DE19705635B4

DE19705635B4 - Vorrichtung zur Auslösung eines Steuerungs- und/oder Warnvorganges in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19705635B4
Application number: DE19705635A
Authority: DE
Inventors: Felix Overbeck; Werner Wallrafen
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2017-02-15
Also published as: DE19705635A1; US6072387A

Abstract

Vorrichtung zur Auslösung eines Steuerungs- und/oder Warnvorganges in einem Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Ermittlung des tatsächlich auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Seitenwind-Istwertes, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) im Kraftfahrzeug (1) zur Ermittlung eines von den aktuellen Fahrbedingungen des Fahrzeuges abhängigen Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwertes angeordnet ist, wobei die von der Einrichtung (2) zur Ermittlung des Seitenwind-Istwertes detektierten Werte an die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) geliefert werden und mit den ermittelten Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwerten verglichen werden, wobei in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Fahrerlnformationseinrichtung (14, 15) und/oder eine Fahrzeugsteuereinrichtung (14) angesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auslösung eines Steuerungs- und/oder Warnvorganges in einem Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Ermittlung des tatsächlich auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Seitenwindwertes.
Es ist bekannt, mittels am Kraftfahrzeug selbst angeordneten Windgeschwindigkeitssensoren die tatsächlich auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Seitenwindkomponenten zu messen und in Abhängigkeit von diesen Signalen über eine Regelung in die Lenkung des Kraftfahrzeuges einzugreifen, wobei eine automatische Lenkkorrektur den Seitenwindeinfluß bei der bestehenden Fahrzeuggeschwindigkeit minimieren soll.
Eine Warnung des Fahrzeugführers erfolgt dabei nicht. Ein Ausfall dieser automatischen Regelung führt daher zu unvorhergesehenen kritischen Situationen im Straßenverkehr, da der Fahrer sich auf die Regelung verläßt. Der Fahrer kann nicht reagieren und fährt mit unvermindert hoher Geschwindigkeit weiter.
Weiterhin sind stationär am Straßenrand angeordnete Seitenwindwarneinrichtungen bekannt, durch welche der Fahrzeugführer bei starkem Wind zu einer vorsichtigeren Fahrweise und somit zu einer Herabsetzung der Fahrzeuggeschwindigkeit veranlaßt werden soll, um so die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen.
Diese stationären Warneinrichtungen haben den Nachteil, dass sie dem Fahrzeugführer keine genaue Information über die Seitenwindkomponente geben, die quer zum Fahrzeug wirkt und nur einen ungefähren Anhalt über die im durchfahrenen Gebiet vorhandene Seitenwindstärke gibt. Bei sich plötzlich ändernden Windverhältnissen, z.B. auftretenden Windböen kann der Fahrer aber nicht mehr rechtzeitig reagieren.

Aus der DE 39 05 929 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von das Fahrverhalten eines Fahrzeuges beeinflussendem Seitenwind bekannt. Als grundlegendes Meßverfahren wird der Dopplereffekt genutzt. Aus der Frequenzverschiebung kann der Wind vor dem Fahrzeug berechnet werden. Auf Grund dieser Meßwerte wird ein Sollverlauf für den Ausschlag einer Steuervorrichtung bestimmt, so daß das Fahrzeug ein stabiles Fahrverhalten behält.

Aus der DE 41 27 725 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Minimierung des Seitenwindeinflusses auf das Fahrverhalten eines Fahrzeuges bekannt. Gemäß dem Verfahren werden an einem Fahrzeug gegenüberliegend an den Seiten Druckabnahmepunkte zur Messung des im Bereich der Karosserie Außenhaut anstehenden Luftdrucks angeordnet. Mittels eines Stellgliedes wird der Lenkwinkel einer Achse derart eingestellt, daß die durch die Windseitenkraft bewirkte Gierwinkeländerung des Fahrzeuges gegen Null geht. Die Windseitenkraft wird hierbei durch den Differenzdruck zwischen den Druckabnahmepunkten ermittelt.

Weiterhin zeigt die DE 42 29 380 A1 ein Fahrzeug mit aktiver Zusatzlenkung zur Kompensation von Seitenwindeinflüssen. Es wird ein nicht spurgebundenes Fahrzeug mit aktiver Zusatzlenkung offenbart, welches selbständig und zusätzlich zu einer vom Fahrer gesteuerten Hauptlenkung einer Kompensation von Seitenwindeinflüssen einleitet. Dies geschieht derart, daß eine seiten windbedingte Querbeschleunigung bzw. eine seitenwindbedingte Gierbewegung des Fahrzeuges unterbunden bzw. stark vermindert wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für Kraftfahrzeuge anzugeben, die eine zuverlässige und frühzeitige Warnung des Fahrzeugführers bzw. einen rechtzeitigen Eingriff in das Motormanagement auch bei sich ändernden Windverhältnissen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine sich im Kraftfahrzeug selbst befindliche Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung einen von den aktuellen Fahrbedingungen des Fahrzeuges abhängigen Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwert ermittelt, und die Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung von der Einrichtung zur Ermittlung des Seitenwind-Istwertes einen Seitenwindgeschwindigkeit-Istwert zugeführt bekommt und diesen Seitenwindgeschwindigkeit-Istwert mit dem von ihr ermittelten Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwert vergleicht, wobei in Abhängigkeit von diesem Vergleich rechtzeitig eine Fahrer-Informationseinrichtung und/oder eine Fahrzeugsteuereinrichtung angesteuert wird.

Durch eine solche gleitende Grenzwertbildung für die maximal zulässige Seitenwindgeschwindigkeit ist eine zuverlässige, frühzeitige Warnung des Fahrzeugführers auch bei veränderlichen Windbedingungen möglich. Der Fahrzeugführer kann sich durch Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit rechtzeitig auf die aktuellen Verhältnisse einstellen. Die warnende Information wird somit im Fahrzeug selbst erzeugt.

Vorteilhafterweise ermittelt die Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung den aktuellen Grenzwert während der Fahrt in festen Zeitintervallen. Diese Intervalle werden immer kürzer, je mehr sich der Seitenwindgeschwindigkeits-Istwert an den Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwert annähert.

In einer Weiterbildung ist die Fahrer-Informationseinrichtung ein Signalgeber zur Erzeugung eines optischen oder akustischen Signals, welches bei Annäherung des Seitenwind-Istwertes an den aktuellen Seitenwindgrenzwert von der Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung angesteuert wird.

Der Fahrer kann somit seine gesamte Aufmerksamkeit dem Verkehrsgeschehen widmen, ohne ständig ein Anzeigefeld beobachten zu müssen.

Häufig hängt der Grenzwert der Windgeschwindigkeit nicht nur von den tatsächlich gemessenen Windgeschwindigkeiten ab, sondern auch vom Zustand des Fahrzeuges und vom Zustand der vom Fahrzeug befahrenen Strecke. Zu diesem Zweck ist die Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung mit im Kraftfahrzeug befindlichen Sensoren verbunden, die die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder den Fahrbahnzustand und/oder den Fahrzeugzustand detektieren. So können neben der Fahrzeuggeschwindigkeit, die Reifenhafteigenschaften, der Beladungszustand des Fahrzeuges sowie der Straßenzustand (trocken, naß, Schnee, Eis) erfaßt werden. Auch fahrzeugspezifische Kenndaten, wie die seitliche Widerstandsfläche und der Luftwiderstandsbeiwert (CW) können im Speicher des Mikroprozessors abgelegt und bei der Bestimmung des maximalen Seitenwindgrenzwertes herangezogen werden. Das gilt auch für Reifenhafteigenschaften wie Luftdruck und Profiltyp. Auch diese Werte sind im Fahrzeug abgespeichert und können zur Grenzwertbestimmung entsprechend gewichtet herangezogen werden. Diese Werte werden fortlaufend bei der Grenzwertbestimmung berücksichtigt.

In einer Ausführung ist die Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung mit einer Motorsteuereinrichtung verbunden, durch welche nach erfolgter Warnung ein Eingriff in das Motormanagement zur automatischen Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt.

Verändert der Fahrer trotz erfolgter Warnung seine Fahrgeschwindigkeit nicht, gibt bei schneller Annäherung des Seitenwindgeschwindigkeit-Istwertes an den Seitenwindgeschwindigkeitgrenzwert die Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung automatisch ein Signal an eine Motorsteuerelektronik des Kraftfahrzeuges zur Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit.

In einer Ausgestaltung ist die Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung ein Mikroprozessor.

In einer Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Ermittlung des Seitenwind-Istwertes ein am Kraftfahrzeug selbst angeordneter Windgeschwindigkeitssensor.

Eine andere Weiterbildung erlaubt, dass die Einrichtung zur Ermittlung des Seitenwind-Istwertes außerhalb des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und der für die Position des Kraftfahrzeuges ermittelte Seitenwind-Istwert drahtlos an die Seitenwindbestimmungs- und Auswerteeinrichtung übermittelt wird.

Vorteilhafterweise empfängt die Grenzwertbestimmungs- und Auswerteeinrichtung die Seitenwind-Istwerte über einen Mobilfunkempfänger und weist außerdem ein die Position des Kraftfahrzeuges bestimmenden Navigationsrechner auf.

Diese Anordnung eignet sich besonders zur Frühwarnung des Fahrzeugführers. Da aufgrund der Position und der Fahrtrichtung bestimmt werden kann, ob sich das Fahrzeug einem Gebiet nähert, in welchem witterungsbedingt starke Seitenwindeinflüsse auf das Kraftfahrzeug einwirken. Mittels einem zentralen Rechner wird der Seitenwind-Istwert, der der Position des Fahrzeuges entspricht, an das Kraftfahrzeug gesendet und dort weiterverarbeitet.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten zu. Eines davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt

1: Erfindungsgemäße Seitenwindwarn- und/oder Steuervorrichtung mit Windgeschwindigkeitssensoren,

2: erfindungsgemäße Seitenwindwarn- und/oder Steuervorrichtung mit Navigationsrechner.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, an dessen Längsseite je ein Windgeschwindigkeitssensor 2 zur Messung der quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges 1 auftretenden Seitenwindkomponente angeordnet ist.

Jeder Windgeschwindigkeitssensor 2 ist mit der Ein-/Ausgabeeinheit 3 eines im Kraftfahrzeug befindlichen Mikroprozessors 4 verbunden. Der Mikroprozessor 4 besteht üblicherweise aus einer zentralen Prozessoreinheit 5 sowie einem Arbeitsspeicher 6 und einem Festwertspeicher 7.

An der Ein-/Ausgabeeinheit 3 liegen außerdem Signale eines Sensors 9 zur Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit der Straße durch Reflektionsmessungen sowie mindestens eines Meßwertaufnehmers 8 mit Dehnungsmeßstreifen zur Erfassung einer Achslast des Fahrzeuges 1 an.

Weiterhin ist der Mikroprozessor 4 über ein Bussystem mit einer Motorsteuerelektronik 11 verbunden, die analog dem Mikroprozessor 4 aufgebaut ist. Diese Motorsteuerelektronik 11 bestimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit der von einem Drehzahlsensor 10 gelieferten Signale und vergleicht sie beispielsweise mit einer vom Fahrzeugführer eingegebenen Soll geschwindigkeit. Im Ergebnis dieses Vergleiches steuert die Motorsteuerelektronik über eine Endstufe 12 den Öffnungswinkel der Drosselklappe 13, was zur Einstellung der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit führt. Die von der Motorsteuerelektronik 11 bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit wird über das Bussystem an den Mikroprozessor 4 zur Verarbeitung weitergeleitet.

Während der Fahrt wird durch den Mikroprozessor 4 der maximal zulässige kraftfahrzeugspezifische Seitenwindgrenzwert ermittelt. Neben den von den Sensoren 8, 9, und der Motorsteuerelektronik 11 aktuell gelieferten Daten werden dabei noch Daten berücksichtigt, die im Festwertspeicher 7 abgelegt sind. Dazu gehören u.a. Reifenhafteigenschaften wie Luftdruck und Profiltyp und Kenndaten, wie die seitliche Widerstandsfläche und der Luftwiderstandsbeiwert. Diese fixen Kennwerte sind in Tabellen bzw. Kennfeldern abgelegt und werden zur Ermittlung eines Wichtungsfaktors für die aus den anliegenden aktuellen Signalen bestimmten Grenzwert hinzugezogen.

Der maximale Seitenwindgrenzwert wird in vorgegebenen Zeitintervallen bestimmt, welche durch einen im Mikroprozessor 4 enthaltenen Taktgeber vorgegeben werden.

Jeder ermittelte maximale Grenzwert wird mit den von den Windgeschwindigkeitssensoren 2 gelieferten Istwerten verglichen. Beträgt der tatsächlich gemessene Windgeschwindigkeits-Istwert 90 Prozent (erster Schwellwert) des maximalen, vom Mikroprozessor 4 ermittelten Grenzwertes, steuert der Mikroprozessor 4 entweder den Signalgeber 14 zur Abgabe eines akustischen oder den Signalgeber 15 zur Abgabe eines optischen Warnsignals an den Fahrzeugführer an. Gleichzeitig wird das Zeitintervall zur Bestimmung des Grenzwertes und zum Vergleich mit dem tatsächlich gemessenen Seitenwind-Istwertes verkürzt, um eine kritische Situation sicher vorhersehen zu können.

Nähert sich der Istwert dem maximalen Grenzwert weiter an und wurde die Geschwindigkeit des Fahrzeuges nach Abgabe des Warnsignals nicht ver mindert, gibt der Mikroprozessor 4 nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes nach Abgabe der Warnsignale eine Information an die Motorsteuerelektronik 11, welche über die Endstufe 12 die Drosselklappe 13 so einstellt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch verringert wird.

Es ist auch möglich, daß der Mikroprozessor 4 nach Erreichen eines zweiten Schwellwertes von 98 % des maximalen Windgeschwindigkeitsgrenzwertes in die Fahrzeugsteuerung eingreift. Neben dem Eingriff in die Drosselklappe ist auch ein Brems- oder Getriebeeingriff denkbar.

Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Seitenwindwarneinrichtung werden Daten über Verkehrswege und die in diesen Gebieten örtlich gemessenen, aktuell herrschenden Windgeschwindigkeiten von einer Mobilfunkanlage 16 zu einem im Kraftfahrzeug 1 angeordneten Mobilfunkempfänger 17 gesendet. Der Mobilfunkempfänger 17 leitet die Information an einen Navigationsrechner 18 weiter, der mit Hilfe von am Kraftfahrzeug 1 angebrachten Sensoren 19 zu jedem Zeitpunkt die exakte Position des Fahrzeug 1 bestimmt. Durch den Vergleich der aktuellen Position und der Übertragung der Verkehrswege mit den aktuellen örtlichen Windgeschwindigkeiten wird der der aktuellen örtlichen Windgeschwindigkeit entsprechende maximale Grenzwert im Rechner 4 gebildet. Außerdem ist eine frühzeitige Warnung des Fahrzeugführers über ein Gebiet mit hohen Windgeschwindigkeiten, in welches er hineinfährt, möglich.

Der Navigationsrechner 18 hat weiterhin eine Verbindung zu einem Bildschirm 20, der beispielsweise eine Streckenführung zeigt und auf welchen die Windgeschwindigkeiten in die Streckenführung eingeblendet werden können.

Neben der Bestimmung des maximal zulässigen Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwertes ist in dieser Ausführungsform somit vorausschauend eine Übertragung der Windinformationen über vorhandene Verkehrsinformationssystem oder digitales Radio möglich.

Claims

Vorrichtung zur Auslösung eines Steuerungs- und/oder Warnvorganges in einem Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Ermittlung des tatsächlich auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Seitenwind-Istwertes, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) im Kraftfahrzeug (1) zur Ermittlung eines von den aktuellen Fahrbedingungen des Fahrzeuges abhängigen Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwertes angeordnet ist, wobei die von der Einrichtung (2) zur Ermittlung des Seitenwind-Istwertes detektierten Werte an die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) geliefert werden und mit den ermittelten Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwerten verglichen werden, wobei in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Fahrerlnformationseinrichtung (14, 15) und/oder eine Fahrzeugsteuereinrichtung (14) angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) den aktuellen Seitenwindgeschwindigkeitsgrenzwert in festen Zeitintervallen während der Fahrt bestimmt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalgeber zur Erzeugung eines optischen (15) oder akustischen Signals (14) bei Annäherung des Seitenwind-Istwertes an den aktuellen Seitenwindgrenzwert angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) mit am Kraftfahrzeug (1) vorhandenen Sensoren (8, 9, 10) zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Beladungszustandes des Kraftfahrzeuges und/oder des Straßenzustandes verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs über eine Motorsteuerelektronik (14) automatisch beeinflußbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) in die Fahrzeuglenkung eingegriffen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) eine Fahrzeugbremseinrichtung beeinflußbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zur Ermittlung des Seitenwind-Istwertes am Kraftfahrzeug selbst als Seitenwindgeschwindigkeitssensoren angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zur Ermittlung des Seitenwind-Istwertes außerhalb des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und der der Position des Kraftfahrzeuges entsprechende Seitenwind-Istwert drahtlos an die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) übermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwertsbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) die Seitenwind- Istwerte über einen Mobilfunkempfänger (17) empfängt und einen die Position des Kraftfahrzeuges bestimmenden Navigationsrechner (18) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwertbestimmungs- und auswerteeinrichtung (4) ein Mikroprozessor ist.