DE19806039A1

DE19806039A1 - Erweiterung der Knautschzone bei PKW bzw. KFZ

Info

Publication number: DE19806039A1
Application number: DE1998106039
Authority: DE
Inventors: Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-19

Description

Ziel dieser Entwicklung ist es, die passive Sicherheit bei einem PKW bei einem schweren Un fall zu erhöhen, ohne dabei die äußeren Abmessungen des Fahrzeugs vergrößern zu müssen. Dazu habe wurde ein System entwickelt, das in der Lage ist, einen unmittelbar bevorstehenden Aufprall auf ein Hindernis sicher zu erkennen und über eine Mechanik die Knautschzone so zu vergrößern daß dadurch ein besserer Schutz für die Fahrzeuginsassen gewährleistet wird.

Lösung

Grundsätzlich besteht dieses System aus zwei Komponenten:

1.: einer Recheneinheit, die mit Hilfe eines Radars oder Ultraschall- oder Infra rotsensoren, sowie aus Daten über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit er rechnen kann, ob in kürzester Zeit ein Gegenstand so heftig mit dem Fahrzeug kollidieren wird, daß die normale Knautschzone des Fahrzeuges nicht mehr aus reichen würde, um die Fahrzeuginsassen ausreichend zu schützen.

2.: aus einer Deformationseinheit, die noch vor dem Zusammenstoß die Stoß stange nach vorne schiebt, und gleichzeitig mit Hilfe geeigneter Deformations körper die effektive Knautschzone vergrößert.

Somit besteht einerseits die Möglichkeit, bei Autos, die bauartbedingt über nur wenig Knautschzone verfügen, (wie z. B. Kleintransporter) das Sicherheitsniveau auf akzeptable Werte anzuheben, oder aber relativ sichere Autos, (wie z. B. Li mousinen) noch sicherer zu machen.

Zu 1.: Um ein derartiges System verwirklichen zu können, ist eine Sensorik notwendig, die einerseits einen drohenden Unfall sicher erkennen kann, aber an dererseits einen Unfall zuverlässig von einer kritischen Situation unterscheiden kann. Dabei wird generell die Tatsache genutzt, daß dieses System nur für wirklich schwere Unfälle gedacht ist, da leichte Unfälle problemlos von der sta tische Knautschzone abgefangen werden können. Somit sind Situationen, die im Grenzbereich zwischen Unfall und lediglich kritischer Situation liegen, für das System uninteressant.

Dafür ist eine Sensorik notwendig, die in der Lage ist, Hindernisse, die sich un mittelbar vor dem Fahrzeug befinden, erkennen zu können, und abschätzen zu können, wie schnell sich ein derartiges Hindernis auf das Fahrzeug relativ zum Fahrzeug zubewegt. Diese Sensorik kann entweder mit Radar oder Ultraschall (1.1) oder mit Infrarot (1.2) verwirklicht werden.

Die Lösungen mit Radar und mit Ultraschall sind praktisch identisch, somit wird nur die Lösung mit Radar beschrieben. Ein Rechner sendet mit Hilfe einer geeig neten Quelle, welche sich genau in der Mitte der vorderen Stoßstange befindet, Radarwellen einer bestimmten Frequenz und Modulation nach vorne aus. Diese Wellen müssen so gebündelt sein, daß sie parallel zur Straße verlaufen, sich aber horizontal kreisförmig ausbreiten. Weiter ist jeweils ein Empfänger links und rechts außen am Fahrzeug notwendig, und zwar derart, daß diese Empfänger das reflektierte Signal eines eventuell auftretenden Hindernisses wieder aufneh men und an den Rechner zurücksenden können. Da die Empfänger einen gewis sen Abstand zueinander haben, ist der Rechner jederzeit in der Lage, die Position jedes Hindernisses, welches sich vor ihm befindet, genau zu definieren, und zwar mit Hilfe der Laufzeit und der Laufzeitverschiebung, weiche sich durch der Abstand der beiden Empfänger ergibt. Weiter kann der Rechner mit Hilfe der Frequenzänderung, welche durch den Dopplereffekt entsteht, und der eige nen Fahrzeuggeschwindigkeit errechnen, wie schnell sich ein Gegenstand auf das Fahrzeug zu bewegt.

Interessant für die Auswertung sind lediglich Positionspunkte, die sich innerhalb einer Zone direkt vor dem Fahrzeug befinden. Dies kann sehr einfach realisiert werden, da jeder Punkt in dieser Zone einen ganz bestimmten Wert bei Laufzeit und Laufzeitverschiebung besitzt.

Um Fehlauslösungen zu vermeiden, ist die Zone so gewählt, daß diese etwas außerhalb jenes Bereiches beginnt, in dem ein Aufprall auf ein Hindernis zu einer Gefahr für die Fahrzeuginsassen werden könnte. Aufschläge außerhalb dieser Zone stellen deshalb kein großes Problem dar, da bei einem zu stark versetzten Aufprall das Fahrzeug eher abgelenkt als zusammengestaucht wird. Jedes Fahrzeug hat bauartbedingt Grenzen, wie schnell es entweder seinen Kurs oder seine Geschwindigkeit ändern kann. Diese Grenze wird hauptsächlich durch die Fahreigenschaften des Autos und die Haftung der Reifen bestimmt. Wenn sich nun ein Hindernis mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer bestimmten Bahn au-das Fahrzeug zu bewegt, kann der Rechner aus den Daten der Sensoren und fest programmierten Fahrzeugparametern errechnen, ob ein Ausweichen physikalisch überhaupt noch möglich ist oder nicht. Bei den Fahr zeugparametern können problemlos die Maximaldaten über Brems- und Aus weichvermögen verwendet werden, da das System einerseits ohnehin nur dann auslöst, wenn dieser Grenzbereich eindeutig überschritten wurde, und sich an dererseits bei extrem widrigen Bedingungen, wie z. B. Glatteis, meist nur Blech schäden ereignen, welche für das System ohnehin uninteressant sind.

Das System mit Infrarotsensoren arbeitet im Prinzip genauso wie das System mit Radar, jedoch mit zwei kleinen Unterschieden: Zum einen werden beim In frarotsystem zwei Sende- und Empfangseinheiten benötigt, welche sich jeweils schräg an den äußeren Begrenzungsflächen der Zone befinden. Dadurch wird auch hierbei die Zone vor dem Fahrzeug permanent abgetastet. Da aus physika lischen Gründen bei Licht der Dopplereffekt nicht auftritt, kann hierbei lediglich aufgrund der Laufzeitänderung die Näherungsgeschwindigkeit errechnet wer den.

Ferner wird bei dieser Art von Sensor nicht die Laufzeit, sondern die Interferenz zwischen dem gesendeten Licht und dem reflektierten Licht gemessen. Zur ge nauen Bestimmung des Hindernisses wird auch hierbei der Abstandsunterschied zwischen den beiden Sensoren verwendet. Ansonsten funktioniert die Berech nung genauso wie zu Radar/Ultraschall (1.1) erläutert.

Zu 2.: Erkennt die Elektronik daß ein Unfall unvermeidbar ist, zündet diese zwei pyrotechnische Zylinder, welche in der Lage sind, die Stoßstange in extrem kur zer Zeit ein Stück nach vorne zu drücken. Die Stoßstange muß so stabil ausge führt sein, daß sie in der Lage ist, die bei einem Unfall auftretenden Kräfte auf einen Deformationsapparat zu übertragen, welcher sich hinter der Stoßstange befindet und noch vor dem Unfall auseinandergefaltet wird. Dadurch wird die Knautschzone entscheidend verlängert.

Da die Zeit, die der Mechanik nach dem Erkennen des Unfalles bleibt, um die erweiterte Knautschzone aufzubauen, mit zunehmender Geschwindigkeit immer kleiner wird, muß auch die Geschwindigkeit als Auslösekriterium in die Berech nung miteinfließen. Dies wird dadurch verwirklicht, daß der letzte Meßpunkt vor der Entscheidung, ob ein Unfall eintreten wird ober nicht, mit zunehmender Geschwindigkeit immer weiter nach vorne verlegt wird. Das ist deshalb mög lich, da sich Fahrzeuge mit zunehmender Geschwindigkeit immer träger verhal ten, und auch die Reaktionswege der Fahrer immer länger werden. Um Fehlauslösungen durch Fußgänger und hektische Situationen im dichten Stadt verkehr zu vermeiden und Fußgänger durch die hervorschießende Stoßstange auf keinen Fall zu gefährden, darf das System erst ab einer Geschwindigkeit von ca. 20-30 km/h aktiv geschaltet werden.

Das Gesamtkonzept ist zusätzlich in den beiliegenden zwei Blatt Zeichnungen kurz erläutert.

Claims

Anordnung zur Erweiterung der Knautschzone bei einem KFZ, gekennzeichnet durch
- - eine Recheneinheit, die mit Hilfe eines Radars oder Ultraschall- oder Infrarot sensoren, sowie aus Daten über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit errechnen kann, ob in kürzester Zeit ein Gegenstand so heftig mit dem Fahrzeug kollidieren wird, daß die normale Knautschzone des Fahrzeuges nicht mehr ausreichen würde, um die Fahrzeuginsassen ausreichend zu schützen, sowie durch
- - eine Deformationseinheit, die noch vor dem Zusammenstoß die Stoßstange nach vorne schiebt, und gleichzeitig mit Hilfe geeigneter Deformationskörper die effektive Knautschzone strukturell vergrößert wird.