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Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungsvorrichtung für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Neigefahrzeug, mit mindestens einem Fahrzeugrahmen, mit mindestens einem Haltemittel, das mittelbar oder unmittelbar an dem Fahrzeugrahmen festlegbar oder festgelegt ist und an dem eine Komponente des Kraftfahrzeugs festlegbar oder festgelegt ist.
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Stabilisierungsvorrichtungen sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt.
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Beim Betrieb von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Neigefahrzeugen, insbesondere bei Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit, kann es beschleunigungs-, geschwindigkeits-, untergrund- und/witterungsabhängig dazu kommen, dass ein Reibwert zwischen der Radeinheit des Neigefahrzeugs und der Fahrbahn unterschritten wird und das Neigefahrzeug seitlich ausbricht. Dieses kann auch dann erfolgen, wenn das Neigefahrzeug übermäßig über- oder untersteuert wird.
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Insbesondere überhöhte Kurvengeschwindigkeiten, zu starkes Beschleunigen in Schräglage oder eine Änderung des Reibwerts zwischen Reifen und Straße führen oft zu einem Ausbrechen des Neigefahrzeugs.
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Um ein Ausbrechen zu verhindern, ist beispielsweise aus
DE 10 2016 211 421 A1 eine Stabilisierungsvorrichtung bekannt, bei der am Gehäusekörper zwischen zwei Radeinheiten des Neigefahrzeugs eine Düse vorgesehen ist, die parallel zur Querachse des Neigefahrzeugs ausgerichtet ist und ein Erfassen eines instabilen Fahrzustandes des Neigefahrzeugs einen Schub entgegen der Fliehkraftrichtung des Neigefahrzeugs auslöst.
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Das Entstehen von instabilen Fahrzuständen kann als ein Resultat hoher Massenträgheitsmomente um die Längsachse des Kraftfahrzeugs hervorrühren. Durch diese ist zudem die Handlichkeit des Führens des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Neigefahrzeugs, reduziert.
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Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, eine eingangs genannte Stabilisierungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass die Verkehrssicherheit des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Neigefahrzeugs, erhöht ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer eingangs genannten Stabilisierungsvorrichtung gelöst durch mindestens eine Lagereinheit durch die die Komponente zumindest quer zur Fahrzeuglängsachse relativ zum Fahrzeugrahmen bewegbar ist.
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Dadurch, dass die Komponente quer zur Fahrzeuglängsachse relativ zum Fahrzeugrahmen bewegbar ist, ist das Trägheitsmoment, insbesondere bei Kurvenfahrten reduzierbar. Hierdurch ist eine Erhöhung der Fahrdynamik und auch eine Erhöhung der Fahrsicherheit ermöglicht.
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Bei der Komponente des Kraftfahrzeugs kann es sich beispielsweise um einen Motor, eine Batterie oder Dergleichen handeln.
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Unter einem Neigefahrzeug werden Fahrräder, Motorräder oder motorradähnliche Kraftfahrzeuge, wie Motorroller, insbesondere zwei-, drei- oder vierrädrige Motorroller, Scooter, neigbare Trikes, Quads oder Dergleichen verstanden.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Lagereinheit mindestens ein Lagermittel umfasst, durch das die Komponente um eine parallel oder schräg zur Fahrzeuglängsachse erstreckte Drehachse drehbar ist und/oder durch das die Komponente quer oder schräg zur Fahrzeuglängsachse pendelbar ist.
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Wenn das mindestens eine Lagermittel eine Drehung der Komponente um eine parallel oder schräg zur Fahrzeuglängsachse erstreckte Drehachse ermöglicht, kann das mindestens eine Lagermittel zapfen- oder achsenartig ausgebildet sein. Wenn das mindestens eine Lagermittel ein Pendeln der Komponente schräg oder quer zur Fahrzeuglängsachse ermöglicht, kann das Lagermittel seinerseits um eine parallel oder schräg zur Fahrzeuglängsachse erstreckte Lagerachse am Fahrzeugrahmen festgelegt sein oder ein seilartiges, flexibel biegbares Element umfassen.
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Um ein Relativbewegen der Komponente bezüglich des Fahrzeugrahmens zu führen erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Haltemittel parallel zur Drehachse erstreckt und insbesondere konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und/oder wenn das mindestens eine Haltemittel ein die Komponente durchdringendes Haltemittel umfasst, das mit beiden Enden im Fahrzeugrahmen festgelegt ist oder dass das mindestens eine Haltemittel, zwei Haltemittel umfasst, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der Komponente und des Fahrzeugrahmens, insbesondere miteinander fluchtend festgelegt sind.
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Wenn sich das mindestens eine Haltemittel parallel zur Drehachse erstreckt und insbesondere konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist, ist die Komponente auf einfache Weise um das Haltemittel oder mit dem Haltemittel um die Drehachse drehbar. Solchenfalls kann das Haltemittel drehbar in dem Fahrzeuggehäuse festgelegt sein oder ortsfest am Fahrzeuggehäuse festgelegt sein und drehbar mit der Komponente verbunden sein.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Haltemittel zapfenartig zwischen dem Fahrzeugrahmen und der Komponente angeordnet ist. Wenn das mindestens eine Haltemittel ein die Komponente durchdringendes Haltemittel umfasst, ist die Stabilität im Vergleich zu einem Haltemittel mit frei schwebendem freiem Ende erhöht.
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Wenn das mindestens eine Haltemittel zwei Haltemittel umfasst, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der Komponente und des Fahrzeugrahmens festgelegt sind, muss in der Komponente kein Hohlraum zum Durchdringen des Haltemittels vorgehalten werden.
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Um ein Hin- und Herschwenken der Komponente bezüglich des Fahrzeugrahmens zumindest zu reduzieren, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Stabilisierungsvorrichtung mindestens ein Dämpfmittel umfasst, das am Fahrzeugrahmen und an der Komponente abgestützt ist und durch das eine Relativbewegung der Komponente bezüglich des Rahmens dämpfbar ist und/oder durch mindestens ein Einstellmittel, durch das eine Relativbewegung zwischen der Komponente und dem Fahrzeugrahmen begrenzbar und/oder durch das eine Dämpfungskonstante am Dämpfmittel einstellbar ist.
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Durch das Vorsehen eines Dämpfmittels können die Bewegungen der Komponente relativ zum Fahrzeugrahmen abgefedert, bzw. gedämpft werden. Durch das Vorsehen eines Einstellmittels kann eine maximale Auslenkung der Komponente relativ zum Fahrzeuggehäuse begrenzt werden. Dadurch, dass durch das Einstellmittel eine Dämpfungskonstante und des Dämpfmittels einstellbar ist, kann in Abhängigkeit des Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs jeweils eine optimale Dämpfkonstante eingestellt werden.
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Hierdurch lassen sich die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Neigefahrzeugs verbessern.
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Durch das Vorsehen eines Dämpfmittels und eines Einstellmittels, lassen sich gravitationsbedingte Bewegungen der Komponente relativ zum Fahrzeugrahmen in ihrer Bewegung dämpfen, bzw. begrenzen. Um die Komponente aktiv relativ bezüglich des Fahrzeugrahmens zu bewegen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Stabilisierungsvorrichtung mindestens ein im oder am Haltemittel oder im oder am Dämpfmittel angeordnetes mechanisches, elektrisches, hydraulisches und/oder pneumatisches Antriebselement, durch das die Komponente, insbesondere in Richtung entgegen einer Fliehkraft, um die parallel oder schräg zur Fahrzeuglängsachse erstreckte Drehachse drehbar ist und/oder quer oder schräg zur Fahrzeuglängsachse pendelbar ist.
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Durch das Antriebselement kann die Komponente in Wirkungsrichtung der Schwerkraft oder entgegen der Wirkungsrichtung der Schwerkraft relativ zum Fahrzeugrahmen bewegt werden.
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Bei einer Weiterbildung letztgenannten Erfindungsgedankens erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Komponente durch das Haltmittel automatisch in einer Grundposition anordenbar ist, in der die Lageenergie der Komponente minimal ist, wenn die Komponente, insbesondere bei einer Schräglage des Kraftfahrzeugs, durch das Dämpfmittel gedämpft von einer Arbeitsposition mit höherer Lageenergie in die Grundposition überführbar ist, wenn ein Überführen von der Arbeitsposition in die Grundposition durch das Einstellmittel in einer Zwischenposition blockierbar ist und/oder wenn die Komponente durch das Antriebselement von der Grundposition oder Zwischenposition in die Arbeitsposition überführbar ist.
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Dadurch, dass die Komponente am Haltemittel um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse erstreckte Drehachse drehbar ist, bzw. quer oder schräg zur Fahrzeuglängsachse pendelbar ist, wird die Komponente automatisch, schwerkraftsbedingt einen Zustand einnehmen, an dem die Lageenergie minimal ist. Durch das Vorsehen des Dämpfmittels wird dieses Überführen von einer Arbeitsposition mit einer höheren Lageenergie, verglichen mit der Grundposition, gedämpft geführt. Dieses ist beispielsweise dann automatisch der Fall, wenn das Kraftfahrzeug, insbesondere das Neigefahrzeug, eine Schräglage, beispielsweise infolge einer Kurvenfahrt, einnimmt. Solchenfalls nimmt die Komponente automatisch eine lotrechte Position zur Fahrbahn ein, bzw. behält diese Position relativ zur Fahrzeughochachse.
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Dadurch, dass die Komponente durch das Antriebselement entgegen der Schwerkraft gegen ein Drehen um das Haltemittel in die Grundposition in eine Arbeitsposition überführbar ist, ist der Schwerpunkt des Fahrzeugs veränderbar und hierdurch die Fahreigenschaften des Fahrzeugs optimierbar.
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Das Überführen der Komponente durch das Antriebselement von der Grundposition oder Zwischenposition in die Arbeitsposition, kann kontinuierlich mit einer geringen Geschwindigkeit erfolgen oder ruckartig. Letzteren Falls ist hierdurch ein Impuls erzeugbar, der der auf das Kraftfahrzeug wirkenden Fliehkraft entgegenwirkt. Hierdurch kann das Kraftfahrzeug beispielsweise bei einer Kurvenfahrt stabilisiert werden, wenn die Reibung zwischen Rad und Fahrbahn einen gewissen Wert unterschreitet und hierdurch einen kritischen Fahrzustand, beispielsweise ein Abrutschen oder Ausgleiten, bedingt.
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Bei einer Ausführungsform der Stabilisierungsvorrichtung erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Stabilisierungsvorrichtung mindestens eine Steuereinheit umfasst, die funktional einer Fahrzeugsteuerung zuordenbar ist und/oder der mindestens ein Sensormittel zuordenbar ist und durch die zumindest das Einstellmittel und/oder das Antriebselement ansteuerbar ist.
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Hierdurch sind Einstellmittel und Antriebselement auf einfache Weise den jeweils vorherrschenden Fahrzuständen anpassbar. Ferner kann automatisch auf einen kritischen Fahrzustand stabilisierend reagiert werden.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Haltemittel, das Einstellmittel und das Antriebselement an einer beliebigen Stelle mit der Komponente verbunden sind, bzw. mit der Komponente zusammenwirken. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das mindestens eine Haltemittel, das mindestens eine Einstellmittel, das mindestens eine Antriebselement und/oder das mindestens eine Dämpfmittel bezüglich der Fahrzeughochachse oberhalb des Schwerpunkts der Komponente an der Komponente festgelegt ist.
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Die Stabilisierungsvorrichtung lässt sich kompakt ausbilden, wenn das Dämpfmittel, das Einstellmittel, das Antriebselement und/oder das Haltemittel ein gemeinsames Bauteil umfassen, insbesondere einen Rotationsdäm pfer.
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Wenn das Haltemittel, das Dämpfmittel und das Einstellmittel ein gemeinsames Bauteil umfassen, kann dieses beispielsweise in Form eines Rotationsdämpfers ausgebildet sein.
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Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur querdynamischen Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer Stabilisierungsvorrichtung mit mindestens einem der zuvor genannten Merkmale, mit den Schritten:
- a. Erfassen einer Schräglage des Neigefahrzeugs durch die Fahrzeugsteuerung und/oder durch das mindestens eine Sensormittel;
- b. Ggf. Erfassen eines Absinkens eines Reibwerts zwischen einem Reifen des Kraftfahrzeugs und einer Fahrbahn, durch die Fahrzeugsteuerung und/oder durch die Steuereinheit;
- c. Ansteuern des Einstellmittels oder des Dämpfmittels zum Einstellen einer Dämpfungskonstante durch die Steuereinheit;
- d. Ansteuern des Einstellmittels zum Begrenzen einer Relativbewegung der Komponente zum Fahrzeugrahmen und/oder Ansteuern des Antriebelements zum Relativbewegen der Komponente relativ zum Fahrzeugrahmen, insbesondere in Richtung einer Steigerung des Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Stabilisierungsvorrichtung und des Verfahrens.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 Eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel der Stabilisierungsvorrichtung;
- 2 Eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Stabilisierungsvorrichtung gemäß 1 in einer aufrechten Position des Kraftfahrzeugs;
- 3 Eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Stabilisierungsvorrichtung gemäß 1 in einer Schräglage des Kraftfahrzeugs;
- 4 Ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Figuren zeigen eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehene Stabilisierungsvorrichtung für eine Komponente 4 eines Kraftfahrzeugs 6. Bei dem in den Figuren gezeigten Kraftfahrzeug 6 handelt es sich um ein Neigefahrzeug. Die Stabilisierungsvorrichtung 2 umfasst einen Fahrzeugrahmen 8 und ein Haltemittel 10, das mittelbar oder unmittelbar an dem Fahrzeugrahmen 8 festgelegt ist. An dem Haltemittel 10 ist die Komponente 4 des Kraftfahrzeugs 6 festgelegt. Die Stabilisierungsvorrichtung 2 umfasst darüber hinaus eine Lagereinheit 12, durch die die Komponente 4 zumindest quer zur Fahrzeuglängsachse relativ zum Fahrzeugrahmen 8 bewegbar ist.
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Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Lagereinheit 12 zwei Lagermittel 14 und zwei Haltemittel 10, die parallel zur Fahrzeuglängsachse erstreckt sind und eine parallel zur Fahrzeuglängsachse erstreckte Drehachse 16 koaxial durch die Haltemittel 10 und Lagermittel 14 verläuft. Mit Blick in 1 ist ersichtlich, dass ein erstes Haltemittel 10 und ein zweites Haltemittel 10 aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Komponente 4 und des Fahrzeugrahmens 8 miteinander fluchtend festgelegt sind. Hierdurch ist ein Bewegen der Komponente 4 quer zur Fahrzeuglängsachse und hierdurch ein Drehen um die Drehachse 16 ermöglicht.
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Aus den 2 und 3 ist ersichtlich, dass die Stabilisierungsvorrichtung 2 zwei Dämpfmittel 18 umfasst, die einerseits am Fahrzeugrahmen 8 und andererseits an der Komponente 4 abgestützt sind. Die Anordnung der beiden Dämpfmittel 18 ist hierbei bezüglich einer Ebene durch die Fahrzeuglängsachse und durch die Fahrzeughochachse spiegelsymmetrisch angeordnet.
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Darüber hinaus umfasst die Stabilisierungsvorrichtung 2 ein Einstellmittel 20, durch das eine Relativbewegung zwischen Komponente 4 und Fahrzeugrahmen 8 begrenzbar ist.
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Darüber hinaus umfasst das in den Figuren ersichtliche Ausführungsbeispiel der Stabilisierungsvorrichtung 2 ein Antriebselement 22, durch das die Komponente 4 relativ bezüglich des Fahrzeugrahmens 8 bewegbar ist.
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Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Stabilisierungsvorrichtung 2 kurz skizziert: Mit Blick in 2 befindet sich die Komponente 4 in einer Grundposition. In dieser ist die Lageenergie der Komponente 4 minimal.
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In 3 ist das Kraftfahrzeug 6 in einer Schräglage. In dieser ist die Komponente 4 bezüglich des Fahrzeugrahmens 8 relativ bewegt und nach wie vor in der Grundposition angeordnet. Sind die Dämpfmittel 18 in einer aufrechten Position gemäß 2 gleich lang erstreckt, so ist ein Dämpfmittel in der geneigten Lage bezüglich seiner Erstreckung reduziert und das andere Dämpfmittel 18 bezüglich seiner Erstreckung erweitert.
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Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen Dämpfmittel 18, Einstellmittel 20 und Antriebselement 22 jeweils ein gemeinsames Bauteil.
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Anhand von 4 wird die Funktionsweise der Stabilisierungsvorrichtung 2 anhand eines ausführbaren Verfahrens näher skizziert. Hierbei wird auf die Offenbarung gemäß der 1 bis 3 zur Klärung der einzelnen Verfahrensschritte verwiesen. In einem ersten Schritt 100 wird eine Schräglage des Neigefahrzeugs 6 durch eine Fahrzeugsteuerung und/oder durch mindestens ein Sensormittel 24 erfasst. In einem nachfolgenden Schritt 101 wird ggf. erfasst, dass ein Reibwert zwischen einem Reifen des Kraftfahrzeugs 6 und der Fahrbahn absinkt. Hierdurch ist ein Erfassen von gefährlichen Fahrzuständen ermöglicht.
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In einem hieran folgenden Schritt 102 erfolgt ein Ansteuern des Einstellmittels 20 oder des Dämpfmittels 18 durch eine Steuereinheit 26. Hierdurch kann ein Überführen der Komponente 4 von einer Arbeitsposition in die Grundposition gedämpft erfolgen.
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Schließlich wird in einem abschließenden Schritt 103 das Einstellmittel 20 zum Begrenzen einer Relativbewegung der Komponente 4 zum Fahrzeugrahmen 8 und/oder zum Ansteuern des Antriebselements 22 zum Relativbewegen der Komponente 4 relativ zum Fahrzeugrahmen 8, insbesondere in Richtung einer Steigerung des Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn, ermöglicht.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Stabilisierungsvorrichtung
- 4
- Komponente
- 6
- Kraftfahrzeug
- 8
- Fahrzeugrahmen
- 10
- Haltemittel
- 12
- Lagereinheit
- 14
- Lagermittel
- 16
- Drehachse
- 18
- Dämpfmittel
- 20
- Einstellmittel
- 22
- Antriebselement
- 24
- Sensormittel
- 26
- Steuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016211421 A1 [0005]
