DE19748628A1 - Stabilisierungskreisel für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Fahrzeuge sind bei Kurvenfahrt der Belastung durch Zentrifugalkräfte ausgesetzt, so daß Transportgut und Passagiere durch seitliche Kräfte belastet werden.

Luftfahrzeuge, Zweiräder und teilweise auch Boote sind in der Lage, bei Kurvenfahrt eine positive seitliche Neigung so zu jedem gefahre­ nen Kurvenradius und passend zu jeweiligen Geschwindigkeit einzu­ stellen, daß die Kraftresultierende aus der subjektiven Sicht der Pas­ sagiere genau nach unten in Richtung des Fahrzeugbodens ausgerich­ tet ist. Dazu verfügen diese Fahrzeuge über einen Steuermechanismus zur Einstellung der Seitenneigung, wie z. B. Querruder bei Flugzeugen, Gewichtsverlagerung bei Zweirädern und außermittige Schubachsen sowie geeignete Rumpfgeometrien bei Booten.

In vielen Fällen erfordert jedoch die Abstimmung der Ruder bzw. Steuereinflüsse so, daß die Kraftresultierende in allen Lagen unverän­ dert bleibt, also aus subjektiver Sicht immer nach unten zeigt, ein er­ hebliches Maß an Obung.

Bei Drei- oder Vierradfahrzeugen ist eine solche positive Seitennei­ gung gar nicht möglich, bzw. nur über sehr aufwendige Hydraulikre­ gelungen, mit denen die Radträger des Fahrwerkes in der Höhe ver­ stellt werden können.

Tatsächlich fahren solche Fahrzeuge sogar mit negativer Seitennei­ gung um die Kurven, d. h. bei einer Linkskurve neigt sich das Fahrzeug nach rechts, da die Zentripetalkräfte an der Reifenaufstandsebene und die Zentrifugalkräfte im Schwerpunkt angreifen, der zwangsläufig hö­ her liegen muß als die Fahrbahn.

Stabilisatoren können diesen Negativeffekt vermindern, jedoch nicht beheben. Zusätzlich zeigt sich bei modernen Kompaktfahrzeugen ein Trend, die Fahrzeugbreite und -länge zu minimieren, um den Verkehrs­ flächenverbrauch zu reduzieren, und dabei die Fahrzeughöhe zu ver­ größern, damit der Nutzraum maximiert wird. Zwangsläufige Folge davon ist eine Erhöhung der Schwerpunktes, mit entsprechend nega­ tiver Auswirkung auf die Seitenneigung bis hin zur Gefahr des Umkip­ pens.

Die Erfindung löst diese Probleme auf sehr einfache Weise, indem ei­ ne rotierende Schwungmasse, vorzugsweise mit großem Massenträg­ heitsmoment in das Fahrzeug eingebaut wird. Die Rotationsachse die­ ser Schwungmasse liegt dabei parallel zur Fahrzeugquerachse und die Drehrichtung entspricht der Laufrichtung von Rädern auf dem Boden. Sobald nun eine Kurvenbewegung eingesteuert wird, das Fahrzeug sich also um die Hochachse dreht, entstehen Kreisel- und Präzessi­ onsmomente. Bei richtiger Abstimmung lösen diese Momente eine positive Rotation um die Längsachse bzw. stabilisierende Momente um die Längsachse aus, die der Rotation um die Hochachse als der Kurvendrehung entsprechend positiv sind, und so die richtige Neigung oder zumindest eine Verminderung der negativen Neigung zur Folge haben. Sollte im Falle eine 3- oder 4-Radfahrzeuge mit hohem Schwerpunkt dennoch eine Kurve so schnell angefahren worden und der Reibungskoeffizient zwischen Reifen und Fahrbahn so hoch sein, daß die Gefahr des Umkippens besteht, so wird diese Kippgefahr durch die Kreisel- und Präzessionsmomente vermindert, weil durch die Kippbewegung ein Gegenrotation um die Hochachse mit stabilisieren der Wirkung ausgelöst wird.

Die erzeugte Trägheit um die Hochachse kann dabei ebenfalls positiv sein, wenn z. B. kurz bauende Citycars mit kurzen Radstand ein zu un­ ruhiges Fahrverhalten zeigen.

Claims (7)

1. Stabilisierungsvorrichtung für Fahrzeuge, in Form einer rotierenden Schwungmasse deren Achse raumfest und/oder elastisch momen­ tenstabilisiert zum Fahrzeug angebracht ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drehachse parallel zur Fahrzeugquerachse angebracht ist und die Drehrichtung der Rollrichtung von Rädern entspricht, die auf einer Fahrbahn die Fortbewegung des Fahrzeuges erzeugen bzw. erzeugen würden.

2. Stabilisierungsvorrichtung für Fahrzeuge nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schwungmasse in Abhängigkeit zur Fahrgeschwindigkeit gesteuert wird.

3. Stabilisierungsvorrichtung für Fahrzeuge nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwung­ masse von einer elektrischen Maschine angetrieben wird, die als Motor die Schwungmasse beschleunigt und als Generator die Schwungmasse bremst.

4. Stabilisierungsvorrichtung für Fahrzeuge nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwung­ masse direkt, über- oder untersetzt von einem der Antriebsräder angetrieben bzw. von einem Abtrieb aus dem Antriebsstrang be­ trieben wird.

5. Stabilisierungsvorrichtung für Fahrzeuge nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwung­ masse auch zum Antrieb des Fahrzeuges und zur Rückgewinnung von Bremsenergie genutzt wird.

6. Stabilisierungsvorrichtung für Fahrzeuge nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenträg­ heitsmomente und Drehzahlen der Schwungmasse so gewählt sind, daß die Präzessions- und/oder die Kreiselmomente mehr als 10 hilfsweise mehr als 25% der negativen Neigungsmomente ausma­ chen.

7. Stabilisierungsvorrichtung für Fahrzeuge nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Schwungmasse durch die Lenkbewegung mitrotiert wird.