DE102011015448B3

DE102011015448B3 - Vorrichtung zum einlenken der hinterräder eines trainingsfahrzeuges

Info

Publication number: DE102011015448B3
Application number: DE201110015448
Authority: DE
Inventors: Reinhard Landmann
Original assignee: Reinhard Landmann
Current assignee: DORNBRACHT, MATTHIAS, DE
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2031-03-31

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Trainingsfahrzeug zur Aus- und Weiterbildung eines professionellen Fahrzeuglenkers durch einen Ausbilder und ein Trainingsverfahren hierfür, wobei das Trainingsfahrzeug ein handelsübliches Kraftfahrzeug ist. Ein Trainingsfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem für den Fahrzeuglenker unerwartet eine instabile Fahrsituation bis hin zum fahrphysikalischen Grenzbereich herbeigeführt werden kann wird dadurch erreicht, dass an dem ansonsten handelsüblichen Kraftfahrzeug zusätzlich eine Vorrichtung zum Einlenken der Hinterräder vorgesehen ist, wobei die Hinterräder vom Ausbilder einlenkbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einlenken der Hinterräder eines Trainingsfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Ausbildung von professionellen Fahrzeuglenkern, insbesondere bei der Polizei, bei Personenschützern, Autotestern, Sportfahrern oder dergleichen, ist es erforderlich, mit einem entsprechenden Trainingsfahrzeug extreme Fahrzustände zu erzeugen in denen die fahrphysikalischen Grenzen erreicht werden, um eine angemessene Reaktion des Fahrers auf eben diese Fahrzustände erlernen zu können. Im Rahmen eines solchen Trainings muss der Fahrzeuglenker lernen, die von der Physik vorgegebenen Grenzen in Unkenntnis der Leistungsfähigkeit und der Leistungsgrenzen der Systeme zur Vermeidung von instabilen Fahrzuständen (ABS, EPS, etc) nicht zu überschreiten. Gelingt dies nicht, so kann das Fahrzeug bei nicht angepasster Geschwindigkeit in einer Kurve unkontrolliert untersteuern, oder, wie auch beim plötzlichen Ausweichen oder beim schnellen Spurwechsel, durch extremes Übersteuern außer Kontrolle geraten.
Um solche Fahrsituationen üben zu können, gibt es auf vorhandenen Verkehrssicherheitstrainingsplätzen eine sogenannte Verschiebeplatte. Diese Anlage besteht aus einer elektronisch gesteuerten und hydraulisch, verschiebbaren Platte mit einer sich anschließenden Gleitfläche. Wenn die Hinterräder eines Fahrzeugs über die Platte fahren, bewegt sich diese ruckartig nach rechts oder links. Dabei bricht das Fahrzeug mit dem Heck in die jeweilige Richtung aus und gerät in einen instabilen Zustand. Der Fahrzeuglenker muss nun durch Gegenlenken versuchen, das Fahrzeug wieder zu stabilisieren. Eine solche Trainingssituation wird aber als nicht ausreichend empfunden, da der Fahrzeuglenker den Zeitpunkt der extremen Fahrsituation vorhersehen kann und sich entsprechend vorbereitet.
Aus der US 5,823,288 A ist ein Trainingsfahrzeug mit lenkbaren Hinterrädern bekannt, durch die ein Unter- und Übersteuern des Fahrzeugs simuliert werden kann. Dabei sind die Hinterräder schwenkbar aufgehängt und über eine Trainingsspurstange miteinander verbunden, um ein gleichmäßiges Einlenken der Hinterräder zu gewährleisten. Zwar kann mit diesem Trainingsfahrzeug gemäß US 5,823,288 A das Unter- und das Übersteuern bei Kurvenfahrt simuliert werden, nicht jedoch ein Ausbrechen des Hecks.
Aus der CH 438 806 A ist ein Automobil für Lernfahrer bekannt, bei dem die im Fahrzeug vorgesehene Hinterradbremse derart umgebaut wurde, dass ein Instruktor diese beiden Hinterräder unabhängig voneinander bremsen und blockieren lassen kann. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass die vorhandene Handbremse nur auf ein Hinterrad wirkt und das für das andere Hinterrad eine zweite handelsübliche Handbremse installiert wird. Mit einem solchen Automobil für Lernfahrer gemäß CH 438 806 kann zwar bei langsamer Fahrt ein Ausbrechen des Hecks simuliert werden, nicht jedoch ein Unter- oder Übersteuern des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt. Auch ist die als Handbremse ausgelegte Bremse zu schwach, um bei höheren Geschwindigkeiten ein überraschendes Bremsmanöver durchzuführen.
Aus der US 4,449,727 A ist ein Trainingsfahrzeug mit schwenkbaren Hinterrädern bekannt, wobei jedes Hinterrad einzeln schwenkbar gehalten ist und wobei beide Hinterräder über eine Trainingsspurstange miteinander verbunden sind. Gleichzeitig wirken auf die Hinterräder Rückholfedern, die die Hinterräder stets in ihre Geradeausstellung zurückdrängen. Weil diese Hinterräder nicht individuell durch den Fahrlehrer lenkbar oder bremsbar sind, können hierdurch keine instabilen Fahrsituationen herbeigeführt werden.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der für den Fahrzeuglenker unerwartet der Eintritt in die instabile Fahrsituation bis hin zum fahrphysikalischen Grenzbereich herbeigeführt werden kann.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Anbringung einer zusätzlichen Bremse an den vorhandenen Bremsscheiben vergleichsweise kostengünstig ist und dass hierdurch vergleichsweise effektiv auf das jeweilige Hinterrad eingewirkt werden kann. Dabei bewirkt das Bremsen des rechten oder des linken Hinterrades ein entsprechendes Einlenken beider Hinterräder, da diese über die Trainingsspurstange miteinander verbunden sind.
Durch die Anbringung der zusätzlichen Trainingsbremse ist es dem Ausbilder in besonders einfacher Weise möglich, durch Betätigen der jeweiligen Bremse das Einlenken der Hinterräder zu bewirken. Dabei kann der Ausbilder über die Dauer der Betätigung der jeweiligen Bremse den Grad der Einlenkung bestimmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trainingsbremse über einen Elektromotor ansteuerbar, welcher wiederum über eine drahtlose Fernbedienung betätigt werden kann. So hat der Ausbilder die Möglichkeit, auch von außerhalb des Fahrzeuges die instabile Fahrsituation durch Betätigen der jeweiligen Bremse herzustellen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist an der Trainingsspurstange mindestens ein verstellbarer Begrenzungsring vorgesehen, der den Einlenkwinkel der Hinterräder begrenzt. Dies hat den Vorteil, dass die Hinterräder nur so weit eingelenkt werden können, wie dies der Fahrzeugaufbau zulässt, denn bei den meisten handelsüblichen Fahrzeugen ist ein Einlenken der Hinterräder nur begrenzt machbar.
In einer anderen, vorteilhaften Ausführungsform ist die Trainingsspurstange mit mindestens einer Rückholfeder ausgestattet, welche die Trainingsspurstange in die jeweilige Nullstellung zurückführt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Rückholfeder mittels eines vorzugsweise verstellbaren Ringes vorgespannt. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch die Rückholfeder den Gegebenheiten des Fahrzeuges entsprechend vorgespannt werden kann. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass diese Vorspannung zu gegebener Zeit in einfacher Weise durch Lösen und Verstellen des Anschlagringes geändert werden kann.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist die Trainingsspurstange in ihrer Nullstellung mittels einer mechanischen oder elektromagnetischen Arretierung gehalten. Dies hat den Vorteil, dass die Trainingsspurstange sicher und zuverlässig in der Nullstellung verharrt, auch wenn fahrbedingt Kräfte auf die Trainingsspurstange einwirken.
In einer anderen Ausführungsform ist diese Arretierung mechanisch oder elektromagnetisch lösbar, wobei das Lösen zeitgleich mit dem Beginn des Einlenkens der Hinterräder erfolgt.
In einer anderen Ausführungsform wird der Trainingsbremssattel über ein rechtes oder linkes Pedal betätigt, wobei die Pedale über ein Gestänge oder einen Bowdenzug mit dem jeweiligen Bremssattel verbunden sind. Dies ist eine sehr kostengünstige Möglichkeit, die jeweilige Bremse zu betätigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel zum Betätigen des Trainingsbremssattels als elektrisch oder hydraulisch angetriebene Exzenterscheibe ausgebildet, die auf einen Bremszylinder wirkt, der wiederum mit dem entsprechenden Trainingsbremssattel wirkverbunden ist. Eine solche Vorrichtung kann über eine drahtlose Fernbedienung auch ferngesteuert werden. Dies hat den Vorteil, dass der Ausbilder auch von außerhalb des Fahrzeuges das Einlenken der Hinterräder bewirken kann, um so ein größeres Überraschungsmoment für den Fahrzeuglenker zu schaffen.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Trainingsfahrzeuges, der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und des erfindungsgemäßen Trainingsverfahrens ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
1 in einer Draufsicht eine schematische Darstellung eines Teiles einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsfahrzeuges;
2 in einer Draufsicht eine schematische Darstellung eines Teiles einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsfahrzeuges;
3 eine Seitenansicht Bremsscheibe mit Standardbremse und Trainingsbremse eines Trainingsfahrzeuges gemäß 2;
4 in einer Draufsicht eine schematische Darstellung eines Teiles einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsfahrzeuges.
In 1 ist in schematischer Weise eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsfahrzeuges dargestellt. Dieses Trainingsfahrzeug umfasst Mittel zur einlenkbaren Befestigung des rechten und des linken Hinterrades des Trainingsfahrzeuges 10, eine Trainingsspurstange 11, die mit den Mitteln zum Einlenken des rechten und linken Hinterrades 10 wirkverbunden ist und eine auf die Trainingsspurstange wirkende Umlenkvorrichtung 12 zum Einlenken der Hinterräder. Die Umlenkvorrichtung 12 umfasst Betätigungselemente 13, hier in Form von Pedalen, die vom Beifahrer oder Ausbilder bedient werden.
Die Pedalen 13 sind derart im Vorraum des Beifahrersitzes des Trainingsfahrzeuges angebracht, dass der Ausbilder mit jedem Fuß eines der beiden Pedalen 13 erreichten kann. Will der Ausbilder nun die Hinterräder 14 einlenken, so tritt er auf das entsprechende Pedal 13. Dabei wird Bewegung des Pedales über die Zahnräder 15 und die Gelenkwelle 20 auf das Getriebe 17 übertragen. Diese Lenkbewegung wird dann vom Getriebe über eine weitere Gelenkwelle 18 auf das Zahnrad 19 übertragen, welches über eine an der Trainingsspurstange 11 angebrachte Zahnstange 20 auf die Trainingsspurstange 11 wirkt und diese in die entsprechende Richtung versetzt, wobei die Trainingsspurstange 11 über die Mittel zum Einlenken des Hinterrades 10 die Hinterräder 14 entsprechend einlenkt. Dabei bleiben die Hinterräder 14 solange eingelenkt, bis der Ausbilder eine entsprechende Gegenbewegung tätigt oder bis der Ausbilder die Pedale 13 freigibt. Im letztgenannten Fall werden die Hinterräder 14 aufgrund der Fahrzeuggeometrie wieder in die Geradeausstellung bewegt.
Am Getriebe 17 befindet sich zusätzlich eine Eingangswelle 21, an die beispielsweise ein Elektromotor angebracht werden kann. Mit diesem hier nicht dargestellten Elektromotor und einer entsprechend drahtlosen Fernbedienung kann dann von außerhalb des Trainingsfahrzeuges die Lenkbewegung getätigt werden.
An der Trainingsspurstange sind zwei als Schraubenfeder ausgebildete Rückholfedern 28 ausgebildet, die über einen verstellbar an der Trainingsspurstange angebrachten Anschlagring 29 vorgespannt sind.
In den 2 und 3 ist in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsfahrzeuges dargestellt, bei dem an der an sich schon vorhandenen Bremsscheibe 122 neben dem Standardbremssattel 123 ein weiterer, nämlich ein Trainingsbremssattel 124 vorgesehen ist, wie aus 3 ersichtlich.
Wird nun der Trainingsbremssattel betätigt, wird das entsprechende Hinterrad 114 abgebremst und lenkt ein. Durch die Dauer des Bremsvorganges kann der Ausbilder den Grad des Einlenkens der Hinterräder 114 bestimmen. Weil der Fahrzeuglenker aber nicht weiß, wann und wie lange der Ausbilder die Bremse 124 betätigt, wird er von der hierdurch erzeugten instabilen Fahrsituation überrascht und muss entsprechend agieren, um das Fahrzeug abzufangen. Hierdurch wird eine sehr realitätsnahe Trainingssituation geschaffen.
Auch in der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform sind die Hinterräder 114 ebenfalls über Mittel zum Einlenken der Hinterräder 100 anlenkbar an dem ansonsten handelsüblichen Fahrzeug gehalten. Auch hier sind die Hinterräder 114 über eine Trainingsspurstange 111 miteinander verbunden. In der Mitte der Trainingsspurstange 111 ist eine Arretierung 125 vorgesehen, die über einen Stift 126 in eine Öffnung 127 innerhalb der Trainingsspurstange 111 eingreifen kann. Zum Arretieren der Trainingsspurstange 111 und damit zum Arretieren der Hinterräder 114 im Geradeauslauf greift der Stift 126 in die Öffnung 127 ein. Werden die Hinterräder 114 eingelenkt, so wird der Stift 126 aus der Öffnung 127 herausgezogen und die Trainingsspurstange 111 freigegeben.
An der Trainingsspurstange sind zwei als Schraubenfeder ausgebildete Rückholfedern 128 ausgebildet, die über einen verstellbar an der Trainingsspurstange angebrachten Anschlagring 129 vorgespannt sind.
Des Weiteren sind im Fußraum des Beifahrers als Pedale ausgebildete Betätigungselemente 113 vorgesehen, die über eine Stange 130 auf einen einseitig gelagerten Hebel 131 wirken. An dem Hebel 131 ist ein Bremsenbetätigungselement 132 angebracht, welches auf einen hier nicht näher dargestellten Bremszylinder wirkt, welcher wiederum die Bremsbacken des Trainingsbremssattels betätigt, sodass auf die Bremsscheibe 122 eine Bremswirkung ausgeübt wird.
Des Weiteren liegt am Hebel 131 ein Sensor 133 lose an, über den eine Bewegung des Hebels 131 erkannt wird. Über diesen Sensor 131 wird die Arretierung 125 gesteuert.
In 2 ist das Lenkpedal 113 betätigt dargestellt, sodass hier der linke Trainingsbremssattel 124 auf die Bremsscheibe 122 greift. Gleichzeitig gerät der Sensor 133 außer Eingriff mit dem Hebel 131 und bewirkt, dass die Arretierung 125 öffnet, sodass der Stift 126 aus der Öffnung 127 herausgelangt. Somit ist die Trainingsspurstange 111 frei beweglich und durch das Abbremsen des linken Hinterrades 114 wird ein Einlenken der Hinterräder 114 nach links erzeugt.
Die in 4 dargestellte dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsfahrzeuges ist in großen Teilen baugleich mit der in den 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform und umfasst ebenfalls Mittel zum Einlenken der Hinterräder 200. Der einzige Unterschied ist, dass bei dieser dritten Ausführungsform die Betätigungselemente 113 fehlen und dafür eine Exzenterscheibe 234 vorgesehen ist, die die Hebel 231 entsprechend betätigt. Diese Exzenterscheibe 234 wird über einen hier nicht näher dargestellten Elektromotor angetrieben und bewegt zum Beispiel bei einem entsprechenden Ausschlag nach links den linken Hebel 231, sodass über das Bremsbetätigungselement 232 der Bremszylinder der linken Trainingsbremse betätigt wird, wodurch das linke Hinterrad 214 gebremst wird und wodurch beide Hinterräder 214 nach links einlenken. Gleichzeitig wird über den Sensor 233 die Arretierung 225 gelöst.
Der Elektromotor der Exzenterscheibe 234 wird über eine drahtlose Fernbedienung 235 gesteuert, sodass der Ausbilder wahlweise vom Beifahrersitz aus oder von außerhalb des Fahrzeuges die Hinterräder 214 einlenken kann.
Anhand der dritten Ausführungsform gemäß 4 wird das Trainingsverfahren nachfolgend beschrieben:
Zur Aus- oder Weiterbildung eines professionellen Fahrzeuglenkers ist es wichtig, das Fahrzeug in extreme Fahrsituationen zu bringen, damit der Fahrzeuglenker das Abfangen des Fahrzeuges üben kann. Dabei liegt der große Vorteil dieser Erfindung darin, dass der Fahrzeuglenker von der extremen Fahrsituation überrascht wird, da er nicht bemerkt, wann diese eintritt.
Während der Ausbildung sitzt ein Ausbilder auf dem Beifahrersitz und der Fahrzeuglenker fährt das Fahrzeug. Zu einem bestimmten Zeitpunkt betätigt der Ausbilder die Fernbedienung, sodass ein hier nicht näher dargestellter Elektromotor die Exzenterscheibe 234 in die entsprechende Richtung bewegt. Dabei wird der entsprechende Hebel 231 aus seiner Ruhestellung herausgelenkt und das Bremsenbetätigungselement 232 aktiviert. Gleichzeitig wird der Sensor 233 außer Eingriff mit dem Hebel 131 gebracht. Der Sensor betätigt die Arretierung 225, sodass die Trainingsspurstange 211 freigegeben wird. Durch das gleichzeitige Aktivieren des Bremsenbetätigungselementes 232, welches auf den Bremszylinder der Trainingsbremse wirkt, greift die Trainingsbremse auf die Bremsscheibe ein und verlangsamt das entsprechende Hinterrad 214. Hierdurch bewegt sich das Hinterrad 214 in die entsprechende Richtung und über die Trainingsspurstange 211 wird auch das andere Hinterrad 214 in dieselbe Richtung gelenkt. Dabei kann der Ausbilder über die Dauer der Betätigung der Fernbedienung Einfluss auf den Grad des Einlenkens der Hinterräder 214 nehmen und somit die gewünschte unstabile Fahrsituation herstellen.
Sobald der Ausbilder die Fernbedienung 235 loslässt wird auch die Trainingsbremse deaktiviert und die Rückholfeder 228 drückt die Trainingsspurstange 211 zurück in die Ausgangslage. Gleichzeitig werden die Hinterräder 214 aufgrund ihrer Geradeauslaufeigenschaft wieder in Ausgangsposition gebracht, wobei die Rückholfeder 228 diesen Effekt unterstützt. Gleichzeitig bewegt der hier nicht dargestellte Elektromotor die Exzenterscheibe 234 zurück in ihre Ausgangsstellung, so dass auch der Hebel 231 in seine Ausgangsstellung zurückgelangt und das Bremsbetätigungselement 232 den Bremszylinder wieder freigibt.
Sobald der Hebel 231 in seiner Ausgangsstellung ist, erkennt der Sensor 233 dies und bewirkt, dass die Arretierung 225 den Stift 226 in die Öffnung 227 bewegt, sodass die Trennungsspurstange 211 in ihrer Grundstellung wieder fixiert ist.
In einer anderen Ausführungsform kann der Ausbilder sich auch außerhalb des Trainingsfahrzeuges befinden und von dort über die Fernbedienung 235 das Einlenken der Hinterräder 214 in der oben beschriebenen Weise bewirken.

Claims

Vorrichtung zum Einlenken der Hinterräder eines Trainingsfahrzeuges unabhängig von der Lenkvorrichtung des Trainingsfahrzeuges umfasst Mittel (100, 200) zur einlenkbaren Befestigung des rechten und des linken Hinterrades (114, 214) des Trainingsfahrzeuges und eine Trainingsspurstange (111, 211) zur Anbringung an den Mitteln (100, 200) zur einlenkbaren Befestigung des rechten und des linken Hinterrades (114, 214) des Trainingsfahrzeuges, und ist gekennzeichnet durch einen rechten und/oder einen linken Trainingsbremssattel (124) zur Anbringung an der vorhandenen Bremsscheibe (122) des rechten und/oder linken Hinterrades (114, 214) des Trainingsfahrzeuges und Mittel zum separaten Betätigen des rechten und/oder des linken Trainingsbremssattels (124).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trainingsspurstange mindestens ein, vorzugsweise verstellbarer, Begrenzungsring vorgesehen ist, der den Einlenkwinkel der Hinterräder begrenzt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trainingsspurstange (11, 111, 211) mittels mindestens einer Rückholfeder (28, 128, 228) in ihrer Nullstellung gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholfeder (28, 128, 228) mittels eines vorzugsweise verstellbaren Anschlagringes (29, 129) vorgespannt ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trainingsspurstange (111, 211) in ihrer Nullstellung mittels einer mechanischen oder elektromagnetischen Arretierung (125, 225) feststellbar ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum separaten Betätigen des Trainingsbremssattels ein rechtes und/oder ein linkes Pedal (113) umfassen, wobei jedes Pedal (113) über ein Gestänge (130) oder einen Bowdenzug mit dem jeweiligen Trainingsbremssattel (124) wirkverbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum separaten Betätigen des Trainingsbremssattels eine elektrisch oder hydraulisch angetriebene Exzenterscheibe (234) umfassen, die auf einen Bremszylinder wirkt, der mit dem entsprechenden Trainingsbremssattel wirkverbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (234) mittels einer drahtlosen Fernbedienung (235) betätigbar ist.