DE9320790U1

DE9320790U1 - Vorrichtung zur Gewährleistung der Fahrstabilität von front- oder allradgetriebenen Kraftfahrzeugen in kritischen Fahrsituationen

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Publication number: DE9320790U1
Application number: DE9320790U
Authority: DE
Original assignee: GEORGI EVA
Current assignee: GEORGI EVA
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2003-06-12

Description

Beschreibung

Vorrichtung zur Gewährleistung der Fahrstabilität von front- oder allradgetriebenen Kraftfahrzeugen in kritischen Fahrsituationen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewährleistung der Fahrstabilität von front- oder allradgetriebenen Kraftfahrzeugen in kritischen Fahrsituationen, in denen eine weitgehend konstante Verminderung der Fahrgeschwindigkeit über einen relativ langen Zeitraum, jedoch keine Verzögerung des Fahrzeugs bis zum Stillstand notwendig ist.

Als Antriebsprinzip moderner Personenkraftwagen wird neben Frontantrieb zunehmend auch Allradantrieb eingesetzt. Im unbefestigten Gelände, auf schlechten oder verschmutzten Straßen sowie an extremen Steigungen haben allradgetriebene Fahrzeuge Vorteile gegenüber Fahrzeugen mit konventionellem Antrieb. Das gute Traktionsvermögen in solchen Fahrsituationen ergibt jedoch eine nicht zu unterschätzende, psychologisch bedingte Unfallgefahr: Dem Fahrer eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges ist oftmals nicht bewußt, daß sich ein derartiges Fahrzeug in anderen Fahrsituationen ebenso nachteilig wie ein Fahrzeug mit konventionellem Antrieb verhält, z.B. bei starker Bremsung während Bergabfahrt oder auf vereister Fahrbahn zum Ausbrechen aus der Fahrtrichtung neigt.

Für die Gewährleistung der Fahrstabilität während des Bremsvorganges sind grundsätzlich Antiblockiereinrichtungen geeignet. Diese als ABS bezeichneten Antiblockiereinrichtungen werden durch Betätigung des Bremspedals aktiviert, d.h., nachdem der Fahrer den Fuß vom Gaspedal auf das Bremspedal verlagert hat und die Antriebseinheit folglich nur noch mit Leerlauf drehzahl betrieben wird. Dabei wird vorzugsweise über eine elektronische Regelung der Bremsdruck in Abhängigkeit der Raddrehzahl so verändert, daß kein Blockieren der Räder auftritt. Somit wird insbesondere bei Gefahrenbremsungen der bis zum Stillstand des Fahrzeuges notwendige

Bremsweg minimiert.

Ein Machteil der bekannten. Antiblockiereinrichtungen ist der gerate- und regeltechnische Aufwand, der wesentlich die Herstellungskosten des jeweiligen Kraftfahrzeuges beeinflußt. Ferner sind diese Antiblockiereinrichtungen nur bedingt für Fahrsituationen geeignet, bei denen zur Gewährleistung eines stabilen Fahrverhaltens zwar eine weitgehend konstante Verminderung der Fahrgeschwindigkeit über einen relativ langen Zeitraum notwendig ist, das Fahrzeug jedoch nicht bis zum Stillstand verzögert werden soll. Derartige Fahrsituationen, beispielsweise Fahrt auf vereister Fahrbahn oder längere Bergabfahrt, erfordern eine ständige bzw. intervallmäßige Beaufschlagung des Bremspedals durch den Fahrer, die insbesondere für ungeübte Fahrer erhebliche Probleme ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer, von den Fertigkeiten des Fahrers unabhängigen Vorrichtung, die in kritischen Fahrsituationen, bei denen die traktionsspezifischen Vorteile von Kraftfahrzeugen mit Frontoder Allradantrieb nicht relevant sind, ein stabiles Fahrverhalten in einem weitgehend konstanten Geschwindigkeitsbereich gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem im Griffbereich des Fahrers Betätigungselemente zur Aktivierung einer zentralen Regeleinheit angeordnet sind. Die Regeleinheit weist eine Auswerteschaltung auf, die in Abhängigkeit der im Zeitpunkt der Aktivierung erfaßten Fahrgeschwindigkeit einen Regelbefehl zur Dosierung der Betätigungsstärken von Antriebseinheit und Bremseinheit ableitet. Die Regeleinheit ist mit der Drosselklappenwelle und dem Hauptbremszylinder sowie mit Einrichtungen zur Funktionslosschaltung der vom Fahrer betätigbaren Regelelemente für die Antriebseinheit und die Bremseinheit verbunden.

Im Griffbereich des Fahrers ist ein weiteres Betätigungselement zur Rückstellung des zwangsweise eingeleiteten RegelVorganges in den Normalfahrbetrieb angeordnet.

• *

Sofern die Regeldauer abschnittsweise untergliedert werden soll, wird der Äuswerteschaltung der Regeleinheit eine vom Fahrer betätigbare Einrichtung zur Festlegung einer stufenweise wählbaren Fahrgeschwindigkeit zugeordnet.

Als Betätigungselement zur Aktivierung der zentralen Regeleinheit ist im Lenkradkranz eine umlaufende, auf Druckbeaufschlagung ansprechende Sensorspirale angeordnet. Gleichfalls kann die Betätigung der Regeleinheit über zwei am Lenkrad diametral gegenüberliegend angeordnete Schalter erfolgen. Zur Funktionslosschaltung der vom Fahrer betätigbaren Regelelemente wird vorgeschlagen, daß dem Gas- und dem Bremsbetatigungsgestange Knickgelenke oder Zugmagnete zugeordnet werden. Schließlich kann eine Funktionslosschalder Bremseinheit auch erfolgen, indem der Hauptbremszylinder zwei Kolben aufweist, von denen jeweils ein Kolben der Betätigung im Normalfahrbetrieb und im zwangsweise geregelten Fahrbetrieb zugeordnet wird derart, daß der im Normalfahrbetrieb alleinwirkende Kolben bei Regelbeginn funktionslos geschalten wird.

Die Erfindung verbessert die Fahrstabilität von Kraftfahrzeugen mit Frontoder Allradantrieb in kritischen Fahrsituationen, in denen das gute Traktionsvermögen solcher Antriebskonzepte nur bedingt wirksam wird, z.B. bei Bergabfahrt oder auf vereister Fahrbahn. Somit wird ein wesentlicher Sicherheitszuwachs für derartige Fahrzeuge mit relativ geringem gerate- und regeltechnischen Aufwand erreicht.

Besonders zweckmäßig ist die Auslösung der zwangsweisen Regelung durch Handbetätigung des Fahrers, wobei die psychologisch bedingte Reaktion des "Zusammenzuckens" der Hand in Schrecksituationen vorteilhaft für die Reduzierung der Reaktionszeit des Fahrers genutzt wird. Durch Anwendung der Erfindung wird der Verschleiß der betätigten Kraftfahrzeugbaugruppen geringfügig erhöht, der allerdings im Verhältnis zum erreichten Sicherheitszuwachs weitgehend vernachlässigt werden kann. Jedoch sollte sich unter Beachtung des Kriteriums "Verschleiß" die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung auf extreme Fahrsituationen beschränken.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben: In einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb oder Frontantrieb sind im Griffbereich des Fahrers, vorzugsweise am Lenkrad 1, Betätigungselemente zur Aktivierung einer zentralen Regeleinheit 2 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Betätigungselement eine am Lenkradkranz umlaufende, auf Druckbeaufschlagung ansprechende Sensorspirale 3 verwendet. Anstelle dieser Sensorspirale 3 können beispielsweise auch zwei Schalter 4 verwendet werden, die am Lenkrad 1 diametral gegenüberliegend angeordnet und so geschalten sind, daß nur bei gleichzeitiger kombinierter Betätigung dieser Schalter 4 die zentrale Regeleinheit 2 aktiviert wird. Ferner ist im Griffbereich des Fahrers ein weiteres Betätigungselement 5 zur Rückstellung der zentralen Regeleinheit 2 in den Normalfahrbetrieb vorgesehen. Die Betätigungselemente 3,4,5 sind, in der Zeichnung als Strich-Punkt-Linie dargestellt, der zentralen Regeleinheit 2 zugeschalten. Die Regeleinheit 2 weist eine Äuswerteschaltung 6 auf, an der als Informationssignal die momentane Fahrgeschwindigkeit "v_moment" des Kraftfahrzeugs anliegt. Der Auswerteschaltung 6 ist ferner ein Stufenschalter 7 zur Festlegung einer stufenweise wählbaren Fahrgeschwindigkeit "v_wa}j2" zugeordnet, der vom Fahrer betätigbar ist.

Die zentrale Regeleinheit 2 ist mit der Drosselklappenwelle 8 und mit dem Hauptbremszylinder 9 verbunden.

Das Gaspedal 10 ist in üblicher Weise über ein Gestänge 11 mit der Antriebseinheit 12 verbunden. Im Gasbetätigungsgestänge 11 ist jedoch eine Einrichtung 13 zur Funktionslosschaltung des vom Fahrer betätigbaren Gaspedals 10 angeordnet. Diese Einrichtung 13, z.B. ein Knickgelenk oder ein Zugmagnet, ist mit der zentralen Regeleinheit 2 verbunden. Das Bremspedal 14 ist gleichfalls in üblicher Weise über ein Gestänge 15 mit der Bremseinheit 16 verbunden. Auch in diesem Bremsbetatigungsgestange 15 ist eine Einrichtung 17 zur Funktionslosschaltung des vom Fahrer betätigbaren Bremspedals 14 angeordnet. Diese Einrichtung 17, vorzugsweise ein Knickgelenk oder ein Zugmagnet, ist ebenfalls mit der zentralen Regeleinheit 2 verbunden. Der Hauptbremszylinder 9 kann, in der Zeichnung nicht

näher dargestellt, auch zwei Kolben aufweisen, von denen jeweils ein Kolben der Betätigung im Normalfahrbetrieb sowie im zwangsweise geregelten Fahrbetrieb zugeordnet ist. Hierbei wird zur Funktionslosschaltung des vom Fahrer betätigbaren Bremspedals 14 der dem Normalfahrbetrieb zugeordnete Kolben angesteuert.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich das Kraftfahrzeug zunächst im Normalfahrbetrieb. Die momentane Fahrgeschwindigkeit "^vmoment" *^st durca die Stellung des vom Fahrer betätigten Gaspedals 10 und Bremspedals 14 bestimmt. Bei Erkennen einer bevorstehenden schwierigen Fahrsituation, beispielsweise vor Beginn einer längeren Bergabfahrt oder vor Überfahren eines vereisten Fahrbahnabschnittes kann der Fahrer durch festes Umfassen des Lenkradkranzes mit beiden Händen eine Druckbeaufschlagung der Sensorspirale 3 bewirken, so daß die zentrale Regeleinheit 2 aktiviert wird. Auch in einer Schrecksituation des Fahrers wird die Aktivierung der Regeleinheit 2 erreicht, wobei in derartigen Gefahrenmomenten die Reaktionszeit des Fahrers vorteilhaft durch die psychologisch bedingte Reaktion des "Zusammenzuckens" der Hände verkürzt wird. Die Aktivierung der zentralen Regeleinheit 2 kann ebenfalls durch eine gleichzeitige Betätigung der kombinierten Schalter 4 erfolgen. Im Moment der Aktivierung der zentralen Regeleinheit 2 werden unter Auswertung der als Informationssignal anliegenden Fahrgeschwindigkeit "^vmoment" ^durcl1 die Auswerteschaltung 6 die für eine konfliktfreie Weiterfahrt notwendigen Betätigungsstärken für Antriebseinheit 12 und Bremseinheit 16 ermittelt. Nachfolgend werden mittels der zentralen Regeleinheit 2 das vom Fahrer betätigbare Gaspedal 10 und Bremspedal 14 durch Ansteuerung der Einrichtungen 13,17 in den Betätigungsgestängen 11,15 funktionslos geschalten. In diesem Moment beginnt durch die zentrale Regeleinheit 2 eine zwangsweise und gleichzeitige Betätigung von Antriebseinheit 12 und Bremseinheit 16, wobei hierfür die Drosselklappenwelle 8 und der Hauptbremszylinder 9 mit der jeweils durch die Auswerteschaltung 6 festgelegten Dosierung betätigt werden. Infolge der bereits erfolgten

Funktionslosschaltung der vom Fahrer betätigbaren Regelelemente 10;14 können die von der Auswerteschaltung festgelegten Betätigungsstärken nicht durch subjektive Einflüsse des Fahrers beeinträchtigt werden. Eine weitere Bremskrafterhöhung infolge zusätzlicher wirksamer Betätigung des Bremspedals 14 durch den Fahrer würde beispielsweise ein Blockieren der Räder und folglich ein Ausbrechen des Kraftfahrzeuges aus der Fahrtrichtung bewirken.

Die Antriebseinheit 12 wird während der zwangsweisen Regelung grundsätzlich mit einer höheren Drehzahl als der Leerlaufdrehzahl betrieben. Die Betätigungsstärken von Drosselklappenwelle 8 und Hauptbremszylinder 9 wirken über die gesamte Regeldauer in gleichbleibender Größe. Sofern der Fahrer, insbesondere bei zunächst hohen Fahrgeschwindigkeiten "^vmoment" ^zu BefJi¹¹¹¹ der Zwangsregelung oder bei erkennbar schwieriger werdenden Fahrbahnverhältnissen eine weitere Geschwindigkeitsverminderung anstrebt, ist die Betätigung des Stufenschalters 7 für die Wahl eines anderen Geschwindigkeitsbereiches "&ngr;_¥3£&idiagr;" notwendig. Dadurch wird die Regeldauer der gleichzeitigen Betätigung von Antriebseinheit 12 und Bremseinheit 16 in mehrere Regelabschnitte mit jeweils veränderten Betätigungsstärken untergliedert.

Soll schließlich die Zwangsregelung aufgehoben und wieder Normalfahrbetrieb erreicht werden, z.B. nach Überwindung kritischer Fahrbahnabschnitte oder bei erforderlichem Stillstand des Fahrzeuges, wird über das vom Fahrer betätigbare Element 5 die Rückstellung der zentralen Regeleinheit 2 gewährleistet. Im Moment der Betätigung dieses Elementes 5 wird die zwangsweise Betätigung von Drosselklappenwelle 8 und Hauptbremszylinder 9 sowie gleichzeitig die Funktionslosschaltung von Gas- und Bremsbetätigungssgestänge und 15 aufgehoben. Somit kann der Fahrer die Fahrgeschwindigkeit "v_moment" des Kraftfahrzeuges durch Betätigung von Gaspedal 10 und Bremspedal 14 wieder eigenständig regeln.

Durch die Anwendung der Vorrichtung wird durch weitgehend gegenseitige Aufhebung von Antriebs- und Bremskraft ein stabiles Fahrverhalten von front- oder allradgetriebenen Kraftfahrzeugen in kritischen Fahrsituationen erreicht, in denen das gute Traktionsvermögen von Front- oder Allradantrieb

nicht relevant ist. Besonders vorteilhaft wird in solchen Situationen, z.B. während steiler Bergabfahrt oder auf vereister Fahrbahn, eine weitgehend
konstante Geschwindigkeit unabhängig von den Fertigkeiten des Fahrers erreicht. Der folglich erreichte Sicherheitszuwachs rechtfertigt deshalb die Anwendung der Erfindung trotz des geringfügig erhöhten Verschleißes der betätigten Kraftfahrzeugbaugruppen.

BezugszeichenaufStellung

1 Lenkrad

2 zentrale Regeleinheit

3 Sensorspirale

4 kombinierte Schalter

5 Betätigungselement für Rückstellung

6 Auswerteschaltung

7 Stufenschalter Fahrgeschwindigkeit

8 Drosselklappenwelle

9 Hauptbremszylinder

10 Gaspedal

11 Gasbetätigungsgestänge

12 Antriebseinheit

13 Funktionslosschaltung Gaspedal

14 Bremspedal

15 Bremsbetätigungsgestange

16 Bremseinheit

17 Funktionslosschaltung Bremspedal ^vmoment momentane Fahrgeschwindigkeit ^vwahl wählbare Fahrgeschwindigkeit

Claims

• * *·> «ta Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Gewährleistung der Fahrstabilität von front- oder allradgetriebenen Kraftfahrzeugen in kritischen Fahrsituationen, in denen eine weitgehend konstante Verminderung der Fahrgeschwindigkeit über einen relativ langen Zeitraum, jedoch keine Verzögerung des Fahrzeugs bis zum Stillstand notwendig ist,

gekennzeichnet dadurch,

daß im Griffbereich des Fahrers Betätigungselemente (3;4) zur Aktivierung einer zentralen Regeleinheit (2) angeordnet sind, wobei die Regeleinheit (2) eine Äuswerteschaltung (6) aufweist, die in Abhängigkeit der im Zeitpunkt der Aktivierung erfaßten Fahrgeschwindigkeit iv_moment) einen Regelbefehl zur Dosierung der Betätigungsstärken von Antriebseinheit (12) und Bremseinheit (16) ableitet und wobei die Regeleinheit

(2) ferner mit der Drosselklappenwelle (8) und dem Hauptbremszylinder (9) sowie mit Einrichtungen (13;17) zur Funktionslosschaltung der vom Fahrer betätigbaren Regelelemente (10;14) für die Antriebseinheit (12) und die Bremseinheit (16) verbunden ist und wobei im Griffbereich des Fahrers ein weiteres Betätigungselement (5) zur Rückstellung des zwangsweise eingeleiteten Regelvorganges in den Normalfahrbetrieb angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,

daß der Äuswerteschaltung (6) der Regeleinheit (2) eine vom Fahrer betätigbare Einrichtung (7) zur Festlegung einer stufenweise wählbaren Fahrgeschwindigkeit (v·^^)zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,

daß im Lenkradkranz eine umlaufende, auf Druckbeaufschlagung ansprechende und die zentrale Regeleinheit (2) aktivierende Sensorspirale

(3) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,

&phgr;&phgr; &phgr; &phgr;&phgr; &phgr;&phgr; &phgr; &phgr; &phgr;&phgr; ·· • &phgr; &phgr; ΦΦΦ· &phgr; &phgr; &phgr;&phgr; &phgr;&phgr; • &phgr; &phgr; &phgr; &phgr; &phgr; &phgr; &phgr; &phgr; &phgr; 0 &phgr; ··· &phgr; &phgr; • &phgr; ·ΦΦ ·ΦΦ· &phgr; &phgr; &phgr; • • &phgr;&phgr;&phgr; • ΦΦ &phgr;

- II -

daS am Lenkrad (1) zwei diametral gegenüberliegende, bei gleichzeitiger kombinierter Betätigung die zentrale Regeleinheit (2) aktivierende Schalter (4) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Ansprach 1, gekennzeichnet dadurch,

daß dem Gas- und dem Bremsbetätigungsgestänge (11;15) Knickgelenke zur Funktionslosschaltung der vom Fahrer betätigbaren Regelelemente (10;14) zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,

daß dem Gas- und dem Bremsbetätigungsgestänge {11;15) Zugmagnete zur Funktionslosschaltung der vom Fahrer betätigbaren Regelelemente (10;14) zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,

daß der Hauptbremszylinder (9) zwei Kolben aufweist, von denen jeweils ein Kolben der Betätigung im Normalfahrbetrieb und im zwangsweise geregelten Fahrbetrieb zugeordnet wird derart, daß der im Normalfahrbetrieb alleinwirkende Kolben bei Regelbeginn funktionslos geschalten wird.