DE3500904C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8 angegebenen Gattung.

Ein Fahrzeug sollte so ausgelegt sein, daß es den Lenkbewegungen des Fahrers, der einen gewünschten Kurs einhalten möchte, folgt, und zwar so, daß dem Fahrer die Handhabung leicht fällt. Auf das Fahrzeug wirken jedoch Störkräfte und -momente, die durch Kurvenfahrt, Bremsen, Seitenwinde und unterschiedliche Fahrbahnbe­ schaffenheit entstehen und das Fahrzeug aus der ge­ wünschten Fahrtrichtung abzudrängen versuchen. Die durch die Störkräfte und -momente hervorgerufenen Störbewegungen sollen innerhalb der Reaktionsdauer des Fahrers möglichst klein und leicht korrigierbar sein. In kritischen Situationen, wenn der Fahrer den Grenz­ bereich der Seitenführungskräfte seines Fahrzeugs durch Überforderung des Fahrverhaltens oder aufgrund einer glatten oder vereisten Fahrbahn verläßt, kommt das Fahrzeug in einen instabilen Zustand, der sich meist darin äußert, daß das Fahrzeugdeck ausbricht. Um das Fahrzeug wieder in einen stabilen Fahrzustand zurückzuführen muß der Fahrer sowohl mit dem Lenkrad als auch mit dem Gaspedal sehr rasch in der richtigen Weise reagieren. Das Erkennen der durch einen instabi­ len Fahrzustand ausgelösten Signale und die richtigen Erwiderungen hierauf können nur durch eingehendes Fahrtraining unter realistischen Bedingungen erlernt werden.

Ein Fahrtraining dieser Art wurde bisher meist auf Fahrbahnen durchgeführt, die mit Fett, Seife oder anderen chemischen Gleitmitteln glattgemacht werden. Das Auftragen dieser Gleitmittel und die anschließende Reinigung der Fahrbahn ist zeitraubend, kostspielig und wenig umweltfreundlich. Bei permanenter Nutzung von Verkehrsübungsplätzen in diesem Sinne wurden auch schon Kunststoffbeschichtungen mit glatter Oberfläche verwendet, die jedoch sehr teuer sind und eine ander­ weitige Nutzung des beschichteten Platzteils weitge­ hend unmöglich machen.

Bei einer Sicherheitsvorrichtung für Kraftfahrzeuge ist es an sich bekannt (US-PS 34 71 168), mindestens ein an einem Raddrehkörper einer Radaufhängung befe­ stigtes Hinterrad sowie mindestens eine anstelle des Hinterrads auf einer Fahrunterlage aufstellbare, um eine zu ihrer Drehachse und zur Achse des Raddrehkör­ pers im wesentlichen senkrechte Lenkachse an einer Haltevorrichtung schwenkbar gelagerte Lenkrolle vorzu­ sehen. Die Haltevorrichtung ist dort unabhängig vom Raddrehkörper starr am Fahrzeugchassis befestigt. Außerdem enthält die Lenkrolle eine von der Fahrzeug­ federung unabhängige eigene Federung, die relativ kurzhubig ist und dadurch ganz andere Federungseigen­ schaften aufweist als das Hinterrad. Bei der bekannten Lenkrolle handelt es sich um ein Stützrad oder ein Hilfsrad, das z. B. bei Achsenbruch oder Reifendefekt anstelle des Hinterrads auf der Fahrbahn aufgestellt wird, während das Hinterrad über einen Hebelmechanis­ mus eingezogen wird. Für die Zwecke eines Sicherheits­ trainings ist die bekannte Vorrichtung weder vorgese­ hen noch geeignet. Hinzu kommt, daß am Fahrzeugchassis zusätzliche Vorkehrungen für die Integration der Hal­ tevorrichtung und für das Einziehen des Rades notwen­ dig sind, die einen nachträglichen An- oder Einbau unmöglich machen.

Weiter ist es aus der US-PS 43 35 899 bei einem Spielauto mit Hinterrad-Tret­ antrieb an sich bekannt, durch Aufheben der Übertra­ gung von Seitenkräften auf die Hinterräder instabile Fahrzustände zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der genannten Art derart weiterzubilden, daß sie nachträg­ lich an einem Kraftfahrzeug montiert werden kann und mit ihr ohne Beeinflussung der Fahrbahnbeschaffenheit eine Herabsetzung oder Eliminierung der Seitenfüh­ rungskräfte zum Zwecke des Fahrtrainings und/oder der Fahrzeugerprobung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den kennzeichnenden Teilen der Patentan­ sprüche 1 und 8 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, daß die Seitenführungskräfte einer nicht angetriebenen Hinterachse eines Kraftfahrzeugs dadurch auf einfache Weise herabgesetzt oder eliminiert werden können, daß der seitlich wirkende Haft- und Gleitreibungswider­ stand des Rades zum Zwecke des Fahrtrainings und/oder der Fahrzeugerprobung durch einen Rollreibungswider­ stand ersetzt wird. Dies erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß die nicht angetriebenen Hinterräder durch jeweils mindestens eine Lenkrolle gebildet oder er­ setzt werden, die sich nach Maßgabe der auf das Fahr­ zeug einwirkenden Störkräfte mehr oder weniger querzu­ stellen vermögen, so daß das Fahrzeug auch schon bei niedrigen Geschwindigkeiten mit seinem Heck ausbricht oder einen Dreher um eine Hochachse macht, wenn nicht die richtige Erwiderungen am Lenkrad und mit dem Gaspedal erfolgen.

Für das professionelle Fahrtraining und für Fahrversu­ che und Tests bei der Fahrzeugerprobung wird gemäß einer ersten Variante der Erfindung vorgeschlagen, daß an dem nicht angetriebenen Raddrehkörper eine Halte­ vorrichtung anstelle des Hinterrads lösbar befestigt ist, daß an der Haltevorrichtung eine anstelle des Hinterrads auf einer Fahrunterlage aufstellbare Lenk­ rolle um eine zu ihrer Drehachse und zur Achse des Raddrehkörpers senkrechte Lenkachse schwenkbar gela­ gert ist, und daß die Haltevorrichtung eine mit einem nichtdrehenden Teil der Radaufhängung lösbar verbunde­ ne Drehsperre für den Raddrehkörper aufweist. Damit ist es möglich, relativ große Lenkrollen einzusetzen, die auch größere Fahrbahnunebenheiten überwinden kön­ nen. Durch eine höhenverstellbare Anbringung der Lenk­ rollen an der Radaufhängung ist es darüber hinaus mög­ lich, je nach Belastung des Fahrzeugs die Lage der Hinterachse auf eine vorgegebene Höhe einzustellen und die Lenkachse der Lenkrollen je nach Wunsch exakt senkrecht oder leicht schräg in Vorwärtsrichtung aus­ zurichten, um dadurch die auf die Lenkrolle wirkenden Rückstellkräfte zu beeinflussen. Weiter können die Lenkrollen gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in ihrem Nachlauf oder im Reibungswiderstand im Bereich des Lenklagers eingestellt oder in ihrem Lenkwinkelbereich begrenzt werden, um das Fahrverhal­ ten des Fahrzeugs der Fahrpraxis des Fahrers anzupas­ sen.

Gemäß einer zweiten, besonders einfachen Variante der Erfindung werden die nicht angetriebenen Hinterräder jeweils in die im wesentlichen rechteckige Aussparung eines Fahrschemels gestellt und dadurch vom Boden abgehoben. Der erfindungsgemäße Fahrschemel besteht im wesentlichen aus einem rechteckigen Rahmen und vier im Bereich der Rahmenecken angeordneten Lenkrollen. Bei kleineren Fahrzeugrädern kann die Länge der Rahmenaus­ sparung einfach mit mindestens einer in die Aussparung einzusetzenden Querleiste verkürzt werden, damit die notwendige Bodenfreiheit eingehalten wird. Da unter den Radkästen kein Platz für hohe Fahrschemel ist, können an dem Fahrschemel nur relativ kleine Lenkrol­ len verwendet werden. Um Fahrbahnunebenheiten etwa bis zur üblichen Randsteinhöhe mit dem Fahrschemel über­ winden zu können, kann es an den stirnseitigen Enden des Fahrschemels je mindestens eine um eine horizontale Achse drehbare Stützrolle im Abstand vom Boden ange­ ordnet werden. Dennoch sollten die Fahrschemel nur auf ebenen Verkehrsübungsplätzen mit geringen Unebenheiten eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ermöglichen es jedem durchschnittlich begabten Autofahrer, in wenigen Übungsstunden sein Kraftfahrzeug auch in instabilen Fahrzuständen richtig beherrschen zu lernen. Die Übun­ gen sind ungefährlich, weil sie bei niedriger Fahrge­ schwindigkeiten durchgeführt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dagestellten Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrschemels zum Einstellen des nicht angetriebenen Hinter­ rads eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Fahrschemel nach Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 mit aufgesteckter Querleiste;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer an der Radaufhän­ gung des Hinterrades befestigten Haltevor­ richtung mit Lenkrolle;

Fig. 5 eine Rückseitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 4 und 5;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels einer an der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs befestigten Haltevor­ richtung mit Lenkrolle;

Fig. 8 eine Rückseitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 7 und 8.

Die in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen sind zur Herabsetzung oder Eliminierung der Seitenführungs­ kräfte von Kraftfahrzeugen mit nicht angetriebenen Hinterrädern bestimmt, und zwar zum Zwecke des Fahr­ trainings und/oder der Fahrzeugerprobung.

Bei dem in den Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsbei­ spiel ist die Vorrichtung als Fahrschemel 10 ausge­ bildet, der aus einem im wesentlichen rechteckigen Rahmen 12 aus Metall und vier auf einer Breitseite des Rahmens in der Nähe der Rahmenecken angeordneten Lenkrollen besteht. In die rechteckige Aussparung 16 des Fahrschemels 10 kann ein nicht angetriebenes Hin­ terrad 80 eines Kraftfahrzeugs 8 eingestellt und da­ durch vom Boden abgehoben werden. Um eine ausreichende Bodenfreiheit zu erhalten, die etwa 3 bis 6 cm betra­ gen sollte, kann bei kleineren Rädern 8 zusätzlich noch mindestens eine Querleiste 18 in die Rahmenöff­ nung eingelegt werden, die die Längsausdehnung der Rechteckaussparung 16 verkürzt (vergl. Fig. 3). An den stirnseitigen Enden des Fahrschemels ist im Abstand vom Boden jeweils eine um eine horizontale Achse dreh­ bare Stützrolle 20 angeordnet, die gewährleistet, daß der Fahrschemel trotz der relativ kleinen Lenkrollen 14 ohne Kippgefahr auch über Bodenunebenheiten, Rand­ steine und dergleichen angehoben werden kann. Bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch werden die beiden Hinterräder in je einen Fahrschemel eingestellt.

Bei den in den Fig. 4-6 und 7-9 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen sind die Simulationsvorrichtungen unmittelbar an der Radaufhängung der nicht angetriebe­ nen Hinterräder befestigbar. Es ist hierzu eine Ein­ zelradaufhängung für die Hinterräder mit Schwingarm 82 und Federbein 84 vorgesehen. Der Raddrehkörper 86 (Bremstrommel oder Drehscheibe) ist dabei an einer mit dem Schwingarm 82 starr verbundenen Ankerplatte 88 um die Achse 104 drehbar gelagert.

Die Vorrichtungen 22 enthalten eine aus zwei recht­ winklig zusammengeschweißten Platten bestehende win­ kelförmige Haltevorrichtung 24, die an ihrer einen Platte (Schenkel 26) eine Lenkrolle 28 trägt und mit ihrer anderen Platte (Schenkel 30) mit Hilfe von vier Radmuttern 32 oder Radschrauben am Raddrehkörper 86 anflanschbar ist. Am Schenkel 30 der Haltevorrichtung 24 ist ferner ein außermittiger, im montierten Zustand etwa horizontal überstehender Ausleger 34 angeordnet, mit dem über eine im wesentlichen vertikale Gewinde­ stange 36 und einen mittels eines Kugelgelenks 38 an der Gewindestange 36 gelagerten, im wesentlichen hori­ zontalen Steg 40 ein zylindrischer Gleitschuh 42 ver­ bunden ist, der in einen nach hinten offenen zylindri­ schen Hohlraum des Schwingarms 82 einführbar ist. Der innerhalb des Schwingarms 82 längsverschiebbare Gleit­ schuh 42 stützt sich radial in diesem ab und bildet dabei eine Drehsperre für die auf den Raddrehkörper 86 montierte Haltevorrichtung 24. Mit den auf der Gewin­ destange 36 geführten Einstell- und Kontermuttern 44 kann die Haltevorrichtung 24 an der Radaufhängung in ihrer Lage so eingestellt werden, daß bei gegebener Belastung des Kraftfahrzeugs 8 der Schenkel 26 des Winkelstücks und damit auch der Drehkern 29 der Lenk­ achse 28 in einer im wesentlichen horizontalen oder leicht in Vorwärtsrichtung geneigten Ebene ausgerich­ tet ist. Bei der leichten Vorwärtsneigung erhält man unter der Einwirkung der Fahrzeuglast eine verbesserte Rückstelltendenz der Lenkrolle 28 in Geradeausrich­ tung. Der durch den Abstand zwischen dem Aufstands­ punkt der Lenkrolle auf dem Boden und dem Durchstoß­ punkt der Lenkachse 100 definierte Nachlauf ist im Falle der Fig. 4-6 vorgegebenen und im Falle der Fig. 7-9 einstellbar. Der Nachlauf gewährleistet unter der Einwirkung der Bodenreibung eine nahezu momentane Ausrichtung der Lenkrolle 28 in Richtung der am Fahr­ zeugheck angreifenden Kraftresultierenden. Damit sind die Seitenführungskräfte an der Hinterachse weitgehend eliminiert. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist die Lenkachse 100 jeweils senkrecht zur Drehachse 102 der Lenkrolle und zur Achse 104 des Raddrehkörpers ausge­ richtet.

Bei Verwendung von vorgespannten Kegelrollenlagern und/oder Reibscheiben im Lenklager 29 kann ein vorge­ gebener Drehwiderstand eingestellt werden, der eine gewisse Seitenführung übernimmt.

Bei dem in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Ausführungsbei­ spiel besteht die abgewinkelte Gabel der Lenkrolle aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Teilen 50, 52, die über verstellbare Schrägstreben 54 in ihrem Winkel gegeneinander verstellbar sind. Damit kann sowohl die Höhe der Vorrichtung 22 als auch der Nachlauf der Lenkrolle 28 variiert werden.

Weiter sind bei dem in Fig. 7 bis 9 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel Mittel zur Begrenzung des Lenkausschlags der Rolle 28 vorgesehen, die aus einem an der Gabel 52 überstehenden Begrenzungsnocken 56 und einer an der Haltevorrichtung 24 in einer Gewindehülse 58 gelager­ ten Gewindespindel 60 mit senkrecht überstehender, in nach unten geschwenkter Stellung an den Begrenzungs­ nocken 56 anschlagender Anschlagplatte 62 bestehen. Der Winkelbereich des Lenkausschlags kann durch Ver­ drehen der Gewindespindel 60 in der Gewindehülse 58 eingestellt werden. Auch eine starre Ausrichtung der Lenkrolle 28 in Geradeausrichtung ist damit möglich.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Simulation instabiler Fahrzustän­ de an Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem an einem Raddrehkörper einer Rad­ aufhängung anflanschbaren Hinterrad und mindestens einer anstelle des Hinterrads auf einer Fahr­ unterlage aufstellbaren Lenkrolle (28), welche um eine zu ihrer Dreh­ achse (102) und zur Achse (104) des Raddrehkör­ pers (86) senkrechte Lenkachse (100) an einer Haltevorrichtung (24) schwenkbar gelagert ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Haltevorrichtung (24) ist an dem nicht angetriebenen Raddrehkörper (86) anstelle des Hinterrads lösbar befestigt,
• - die Haltevorrichtung (24) weist eine mit einem nichtdrehenden Teil (82) der Radaufhängung lösbar verbundene Drehsperre (42) für den Rad­ drehkörper (86) auf.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Haltevorrichtung (24) eine Vorrichtung (54) zur Höhenverstellung der Lenkrolle (28) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Nachlauf der Lenk­ rolle (28) an der Haltevorrichtung (24) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkachse (100) der Lenkrolle (28) zur Fahrzeughochachse parallel oder leicht schräg in Vorwärtsrichtung ausgerich­ tet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Anschlag (56, 58, 60) zur Begrenzung des Lenkwinkelbereichs der Lenkrolle (28).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Lenklagers (29) der Lenkrolle (28) eine Vorrichtung zur Einstellung des Reibungswiderstands angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen in einen rohrförmig ausgebildeten Schwingarm (82) der Radaufhängung unter Bildung der Drehsperre einführbaren und dort axial verschiebbaren zylindrischen Gleit­ schuh (42), der über einen zu seiner Achse etwa senkrechten Steg (40) und ein am gegenüberliegen­ den Ende des Stegs (40) angeordnetes Kugelgelenk (38) mit der Haltevorrichtung (24) verbunden ist.

8. Vorrichtung zur Simulation instabiler Fahrzustän­ de an Kraftfahrzeugen, wobei das Kraftfahrzeug mindestens ein an einem Raddrehkörper einer Rad­ aufhängung befestigtes Hinterrad aufweist, ge­ kennzeichnet durch folgende Merkmale

• - es ist ein Fahrschemel (10) vorgesehen, der aus einem rechteckigen Rahmen (12) und vier im Be­ reich der Rahmenecken an einer der Breitseiten des Rahmens (12) angeordneten Lenkrollen (14) besteht;
• - in die rechteckige Aussparung (16) ist von der den Lenkrollen (14) gegenüberliegenden Breit­ seite her das nicht angetriebene Hinterrad (80) unter Abheben vom Boden eingestellt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mindestens eine nach Maßgabe der Größe des Hin­ terrads (80) in die Rahmenaussparung (16) ein­ setzbare und deren Länge verkürzende Querleiste (18).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den stirnseitigen Enden des Fahrschemels (10) je mindestens eine um eine horizontale Achse drehbare Stützrolle (20) im Abstand von der Fahrunterlage angeordnet ist.