DE3923854A1 - Vorrichtung zur bestimmung von seitenwindeinfluessen an fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen - Google Patents
Vorrichtung zur bestimmung von seitenwindeinfluessen an fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung
von Seitenwindeinflüssen an Fahrzeugen, insbesondere
Kraftfahrzeugen, mit einer Meß- und Rechnereinrichtung,
welche bei Seitenwind auftretende Druckunterschiede
zwischen Meßstellen auf gegenüberliegenden Fahrzeugseiten
auswertet, indem z. B. für ein die Windrichtung relativ
zum Fahrzeug wiedergebendes Signal der Quotient einer
ersten Druckdifferenz zwischen einer ersten Meßstelle
auf der einen Fahrzeugseite und einer zweiten dazu
asymmetrischen Meßstelle auf der anderen Fahrzeugseite
sowie einer zweiten Druckdifferenz zwischen einer dritten
Meßstelle auf der einen Fahrzeugseite sowie einer vierten
dazu asymmetrischen Meßstelle auf der anderen Fahrzeugseite
gebildet und für ein den Staudruck des Seitenwindes wieder
gebendes Signal die Druckdifferenz zwischen zwei auf
unterschiedlichen Fahrzeugseiten asymmetrisch zueinander
liegenden Meßstellen mit einem vorgegebenen bzw. vorgeb
baren Faktor multiplikativ verknüpft wird, der von dem die
Windrichtung wiedergebenden Signal abhängig ist, nach
Patent P 38 16 057.9-52.
Bei der in der angegebenen älteren Patentanmeldung beschrie
benen Vorrichtung wird bei der Bestimmung der Windrichtung
die Tatsache ausgenutzt, daß ein in üblicher Weise
symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene geformtes
Fahrzeug bei Seitenwind asymmetrisch zur vertikalen
Mittellängsebene umströmt wird. Dabei können gemäß dieser
älteren Patentanmeldung der Grad der Asymmetrie und damit
der Einfallwinkel des Seitenwindes relativ zum Fahrzeug
durch Auswertung des Druckes an wenigen Meßstellen an der
Außenseite des Fahrzeuges bestimmt werden. Zur Bestimmung
des Staudruckes genügt dann die Ermittlung einer Druck
differenz an zwei beidseitig des Fahrzeuges positionierten
Meßstellen, wobei diese Druckdifferenz noch mit einem mit
dem Einfallwinkel korrelierten Korrekturfaktor multipliziert
werden muß.
Gemäß der älteren Patentanmeldung sind an der Außenseite
an den jeweiligen Meßstellen bevorzugt Differenzdruckmesser
angeordnet, die die Druckdifferenz zwischen ihrer nach außen
weisenden Seite sowie ihrer Innenseite messen, welche mit
einem allen Differenzdruckmessern gemeinsamen Referenzraum
über Rohr- bzw. Schlauchleitungen verbunden ist. Der Refe
renzraum ist so ausgebildet bzw. angeordnet, daß gegebenen
falls in diesem Raum auftretende Druckschwankungen wesent
lich langsamer verlaufen als auf der außenseitig der Differenz
druckmesser und damit außenseitig des Fahrzeuges auftretende
Druckänderungen, insbesondere solche, die durch Seitenwind
verursacht werden.
Hierbei wird der Tatsache Rechnung getragen, daß Differenz
druckmesser auch bei geringem konstruktivem Aufwand relativ
genau arbeiten und für die Bestimmung des Einfallwinkels
bzw. den Staudruck des Seitenwindes die Kenntnis der abso
luten Druckwerte an den jeweiligen Meßstellen nicht
erforderlich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die eingangs angegebene
Vorrichtung in konstruktiver Hinsicht noch weiter zu
vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur
Ermittlung der Druckunterschiede mindestens zwei Differenz
drucksensoren zwischen jeweils zwei gleichartigen Hohllei
tungen (z. B. Rohre bzw. Schläuche) angeschlossen sind,
die mit ihren vom jeweiligen Differenzdrucksensor entfern
ten offenen Enden an zueinander asymmetrischen Stellen
beidseitig der Fahrzeuglängsachse nach außen münden.
Bei der Erfindung wird die überraschende Tatsache ausge
nutzt, daß sich die Druckdifferenzen an den Mündungen der
einem Differenzdrucksensor zugeordneten Hohlleitungen
mittels des Differenzdrucksensors praktisch verzögerungs
frei bestimmen lassen, weil sich Druckänderungen an den
Mündungen mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit in den
Hohlleitungen zum Differenzdrucksensor hin fortpflanzen.
Bereits bei einem Innendurchmesser der Hohlleitungen von
1 mm kann - jedenfalls wenn wie bei normalen Fahrzeugen
die Länge der Hohlleitungen in der Größenordnung von etwa
1 m liegt - mit einer Fortpflanzungsgeschwindigkeit der
Druckänderungen in den Hohlleitungen im Bereich der Luft-
Schallgeschwindigkeit gerechnet werden. Somit ermöglicht
es die Erfindung, die Druckdifferenz an zwei voneinander
entfernten Meßstellen mit jeweils nur einem Differenzdruck
sensor zu ermitteln, so daß die Zahl der Drucksensoren auch
bei einer relativ großen Anzahl von Meßstellen klein
bleibt. Dementsprechend bleiben auch die Anforderungen
an die Leistungsfähigkeit des Rechners bei der Auswertung
der Sensorsignale relativ gering.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
können die offenen Enden der Hohlleitungen an Öffnungen
eines Stoßfängers des Kraftfahrzeuges angeordnet sein.
Darüber hinaus ist es gegebenenfalls auch zweckmäßig,
wenn die Hohlleitungen sowie die zugeordneten Differenz
drucksensoren ebenfalls am bzw. im Stoßfänger angeordnet
bzw. untergebracht sind. Auf diese Weise kann ein Kraft
fahrzeug gegebenenfalls mit einer Vorrichtung zur Bestim
mung von Seitenwindeinflüssen nachgerüstet werden, ohne
daß nennenswerte Karosseriearbeiten durchgeführt werden
müssen.
Des weiteren kann es zweckmäßig sein, die Differenzdruck
sensoren gemeinsam mit einem Thermoelement in einem
Kasten bzw. Gehäuse oder in einem Hohlraum der Karosserie
oder des Stoßfängers unterzubringen, derart, daß alle
Differenzdrucksensoren etwa gleicher Temperatur ausge
setzt sind. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit,
die jeweilige Temperatur mit dem Thermoelement zu berück
sichtigen und eine gegebenenfalls vorhandene Temperatur
drift der Differenzdrucksensoren auszugleichen.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der
Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende
Erläuterung einer besonders bevorzugten Ausführungsform
anhand der Zeichnung verwiesen.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht auf einen
Personenkraftwagen mit einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung zur Bestimmung von
Seitenwindeinflüssen,
Fig. 2 ein Diagramm, welches den Einfallwinkel β
des Seitenwindes relativ zum Fahrzeug in
Abhängigkeit von einem Differenzenquotienten
D1423 bzw. D2314 wiedergibt, welcher aus den
Signalen der Differenzdrucksensoren ermittel
bar ist,
Fig. 3 ein Diagramm, welches zur Berechnung des
Staudruckes dienende Koeffizienten c23 bzw.
c14 in Abhängigkeit vom Einfallwinkel β
wiedergibt und
Fig. 4 ein Diagramm, welches die Differenz der
vorgenannten Koeffizienten zeigt.
Gemäß Fig. 1 sind am vorderen Stoßfänger 11 eines Personen
kraftwagens 12 symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene
des Fahrzeuges vier Öffnungen 1 bis 4 angeordnet, an die
sich Schlauch- bzw. Rohrleitungen 5 bis 8 anschließen.
Die Schlauch- bzw. Rohrleitungen 5 bis 8 sind je paarweise
mit Differenzdrucksensoren 9 und 10 verbunden, derart,
daß der Differenzdrucksensor 9 den Differenzdruck zwischen
den Schlauch- bzw. Rohrleitungen 5 und 8 und der Differenz
drucksensor 10 die Druckdifferenz zwischen den Schlauch
bzw. Rohrleitungen 6 und 7 registriert.
Die Schlauch- bzw. Rohrleitungen 5 bis 8 besitzen,
ebenso wie die Öffnungen 1 bis 4, einen Innendurchmesser
von ca. 1,5 mm, so daß sich Druckänderungen an den
Öffnungen 1 bis 4 etwa mit Schallgeschwindigkeit zu den
jeweils zugeordneten Differenzdrucksensoren 9 und 10
fortpflanzen.
Wenn davon ausgegangen wird, daß die Schlauch- bzw.
Rohrleitungen 5 bis 8 jeweils ca. 70 cm lang sind,
erfolgt die Fortpflanzung einer Druckänderung von einer
der Öffnungen 1 bis 4 zu einem der Differenzdrucksensoren
9 und 10 jeweils innerhalb etwa 20 ms.
Die Differenzdrucksensoren 9 und 10 sind vorzugsweise
innerhalb eines Gehäuses bzw. Kastens 13 am Stoßfänger 11
untergebracht. Dabei sind das Gehäuse 13 bzw. der Kasten
13 so angeordnet bzw. ausgebildet, daß beide Differenz
drucksensoren 9 und 10 jeweils einer etwa gleichen
Temperatur ausgesetzt sind, welche mittels eines im
Gehäuse bzw. Kasten 13 angeordneten Thermoelementes 14
registriert werden kann.
Die Signale der Differenzdrucksensoren 9 und 10 sowie des
Thermoelementes 14 werden über entsprechende Signalleitun
gen einer Rechnereinheit 15 zugeführt, welche die genannten
Signale zur Ermittlung der Seitenwindeinflüsse auswertet.
Dabei dienen die Signale des Thermoelementes 14 dazu,
eine eventuelle Temperaturdrift der Differenzdrucksensoren
9 und 10 rechnerisch zu kompensieren. Gegebenenfalls kann
dazu auch eine gesonderte Schaltungseinheit 16 dienen,
welche den Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Diffe
renzdrucksensoren 9 und 10 in Abhängigkeit von den Signalen
des Thermoelementes 14 kompensiert, so daß die Rechner
einheit 15 lediglich solche Signale erhält, welche die
Druckdifferenzen an den Differenzdrucksensoren 9 und 10
weitestgehend frei von Temperatureinflüssen wiedergeben.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung lassen sich die
Einflüsse solcher Seitenwinde bestimmen, die eine der
Fahrtrichtung des Fahrzeuges bei Vorwärtsfahrt entgegen
gerichtete Komponente aufweisen und zur Fahrzeuglängsachse
einen Winkel zwischen +70° und -70° bilden.
Dies wird nachfolgend erläutert.
Der Differenzdrucksensor 9 mißt die Druckdifferenz p14
zwischen den Drücken an den Öffnungen 1 und 4; der Differenz
drucksensor 10 mißt die Druckdifferenz p23 zwischen den
Öffnungen 2 und 3. Zunächst wird die Differenz p14-p23
berechnet. Wenn die Fahrzeugkarosserie zur vertikalen
Mittellängsebene derselben hinreichend symmetrisch ist,
hat diese Differenz den Wert Null, wenn die Windrichtung
mit der Fahrzeuglängsachse übereinstimmt. Falls der Wind
bei dem Fahrzeug in Fig. 1 von schräg rechts vorne kommt,
d. h. wenn der Einfallwinkel β positive Werte aufweist,
hat dann die genannte Differenz positive Werte; bei nega
tiven Werten des Einfallwinkels β, d. h. wenn der Wind von
vorn schräg links auf das Fahrzeug einwirkt, wird die
genannte Differenz negativ.
Ein typischer Verlauf der Differenz p14-p23 in Abhängigkeit
vom Einfallwinkel β ist in Fig. 4 dargestellt.
Wenn die Differenz p14-p3 positiv ist, d. h. bei Wind von
rechts, wird der Differenzenquotient D2314 = p23/p14
ermittelt; falls die genannte Differenz negativ ist,
d. h. bei von links auf das Fahrzeug einfallendem Wind,
wird der Differenzenquotient D1423 = p14/p23 bestimmt.
Die Werte der genannten Differenzenquotienten ändern sich
mit der Größe des Einfallwinkels β, wie es in Fig. 2
beispielhaft dargestellt ist. Dabei hängt der Verlauf
der die Differenzenquotienten D1423 bzw. D2314 wieder
gebenden Kurven von der Form des jeweiligen Fahrzeuges ab.
Indem also in einem Speicher der Rechnereinheit 15 den
möglichen Werten der Differenzenquotienten D1423 bzw. D2314
die jeweiligen Einfallwinkel β entsprechend der Form der
jeweiligen Karosserie zugeordnet sind, kann die Rechner
einheit 15 den jeweiligen Einfallwinkel β durch Berechnung
der vorgenannten Differenzenquotienten ermitteln.
Nunmehr kann auch der jeweils vom Wind auf das Fahrzeug
ausgeübte Staudruck ermittelt werden:
Dazu wird der dem jeweils vorher ermittelten Wert des
Einfallwinkels β zugeordnete Wert der Druckdifferenz p14
bzw. p23 mit einem Beiwert c14 bzw. c23 dividiert
dessen Größe lediglich von dem jeweiligen Wert des Einfall
winkels β (sowie der Form der jeweiligen Karosserie)
abhängt. In Fig. 3 ist ein typischer Verlauf der Beiwerte
c14 bzw. c23 in Abhängigkeit vom Einfallwinkel β dargestellt.
Aufgrund des jeweils ermittelten Staudruckes kann die
Rechnereinheit 15 Lenkmanöver rechnerisch ermitteln,
mit denen der Seitenwindeinfluß weitestgehend kompensiert
werden kann. Durch entsprechende Ansteuerung von Stell
organen einer automatischen Lenkung des Fahrzeuges, z. B
einer automatischen Hinterradlenkung, kann dann der Seiten
windeinfluß zumindest so weit ausgeglichen werden, daß dem
Fahrer die Beherrschung des Fahrzeuges auch bei sehr
starken Seitenwinden und hohen Fahrgeschwindigkeiten
wesentlich erleichtert wird.
Im Hinblick auf eine ausgeprägte Abhängigkeit der von den
Differenzdrucksensoren 8 und 9 registrierten Druckdifferen
zen vom Einfallwinkel β des Seitenwindes ist es vorteilhaft,
wenn die Öffnungen 1 und 2 in der in Fig. 1 dargestellten
Weise in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn geöffnet sind,
während die Öffnungen 3 und 4 zu den Fahrzeugseiten hin
gerichtet, jedoch nahe der Fahrzeugfrontseite bzw. an den
vorderen Fahrzeugecken angeordnet sind.
Zwar ist es vorteilhaft, wenn die Öffnungen 1 und 3 sowie
2 und 4 symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene des
Fahrzeuges angeordnet sind, weil dann die Differenz p14-p23
bei zu dieser Ebene symmetrischer Anströmung bzw. Umströmung
des (zu dieser Ebene symmetrischen) Fahrzeuges den Wert Null
hat. Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, die Öffnungen
unsymmetrisch anzuordnen. In diesem Falle muß lediglich in
Kauf genommen werden, daß die genannte Differenz bei einer
bestimmten, schräg zur Fahrzeuglängsachse ausgerichteten
Windrichtung den Wert Null hat, während beim Zusammenfallen
von Fahrzeuglängsachse und Windrichtung für die genannte
Differenz ein von Null abweichender Wert erhalten wird.
Dadurch ändert sich prinzipiell nichts an der Arbeitsweise
der Vorrichtung.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Bestimmung von Seitenwindeinflüssen
an Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einer
Meß- und Rechnereinrichtung, welche bei Seitenwind
auftretende Druckunterschiede zwischen Meßstellen auf
gegenüberliegenden Fahrzeugseiten auswertet, indem z. B.
für ein die Windrichtung relativ zum Fahrzeug wieder
gebendes Signal der Quotient einer ersten Druckdifferenz
zwischen einer ersten Meßstelle auf der einen Fahrzeug
seite und einer zweiten dazu asymmetrischen Meßstelle
auf der anderen Fahrzeugseite sowie einer zweiten
Druckdifferenz zwischen einer dritten Meßstelle auf
der einen Fahrzeugseite sowie einer vierten Meßstelle
auf der anderen Fahrzeugseite gebildet und für ein den
Staudruck des Seitenwindes wiedergebendes Signal die
Druckdifferenz zwischen zwei auf unterschiedlichen
Fahrzeugseiten asymmetrisch zueinander liegenden Meß
stellen mit einem vorgegebenen bzw. vorgebbaren Faktor
bzw. Beiwert multiplikativ verknüpft wird, der von dem
die Windrichtung wiedergebenden Signal abhängig ist,
nach Patent P 38 16 057.9-52,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Druck
unterschiede (p14, p23) mindestens zwei Differenzdruck
sensoren (9, 10) zwischen jeweils zwei gleichartigen
Hohlleitungen (5 bis 8) angeschlossen sind, die mit
ihren vom jeweiligen Differenzdrucksensor (9, 10) entfern
ten offenen Enden bzw. Öffnungen (1 bis 4) an zueinander
asymmetrischen Stellen beidseitig der Fahrzeuglängsachse
nach außen münden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die offenen Enden der Hohlleitungen (5 bis 8)
an Öffnungen (1 bis 4) eines Stoßfängers (11)
angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stoßfänger (11) auch die Hohlleitungen (5 bis 8)
sowie die zugeordneten Differenzdrucksensoren (9, 10)
aufnimmt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdrucksensoren
(9, 10) gemeinsam mit einem Thermoelement (14) in einem
Kasten bzw. Gehäuse (13) oder einem Hohlraum des Stoß
fängers (11) bzw. der Karosserie untergebracht sind,
derart, daß alle Differenzdrucksensoren (9, 10) etwa
gleicher Temperatur ausgesetzt sind und eine etwa
gleiche Temperaturdrift aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der
Hohlleitungen (5 bis 8) bzw. der Öffnungen (1 bis 4)
größer als 1 mm ist und z. B. bei 1,5 mm liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleitungen (5 bis 8)
durch Karosseriehohlräume gebildet werden, welche jeweils
durch eine Öffnung (1 bis 4) nach außen münden.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893923854 DE3923854A1 (de) | 1988-05-11 | 1989-07-19 | Vorrichtung zur bestimmung von seitenwindeinfluessen an fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen |
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3816057A DE3816057C1 (de) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | |
DE19893923854 DE3923854A1 (de) | 1988-05-11 | 1989-07-19 | Vorrichtung zur bestimmung von seitenwindeinfluessen an fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3923854A1 true DE3923854A1 (de) | 1991-01-31 |
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ID=25867994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893923854 Granted DE3923854A1 (de) | 1988-05-11 | 1989-07-19 | Vorrichtung zur bestimmung von seitenwindeinfluessen an fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3923854A1 (de) |
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CN105365905A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-03-02 | 马东升 | 地面车辆表面空气吹拂系统 |
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1989
- 1989-07-19 DE DE19893923854 patent/DE3923854A1/de active Granted
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