DE10306448A1

DE10306448A1 - Vorrichtung zur Entgegenwirkung von einem Fahrzeugüberschlag

Info

Publication number: DE10306448A1
Application number: DE2003106448
Authority: DE
Inventors: Matthias Wellhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-08-26

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Entgegenwirkung von einem Fahrzeugüberschlag vorgeschlagen, die eine Schwerpunktsveränderung des Fahrzeugs (30) durchführt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Entgegenwirkung von einem Fahrzeugüberschlag nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Aus DE 100 65 590 A1 ist eine Anordnung und ein Verfahren zum Vermeiden von Überschlägen eines Fahrzeugs bekannt. Hierbei wird die Bremskraft derart beeinflusst, dass einem Fahrzeugüberschlag entgegengewirkt wird.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass nur in leichten Fällen ein Überschlag, insbesondere um die Fahrzeuglängsachse, aktiv verhindert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Entgegenwirkung eines Fahrzeugüberschlags zu schaffen, die besser einem Fahrzeugüberschlag entgegenwirkt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination von Patentanspruch l gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entgegenwirkung eines Fahrzeugüberschlags mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die aktive dynamische Schwerpunktsverschiebung oder -verlagerung der Fahrzeugüberschlag selbst verhindert werden kann oder in schwereren Fällen die Schwere des Fahrzeugüberschlags reduziert werden kann.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegeben Vorrichtung zur Entgegenwirkung eines Fahrzeugüberschlags möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass zur Schwerpunktsveränderung die Vorrichtung mit wenigstens einer Schwungmasse verbindbar ist. Durch eine Bewegung dieser Schwungmasse ist dann die Veränderung des Fahrzeugschwerpunkts möglich. Vorzugsweise kann diese Bewegung der wenigstens einen Schwungmasse, es können auch mehrere vorgesehen sein, durch reversibel konfigurierte Bewegungsmittel erreicht werden. Solche reversibel konfigurierte Bewegungsmittel sind beispielsweise Mittel, die eine Feder aufweisen und damit einen Werkstattaufenthalt nicht notwendig machen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, irreversible Bewegungsmittel vorzusehen, die beispielsweise in besonders schweren Fällen eines Fahrzeugüberschlags eingesetzt werden können. Solche irreversiblen Bewegungsmittel weisen für ihre Funktion vorzugsweise eine pyrotechnische Ladung auf. Diese kann dann gezündet werden, um die Schwungmasse schnell zur Schwerpunktsveränderung zu bewegen. Wie oben dargestellt, kann die Auswahl zwischen reversiblen und irreversiblen Bewegungsmitteln in Abhängigkeit von einem Wahrscheinlichkeitsmaß für den Fahrzeugüberschlag getroffen werden. Ist eine nur geringe Wahrscheinlichkeit für einen Fahrzeugüberschlag vorhanden, die aber doch eine gewisse Gefahr bedeutet, können solche reversiblen Bewegungsmittel eingesetzt werden, um die entsprechenden Schwungmassen zu bewegen, um so einem leichten Fahrzeugüberschlag frühzeitig entgegenzuwirken. Zeigt sich jedoch eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit für einen Fahrzeugüberschlag, der beispielsweise auch noch besonders schwer ist, angezeigt durch eine hohe Drehrate, dann ist der Einsatz von pyrotechnischen Ladungen, also von ineversiblen Bewegungsmitteln für die Schwungmassen notwendig, um die entsprechende Gegenkraft bzw. Schwerpunktsveränderung zu erreichen. Die Schwerpunktsverschiebung selbst kann steuerbar sein, d.h. die Schwungmasse kann zu verschiedenen Orten bewegt werden, um in Abhängigkeit von Sensorsignalen eine geeignete Schwerpunktsverschiebung durchzuführen. Zusätzlich können weitere Fahrzeugsysteme, wie ein Bremssystem oder ein ESP, verwendet werden, um der Entgegenwirkung eines Fahrzeugüberschlags weitere Unterstützung zu sichern.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Flussdiagramm, das den Ablauf auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschreibt und
3a und b ein Beispiel für eine Schwungmasse im Einsatz.
Beschreibung
Drehraten und Beschleunigungssensoren werden bereits im Fahrzeug zur Erkennung von Überrollvorgängen eingesetzt. Dabei können auch ESP-Signale verwendet werden, um die frühzeitige Erkennung einer kritischen Situation zu unterstützen. Im Falle eines Überschlags werden dann die Rückhaltemittel, ein Überrollbügel und verschiedene Airbags aktiviert, um einen passiven Schutz der Insassen zu gewährleisten. ESP kann bei gefährlichen Kurvenfahrten zur Stabilität beitragen, insbesondere, um einer Über- oder Untersteuerung entgegenzuwirken.
Die Überrollsensierung bietet derzeit nur eine passive Sicherheit, wenn es zum Überrollvorgang kommt. Das ESP kann zwar aktiv in die Fahrdynamik eingreifen und die Gefahr eines Überschlags frühzeitig detektierten, allerdings nur bedingt und nur in leichten Fällen aktiv verhindern. Wenn ein Überrollvorgang oder Überschlag erkannt wird und unweigerlich bevorsteht, kann dieser selbst auch nicht durch eine Kombination aus beiden Systemen aktiv verhindert werden, sondern nur noch für die Aktivierung der Rückhaltemittel sorgen, um den Insassen zu schützen.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, aktiv bei Erkennung eines bevorstehenden Überschlags dem Überschlag selbst entgegen zu wirken. Dies kann durch eine aktive dynamische Schwerpunktsverschiebung oder Verlagerung, also eine Schwerpunktsveränderung, erreicht werden.
Nachdem mit Hilfe diverser Sensoren ein bevorstehender Überschlag erkannt worden ist und die Richtung, in der er voraussichtlich beginnt, bekannt ist, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung durch rechtzeitige und angemessene Veränderung des Schwerpunkts das Fahrzeug sofort stabilisieren, um der Drehbewegung entgegenzuwirken.
Die Realisierung kann beispielsweise mittels einer oder mehrer Schwungmassen erfolgen, die durch ein Federsystem reversibel bewegt werden können, um bei leichten oder weniger kritischen Situationen eingesetzt zu werden. Dies spart Reparaturkosten.
In kritischeren Fällen ist eine irreversible Bewegung der Schwungmasse notwendig, beispielsweise durch ein pyrotechnisches Abfeuern. Zusätzlich zu dynamischen Schwerpunktsveränderungen können auch Fahrzeugkomponenten mit einbezogen werden, wie zum Beispiel der Motorblock, Räder, Sitze, Kofferraum, um die Schwungmasse zu ersetzen oder zu unterstützen. Die Bewegung der Schwungmasse wird vorzugsweise in der horizontalen x-y-Ebene erfolgen, aber auch eine Bewegung in z-Richtung kann einen Beitrag zur Stabilisierung erbringen. Insgesamt wird in jedem Zeitpunkt dynamisch dem Drehmoment beim Überschlag entgegengewirkt.
1 zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Es ist eine Sensorik 10 zur Erkennung eines Fahrzeugüberschlags vorhanden. Die Sensorik 10 kann in einem Airbagsteuergerät, in einer kinematischen Sensorplattform oder auch in einem ESP-Steuergerät angeordnet sein. Die Sensorik kann Drehratensensoren und/oder Beschleunigungssensoren in verschiedenen Kombinationen oder auch nur einen Typ davon aufweisen. Dieses Sensorsignal wird von der Sensorik 10 einem Steuergerät 11 übertragen. Das Steuergerät 11 weist Auswertemittel, wie einen Prozessor, auf, um in Abhängigkeit von dem Signal der Sensorik 10 festzustellen, ob eine nennenswerte Wahrscheinlichkeit für einen Fahrzeugüberschlag vorliegt. Ist die Gefahr für einen Fahrzeugüberschlag gegeben, aber nicht groß, steuert das Steuergerät 11 über eine Ansteuerung 12 eine Schwungmasse 13 an. In einem solchen Fall wird die Schwungmasse 13 durch reversible Bewegungsmittel, wie ein Federsystem, angetrieben, um eine Schwerpunktsänderung zu erreichen und so dem Drehmoment des möglichen Überrollvorgangs entgegenzuwirken. Erkennt das Steuergerät 11, dass die Wahrscheinlichkeit für einen Überrollvorgang sehr groß ist, dass er also unmittelbar bevorsteht, steuert das Steuergerät 11 über die Ansteuerung 12 die Schwungmasse 13 derart an, dass sie nun mittels irreversibler Bewegungsmittel schnell bewegt wird. Dazu werden vorzugsweise pyrotechnische Vorrichtungen verwendet, also Zündmittel. Das Steuergerät 11 kann mehr als eine Schwungmasse ansteuern, wobei insbesondere bei den reversiblen Bewegungsmitteln die Schwungmasse in Abhängigkeit von dem Sensorsignal der Sensorik 10 bewegt wird. Das heißt, es ist möglich, dass die Schwungmasse 13 bei einer Bewegung nicht immer bis zu einer Endposition bewegt wird, sondern auch bis zu einer Position zwischen der Start- und Endposition, um den verschiedenen Drehmomenten, die auftreten, Rechnung zu tragen. Solch eine Steuerung der Bewegung der Schwungmasse kann vorgesehen sein, muss aber nicht. Bei dem Einsatz von irreversiblen Bewegungsmitteln, kann solch eine Steuerung durch mechanische Stopp-Mittel, wenn sich beispielsweise die Schwungmasse auf einer Schiene befindet, erreicht werden, um damit die Position festzulegen, um damit die Schwerpunktsveränderung anzupassen an das Sensorsignal. Ist es möglich, auch die Kraft, mit der die Schwungmasse bewegt wird, beim Einsatz von irreversiblen Bewegungsmitteln einzustellen, so kann auch hierüber eine Einstellung der Schwerpunktsverschiebung erfolgen.
2 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf der auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 durchgeführt wird. In Verfahrensschritt 20 werden von der Sensorik 10 die Sensorwerte gewonnen. Diese Sensorwerte werden dem Steuergerät 11 in Verfahrensschritt 21 ausgewertet und es wird in Verfahrensschritt 22 überprüft, ob ein Überrollvorgang vorliegt, oder nicht. Ist das der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 23 überprüft, welches Wahrscheinlichkeitsmaß für den Überrollvorgang vorliegt. Liegt also eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Überrollvorgang vor, oder eine mittlere, oder eine geringe. In Abhängigkeit davon wird im Verfahrensschritt 23 dann die Schwungmasse 13, oder wenn es mehrere Schwungmassen gibt, diese entsprechend angesteuert. Es ist jedoch möglich, dass unabhängig von der Wahrscheinlichkeit für einen Überrollvorgang oder der Schwere des Überrollvorgangs, die Schwungmasse 13 immer gleich angesteuert wird. Auch der Einsatz von reversiblen und irreversiblen Bewegungsmitteln oder einer Kombination davon wird hier in Verfahrensschritt 23 festgelegt. Wurde jedoch in Verfahrensschritt 22 erkannt, dass kein Überrollvorgang vorliegt, wird zu Verfahrensschritt 20 zurückgesprungen.
3 zeigt in der Teilfigur a eine Schwungmasse 31, die auf einer Schiene 32 an einem Fahrzeug 30 befestigt ist. Diese Schwingmasse ist in der 3a in ihrer Ruhestellung.
In 3b ist nun das Fahrzeug 30 in einem Überrollvorgang um die Fahrzeuglängsachse begriffen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat darauf hin die Schwungmasse 31 auf der Schiene 32 entgegen dem Drehmoment des Überrollvorgangs bewegt, also in die linke äußere Position, wobei die Ruheposition in der Mitte des Fahrzeugs war. Die Schiene geht über die ganze Fahrzeugbreite, so dass die Schwungmasse 31 in beiden Richtungen bewegbar ist. Die Schwungmasse 31 führt nun in 3b zu einer Schwerpunktsveränderung des Fahrzeugs 30, so dass dem Überrollvorgang entgegengewirkt wird. Die Gewichtsverlagerung zwingt die abgehobene Hälfte des Fahrzeugs wieder zurück auf die Straße bzw. verhindert in einigen Fällen sogar das Abheben. Erfolgt die Verschiebung reversibel, so wird die Masse bei Erreichen der normalen Fahrsituation wieder in der Mitte arretiert. Bei Einsatz von irreversiblen Bewegungsmitteln muss dann eine Reparatur erfolgen, um das Fahzeug wieder in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen.

Claims

Vorrichtung zur Entgegenwirkung von einem Fahrzeugüberschlag, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung dem Fahrzeugüberschlag entgegenwirkt, in dem die Vorrichtung eine Schwerpunktsveränderung des Fahrzeugs (30) durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Schwerpunktsveränderung mit wenigstens einer Schwungmasse (13, 31) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung reversibel konfigurierte Bewegungsmittel für die wenigstens eine Schwungmasse (13, 31) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsmittel wenigstens eine Feder aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung irreversible Bewegungsmittel für die wenigstens eine Schwungmasse (13, 31) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die irreversiblen Bewegungsmittel wenigstens eine pyrotechnische Ladung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Auswahl zwischen den reversiblen und irreversiblen Bewegungsmitteln aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung die Auswahl in Abhängigkeit von einem Wahrscheinlichkeitsmaß für den Fahrzeugüberschlag trifft.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerpunktsverschiebung steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit wenigstens einen weiteren Fahrzeugsystem derart verbindbar ist, dass das wenigstens eine weitere Fahrzeugsystem ebenfalls dem Fahrzeugüberschlag entgegenwirkt.