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Die Erfindung betrifft Bodenfreiheitsassistent für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines Bodenfreiheitsassistenten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit Sensoreinheiten bekannt, welche zumindest Teilbereiche einer Fahrzeugumgebung erfassen. Solche Sensoreneinheiten sind beispielsweise als Infrarot-, Radar- oder Ultraschallsensoren ausgeführt. Des Weiteren kommen Kameras oder ähnliche optische Erfassungseinheiten zum Einsatz.
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Typischer Weise sind die Sensoreinheiten in einem Fahrassistenzsystem integriert. Als Beispiel sei insbesondere auf Abstandssensoren verwiesen, die als Teil einer Einparkhilfe Hindernisse im Umfeld des Kraftfahrzeugs erfassen. In entsprechenden Verfahren zum Betrieb der Einparkhilfe wird bei Kollisionsgefahr des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis ein Warnsignal ausgegeben.
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Weitere Beispiele für Vorrichtungen, welche so geartete Sensoreinheiten aufweisen, sind Totwinkelassistenten, mittels derer insbesondere Fahrzeuge erfasst werden können, welche sich im toten Winkel des Kraftfahrzeugs befinden, Verkehrsschilderkennungsvorrichtungen oder Abstandsregeltempomaten, mittels derer Abstand und Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs ermittelbar sind.
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Aus dem Stand der Technik sind außerdem Vorrichtungen für Fahrzeuge, insbesondere höhenverstellbare Fahrwerke bekannt, mittels derer die Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs, d. h. der vertikale Abstand einer am tiefsten gelegenen Unterbodenkomponente von der Fahrbahnoberfläche veränderbar sind. Typischer Weise ist die Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs durch den Abstand eines Gehäuses für ein Differentialgetriebe, einer Komponente einer Radaufhängung, einer Abgasanlage oder einer Ölwanne bestimmt.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 040 170 A1 ist ferner ein Sensor-Fahrwerksystem bekannt, das Sensoreinheiten umfasst, mittels derer insbesondere Hindernisse im Fahrbahnbereich vor und unter dem Kraftfahrzeug erfassbar ist. Mittels einer Fahrwerks-Aktoreinheit des Sensor-Fahrwerksystems kann die Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs verändert werden. Insbesondere kann bei einem Verfahren zum Betrieb des Sensor-Fahrwerksystems die Bodenfreiheit zum Überfahren eines Hindernisses angepasst werden, um ein Aufsetzen des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Dabei wird insbesondere eine Warnung ausgegeben und/oder eine automatische Bremsung eingeleitet, wenn die zum Überfahren des Hindernisses notwendige Bodenfreiheit nicht erreicht werden kann. Bei der Bestimmung der notwendigen Bodenfreiheit werden Fahrzeugzustandsgrößen wie ein Beladungszustand und/oder ein aktueller Reifendruck in Betracht gezogen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren anzugeben, um die Gefahr von Beschädigung des Kraftfahrzeugs im Unterbodenbereich zu reduzieren.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch einen Bodenfreiheitsassistenten mit den charakteristischen Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb des Bodenfreiheitsassistenten mit den charakteristischen Merkmalen des Patentanspruchs 7.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Bodenfreiheitsassistent für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine Sensoreinheit, eine Auswerteeinheit und ein Fahrwerk mit zumindest einer pneumatischen oder hydraulischen Dämpfereinheit. Die Sensoreinheit erfasst Umfelddaten, welche zumindest einen unter dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahnbereich charakterisieren. Die Umfelddaten sind zur Ermittlung der Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs einer der Auswerteeinheit zuführbar. Erfindungsgemäß ist mittels einer mechanischen Arretiervorrichtung ein Einfederweg der Dämpfereinheit des Fahrwerks beschränkbar.
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Mittels des Bodenfreiheitsassistenten sind unter dem Kraftfahrzeug liegende Erhebungen bzw. Hindernisse auf der Fahrbahn insbesondere im Stand oder bei langsamer Fahrt erfassbar. Somit kann beurteilt werden, ob die verbleibende Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs ausreichend ist und ein sicheres Überfahren des Hindernisses ermöglicht ist. Eine vertikale Federbewegung, insbesondere ein Einfedern des Kraftfahrzeugs in Richtung des darunterliegenden Fahrbahnbereichs ist durch die Beschränkung des Einfederwegs vermeidbar. Somit können kostspielige Schäden im Unterbodenbereich, welche von einem Aufsetzen des Kraftfahrzeugs verursacht sind, vermieden werden. Insbesondere ist die Gefahr einer Beschädigung einer Ölwanne, welche zu einem unkontrollierten Ölverlust und damit zu Motor- und Umweltschäden führen, oder einer Beschädigung eines Differentialgetriebes somit zumindest reduziert. Auch kostspielige Beschädigungen einer Abgasanlage, welche edel metallbeschichtete Komponenten wie Katalysatoren oder Partikelfilter umfasst, können so reduziert werden.
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Vorzugsweise sind mittels entsprechender mechanischer Arretiervorrichtung die Dämpfereinheiten des Fahrwerks derart mechanisch arretierbar, dass der Einfederweg und somit die Einfederbewegung in Richtung des Fahrbahnbereichs beschränkt ist, eine entgegensetzte Ausfederbewegung jedoch weiter ermöglicht ist. Damit wird erreicht, dass auch beim Überfahren des Hindernisses alle Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs Bodenkontakt halten können und somit insbesondere die Traktion, die Lenk- und Bremseigenschaften des Kraftfahrzeugs weitgehend unbeeinflusst sind.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die mechanische Arretiervorrichtung als verstellbarer Anschlag ausgebildet, der den Einfederweg vorgebbar begrenzt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Fahrwerk höhenverstellbar ausgebildet, so dass eine Bodenfreiheit und/oder ein Federweg des Fahrwerks zum Überfahren des Hindernisses anpassbar ist bzw. sind. Dies reduziert zusätzlich das Risiko von Beschädigungen des Kraftfahrzeugs, die vom Überfahren des Hindernisses verursacht sein können.
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Bei einem Verfahren zum Betrieb des Bodenfreiheitsassistenten werden die Umfelddaten, welche zumindest den unter dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahnbereich charakterisieren, erfasst und zur Ermittlung der Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs ausgewertet. Erfindungsgemäß wird zumindest der Einfederweg zumindest einer der Dämpfereinheiten eines Fahrwerks beschränkt, wenn die Bodenfreiheit einen Minimalabstand unterschreitet.
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Damit kann ein späteres Absinken der Fahrzeugkarosserie und somit ein Aufsetzen des Kraftfahrzeugs auf eine Erhebung, welche sich unterhalb des Kraftfahrzeugs erstreckt, vermieden werden. Ein späteres Absinken kann beispielsweise auf einen Druckverlust in einer pneumatischen und/oder hydraulischen Dämpfereinheit des Fahrwerks und insbesondere der Radaufhängung zurückzuführen sein. Wird das Kraftfahrzeug abgestellt, so kann sich ein solcher Druckverlust insbesondere nach längeren Parkzeiten einstellen und somit beim Absinken zu Beschädigungen im Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs führen, obwohl zunächst eine zum Überfahren des Hindernisses ausreichende Bodenfreiheit vorlag. Durch die mechanische Arretierung kann das spätere Absinken der Fahrzeugkarosserie zumindest eingeschränkt werden, so dass das Risiko, dass das Kraftfahrzeug später aufsetzt, minimiert wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Bodenfreiheitsassistenten.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Bodenfreiheitsassistenten 2, der eine Vielzahl von Sensoreinheiten 3, eine Auswerteeinheit 4 und ein Fahrwerk 5 mit zumindest einer Dämpfereinheit umfasst. Die Sensoreinheiten sind auf einen unter dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahnbereich F gerichtet, so dass Erhebungen bzw. Hindernisse H erfassbar sind.
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Dabei ist eine der Sensoreinheiten 3 im Bereich der vorderen Stoßfängereinheit und eine weitere Sensoreinheit 3 im Bereich der hinteren Stoßfängereinheit angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass es in diesen Bereichen häufig zu Beschädigungen kommt, die insbesondere durch Erhebungen wie Bordsteine oder ähnliches verursacht sind. Beim Einparken in einen stirnseitig von einem Bordstein begrenzten Parkplatz kann dessen Höhe leicht von einem Fahrzeugführer unterschätzt werden. In Folge dessen kann es vorkommen, dass beim Einparken beispielsweise ein im Bereich der vorderen Stoßfängereinheit angeordneter Frontspoiler des Kraftfahrzeugs aufsetzt und beschädigt wird.
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Die Anordnung der Sensoreinheiten 3 in diesen Bereichen ermöglicht es, Hindernisse H frühzeitig zu erkennen. Dabei werden von der Sensoreinheit 3 erfasste Umgebungsdaten an eine Auswerteeinheit 4 gesendet, um eine verbleibende Bodenfreiheit D1, also den Abstand zwischen einer oberen Begrenzung des Hindernisses H und einer am tiefsten gelegenen Unterbodenkomponente des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Beispielsweise ist die verbleibende Bodenfreiheit durch den Abstand eines Getriebegehäuses, einer Radaufhängung, einer Ölwanne oder einer Abgasanlage von der oberen Begrenzung des Hindernisses H bestimmt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fahrwerk 5 des Kraftfahrzeugs 1 höhenverstellbar ausgeführt und weist dazu zumindest einen Aktor auf, mittels dessen eine Fahrzeugkarosserie anhebbar bzw. absenkbar ist. Dabei ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen 1 mit Einzelradaufhängung die Bodenfreiheit D1 des Kraftfahrzeugs 1 veränderbar und somit auf die vorliegenden Fahrbahnkonditionen anpassbar. Der Aktor ist vom Fahrzeugführer aktivierbar, um den Abstand der Fahrzeugkarosserie von dem Fahrbahnbereich F anzupassen. Alternativ oder zusätzlich ist dem Fahrwerk 5 von der Auswerteeinheit 4 ein entsprechendes Stellsignal automatisch zuführbar, so dass insbesondere bei erkanntem Hindernis H die Bodenfreiheit D1 automatisch anpassbar ist.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Fahrwerk 5 zumindest eine Starrachse auf, deren vertikaler Abstand von Fahrbahnbereich F, abgesehen von einer Federwirkung vorhandener Reifenflanken, fixiert ist. Typischer Weise ist bei Kraftfahrzeugen dieser Bauart, die insbesondere als Gelände- oder Nutzfahrzeuge ausgebildet sind, die Bodenfreiheit D1 mittels des höhenverstellbaren Fahrwerks 5 nicht notwendigerweise anpassbar, da die Bodenfreiheit D1 insbesondere von einer mit der Starrachse fest verbundenen Komponente, insbesondere einem Getriebegehäuse bestimmt sein kann. Mittels des Anhebens und Absenkens der Fahrzeugkarosserie ist jedoch ein Federweg des Fahrwerks 5 derart veränderbar, dass das Hindernis H bei hinreichend geringer Hindernishöhe D2 sicher überfahrbar ist.
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Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu Folge ist zumindest eine der Sensoreinheiten 3 bezüglich einer Fahrzeughochachse V geneigt ausgerichtet, so dass der Fahrbereich F vor oder hinter dem Kraftfahrzeug 1 erfassbar ist. Dies ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Hindernissen H in Fahrtrichtung insbesondere auch beim Rückwärtseinparken, so dass Kollisionen im Unterbodenbereich vermeidbar sind.
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So kann insbesondere das in 1 exemplarisch dargestellte Hindernis H, welches die Hindernishöhe D2 aufweist, bei entsprechend niedriger Annährungsgeschwindigkeit rechtzeitig erkannt werden, woraufhin das höhenverstellbare Fahrwerk 5 des Kraftfahrzeugs 1 die Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs 1 automatisch anhebt, um eine Kollision im Unterbodenbereich beim Überfahren des Hindernisses H zu vermeiden. Vorzugsweise wird die Fahrzeugkarosserie nach Überfahren des Hindernisses H wieder automatisch abgesenkt, um negative Auswirkungen auf die Fahrstabilität aufgrund des erhöhten Masseschwerpunkts zu reduzieren.
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Aus der ermittelten verbleibenden Bodenfreiheit D1 wird abgeschätzt, ob eine Kollisionsgefahr bei Überfahren des Hindernisses H besteht. Insbesondere wird dabei eine Sicherheitstoleranz berücksichtigt, die auch ein Nicken des Kraftfahrzeugs 1 bzw. ein Aus- oder Einfedern des Kraftfahrzeugs 1 beim Überfahren des Hindernisses H in Betracht gezogen. Der zu berücksichtigende Sicherheitsabstand wird einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu Folge als Funktion verschiedener Umfeld- und Fahrzeugzustandsgrößen berechnet. Dabei wird insbesondere ein Beladungszustand des Kraftfahrzeugs 1, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Fahrbahnneigung berücksichtigt, damit ein Aufsetzen des Kraftfahrzeugs 1 auch im Fall, dass das Kraftfahrzeug 1 beim Überfahren des Hindernisses H eine die Bodenfreiheit D1 beschränkende Federbewegung vollzieht, vermieden werden kann.
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Ein Ein- oder Ausfedern bzw. ein Nicken des Kraftfahrzeugs 1 kann auch durch einen Beschleunigungs- oder Bremsvorgang verursacht werden. Ebenso kann ein Nicken des Kraftfahrzeugs 1 bei einem Schaltvorgang durch eine Kraftschlussunterbrechung verursacht werden, die von einer Betätigung eines Kupplungspedals resultiert.
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Anhand der ermittelten Bodenfreiheit D1 wird bestimmt, ob das Hindernis H sicher überfahren werden kann. Der Bodenfreiheitsassistent 2 weist eine mechanische Arretiervorrichtung 6 auf, mittels derer eine zur Federung des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehene Dämpfereinheit des Fahrwerks mechanisch arretierbar ist, um ein sicheres Überfahren des Hindernisses H zu ermöglichen. Dabei ist eine vertikale Federbewegung der Fahrzeugkarosserie parallel zur Fahrzeughochachse V in Richtung des Fahrbahnbereichs F, welche im Folgenden als Einfederweg bezeichnet ist, begrenzbar.
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Bei der Ermittlung der Bodenfreiheit kann insbesondere der Fall auftreten, dass die verbleibende Bodenfreiheit D1 einen Minimalabstand unterschreitet, so dass aufgrund des Ein- oder Ausfederns des Kraftfahrzeugs eine Kollision beim Überfahren des Hindernisses H nicht ausgeschlossen werden kann. Zumindest der Einfederweg des Fahrwerks 5 wird mittels der Aktivierung der mechanischen Arretiervorrichtung 6 derart eingeschränkt, so dass die Gefahr, dass das Kraftfahrzeug 1 aufgrund der Federbewegung beim Überfahren des Hindernisses H aufsetzt, minimiert ist. Ist das Fahrwerk 5 mechanisch arretiert, so wird vorzugsweise von der Auswerteeinheit 4 an eine Bordelektronik ein Steuersignal gesendet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf entsprechende niedrige Geschwindigkeiten zu limitieren und somit die Gefahr einer Überlastung des Fahrwerks 5 zu reduzieren.
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Die mechanische Arretierung ist dergestalt, dass der Einfederweg der Dämpfereinheit oder Dämpfereinheiten des Fahrwerks beschränkt ist, jedoch ein Ausfedern, bei dem sich die Fahrzeugkarosserie entgegen des Einfederwegs bewegt, weiterhin ermöglicht ist. Damit ist weitgehend sichergestellt, dass alle Fahrzeugräder auch beim Überfahren des Hindernisses H Bodenkontakt zum Fahrbahnbereich F halten. Insbesondere ist bei Kraftfahrzeugen mit Starrachsen eine Achsverschränkung ermöglicht.
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Die mechanische Arretiervorrichtung 6 ist beispielsweise als verstellbarer Einfederanschlag ausgebildet, so dass das Einfedern des Kraftfahrzeugs 1 beim Überfahren des Hindernisses H vermeidbar ist.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel fixiert die mechanische Arretiervorrichtung 6 sowohl den Ein- und den Ausfederweg der Dämpfereinheiten. Die Federung des Fahrwerks ist somit weitgehend starr arretiert.
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Weiterhin ist vorgesehen, eine Erfassung des unter dem Kraftfahrzeug 1 liegenden Fahrbahnbereichs F im Stillstand des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug 1 für eine längere Zeit abgestellt werden soll, durchzuführen. Wird das Kraftfahrzeug 1 über einem Hindernis H abgestellt, so besteht auch dann die Gefahr einer Unterbodenbeschädigung, wenn das Hindernis H zunächst eine zum Überfahren des Hindernisses H unbedenkliche Hindernishöhe D2 aufweist. Grund hierfür ist, dass sich insbesondere bei längeren Parkzeiten ein Druckverlust in Komponenten des höhenverstellbaren Fahrwerks 5 einstellen kann, der ein Absacken der Fahrzeugkarosserie bewirkt. Beispielsweise kann ein solcher Druckverlust in der Dämpfereinheit auftreten, die als pneumatische oder hydraulische Dämpfereinheit ausgeführt ist.
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Durch die mechanische Arretierung des Einfederwegs kann insbesondere bei der pneumatischen oder hydraulischen Dämpfereinheit ein späteres Absacken der Fahrzeugkarosserie und damit ein späteres Aufsetzen des Kraftfahrzeugs 1 verhindert werden, falls dieses auf einem unebenen Fahrbahnbereich F abgestellt wird. Alternativ dazu kann bei einem auftretenden Druckverlust entsprechend die pneumatische oder hydraulische Dämpfereinheit wieder mit Druck beaufschlagt werden, um ein Absinken der Fahrzeugkarosserie zu reduzieren. Ebenso schränkt die mechanische Arretierung das Einfedern im Stand ein, welches beispielsweise durch ein Be- oder Entladen des Kraftfahrzeugs 1 oder durch das Ein- oder Aussteigen von Personen verursacht ist. Zusätzlich kann bei erkanntem Hindernis H das Fahrwerk 5 im Stand automatisch angehoben werden, so dass ein sicheres Be- und Entladen des Kraftfahrzeugs 1 ermöglicht ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zusätzlich bei einem erkannten Hindernis H ein akustisches oder visuelles Warnsignal an den Fahrzeugführer ausgegeben. Dazu steht die Auswerteeinheit 4 mit einer Anzeigevorrichtung 7 in einer Wirkverbindung. Beispielsweise ist die Anzeigevorrichtung 7 in einem Armaturenbrett oder einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs 1 integriert und weist zur Ausgabe des Warnsignals entsprechend Lautsprecher und/oder Kontrollleuchten auf. Insbesondere kann so der Fahrzeugführer frühzeitig vor Hindernissen H gewarnt werden, welche auch eine kritische Hindernishöhe D2 überschreiten, so dass ein sicheres Überfahren auch bei Anheben der Fahrzeugkarosserie nicht mehr sichergestellt werden kann. Damit ist dem Fahrzeugführer die Möglichkeit gegeben, auf die Gefahrensituation adäquat zu reagieren und beispielsweise eine Bremsung oder ein Ausweichmanöver einzuleiten. Bei einem Abstellen des Kraftfahrzeugs 1 wird überprüft, ob der unter dem Kraftfahrzeug 1 liegende Fahrbahnbereich F Erhebungen aufweist und der Fahrzeugführer gegebenenfalls davor gewarnt, dass sich die Stelle nicht zum Parken eignet.
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Der Bodenfreiheitsassistent 2 ist besonders dazu geeignet, Beschädigungen im Unterbodenbereich eines Nutzfahrzeugs oder eines Personenkraftfahrzeugs zu reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Bodenfreiheitsassistent
- 3
- Sensoreinheit
- 4
- Auswerteeinheit
- 5
- Fahrwerk
- 6
- Arretiervorrichtung
- 7
- Anzeigevorrichtung
- D1
- Bodenfreiheit
- D2
- Hindernishöhe
- F
- Fahrbahnbereich
- H
- Hindernis
- V
- Fahrzeughochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009040170 A1 [0006]
