VERFAHREN ZUR SCHADENSBEGRENZUNG BEI TEILÜBERDECKTER FRONTALKOLLISION UND KRAFTFAHR- ZEUG MIT EINER DAZU DIENENDEN VORRICHTUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schadensbegrenzung bei teilüber- deckter Frontalkollision zweier Kraftfahrzeuge und ein Kraftfahrzeug mit einer dazu dienenden Vorrichtung. Unter einer teilüberdeckten Frontalkol- lision ist eine Frontalkollision zu verstehen, bei der die Fahrzeuge sich mit im wesentlichen parallelen, aber seitlich gegeneinander versetzten Rich- tungsvektoren aufeinander zu bewegen. Die Kollisionszone ist somit nur ein seitlicher Teil des Vorderwagens.

Dieser seitliche Teil vor der Fahrgastzelle ist bei Fahrzeugen gewöhnlich weniger steif als der mittlere Teil vor der Fahrgastzelle und nimmt auch weniger Kollisionsenergie auf, sodass die Verformungen der Fahrgastzelle erheblich sind. Es besteht insbesondere die Gefahr, dass das jeweilige Rad in den Passagierraum eindringt, man spricht von einer Intrusionszone. Dar- über hinaus tritt bei solchen Kollisionen in der Regel noch ein besonders gefährliches Phänomen auf : Bereits bei relativ kleiner Überdeckung verha- ken sich die kollisionsseitigen Vorderräder der beiden Fahrzeuge ineinan- der. Dadurch wirken nicht nur besonders starke Längskräfte auf die Räder,

die sie zum Passagierraum stoßen, sondern die beiden Fahrzeuge werden teilweise formschlüssig miteinander verbunden und so deren Vorbeigleiten aneinander verhindert. Durch die kinetische Energie der beiden aussermit- tig aufeinander treffenden Fahrzeuge wird den beiden dann ineinander ver- hakten Fahrzeugen noch ein Drall um die Hochachse erteilt.

Dieses Phänomen ist in der Literatur unter eben dem Namen"Verhaken" bekannt. Als Gegenmaßnahme ist aus der WO 02/094618 Al-von der die Erfindung ausgeht-bekannt, dass durch ein eine beginnende oder kurz be- vorstehende Kollision meldendes Signal explosionsartig und unwiderruf- lich ein derartiges Einschlagen der lenkbaren Vorderräder ausgelöst wird, dass die Radebene des kollisionsseitigen Rades die vertikale Längsmitten- ebene des Fahrzeuges vor diesem schneidet. Durch diesen"positiven" Lenkeinschlag des kollisionsseitigen Rades kann sich dieses nicht im kolli- sionsseitigem Rad des Kollisionsgegners verhaken ; die Außenseite der Fel- ge des Rades wirkt vielmehr als Schutzschild, an dem das Gegenfahrzeug beziehungsweise dessen kollisionsseitiges Rad abgleitet. Um dem dabei ausgeübten Stoßmoment um die Gierachse entgegenzuwirken, wird das kollisionsabseitige Rad gegensinnig, also ebenfalls einwärts eingeschlagen.

Dann bildet der Grundriss der Radebene ein V mit vor dem Fahrzeug lie- gender Spitze.

Diese Vorgangsweise ist aber in zweierlei Hinsicht noch unzureichend : 1°. Wenn die Kollision stattfindet, wirkt auf das Fahrzeug ein Stoßmoment um die Gierachse, das es aus der Bahn schleudert.

2° Wenn die Kollision im letzten Moment noch verhindert wird, also bei bereits eingeschlagenen Rädern doch nicht stattfindet, ist das Fahrzeug un- lenkbar und es kann nicht weitergefahren werden weil die Räder unwider- ruflich eingeschlagen sind.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, in diesen beiden Hin- sichten Abhilfe zu schaffen. Es soll das stoßbedingte Giermoment mini- miert werden und nach einer doch-nicht-stattgefunden-habenden Kollision weitergefahren werden können. Erfindungsgemäß wird das dadurch er- reicht, dass nach der Kollision, oder wenn die Kollision doch nicht stattge- funden hat, die lenkbaren Räder wieder in die Ausgangsposition zurückbe- wegt werden.

Vorzugsweise wird das erste Signal erzeugt, indem die von einem Sensor repetitiv aufgenommenen Richtungs-und Entfernungsdaten anhand von Kriterien ausgewertet werden, und abgegeben, wenn das Resultat der Aus- wertung eine Kollisionswahrscheinlichkeit feststellt, die über einem vorge- gebenen Wert liegt (Anspruch 2).

Je nachdem, welche der beiden Situationen vorliegt, werden die Räder in verschiedener Weise in die Ausgangsposition zurückbewegt : Entweder die tatsächlich aufgetretene Kollision wird von einem Sensor (einem Verzöge- rungssensor) festgestellt, der ein zweites Signal abgibt, woraufhin das kol- lisionsseitige lenkbare Rad in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird und das nicht kollisionsseitige Rad noch eingeschlagen bleibt (Anspruch 3). Das nicht kollisionsseitige Rad wird erst dann in die Ausgangsstellung zurückbewegt, wenn die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges nahezu Null ist (Anspruch 4). Damit wird der durch die Kollision verursachten Fahr- zeugdrehung um die Gierachse entgegengewirkt und eine mögliche Sekun- därkollision verhindert. Wenn ein Giergeschwindigkeitssensor vorhanden ist, kann die Zeit, während der das nicht kollisionsseitige Rad eingeschla- gen bleibt, genau dosiert werden.

Oder es werden in der anderen Situation, der doch-nicht-stattgefunden- habenden Kollision, bei Ausbleiben des zweiten Signales innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, beide Räder wieder in ihre Ausgangsposition zu- rückbewegt (Anspruch 5). Die Ausgangsposition ist vorzugsweise die Po- sition vor dem ersten Signal (das die Wahrscheinlichkeit einer Kollision vorhersagt), weil der Fahrer angesichts der bevorstehenden Kollision ver- zweifelte Ausweichversuche gemacht haben könnte. So kann die Fahrt un- gehindert fortgesetzt werden.

In Verfeinerung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das erste Signal das Einschlagen der Räder zu einem Zeitpunkt auslösen, der von der Annä- herungsgeschwindigkeit der beiden Fahrzeuge abhängt (Anspruch 6). Da- durch erreichen die Räder die eingeschlagene Stellung erst unmittelbar vor der Kollision.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern und ei- ner Lenkvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Lenkvorrich- tung mindestens ein reversibler Aktuator mit einer externen Kraftquelle vorgesehen ist, der über Verbindungselementen auf den Einschlag der lenkbaren Räder einwirkt, wobei der mindestens eine Aktuator auf Befehl eines Signales den gegensinnigen Einschlag beider gelenkten Räder be- wirkt (Anspruch 7). Unter Verbindungselementen sind Spurstangen, Lenkhebel und/oder dergleichen zu verstehen. Wesentlich ist, dass der Ak- tuator reversibel ist, das heisst, dass er auf Kommando auch wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehren kann. Vorzugsweise ist so ein Aktuator ein Elektromotor (Anspruch 9) mit entsprechenden Übersetzungs-bezie- hungsweise Übertragungsmitteln.

In der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind zwei Aktuatoren mit je einer eigenen externen Kraftquelle vorgesehen, wobei jeder Aktuator einem lenkbaren Rad zugeordnet ist (Anspruch 8). Dadurch wird die selektive Rückführung der lenkbaren Räder in die Ausgangsstellung möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar : Fig. 1 : Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, Fig. 2 : dasselbe in einer ersten Phase, Fig. 3 : dasselbe in einer zweiten Phase, unmittelbar vor Kollision, Fig. 4 : dasselbe in einer dritten Phase, während der Kollision, Fig. 5 : dasselbe in einer vierten Phase, unmittelbar nach Kollision, Fig. 6 : dasselbe in einer fünften Phase, nach Kollision, Fig. 7 : dasselbe in einer vierten Phase, wenn doch keine Kollision, Fig. 8 : Flussschaubild zu Fig. l..

Fig. 1 zeigt schematisch die Frontpartie eines für die Ausübung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ausgestatteten Kraftfahrzeuges. Sie besteht aus Rahmenlängsträgern 1, die an einer Bodenplatte 2 anschließen, welche ih- rerseits durch Schweller 3 seitlich begrenzt ist. Das vordere Ende des Kraftfahrzeuges wird von einem Stoßfänger 4 gebildet, der dem vorderen Teil der Fahrzeugkontur 5 (strichliert) folgt. Ein Motorgetriebeblock 6 ist nur angedeutet. An Aufhängungslagern 7, die an den Rahmenlängsträgern befestigt oder Teil eines Fahrschemels sind, sind beispielsweise Querlenker 8 geführt. In dieser Weise ist ein linkes Vorderrad 9 und ein rechtes Vor- derrad 10 aufgehängt.

Die beiden Vorderräder 9,10 sind in der üblichen Weise mittels Lenkhe- beln 13,14 schwenkbar, an denen eine linke Spurstange 15'und eine rech- te Spurstange 15"angreift. Zwischen diesen Spurstangenteilen 15', 15"ist ein Lenkgetriebe 16 und sind beiderseits des Lenkgetriebes erfindungsge- mäß reversible Aktuatoren 17 (17', 17") vorgesehen, die von einem Steuer- gerät 18 aus über Befehlsleitungen 19 angesteuert werden. Die Ansteue- rung besteht in Steuersignalen, die im Steuergerät 18 durch Auswertung der Signale eines ersten Sensors 20 gewonnen werden, der zweckmäßig auf der Seite der Straßenmitte angebracht ist, oder, noch besser, der Signale zweier derartiger Sensoren (20', 20"), einen auf jeder Seite, und/oder am Bug des Fahrzeuges. Ein derartiger Sensor ist beispielsweise ein Laserscanner von der in dem Artikel"Nahfeldüberwachung rund um das Fahrzeug : Der La- serscanner und seine Möglichkeiten zur Entlastung des Fahrers" (Autoren : Lages, Fürstenberg, Willhoeft, verteilt in Berlin am 03.05. 2003 beim VDI- Kongress"The driver in the 215t century") beschriebenen Bauart und Ar- beitsweise. Die Signale des ersten Sensors sind somit Richtungs-und Ent- fernungssignale in"real time". Weiters ist an einer geeigneten Stelle ein Verzögerungssensor 22 vorgesehen, der über Signalleitungen 23 mit dem Steuergerät 18 verbunden ist.

Die reversiblen Aktuatoren 17 (17', 17") wirken jeder jeweils auf einen der beiden Spurstangenteile 15', 15"oder direkt auf die Lenkhebel 13,14. Da- bei kann es sich um eine Zahnstangenlenkung oder um eine beliebige ande- re Lenkung handeln. Im Falle einer vollelektronischen Lenkung können die Aktuatoren 17 auch die Lenkservomotoren selbst sein.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäß ausgestattete Kraftfahrzeug (in Volllinie), das sich in Richtung und Geschwindigkeit gemäß dem Pfeil 30 fortbewegt, unmittelbar vor einer teilüberdeckten Frontalkollision mit einem Kollisi-

onsgegner 31 mit einer Kontur 32 (strichliert). Der Kollisionsgegner 31 braucht nicht erfindungsgemäß ausgestattet zu sein. Zu diesem Zeitpunkt hat die Strahlkeule des Sensors 20'den zukünftigen Kollisionsgegner 31 in Richtung und Entfernung bereits erfasst. Mit abnehmender Entfernung 24 steigt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision. Sobald diese einen vorgege- benen Wert erreicht hat (entsprechend einer ziemlich sicher bevorstehende Kollision) ergeht das erste Signal an die Aktuatoren 17', 17"auf beiden Seiten.

In Fig. 3 sieht man, dass die Aktuatoren 17', 17"in minimalem Abstand 24* vom Kollisionsgegner 31, so spät wie möglich, die lenkbaren Vorder- räder 9,10 gegensinnig einschlagen. Gegensinnig heisst so, dass die ge- dachten Radebenen einander in einem Punkt 25 vor dem Fahrzeug schnei- den.

In Fig. 4. ist es so weit. Die Fahrzeuge befinden sich in Kollision. Die Kon- tur 32 des Kollisionsgegners 31 ist bereits in die Kontur unseres Fahrzeu- ges eingedrungen und berührt das eingeschlagene Rad 9. Dieses bildet ge- wissermaßen einen Schild, der die Fahrzeuge auseinanderdrückt und so ein Verhaken der Vorderräder verhindert. Dabei wirkt auf unser Fahrzeug ein Stoßmoment (Pfeil 26) um dessen Schwerpunkt 27. Bereits im ersten Mo- ment der Kollision hat der Verzögerungssensor angesprochen und dadurch - mit Zeitverzögerung-ein weiteres Signal an den Aktuator des kollision- seitigen Rades 9 ausgelöst. Dieses weitere Signal führt zu Fig. 5.

In Fig. 5 hat der Aktuator das Rad 9 wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückgebracht, derweil das nicht an der Kollision beteiligte Rad 10 ein- wärts eingeschlagen bleibt. Dadurch wirkt ein Moment (Pfeil 28) im dem Stoßmoment 26 in Fig. 4 entgegengesetzten Drehsinn auf das Fahrzeug. So

wird die Gierbewegung des Fahrzeuges bei ausreichender Dauer zum Er- liegen gebracht und das Fahrzeug behält ungefähr seinen ursprünglichen Kurs bei, allerdings mit einem seitlichen Versatz. Dadurch wird die Gefahr von Folgekollisionen mit weiteren Fahrzeugen erheblich vermindert. Die für das Beenden der Gierbewegung ausreichende Dauer wird entweder vom Steuergerät berechnet, oder es ist ein Gierwinkelsensor vorgesehen, der das meldet. Ist diese Dauer erreicht, bekommt auch der auf das nicht an der Kollision beteiligte Rad 10 wirkende Aktuator das Signal, sein Rad 10 in die ursprüngliche Stellung zurückzubringen, siehe Fig. 6.

Fig. 7 schließt alternativ an die Situation der Fig. 3 an. Wenn nämlich in- nerhalb einer bestimmten Zeit nach dem einwärts Einschlagen beider Räder wider Erwarten doch keine Kollision stattfindet, der Verzögerungssensor 22 also nicht anspricht, bekommen beide Aktuatoren das weitere Signal, beide eingeschlagenen Räder 9,10, wieder in ihre Ausgangsposition zu- rückzuführen und die Fahrt kann fortgesetzt werden.