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Einrichtung zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Stabilisieren von mit Bremsschlüpfregelung ausgerüsteten
Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen.
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Es ist bekannt, das Blockieren der Räder eines Kraftfahrzeugs mit
Hilfe von Regeleinrichtungen zu verhindern, die in den Druckkreis der Bremse eingreifen.
Dies erfolgt im wesentlichen dadurch, daß die Beschleunigung bzw. Verzögerung der
Räder gemessen wird und beim Uber-schreiten bestimmter vorgegebener Beschleunignngs-
bzw. Verzdgerungsschwellen und/oder Schlupfschwellen mit Hilfe einer elektronischen
Steuereinrichtung-durch Magnetventile der Druck im Bremskreis abgebaut bzw. wieder
aufgebaut wird. Man kann dabei jede Achse für sich oder auch alle vier Räder eines
Kraftfahrzeugs individuell regeln.
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Betrachtet man diese Schlupfregelungen allein vom Standpunkt der Bremsen
aus, so wird der minimale Bremsweg dann tatsächlich'e?1cht, wenn man jedes Rad des
Fahrzeugs so regelt, daß es bei optimalem Schlupf, d.h. also mit maximaler Umfangskraft
arbeitet. In diesem Falle kann dann an jedem Rad die höchstmögliche Bremaverzögerung
erreicht werden.
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Diese Bremsschlupfregelungen habe jedoch einen schwerwiegenden Nachteil.
Wenn sich z.B. die eine Seite des Fahrzeugs auf einer Fahrbahn mit hohen Reibwert,
die andere Seite auf einer Fahrbahn mit n4.eGrlgerem Reibwert befindet, so versucht
das Fahrzeug nei der üblichen Auslegung der Vorderachsen nach der Seite mit dem
hohen Reibwert auszubrechen. Durch die Schlupfregelung bleibt dabei zwar die Lenkfähigkeit
des Fahrzeugs erhalten, aber der Fahrer kann bei Beginn des Bremsens ntcht schnell
genug reagieren und das Fahrzeug wird demzufolge nach der Seite versetzt. Fahrversuche
haben gezeigt, daß diese Versetzung recht betrAchtliche Werte annehmen kann. So
wurden z.B. bei hohen Reibwertunterschieden und der relativ geringen Fahrgeschwindigkeit
von cas 50 km/h eine seitllche Versetzung von 0,5 m gemessen, die auch sehr geübte
Fahrer nicht unterschreiten konnten. Im allgemeinen wird daher im Verkehr mit größeren
seitlichen Versetzungen gerechnet werden müssen. Dadurch wird aber ein solches Fahrzeug
tL.r den praktischen Fahrbetrieb unbrauchbar und die lurch die Bremsschlupfregelung
angestrebte und Linsichtlich des Bremsens auch erzielte Verbesserung verkehrt sich
durch diese nachteiligen Eigenschaften bezüglich des gesamten Fahrverhaltens nahezu
in ihr Gegenteil.
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Zur Abhilfe ist bereits vorgeschlagen worden, daß man die Bremskraft
auf der grieffigen Seite, d.h. auf der mit dem hohen Reibwert, begrenzt und u. U.
sogar bis auf die Bremakraft herabsetzt, die das auf der schlüpfrigen Seite laufende
Rad gerade noch erlaubt. Dies muß man sich so vorstellen, daß im ersteren Fall eine
bestimmte Bremskraft für das besser bremsende Rad vorgegeben wird, die so gewählt
wird, daß sie nicht allzusehr von der am schlechter bremsenden Rad m8glichen Bremakraft
abweicht. Im zweiten Fall dient die am schlechter bremsenden Rad dgliche Bremskraft
als Fhrungsgrdße für die Regelung des besser bremsenden Rades.
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Diese beiden Vorschläge haben aber den Nachteil, daß dadurch der Bremsweg
erheblich vergrdßert wird. Die Ausbrechtendenz wird zwar im ersteren Fall verkleinert,
aber nicht ganz beseitigt und in dem Ma13 dieser Verkleinerung steigt die Verlängerung
des Bremsweges. Im zweiten Fall bricht zwar das Fahrzeugs nicht mehr aus, jedoch
ist der Bremsweg in diesem Fall unzulässig lang, da lediglich die minimale Bremskraft
aufgebracht und auf die Wirkung der besser bremsenden Räder verzichtet wird.
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perErfindung liegt eine tönung dieses Problems als Aufgabe zugrunde.
Diese Aufgabe wird nunmehr dadurch gelöst, daß die Schlupfregeleinrichtung so ausgelegt
ist, daß jedes Fahrzeugrad für sich nit optimalem Schlupf geregelt ist und daß die
lenkbaren Räder an der Fahrzeugvorderachse einen an sich bekannten negativen Rollradius
aufweisen. Das heißt mit anderen Worten, die Bremsschlupfregelung arbeitet so, daß
an jedem Rad die bei der betreffenden Bodenhaftung maximale Bremskraft auch eingesteuert
wird. Dies kann durch einen jedem Rad zugeordneten Impulsgeber über eine entsprechende
Elektronikschaltung mit Hilfe von Magnetventilen erfolgen.
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Beim negativen Rollradius erzeugt das stärker bremsende Vorderrad
ein Lenkinoment, welches dem Ausbrechmoment des Fahrzeugs entgegenwirkt. Durch die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Abstimmung und Kombination wird nun der Vorteil erreicht,
daß derküürzeste Bremsweg in jedem Fall auch bei völliger Ungleichheit der Bodenhaftung
an den Rädern erreicht werden kann und dabei das Fahrzeug ohne Ausbrechen oder vor
allem ohne das.eingangs geschilaerte Versetzen nach der Seite unbedingt geradeaus
läuft.
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Die Größe des negativen Rollradius muß auf das Fahrzeug abbestimmt
werden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß dies in der Weise erfolgt daß bei
einem ungebremsten.
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Vorderrad bei der Bremsung des anderen Rades das Ausbrechmoment des
Fahrzeugs Null oder annähernd Null ist. Man geht bei dieser Abstimmung so vor, daß
z. B. auf einer gleichmäßigen Fahrbahn die Bremse des einen Vorderrades ausgeschaltet
und der Rollradius an der Vorderachse so lange geändert wird, bis das Fahrzeug bei
Vollbremsung des anderen Rades und losgelöster Lenkung geradeaus fährt.
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In diesem Falle kann dann jede Rückwirkung der Bremsschlupfregelung
auf die Lenkung vermieden werden. Mit der Erfindung wird schließlich noch vorgeschlagen,
daß der negative Rollradius umso größer ist, je kürzer der Radstand des Fahrzeugs
bzw. je kleiner das Verhältnis Radstand : Spur ist. Auch hierzu werden die genauen
Größen durch Versuche ermittelt.
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Die Wirkungsweise der Erfindung ist anhand der Schemazeichnung dargestellt.
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Am Fahrzeug 10 sind die vier Räder mit einer Bremsschlupfregelung
versehen, die so abgestimmt ist, daß jedes einzelne Rad ständig die maximale Bremsverzögerung
ergibt, welche der jeweiligen Bodenhaftung entspricht. Wird nun z. B. das Fahrzeug
abgebremst und tritt nur am Vorderrad 11 eine Bremskraft 12 auf, weil alle anderen
drei Räder aus irgendwelchen Gründen keine Bodenhaftung mehr haben, so ergibt diese
Bremskraft 12 mit dem Hebelarm a ein Moment Ma um den Schwerkpunkt S des Fahrzeugs.
Dieses Ausbrechmoment Ma versucht das Fahrzeug nach links herumzureißen. Dieselbe
Bremskraft 12 ergibt mit dem negativen Rollradius r ein Moment Mr, welches entgegengesetzt
zu drehen versucht.
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Durch dieses Moment Mr wird das in der Lenkung unvermeidlich vorhandene
Spiel bzw. die dort vorhandene Federung gewissermaßen zusammengedrückt und das Vorderrad
11 im Sinne dieses
Momentes Mr ingeschlagen (siehe die gestrichtelte
Darstellung). Mit diesem Einschlag versucht aber die Fahrzeugspitze nach rechts
zu fahren, d. h. es entsteht eine Kraft P nach rechts und diese Kraft erzeugt mit
dem Hebelarm c ein im Uhrzeigersinn drehendes Moment Mg, welches entgegengesetzt
zum Ausbrechmoment Ma ist. Die Wirkung des letzteren wird also durch dieses Gegenmoment
Mg aufgehoben und das Fahrzeug fährt unbeirxt geradeaus. Diese Verhältnisse bleiben
prinzipiell dieselben, auch wenn das andere Rad 13 der Vorderachse mehr oder weniger
gebremst wird. In -jedem Fall verbleibt die stabilisierende Wirkung des negativen
Rollradius r erhalten.