Verfahren zur Unfallfolgenminderung bei Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Unfallfolgenminderung bei Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

In der DE 10 2004 030 756 Al wird ein Verfahren zur Warnung des Fahrers in Situationen mit erhöhtem Kollisionsrisiko beschrieben. Mittels eines Objektdetektionssensors im Kraftfahrzeug werden Abstand und Relativgeschwindigkeit eines Objektes bezogen auf das Kraftfahrzeug ermittelt und der Berechnung eines Gefahrenwertes zugrunde gelegt, der die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit dem Objekt widerspiegelt. überschreitet die Kollisionsgefahr einen Grenzwert, wird der Fahrer dadurch gewarnt, dass die Bremsseinrichtung im Kraftfahrzeug betätigt wird.

Das Verfahren der DE 10 2004 03 756 Al dient nur zur Erregung der Aufmerksamkeit des Fahrers. Eine Beeinflussung der Fahrdynamik wird dagegen nicht bezweckt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Unfallfolgen bei einem Seitencrash eines Kraftfahrzeuges zu vermindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Unfallfolgenminderung bei Kraftfahrzeugen wird bei einem Gefahrenfall selbsttätig eine die Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges beeinflussende Zustandsgröße geändert, bei der es sich um den Wankwinkel der Fahrzeugkarosserie oder eines mit der Karosserie verbundenen Fahrzeugbauteils handelt. Hierzu werden entsprechende Aktoren im Kraftfahrzeug selbsttätig angesteuert, wofür eine Reaktion des Fahrers nicht zwingend erforderlich ist. Die änderung des Wankwinkels erfolgt vielmehr in automatischer Weise durch Ansteuerung eines geeigneten Aktors im Kraftfahrzeug über Stellsignale eines Regel- bzw. Steuergeräts.

Der Wankwinkel wird in der Weise eingestellt, dass die Fahrzeugkarosserie bzw. ein mit der Fahrzeugkarosserie verbundenes Bauteil von einem potenziellen Kollisionsobjekt, welches mit einer Fahrzeugseite zu kollidieren droht, weggeschwenkt wird. Damit werden verschiedene Vorteile erzielt, insbesondere werden die Unfallfolgen bei einem Seitencrash vermindert. Zum einen wird die Fahrzeugkarosserie noch vor dem ersten Kontakt der Fahrzeugseite mit dem Kollisionsobjekt weggeschwenkt, so dass im Moment des Aufpralls zunächst nur der unten liegende, üblicherweise besonders stabil und belastbar ausgebildete Schweller in Kontakt mit dem Kollisionsobjekt gelangt. Dagegen findet der Kontakt mit den weicheren Fahrzeugkarosserie- bzw. Aufbauteilen wie z.B. Fahrzeugtüren, Fenster oder Fahrzeugdach erst Sekundenbruchteile später statt, so dass ein Teil der kinetischen Energie über den Kontakt mit dem Schweller abgebaut werden kann und die Verformung der Karosserie im weichen Karosseriebereich entsprechend kleiner ausfällt. Dies bedeutet einen erheblichen Sicherheitsgewinn für die Fahrzeuginsassen.

Zum andern wird über das Wegschwenken der Fahrzeugkarosserie bzw. des Fahrzeugaufbaus der Abstand des Insassenoberkörpers sowie des Kopfes vom Kollisionsobjekt beim Zeitpunkt des ersten Kontaktes mit dem Fahrzeug vergrößert, wodurch ein zusätzlicher Raum sowie eine zusätzliche Zeitspanne für die Aktivierung von Seiten- und Kopfairbags gegeben ist, bevor das Kollisionsobjekt bis zum Insassen durchdringen kann. Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Insasse einschließlich seines Sitzes gegenüber der Krafteinleitungsrichtung weggekippt wird und dieses Verkippen des Sitzes im Falle eines Seitencrashs zu einer günstigeren Ausgangsposition des Insassens führt, da der Insasse in Beschleunigungsrichtung einer kleineren dynamischen Verlagerung unterliegt. Außerdem befinden sich sowohl der Sitz gegenüber der Fahrzeugkarosserie als auch der Insasse im Sitz bezogen auf die Beschleunigungsrichtung in einer günstigeren Position, die dazu führt, dass ein Teil der wirkenden Kräfte während des Crashs über die Sitzfläche und Seitenwangen des Sitzes abgeleitet werden können.

Schließlich ist auch vorteilhaft, dass der zuerst über den

Schweller erfolgende Kontakt zwischen dem Kollisionsobjekt und dem Kraftfahrzeug zu einer früheren Auslösung von Airbags bzw. sonstigen bei Unfällen zu ergreifenden Maßnahmen führt, da die Beschleunigungssensoren, über die fahrzeugseitig ein Crash erkannt wird, in der Regel im Schwellerbereich angeordnet sind.

Die Fahrzeugkarosserie bzw. der Fahrzeugaufbau wird grundsätzlich von der am Seitencrash beteiligten Fahrzeugseite bzw. der Fahrzeugseite, welche vermutlich in einen Unfall verwickelt werden wird, weggeschwenkt. Um dies frühzeitig und insbesondere noch vor dem Kontakt zwischen Fahrzeug und Kollisionsobjekt detektieren zu können, ist im Fahrzeug eine Unfalldetektionseinrichtung vorgesehen, die die Umgebung beispielsweise auf der Basis von Radar, Lidar, Ultraschall oder als videobasiertes System erfasst, auswertet und drohende

Unfallsituationen erkennt, die insbesondere zu einem Seitencrash des Kraftfahrzeuges führen. Dies betrifft sowohl die

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Fahrsituation, dass sich ein Kollisionsobjekt, beispielsweise ein anderes Fahrzeug, seitlich dem Kraftfahrzeug nähert und mit dem Fahrzeugseitenbereich zu kollidieren droht, als auch die Situation, dass das Kraftfahrzeug beispielsweise als Folge eines Schleudervorganges einen großen Schwimmwinkel aufbaut und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugschwerpunktes mit der Fahrzeuglängsachse erheblich divergiert, so dass die Gefahr droht, dass das Fahrzeug mit einer Fahrzeugseite auf ein Kollisionsobjekt auftrifft. Die Unfalldetektionseinrichtung umfasst grundsätzlich sämtliche Systeme, die geeignet sind, eine drohende Unfallsituation zu erkennen, wozu neben fahrzeugeigenen Sensoreinrichtungen auch GPS-basierte Systeme (Global Positioning System) in Verbindung mit einem hinterlegten Straßenkartennetz sowie sogenannte car-to-x-Systeme zählen, bei denen Informationen über das Fahrzeugumfeld von außen in das Fahrzeug übertragen werden, beispielsweise von anderen Fahrzeugen oder von einer Zentralstelle wie einer Verkehrleitstelle .

In bevorzugter Ausführung wird der Wankwinkel in der Weise eingestellt, dass die Fahrzeugkarosserie aus ihrer Mittel- bzw. Neutrallage heraus verschwenkt wird. Damit wird ein Wankwinkel eingestellt, bei dem sich die Fahrzeugkarosserie bezogen auf eine Horizontalebene von der kollisionsbedrohten Fahrzeugseite wegdreht, so dass zumindest der größte Teil der

Fahrzeugkarosserie sowie des darauf getragenen Aufbaus in einen größeren Abstand zur betroffenen Fahrzeugseite gelangt.

Die Veränderung des Wankwinkels wird insbesondere bereits bei Vorliegen einer erhöhten Unfallgefahr und noch vor dem Eintritt des Crashs durchgeführt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Wankwinkel erst nach dem Eintreten des Crashs verändert wird; auch in diesem Fall werden noch Vorteile im Hinblick auf eine Reduzierung der Unfallschwere erreicht. Außerdem kann in diesem Fall auf eine aufwändige Unfalldetektionseinrichtung verzichtet werden, die bereits vor dem tatsächlichen Eintritt

der Kollision einen herannahenden Unfall zu detektieren in der Lage ist.

Sofern eine Unfalldetektionseinrichtung vorhanden ist, über die ein herannahender Unfall erkannt werden kann, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Wankwinkel in der Weise geändert, dass eine Korrelation zwischen der änderung des Wankwinkels und der Unfallwahrscheinlichkeit und/oder der zu erwartenden Unfallschwere besteht. Hierbei kann ein Schwellenwert gesetzt werden, der überschritten werden muss, damit überhaupt eine änderung des Wankwinkels durchgeführt wird, um eine übergroße Sensitivität des Systems zu verhindern und zu vermeiden, dass bereits eine geringe Unfallgefahr zu einem Eingriff in den Wankwinkel führt. Die Korrelation mit der Höhe der Unfallwahrscheinlichkeit bzw. der zu erwartenden

Unfallschwere hat andererseits den Vorteil, dass mit höherer Unfallwahrscheinlichkeit bzw. -schwere auch eine entsprechend stärker wirkende Gegenmaßnahme erzeugt wird, wohingegen bei geringerer Unfallwahrscheinlichkeit bzw. -schwere zunächst auch eine kleinere Gegenmaßnahme ausreicht, die zudem vom Fahrer als Warnsignal verstanden werden kann, ohne eine Schreckreaktion auszulösen .

Um eine spürbare Reaktion zu erzeugen, wird zweckmäßig die änderung des Wankwinkels so durchgeführt, dass ein vorgegebener bzw. berechneter unterer Wankwinkel-Grenzwert überschritten wird. Gegebenenfalls wird auch ein oberer Grenzwert eingeführt, der von der änderung des Wankwinkels nicht überschritten werden darf.

Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, dass der Wankwinkel mit maximalem Gradienten verändert wird, um auch im Falle eines nicht mehr zu vermeidenden Zusammenstoßes einen Sicherheitsgewinn durch Wegkippen der Fahrzeugkarosserie erreichen zu können.

Sofern kein Crash eintritt und sich die Unfallwahrscheinlichkeit wieder verringert, wird der Wankwinkel vorzugsweise wieder in den Ausgangswert zurückversetzt, sobald ein Grenzwert für die Unfallwahrscheinlichkeit unterschritten wird. Als Ausgangswert dient beispielhaft derjenige Wert, den der Wankwinkel vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingenommen hat. Alternativ kann der Wankaktuator, über den der Wankwinkel aktiv einstellbar ist, deaktiviert werden, so dass die

Fahrzeugkarosserie über passive Feder-Dämpfer-System eingestellt wird. Schließlich ist es auch möglich, nach Beendigung des

Verfahrens den Wankaktuator durch Sollwertübernahme eines im Fahrzeug vorhandenen Fahrdynamikregelsystems einzustellen.

Zur Detektierung eines drohenden Unfalles und Seitencrashes kann auch die Quergeschwindigkeit des Fahrzeuges als Indikator herangezogen werden. Die Unfallwahrscheinlichkeit bzw. die zu erwartende Unfallschwere steigt mit der Quergeschwindigkeit des Fahrzeuges an.

Der Wankwinkel wird mithilfe eines Aktuators im Fahrzeug aktiv eingestellt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen aktiven Wankstabilisator, über den Wankwinkel bis beispielsweise etwa 5° aufgebaut werden können.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs von vorne mit der Fahrzeugkarosserie in der Ausgangslage ohne Wankwinkel,

Fig. 2 das Fahrzeug mit einem die Fahrzeugkarosserie von einem Baum wegschwenkenden Wankwinkel, auf den das Fahrzeug mit einer Seite aufzutreffen droht.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeug 1 befindet sich mit der Fahrzeugkarosserie 2, die Träger der Fahrzeugaufbauten ist, bezogen auf eine Ebene 3 im Ausgangszustand, wobei die Ebene 3 in der Regel horizontal verläuft und parallel zur Fahrbahn liegt. In diesem Ausgangszustand ist der Wankwinkel des

Fahrzeuges, also die Drehung der Fahrzeugkarosserie um die Fahrzeuglängsachse, gleich Null.

In Fig. 2 ist eine Situation des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt, in der die Fahrzeugkarosserie 2 mithilfe eines Wankaktuators aktiv ausgelenkt ist, so dass sich ein Wankwinkel α ≠ 0 einstellt und die Fahrzeugkarosserie 2 um die Fahrzeuglängsachse verschwenkt und gegenüber der Ebene 3 ausgelenkt wird. Die Auslenkung erfolgt in der Weise, dass sich die Fahrzeugkarosserie 2 einschließlich der Fahrzeugaufbauten durch Aufbringen des Wankwinkels α von einem Kollisionsobjekt 4 weg bewegt, das im Ausführungsbeispiel als Baum dargestellt ist. Das Fahrzeug 1 besitzt aufgrund einer eingetretenen Gefahrensituation eine signifikante Quergeschwindigkeit v _y , mit der sich das Fahrzeug auf das Kollisionsobjekt 4 zu bewegt. Die dem Kollisionsobjekt 4 zugewandte Fahrzeugseite 2a wird durch das Verschwenken mit dem Wankwinkel α mit einer Komponenten nach oben sowie in Querrichtung weg vom Kollisionsobjekt verstellt, so dass im Falle eines Aufpralles auf das Kollisionsobjekt 4 zunächst die unten liegenden Bereiche des Fahrzeuges 1, insbesondere der Schweller mit dem Kollisionsobjekt in Berührung gelangt, wohingegen der obere Teil der Fahrgastzelle erst mit einer zeitlichen Verzögerung mit dem Objekt 4 kollidiert. Diese Zeitverzögerung dient als Sicherheitsgewinn.

Für die Einstellung des Wankwinkels werden zweckmäßigerweise Wankaktuatoren eingesetzt, die im Fahrzeug als Bestandteil eines Fahrdynamikregelsystems vorhanden sind.