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Die Erfindung betrifft ein Straßenkraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Verringerung des Risikos von Aufprallschäden, wobei die Vorrichtung eine Erkennungseinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist, einen Aufprall des Straßenkraftfahrzeuges im Voraus zu erkennen und in diesem Fall ein Signal abzugeben. Unter einem Stra-ßenkraftfahrzeug wird auch ein geländegängiges Kraftfahrzeug verstanden, das für den Betrieb auf Straßen geeignet ist.
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Aus der
DE 199 23 708 A1 ist eine Sensoreinrichtung zur Detektion eines drohenden Aufpralls bekannt. Die Sensoreinrichtung gibt ein Signal an eine Steuereinrichtung eines Kraftfahrzeuges ab, die dann mittels einer zwischen Fahrwerk und Karosserie angeordneten Federungs- und Dämpfungseinrichtung vor dem Aufprall eine Lageverstellung der Karosserie mindestens auf der Aufprallseite bewirkt. Dadurch soll der Aufprall in einer Höhe des Fahrzeuges erfolgen, in der passive Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeuges die beste Wirkung entfalten können.
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Aus der
US 6 370 461 B1 ist ein Aufprall-Steuerungssystem für Fahrzeuge bekannt. Das Steuerungssystem kann ein einen möglichen Aufprall voraussagendes Signal erzeugen, z. B. mittels eines vorausschauenden Radarsystems. Das Signal kann dazu verwendet werden, Sicherheitssysteme an dem Fahrzeug auf den Aufprall vorzubereiten.
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Das Dokument
DE 197 41 631 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Vermeidung und/ oder Minimierung von Konfliktsituationen im Straßenverkehr für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Einrichtung zur Erfassung eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges, Sensoren zur Erfassung von Fahrzeugzustandsdaten und eine Auswerteeinrichtung, der die Daten über die Umgebung und die Fahrzeugzustandsdaten zuführbar sind. Die Auswerteeinrichtung ist mit einer Vielzahl von gegebenenfalls anzusteuernden Aktuatoren verbunden. Der Vorrichtung ist eine Sitzbelegungserkennungseinrichtung zugeordnet, deren erfasste Sitzbelegung der Auswerteeinheit zuführbar ist, die sitzbelegungsabhängige Steuersignale für die Aktuatoren erzeugt.
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Das Dokument
DE 198 28 693 A1 offenbart ein Verfahren zur Minimierung von Unfallfolgen bei Fahrzeugen, bei dem am Fahrzeug vorgesehene Umgebungssensoren laufend in oder nahe der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs befindliche Hindernisse erfassen. Fahrdynamische Zustandswerte werden als Fahrzeugdaten laufend an eine Auswerteeinrichtung weitergegeben. Die Auswerteeinrichtung nimmt mit den ihr zugeführten Daten einen laufenden Grenzwertvergleich und bei Erkennen einer bevorstehenden, unvermeidlichen Unfallsituation eine Fahrzeugbeeinflussung durch ein gesteuertes Abbremsen vor. In einer unvermeidlichen Unfallsituation wird das Fahrzeug durch einen automatischen Lenkvorgang und/oder durch ein gezieltes Abbremsen der einzelnen Räder des Fahrzeugs in eine die Unfallfolgen minimierende Aufprallposition gedreht.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, die das Risiko von durch einen unvermeidlichen Aufprall des Straßenkraftfahrzeuges eintretenden Schäden verringern können. Insbesondere soll der Raum möglichst groß sein, der bei dem Aufprall im Fahrzeug befindlichen Personen verbleibt.
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Es wird vorgeschlagen, bei einem Straßenkraftfahrzeug der eingangs genannten Art eine weitere (zweite) Einrichtung vorzusehen, die mit der Erkennungseinrichtung verbunden oder kombiniert ist und die ausgestaltet ist, eine Fahrtrichtung des Stra-ßenkraftfahrzeuges zu verändern, wenn sie das Signal von der Erkennungseinrichtung empfängt.
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Durch die Veränderung der Fahrtrichtung kann ein Aufprallort an dem Kraftfahrzeug und/oder eine Aufprallrichtung verändert werden. Unter Aufprallrichtung wird die Richtung des Impulses verstanden, den ein mit dem Kraftfahrzeug kollidierender Gegenstand beim Aufprall auf das Kraftfahrzeug ausübt.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Aufprallort und/oder die Aufprallrichtung entscheidend für das Ausmaß der durch den Aufprall bewirkten Schäden ist. Es wurde - wie oben beschrieben - bereits in der
DE 199 23 708 A1 offenbart, die Lage des Fahrzeuges mittels einer Federungs- und Dämpfungseinrichtung zu verändern. Hierdurch sind jedoch nur sehr geringfügige Verlagerungen und nur Verlagerungen in vertikaler Richtung möglich. Ist der Impuls eines aufprallenden Gegenstandes groß und führt der Aufprall daher zu einer wesentlichen Deformierung und großen Verzögerung des Fahrzeuges, kann außerdem eine Stoßfangeinrichtung (z. B. eine sogenannte Stoßstange) an der Außenseite des Fahrzeuges nicht wesentlich zum Schutz beitragen. Dies gilt unabhängig davon, auf welcher Höhe sich die Stoßfangeinrichtung beim Aufprall befindet.
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Mit einem Eingriff in ein System zur Einstellung der Fahrtrichtung dagegen können Veränderungen des Aufprallortes und/oder der Aufprallrichtung erzielt werden, obwohl der Aufprall nicht mehr ganz vermieden werden kann. Diese Veränderungen können entscheidend sein für den Grad von Verletzungen oder sogar für das Überleben der im Fahrzeug befindlichen Person bzw. Personen. So hängt der Personenschaden insbesondere davon ab, ob der Impuls des aufprallenden Gegenstandes relativ langsam und gleichmäßig abnimmt oder schnell abnimmt und ob der für die Person bzw. Personen zur Verfügung stehende Raum wesentlich eingeschränkt wird, etwa durch ein Eindringen des Motors oder anderer Fahrzeugteile in den Raum.
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Beispielsweise kann der Impuls gleichmäßig aufgefangen werden, wenn er in Längsrichtung auf ein langgestrecktes Element einer tragenden Struktur (z. B. Fahrzeugrahmen) des Kraftfahrzeuges wirkt. Da das langgestreckte Element in die tragende Struktur eingebunden ist, wird der für die Person bzw. Personen zur Verfügung stehende Raum verhältnismäßig wenig oder gar nicht eingeschränkt. Trifft der Impuls dagegen zum Zeitpunkt des Aufpralls nicht auf eine tragende Struktur, besteht die Gefahr, dass er zunächst allenfalls geringfügig abnimmt und kurze Zeit später auf den Bereich eines Fahrzeug-Innenraumes oder gar auf die Person bzw. die Personen in dem Fahrzeug-Innenraum einwirkt.
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Die Fahrtrichtung wird insbesondere mittels derselben Einrichtung oder mittels Teilen derselben Einrichtung verändert, die einem Fahrzeugführer zur Einstellung der Fahrtrichtung (Lenkung) zur Verfügung steht. Durch die automatische Veränderung der Fahrtrichtung vor dem Aufprall wird zwar dem Fahrzeugführer die Kontrolle über das Fahrzeug zumindest teilweise entzogen. Dies geschieht jedoch vorzugsweise nur innerhalb eines Zeitraumes vor dem unvermeidlichen Aufprall, in dem die Reaktionszeit des Fahrzeugführers ohnehin zu lang für eine Schaden reduzierende Lenkung des Fahrzeuges ist. Auch verfügt der Fahrzeugführer in aller Regel nicht über ausreichende Informationen, die es ihm ermöglichen würden, richtig zu entscheiden.
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Eine bevorzugte Einrichtung zur Veränderung der Fahrtrichtung ist eine sogenannte „By-Wire“- Einrichtung, d. h. eine Einrichtung, bei der Signale zur Steuerung der Fahrtrichtung zumindest teilweise über eine Signalleitung übertragen werden und bei der eine Vorgabe der Fahrtrichtung (z. B. mittels eines Lenkrades) nicht ausschließlich mechanisch/hydraulisch auf richtungsbewegliche Räder übertragen wird. Es ist jedoch auch möglich, dass vor dem Aufprall automatisch in eine solche Einrichtung eingegriffen wird, etwa hydraulisch.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Bei der Erläuterung wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein frontal auf ein Hindernis zufahrendes Kraftfahrzeug,
- 2 die in 1 dargestellte Situation zu einem späteren Zeitpunkt,
- 3 das Kraftfahrzeug gemäß den 1 und 2 beim Aufprall auf das Hindernis und
- 4 eine Vorrichtung zur Verringerung des Risikos von Aufprallschäden.
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Das in 1 schematisch dargestellte Straßenkraftfahrzeug 1 weist einen Antriebsmotor 5 im Frontbereich auf. Als Beispiel für das Kraftfahrzeug 1 stabilisierende Strukturen sind zwei Längsträger 3a, 3b eines Fahrzeugrahmens bzw. einer tragenden Gesamtstruktur dargestellt, die in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges 1 verlaufen und zwischen denen (von oben gesehen) der Motor 5 angeordnet ist. Tatsächlich wird der Motor i. d. R. größtenteils oberhalb des Höhenniveaus der Längsträger 3a, 3b angeordnet sein. Weitere Teile des Fahrzeugrahmens sind nicht näher bezeichnet.
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Würde das Kraftfahrzeug 1 seine in 1 durch einen Pfeil angedeutete Fahrtrichtung beibehalten, würde es frontal mittig auf ein Hindernis 7 aufprallen. Bei dem Hindernis 7 handelt es sich z. B. um einen im Boden verankerten Pfahl oder Poller. Durch den drohenden Aufprall würde der Motor 5 in einen Innenraum 6 für Personen geschoben und den den Personen zur Verfügung stehenden Raum verkleinern, insbesondere den Fußraum von vorne im Innenraum 6 sitzenden Personen und den Raum zwischen Lenkrad und Sitz-Rücklehne eines Fahrzeugführer-Platzes. Ferner würde der wirksame Stoßimpuls nach dem Aufprall zunächst nur geringfügig durch Verformung der Front des Kraftfahrzeuges 1 abnehmen und erst später innerhalb sehr kurzer Zeit abnehmen, während der Motor 5 in den Innenraum eindringt. Es findet daher durch den Aufprall eine große negative Beschleunigung statt. Aus den genannten Gründen könnten schwere oder sogar tödliche Verletzungen die Folge sein.
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Daher wird nach einem Erkennen des drohenden Aufpralls automatisch die Fahrtrichtung verändert (2). Zwar reicht die Zeit für ein Ausweichen nicht mehr aus, jedoch prallt das Kraftfahrzeug 1 durch die Änderung der Fahrtrichtung nicht frontal mittig, sondern frontal seitlich auf das Hindernis 7. Der Aufprall findet genau am vorderen Ende des rechten Längsträgers 3b statt. Dadurch wird der Längsträger 3b über einen verhältnismäßig langen Zeitraum hinweg gleichmäßig verformt, d. h. der Stoßimpuls nimmt langsamer ab als bei einem frontal mittigen Aufprall. Ferner findet eine wesentlich geringere Einschränkung des Innenraums 7 statt, da der Längsträger 3b in die tragende Struktur des Kraftfahrzeuges eingebunden ist. Die Verletzungsgefahr ist somit reduziert.
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Die in
4 gezeigte Vorrichtung weist eine Erkennungseinrichtung 12 zur vorausschauenden Erkennung eines Aufpralls auf. Die Erkennungseinrichtung 12 funktioniert z. B. so wie in den eingangs genannten Druckschriften
DE 199 23 708 A1 und
US 6 370 461 B1 beschrieben und/oder ist so wie dort beschrieben mit weiteren Teilen des Kraftfahrzeuges kombiniert. So kann die Erkennungseinrichtung 12 beispielsweise Signale von einer Einrichtung 9, 11 (z. B. von einer Radareinrichtung) erhalten, die über eine Sensorik 11 Informationen über die Fahrzeugumgebung empfängt.
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Insbesondere weist die Sensorik 11 zwei voneinander beabstandete, im Frontbereich des Fahrzeuges angeordnete Sensoren auf, die laufend Radarechos von Objekten vor dem Fahrzeug empfangen. Die Sensorik 11 ist über eine Signalleitung 13 mit einer Umwandlungseinrichtung 9 verbunden, die von der Sensorik 11 übertragene Signale in geeigneter Weise aufbereitet, sodass sie weiterverarbeitet bzw. ausgewertet werden können.
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Eine Fahrzeug-Steuereinrichtung 16 ist über eine Signalleitung 15 mit der Umwandlungseinrichtung 9 verbunden. In dem hier beschriebenen Beispiel weist die Steuereinrichtung 16 folgendes auf: eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 19 zum Empfang und zur Ausgabe von Signalen, die Erkennungseinrichtung 12, eine Prognoseeinheit 21 zum Prognostizieren eines Aufprallortes an dem Kraftfahrzeug, eine Speichereinheit 23, in der insbesondere Informationen über einen Grad der Gefährlichkeit von Aufprallorten an dem Kraftfahrzeug und/oder über Aufprallrichtungen gespeichert sind und/oder aus der solche Informationen entnehmbar sind, und eine Berechnungseinheit 22, die ausgestaltet ist, eine Veränderung der Fahrtrichtung zu berechnen, die zu einer Veränderung der Lage des Aufprallortes führt.
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Wie in 4 dargestellt ist, sind die genannten Einheiten bzw. die Einrichtung 12 innerhalb der Steuereinrichtung 16 paarweise über jeweils eine Signalleitung 20 miteinander verbunden. Diese Ausführung ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere kann alternativ oder zusätzlich ein Datenbus vorgesehen sein, an den eine Mehrzahl der Einheiten bzw. die Einrichtung 12 angeschlossen sind und über den Signale übertragen werden. Die Steuereinrichtung 16 ist z. B. außerdem oder alternativ eine zentrale Steuereinrichtung des Straßenkraftfahrzeuges, die eine Vielzahl von Funktionen übernehmen kann, etwa eine Steuerung eines Antriebs-Verbrennungsmotors, eines automatischen Getriebes und/oder peripherer Einrichtungen (z. B. einer Klimaanlage).
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Über eine Signalleitung 17 ist ein Lenkmittel 18 mit der Steuereinrichtung 16, in dem Ausführungsbeispiel mit der Eingabe-/Ausgabeeinheit 19 der Steuereinrichtung 16 verbunden. Die Steuereinrichtung 16 und das Lenkmittel 18 funktionieren beispielsweise wie die in der
DE 101 04 194 A1 beschriebene Hauptsteuereinheit 14 und die dort beschriebene elektrisch betriebene Lenkeinrichtung 24. Sie sind außerdem, z. B. so wie in der
DE 101 04 194 A1 beschrieben, Teil eines X-By-Wire-Systems zum Steuern des Bremsens und Lenkens des Kraftfahrzeuges.
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Die Funktionsweise der anhand von 4 beschriebenen Vorrichtung ist z. B. wie folgt: die Sensorik 11 gibt über die Signalleitung 13 laufend Signale an die Umwandlungseinrichtung 9 ab. Nach einer Aufbereitung der Signale gibt die Umwandlungseinrichtung 9 über die Signalleitung 15 entsprechende Signale an die Eingabe-/Ausgabeeinheit 19 ab. Dort werden die Signale von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 19 empfangen und an die Erkennungseinrichtung 12 weitergeleitet, unter Umständen in einem geänderten Signalformat.
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Die Erkennungseinheit 12 erkennt anhand der Signale, ob und ggf. wann ein unvermeidbarer Aufprall des Kraftfahrzeuges stattfinden wird. Insbesondere wertet sie die Abstände eines Objektes vor dem Kraftfahrzeug zu den Radarsensoren und/oder weitere Informationen aus, wie z. B. die momentane Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, die sie von einer nicht dargestellten Einrichtung zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit erhält.
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Auf ein Signal der Erkennungseinheit 12, dass der Aufprall bevorsteht, berechnet die Prognoseeinheit 21 den Aufprallort an dem Kraftfahrzeug, an dem bei Beibehaltung eines momentanen Lenkwinkels der Aufprall stattfinden wird. Den Lenkwinkel kann die Prognoseeinheit 21 von einer geeigneten, nicht dargestellten Einrichtung zur Ermittlung des Lenkwinkels erhalten. Ferner kann die Prognoseeinheit 21 alternativ oder zusätzlich den Aufprallwinkel in einer Fahrtebene des Kraftfahrzeuges berechnen. Aus der Speichereinheit 23 bezieht die Prognoseeinheit 21 und/oder die Berechnungseinheit 22 Informationen darüber, wie gefährlich der prognostizierte Aufprallort und/oder Aufprallwinkel ist. Hierzu kann jeweils eine den Gefährlichkeitsgrad auf einer Gefährlichkeitsskala wiedergegebene Zahl jeweils für alle möglichen Aufprallorte, Aufprallwinkel und/oder Kombinationen von Aufprallort und Aufprallwinkel in der Speichereinheit 23 abgelegt sein.
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Die Berechnungseinheit 22 prüft nun zunächst, ob in der verbleibenden Zeit vor dem Aufprall durch einen Eingriff in die Lenkung ein Aufprallort und/oder Aufprallwinkel erreicht werden kann, der weniger gefährlich ist bzw. die weniger gefährlich sind. Ist dies der Fall, wird der Aufprallort bzw. Aufprallwinkel gewählt, der bzw. deren Kombinationen den geringsten Grad der Gefährlichkeit hat und es wird der entsprechende Eingriff in die Lenkung berechnet. Der Eingriff besteht insbesondere aus einer sich im Verlaufe der Zeit bis zum Aufprall verändernden, von der Steuereinrichtung 16 vorgenommenen Korrektur des vom Fahrer des Kraftfahrzeuges gewählten Lenkwinkels. Z. B. kann der Eingriff in einer Verstellung des Lenkwinkels in einer Richtung und in einer anschließenden Rückstellung des Lenkwinkels auf den anfänglichen Wert bestehen, um einen optimalen Aufprallort bei gleichem Aufprallwinkel zu erhalten. Es wird bevorzugt, dass eine Veränderung des Lenkwinkels durch den Fahrer während dieser Zeit blockiert ist, damit der Fahrer den Erfolg des Eingriffs nicht zunichte macht.
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Die Berechnungseinheit 22 erzeugt die für den Eingriff in die Lenkung erforderlichen Signale, die ggf. noch von der Eingabe-/Ausgabeeinheit in Signale eines für die Ansteuerung des Lenkmittels 18 geeigneten Formates umgewandelt werden.
