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Verfahren und Vorrichtung zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen - Dokument DE102004041319A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004041319A1 09.03.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen
Anmelder Neugebauer, Florimond, 18551 Lohme, DE
Erfinder Neugebauer, Florimond, 18551 Lohme, DE;
Neugebauer, Alois, 18551 Lohme, DE;
Henning, Peter, 18551 Lohme, DE
Vertreter Schnick und Kollegen, 18057 Rostock
DE-Anmeldedatum 26.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004041319
Offenlegungstag 09.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.03.2006
IPC-Hauptklasse G09B 9/042(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Die Erfindung dient dem Erlernen des richtigen Fahrverhaltens als Reaktion auf die ...
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen bereitzustellen, das die Nachteile des beschriebenen Standes der Technik beseitigt.
Durch das Verfahren zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen wird gewährleistet, dass der Bereich der Fahrbahn vor den Rädern zur Schaffung eines Flüssigkeitsfilms mit einer definierten Flüssigkeitsmenge benetzt wird. Dabei können die Bereiche gleichzeitig oder unabhängig voneinander paarweise oder einzeln benetzt werden. Die Flüssigkeitsmenge, die für die Schaffung des Flüssigkeitsfilms auf der Fahrbahn benötigt wird, wird aus einem mit dem Kraftfahrzeug mitgeführten Flüssigkeitstank bezogen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen, die insbesondere bei Kurvenfahrt mit überhöhter Geschwindigkeit, beim plötzlichen Bremsen, bei starkem Seitenwind und bei wechselnder Fahrbahnbeschaffenheit auftreten können. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung dient dem Erlernen des richtigen Fahrverhaltens als Reaktion auf die instabilen Fahrzustände.

Gemäß dem bekannten Stand der Technik werden unterschiedliche Methoden und Vorrichtungen beschrieben, durch die der Fahrschüler in die Lage versetzt wird, auf instabile Fahrzustände zu reagieren.

Bekannt ist das Training auf Fahrbahnen mit wechselnder Fahrbahnbeschaffenheit. Dabei wurde die Fahrbahn mit Wasser oder anderen Gleitmitteln benetzt, um das Ausbrechen des Fahrzeuges zu provozieren. Derartige Veränderungen sind aber von dem Fahrschüler in der Regel vorhersehbar, so dass er sich darauf einstellen und die richtige Reaktion zeigen kann.

In DE 35 00 904 ist eine Vorrichtung beschrieben, mit der instabile Fahrzustände an Kraftfahrzeugen simuliert werden können. Das wird dadurch erreicht, dass die nicht angetriebenen Hinterräder durch jeweils mindestens eine Lenkrolle ersetzt werden, die sich entsprechend der auf das Fahrzeug wirkenden Störkräfte quer stellen können, so dass ein Ausbrechen des Fahrzeughecks die Folge sein kann. Der Fahrer ist gefordert, auf diese Situation schnell zu reagieren.

Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass durch den Austausch der Hinterräder durch Lenkrollen das Fahrverhalten des Fahrzeuges an sich stark beeinträchtigt wird und ein Training auf hohem Geschwindigkeitsniveau kaum möglich ist. Darüber hinaus ist die Simulation des Fahrverhaltens des Fahrzeuges auf Situationen beschränkt, die sich auf die Hinterräder des Fahrzeuges beschränken.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass diese Vorrichtung für größere Kraftfahrzeuge ungeeignet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen bereitzustellen, das die Nachteile des beschriebenen Standes der Technik beseitigt.

Es ist darüber hinaus Aufgabe der Erfindung, aus einer praxisgerechten Situation heraus instabile Fahrzustände an einem Fahrzeug mit normalen Fahreigenschaften zu erzeugen, die für den Fahrschüler unvorhersehbar sind.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, instabile Fahrzustände zu simulieren, die im Ausbrechen des Vorderwagens und/oder des Hecks des Fahrzeuges ihre Ursache haben.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst.

Durch das Verfahren zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen wird gewährleistet, dass der Bereich der Fahrbahn vor den Rädern zur Schaffung eines Flüssigkeitsfilms mit einer definierten Flüssigkeitsmenge benetzt wird. Dabei können die Bereiche gleichzeitig oder unabhängig voneinander paarweise oder einzeln benetzt werden. Die Flüssigkeitsmenge die für die Schaffung des Flüssigkeitsfilms auf der Fahrbahn benötigt wird, wird aus einem mit dem Kraftfahrzeug mitgeführten Flüssigkeitstank bezogen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird das Fahrzeug mit einem Flüssigkeitstank ausgestattet, aus dem ein Rohrleitungssystem gespeist wird. Das Rohrleitungssystem ist so ausgebildet, dass jedem der Räder des Fahrzeuges eine Spritzdüse derart zugewiesen ist, dass der Bereich der Fahrbahn vor den Rädern zur Schaffung eines Flüssigkeitsfilms mit Flüssigkeit benetzbar ist.

Die Vorrichtung ist mit Mitteln zur Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes und mit Mitteln zur Steuerung sowohl der auszubringenden Flüssigkeitsmenge als auch der Spritzdüsen ausgestattet.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in

1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges, ausgestattet mit der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung,

2 eine schematische Seitenansicht von 1.

Im Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Simulationsvorrichtung an einem Personenkraftwagen 1 dargestellt, der als Trainingsfahrzeug für die realitätsnahe Ausbildung von Trainingsteilnehmern mit der entsprechenden Technik ausgestattet ist.

Im Kofferraum des Fahrzeuges 1 ist ein Flüssigkeitstank 2 installiert, der ein Fassungsvermögen von ca. 100 bis 250 Litern Wasser besitzt und der über einen nicht dargestellten Einfüllstutzen mit Wasser befüllt werden kann. Vom Flüssigkeitstank 2 führt eine entsprechend verzweigte Rohrleitung 3 zu den Rädern 4, um in Fahrtrichtung vor den Rädern 4 in Spritzdüsen 5 zu enden. Dabei ist die Wirkungsrichtung der Spritzdüsen 5 auf den vor den Rädern 4 liegenden Bereich der Fahrbahn 6 gerichtet.

Um eine Flüssigkeitsmenge auf die Fahrbahn 6 aufzubringen, die das Fahrverhalten des Fahrzeuges beeinträchtigt, z.B. durch Aquaplaning beim Fahren auf regennasser Strasse, ist der Rohrleitung 3 eine Druckpumpe 7 vorgeschaltet, die eine erhöhte Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit zu den Spritzdüsen 5 fördert.

Die umfassende Simulation der unterschiedlichen auf das Fahrzeug 1 wirkenden und vom Trainingsteilnehmer nicht vorhersehbaren Kräfte z.B. bei Kuvenfahrt, insbesondere bei regennasser Fahrbahn, beim plötzlichen Abbremsen des Fahrzeuges oder bei plötzlich auftretendem Seitenwind zu erreichen, ist es sinnvoll, die einzelnen Spritzdüsen 5 einzeln zu beaufschlagen. Dazu ist jeder Spritzdüse 5 ein fernsteuerbares Ventil 8 zum schnellen Öffnen oder Schliessen des Querschnitts der Rohrleitung 3 vorgeschaltet.

Zur Fernsteuerung der Ventile 8 und der Druckpumpe 7 bedient der Instruktor vom Trainingsteilnehmer unbemerkt eine Steuerkonsole, die auf Bedienungselemente zurückgreift, die im Stand der Technik hinreichend bekannt sind und nicht näher beschrieben werden.

Der Instruktor kann durch eine von ihm frei gewählte Kombination und den Zeitpunkt der Beaufschlagung der Spritzdüsen 5 den Trainingsteilnehmer vor sich plötzlich verändernde und von ihm nicht erwartete Fahrbedingungen stellen, die dieser reaktionsschnell und unfallfrei zu bewältigen hat.

Die im Ausführungsbeispiel aufgeführten Merkmale dienen der anschaulichen Beschreibung der erfindungsgemäßen Lösung. Für den Fachmann sollte ersichtlich sein, dass auch andere Ausführungsformen in den Schutzbereich der Patentansprüche fallen.

So ist es möglich, statt eines Flüssigkeitstanks jedem Rad einen separaten Tank zuzuordnen, der mit einer eigenen Druckpumpe ausgestattet ist.

Darüber hinaus kann der Flüssigkeitstank, abweichend von einer Befüllung mit Wasser, mit einem flüssigen Gleitmittel gefüllt sein, um das Fahrverhalten des Fahrzeuges extremer zu beeinflussen.

Gleichfalls ist es für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, die Signale für die Änderung der Fahrbedingungen auch über Funkfernsteuerung von außen in das System eingegeben werden können.

Obwohl die Erfindung am Beispiel eines Personenkraftwagens beschrieben wurde, ist deren Einsatz auch an Kleinlastern, Lastkraftwagen und Reisebussen möglich. Durch die Vergrößerung des Flüssigkeitstanks und der damit verbundenen großen Flüssigkeitsmassen, kann die Beladung des Kraftwagentyps beliebig an realistische Verhältnisse angeglichen werden, und damit das Fahrtraining entsprechend optimiert werden.

Nachfolgend werden beispielhaft zwei Übungen unter Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung beschrieben.

1. Übung – Slalom

Auf einem großflächigen Übungsgelände werden Kegel im Abstand von 15, 18 oder 25 m in einer Linie aufgestellt. Die gefahrenen Geschwindigkeiten liegen dementsprechend bei ca. 60 bis 100 km/h. Bei dieser Übund wird das Unter- und Übersteuern des Fahrzeuges trainiert.

Untersteuern

Das Wasser wird zu dem jeweils belasteten gefördert. Als Reaktion auf diesen Strassenzustand schiebt das Fahrzeug geradeaus.

Refexmassnahme: Gas wegnehmen, weiter einlenken.

Übersteuern

Bei diesem Übungsfall wird das Wasser zu dem jeweils belasteten Hinterrad gefördert und so ein ausbrechendes Heck provoziert.

Reflexmassnahme: Gas wegnehmen und gegenlenken.

2. Übung – Ausweichen

Variabler Kegelabstand 10 bis 30 m, in der gleichen Übung werden unterschiedliche Geschwindigkeiten von ca. 50 bis 110 km/h gefahren. Diese Übung ist schwieriger, da während der Fahrt Schaltvorgänge durchzuführen sind.

Über- und Untersteuern werden bei dieser Übung in unterschiedliche, vom nicht Trainingsteilnehmer vorhersehbarer Reihenfolge provoziert. Es wird mit variablen Wassermengen trainiert, um eine Fahrzeugbesetzung von einer bis fünf Personen zu simulieren.

Diese beiden Übungen stehen beispielhaft für die Vielzahl der Trainingsübungen, die vom Trainingsteilnehmer auszuführen sind, um sein Fahrzeug in der täglichen Praxis auch bei sich plötzlich verändernden Fahrbahnverhältnissen sicher zu beherrschen und damit weitgehend zur Unfallvermeidung beizutragen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der damit verbundenen Vorrichtung können nahezu alle Einflüsse simuliert werden, die auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges einwirken.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Fahrbahn vor den Rädern zur Schaffung eines Flüssigkeitsfilms mit einer definierten Flüssigkeitsmenge benetzt wird, wobei die Bereiche gleichzeitig oder unabhängig voneinander paarweise oder einzeln benetzt werden und die Flüssigkeitsmenge aus einem mit dem Kraftfahrzeug mitgeführten Flüssigkeitstank bezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die im Flüssigkeitstank mitgeführte Flüssigkeitsmenge eine Simulation des Beladungszustandes des Kraftfahrzeuges erfolgt.
  3. Vorrichtung zur Simulation instabiler Fahrzustände an Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) mit einem Flüssigkeitstank (2) ausgestattet ist, aus dem ein Rohrleitungssystem (3) gespeist wird, welches so ausgebildet ist, dass jedem der Räder (4) des Fahrzeuges (1) eine Spritzdüse (5) derart zugewiesen ist, dass der Bereich der Fahrbahn (6) vor den Rädern (4) zur Schaffung eines Flüssigkeitsfilms mit Flüssigkeit benetzbar ist, wobei die Vorrichtung mit Mitteln zur Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes und mit Mitteln zur Steuerung sowohl der auszubringenden Flüssigkeitsmenge als auch der Spritzdüsen (5) ausgestattet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitstank (2) vorzugsweise vier Kammern aufweist und von jeder der Kammern eine Rohrleitung (3) zu einem der Räder (4) geführt ist, wobei jede der Rohrleitungen (3) in einer Spritzdüse (5) mündet und die Rohrleitung (3) ein fernsteuerbares Ventil (8) zum schnellen Öffnen und Schliessen des Querschnittes der Rohrleitung (3) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitstank (3) mit einer Pumpe (7) zur Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes ausgestattet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Kammern des Flüssigkeitstanks (3) mit einer Pumpe (7) zur Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes ausgestattet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fernsteuerung der Ventile (8) eine vom Instruktor und unbemerkt vom Trainingsteilnehmer betätigbare Steuerkonsole vorgesehen ist, über die eine vom Instruktor frei wählbare Kombination der Beaufschlagung der Spritzdüsen (5) realisierbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitstank (3) ein Fassungsvermögen aufweist, mit dem der Beladungszustand des Kraftfahrzeuges (1) zwischen einem Minimum und einem Maximum variierbar ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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