DE3500904C2 - - Google Patents
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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.
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