DE102018003753B3 - vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, mit durch einen Fahrzeugantrieb (2) antreibbaren Rädern (3). Erfindungsgemäß ist am Fahrzeug (1) eine zum Fahrzeugantrieb (2) zuschaltbare Hilfskraft-Vorrichtung (5) angeordnet, zur bedarfsweisen und kurzzeitigen Aufbringung einer Hilfskraft auf das Fahrzeug (1) insbesondere in außergewöhnlichen Fahrbetriebssituationen. Die Hilfskraft-Vorrichtung (5) weist eine quer zur Fahrzeuglängsachse und horizontal verlaufende sowie fest mit dem Fahrzeug (1) verbundene Drehachse (6) auf, um die ein Gewicht als Unwucht (7) mittels eines steuerbaren Unwuchtmotor (8) mit einer vorgebbaren und veränderbaren Drehzahl (ω) rotierbar ist. Für eine Hilfskraft in eine bestimmte Kraftrichtung wird mit einer Steuereinheit (10) ein Winkelsektor bestimmt, der in diese Kraftrichtung ausgerichtet ist und in dem der Unwuchtmotor (8) zu einer Drehzahlerhöhung oder alternativ zu einer Drehzahlreduzierung der Unwucht (7) ansteuerbar ist.The invention relates to a vehicle with wheels (3) which can be driven by a vehicle drive (2). According to the invention, an auxiliary power device (5) which can be engaged with the vehicle drive (2) is arranged on the vehicle (1) for application of an auxiliary power to the vehicle (1) on demand and for a short time, in particular in exceptional driving operating situations. The auxiliary power device (5) has a transversely to the vehicle longitudinal axis and horizontally extending and fixed to the vehicle (1) connected to the axis of rotation (6) to a weight as imbalance (7) by means of a controllable unbalance motor (8) with a predetermined and variable speed (ω) is rotatable. For an auxiliary force in a certain direction of force, an angle sector is determined by a control unit (10), which is aligned in this direction of force and in which the unbalance motor (8) can be controlled to increase the speed or, alternatively, to reduce the speed of the imbalance (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a vehicle according to the preamble of
Bei einem bekannten, gattungsgemäßen Fahrzeug (
Die Unwucht der Hilfskraft-Vorrichtung befindet sich hier bei Nicht-Vorliegen einer Hilfskraft-Anforderung in Ruhe und wird bei einer Hilfskraft-Anforderung über den vollen Drehkreis mit in allen Drehstellungen gleicher Zentrifugalkraft rotiert.The unbalance of the power-assist device is at rest in the absence of an auxiliary power request and is rotated at an auxiliary power request on the full circle with in all rotational positions of the same centrifugal force.
Weiter ist ein elektromotorischer Antrieb für eine Unwucht-Hilfskraft-Vorrichtung bekannt (
Zudem ist ein Unwuchterzeuger als Fahrzeugantrieb bekannt (
Für einen normalen, unkritischen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs ist in allgemein bekannter Weise der übliche Fahrzeugantrieb geeignet und ausreichend. Es können jedoch im Fahrzeugbetrieb auch außergewöhnliche, teilweise kritische Fahrbetriebssituationen auftreten, wobei beispielhaft folgende Situationen angegeben werden:
- - Fahrzeug im weichen Untergrund eingesunken und stecken geblieben,
- - Fahrzeug mit durchrutschenden Antriebsrädern,
- - ein aus der Fahrtrichtung schleuderndes Fahrzeug,
- - Fahrzeug in einer Notbremssituation, und
- - Fahrzeug in einer kritischen Anfahrsituation am Berg
- - The vehicle sunk in the soft ground and got stuck,
- - vehicle with slipping drive wheels,
- a vehicle hurling out of the direction of travel,
- - Vehicle in an emergency braking situation, and
- - Vehicle in a critical starting situation on the mountain
Die vorstehenden Fahrbetriebssituationen können insbesondere bei Fahrzeugen für einen Geländefahrbetrieb, wie beispielsweise bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen, Jagdfahrzeugen, Traktoren, etc. und/oder bei Baufahrzeugen für einen Baustellenfahrbetrieb auftreten.The above driving situations may occur particularly in off-highway vehicles such as agricultural vehicles, hunting vehicles, tractors, etc., and / or construction site vehicle construction vehicles.
Um aus solchen außergewöhnlichen Fahrbetriebssituationen wieder herauszukommen, sind oft aufwendige Maßnahmen erforderlich: beispielsweise kann durch ein zweites, schleppendes oder schiebendes Fahrzeug eine Hilfskraft auf ein liegen gebliebenes Fahrzeug aufgebracht werden. Weiter ist es auch bekannt mit einer am Fahrzeug angeordneten, elektrisch antreibbaren Seiltrommel ein steckendes gebliebenes Geländefahrzeug wieder flott zu machen. Alle diese Maßnahmen sind fahrzeugextern und meist zeitaufwendig durchzuführen.In order to get out of such exceptional driving situations again, often costly measures are required: for example, by a second, dragging or pushing vehicle, an auxiliary power can be applied to a vehicle remained lying. Further, it is also known to arrange a stuck left off-road vehicle with a arranged on the vehicle, electrically driven cable drum again afloat. All these measures are external to the vehicle and usually time consuming to perform.
Aufgabe der Erfindung ist es, mittels einer Vorrichtung direkt am und im Fahrzeug bedarfsweise effektiv wirkende Hilfsmaßnahmen zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide by means of a device directly on and in the vehicle, if necessary, effectively acting auxiliary measures available.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of
Gemäß Anspruch 1 ist am Fahrzeug eine zum Fahrzeugantrieb zuschaltbare Hilfskraft-Vorrichtung angeordnet, zur bedarfsweisen und gegebenenfalls kurzzeitigen Aufbringung einer Hilfskraft auf das Fahrzeug, insbesondere in außergewöhnlichen Fahrbetriebssituationen.According to
Die Hilfskraft-Vorrichtung weist eine quer zur Fahrzeuglängsachse und horizontal verlaufende, sowie fest mit dem Fahrzeug verbundene Drehachse auf, um die ein Gewicht als Unwucht mit einem steuerbaren Unwuchtmotor mit einer gesteuert vorgebbaren und veränderbaren Drehzahl rotierbar ist.The auxiliary power device has a transverse to the vehicle longitudinal axis and horizontally extending, and fixed to the vehicle axis of rotation about which a weight is unbalanced with a controllable unbalance motor with a controlled specifiable and variable speed rotatable.
Weiter ist eine Steuereinheit zur Steuerung des Unwuchtmotors vorgesehen, welche einen Drehwinkelsensor umfasst:Further, a control unit for controlling the unbalance motor is provided, which comprises a rotation angle sensor:
Mit diesem Drehwinkelsensor ist einerseits aus dem vollem Drehkreis von 360° die Lage wenigstens eines Winkelsektors mit einem Sektorbereich von maximal 110°, vorzugsweise von 90° bestimmbar.With this rotation angle sensor, on the one hand, the position of at least one angle sector with a sector region of 110 °, preferably 90 °, can be determined from the full 360 ° rotation circle.
Andererseits ist mit dem Drehwinkelsensor als Drehstellungsgeber für die Unwucht ein Triggerimpuls beim Eintreten und Durchlaufen dieses vorbestimmten Sektorbereichs durch die Unwucht erzeugbar.On the other hand, with the rotation angle sensor as a rotary position sensor for the imbalance, a trigger pulse when entering and passing through this predetermined sector range generated by the unbalance.
Die Steuereinheit ist dabei so eingerichtet, dass bei einer zum Fahrzeugantrieb zugeschaltet und aktivierten Hilfskraft-Vorrichtung noch ohne eine Anforderung einer definierten Hilfskraft der Unwuchtmotor so gesteuert wird, dass die Unwucht mit einer konstanten Grunddrehzahl und damit über den vollen Drehkreis mit in allen Drehstellungen gleicher Zentrifugalkraft rotiert wird. Die durch die Unwucht erzeugte Zentrifugalkraft wirkt dabei jeweils in der aktuellen Winkelrichtung der Unwucht, wobei sich die Gesamtwirkung auf das Fahrzeug bei jedem vollen Umlauf praktisch wieder aufhebt.The control unit is set up so that is activated at a vehicle drive and activated auxiliary power device even without a request for a defined auxiliary force of the unbalance motor so that the imbalance with a constant base speed and thus over the full circle with in all rotational positions of the same centrifugal force is rotated. The centrifugal force generated by the imbalance acts in each case in the current angular direction of the imbalance, wherein the Total effect on the vehicle with each full round virtually canceled.
Eine Hilfskraft, insbesondere zur Beherrschung einer außergewöhnlichen Fahrbetriebssituation, kann subjektiv durch einen Fahrer und/oder gegebenenfalls selbsttätig durch ein Fahrerassistenzsystem angefordert werden, wobei nicht nur die Größe der Hilfskraft sondern wesentlich auch deren Kraftrichtung vorzugeben ist. Entsprechend wird mit der Steuereinheit ein Winkelsektor bestimmt, der in der angeforderten Kraftrichtung oder alternativ entgegen dieser Kraftrichtung ausgerichtet ist. Wenn in einen solchen Winkelsektor die Unwucht eintritt und diesen durchläuft, wird mittels eines erzeugten Triggerimpulses der Unwuchtmotor so gesteuert, dass ausgehend von der Grunddrehzahl eine beschleunigte Drehzahlerhöhung, bzw. eine Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit erfolgt, wodurch die Zentrifugalkraft in diesem Winkelsektor erhöht wird und über die mit dem Fahrzeug fest verbundene Drehachse der Unwucht eine Kraftwirkung auf das Fahrzeug erfolgt. Alternativ kann in einem entgegen der gewünschten Kraftrichtung liegenden Winkelsektor eine Ansteuerung des Unwuchtmotors so erfolgen, dass eine gebremste Drehzahlreduzierung erreicht wird, wodurch die Zentrifugalkraft in dieser Richtung reduziert wird, so dass dadurch auf das Fahrzeug eine Kraft in der gewünschten Kraftrichtung wirkt.An assistant, in particular for controlling an exceptional driving situation, can be subjectively requested by a driver and / or possibly automatically by a driver assistance system, wherein not only the size of the assistant but also essentially dictate their direction of force. Accordingly, an angle sector is determined with the control unit, which is aligned in the requested direction of force or alternatively against this direction of force. When the imbalance enters and passes through such an angle sector, the imbalance motor is controlled by means of a generated trigger pulse so that an accelerated speed increase, or an increase of the angular speed takes place from the base speed, whereby the centrifugal force is increased in this angle sector and on the with the vehicle fixedly connected axis of rotation of the imbalance is a force acting on the vehicle. Alternatively, in a counter to the desired direction of force angle sector driving the unbalance motor carried out so that a braked speed reduction is achieved, whereby the centrifugal force is reduced in this direction, thereby acting on the vehicle, a force in the desired direction of force.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in der Steuereinheit von vorneherein der volle Drehkreis von 360° in vier aneinandergrenzende Winkelsektoren von jeweils 90° aufgeteilt, wobei in üblicher Weise der nach oben gerichteten Hochachse die Winkellage von 0° zugeordnet ist. Die Winkelsektoreinteilung erfolgt dergestalt, dass ein Winkelsektor I von 45° bis 135° für eine Hilfskraft in Fahrtrichtung vorgegeben ist. Beispielsweise kann eine so gerichtete Hilfskraft unter Umständen erfolgreich bei drehenden Rädern eingesetzt werden.In a particularly preferred embodiment, in the control unit from the outset, the full circle of 360 ° is divided into four adjoining angle sectors of 90 °, wherein the angular position of 0 ° is assigned in the usual way to the upwardly directed vertical axis. The Winkelsektoreinteilung is such that an angle sector I is specified by 45 ° to 135 ° for an auxiliary force in the direction of travel. For example, such a directed assistant may be used successfully with rotating wheels under certain circumstances.
Ein Winkelsektor
Ein weiterer Winkelsektor
Beim Betrieb der Hilfskraftvorrichtung mit einer konstanten Grunddrehzahl treten unwuchtangeregte, umlaufende Kräfte am Fahrzeug auf, welche zu gegebenenfalls unerwünschten Zwangsbewegungen führen können. Eine Reduzierung dieser Kräfte kann gegebenenfalls mit einer um 180° versetzten, mitrotierenden gleichen Gegenunwucht erreicht werden, wobei dann bei einer Hilfskraft-Anforderung die Drehzahl einer der beiden Unwuchten im Vergleich zur Grunddrehzahl erhöht oder reduziert wird, um den Effekt einer zunehmenden oder abnehmenden Zentrifugalkraft in einem vorbestimmten Winkelsektor zu erreichen.During operation of the auxiliary power device with a constant basic speed, unbalanced, circulating forces occur on the vehicle, which may lead to undesirable forced movements. A reduction of these forces can optionally be achieved with a 180 ° offset, co-rotating same counter imbalance, then at a power request, the speed of one of the two imbalances compared to the base speed is increased or reduced to the effect of increasing or decreasing centrifugal force in to achieve a predetermined angle sector.
Die Steuereinheit kann so eingerichtet werden, dass bei einer Hilfskraftanforderung die Grunddrehzahl in einem Winkelsektor beschleunigt erhöht wird und anschließend die erhöhte Drehzahl im gegenüberliegenden Winkelsektor wieder im gleichen Umfang auf die Grunddrehzahl reduziert wird. Damit wird einerseits in einem Winkelsektor eine Hilfskraft in eine gewünschte Richtung durch eine Erhöhung der Zentrifugalkraft und gegenüberliegend durch eine Reduzierung der Zentrifugalkraft erzeugt und die erhöhte Drehzahl wieder auf die Grunddrehzahl heruntergefahren, wodurch gegebenenfalls ein festsitzendes Fahrzeug wieder aus dieser Situation bewegbar ist. Alternativ kann eine durch eine Hilfskraftanforderung erhöhte Drehzahl auch wieder allmählich langsam auf die Grunddrehzahl heruntergefahren werden.The control unit can be set up so that when a power request, the base speed is accelerated increases in an angle sector and then the increased speed in the opposite angle sector is again reduced to the same extent to the base speed. Thus, on the one hand in an angle sector, an auxiliary force is generated in a desired direction by increasing the centrifugal force and opposite by reducing the centrifugal force and the increased speed is reduced again to the base speed, thereby possibly a stuck vehicle is again movable from this situation. Alternatively, an increased by an auxiliary power demand speed can also be gradually slowed down to the basic speed again.
Um eine Hilfskraft-Wirkung nach oben (Reduzierung der Bodenhaftung) oder nach unten (Erhöhung der Bodenhaftung) möglichst auf angetriebene Räder auszuüben wird vorgeschlagen, die Drehachse mit der rotierbaren Unwucht im Bereich über einer Fahrzeugachse mit angetriebenen Rädern anzuordnen.In order to exert an auxiliary power effect (reduction of traction) or downward (increasing traction) as possible on driven wheels, it is proposed to arrange the axis of rotation with the rotatable imbalance in the area above a vehicle axle with driven wheels.
Als Unwuchtmotor wird zweckmäßig ein schnell und mit hoher Beschleunigung drehzahlsteuerbarer Elektromotor verwendet.As an unbalance motor, a fast and with high acceleration speed controllable electric motor is expediently used.
Die erfindungsgemäße zuschaltbare Hilfskraftvorrichtung kann generell bei allen möglichen Fahrzeugen eingesetzt werden, kann jedoch besonders vorteilhaft bei Fahrzeugen, die für einen rauen Fahrbetrieb vorgesehen sind, verwendet werden, da gerade hier regelmäßig auf außergewöhnliche, gegebenenfalls auch kritische Fahrbetriebssituationen auftreten können, die mittels einer fahrzeugimmanenten Zusatz-Hilfskraft aus der Hilfskraft-Vorrichtung beherrschbar sein können.The switchable auxiliary power device according to the invention can generally be used in all kinds of vehicles, but can be used particularly advantageously in vehicles that are intended for rough driving, since just here can regularly occur on exceptional, possibly critical driving situations that by means of a vehicle-related addition Auxiliary power from the power-assist device can be controlled.
Figurenliste list of figures
Es zeigen:
-
1 ein Fahrzeug mit einer Hilfskraft-Vorrichtung in einer stark schematisierten Darstellung; -
2 eine schematisierte Darstellung einer mit gleicher Drehzahl umlaufenden Unwucht; -
3 bis6 Darstellungen entsprechend2 , bei winkelsektorzugeordneten Drehzahlerhöhungen/Drehzahlreduzierungen; und -
7 ein Ablaufdiagramm für eine Hilfskrafterzeugung.
-
1 a vehicle with an auxiliary power device in a highly schematic representation; -
2 a schematic representation of a circulating at the same speed unbalance; -
3 to6 Representations accordingly2 at angular sector associated speed increases / speed reductions; and -
7 a flowchart for an auxiliary power generation.
In
Am Fahrzeug
Die Steuerung des Unwuchtmotors
Die Unwucht
In der schematischen Darstellung nach
In
Der volle Kreis mit 360° ist für den Steuerungseingriff mit der Steuereinheit
In
Die dargestellte Zunahme der Zentrifugalkraft Fz erfolgt ausschließlich durch die gesteuerte beschleunigte Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit ω, da der Radius r und die Masse m gleich bleiben. Die Größe der Kraftwirkung kann somit durch die gesteuerte Größe der Winkelgeschwindigkeitserhöhung vorgegeben werden.The illustrated increase of the centrifugal force F z is effected exclusively by the controlled accelerated increase of the angular velocity ω, since the radius r and the mass m remain the same. The magnitude of the force effect can thus be specified by the controlled size of the angular velocity increase.
In
Gegebenenfalls könnte bei einer Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit ω im Winkelsektor
In
In
In
Gemäß Rechteck
In der Entscheidungsraute
Falls dies festgestellt wird, wird in der Entscheidungsraute
Für diesen Fall wird gemäß Rechteck
In der Entscheidungsraute
Claims (8)
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- 2019-05-08 WO PCT/EP2019/061857 patent/WO2019215250A1/en unknown
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