Beschreibung

Titel

Verfahren zum Beeinflussen der Bewegung eines Landfahrzeugs und hierauf gerichtete Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der Bewegung eines Landfahrzeugs und eine hierauf gerichtete Vorrichtung nach Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Assistenzsysteme in Kraftfahrzeugen zur Unfallvermeidung sind bekannt. Insbesondere zählen hierzu Bremsassistenten, die die Verzögerung des Fahrzeugs durch Verstärkung oder Modifikation des Bremsvorganges, der vom Fahrer ein- geleitet oder automatisch über die Bremsanlage bewirkt wird, nutzen. Bei einem prinzipiellen Vergleich von letztmöglichen Aktionszeitpunkten zwischen Brems- und Ausweichmanövern wir deutlich, dass allein mit Bremseingriffen eine Unfallvermeidung nur bei niedrigen Relativgeschwindigkeiten möglich ist. Bei höheren Relativgeschwindigkeiten lässt sich durch Bremseingriffe nur eine Minderung der Unfallschwere erreichen. Insbesondere bei hohen Relativgeschwindigkeiten ist

Unfallvermeidung nur noch durch ein hochdynamisches Ausweichen möglich. Wenn bei hohen Relativgeschwindigkeiten und niedrigem Abstand beziehungsweise kurzer Zeit bis zur Kollision eine Kollision nach dem Stand der Technik nicht mehr zu vermeiden ist, kann allenfalls noch die Kollisionsschwere reduziert werden, in dem beispielsweise durch einen Abbau von Geschwindigkeit die E- nergie reduziert wird oder der Vorgang des Aufpralls selbst modifiziert wird, wie dies beispielsweise in der DE 102 33 575 Al vorgeschlagen wird. Hierbei erfahren alle im Stand der Technik bekannten Lösungen eine Beschränkung dadurch, dass die über die Reifen übertragbaren Kräfte begrenzt sind. Die bekannten Ver- fahren konzentrieren sich dabei darauf, durch bessere Ausnutzung die verfügba-

ren Reifenkräfte, beispielsweise durch bessere ABS-Regelung, höhere Verzögerungswerte zu erreichen. Die Grundbeschränkung bestehender Bremssysteme ist der maximale Haftschluss zwischen Reifen und Straße, der durch den Kamm- schen Kreis begrenzt wird. Dasselbe gilt, wenn ein Fahrzeug während der Fahrt die Stabilitätsgrenze erreicht, auch hier sind die übertragbaren Radkräfte durch den Kammschen Kreis beschränkt. Die Fahrzeuglenksysteme sind überdies auf den fahrerischen Normalbetrieb ausgelegt, wodurch das Bewegungsvermögen von Fahrzeugen in Notsituationen nicht allein durch fahrphysikalische Gegebenheiten, sondern auch durch die konstruktive Auslegung des Systems beschränkt bleibt. Gerade hochdynamische Ausweichvorgänge sind mit bekannten Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, praktisch nicht zu realisieren, selbst wenn die WO 01/8989A1 hierzu die Koordination mehrerer Fahrsystemeinrichtungen vorschlägt, die Steuer- und Regelparameter hinsichtlich des jeweiligen Fahrzustandes erzeugen und/oder beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Bewegung eines Landfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, das die genannten Nachteile vermeidet.

Offenbarung der Erfindung

Hierzu wird ein Verfahren zum Beeinflussen der Bewegung eines Landfahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, insbesondere im Falle einer Notsituation, vorgeschlagen, das die Beaufschlagung des Fahrzeugs mit mindestens einer nach dem Rückstoßstrahlprinzip generierten Kraft zum Verzögern und/oder Rich- tungsändern vorsieht. Wir vorstehend beschrieben, ist die limitierende Größe insbesondere für abrupte Richtungswechsel eines Kraftfahrzeugs die über die Reifen vermittelbare Kraft. Abweichend von den bisherigen Lösungsansätzen geht die Erfindung demzufolge von einem Ansatz aus, bei dem das Fahrzeug mit einer Kraft beaufschlagt wird, die nicht über die Reifen vermittelt wird, insbesondere keinen Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn erfordert. Hierzu ist eine nach dem Rückstoßstrahlprinzip generierte Kraftbeaufschlagung vorgesehen, wodurch das Fahrzeug verzögert und/oder in seiner Richtung geändert wird. Ausgehend von einer momentan gegebenen Bewegung des Fahrzeugs, die bei- spielsweise als Vektor darstellbar ist, wird folglich eine Kraft auf das Fahrzeug

ausgeübt, die im Wege der Vektoraddition eine Richtungsänderung oder Verzögerung des Fahrzeugs ergibt.

In einer weiteren Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kraft quer zur momentanen Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung wirkt. In diesem

Zusammenhang meint der Begriff "quer" jede Richtung, die nicht mit der Fahrtrichtung übereinstimmt. Hiermit ist also insbesondere nicht nur eine Richtung von im Wesentlichen 90° zur Fahrtrichtung gemeint, sondern jede Richtung, die zur momentanen Fahrtrichtung in einem Winkel näherungsweise ungleich 0°/360° oder 180° wirkt. Entgegen der Fahrtrichtung meint, dass die Kraft in etwa entgegengesetzt der Fahrtrichtung, also in etwa im einem Winkel von 180° zu ihr, wirkt. Eine quer zur momentanen Fahrtrichtung erfolgende Kraftbeaufschlagung bewirkt hierbei eine Richtungsänderung des Fahrzeugs, eine entgegen der Fahrtrichtung wirkende Kraftbeaufschlagung hingegen eine Verzögerung.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kraft kurzfristig wirkt. Ganz besonders wirksam sind nämlich Kraftbeaufschlagungen, die zwar kurzfristig wirken, dafür im Verhältnis zu der die Bewegung des Fahrzeugs bewirkenden Vortriebskraft große Kräfte, die gewisserma- ßen schlagartig eine Richtungsänderung und/oder Verzögerung bewirken, erzeugen. Gerade in Notsituationen, in denen ein schnelles Ausweichen nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren und/oder durch manuelle Eingriffe des Fahrers nicht mehr möglich ist, zeigt eine kurzfristige, aber starke Kraftbeaufschlagung sehr gute Wirkungen. Insbesondere wird durch die Kurzfristigkeit sichergestellt, dass keine unerwünscht große oder fortdauernde Richtungsänderung beziehungsweise Beschleunigung erfolgt.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aktivierung der Kraft durch den Fahrer erfolgt. Der Fahrer kann demzufolge die Kraftbeaufschlagung des Fahrzeugs selbst auslösen, wenn ihm dies angesichts einer Situation während des Betriebes des Fahrzeugs erforderlich erscheint, insbesondere in einer Notsituation. Die Entscheidung über das Auslösen der Kraftbeaufschlagung liegt demzufolge beim Fahrer. Ebenso kann es dem Fahrer überlassen bleiben, welcher Art die Kraftbeaufschlagung sein soll, sofern mehrere Möglichkeiten zur

Auswahl stehen, und welchen Angriffspunkt am Fahrzeug sowie welche Richtung diese Kraftbeaufschlagung haben soll.

In einer anderen, besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Aktivie- rung der Kraft automatisch. Um auch die letzten Verzögerungen, die beispielsweise durch die Reaktionszeit des Fahrers, dessen Schrecksekunde und ähnliche menschliche Faktoren auftreten, beseitigen zu können, ist eine automatische Aktivierung der Kraft vorgesehen. Diese automatische Aktivierung kann durch ein eigenes Steuersystem unter Ausnutzung eigener Sensorik oder unter Ausnut- zung von im Fahrzeug vorhandener Sensorik oder auch durch ein im Fahrzeug bereits vorhandenes, gegebenenfalls zu modifizierendes Steuersystem erfolgen. Insbesondere Steuersysteme, die durch die aus dem Stand der Technik bereits bekannten Kriterien das Vorliegen einer drohenden Unfallsituation erkennen (beispielsweise Bremsassistenten und/oder Umfeldsensoren und/oder Ab- standswarnsysteme, Beschleunigungs- und Neigungssensoren et cetera) können zu einer automatischen Aktivierung der Kraft sinnvoll eingesetzt werden. Eine automatische Aktivierung kann auch neben der oben beschriebenen Aktivierung durch den Fahrer vorliegen, insbesondere ergänzend zu einer solchen.

Weiter wird eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Bewegung eines Landfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Falle einer Notsituation vorgeschlagen, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens wie vorstehend beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass das Fahrzeug zur Verzögerung und/oder Richtungsänderung mindestens einen Rückstoßstrahlantrieb aufweist. Ein Rückstoßstrahlantrieb kann sehr schnell sehr erhebliche Kräfte aufbauen, die beispielsweise dann erforderlich werden, wenn eine noch vorhandene Bodenhaftung der Räder eines Kraftfahrzeugs überwunden werden muss, um das Fahrzeug aus seiner momentanen Bewegung (beispielsweise seiner Fahrtrichtung) heraus quer zu beschleunigen, um beispielsweise einen Auffahrunfall zu verhin- dem. Der Rückstoßstrahlantrieb wird hierbei bevorzugt an Stellen im Fahrzeug eingebaut, die eine universelle Kraftbeaufschlagung zulassen.

In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass der Rückstoßstrahlantrieb eine Wirkung quer zur Fahrzeuglängsachse und/oder in Richtung der Fahrzeug- längsachse entgegen der Vorwärtsfahrrichtung aufweist. Durch eine solche An-

ordnung des Rückstoßstrahlantriebs kann eine Beschleunigung des Fahrzeugs entgegen seiner üblichen Vorwärtsfahrrichtung beziehungsweise quer zu seiner üblichen Vorwärtsfahrrichtung ohne Weiteres bewirkt werden. Dies ist insbesondere bei einem einer zum Ausweichen erforderlichen Kraftbeaufschlagung (näm- lieh quer zur Vorwärtsfahrtrichtung) beziehungsweise zum Verzögern erforderlichen Kraftbeaufschlagung (nämlich entgegen der Vorwärtsfahrrichtung) sinnvoll. Es kann hierbei sogar im Einzelfall eine Richtungsstabilisierung erfolgen, da die Kraftbeaufschlagung auch im Wesentlichen entgegengesetzt einer unerwünschten Querbeschleunigung des Fahrzeugs erfolgen kann.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rückstoßstrahlantrieb mindestens einen pyrotechnischen Treibsatz aufweist. Pyrotechnische Treibsätze werden in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, bereits verwendet, beispielsweise zur Auslösung von Rückhaltesystemen, wie etwa Airbags oder als Gurtstraffer. Ihre prinzipielle Verwendung und Zündung in Kraftfahrzeugen ist bekannt und technisch beherrschbar. Abweichend von den derzeitigen Einsatzformen wird der pyrotechnische Treibsatz hier indes so angeordnet, dass seine Wirkrichtung (nämlich insbesondere seine Strahlrichtung) relativ zur Umgebung des Fahrzeugs liegt. Der pyrotechnische Treibsatz wird zum Zwecke der Kraftbeaufschlagung des Fahrzeugs gezündet, wobei er seinen Treibstrahl in die

Umgebung des Fahrzeugs richtet und dieses hierdurch kraftbeaufschlagt.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rückstoßstrahlantrieb mindestens einen Raketenmotor aufweist. Abweichend vom pyrotechni- sehen Treibsatz ist der Raketenmotor mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, die in einer Brennkammer eingespritzt werden, versehen, und erlaubt eine mehrfache Verwendung, während ein pyrotechnischer Antrieb ausbrennt und danach ersetzt werden muss. Raketenmotoren hingegen funktionieren im Wesentlichen als Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise mittels einer Laval-Düse. In besondere Ausführungsformen ist denkbar, als Raketenmotor Druckluftraketen-Motoren oder Wasserraketen- Motoren einzusetzen.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rückstoßstrahlantrieb mindestens eine Strahlturbine aufweist, also eine solche Antriebsart, die im

Wesentlichen der von Turbinentriebwerken, etwa Flugzeugdüsentriebwerken, entspricht, wobei eine Turbine und ein Verdichter vorgesehen sind.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aktivie- rung des Rückstoßstrahlantriebs mittels automatischer Sensierung erfolgt. Wie bereits vorstehend zum Verfahren beschrieben, erfolgt die Auslösung des Rückstoßstrahlantriebs zur Bewegungsbeeinflussung des Fahrzeugs nicht durch den Fahrer (was prinzipiell aber auch möglich und sinnvoll ist), insbesondere durch eine Automatik, etwa eine Steuerung, die aufgrund einer gegebenen Sensorik das Vorliegen von Notfallsituationen erkennt und ein Ausweich- oder Bremsmanöver durch Aktivieren des Rückstoßstrahlantriebs einleitet.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit Rückstoßstrahlantrieben und

Figur 2 eine schematische Prinzipdarstellung des Verfahrens.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1, nämlich ein Kraftfahrzeug 2. Das Kraftfahrzeug 2 weist zu seinem regulären Betrieb einen herkömmlichen (hier nicht dargestellten) Antrieb, der beispielsweise als Brennkraftmaschine, als elektrischer Antrieb oder als Hybridantrieb oder in anderer, tauglicher Weise ausgeführt sein kann, zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 über Räder 3 auf. Von den Rädern 3 können alle angetrieben sein, oder es kann ein achsweiser Antrieb als Vorderachsantrieb beziehungsweise Hinterachsantrieb vorliegen. Die als Vorderräder 4 ausgebildeten Räder 3 dienen zudem noch der Lenkung des Fahrzeugs über aus dem Stand

der Technik bereits bekannte, nicht erfindungswesentliche Lenkvorrichtungen. Das Kraftfahrzeug 2 weist ferner Rückstoßstrahlantriebe 5 auf, die links- beziehungsweise rechtsseitig einer Fahrzeugfront 6 sowie links- und rechtsseitig einer Fahrzeugheckpartie 7 sowie in einem unmittelbaren Frontbereich 8, hier mittig, angeordnet sind. Die Rückstoßstrahlantriebe 5 können demzufolge unterschieden werden in einen vorderen linken Rückstoßstrahlantrieb 9, einen hinteren linken Rückstoßstrahlantrieb 10, einen vorderen rechten Rückstoßstrahlantrieb 11 und einen hinteren rechten Rückstoßstrahlantrieb 12, sowie den frontmittigen Rückstoßstrahlantrieb 13. Das Kraftfahrzeug 2 hat eine generelle Fahrtrichtung RF (hier nur für Geradeausfahrt dargestellt). Die Rückstoßstrahlantriebe 5, die linksseitig und rechtsseitig des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet sind, also der vordere linke Rückstoßstrahlantrieb 9, der hintere linke Rückstoßstrahlantrieb 10, der vordere rechte Rückstoßstrahlantrieb 11 und der hintere rechte Rückstoßstrahlantrieb 12, weisen jeweils eine Strahlrichtung 14 auf, die im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung R _F verläuft. Der frontmittige Rückstoßstrahlantrieb 13 hingegen weist eine Strahlrichtung 14 auf, die genau entgegengesetzt der Fahrtrichtung R _F wirkt, sofern sich das Kraftfahrzeug 2 in Geradeausfahrt befindet. Jeder Strahlrichtung 14 entgegengesetzt ist eine Wirkrichtung 15, die sich aus dem Prinzip von Kraft und Gegenkraft hinsichtlich des jeweils zugeordneten Rückstoßstrahl- antriebs 5 und der durch diesen bewirkten Strahlrichtung 14 ergibt.

Bei angenommener Geradeausfahrt (also in Fahrtrichtung R _F ) bewirken demzufolge die links- beziehungsweise rechtsseitig angeordneten Rückstoßstrahlantriebe 5 aufgrund ihrer jeweiligen Wirkrichtung 15 eine quer zur Fahrtrichtung R _F wirkende Kraftbeaufschlagung des Kraftfahrzeugs 2 und damit einen Querversatz Q des Kraftfahrzeugs 2, wohingegen der frontmittige Rückstoßstrahlantrieb 13 durch seine Wirkrichtung entgegen der Fahrtrichtung R _F ein Verzögern des Kraftfahrzeugs 2 bewirkt.

Der Rückstoßstrahlantrieb 5 kann als pyrotechnischer Treibsatz 16, als Raketenmotor 17 oder beispielsweise auch als Strahlturbine ausgebildet sein. Zur Verwendung der quer zur Fahrtrichtung R _F angeordneten Rückstoßstrahlantriebe, nämlich des vorderen linken Rückstoßstrahlantriebs 9, des hinteren linken Rückstoßstrahlantriebs 10, der vorderen rechten Rückstoßstrahlantriebs 11 und des hinteren Rückstoßstrahlantriebs 12, bietet sich die Verwendung pyrotechni-

scher Treibsätze 16 an, die nur einmal verwendet werden können, weil diese py- rotechnischen Treibsätze 16 in den quer zur Fahrtrichtung R _F angeordneten Positionen nur in extremen Notsituationen während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 2 zünden sollen, mithin ohnehin ein Auswechseln von Sicherungs- und/oder Rückhaltesystemen, etwa Airbags und Gurtstraffer, erforderlich werden wird. Für den frontmittigen Rückstoßstrahlantrieb 13 hingegen bietet sich die Verwendung mehrfach verwendbarer Rückstoßstrahlantriebe 5 an, beispielsweise eines Raketenmotors 17, der mehrfach verwendet werden kann. Wenn der Bauraum dies zulässt, kommt auch der Einsatz einer hier nicht dargestellten Strahlturbine in Betracht, die von Haus aus eine größere Bauform aufweist.

Figur 2 zeigt, in schematischer Darstellung, das Kraftfahrzeug 2 in einer Bewegung in Fahrtrichtung R _F . Dem Fahrzeug 2 in Fahrtrichtung R _F voraus befindet sich ein Hindernis 18, beispielsweise ein anderes Kraftfahrzeug 19. über eine im Kraftfahrzeug 2 eingebaute Sensorik 20 (hier nur beispielhaft dargestellt) wird das Hindernis 18 erkannt und sogleich aus der momentanen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 ein Anhalteweg ermittelt und aus dem Abstand d zwischen Hindernis 18 und Kraftfahrzeug 2 angesichts des berechneten Anhalteweges des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt, ob ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs 2 mit vorhandenen, aus dem Stand er Technik bekannten Mitteln (insbesondere standardmäßige Bremsen über Kraftvermittlung über Reifen und Fahrbahn) noch möglich ist. Hierbei können die bereits bekannten Systeme wie Abstandswarner, Bremsassistenten et cetera zur Anwendung kommen. Wird hierbei festgestellt, dass der Anhalteweg auch bei Auslösung einer sofortigen Notbremsung über be- stehende Bremssysteme des Kraftfahrzeugs 2 länger ist als der Abstand d zwischen Kraftfahrzeug 2 und dem Hindernis 18, kann, in Abhängigkeit von dem berechneten Bremsweg und der theoretischen Möglichkeit das Kraftfahrzeug 2 vor dem Hindernis 18 noch zum Stillstand zu bringen, entweder der frontmittige Rückstoßstrahlantrieb 13 gezündet werden, der zu einer entgegen der Fahrtrich- tung R _F wirkenden Kraftbeaufschlagung des Kraftfahrzeugs 2 führt (Verzögerungswirkung V, hier der besseren übersichtlichkeit halber versetzt zum Kraftfahrzeug 2 dargestellt), oder es wird mindestens ein linksseitig des Kraftfahrzeugs 2 angebrachter Rückstoßstrahlantrieb 5 gezündet, bei sehr kurzen Abständen vorzugsweise sowohl der vordere linke Rückstoßstrahlantrieb 9 als auch der hintere linke Rückstoßstrahlantrieb 10, wobei diese das Kraftfahrzeug 2 mit

einer Auslenkkraft A (nämlich A _v ι und A _h ι in Abhängigkeit vom verwendeten Rückstoßstrahlantrieb 5) beaufschlagen. Das Kraftfahrzeug 2 wird hierdurch aus seiner Fahrtrichtung R _F ausgelenkt, wie aus dem (der besseren übersichtlichkeit halber versetzt dargestellten) Diagramm ersichtlich. Es ergibt sich bei Verwen- düng beider linksseitiger Rückstoßstrahlantriebe 5 ein gewissermaßen vollständiger Querversatz Q, der auch die gegebenenfalls noch vorhandene Bodenhaftung der Räder 3 überwindet und das Kraftfahrzeug 2 in eine zur ursprünglichen Fahrtrichtung R _F im Wesentlichen parallel versetzte neue Fahrtrichtung R' _F bringt. Bei Verwendung beispielsweise nur des vorderen linken Rückstoßstrahlantriebs 9 hingegen erfährt das Fahrzeug keinen kompletten Querversatz Q, sondern eine

Auslenkung im Bereich seiner Fahrzeugfront 6, so dass sich ein Winkelversatz δ _α zur ursprünglichen Fahrtrichtung R _F ergibt, der zu einer resultierenden, neuen Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 2 R _A führt. Selbstverständlich können auch anstelle der linksseitigen Rückstoßstrahlantriebe 5 die rechtsseitigen Rück- Stoßstrahlantriebe 5 gezündet werden, sofern dies situationsangemessen erscheint. überdies ist es denkbar, diagonal versetzte Rückstoßstrahlantriebe 5 zuzünden, beispielsweise also den vorderen linken Rückstoßstrahlantrieb 9 und den hinteren rechten Rückstoßstrahlantrieb 12 zu zünden, um eine sehr schnelle Bewegung (zumindest teilweise Drehung) des Kraftfahrzeugs 2 um beispielswei- se seine Gierachse 21 zu bewirken, beispielsweise dann, wenn das Kraftfahrzeug 2 bereits seine Richtungsstabilität verloren hat und eine an sich gewünschte Fahrtrichtung R _F nicht mehr einhält. Die bestehenden und beschriebenen Systeme können über die Rückstoßstrahlantriebe auch verwendet werden, um das Fahrzeug auf einem gewünschten Kurs beziehungsweise in einer bestimmten Bewegungsrichtung zu halten, von der es in einer Notsituation abzudriften im

Begriff steht.