DE102008049992A1

DE102008049992A1 - Kraftfahrzeuglenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102008049992A1
Application number: DE200810049992
Authority: DE
Inventors: Thorsten Biermann; Michael Bogner
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2010-04-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung, insbesondere Personenkraftfahrzeuglenkvorrichtung, mit zumindest zwei Antriebsmitteln (1, 2) für Antriebsräder (3, 4), die für eine Lenkwirkung um einen Lenkwinkel verstellbar sind, und mit einer Antriebseinheit (5), mittels der voneinander abweichende Antriebsmomente (6, 7) für die Antriebsmittel (1, 2) eingestellt werden können. Es wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit (5) dazu vorgesehen ist, bei einer Verstellung des Lenkwinkels die Antriebsmomente (6, 7) in Abhängigkeit von einem Lenkwert einzustellen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung, insbesondere eine Personenkraftfahrzeuglenkvorrichtung, mit zumindest zwei Antriebsmitteln für Antriebsräder, die für eine Lenkwirkung um einen Lenkwinkel verstellbar sind, und mit einer Antriebseinheit, mittels der voneinander abweichende Antriebsmomente für die Antriebsmittel eingestellt werden können.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 10 2007 000 319 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung bekannt, mittels der voneinander abweichende Antriebsmomente eingestellt werden können. Eine derartige Vorrichtung dient insbesondere zur Verringerung von einem Antriebszerren.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, mittels einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung, die voneinander abweichende Antriebsmomente einstellen kann, eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung zur Verstellung von einem Lenkwinkel zu vereinfachen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit zumindest zwei Antriebsmitteln für Antriebsräder, die für eine Lenkwirkung um einen Lenkwinkel verstellbar sind, und mit einer Antriebseinheit, mittels der voneinander abweichende Antriebsmomente für die Antriebsmittel eingestellt werden können.
Es wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit dazu vorgesehen ist, bei einer Verstellung des Lenkwinkels die Antriebsmomente in Abhängigkeit von einem Lenkwert einzustellen. Dadurch kann auf eine zusätzliche Aktuatoreinheit zur Einbringung eines zusätzlichen Lenkmoments verzichtet werden bzw. eine Größe der zusätzlichen Aktuatoreinheit zumindest reduziert werden, wodurch eine vereinfachte Kraftfahrzeuglenkvorrichtung bereitgestellt werden kann. Außerdem kann dadurch eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung bereitgestellt werden, die bei einem geringen Gewicht und einem niedrigen Bauraumbedarf ein zusätzliches Lenkmoment bereitstellen kann. Unter einem „Lenkwert” soll dabei insbesondere ein Lenksollwert und/oder ein Lenkistwert verstanden werden, wie beispielsweise eine Vorgabe einer Lenkrichtung, eine Vorgabe eines Lenkwinkels und/oder ein aktuell eingestellter Lenkwinkel. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit für eine unabhängige Einstellung der Antriebsmomente vorgesehen ist. Dadurch kann ein zusätzliches Antriebslenkmoment, d. h. ein mittels der Antriebseinheit bereitgestelltes Mo ment zur Verstellung des Lenkwinkels, besonders flexibel auf eine Betriebssituation angepasst werden.
Vorzugsweise weist die Antriebseinheit zumindest zwei Elektromotoren auf, die jeweils für eines der Antriebsmittel vorgesehen sind. Mittels Elektromotoren können besonders einfach voneinander abweichende Antriebsmomente eingestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Elektromotoren als ein Radnabenmotor ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Ausgestaltung der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung zumindest eine Antriebsmittelschwenkachse aufweist, die dazu vorgesehen ist, einen Antriebslenkkrafthebelarm bereitzustellen. Dadurch kann einfach ein Antriebslenkmoment erzeugt werden. Unter einem „Antriebslenkkrafthebelarm” soll insbesondere ein Hebelarm verstanden werden, der bei einer Einleitung eines Antriebsmoments zu einem Antriebslenkmoment führt. Der Antriebslenkkrafthebelarm kann beispielsweise mittels der Antriebsmittelschwenkachse und einem mittleren Antriebsradaufstandspunkt definiert werden, die vorteilhafterweise versetzt zueinander angeordnet sind.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine der Antriebsmittelschwenkachsen nach innen versetzt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung für den Antriebslenkkrafthebelarm erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung eine Bedienereinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, den Lenkwert vorzugeben. Dadurch kann eine vorteilhafte Einstellung der Antriebsmomente erfolgen.
Vorteilhafterweise ist die Antriebseinheit in zumindest einem Betriebsmodus für eine Lenkunterstützung vorgesehen. Dadurch kann ein Bedienerlenkmoment, das von einem Bediener zur Verstellung des Lenkwinkels aufgebracht werden muss, vorteilhaft reduziert werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung einen Bedienerlenkmomentsensor, der dazu vorgesehen ist, einen Lenkwunsch zu bestimmen, und eine Lenksteuereinheit, die dazu vorgesehen ist, die Antriebsmomente in Abhängigkeit von dem Lenkwunsch vorzugeben, aufweist. Durch einen Lenkwunsch, der von einem Bediener vorgegeben werden kann, kann ein besonders vorteilhafter Lenkwert gebildet werden. Mittels eines Bedienerlenkmomentsensors, der beispielsweise mit der Bedienereinheit gekoppelt sein kann, kann der Lenkwunsch des Bedieners bzw. insbesondere eine Lenkrichtung einfach bestimmt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit in zumindest einem Betriebsmodus für eine Aktivlenkung vorgesehen ist. Dadurch kann vorteilhaft in eine Fahrdynamik eingegriffen werden, wodurch insbesondere eine Fahrstabilisierung einfach erreicht werden kann.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit in zumindest einem Modus dazu vorgesehen ist, entgegengesetzt gerichtete Antriebsmomente einzustellen. Dadurch kann ein besonders großes Antriebslenkmoment erzeugt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im Folgenden näher beschrieben wird. Es zeigen:
1 schematisiert eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
2 eine Einstellung von Antriebsmomenten in einem ersten Betriebszustand;
3 eine Einstellung von Antriebsmomenten in einem zweiten Betriebszustand;
4 eine Einstellung von Antriebsmomenten in einem dritten Betriebszustand.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisiert eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung, die als eine Personenkraftfahrzeuglenkvorrichtung ausgebildet ist. Die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung weist zwei Antriebsmittel 1, 2 auf, die für eine Lenkwirkung um Antriebsmittelschwenkachsen 10, 11 um einen Lenkwinkel verstellbar sind. Die Antriebsmittel 1, 2 sind mit Antriebsrädern 3, 4 verbunden. Die Lenkvorrichtung ist mittels einer Achsschenkellenkung ausgebildet. Die Antriebsmittelschwenkachsen 10, 11 verlaufen im Wesentlichen senkrecht zu einer Aufstandsfläche, die beispielsweise durch eine Fahrbahnfläche gegeben sein kann. Sie sind um eine Spreizung mit einem Winkel größer als 0 Grad zu der Aufstandsfläche geneigt.
Weiter weist die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung eine Antriebseinheit 5 auf, mittels der für die Antriebsmittel 1, 2 voneinander abweichende Antriebsmomente 6, 7 eingestellt werden können. Mittels der Antriebseinheit 5 können die Antriebsmomente 6, 7, die mittels der Antriebsmittel 1, 2 auf die Antriebsräder 3, 4 übertragen werden, unabhängig voneinander eingestellt werden.
Die Antriebseinheit 5 weist zwei Elektromotoren 8, 9 auf. Jeder Elektromotor 8, 9 ist wirkungsmäßig einem der Antriebsmittel 1, 2 zugeordnet. Die Elektromoto ren 8, 9 sind als Radnabenmotoren ausgebildet. Sie sind unmittelbar mit den Antriebsmitteln 1, 2 verbunden. Die Elektromotoren 8, 9 und das entsprechende Antriebsmittel 1, 2 bzw. das entsprechende Antriebsrad 3, 4 sind koaxial angeordnet. Mittels einer Antriebssteuereinheit 17 können die Elektromotoren 8, 9 unabhängig voneinander gesteuert werden.
Die Antriebsmittelschwenkachsen 10, 11 stellen jeweils einen Antriebslenkkrafthebelarm 12, 13 bereit. Die Antriebsmittelschwenkachsen 10, 11, um die die Antriebsmittel 1, 2 zur Einstellung des Lenkwinkels verstellbar sind, und ein mittlerer Antriebsradaufstandspunkt 18, 19 des zugehörigen Antriebsrads 3, 4 sind versetzt zueinander angeordnet. Durch den Antriebslenkkrafthebelarm 12, 13 erzeugt das über das entsprechende Antriebsmittel 1, 2 geleitete Antriebsmoment 6, 7 ein Antriebslenkmoment 20, 21, mittels dem eine Lenkbewegung des entsprechenden Antriebsmittels 1, 2 um seine Antriebsmittelschwenkachse 10, 11 beeinflusst wird.
Die Antriebsmittelschwenkachsen 10, 11 sind in Bezug auf die Antriebsradaufstandspunkte 18, 19 nach innen versetzt. Ein Gesamtantriebslenkmoment 22, das mittels der Antriebseinheit 5 erzeugt wird, hängt von einer Größe und einer Richtung der einzelnen Antriebsmomente 6, 7 ab.
Eine Richtung des einzelnen Antriebslenkmoments 20, 21 hängt von der Richtung des entsprechenden Antriebsmoments 6, 7 ab. Ein Antriebsmoment 6, das in eine Vorwärtsrichtung gerichtet ist, bewirkt ein Antriebslenkmoment 20, das einer Lenkbewegung entspricht, bei der das Antriebsmittel 1 bzw. das zugehörige Antriebsrad 3 ein kurvenäußeres Antriebsrad bildet. Ein Antriebsmoment 7, das in eine Rückwärtsrichtung gerichtet ist, bewirkt ein Antriebslenkmoment 21, das einer Lenkbewegung entspricht, bei der das Antriebsmittel 2 bzw. das zugehörige Antriebsrad 4 ein kurveninneres Antriebsrad bildet.
Eine Größe des einzelnen Antriebslenkmoments 20, 21 hängt von einer Größe des entsprechenden Antriebsmoments 6, 7 ab. Je größer das Antriebsmoment 6, 7 ist, desto größer ist auch das auf das entsprechende Antriebsmittel 1, 2 wirkende Antriebslenkmoment 20, 21.
Das Gesamtantriebslenkmoment 22 hängt im Wesentlichen von einer Antriebsmomentdifferenz 23 der beiden einzelnen Antriebsmomente 6, 7 ab. Sind die Antriebsmomente 6, 7 in die gleiche Richtung gerichtet und unterschiedlich groß, wird das Antriebslenkmoment 20, 21 des Antriebsmittels 1, 2, an dem das vom Betrag her geringere Antriebsmoment 6, 7 anliegt, vollständig von dem Antriebslenkmoment 20, 21 des anderen Antriebsmittels 1, 2 kompensiert. Das Gesamtantriebslenkmoment 22 wirkt in eine Richtung, die der Richtung des Antriebsmittels 1, 2 mit dem größeren Antriebsmoment 6, 7 entspricht. Sind die beiden Antriebsmomente 6, 7 in unterschiedliche Richtungen gerichtet, entspricht das Gesamtantriebslenkmoment 22 einer Summe der beiden Antriebslenkmomente 20, 21.
Mittels der Antriebsmomente 6, 7 und dem dadurch erzeugbaren Gesamtantriebslenkmoment 22 wird in einem ersten Betriebsmodus ein Lenkwunsch eines Bedieners unterstützt. In einem zweiten Betriebsmodus ist mittels des durch die Antriebseinheit 5 erzeugten Gesamtantriebslenkmoments 22 eine Aktivlenkung der Antriebsmittel 1, 2 realisiert, die unabhängig von dem Lenkwunsch des Bedieners ist.
Zur Bestimmung des Lenkwunsches weist die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung einen Bedienerlenkmomentsensor 15 auf, der den Lenkwunsch mittels eines von dem Bediener aufgebrachten Bedienerlenkmoments 24 bestimmt. Der Bedienerlenkmomentsensor 15 ist mit einer Bedienereinheit 14 gekoppelt, mittels der der Bediener seinen Lenkwunsch vorgibt. Die Bedienereinheit 14 ist mittels eines Lenkrads ausgebildet. Grundsätzlich kann sie aber auch eine andere Ausgestaltung, wie beispielsweise eine Ausgestaltung mit einem Joystick, aufweisen.
Der Bedienerlenkmomentsensor 15 wird mittels einer Lenksteuereinheit 16 ausgewertet. Die für die Lenkwirkung einzustellenden Antriebsmomente 6, 7 werden der Antriebssteuereinheit 17 von der Lenksteuereinheit 16 vorgegeben. Die Lenksteuereinheit 16 weist einen Betriebsmodus für die Lenkunterstützung und einen Betriebsmodus für die Aktivlenkung auf. Die Antriebssteuereinheit 17 und die Lenksteuereinheit 16 können gemeinsam und getrennt ausgeführt werden.
In dem Betriebsmodus für die Lenkunterstützung berücksichtigt die Lenksteuereinheit 16 den mittels des Bedienerlenkmomentsensors 15 erkannten Lenkwunsch. Eine Richtung des Lenkwunsches bildet dabei einen Lenkwert, auf dessen Grundlage die Antriebsmomente 6, 7 eingestellt werden. Weiter berücksichtigt die Lenksteuereinheit 16 eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit und einen von dem Bediener vorgegebenen Antriebsmomentwunsch. In Abhängigkeit dieser Größen gibt die Lenksteuereinheit 16 anschließend die Antriebsmomente 6, 7 für die Antriebsmittel 1, 2 vor.
Die eingestellte Antriebsmomentdifferenz 23, die als eine Differenz zwischen den Antriebsmomenten 6, 7 definiert ist, hängt insbesondere von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit ab. Bei einer hohen Fahrgeschwindigkeit ist die eingestellte Antriebsmomentdifferenz 23 grundsätzlich geringer als bei einer niedrigen Fahrgeschwindigkeit.
Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten (vgl. 2) wird für das kurvenäußere Antriebsmittel 1 ein höheres Antriebsmoment 6 eingestellt als für das kurveninnere Antriebsmittel 2. Durch das daraus resultierende Gesamtantriebslenkmoment 22 wird das durch den Bediener aufgebrachte Bedienerlenkmoment 24 unterstützt. Die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eingestellte Antriebsmomentdifferenz 23 ist kleiner als ein Gesamtantriebsmoment 25, das als eine Summe der beiden einzelnen Antriebsmomente 6, 7 definiert ist.
Bei geringen Fahrgeschwindigkeiten (vgl. 3), wie beispielsweise in einem Rangierbetrieb, wird eine Antriebsmomentdifferenz 23 eingestellt, die größer ist als das Gesamtantriebsmoment 25. Für das kurvenäußere Antriebsmittel 1 wird ein Antriebsmoment 6 eingestellt, das in eine Richtung gerichtet ist, die von dem Bediener als eine Fahrrichtung vorgegeben ist. Für das kurveninnere Antriebsmittel 2, wird ein Antriebsmoment 7 eingestellt, das der von dem Bediener vorgegebenen Fahrrichtung entgegengesetzt ist. Die beiden Antriebsmomente 6, 7 sind einander entgegengesetzt gerichtet. Das Gesamtantriebsmoment 25 ist dabei größer als Null und in der von dem Bediener vorgegebenen Fahrrichtung gerichtet.
Bei einem Lenkwunsch bei einem Fahrzeugstillstand (vgl. 4) wird ein Gesamtantriebsmoment 25 von Null eingestellt. Die Antriebsmomente 6, 7, die dabei für die Antriebsmittel 1, 2 eingestellt sind, sind gleich groß und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet. Durch die entgegengesetzten Antriebsmomente 6, 7 wird ebenfalls das durch den Bediener aufgebrachte Bedienerlenkmoment 24 unterstützt.
In dem Betriebsmodus für die Aktivlenkung bleibt der durch den Bediener vorgebrachte Lenkwunsch unberücksichtigt. Die durch die Lenksteuereinheit 16 vorgegebenen Antriebsmomente 6, 7 werden in Abhängigkeit von einem Lenksollwert eingestellt, der durch eine andere Steuereinheit vorgegeben wird, wie beispielsweise einer Steuereinheit für eine Fahrstabilitätssteuerung. Das dabei erzeugte Gesamtantriebslenkmoment 22 kann einem Lenkwunsch des Bedieners auch entgegengesetzt sein.

1: Antriebsmittel
2: Antriebsmittel
3: Antriebsrad
4: Antriebsrad
5: Antriebseinheit
6: Antriebsmoment
7: Antriebsmoment
8: Elektromotor
9: Elektromotor
10: Antriebsmittelschwenkachse
11: Antriebsmittelschwenkachse
12: Antriebslenkkrafthebelarm
13: Antriebslenkkrafthebelarm
14: Bedienereinheit
15: Bedienerlenkmomentsensor
16: Lenksteuereinheit
17: Antriebssteuereinheit
18: Antriebsradaufstandspunkt
19: Antriebsradaufstandspunkt
20: Antriebslenkmoment
21: Antriebslenkmoment
22: Gesamtantriebslenkmoment
23: Antriebsmomentdifferenz
24: Bedienerlenkmoment
25: Gesamtantriebsmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007000319 A1 [0002]

Claims

Kraftfahrzeuglenkvorrichtung, insbesondere Personenkraftfahrzeuglenkvorrichtung, mit zumindest zwei Antriebsmitteln (1, 2) für Antriebsräder (3, 4), die für eine Lenkwirkung um einen Lenkwinkel verstellbar sind, und mit einer Antriebseinheit (5), mittels der voneinander abweichende Antriebsmomente (6, 7) für die Antriebsmittel (1, 2) eingestellt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) dazu vorgesehen ist, bei einer Verstellung des Lenkwinkels die Antriebsmomente (6, 7) in Abhängigkeit von einem Lenkwert einzustellen.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) für eine unabhängige Einstellung der Antriebsmomente (6, 7) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) zumindest zwei Elektromotoren (8, 9) aufweist, die jeweils für eines der Antriebsmittel (1, 2) vorgesehen sind.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Elektromotoren (8, 9) als ein Radnabenmotor ausgebildet ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Antriebsmittelschwenkachse (10, 11), die dazu vorgesehen ist, einen Antriebslenkkrafthebelarm (12, 13) bereitzustellen.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Antriebsmittelschwenkachsen (10, 11) nach innen versetzt ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bedienereinheit (14), die in zumindest einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, den Lenkwert vorzugeben.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) in zumindest einem Betriebsmodus für eine Lenkunterstützung vorgesehen ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Bedienerlenkmomentsensor (15), der dazu vorgesehen ist, einen Lenkwunsch zu bestimmen, und eine Lenksteuereinheit (16), die dazu vorgesehen ist, die Antriebsmomente (6, 7) in Abhängigkeit von dem Lenkwunsch vorzugeben.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) in zumindest einem Betriebsmodus für eine Aktivlenkung vorgesehen ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) in zumindest einem Modus dazu vorgesehen ist, entgegengesetzt gerichtete Antriebsmomente (6, 7) einzustellen.
Verfahren für eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung, insbesondere Personenkraftfahrzeuglenkvorrichtung, mit zumindest zwei Antriebsmitteln (1, 2) für Antriebsräder (3, 4), die für eine Lenkwirkung um einen Lenkwinkel verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verstellung des Lenkwinkels Antriebsmomente (6, 7) für die Antriebsmittel (1, 2) in Abhängigkeit von einem Lenkwert eingestellt werden.