DE102015220662A1 - Vermeiden eines Überschlags eines Fahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Zur Vermeidung eines Überschlags eines Fahrzeugs (10) wird eine Bremswirkung (a; F) des Fahrzeugs (10) erfasst und ein Schwerpunkt des Fahrzeugs (10) nach hinten und nach unten abhängig von der erfassten Bremswirkung (a; F) verlagert.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um einen Überschlag eines Fahrzeugs (insbesondere eines Motorrads) zu vermeiden.
- Die
DE 101 20 852 A1 beschreibt ein Fahrzeug, insbesondere ein Zweiradfahrzeug, bei welchem die Federsysteme der Radaufhängung bei einem Aufprall des Fahrzeugs veränderbar sind. Um zu verhindern, dass sich das Fahrzeug beim Aufprall gegen ein Hindernis hinten hochstellt, wird beim oder kurz vor dem Aufprall der Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs und der Aufsaßen abgesenkt. - Die
DE 10 2012 210 028 A1 offenbart das Erkennen einer kritischen Fahrsituation und das Auslösen einer pyrotechnischen Einrichtung, um Gasdruck auf ein Dämpfungsfluid zur Dämpfung des Fahrzeugs aufzubauen. Damit soll eine ungünstige Kipplage verhindert werden. - Die
DE 10 2005 018 484 A1 detektiert eine Überschlaggefahr eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motorrads, anhand eines Quotienten aus einer Längsbeschleunigung und einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs. Wenn dieser Quotient in einem kritischen Bereich liegt, wird der Bremsdruck am Vorderrad verringert. - Gerade bei modernen Motorrädern werden die Radstände immer kürzer. Dadurch nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, dass sich das Motorrad bei einem Bremsvorgang, insbesondere bei einer Notbremsung, überschlägt.
- Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die Wahrscheinlichkeit eines Überschlags eines Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang zu verringern.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug nach Anspruch 9 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. Diese Vorrichtung umfasst Steuermittel und Erfassungsmittel. Dabei sind die Erfassungsmittel ausgestaltet, um eine Bremswirkung des Fahrzeugs, d.h. das Ausmaß eines Abbremsens des Fahrzeugs, zu erfassen. Die Steuermittel sind ausgestaltet, um einen Schwerpunkt des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der vorher erfassten Bremswirkung nach hinten und nach unten zu verlagern.
- Der Schwerpunkt des Fahrzeugs entspricht dabei insbesondere dem Schwerpunkt des Fahrzeugs einschließlich des Fahrers und eventuell eines oder mehrerer Mitfahrer. Der Schwerpunkt ist dabei insbesondere in seiner Lage bezüglich eines Vorderrads (bzw. einer Vorderradachse) und eines Hinterrads (bzw. einer Hinterradachse) des Fahrzeugs definiert. Wenn sich beispielsweise der Abstand zwischen dem Vorderrad und dem Hinterrad verkleinert, indem das Hinterrad näher zu dem Vorderrad bewegt wird, verkürzt sich der Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Hinterrad, was erfindungsgemäß ebenfalls als Verlagerung des Schwerpunkts nach hinten angesehen wird. Mit anderen Worten sind die Steuermittel erfindungsgemäß insbesondere ausgestaltet, um abhängig von der erfassten Bremswirkung zum einen den Schwerpunkt nach unten zu verlagern und zum anderen den Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Hinterrad (bzw. der Hinterradachse) des Fahrzeugs zu verkürzen.
- Eine weitere Erläuterungsvariante betrifft eine Radaufstandslast bezüglich des Fahrzeugs. Indem sich der Schwerpunkt nach hinten verlagert, erhöht sich die auf das Hinterrad bzw. auf die Hinterradachse einwirkende Radaufstandslast. Mit anderen Worten sind die Steuermittel erfindungsgemäß insbesondere ausgestaltet, um abhängig von der erfassten Bremswirkung zum einen den Schwerpunkt nach unten zu verlagern und zum anderen die auf das Hinterrad (bzw. auf die Hinterradachse) des Fahrzeugs einwirkende Radaufstandslast zu erhöhen.
- Indem abhängig von der Bremswirkung der Schwerpunkt des Fahrzeugs nach hinten und nach unten verlagert wird, wird vorteilhafterweise das Risiko eines Überschlags des Fahrzeugs vermindert. Die Lage des Schwerpunkts kann dabei anhand einer Funktion oder anhand eines Kennfeldes ausgehend von der erfassten Bremswirkung (und eventuell weiteren Parametern) bestimmt werden. Anschließend kann ein Mechanismus des Fahrzeugs betätigt werden, um den Schwerpunkt des Fahrzeugs in diese vorher bestimmte Lage zu verschieben oder zu verlagern.
- Dabei können die Steuermittel derart ausgestaltet sein, dass die Steuermittel den Schwerpunkt erst dann nach unten und hinten verlagern, wenn die erfasste Bremswirkung größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. D.h. bei einer geringen Bremswirkung (kleiner als der Schwellenwert) wird der Schwerpunkt durch die vorliegende Erfindung nicht verändert.
- Um die Bremswirkung zu erfassen, können die Erfassungsmittel ausgestaltet sein, um eine negative Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder um eine mit einem Bremssystem des Fahrzeugs erzeugte Bremskraft (Bremsdruck) des Fahrzeugs zu erfassen. Mit anderen Worten kann die Bremswirkung erfindungsgemäß anhand der negativen Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder anhand der auf eine oder mehrere Bremsen des Fahrzeugs einwirkenden Bremskraft erfasst werden. Dadurch können die Steuermittel den Schwerpunkt abhängig von der erfassten negativen Beschleunigung und/oder abhängig von der erfassten Bremskraft verlagern.
- Die Bremskraft oder der Bremsdruck kann anhand entsprechender Eingabegrößen des Bremssystems des Fahrzeugs ermittelt werden. Die negative Beschleunigung kann beispielsweise durch einen entsprechenden Beschleunigungssensor erfasst werden. Dabei sind die negativen Beschleunigungswerte, bei welchen die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, vom Betrag her wesentlich geringer (z.B. kleiner als 20 m/s2) als bei Beschleunigungssensoren (Crashsensoren), mit welchen ein Aufprall des Fahrzeugs erfasst wird.
- Darüber hinaus können die Erfassungsmittel ausgestaltet sein, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen. In diesem Fall können die Steuermittel den Schwerpunkt auch abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs verlagern.
- Des Weiteren können die Erfassungsmittel ausgestaltet sein, um eine Steigung einer Fahrbahn zu erfassen, auf welcher das Fahrzeug aktuell fährt. In diesem Fall können die Steuermittel ausgestaltet sein, um den Schwerpunkt auch abhängig von der aktuellen Steigung der Fahrbahn zu verlagern.
- Indem zusätzlich zur Bremswirkung des Fahrzeugs noch andere aktuelle Parameter bezüglich des Fahrzeugs (Geschwindigkeit und Steigung) berücksichtigt werden, kann die Verlagerung des Schwerpunkts vorteilhafterweise noch genauer an die aktuelle Situation des Fahrzeugs angepasst werden.
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine weitere Vorrichtung zum Vermeiden eines Überschlags eines Fahrzeugs bereitgestellt. Diese weitere Vorrichtung umfasst neben den Steuermitteln und den Erfassungsmitteln auch eine Federung von Hinterrad des Fahrzeugs und eine weitere Federung für ein Vorderrad des Fahrzeugs. Wie bei der vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Erfassungsmittel ausgestaltet, um eine Bremswirkung des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuermittel der weiteren Vorrichtung sind ausgestaltet, um eine Federrate der Federung für das Hinterrad abhängig von der erfassten Bremswirkung unterschiedlich zu der weiteren Federung für das Vorderrad einzustellen.
- Dabei können die Steuermittel der weiteren Vorrichtung derart ausgestaltet sein, dass die Steuermittel die Federrate(n) erst dann verändern, wenn die erfasste Bremswirkung größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist. D.h. bei einer geringen Bremswirkung (kleiner als der Schwellenwert) werden die Federrate der Federung des Hinterrads und/oder die Federrate der weiteren Federung des Vorderrads durch die vorliegende Erfindung nicht verändert.
- Beispielsweise können die Steuermittel der weiteren Vorrichtung ausgestaltet sein, um die Federrate der Federung für das Hinterrad abhängig von der erfassten Bremswirkung einzustellen, während die Federrate der weiteren Federung nicht (abhängig von der erfassten Bremswirkung) verändert wird. Beispielsweise kann die Federrate der Federung für das Hinterrad anhand einer Funktion oder anhand eines Kennfeldes ausgehend von der erfassten Bremswirkung (und eventuell weiteren Parametern) bestimmt und dann entsprechend eingestellt werden.
- Die Federrate einer Federung kann eingestellt werden, indem beispielsweise eine Luftfederung eingesetzt wird. Durch eine Steuerung des Drucks innerhalb der Luftfederung wird die Federrate beeinflusst. Dabei gilt, dass die Federrate erhöht wird, indem der Druck erhöht wird, und die Federrate verringert wird, indem der Druck verringert wird.
- Wenn die Federrate der Federung für das Hinterrad im Vergleich zur Federrate der weiteren Federung für das Vorderrad abhängig von der erfassten Bremswirkung verringert oder abgesenkt wird, verlagert sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs insbesondere nach unten (näher zur Fahrbahn) und nach hinten (d.h. in der zur Fahrrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzten Richtung bzw. weg vom Vorderrad). Mit anderen Worten stellt die weitere erfindungsgemäße Vorrichtung in gewisser Weise eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung darauf.
- Es existieren allerdings erfindungsgemäß weitere Möglichkeiten, den Schwerpunkt des Fahrzeugs nach hinten und nach unten abzusenken, ohne dass die Federrate der Federung für das Vorderrad oder Hinterrad verändert werden muss. Beispielsweise könnte der Sitz des Fahrers durch einen entsprechenden Mechanismus des Fahrzeugs nach hinten und/oder nach unten verlagert werden.
- Es sei darauf hingewiesen, dass die Verringerung der Federrate für das Hinterrad insbesondere dazu führt, dass sich zum einen der Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Hinterrad verkürzt und dass sich zum anderen die auf das Hinterrad einwirkende Radaufstandslast vergrößert.
- Für die Federrate gilt insbesondere, dass die Federrate eine monoton abnehmende Funktion der Bremswirkung, eine monoton abnehmende Funktion der Geschwindigkeit, und/oder eine monoton steigende Funktion der Steigung ist. Die Steigung kann beispielsweise anhand eines Neigungssensors des Fahrzeugs erfasst werden.
- Mit anderen Worten wird die Federrate insbesondere umso weicher bzw. kleiner bestimmt und dann eingestellt, je größer die Bremswirkung ist, je größer die Geschwindigkeit ist und/oder je kleiner die Steigung ist (das gilt auch für eine negative Steigung, d.h. umso größer das Gefälle desto weicher bzw. kleiner wird die Federrate eingestellt). Die Federrate kann dabei anhand einer Funktion oder anhand eines Kennfeldes ausgehend von der Bremswirkung, der Geschwindigkeit und der Steigung bestimmt und eingestellt werden.
- Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann auch eine Funktion, welche die Federrate abhängig von der Bremswirkung bestimmt, in Abhängigkeit von der Steigung bestimmt und dann die Federrate abhängig von der Bremswirkung anhand dieser Funktion bestimmt und eingestellt werden. In diesem Fall ist die Steigung der Funktion für alle Funktionswerte umso größer ist, je größer die Steigung der Fahrbahn ist. Bei einer Bergabfahrt gilt dann, dass die Steigung der Funktion für alle Funktionswerte umso kleiner ist, je größer das Gefälle der Fahrbahn ist.
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
- Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dieses erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:
- • Erfassen einer Bremswirkung des Fahrzeugs.
- • Verlagern eines Schwerpunkts des Fahrzeugs nach hinten und nach unten in Abhängigkeit von der vorher erfassten Bremswirkung.
- Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder der weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
- Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Motorräder, Quads und Fahrzeuge (z.B. dreirädrige Fahrzeuge) ohne Fahrgastzelle geeignet und erhöht vorteilhafterweise die Sicherheit bei Bremsvorgängen. 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 die Federrate in Abhängigkeit von der negativen Beschleunigung dargestellt. - In
2 ist die Federrate in Abhängigkeit von der Bremskraft dargestellt. - In
3 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. - In
1 sind drei verschiedene Funktionen dargestellt, welche jeweils für eine bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Federrate FR in Abhängigkeit von der negativen Beschleunigung a des Fahrzeugs darstellen. Jede der drei Funktionen ist monoton fallend, was bedeutet, dass die Federrate FR der Federung des Hinterrads des Fahrzeugs umso geringer und damit die Federung umso weicher eingestellt wird, je größer (vom Betrag) die negative Beschleunigung a, welche der Bremswirkung des Fahrzeugs entspricht, ist. - In ähnlicher Weise sind in
2 drei verschiedene Funktionen dargestellt, welche jeweils für eine bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Federrate FR in Abhängigkeit von der Bremskraft F des Fahrzeugs, die mit dem Bremsdruck korrespondiert, angeben. Auch diese drei Funktionen sind monoton fallend, was bedeutet, dass die Federrate FR der Federung des Hinterrads des Fahrzeugs umso geringer und damit die Federung umso weicher eingestellt ist, je größer die Bremswirkung bzw. die Bremskraft F des Fahrzeugs ist. - Jede der drei Funktionen in den
1 und2 beschreibt die Beziehung zwischen der Federrate FR und der negativen Beschleunigung a bzw. der Bremskraft F für eine bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Dabei gilt für jede der drei Funktionen, dass für eine bestimmte negative Beschleunigung a bzw. für eine bestimmte Bremskraft F die Federrate FR umso kleiner ist, je größer die der Funktion entsprechende Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. - In
3 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug oder Motorrad10 dargestellt, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung20 umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung20 umfasst neben Steuermitteln1 und Erfassungsmitteln2 eine Federung3 eines Hinterrads4 des Fahrzeugs10 . Darüber hinaus sind in3 ein Vorderrad6 des Fahrzeugs10 und eine weitere Federung5 für dieses Vorderrad6 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen7 ist eine Bremse des Hinterrads4 und mit dem Bezugszeichen8 eine Bremse des Vorderrads6 bezeichnet. - Die Erfassungsmittel
2 sind ausgestaltet, um entweder die negative Beschleunigung a oder die aktuelle Bremskraft F des Fahrzeugs10 zusätzlich zur aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs10 zu erfassen. Je nachdem, ob die Federrate F abhängig von der negativen Beschleunigung a oder von der Bremskraft F eingestellt wird, wird anhand der erfassten aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs10 eine entsprechende von der Geschwindigkeit abhängige Funktion ausgewählt. Mit Hilfe der ausgewählten Funktion stellen die Steuermittel1 dann die Federrate FR der Federung3 des Hinterrads4 ein, um den Schwerpunkt des Fahrzeugs10 nach hinten und nach unten zu verlagern, um dadurch ein Abheben des Hinterrads4 des Fahrzeugs10 und damit einen Überschlag des Fahrzeugs10 bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs10 zu verhindern. Anders ausgedrückt stellt die vorliegende Erfindung eine situationsbedingte Steuerung einer Hinterachsfederung bereit, um dadurch einen Überschlag zu vermeiden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Steuermittel
- 2
- Erfassungsmittel
- 3
- Federung des Hinterrads
- 4
- Hinterrad
- 5
- Federung des Vorderrads
- 6
- Vorderrad
- 7
- Bremse des Hinterrads
- 8
- Bremse des Voderrads
- 10
- Motorrad
- 20
- Vorrichtung
- a
- Beschleunigung des Fahrzeugs
- F
- Bremskraft des Fahrzeugs
- FR
- Federrate der Federung des Hinterrads
- 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 10120852 A1 [0002]
- DE 102012210028 A1 [0003]
- DE 102005018484 A1 [0004]
Claims (10)
- 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 Bremswirkung (a; F) des Fahrzeugs (10 ) zu erfassen, wobei die Steuermittel (1 ) ausgestaltet sind, um einen Schwerpunkt des Fahrzeugs (10 ) abhängig von der erfassten Bremswirkung (a; F) nach hinten und nach unten zu verlagern. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (
2 ) ausgestaltet sind, um als die Bremswirkung eine negative Beschleunigung (a) des Fahrzeugs (10 ) oder eine auf eine Bremse (7 ,8 ) des Fahrzeugs (10 ) einwirkende Bremskraft (F) des Fahrzeugs (10 ) zu erfassen, und dass die Steuermittel (1 ) ausgestaltet sind, um den Schwerpunkt abhängig von der erfassten negativen Beschleunigung (a) oder abhängig von der erfassten Bremskraft (F) zu verlagern. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (
2 ) ausgestaltet sind, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10 ) zu erfassen, und dass die Steuermittel (1 ) ausgestaltet sind, um den Schwerpunkt abhängig von der Geschwindigkeit zu verlagern. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (
2 ) ausgestaltet sind, um eine Steigung einer Fahrbahn zu erfassen, auf welcher das Fahrzeug (10 ) fährt, und dass die Steuermittel (1 ) ausgestaltet sind, um den Schwerpunkt abhängig von der Steigung zu verlagern. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (
20 ) eine Federung (3 ) für ein Hinterrad (4 ) des Fahrzeugs (10 ) und eine weitere Federung (5 ) für ein Vorderrad (6 ) des Fahrzeugs (10 ) umfasst, dass die Steuermittel (1 ) ausgestaltet sind, um eine Federrate (FR) der Federung (3 ) für das Hinterrad (4 ) abhängig von der erfassten Bremswirkung (a; F) unterschiedlich zu der weiteren Federung (5 ) für das Vorderrad (6 ) einzustellen. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federrate (FR) eine monoton abnehmende Funktion der Bremswirkung (a; F) ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federrate (FR) eine monoton abnehmende Funktion der Geschwindigkeit ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federrate (FR) eine monoton steigende Funktion der Steigung ist.
- Verfahren zum Vermeiden eines Überschlags für ein Fahrzeug (
10 ), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen einer Bremswirkung (a; F) des Fahrzeugs (10 ), und Verlagern eines Schwerpunkts des Fahrzeugs (10 ) nach hinten und nach unten abhängig von der erfassten Bremswirkung (a; F). - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahren zur Durchführung der von der Vorrichtung (
20 ) nach einem der Ansprüche 1–8 realisierten Funktion ausgestaltet ist.
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