw. das Motorrad erheblich einfacher gefahren werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Motorräder, Quads und Fahrzeuge (z.B. dreirädrige Fahrzeuge) ohne Fahrgastzelle geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, da die vorliegende Erfindung auch bei Fahrzeugen mit einer Fahrgastzelle sowie grundsätzlich auch bei Flugzeugen eingesetzt werden kann.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen im Detail mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
In 1 ist eine Funktion zur Berechnung eines Beschleunigungs-Schwellenwerts abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs dargestellt.
In 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug (Motorrad) mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
In 1 ist qualitativ für ein bestimmtes Fahrzeug eine Funktion f dargestellt, deren Funktionswert ein Beschleunigungs-Schwellenwert a ist, welcher von der aktuellen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs abhängt. Eine solche Funktion f muss für jedes individuelle Fahrzeug oder zumindest für jeden Fahrzeugtyp bestimmt bzw. durch Testfahrten ermittelt werden. Die Funktion f hängt zum einen vom Fahrwerkzustand des Fahrzeugs zum anderen von der Steigung der Fahrbahn sowie von der Lage des Schwerpunkts des Fahrzeugs (inklusive Fahrer(n)) ab. Der Schwerpunkt hängt dabei beispielsweise von der Sitzposition des oder der Fahrer sowie von dem Gewicht und von der Größe des oder der Fahrer ab.
Jede Funktion f, welche die Abhängigkeit des Beschleunigungs-Schwellenwerts a von der Geschwindigkeit v darstellt, weist insbesondere zwei markante Teilabschnitte auf. In dem ersten Teilabschnitt, welcher einen Geschwindigkeitsbereich von 0 km/h bis ungefähr 10 km/h überstreicht, ist die Steigung der Funktion f sehr groß (> 1 (m/s²) / (m/s)). Im zweiten Teilabschnitt, welcher sich an den ersten Teilabschnitt anschließt, ist die Steigung dagegen deutlich geringer (< 0,1 (m/s²) / (m/s)).
In 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug oder Motorrad 10 dargestellt, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 umfasst ihrerseits Steuermittel 1 und Erfassungsmittel 2. Die Erfassungsmittel 2 sind ausgestaltet, um jeweils die aktuelle Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Mit Hilfe einer entsprechenden Funktion f wird dann der Beschleunigungs-Schwellenwert a von den Steuermitteln 1 bestimmt. Die Steuermittel 1 begrenzen eine aktuelle Beschleunigung des Motorrads 10 auf diesen vorher bestimmten Beschleunigungs-Schwellenwert a. Mit anderen Worten sorgen die Steuermittel 1 dafür, dass das Motorrad niemals eine Beschleunigung erreicht, welche größer als der vorher bestimmte Beschleunigungs-Schwellenwert a ist.
Bezugszeichenliste

1: Steuermittel
2: Erfassungsmittel
10: Motorrad
20: Vorrichtung
a: Beschleunigungs-Schwellenwert
v: Geschwindigkeit des Fahrzeugs

Claims

Vorrichtung zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug (10), wobei die Vorrichtung (20) Steuermittel (1) und Erfassungsmittel (2) umfasst, wobei die Erfassungsmittel (2) ausgestaltet sind, um eine Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (10) zu erfassen, wobei die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs (10) abhängig von der erfassten Geschwindigkeit (v) zu begrenzen, wobei die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um einen Schwellenwert (a) abhängig von der erfassten Geschwindigkeit (v) zu bestimmen und um die Beschleunigung unterhalb dieses Schwellenwerts (a) zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (2) ausgestaltet sind, um einen Schwerpunkt des Fahrzeugs (10) zu erfassen, und dass die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um den Schwellenwert (a) zusätzlich abhängig von dem Schwerpunkt zu bestimmen, wobei die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um den Schwellenwert (a) umso kleiner zu bestimmen, je höher der erfasste Schwerpunkt liegt und je weiter der erfasste Schwerpunkt hinten liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (a) eine monoton zunehmende Funktion der erfassten Geschwindigkeit (v) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um den Schwellenwert (a) mittels einer Funktion (f) zu bestimmen, welche den Schwellenwert (a) abhängig von der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (10) beschreibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (2) ausgestaltet sind, um eine Steigung der Fahrbahn zu erfassen, auf welcher das Fahrzeug (10) fährt, und dass die Steuermittel (1) ausgestaltet sind, um den Schwellenwert (a) zusätzlich abhängig von der Steigung zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (a) eine monoton abnehmende Funktion der erfassten Steigung ist.
Fahrzeug mit einer Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug (10), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen einer Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (10), und Begrenzen einer Beschleunigung des Fahrzeugs (10) abhängig von der erfassten Geschwindigkeit (v), wobei ein Schwellwert (a) abhängig von der erfassten Geschwindigkeit (V) bestimmt wird und die Beschleunigung des Fahrzeugs (10) unterhalb dieses Schwellwertes (a) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwerpunkt des Fahrzeugs (10) erfasst wird und der Schwellwert (a) zusätzlich abhängig von dem Schwerpunkt bestimmt wird, wobei der Schwellwert (a) umso kleiner bestimmt wird, je höher der erfasste Schwerpunkt liegt und je weiter der erfasste Schwerpunkt hinten liegt.