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Einrichtung zur Kompensation von Seitenwindeinwirkunglen auf Straßenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation von Seitenwindeinwirkungen
auf Straßenfahrzeuge, die als Meßsignal den Druckunterschied zwischen zwei
geeigneten
Stellen des Straßenfahrzeuges verwendet.
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Der Geradeauslauf von Straßenfahrzeugen wird bekanntlich, insbesondere
bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, durch Seitenwindböen beeinträchtigt. Der Fahrer
muß die durch den Seitenwind erzwungene Wlndabdrift des Straßenfahrzeuges durch
entsprechende Gegenlenkung korrigieren, seine Aufmerksamkeit wird dadurch beansprucht
und es wird insgesamt die Pahrsicherheit herabgesetzt.
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Die Beeinflussung der Seitenwindempfindlichkeit durch entsprechende
Formgestaltung (Zurückverlegung des Luft.
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krafteangriffspunktes, die der Angriffspunkt der resultierenden Windkraft)
ist aus praktischen Gründen nur in begrenztem Umfang möglich. Auch das Machvornverlegen
des Schwerpunktes des Straßenfahrzeuges, das eine Erhöhung der Seitenwindstabilität
des Straßenfahrzeuges zur Folge haben wurde, ist mit Nachteilen anderer Art verbunden
und deshalb nicht praktikabel.
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Es ist berge eine Vorrichtung zum Beseitigen der
Seitenwindempfindlichkeit
von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen bekanntgeworden, bei der an zwei
gegenüberliegenden Seiten eines Fabrzeuges mindestens je ein Druckaufnehmer fär
den turoh den Seitenwind erzeugten IAlftdruck vorgesehen ist, wobei Jeder Druckaufnehmer
mit einem auf den Differenzdruck ansprechenden, gegen den Seitenwind gerichtete
Ienkbewegungen steuernden Stellorgan verbunden ist. Innerhalb dieser bekanntgewordenen
Vorrichtung verstellt das durch die Druckdifferenz beider Fahrzeugseiten beaufsohlagte
Stellorgan sinngemäß einen hydraulisohen Steuerschieber; der wiederum den Druckmittelzu-
und -abfluß zweier hydrsulischer, einerseits mit dem Vorderachsträger und andererseits
mit Längsträgern des Fahrzeugrahmens verbundener Betätigungsvorrichtung (Zylinder
mit Schubkolben) so steuert, daß eine Verschiebung des Vorderachsträgers relativ
zu den Längsträgern eintritt, die einen Radeinschlag im Sinne einer Gegenlenkung
bewirkt.
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Diese bekenntgewordene Vorrichtung hat den Nachteil, daß wegen des
ungünstigen Kraftangriffes hydraulische
Elemente mit großer Leistung
und entsprochund großen Abmessungen vorwendet werden müssen und daß forner die Verstellung
nicht immer ruckfrei vor sich gcht, so daß der Fahrer irritiert werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompensation
von Seitenwindeinwirkungen auf Straßenfahrzeuge so auszubilden, daß eine Seite korrektur
des Straßenfahrzeuges bewirkt wird, die d Fahrer das Gefühl des direkten Kontaktes
mit den Fa zeugrädern beläßt, obwohl dieser von der laufe Kurekorrektur zur Kompensation
der auf das Straßenfahrzeug einwirkenden Seitenwindkräfte entlastet ist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung der eingangs geschilderten
Art. Erfindungsgemäß wird ein vom Druckunterschied gesteuertes Drehmoment in das
Lenkgetriebe eingeleitet, das in Größe und Richtung der zur Verhinderung der Windabdrift
notwendigen Lenkkorrektur entspricht.
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Insbesondere wird die erfindungsgemäße Einrichtung so
ausgebildet,
daß der Meßhub eines Differenzdruckmessers einen Servo-Motor steuert, der dadurch,
je nach Hubrichtung und -größe mit dem Lenkgetriebe des Fahrzueges so gekuppelt
wird, daß er dem vom Fahrer gesteuerten Lankdrehmoment ein Drehmoment überlagart,
das das aus der Luftkraft resultierende Lenkmoment Kompensiert.
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Eine besonders funktionssichere und einfach aufgebaute Einrichtung
hat nach einem weiteren Erfindungsgedanken einen schwenkbar gelagerten Servo-Motor,
der entweder direkt oder über ein Getriebe ein Reibritzel treibt und der über einen
Hebel gelenkig mit der Hubstange der Membran eines Differenzdruckmessers verbunden
ist, deren Hub, Je nach Größe und Richtung, ein Anpressen des Reibritsele an den
einen oder anderen Blanxch eines Reibrades oder aber dessen neutrale Mittellage
bewirkt.
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Diese Ausführungsform ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft; denn
der Servomotor kann, weil er elektrisch nicht zu steuern sein braucht, einfach und
billig sein.
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Das jeweils in das Lankgetriebe eingeleitete Kompensationsdrehmoment
ergibt
sich der Eichtung nach daraus, daß das Reibritzel des Servomctors in Abhängigkeit
von der Richtung des Embes der Membran entweder an den ihm links oder aber an den
ihm rechts benachbarten Flansch das zugeordneten Reibrades gedrückt wird, so daß
einmal eine Rechtsdrehnung und zum anderen Mal eine Linksdrehung des Reibrades reaultiert,
und das Kompensationsdrehmomsnt ergibt sich der Größe nach daraus, daß das Reibritzel
des Sorvomotors in Abhängigkeit von der Größe des Hubes der Membran stärker oder
schwächer an den im Eingriff befindlichen Flansch gedruckt wird und dabei mehr oder
weniger schlüpft. Da sich ferner die Membranauslenkung und damit der Hub der zentral
an der Membran befestigten Hubstange bei kleinen Auslenkungen in linearer Abhängigkeit
von der Druckdifferenz, die auf die Membran einwirkt, ändert, wird durch die erfindungsgemäße
Einrichtung ein Drehmoment in das Ienkgetriebe eingeleitet, das in einem bestimmten
Bereich genau und im übrigen mit guter Annäherung direkt proportional dem auftretenden
Druckunterschied ist.
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Um Einflüsse von Transversalbeschleunigunglen auf das
geschilderte
System weitgehend auszuschließen, erfährt dasselbe nach einem weiteren Erfindungsgedanken
eine derartige Ausbildung, daß der Gesamtschwerpunkt sämtlicher an der Steuerbewegung
teilnebmenden Massen so dicht wie nur möglich an die feste Lagerachse des Reibritzels
verlegt ist. Ferner wird die erfindungsgemäße Einrichtung vorteilhaft so ausgebildet,
daß sich der Servomotor und das Reibrad innerhalb des G.-häuses des Differenzdruckmessers
befinden. Damit wird eine kompakte, gegen Vorschmutzung geschützte Bauweise ersielt.
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man kann nach einem weiteren Erfindungsgedanken die Einrichtung auch
so ausbilden, daß ein Servomotor vorgesehen wird, dessen Drehmoment in Abbngigkeit
von dem Druckunterschied und der dadurch gegebenen Auslenkung der Membran des Differanzdruckmessers
über eine Hubstange und einen elektromechanischen Steuerkreis, bestehend aus Umsetzer
und Verstärker gesteuert wird und der über eine ebenfalls elektrisch gesteuerte
Kupplung, die nach Überschreiten eines vorgegebenen Motordrehmomentes schließt,
mit dem Lenkgetriebe verbunden wird.
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Auch in diesem Falle ist der Motor dann, wenn keine Lenkkorrektur
gegeben wird, vom Lenkgetriebe getrannt und braucht oht mitgedreht su werden Dadurch
wird gewährleistet, daß die Fahrzeuglenkung durch die erfindungsgemäße Einrichtung
nicht belastet wird, wenn keine Seitenkorrekturen gegeben werden. Auch mit dieser
Einrichtung läßt sich eine direkt proportionale Abhängigkeit des in das Lenkgetriebe
eingeleiteten Kompensationsdrehmomentes von der Druckdifferenz, aber auch jede andere
Abhängigkeit erzielen.
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Um durch den Einbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kompensation
von Seitenwindeinwirkungen das Äußere eines Kraftfahrzeuges möglichst wenig zu beeinflussen,
werden nach einem weiteren Erfindungsgedanken dieÖffnungen zur Aufnahme des auf
den Fahrzeugseiten herrschenden örtlichen Druckes in dort chnehin vorhandenen Bauteilen
wie Stoßstangen, Scheinwerfern, Blinkleuchten, Zierleisten u.dgl. oder in dort aus
anderen konstruktiven Gründen vorhandenen Fugen, beispielsweise zwischen Motorklappe
und Radkästen, Kofferdeckel und Heckwand u.dgl. angeordnet.
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Weitere Marknale und Voteile der Erfindung werden in folgenden under
Beregnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungebeispiels der Erfindung
näher erläutert. In der Teichnung bedauten: Fig. 1 die schematisch dargestallte
Draufeicht auf eine Einrichtung zur Kompensation von Seitenwindeinwirkungen mit
nochenisch gesteuerter Krebnementübertragung und Fig. 2 das Blockscheltbild einse
anderen Ausführungsbeispieles einer Einrichtung zur Kompensation von Seitenwindeinwirkunglen
mit machanisch-elektrischer Stauerung des Kompeusationsdrehmomentse.
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Geräß Fig. 1 ist der Servomotor 1 auf einer Lagerechse 2 schweckter
gelagert. Er läuft vorangeweise mit konstanter Drehzahl und treibt entweder direkt
oder über ein nicht dargestelltes Getriebe das Rsibritzal 3, das bei einer Schmenkung
des Servomotors 1 gegen einen der beiden Flensche 4 a und 4 b des Reibrades 4 gedrückt
wird.
In der dargestellten Lage ist das Reibritzel 3 in seiner Mittelstellung, d.h. es
hat mit keinen der beiden Elansche 4 a und 4 b Kraftschluß.
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Die Schwenkung des Servomotors 1 wird bei einer AUslenkung der Membran
5 über die zentrische Hubstange 6 Q und den mit dieser gelenkig verbundenen Hebel
7 bewirkt.
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Da, wie bereits erwähnt, die Auslenkungen der' Membran 5 innerhalb
des vorgesehenen Bereiches direkt proportional dem einwirkenden differenzdruck sind,
überträgt das geschilderte Habelsystem auf das Reibrad 4 einen Anpreßdruck, der
ebenfalls direkt proportional der jeweils hererschenden Druckdifferenz zwischen
der luv-und der Leeseite des nicht dargeatellten Straßenfahrzeugess ist. Der Luv-
und der Leedruck werden über die Anschlüsse 8 und 9 auf die Membran 5 gegeben. Je
nach Größe des eben definierten Anpreßdruckes stellt sich das übertrsgbare Drehmoment
ein, dass von dem Reibrad 4 über die Welle 11 auf das nicht dargeatellte Lenkgetriebe
übertragen wird.
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Das Lager 10 nimmt sowohl die Axialkraft als auch das
aus
der Anpreßraft des Beibritzels 3 resultierande Biegemement auf und dichtet den unterhalb
der Membran 5 befindlichen Innenraum des Gehäuses 12 ab. Man erkennt weiterhin aus
der Derstellung, daß säntliche be-0 wegliche Teile der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Kompensation von Seitenwindeinwirkungen innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet
sind und durch diese Kapselung weitgeband gegen Vorunreinigungen und Beschädigunglen
geschützt sind. Außerdem wird durch diese Bauweise erreicht, daß für diejenigen
Elemente der Kompensationseinrichtung, die die Bteuergröße weiterleiten, keine abzudichtungen
Durchführungen in der Gehäusewand notwendig sind, die störende Reibungekräfte verursachen
würden.
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Die Wirkungsweise der erfindudngsgemäßen Einrichtung sei anhand eines
Betriebsbeispieles geschildert: Eine das Straßenfehrseug von rechts treffende Seitenbö
verursacht einen Überdruck im Anschluß 9 und einen Unterdruck im Anschluß 8. Der
Druckunterschied sieht die Membren 5 nach oder und preßt dadurch das mit konstanter
Erchzahl umlaufende Reibritzel 3 gegen den
Flansch 4 a bes Reibrades
4, wodurch ein nach rechte drehendes Kompensationement in das übliche lenkgetriobe
des Streßenfahrzeuges eingeleitet wird. Der nach links gerichteten Abdrift des Straßenfahrsougen
durch die von rechts kommende Eö wird dadurch in erwünschter Welse entgegengewirkt.
- Kommt eine Eö vun linke, so wird in den gleichen Ausführungsbeispiel die Membran
5 nach unten degrückt, woaus ein nach links drehendes Kompensationsmoment resultiert,
das ebenfalls der Windabdrift entgegenwirkt.
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Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausf2hrungsbeiepiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung. Dabei steuert der Druckunterschied an der Membran 13 über einen geeigneten
Umsetzer 14, der z.B. als Potentiometer oder Abdeckung einer Fotozelle ausgebildet
sein kann und einen Verstärker 15 das Drehmoment des Stellmotors 16, der entweder
starr oder über eine nur nach Überschreiten eines bestimmten Motordrehmomentes schließende
kupplung 17 mit dem Lenkgetriebe verbunden ist.