DE102008048222A1

DE102008048222A1 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102008048222A1
Application number: DE102008048222A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr.-Ing. Kalkkuhl; Daniel Dipl.-Ing. Keppler; Avshalom Dipl.-Ing. Suissa
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-09-20
Filing date: 2008-09-20
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2028-09-21
Also published as: DE102008048222B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels wenigstens eines Hinterrades an einem Kraftfahrzeug. Erfindungswesentlich ist dabei, dass eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die über ein Steuergerät kommunizierend mit der Lenkvorrichtung verbunden ist und die fahrkritische Situation erfasst und entsprechende Signale an das Steuergerät übermittelt, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass es beim Empfang entsprechender, von der Sensoreinrichtung empfangener Signale die Lenkvorrichtung so ansteuert, dass diese an zumindest einem Rad der Hinterachse eine Vorspur oder eine Nachspur einstellt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels an wenigstens einem Hinterrad eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels wenigstens eines Hinterrades an einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Einstellen eines derartigen Radeinschlagwinkels an wenigstens einem Hinterrad eines Kraftfahrzeuges.
Aus der DE 10 2006 020 487 A1 ist eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels bekannt. Diese umfasst wenigstens ein Radführungsglied, über das ein Radträger des Hinterrades mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist, wobei der Radträger um eine im Wesentlichen parallel zur Radebene verlaufende Drehachse schwenkbar ist und das Radführungsglied beabstandet von der Drehachse an einem Radträger angelenkt ist. Um eine derartige Lenkvorrichtung mit möglichst geringen Änderungen einer Radaufhängung an nicht lenkbaren Fahrzeugrädern einsetzen zu können, ist das Radführungsglied mittels eines Elektromotors in seiner Länge verstellbar, wobei ein an dem Radführungsglied angeordnetes Getriebe aufgrund einer Rotation einer Antriebswelle des Elektromotors eine Längenänderung des Radführungsgliedes bewirkt, welche zu einer Veränderung des Radeinschlagwinkels des Rades führt. Hierbei ist der Elektromotor an einem Fahrzeugaufbau befestigt und eine Antriebswelle des Elektromotors über ein Übertragungselement mit dem Getriebe verbunden.
Bei aktiven Hinterachslenkungen besteht auch bei redundanten Sensoreinrichtungen und einer entsprechenden Überwachung stets die Gefahr, dass fehlerhafte Sollwertvorgaben von außen zu einem instabilen und damit gefährlichen Fahrverhalten führen können. Bei derzeitigen aktiven Hinterachslenkungen werden üblicherweise beide Räder für verschiedene Funktionen entweder gegensinnig zur Vorderachse oder gleichsinnig zur selben, auf jeden Fall aber beide Räder in die gleiche Richtung ausgelenkt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere eine erhöhte Fahrsicherheit erzielbar ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, beim Erkennen von fahrkritischen Situationen an zumindest einem Rad einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges eine Vorspur oder eine Nachspur einzustellen. Hierzu ist eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung, welche üblicherweise zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels wenigstens eines Hinterrades eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist, über zumindest ein Steuergerät kommunizierend mit einer Sensoreinrichtung verbunden. Die Sensoreinrichtung ist dabei zum Erkennen von fahrkritischen Situationen ausgebildet und erzeugt beim Erkennen derartiger fahrkritischer Situationen entsprechende Signale und übermittelt diese an das Steuergerät. Das Steuergerät seinerseits ist dabei derart ausgebildet, dass es beim Empfang entsprechender von der Sensoreinrichtung empfangener Signale die Lenkvorrichtung so ansteuert, dass diese an zumindest einem Rad der Hinterachse eine Vorspur oder eine Nachspur einstellt. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform sollen beide Räder der Hinterachse in entgegensetzter Richtung zueinander gelenkt werden. Durch ein Einstellen einer derartigen Vorspur oder Nachspur an zumindest einem der beiden Hinterräder, kann die Fahrsicherheit deutlich erhöht werden, denn es kann auch bei einer falschen Vorgabe eines Sollwertes nicht zu einer sicherheitskritischen Situation kommen. Bei einer Geradeausfahrt ergibt sich durch die Vorspuränderung kein Lenkeffekt, sofern dieselbe Vorspur an beiden Hinterrädern eingestellt wird, denn in diesem Fall gleichen sich die Lenkwinkel des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades aus. Darüber hinaus kann durch einen höheren Vorspurwinkel an zumindest einem Rad der Hinterachse eine gezielte Verspannung des Kraftfahrzeuges und dadurch eine Erhöhung des Verspannungseffektes erreicht werden, wodurch ebenfalls ein stabileres Fahrverhalten erreicht werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist die Sensoreinrichtung derart ausgebildet, dass sie erst ab einer vordefinierten Fahrgeschwindigkeit Signale erzeugt und an das Steuergerät übermittelt. Unterhalb dieser vordefinierten Fahrgeschwindigkeit erzeugt somit die Sensoreinrichtung keinerlei Signale, so dass in diesem Fall die beiden Hinterräder der Hinterachse parallel zueinander, das heißt ohne Vor- oder Nachspur laufen. Hierdurch lässt sich insbesondere ein Radabrieb verringern, da die die Fahrstabilität erhöhende Vor- oder Nachspur lediglich in den fahrkritischen Situationen, das heißt kurzfristig und temporär, eingestellt wird. Da insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Geschwindigkeiten ≤ einer unteren Grenzgeschwindigkeit ν_min, die beispielsweise 10 km/h sein kann, keinerlei derartige fahrkritische Situationen auftreten können, ist das Einstellen einer Vor- oder Nachspur bei geringen Geschwindigkeiten nicht erforderlich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass es bei einer Kurvenfahrt und einem gleichzeitigen Auftreten einer fahrkritischen Situation zumindest eine Vorspur an einem kurvenäußeren Hinterrad einstellt, wodurch die Fahrsicherheit erhöht ist. Gerade bei Kurvenfahrten kann es aufgrund von Umgebungsbedingungen, beispielsweise von auf einer Fahrbahn liegendem nassen Laub, zu fahrkritischen Situationen kommen, welche es erforderlich machen, die Stabilität des Kraftfahrzeuges wieder herzustellen bzw. zu erhöhen. Hierbei kann die Sensoreinrichtung beispielsweise auch mit einem so genannten ESP-Gerät verbunden werden, welches die Stabilität des Kraftfahrzeuges elektronisch überwacht. Durch das Einstellen einer entsprechenden Vorspur an einem kurvenäußeren Hinterrad kann die Fahrstabilität erhöht werden. Kurvenfahrten führen zu einer Radlastverlagerung auf die äußeren Räder, wodurch bei einem Lenkwinkel am kurvenäußeren Hinterrad ein wesentlich größerer Lenkeffekt erzielt wird, als bei einem Lenkwinkel am kurveninnere Rad. Mithin erfolgt durch den Vorspurwinkel an der Hinterachse auch dann ein Stabilisierungseffekt, wenn beispielsweise die Kurvenrichtung vom Fahrzeug, insbesondere von einer Sensoreinrichtung und/oder einem Steuergerät, falsch erkannt wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 ein Diagramm einer zeitabhängigen Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges bei einer Fahrgeschwindigkeit von 75 km/h und einem Lenkradwinkelsprung von 120°,
2 einen zur 1 zugehörigen Schwimmwinkel α.
Entsprechend der 1, ist eine Querbeschleunigung ay bei einem Lenkradwinkelsprung von 120° und einer Fahrgeschwindigkeit von 75 km/h gezeigt. Dabei fällt auf, dass bei einem mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeug die Querbeschleunigung ay ungefähr gleich ist, wie bei einem Fahrzeug ohne Hinterachslenkwinkel. Dargestellt wird dies in den beiden Kurven A und B, wobei die Kurve A ein Kraftfahrzeug ohne die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung kennzeichnet, während die Kurve B ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung darstellt.
Noch deutlicher wird dabei das Stabilitätsverhalten des Kraftfahrzeuges bei einem Lenkradwinkelsprung von 120° und bei einer Fahrgeschwindigkeit von 75 km/h, sofern man den gemäß der 2 dargestellten Schwimmwinkel α betrachtet. Hierbei liegt die Kurve A, das heißt die Kurve für ein Kraftfahrzeug ohne die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung, deutlich oberhalb der Kurve B. Besonders deutlich wird dies im Zeitraum zwischen 2 und 5 Sekunden, wobei beispielsweise der Schwimmwinkel α gemäß der Kurve A sein Maximum bei ca. 12° hat, während er gemäß der Kurve B lediglich bei ca. 7° liegt, also um ca. 40% niedriger, sofern das Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ausgestattet ist.
Gemäß dem allgemeinen Gedanken der Erfindung, wird bei einem Auftreten von fahrkritischen Situationen, welche beispielsweise von einer Sensoreinrichtung detektiert und an ein entsprechendes Steuergerät übermittelt werden, an zumindest einem Hinterrad eines Kraftfahrzeuges eine Vor- oder eine Nachspur eingestellt.
Günstigstenfalls werden an beiden Hinterrädern jeweils eine Vorspur bzw. Nachspur eingestellt, das heißt beide Hinterräder werden gegensinnig zueinander eingelenkt. Das Einstellen einer derartigen Vor- oder Nachspur an den Hinterrädern des Kraftfahrzeuges bewirkt eine deutliche Reduzierung des Schwimmwinkels α, wie dies gemäß der 2 anhand der Kurve B dargestellt ist.
Dabei kann die Sensoreinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie erst ab einer vordefinierten, insbesondere kritischen, Fahrgeschwindigkeit Signale erzeugt und diese Signale zur Aktivierung des Steuergerätes an dieses übermittelt. Unterhalb der vordefinierten Fahrgeschwindigkeit erzeugt die Sensoreinrichtung keine Signale, so dass auch das Steuergerät keine Signale enthält, welche es veranlassen, die Lenkvorrichtung entsprechend anzusteuern. Somit wird die Vor- bzw. Nachspur lediglich dann eingestellt, sofern tatsächlich fahrkritische Situationen auftreten, welche die Fahrstabilität des Kraftfahrzeuges einschränken und welche durch das Ergreifen entsprechender Maßnahmen kompensiert werden müssen.
Da es insbesondere bei Kurvenfahrten sehr leicht zum Auftreten von fahrkritischen Situationen kommen kann, kann hierbei zur Erhöhung der Fahrstabilität zumindest eine Vorspur an einem kurvenäußeren Rad eingestellt werden. Die dabei von der Lenkvorrichtung eingestellte Vor- oder Nachspur kann bedarfsweise individuell eingestellt werden. Durch die an der Hinterachse eingestellte Vorspur kann darüber hinaus eine gezielte Verspannung des Kraftfahrzeuges in ihrem Effekt erhöht werden. Selbstverständlich können dabei fahrdynamische Funktionen auch bei höheren Geschwindigkeiten realisiert werden, wobei bei niedrigen Geschwindigkeiten, welche insbesondere unterhalb der vordefinierten Fahrgeschwindigkeit liegen, die Hinterräder des Kraftfahrzeuges weiterhin konventionell verwendet werden. Das heißt, dass die Hinterräder z. B. für die Unterstützung beim Parkieren und für die Reduzierung des Wendekreises gegensinnig zur Vorderachse gelenkt werden.
Durch das erfindungsgemäße Einstellen einer Vor- oder einer Nachspur an einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges, kann somit insbesondere in fahrkritischen Situationen die Fahrstabilität und damit die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeuges erhöht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006020487 A1 [0002]

Claims

Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels wenigstens eines Hinterrades an einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die über ein Steuergerät kommunizierend mit der Lenkvorrichtung verbunden ist, und die fahrkritische Situationen erfasst und entsprechende Signale an das Steuergerät übermittelt, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass es beim Empfang entsprechender von der Sensoreinrichtung empfangener Signale die Lenkvorrichtung so ansteuert, dass diese an zumindest einem Rad der Hinterachse eine Vorspur oder eine Nachspur einstellt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie erst ab einer vordefinierten Fahrgeschwindigkeit Signale erzeugt und an das Steuergerät übermittelt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie erst ab einer vordefinierten Fahrgeschwindigkeit eine Vorspur oder eine Nachspur an wenigstens einem Hinterrad einstellt.
Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass es bei einer Kurvenfahrt und einem gleichzeitigen Auftreten einer fahrkritischen Situation zumindest eine Vorspur an einem kurvenäußeren Hinterrad einstellt.
Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Lenkvorrichtung eingestellte Vor- oder Nachspur zahlenmäßig dem Wert des maximal möglichen Hinterrad-Lenkwinkels entspricht, insbesondere einen Wert von +/– 5° oder auch > 5° beträgt.
Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät so ausgebildet ist, dass es bei fahrkritischen Situationen an beiden Hinterrädern eine Vor- oder Nachspur einstellt.
Verfahren zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels an wenigstens einem Hinterrad eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Sensoreinrichtung über ein Steuergerät kommunizierend mit einer Lenkvorrichtung verbunden ist, wobei die Sensoreinrichtung fahrkritische Situationen erfasst und entsprechende Signale an das Steuergerät übermittelt, und wobei das Steuergerät beim Empfang entsprechender von der Sensoreinrichtung empfangener Signale die Lenkvorrichtung so ansteuert, dass diese an zumindest einem Rad der Hinterachse eine Vorspur oder eine Nachspur einstellt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung erst ab einer vordefinierten Fahrgeschwindigkeit Signale erzeugt und an das Steuergerät übermittelt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung erst ab einer vordefinierten Fahrgeschwindigkeit eine Vorspur oder eine Nachspur an wenigstens einem Hinterrad einstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät bei einer Kurvenfahrt und einem gleichzeitigen Auftreten einer fahrkritischen Situation zumindest eine Vorspur an einem kurvenäußeren Hinterrad einstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Lenkvorrichtung eingestellte Vor- oder Nachspur zahlenmäßig dem Wert des maximal möglichen Hinterrad-Lenkwinkels entspricht, insbesondere einen Wert von +/– 5° oder auch > 5° beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät bei fahrkritischen Situationen an beiden Hinterrädern eine Vor- oder Nachspur einstellt.