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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend über ein Lenkrad lenkbare Vorderräder sowie über ein
Stellelement automatisch lenkbare Hinterräder sowie eine die Hinterradlenkung
steuernde Steuerungseinrichtung.
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Bei
einer Rückwärtsfahrt
mit einem üblichen Kraftfahrzeug,
das lediglich eine Vorderradlenkung aufweist, verhält sich
das Fahrzeug für
den Fahrer ungewohnt, da bezogen auf die rückwärtige Fahrtrichtung quasi eine
Hinterradlenkung gegeben ist. Für
den Fahrer ergibt sich daraus ein instabiles Fahrverhalten, indem
das Fahrzeug bei auch nur geringer Auslenkung der Vorderräder sofort
zur Seite fährt, was
vom Fahrer durch Gegenlenken zu korrigieren ist. Häufig kommt
es zu einer Pendelbewegung. Speziell in engen Wegen bedarf es großer Konzentration, rückwärts zu fahren.
Dies insbesondere, da der Fahrer sich üblicherweise nach hinten umdreht
und das Fahrzeug nur mit einer Hand am Lenkrad lenkt. Ähnliches
gilt beim Rückwärtseinparken
in quer zur Fahrtrichtung versetzte Parklücken. Auch hier ergeben sich
für den
Fahrer aufgrund des infolge der Rückwärtsfahrt anders als bei einer
Vorwärtsfahrt
reagierenden Fahrzeugs beachtliche Probleme aufgrund des weit schwenkenden
Vorderwagens und dem Umstand, dass der Fahrer die Bahnkurve der Hinterräder, resultierend
aus der Vorderradauslenkung, üblicherweise
nicht vorhersehen kann.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben,
bei dem eine Rückwärtsfahrt
zur Erhöhung
der Fahrsicherheit bzw. Verbesserung der Fahrzeughandhabung vom
Fahrzeug aktiv unterstützt
werden kann.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einem Kraftfahrzeug umfassend eine Vorderradlenkung
und eine Hinterradlenkung erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer
Rückwärtsfahrt
die Hinterräder
in Abhängigkeit
des Lenkwinkels der Vorderräder
reversibel und stetig zwischen einer zu der Lenkstellung der Vorderräder gleichsinnigen
und gegensinnigen Lenkstellung verstellbar sind.
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Erfindungsgemäß erfolgt
eine aktive Fahrtunterstützung
dadurch, dass bei einer Rückwärtsfahrt
auch die Hinterräder
bei Bedarf ausgelenkt werden. Je nach Bedarf und Situation können dabei
die Hinterräder
gleichsinnig zu den Vorderrädern
verstellt werden, das heißt,
werden die Vorderräder
nach links ausgelenkt, werden auch die Hinterräder auch nach links ausgelenkt.
Entsprechend ist auch eine gegensinnige Lenkverstellung denkbar,
das heißt, bei
einer Auslenkung der Vorderräder
nach links werden die Hinterräder
nach rechts ausgelenkt. Die jeweilige Auslenkung der Hinterräder definiert
sich in Abhängigkeit
des Lenkwinkels der Vorderräder.
Dabei können
die Hinterräder
reversibel und stetig zwischen einer gleichsinnigen und gegensinnigen
Lenkstellung relativ zu den Vorderrädern verstellt werden, je nachdem,
wie der Vorderradlenkwinkel ist bzw. sich ändert und daraus abgeleitet
die entsprechende Fahrsituation ist bzw. bewertet wird. Dies bietet
mit besonderem Vorteil die Möglichkeit,
den Fahrer bei Rückwärtsfahrten
aktiv situationsabhängig
zu unterstützen.
Fährt der
Fahrer beispielsweise eine gerade Strecke rückwärts, so kann es wie einleitend
beschrieben bei geringen Lenkradbewegungen und mithin Vorderradauslenkungen
zu einer Pendel- oder Schwänzelbewegung
des Fahrzeugs kommen, das Fahrzeug giert also. Dem kann nun erfindungsgemäß dadurch
entgegengewirkt werden, dass parallel zur Vorderradauslenkung auch
die Hinterräder
einzeln oder gemeinsam gleichsinnig zu den Vorderrädern verstellt
werden. Hierüber
kann die Gierbewegung abgeschwächt
bis idealerweise weitestgehend kompensiert werden, so dass das Fahrzeug
relativ zur ausgezeichneten Rückwärtsfahrgerade
stärker parallel
verschoben wird, als es giert, bis hin zur idealen vollständigen Parallelverschiebung
und vollständiger
Kompensation der Gierbewegung. In jedem Fall lässt sich durch die aktive gleichsinnige
Hinterradlenkung eine beachtliche Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens
erreichen, indem grundsätzlich
die Gierbewegung reduziert wird. Auch das Rückwärtseinparken kann unterstützt werden,
indem die Räder,
je nachdem, wie stark der Vorderradlenkeinschlag und mithin der
Vorderradlenkwinkel ist, entweder gleichsinnig oder gegensinnig
verstellt werden können.
Bei geringem Vorderradlenkwinkel zu Beginn des Einparkvorgangs ist
beispielsweise eine gleichsinnige Verstellung zweckmäßig, während mit zunehmendem
Lenkwinkel, wenn also das Fahrzeugheck in die Lücke bewegt werden soll, stetig
von der gleichsinnigen Auslenkung über den Nulldurchgang der Hinterradstellung
zur gegensinnigen Verstellung der Hinterräder übergegangen wird, so dass sich
die Bahnkurve des Fahrzeugs ändert
und der Bahnradius deutlich verringert. Bei einem erneuten Zurücklenken
kann die gegensinnige Verstellung bzw. der Grad der gegensinnigen
Verstellung wieder zurückgenommen
werden, bis hin zum Nulldurchgang und einer gegensinnigen Verstellung
in der anderen Richtung, wenn auch die Vorderräder zum Nachführen des
Vorderwagens in entgegengesetzte Richtung gelenkt werden. Auch hier
erfolgt dann die aktive Unterstützung über die
Hinterräder.
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Entscheidend
ist, dass in jedem Fall die Hinterradlenkung abhängig vom Lenkwinkel der Vorderräder ist,
und in Abhängigkeit
der Lenkwinkeländerung,
also des Änderungsgrades
bzw. der Änderungsrichtung,
die Hinterräder
stetig zwischen einer gleichsinnigen Verstellung über eine
Nullstellung (also Parallelstellung zur Fahrzeuglängsachse)
bis zu einer gegensinnigen Relativstellung zu den Vorderrädern veränderbar
sind.
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Nach
einer vorteilhaften Erfindungsausgestaltung kann vorgesehen sein,
dass in einem Lenkwinkelintervall zwischen 0° und einem vorbestimmten Grenzwinkel
mit zunehmendem Lenkwinkel die Hinterräder ausgehend von einer Nullstellung
zunächst
zunehmend gleichsinnig bis zum Erreichen einer maximalen Auslenkung
und anschließend
abnehmend bis zur Einnahme der Nullstellung bei Erreichen des Grenzwinkels
verstellbar sind und im Lenkwinkelintervall zwischen dem vorbestimmten Grenzwinkel
und dem maximalen Lenkwinkel zunehmend gegensinnig bis zum Erreichen
der maximalen Auslenkung verstellbar sind. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung
wird das Lenkwinkelintervall der Vorderräder, ausgehend von der Nullstellung
in eine Richtung, quasi in zwei Intervalle aufgeteilt, nämlich ein
erstes Intervall von 0° bis
zu einem vorbestimmten Grenzwinkel und ein daran anschließen des des Intervall
bis zur maximalen Vorderradauslenkung. Das erste Intervall greift
also sehr kleine Lenkwinkel ab, wenn also das Vorderrad nur um wenige
Grad in die eine oder andere Richtung ausgelenkt wird. Solche kleinen
Lenkänderungen
kommen üblicherweise bei
geraden Rückwärtsfahrten
vor. Deshalb erfolgt in diesem Lenkwinkelintervall eine gleichsinnige
Nachführung
der Hinterräder,
da davon auszugehen ist, dass der Fahrer beabsichtigt, eine gerade
Strecke rückwärts zu fahren.
Durch die gleichsinnige Hinterradlenkung wird das Fahrverhalten
stabilisiert. Die Hinterradverstellung erfolgt stetig zwischen 0° und einer
maximalen Hinterradauslenkung, die beispielsweise 5° oder 10° beträgt, wonach
sie mit weiter zunehmendem Vorderradlenkwinkel wieder auf Null abfällt, also
die Hinterräder
wieder parallel zur Fahrzeuglängsachse
stehen. Denn je größer der
Lenkwinkel bis zu dem Grenzwinkel wird, umso eher ist davon auszugehen,
dass der Fahrer tatsächlich
eine Kurve, beispielsweise zum Einparken, fahren möchte. Dieser
Bereich, also der Bereich größerer Lenkwinkel,
wird vom zweiten Intervall abgegriffen, das Vorderradlenkwinkel
umfasst, die größer als
der Grenzwinkel sind. Mit Erreichen des Grenzwinkels stehen die
Hinterräder
wie beschrieben in der Nullstellung. Bei weiterer Vergrößerung des
Vorderradlenkwinkels werden die Hinterräder dann zunehmend gegensinnig
ausgelenkt, bis zum Erreichen der maximalen Hinterradauslenkung,
das heißt,
eine weitere Vergrößerung des
Vorderradlenkwinkels führt
dann zu keiner Erhöhung
der Hinterradauslenkung mehr. In entsprechender Weise erfolgt die
Rückstellung
der Hinterräder,
wenn das Vorderrad wieder in die Nullstellung gelenkt wird. Die
gesamte Hinterradverstellung erfolgt kontinuierlich und stetig über einen
relativ kleinen Winkel zwischen maximal 0–5° oder 0–10°, der Fahrer selbst nimmt davon überhaupt
nichts wahr, außer
dass ihm das Rückwärtsfahren
grundsätzlich
einfacher gestaltet bzw. optimiert wird.
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Der
Grenzwinkel kann entweder der unmittelbare Lenkwinkel sein, also
der Winkel, um den die Vorderräder
tatsächlich
relativ zur Nullstellung ausgelenkt werden. Zweckmäßig ist
es aber auch, den Grenzwinkel über
den Lenkradwinkel zu definieren, also um den Winkel, den der Fahrer
das Lenkrad ausgehend von der Nullstellung, die einer Nullstellung
der Vorderräder
entspricht, verdreht. Dieser Lenkraddrehwinkel, der den Grenzwinkel
defi niert, kann erfindungsgemäß zwischen
30° und
120° betragen.
Liegt der Grenzwinkel beispielsweise bei 60° Lenkraddrehwinkel, so würde sich
das erste Intervall, in dem zunächst
die gleichsinnige Hinterradstellung erfolgt, zwischen 0°–60° Lenkraddrehwinkel
erstrecken, das zweite Intervall erfasst dann alle Lenkraddrehwinkel > 60°. Der Grenzwinkel kann beliebig
definiert werden, je nachdem, welches Übersetzungsverhältnis zwischen
Lenkradverdrehung und Vorderradauslenkung gegeben ist. Bei einer
sehr direkten Lenkung kann der Grenzwinkel etwas niedriger gewählt werden,
bei einer indirekten Lenkung etwas größer.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann der Grenzwinkel innerhalb eines
vorbestimmten Intervalls, insbesondere innerhalb des beschriebenen
Intervalls von 30°–120° in Abhängigkeit
wenigstens eines Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs und/oder eines
fahrbahnspezifischen Parameters variiert werden. Ein solcher Betriebsparameter
kann beispielsweise die Geschwindigkeit der Änderung des Lenkwinkels oder
des Lenkraddrehwinkels sein, wobei mit zunehmender Änderungsgeschwindigkeit
der Grenzwinkel abnimmt. Das System ist also in der Lage, den Grenzwinkel
innerhalb eines vorbestimmten Intervalls je nach Bedarf zu ändern, um
sich der jeweiligen Situation optimal anzupassen. Wie beschrieben
definiert der Grenzwinkel den Winkel, ab dem die Änderung
von gleichsinniger zu gegensinniger Hinterradauslenkung erfolgt. Ändert nun
der Fahrer den Lenkwinkel sehr schnell, dreht er also das Lenkrad
schnell, so kann mitunter eine schnellere Umschaltung von gegensinniger
Auslenkung auf gleichsinnige Auslenkung bzw. andersrum (je nachdem,
in welche Richtung die Lenkradänderung
ausgehend von der jeweiligen Lenkradistposition erfolgt) zweckmäßig sein.
Denn in solchen Fällen
ist davon auszugehen, dass der Fahrer z. B. eine Kurvenfahrt vornehmen
möchte,
die über
eine gegensinnige Hinterradauslenkung unterstützt wird.
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Der
oder ein gegebenenfalls weiterer Betriebsparameter kann ferner die
Fahrzeuggeschwindigkeit sein, wobei mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit
der Grenzwinkel zunimmt. Fährt
der Fahrer beispielsweise auf einer geraden Strecke mit relativ
hoher Geschwindigkeit rückwärts, so
wird der Grenzwinkel, ab dem gegensinnig gelenkt wird, vergrößert, um
zu vermei den, dass das Fahrzeug bei einer einsetzenden Gierbewegung
und einer entsprechenden Reaktion des Fahrers plötzlich eine agilitätssteigernde
gegensinnige Hinterradauslenkung erfährt und eine einsetzende Ausbrechbewegung hierdurch
unterstützt
wird. Hierüber
wird also vermieden, dass bei hoher Rückfahrgeschwindigkeit plötzlich gegensinnig
gelenkt wird und das Fahrzeug ins Schleudern kommt. Dies kann soweit
gehen, dass ab einer vorbestimmten Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs
eine gegensinnige Auslenkung der Hinterräder vollständig gesperrt ist. In einem
solchen Fall ist dann nur noch eine gleichsinnige Auslenkung zugelassen.
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Der
oder gegebenenfalls ein weiterer Betriebsparameter kann ferner die
Gierrate des Fahrzeugs sein, wobei mit zunehmender Gierrate der Grenzwinkel
zunimmt. Stellt sich eine leichte Gier- oder Schwänzelbewegung
des Fahrzeugs bei einer geraden Rückwärtsfahrt ein, so kann der Grenzwinkel
erhöht
werden, das heißt,
der Lenkwinkel oder Lenkradwinkelbereich, innerhalb dem nur eine gleichsinnige
Auslenkung der Hinterräder
zulässig ist,
wird vergrößert, was
sich stabilisierend auf die Fahrzeugbewegung auswirkt. Auch hier
ist ab einer vorbestimmten Gierrate eine gegensinnige Auslenkung
der Hinterräder
sperrbar, um bei einer zu starken Gier- oder Pendelbewegung ein
weiteres Aufschaukeln durch eine gegensinnige Hinterradstellung zu
vermeiden.
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Als
fahrbahnspezifischer Parameter kann beispielsweise der Verlauf der
Fahrspur unter Verwendung einer Kameraeinrichtung zur Erfassung
der Fahrspur ermittelt werden, der aus den entsprechenden Kameraerfassungsdaten über einen
geeigneten Analysealgorithmus ermittelt werden kann. Der Grenzwinkel
kann dann in Abhängigkeit
des ermittelten Fahrspurverlaufs variierbar sein. Bei Erfassung einer
Kurve der Fahrspur kann der Grenzwinkel beispielsweise abnehmen.
Hierüber
wird erreicht, dass die Hinterräder
infolge der Kenntnis des zukünftigen Fahrbahnverlaufs
früher
bzw. zu einem optimierten Zeitpunkt mit in die Kurve einlenken,
so dass die Kurve besser durchfahren werden kann.
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Wie
beschrieben beträgt
der Lenkwinkel der Hinterräder
0°–10°, er kann
aber auch etwas weniger als 10°,
beispielsweise nur 5° betragen.
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Die
Hinterradlenkung selbst kann vom Fahrer bedarfsabhängig zu-
oder abgeschaltet werden, das heißt, der Fahrer hat die Wahlmöglichkeit,
ob er in an sich bekannter Weise nur mit der Vorderradlenkung auch
beim Rückwärtsfahren
agiert, oder ob er die Unterstützung über die
aktive Hinterradlenkung in der oben beschriebenen Weise wünscht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit gleichsinnig
ausgelenkten Vorder- und Hinterrädern,
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2 das
Kraftfahrzeug aus 1 mit gegensinnig ausgelenkten
Vorder- und Hinterrädern,
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3 ein
Diagramm zur Darstellung des Verlaufs des Lenkwinkels der Hinterräder über den Lenkraddrehwinkel,
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4 eine
Darstellung der Rückwärtsfahrstrecke
mit gleichsinnig lenkenden Hinterrädern und ohne gelenkte Hinterrädern, und
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5 eine
Darstellung einer gefahrenen Kreisbahn mit gegensinnig lenkenden
Hinterrädern und
ohne gelenkte Hinterrädern.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 umfassend
zwei Vorderräder 2,
die über ein
Lenkrad 3 in bekannter Weise nach rechts oder links ausgelenkt
werden, sowie zwei Hinterräder 4, die über ein
nicht näher
gezeigtes Stellelement und gesteuert über eine nicht näher gezeigte
Steuerungseinrichtung ebenfalls lenkbar sind. 1 zeigt
dabei die gleichsinnige Auslenkung von Vorderrädern 2 und Hinterrädern 4,
das heißt,
die Hinterrä der 4 werden
in die gleiche Richtung verstellt wie die Vorderräder. Sind
Vorderräder 2 und
Hinterräder 4 gleichsinnig
um den gleichen Verstellwinkel verstellt, so würde das Fahrzeug 1 eine
bezogen auf die Fahrzeuglängsachse
schräg
verlaufende Linie befahren.
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Demgegenüber zeigt 2 die
Radstellung, bei der die Hinterräder 4 gegensinnig
zu den Vorderrädern 2 über das
Stellelement automatisch verstellt sind. Während hier die Vorderräder 2 nach
links eingeschlagen sind, sind die Hinterräder 4 nach rechts eingeschlagen.
Bei dieser Radstellung würde
das Fahrzeug eine Kreisbahn im Falle einer Rückwärtsfahrt befahren.
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3 zeigt
ein Diagramm, das die Änderung des
Lenkwinkels der Hinterräder,
aufgetragen längs der
Ordinate, über
den Lenkwinkel der Vorderräder 2 bzw.
den Lenkraddrehwinkel des Lenkrads 3, um welchen also das
Lenkrad 3 verdreht wird, darstellt. Gemäß der durchgezogenen Kurve
K1 werden, ausgehend von einem Lenkwinkel
bzw. Lenkraddrehwinkel von 0°,
bei einer Vergrößerung des
Lenkwinkels bzw. Lenkraddrehwinkels, der hier mit γ angegeben ist,
die Hinterräder 4 zunächst gleichsinnig
ausgelenkt, das heißt,
der Lenkwinkel β der
Hinterräder wird
ausgehend von 0° bei
0° Lenkwinkel/Lenkraddrehwinkel γ vergrößert, bis
der maximale Hinterradlenkwinkel βmax erreicht ist. Bei einer weiteren Vergrößerung des
Lenkwinkel/Lenkraddrehwinkels γ nimmt der
Lenkwinkel β wieder
ab. Bei Erreichen eines Grenzwinkels α1, der
beispielsweise über
einen Lenkraddrehwinkel von 60° definiert
ist, stehen die Hinterräder
wieder parallel zur Fahrzeuglängsachse, der
Hinterradlenkwinkel β beträgt 0°. Bei einer
weiteren Vergrößerung des
Lenkwinkels bzw. Lenkraddrehwinkels beginnt der Bereich der gegensinnigen Auslenkung
der Hinterräder.
Der Hinterradlenkwinkel β wird
quasi negativ. Mit zunehmender Vergrößerung des Lenkwinkels/Lenkraddrehwinkels γ nimmt auch der
negative Hinterradlenkwinkel β betragsmäßig zu, das
heißt,
die Hinterräder
werden immer stärker
eingeschlagen, bis der negative maximale Lenkwinkel –βmax erreicht
ist. Eine Vergrößerung des
Lenkwinkels/Lenkraddrehwinkels γ führt dann
zu keiner weiteren Änderung
der Hinterradauslenkung mehr.
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Ersichtlich
erfolgt die Änderung
der Hinterradlenkung stetig. Mit zunehmender Vergrößerung des
Lenkwinkels/Lenkraddrehwinkels erfolgt also in einem ersten Intervall
des Winkels γ von
0° bis zum Grenzwinkel α1 eine
zunächst
sukzessive ansteigende und dann abfallende gleichsinnige Hinterradauslenkung.
Im darauf folgenden Lenkwinkelintervall mit γ > α1 erfolgt eine stetig zunehmende gegensinnige Auslenkung
der Hinterräder
bis zum Erreichen des maximalen Hinterradlenkwinkels. Dreht der
Fahrer also das Lenkrad während
einer Rückwärtsfahrt
unter schrittweiser Vergrößerung des
Lenkwinkels/Lenkraddrehwinkels γ beispielsweise
nach links, so werden die Hinterräder 4 zunächst gleichsinnig ebenfalls
nach links ausgelenkt und mit zunehmender Vergrößerung des Winkels 7 dann
ab dem Grenzwinkel α1 nach rechts ausgelenkt, mithin also gegensinnig
gestellt. Entsprechend wird der Hinterradlenkwinkel im Falle der
Rücklenkung
in umgekehrter Weise verändert.
Bei einer Lenkung in die andere Richtung wird der Lenkwinkel der
Hinterräder
ebenso dieser Kurve entsprechend geändert.
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Wie 3 ferner
zeigt, ist der Kurvenverlauf bzw. die Lage des Grenzwinkels α nicht fest,
vielmehr ist diese innerhalb eines vorgegebenen Intervalls, beispielsweise
bezogen auf den über
den Lenkraddrehwinkel definierten Grenzwinkel von 30°–120° beweglich.
In Abhängigkeit
bestimmter Fahrzeugparameter kann der Grenzwinkel und damit die
jeweiligen Intervalle der gleichsinnigen und gegensinnigen Hinterradlenkung
der jeweiligen Situation angepasst werden. Gezeigt ist exemplarisch
die Kurve K2, die gestrichelt gezeigt ist.
Der dortige Grenzwinkel α2 ist kleiner als der Grenzwinkel α1 der
Kurve K1. Die Hinterradsteuerungseinrichtung
wird diese Kurve der Steuerung zugrunde legen, wenn sie beispielsweise erfasst,
dass eine große Änderungsgeschwindigkeit des
Lenkwinkels oder des Lenkraddrehwinkels gegeben ist, mithin also
der Fahrer relativ schnell das Lenkrad dreht. Denn dann ist von
einer beabsichtigten Kurvenfahrt auszugehen, zur Unterstützung welcher
die gegensinnige Hinterradlenkung erforderlich ist.
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Exemplarisch
zeigt die Kurve K3 und der zugeordnete,
deutlich größere Grenzwinkel α3 den
Fall, dass der Grenzwinkel vergrößert wurde.
Fährt der Fahrer
quasi mit relativ hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, z. B. mehr als
20 oder 30 km/h, rückwärts, so
ist davon auszugehen, dass der Fahrer beabsichtigt, eine gerade
Strecke rückwärts zu fahren.
Um zu vermeiden, dass aufgrund eines zu kleinen Grenzwinkels und
eines daraus resultierenden Lenkraddrehwinkelintervalls, in dem
gleichsinnig gelenkt wird, bei einer Lenkradbewegung plötzlich eine
gegensinnige Lenkung der Hinterräder
einsetzt, wird das erste Intervall von 0° bis zum Grenzwinkel α3 deutlich
vergrößert. Das
heißt,
der einer Lenkradbewegung zugeordnete Winkelbereich, in dem die
Hinterräder
gleichsinnig gelenkt werden und damit das Fahrzeug bei der Rückwärtsfahrt
stabilisiert wird, ist vergrößert. Je nach
gegebener Rückfahrgeschwindigkeit
ist es auch denkbar, grundsätzlich
eine gegensinnige Lenkung zu sperren, das heißt, die Kurve K3 lediglich
bis zum Erreichen des Hinterradlenkwinkels βmax abzuarbeiten
und eine Rückstellung
bei Lenkradwinkelvergrößerung zu
vermeiden, sowie grundsätzlich
dann auch eine gegensinnige Hinterradlenkung zu vermeiden.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, kann folglich über die
erfindungsgemäße Lenkwinkel
bzw. lenkradwinkelabhängige
Variationsmöglichkeit
der Hinterradlenkung von gleichsinnig zu gegensinnig und zurück situationsabhängig die
Rückwärtsfahrt
des Kraftfahrzeugs positiv beeinflusst werden.
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4 zeigt
als Beispiel eine beabsichtigte gerade Rückwärtsfahrt. Im Figurenteil a)
ist in einer Prinzipdarstellung der Streckenverlauf mit erfindungsgemäß gleichsinnig
lenkenden Hinterrädern dargestellt,
im Figurenteil b) die Rückwärtsfahrt
mit starren, also nicht gelenkten Hinterrädern.
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Das
Fahrzeug fährt
jeweils in Richtung des gezeigten Pfeils. Wie im Figurenteil a)
gezeigt ist, sind die Vorderräder 2 und
die Hinterräder 4 in
der links gezeigten Fahrzeugdarstellung bereits etwas ausgelenkt.
Der Vorderradlenkwinkel und damit der Lenkraddrehwinkel ist gering,
das heißt,
man befindet sich noch innerhalb des ersten Intervalls zwischen
0° und dem
Grenzwinkel α,
also im gleichsinnig lenkenden Bereich bezüglich der Hinterräder. Diese
sind ersichtlich gleichsinnig zu den Vorderrädern gelenkt. Die leichte Auslenkung
bewirkt, dass das Fahrzeug etwas schräg zur ausgezeichneten geraden
Fahrtlinie L fährt.
Es ergibt sich also quasi eine Art Parallelverschie bung der Fahrzeuglängsachse zur
ausgezeichneten Linie L, wobei in realiter es sich nicht um eine
exakte Parallelverschiebung handelt, da der Lenkwinkel der Vorderräder und
der Lenkwinkel der Hinterräder üblicherweise
nicht vollständig übereinstimmt.
in jedem Fall wird die resultierende Gierbewegung, also das Auslenken
des Hecks des Fahrzeugs, reduziert.
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In
jedem Fall kommt es zu einem leichten Versatz der Fahrzeuglängsachse
zur ausgezeichneten Linie L, den der Fahrer, wie in der von links
gesehen zweiten Fahrzeugdarstellung gezeigt, durch Gegenlenken korrigiert.
Mit der Verstellung der Vorderräder 2 werden
gleichsinnig auch die Hinterräder 4 gelenkt,
was dazu führt,
dass das Fahrzeug wieder schräg
zur ausgezeichneten Linie L fährt,
mithin also die Fahrzeuglängsachse
mehr oder weniger parallel hierzu verschoben wird. in der dritten
Darstellung befindet sich das Fahrzeug weitgehend auf der ausgezeichneten
Linie L, es fährt über etwas
darüber
hinaus, der Fahrer korrigiert erneut etwas, siehe die vierte Darstellung
des Fahrzeugs, wo erneut gegengelenkt wurde. Gleichsinnig verstellt
wurden wiederum die Hinterräder.
In der letzten, rechten Darstellung befindet sich das Fahrzeug exakt
auf der ausgezeichneten Linie L.
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Ersichtlich
kommt es hier also nur zu minimalen Abweichungen von der ausgezeichneten
Linie. Das Fahrzeug giert kaum, eine etwaige Gierbewegung wird durch
die gleichsinnig gelenkten Hinterräder stark abgeschwächt, weshalb
das Fahrzeug wesentlich stabiler fährt und der Fahrer die gewünschte Fahrtstrecke
weitgehend einhalten kann.
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Anders
gemäß Figurenteil
b). Das dort gezeigte Fahrzeug weist keine Hinterradlenkung auf. Ersichtlich
kommt es, ausgehend von der linken Darstellung mit leicht eingeschlagenen
Vorderrädern 2, zu
einer leichten Kurvenbewegung, nachdem die Vorderräder 2 unter
einem Winkel zu den starren Hinterrädern 4 stehen. Das
vorausfahrende Fahrzeugheck folgt der eingeschlagenen Kurvenbahn
und fährt
von der ausgezeichneten Linie L ab. Der Fahrer muss korrigierend
eingreifen und die Vorderräder 2 stark
gegenlenken, siehe die dritte Darstellung, um wieder zurück zur ausgezeichneten
Fahrtlinie L zu kommen, die er unter einem großen Winkel schneidet. Erneut
muss er ge genkorrigieren, siehe die vierte Darstellung, bis er endlich
auf die Fahrtlinie L zurückkommt.
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Ersichtlich
giert das Fahrzeug stark, es kommt zu einer starken Pendel- oder
Schwänzelbewegung,
die bei hinreichender Geschwindigkeit sogar zu einem Schleudern
führen
kann. Die mehrfachen Gegenlenkversuche können auch dazu führen, dass
sich das Fahrzeug quasi aufschaukelt und die Situation noch gefährlicher
wird. Dies kann durch die erfindungsgemäße Gegenlenkung unterdrückt werden.
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5 zeigt
die Verhältnisse
beim Befahren einer Kurve. Der Figurenteil a) zeigt eine Kurvenfahrt mit
lenkenden Hinterrädern.
Das Fahrzeug 1 fährt hier
auf einer Kreisbahn, deren innerer Radius Ri und äußerer Radius
Ra über
die Lenkwinkeleinschläge der
gelenkten Voffder- und Hinterräder
definiert wird. Die Vorderräder 2 sind
dabei soweit eingeschlagen, dass der Lenkwinkel bzw. Lenkraddrehwinkel γ größer als
der zugeordnete Grenzwinkel α ist,
so dass man sich, siehe 3, im gegensinnig lenkenden Kurvenast
befindet. Ersichtlich sind die Hinterräder 4 gegensinnig
zu den Vorderrädern 2 ausgelenkt.
Wie Figurenteil a) zeigt, kann ein sehr enger Kreis befahren werden,
das heißt,
der Platzbedarf beim Rangieren und beim Einparken in eine Parklücke ist
deutlich geringer.
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Anders
der Fall gemäß Figurenteil
b), wo die Hinterräder
starr sind. Ersichtlich ergibt sich dort eine wesentlich größere Kreisbahn,
insbesondere der Außenradius
Ra ist wesentlich größer als der Außenradius
Ra bei gelenkten Hinterrädern.
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Das
heißt,
das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug
bietet die Möglichkeit,
beliebige Rückwärtsfahrten
aktiv zu unterstützen,
sei es um die Rückfahrt
zu stabilisieren, wenn eine gerade oder im Wesentlichen gerade Strecke
befahren werden soll, indem die Hinterräder gleichsinnig gelenkt werden,
oder um agilitätssteigernd
zu unterstützen,
wenn eine Kurve befahren werden soll und die Hinterräder gegensinnig ausgelenkt
werden. Die Entscheidung, ob gleichsinnig oder gegensinnig gelenkt
wird, hängt
allein vom Lenkwinkel bzw.
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Lenkraddrehwinkel
ab. Dieser ist bei geraden Rückwärtsfahrten üblicherweise
relativ klein, nachdem der Fahrer nur geringe Lenkradbewegungen
zur Korrektur vornimmt, weshalb über
den Lenkwinkel ein hinreichend großes Winkelintervall definiert
werden kann, in dem eine gleichsinnige Hinterradlenkung erfolgt.
Bei Kurvenfahrten jedoch, beispielsweise auch beim Rückwärtsfahren
um eine Kurve oder beim Einparken, ergeben sich größere Lenkwinkel
bzw. Lenkraddrehungen, was es ermöglicht, ein hinreichend großes Intervall
zu definieren, in dem eine gegensinnige Hinterradlenkung erfolgt.