DE10108421A1

DE10108421A1 - Verfahren zum Bremsen und Stabilisieren von Personenkraftwagen, Nutz- und Sonderfahrzeugen, sowie bei Flugzeugen auf der Erde

Info

Publication number: DE10108421A1
Application number: DE2001108421
Authority: DE
Inventors: Ulrich Hans Seuser; Christoph Andreas Seuser
Original assignee: SEUSER ULRICH H
Current assignee: SEUSER ULRICH H
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2001-09-20

Abstract

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Bremsen und dynamischem Stabilisieren von Fahrzeugen vorgeschlagen, welches mittels zusätzlichen, rechnergesteuerten Eingriffs in die Lenkgeometrie die Räder einzeln aus der Spur stellt. DOLLAR A Das Konvergieren der ausgewählten Räder erzeugt das Bremsen und die notwendigen Gegenmomente für die dynamische Stabilität.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen und Stabilisieren von Personenkraftwagen, Nutz- und Sonder fahrzeugen sowie Flugzeugen durch Eingriff in die Lenk geometrie.

Zum Bremsen von Fahrzeugen werden üblicherweise die abzubremsenden Räder mit einer Trommelbremse oder einer Scheibenbremse mechanisch gekoppelt. Die Drehbewegung des Rades wird beispielsweise auf eine Bremsscheibe geleitet. Die Bremsscheibe wird durch Bremsbeläge in Abhängigkeit der Zuspannkraft in ihrer Drehbewegung geregelt. Die Zuspannkraft kann hydraulisch, mechanisch, pneumatisch, elektrisch oder auch magnetisch aufgebracht werden. Die Regelung der Drehbewegung der Bremsscheibe hat neben den drei klassischen Aufgaben der Bremse: 1 die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu mindern, 2 die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gleichbleibend zu halten oder 3 das Fahrzeug am Wegrollen zu hindern, weitere Aufgen erhalten: Eine davon ist, das Fahrzeug zu stabilisieren, soweit dies physikalisch möglich ist, insbesondere bei Ausbrechen in Kurvenfahrten und bei Schleuderbewegungen.

Beispielsweise wird bei Untersteuerung des Fahrzeuges ( - das Fahrzeug strebt eine Kurvenbahn an, deren Radius größer ist als der durch den Lenkeinschlag vorgegebene Radius, der Bug des Fahrzeuges drängt aus der Kurve - ) durch Betätigen der Bremse des kurveninneren Hinterrades versucht, und soweit die physikalischen Grenzen es noch hergeben, auch erreicht, das Fahrzeug in die durch den Lenkradeinschlag vorgesehene Kurvenbahn zu bringen und damit, soweit dies noch möglich ist, verhindert, daß das Fahrzeug auf die kurvenäußere Gegenfahrbahn fährt.

Bei einer Übersteuerung des Fahrzeuges ( - das Fahrzeug fährt eine Kurvenbahn, deren Radius kleiner ist als der durch den Lenkeinschlag vorgegebene Radius, das Heck bricht aus - ) wird durch Betätigen der Bremse des kurvenäußeren Vorderrades versucht, das Fahrzeug daran zu hindern, von der vom Lenkeinschlag vorgegebenen Bahn abzukommen und kurveninnen in den Graben zu fahren.

Einseitiges Abbremsen wird allgemein auch bei Kettenfahrzeugen zur Lenkung des Fahrzeuges genutzt, einrädiges Abbremsen des einen Hinterrades dient beispielsweise bei Traktoren dazu, einen sehr kleinen Wenderadius, fast Wenden auf der Stelle, zu bewirken.

Bei diesen aufgeführten Konstruktionen wird die Bremswirkung oder die stabilisierende Wirkung durch Betätigung von einer oder mehreren Bremsen erreicht.

Bei der stabilisierenden Wirkung wird durch die Bremsbetätigung eine Bremskraft an einem, beispielsweise nur an einem einzigen, Rad erzeugt. Diese Bremskraft erzeugt ein Drehmoment auf das Fahrzeug um dessen Hochachse. Dieses Drehmoment soll dem Drehmoment, das durch die Fliehkraft wirkt (Giermoment) und über den Reibschluß der Reifen mit der Fahrbahn normalerweise von selbiger aufgenommen wird, dann entgegenwirken, wenn der Reibschluß des am höchsten belasteten Reifens nicht mehr ausreichend ist, andere, weniger belastete jedoch noch Haftung übernehmen können. Das Fahrzeug verbleibt so auf der durch den Lenkeinschlag vorgegeben Kurvenbahn.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bremsen und Stabilisieren von Fahrzeugen anzugeben, das auch ohne die Betätigung von Reibungsbremsen arbeiten kann.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Räder einzeln in ihrer Lenkgeometrie steuerbar sind. Das Fahrzeug ist mit einer Lenkung ausgestattet, die es erlaubt, zusätzlich des normalen Lenkens jedes Rad unabhängig eines anderen und unabhängig vom vorgegebenen Lenkeinschlag anzusteuern. Diese spezielle Funktion der Radlenkung kann Räder zusätzlich zum vorgegebenen Lenkeinschlag im Bereich von 0° bis 5° verstellen. Dies kann hydraulisch mittels Kolben-Zylinder-Einheiten oder elektrisch betätigter Spindeln bewirkt werden. Die Ansteuerung kann auch mittels elektromagnetischer Stellglieder erfolgen.

An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Ausführungsbeispiel I

Die Steuerung der Bremswirkung erfolgt durch das Konvergieren der Räder. Für geringere Bremswirkungen bei üblicher seriöser Fahrweise genügt es, diese lediglich durch Änderung der Vorspur je Rad innerhalb von 0° bis 5° zu erzeugen.

Ausführungsbeispiel II

Übliche Handbremsen, sei es, daß sie als Trommelbremsen oder als Scheibenbremsen ausgebildet sind, wirken häufig auf die Hinterachse, gleichwohl meistens die Vorderachse einen höheren Gewichtsanteil aufweist. Die Bremswirkung der Handbremse ist durch den Reibschluß zwischen den gebremsten Rädern und dem Untergrund begrenzt.

Gleichwohl die Vierradbremse heute allgemein eingeführt ist, fand die Vierradhandbremse bisher keinen Einzug in Serienfahrzeuge.

Mit der erfindungsgemäßen Verstellung aller Räder aus der Spur kann praktisch eine Vierradhandbremse ohne Mehrkosten und ohne Mehraufwand aus der Vierradlenkung abgeleitet werden.

Ausführungsbeispiel III

Die Regelgüte der Bremswirkung im Schlupfbereich der Fahrzeugräder eines Fahrzeuges, das mit herkömmlichen Reibungsbremsen ausgestattet ist, kann durch Verstellen der Vorspur angehoben werden. Durch das Regeln der Vorspur als zusätzliche parallele Maßnahme zur Regelung des Hydraulikdruckes, kann der Basisdruck im Bremskreis niedriger gehalten werden, und die Druckaufbau- und die Druckabbauraten können in kleineren Stufen erfolgen. Es kann also näher an der idealen Verzögerung gebremst werden.

Die Vorspur wird abhängig des Gierwinkels und/oder der Werte der Raddrehzahlsensoren und der Stellung des Lenkrades geregelt.

Ausführungsbeispiel IV

Bei Beginn des Ausbrechens des Fahrzeuges kann mittels Lenkregelung die Abweichung des Fahrzeugrades aus der Sollspur und anschließend mittels Regelung der mechanischen Reibungsbremsen das Fahrzeug am Ausbrechen gehindert werden, soweit dies physikalisch noch möglich ist.

So wirkt beim Übersteuern des Fahrzeuges eine Lenkbewegung des kurveninneren vorderen Rades zur Kurvenaußenseite hin sofort stabilisierend.

Sollte diese Lenkbewegung nicht ausreichend sein, so wird dann zusätzlich ein Bremseneingriff an dem kurvenäußeren Vorderrad notwendig.

Den gleichen Erfolg erreicht ein Lenkeingriff nach außen am kurvenäußeren Vorderrad, gepaart mit einer gleichsinnigen aber mit anderem Winkel erfolgten Korrektur am kurveninneren Rad.

Untersteuern wird korrigiert, indem das kurvenäußere Hinterrad nach außen gelenkt wird und gegebenenfalls zusätzlich die Bremse des kurveninneren Rades betätigt wird. In der Ausführung, nur mittels Lenkbewegung die Fahrzeugdynamik zu beherrschen wird zuerst das kurveninnere Rad derart betätigt, daß es zur Kurven außenseite hin lenkt. Anschließend lenkt das kurvenäußere Hinterrad mit anderem Winkel in Richtung der Vorderräder (kurveninnen).

Zur Verwendung der Erfindung im Fahrzeug kann es notwendig werden, die Elastokinematik der Achse, die Steuerung der Einzelradlenkung und die Zusammensetzung der Gummimischung der Reifen aufeinander abzustimmen.

Als Vorteile der Erfindung werden erwartet:

1. geringerer Luftwiderstand des Fahrzeuges durch dann mögliche geschlossene Bauweise des Unterbodens und, da der Kühlluftstrom der Bremsen entfallen kann, dann mögliche geschlossene Felgen.
2. Erhöhung der Fahrstabilität bei unterschiedlichen Reibwerten rechts und links.
3. Größere Wartungsintervalle (Wartungsfreiheit), saubere Felgen.
4. Gewichtseinsparung, insbesondere an Fahrwerkskomponenten, die als Folge geringer Geometrieanforderungen dann teilweise oder ganz entfallen können, weil die Radstellung bei jeder Fahrzeugdynamiksituation über die Spurkorrektur geregelt wird.
5. Die heutige Elastokinematik wird zumindest teilweise überflüssig. Die Software korrigiert über die Spur die Geometriemängel.
6. Minderung der Herstellungskosten, gemäß Punkt 4.
7. Geringere oder keine Restschleifmomente.
8. Letztendlich geringeren Kraftstoffverbrauch.

Claims

1. Verfahren zum Bremsen und Stabilisieren von Fahrzeugen mit Einzelansteuerung der Lenkung eines jeden Rades, dadurch gekennzeichnet, daß durch Änderung des Spurwinkels eines oder mehrerer Räder eine Bremsung und/oder Stabilisierung eingeleitet wird.

2. Verfahren zum Bremsen und Stabilisieren von Fahrzeugen mit Einzelansteuerung der Lenkung eines jeden Rades und ausgestattet mit Reibungsbremsen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Änderung des Spurwinkels eines oder mehrerer Räder eine Bremsung und/oder Stabilisierung eingeleitet oder unterstützt wird.

3. Verfahren zum Bremsen und Stabilisieren von Fahrzeugen mit Einzelansteuerung der Lenkung eines jeden Rades und ausgestattet mit Reibungsbremsen, einer Bremsschlupfregel anlage und einer Stabilitätsregelanlage, dadurch gekennzeichnet, daß durch Änderung des Spurwinkels eines oder mehrerer Räder eine Bremsung und/oder Stabilisierung eingeleitet oder unterstützt wird, und die Regelgüte der Bremsschlupf- und/oder Stabilisierungsanlage angehoben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Spurverstellung eines jeden Rades im Bereich von 0° bis 5° getätigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Lenkintervention und anschließend, falls dann noch notwendig eine Bremsintervention erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit bekannten Stabilitätsprogrammen jeweils ein Rad gebremst und das jeweilige andere Rad einer Achse gelenkt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß erst gelenkt und nur dann, wenn noch notwending, auch gebremst wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das gelenkte Hinterrad (Untersteuern) als auch das gelenkte Vorderrad (Übersteuern) immer zur Kurvenaußenseite gestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur noch die vom heutigen Stabilitätsprogramm bekannten Räder nicht mehr gebremst, sondern gelenkt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Hinterrad (Untersteuern) zur Kurveninnenseite und das äußere Vorderrad (Übersteuern) immer zur Kurvenaußenseite gestellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit beiden Rädern einer Achse gelenkt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß selbige Lenkbewegung achsweise gleichsinnig, aber mit verschiedenen Winkeln und in wechselweiser Abstimmung erfolgt.