DE102009059803A1

DE102009059803A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang

Info

Publication number: DE102009059803A1
Application number: DE200910059803
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. Spaniel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs (1) bei einem Bremsvorgang, umfassend zumindest eine pyrotechnische Einheit (2) mit einer Brennkammer (2.1) und mindestens einer der Brennkammer (2.1) zugeordneten Austrittsdüse (2.2), wobei die Austrittsdüse (2.2) in Richtung einer Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zumindest einen Sensor (5, 6) zur Überwachung einer Umgebung in einem Bereich über dem Fahrzeug (1) und/oder in einem oberen Bereich vor dem Fahrzeug (1) auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs (1) bei einem Bremsvorgang.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.
Die maximal erreichbare Bremsverzögerung von Kraftfahrzeugen wird im Wesentlichen durch den Reibungskoeffizienten zwischen Rad und Untergrund begrenzt. Für ein heute übliches Kraftfahrzeug beträgt dabei der unter optimalen Bedingungen erreichbare Bremsweg für beispielsweise eine Verzögerung aus einer Geschwindigkeit von 100 km/h auf 0 km/h etwa 36 m. Auch wenn das Bremssystem höhere Kräfte erzeugen könnte, ist dieser Wert aufgrund der Reibungslimitierung mit konventionellen Bremsen nicht zu unterschreiten. Die Bremskraft zwischen Fahrzeug und Untergrund hängt allerdings nicht nur vom Reibungskoeffizienten ab. Ein weiterer Faktor hierbei ist die Radlast, also die Kraft, die in Richtung der Fahrzeughochachse auf das bremsende Rad einwirkt. Diese Kraft ist dabei in der Regel durch das Fahrzeuggewicht und die Achspositionen gegeben und daher nicht veränderlich. Es ist jedoch möglich, insbesondere bei Notbremsungen, mittels pyrotechnischer Vorrichtungen Rückstoßkräfte zu erzeugen, welche die Radlast und damit auch die maximal mögliche Bremskraft erhöhen.
Aus der noch nicht veröffentlichten Druckschrift DE 102008037803.8 der Anmelderin, welche hiermit durch Referenz aufgenommen wird, sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erhöhung der Radlast eines Kraftwagens bei Bremsvorgängen bekannt. Die Vorrichtung umfasst wenigstens zwei pyrotechnische Systeme mit einer Brennkammer und einer Austrittsdüse, welche am Fahrzeug angeordnet sind, wobei die Austrittsdüse in Richtung der Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist. Beide pyrotechnischen Systeme werden dabei vom gleichen Treibstofftank mit Treibstoff versorgt, so dass der Abbrand der pyrotechnischen Systeme immer symmetrisch verläuft, wodurch das Auftreten von Gier- und Wankmomenten bei Zündung der pyrotechnischen Systeme vermieden wird. Die Spurstabilität des Fahrzeugs bleibt dadurch auch bei Auslösung der Vorrichtung unbeeinträchtigt. Durch die Rückstoßkräfte der pyrotechnischen Systeme wird die Radlast des Kraftwagens erhöht und so sein Bremsweg verkürzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang, umfasst zumindest eine pyrotechnische Einheit mit einer Brennkammer und mindestens einer der Brennkammer zugeordneten Austrittsdüse, wobei die Austrittsdüse in Richtung einer Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zumindest einen Sensor zur Überwachung einer Umgebung in einem Bereich über dem Fahrzeug und/oder in einem oberen Bereich vor dem Fahrzeug auf.
Mittels dieses Sensors oder bevorzugt mittels einer Mehrzahl derartiger Sensoren sind Objekte oder Hindernisse erfassbar, welche sich aktuell und/oder bei einem sich bewegenden Fahrzeug in Kürze über dem Fahrzeug befinden. Derartige Objekte oder Hindernisse sind beispielsweise eine Tunneldecke, eine Garagendecke oder ein auf dem Fahrzeug befestigter Dachträger. Bei einer Detektion derartiger Objekte oder Hindernisse innerhalb eines vorgegebenen Abstandes zum Fahrzeug ist ein Auslösen der pyrotechnischen Einheit zu verhindern, um eine Beschädigung des Objektes oder Hindernisses über dem Fahrzeug, des Fahrzeugs und/oder von Gegenständen neben dem Fahrzeug und/oder eine Verletzung von Personen in einem Umfeld des Fahrzeugs durch eine von der pyrotechnischen Einheit verursachte Krafteinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung zu vermeiden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs und eines Hindernisses über dem Fahrzeug.
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1, welches sich unter einem Hindernis H bewegt. Das Hindernis H ist beispielsweise eine Tunneldecke oder eine Garagendecke. Das Fahrzeug 1 weist eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Radlast des Fahrzeugs 1 bei einem Bremsvorgang auf, welche zumindest eine pyrotechnische Einheit 2 mit einer Brennkammer 2.1 und einer der Brennkammer 2.1 zugeordneten Austrittsdüse 2.2 umfasst, wobei die Austrittsdüse 2.2 in Richtung einer Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist. Des Weiteren weist die pyrotechnische Einheit 2 im hier dargestellten Beispiel einen Treibstofftank 2.3 mit einem flüssigen oder gelartigen Treibstoff auf. In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen ist beispielsweise auch ein fester Treibstoff verwendbar, so dass der Treibstofftank 2.3 nicht erforderlich ist.
Mittels einer derartigen Vorrichtung sind bei einem Bremsvorgang durch eine Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2, d. h. durch ein Zünden eines pyrotechnischen Treibsatzes, dessen Abgasstrahl nach oben gerichtet ist, Rückstoßkräfte erzeugbar, welche eine Radlast des Fahrzeugs 1 erhöhen. Dieses Erhöhen der Radlast bewirkt ein stärkeres Anpressen eines jeweiligen Fahrzeugrades 3 an einen Untergrund, wodurch bei einem gleich bleibenden Reibungskoeffizienten eine höhere Verzögerungskraft des Fahrzeugs 1 und dadurch ein wesentlich verkürzter Bremsweg erzielbar sind.
Um eine sichere Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2 zu ermöglichen, weist die Vorrichtung eine Steuereinheit 4 auf. Über diese Steuereinheit 4 ist die pyrotechnische Einheit 2 beispielsweise an einen Fahrzeugbus angeschlossen, um auf diese Weise mit anderen Komponenten verschiedener bereits vorhandener Fahrsicherheitssysteme zu kommunizieren.
Für die Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2 sind mehrere Konzepte denkbar. Im einfachsten Fall ist die Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2 einfach in Abhängigkeit von einer maximalen Bremspedalstellung und einer Mindestbremsdauer möglich. Damit ist eine Verzögerungskrafterhöhung durch Vergrößerung der Radlast einleitbar, wenn ein Fahrer selbsttätig eine Vollbremsung auslöst. Es ist jedoch bekannt, dass in Gefahrensituationen von Kraftfahrzeugfahrern oftmals ungenügende Bremskräfte ausgeübt werden.
Aus diesem Grund wurden bereits vor einiger Zeit so genannte Bremsassistenzsysteme eingeführt, welche selbsttätig Gefahrensituationen erkennen und situativ angemessene Bremskräfte ausüben. Eine Kopplung der Vorrichtung mit einem derartigen Bremsassistenzsystem würde eine Leistungsfähigkeit der Vorrichtung dementsprechend verbessern. Es ist dabei weiterhin durch das Bremsassistenzsystem überprüfbar, ob die Bremskraft einer konventionellen Bremsung in der jeweiligen Situation ausreicht, um das Fahrzeug 1 rechtzeitig zum Stehen zu bringen. Nur wenn dies nicht der Fall sein sollte, würde dann die pyrotechnische Einheit 2 durch das Bremsassistenzsystem ausgelöst.
Ein Auslösen, d. h. ein Zünden der pyrotechnischen Einheit 2 ist unbedingt zu vermeiden, wenn sich während eines Betriebs der pyrotechnischen Einheit 2 ein Objekt oder ein Hindernis H über dem Fahrzeug 1, insbesondere über der Austrittsdüse 2.2 der pyrotechnischen Einheit 2 und innerhalb eines vorgegebenen Abstandes zu dieser befindet. Derartige Objekte oder Hindernisse H sind beispielsweise eine Tunneldecke, eine Garagendecke oder ein auf dem Fahrzeug 1 befestigter Dachträger. Ein Auslösen der pyrotechnischen Einheit 2, wenn sich ein derartiges Objekt oder Hindernis H innerhalb des vorgegebenen Abstandes, d. h. innerhalb eines Gefahrenbereiches befindet, hat eine Beschädigung des Objektes bzw. des Hindernisses H, des Fahrzeugs 1 und/oder von Gegenständen neben dem Fahrzeug 1 und/oder eine Verletzung von Personen in einem Umfeld des Fahrzeugs 1 durch eine von der pyrotechnischen Einheit 2 verursachte Krafteinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung von bis zu 300°C zur Folge.
Um dies zu vermeiden und ein Auslösen der pyrotechnischen Einheit 2 in derartigen Fällen sicher zu verhindern, weist die Vorrichtung in diesem Beispiel zwei Sensoren 5, 6 zur Überwachung einer Umgebung in einem Bereich über dem Fahrzeug 1 und in einem oberen Bereich vor dem Fahrzeug 1 auf, welche mit der Steuereinheit 4 gekoppelt sind. Die Sensoren 5, 6 sind beispielsweise jeweils als Radarsensor, Lidarsensor, Ultraschallsensor oder als Kamera ausgebildet, wobei eine Kombination gleicher oder unterschiedlicher Sensoren 5, 6 möglich ist. Im hier dargestellten Beispiel ist ein erster Sensor 5 an einem Kofferraumdeckel 7 des Fahrzeugs 1 angeordnet, wobei ein erster Erfassungsbereich E1 des ersten Sensors 5 im Wesentlichen senkrecht nach oben ausgerichtet ist. Ein zweiter Sensor 6 ist in einem Frontbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet, wobei ein zweiter Erfassungsbereich E2 des zweiten Sensors 6 nach vorn und insbesondere in den oberen Bereich vor dem Fahrzeug 1 gerichtet ist.
Der zweite Sensor 6 ist beispielsweise ein Bestandteil eines autonomen Bremsassistenzsystems, in welchem der zweite Sensor 6 als Abstandswarner dient. Auf diese Weise ist die Vorrichtung auch mit einem derartigen autonomen Bremsassistenzsystem kombinierbar. Stellt das Bremsassistenzsystem fest, dass ein Zusammenprall mit einem Objekt vor dem Fahrzeug 1 unmittelbar bevorsteht, so kann es ohne Zutun des Fahrers eine Vollbremsung und, falls die entsprechende Bremskraft erwünscht ist, eine Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2 veranlassen.
Mittels dieses zweiten Sensors 6 ist das Umfeld im oberen Bereich beispielsweise bis zu einer Entfernung von zehn Metern vor dem Fahrzeug 1 überwachbar und es sind Objekte und/oder Hindernisse H in diesem Bereich erfassbar, welche aufgrund einer Bewegung des Fahrzeugs 1 unmittelbar danach, d. h. innerhalb von 0,2 Sekunden bis 0,4 Sekunden, über dem Fahrzeug 1 und daher im Gefahrenbereich der pyrotechnischen Einheit 2 sind. Mittels des ersten Sensors 5 sind Objekte und/oder Hindernisse H erfassbar, welche sich aktuell innerhalb des vorgegebenen Abstandes, beispielsweise in einem Abstand von bis zu fünf Metern über der Austrittsdüse 2.2 der pyrotechnischen Einheit 2 und somit innerhalb des Gefahrenbereichs der pyrotechnischen Einheit 2 unmittelbar über dem Fahrzeug 1 befinden.
Alternativ oder zusätzlich zu den Sensoren 5, 6 ist beispielsweise ein hier nicht dargestellter weiterer Sensor in unmittelbarer Nähe zur Austrittsdüse 2.2 der pyrotechnischen Einheit 2 an einer Außenhaut des Fahrzeugs 1 angeordnet und nahezu parallel zu einer Strahlrichtung der pyrotechnischen Einheit 2 ausgerichtet, welche beispielsweise einen zylindrischen Strahl mit einem Durchmesser von einem halben Meter ausbildet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der weitere Sensor einen geringen Erfassungsbereich und/oder einen geringen Öffnungswinkel des Erfassungsbereichs aufweist.
Durch eine derartige Überwachung der Umgebung im Bereich über dem Fahrzeug 1 und im oberen Bereich vor dem Fahrzeug 1 sind Objekte und/oder Hindernisse H im Gefahrenbereich der pyrotechnischen Einheit 2 sicher erfassbar und in diesem Fall die Auslösung der pyrotechnischen Einheit 2 verhinderbar, wodurch Beschädigungen am Objekt bzw. am Hindernis H, am Fahrzeug 1, an Gegenständen im Umfeld des Fahrzeugs 1 sowie eine Verletzung von Personen im Umfeld des Fahrzeugs 1 durch die von der pyrotechnischen Einheit 2 verursachte Krafteinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung sicher vermeidbar sind. Dadurch ist die Vorrichtung mit der pyrotechnischen Einheit 2 ohne Sicherheitsbedenken einsetzbar und in Notsituationen ein Bremsweg des Fahrzeugs 1 erheblich reduzierbar.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung nur eine pyrotechnische Einheit 2 auf, welche beispielsweise an einem Querträger des Fahrzeugs 1 befestigt ist. Um eine Wirkung der Vorrichtung zu verbessern und insbesondere durch die pyrotechnische Einheit 2 verursachte Wankbewegungen zu vermeiden, sind eine Mehrzahl derartiger pyrotechnischer Einheiten 2 sinnvoll, welche beispielsweise an einem linken und an einem rechten Längsträger des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Auch in einem hinteren Bereich des Fahrzeugs 1 sind derartige pyrotechnische Einheiten 2 sinnvoll, um sowohl die Radlast von vorderen als auch von hinteren Fahrzeugrädern 3 des Fahrzeugs 1 zu erhöhen und dadurch die Verzögerungskraft des Fahrzeugs 1 weiter zu steigern.

1: Fahrzeug
2: pyrotechnische Einheit
2.1: Brennkammer
2.2: Austrittsdüse
2.3: Treibstofftank
3: Fahrzeugrad
4: Steuereinheit
5: erster Sensor
6: zweiter Sensor
7: Kofferraumdeckel
E1: erster Erfassungsbereich
E2: zweiter Erfassungsbereich
H: Hindernis

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 102008037803 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs (1) bei einem Bremsvorgang, umfassend zumindest eine pyrotechnische Einheit (2) mit einer Brennkammer (2.1) und mindestens einer der Brennkammer (2.1) zugeordneten Austrittsdüse (2.2), wobei die Austrittsdüse (2.2) in Richtung einer Fahrzeughochachse nach oben gerichtet ist, gekennzeichnet durch zumindest einen Sensor (5, 6) zur Überwachung einer Umgebung in einem Bereich über dem Fahrzeug (1) und/oder in einem oberen Bereich vor dem Fahrzeug (1).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (5, 6) ein Radarsensor, ein Lidarsensor, ein Ultraschallsensor oder eine Kamera ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (5, 6) an einem Kofferraumdeckel (7) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (5, 6) in unmittelbarer Nähe zur Austrittsdüse (2.2) der pyrotechnischen Einheit (2) am Fahrzeug (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassungsbereich (E1, E2) des zumindest einen Sensors (5, 6) im Wesentlichen senkrecht nach oben ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl gleicher oder unterschiedlicher Sensoren (5, 6).
Verfahren zur Erhöhung einer Radlast eines Fahrzeugs (1) bei einem Bremsvorgang, bei welchem bei Auslösung zumindest einer pyrotechnischen Einheit (2) mit einer Brennkammer (2.1) und mit mindestens einer in Richtung einer Fahrzeughochachse nach oben gerichteten Austrittsdüse (2.2) durch Abbrand Rückstoßkräfte erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor Auslösung der pyrotechnischen Einheit (2) mittels zumindest eines Sensors (5, 6) zur Überwachung einer Umgebung in einem Bereich über dem Fahrzeug (1) und/oder in einem oberen Bereich vor dem Fahrzeug (1) geprüft wird, ob sich im Bereich über dem Fahrzeug (1) und/oder in dem oberen Bereich vor dem Fahrzeug (1) ein Objekt und/oder ein Hindernis (H) befindet, wobei bei einem detektierten Objekt bzw. Hindernis (H) die Auslösung der pyrotechnischen Einheit (2) ausbleibt.