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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Einstellen eines Wankpols eines Kraftfahrzeugs.
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Bei einer Fahrt führt ein Kraftfahrzeug u. a. in Kurven eine sogenannte Wankbewegung um eine Wankachse herum durch, die üblicherweise in dieselbe Richtung wie die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs orientiert ist. Dabei verläuft die Wankachse durch einen Wankpol, der wiederum zwischen einer zu befahrenden Fahrbahn und einem Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 046 317 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einstellen einer räumlichen Lage einer Wankachse eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird eine räumliche Soll-Lage der Wankachse vorgegeben und eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Außerdem wird eine Soll-Querneigung in Abhängigkeit der Querbeschleunigung derart eingestellt, dass dadurch eine Verlagerung der Wankachse in die Soll-Lage bewirkt wird.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 051 218 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen von dynamischen Nick-, Wank- und/oder Hubachsen eines Kraftfahrzeugs.
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Weiterhin ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrwerksystems eines zweispurigen Kraftfahrzeugs aus der Druckschrift
DE 100 60 536 A1 bekannt.
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Einstellen eines Wankpols eines Kraftfahrzeugs zu verwenden, das sich bei einem vorgesehenen Betrieb, in der Regel während einer Fahrt, auf einem Untergrund befindet. Dabei weist ein Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs einen Abstand Δz_SP zu dem Untergrund auf. Der für das Kraftfahrzeug eingestellte und/oder einzustellende Wankpol weist einen vertikalen Abstand Δz_WP zu dem Untergrund auf, der mindestens 50% und maximal 100% des Abstands Δz_SP des Schwerpunkts zu dem Untergrund entspricht.
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Der Wankpol wird in Richtung des Schwerpunkts durch Einstellen eines Parameters mindestens eines Lenkers einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs auf eine vorgesehene Position verschoben, wobei der einzustellende vertikale Abstand Δz_WP des Wankpols relativ zu dem zukünftig zu befahrenden Untergrund erhöht wird. Dieser mindestens eine Lenker ist als Querlenker ausgebildet. Jeweils ein Rad des Kraftfahrzeugs ist über den mindestens einen Lenker mit einem Aufbau des Kraftfahrzeugs zu verbinden.
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Das Verfahren wird in der Regel bei einer Herstellung des Kraftfahrzeugs durchgeführt.
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Üblicherweise wird der Parameter des mindestens einen als Querlenker ausgebildeten Lenkers bei einer Herstellung der Radaufhängung eingestellt und somit konstruktiv angehoben.
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In Ausgestaltung wird als Parameter des mindestens einen als Querlenker ausgebildeten Lenkers dessen Kinematik hinsichtlich einer Achse und/oder dessen Anstellung bzw. Winkel relativ zu einem Rad des Kraftfahrzeugs eingestellt.
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Außerdem wird der Wankpol während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durch Einstellen eines Parameters mindestens einer Komponente eines aktiven elektrischen Fahrwerks des Kraftfahrzeugs ausgehend von der aktuell eingestellte Position, bspw. bei einer Fahrt durch eine Kurve, verschoben, wobei der vertikale Abstand Δz_WP des Wankpols zu dem Untergrund ausgehend von dem Wert, der aktuell eingestellt ist und/oder bei der Herstellung der Radaufhängung als Komponente des Kraftfahrzeugs eingestellt wurde, reduziert wird.
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Hierbei wird der Parameter einer Feder, eines Dämpfers und/oder eines Stabilisators als mindestens eine Komponente des elektrisch aktiven Fahrwerks eingestellt.
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Das erfindungsgemäße System ist zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das sich auf einem Untergrund befindet, ausgebildet. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs einen Abstand Δz_SP zu dem Untergrund aufweist, wobei für den Wankpol ein vertikaler Abstand Δz_WP zu dem Untergrund eingestellt ist, der mindestens 50% und maximal 100% des Abstands Δz_SP entspricht. Das System umfasst ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durch Einstellen eines Parameters mindestens einer Komponente eines aktiven elektrischen Fahrwerks den Wankpol des Kraftfahrzeugs ausgehend von einer aktuell eingestellten Position zu verschieben, wobei der vertikale Abstand Δz_WP des Wankpols zu dem Untergrund zu reduzieren ist.
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Mit dem Verfahren ist es u. a möglich, das elektrische aktive Fahrwerk unter Berücksichtigung einer Position des Wankpols zu betreiben, der im Vergleich zu einem üblicherweise ab Werk einzustellenden Wankpol für ein anderes Kraftfahrzeug erhöht ist. Durch den üblicherweise stark erhöhten Wankpol und somit durch ein stark erhöhtes Momentanzentrum ist für das Kraftfahrzeug ein Wankausgleich zu erreichen. Dabei wird der Aufbau des Kraftfahrzeugs bei einer Fahrt durch eine Kurve angehoben. Andererseits wird der Aufbau durch das elektrische aktive Fahrwerk wiederum abgesenkt, wodurch bei der Fahrt durch die Kurve eine geringere Kraft benötigt wird, als es bei einem üblicherweise niedrig eingestellten Wankpol der Fall ist. Somit ist das aktive Fahrwerk kleiner zu dimensionieren und/oder dessen Steifigkeit zu reduzieren, wodurch ein Vertikalfahrkomfort zu erhöhen und ein Regelungsaufwand zum Betreiben des Fahrwerks zu verringern ist. Insgesamt sind bei einer Durchführung des Verfahrens Kräfte, die auf das Kraftfahrzeug wirken, zu reduzieren.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Achskinematik des Lenkers, üblicherweise des Querlenkers, der Radaufhängung zur Realisierung des erhöhten Wankpols angepasst. Bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs ist der Wankpol durch das elektrische aktive Fahrwerk, gesteuert durch das Steuergerät, ausgehend von der aktuell eingestellten Position zu reduzieren.
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Aufgrund einer frei gewordenen Abstützkraft, die aus dem erhöht eingestellten Wankpol resultiert, ist die Position des Wankpols mit dem elektrisch aktiven Fahrwerk gezielt abzusenken.
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Eine Position eines gesamten Wankpols des Kraftfahrzeugs resultiert aus einer Position eines Wankpols der Vorderachse und einer Position eines Wankpols der Hinterachse des Kraftfahrzeugs. Außerdem kann das Eigenlenkverhalten durch die gezielte Applikation des stark erhöhten Wankpols gezielt genutzt werden.
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Ein Wankpol, dessen Abstand zu dem Untergrund größer als jener des Schwerpunkts ist, führt allerdings aufgrund der Seitenkraftdifferenz von kurvenäußerem zu kurveninnerem Rad zu einem Anheben des Aufbaus. Aus diesem Grund kann ein Wankpol nicht umgesetzt werden.
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Im Rahmen des vorgestellten Verfahrens ist der vergleichsweise erhöhte Wankpol durch ein Fahrwerk des Kraftfahrzeugs dahingehend zu nutzen, eine Aufbauwankbewegung des Kraftfahrzeugs bei einer Fahrt durch eine Kurve zu verringern. So ist durch einen höheren Wankpol eine Vertikalsteifigkeit von Federn und Stabilisatoren des elektrisch aktiven Fahrwerks zu reduzieren, wodurch ein Wankkomfort zu verbessern ist.
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Hierzu ist vorgesehen, die Position des Wankpols fast auf der Höhe des Schwerpunkts einzustellen. In diesem Fall ist zur Reduzierung des Aufbauwankwinkels nur eine geringe Steifigkeit der Federn und/oder Stabilisatoren des elektrischen aktiven Fahrwerks erforderlich. Das elektrisch aktive Fahrwerk ist dazu ausgebildet, für das Kraftfahrzeug eine Wankabstützung bereitzustellen, wobei dieses elektrisch aktive Fahrwerk bei einer Fahrt durch eine Kurve durch die abzustützenden Kräfte dimensioniert wird. Dies hat Auswirkungen auf eine Steifigkeit der Federn und auf ein vorzuhaltendes Moment bzw. eine vorzuhaltende Kraft, wobei die Steifigkeit und/oder eine Festigkeit der Federn in Abhängigkeit des Moments bzw. der Kraft dimensioniert wird bzw. werden. Da eine kinematische Wankabstützung durch die Position des Wankpols beeinflusst wird, wird die vorgesehene Position des Wankpols nicht zu hoch eingestellt, wodurch eine vorzuhaltende Kraft nur geringfügig reduziert wird.
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In Kombination mit dem elektrisch aktiven Fahrwerk wird die Position des Wankpols, der in einer Ausgangslage stark angehoben ist, je nach Bedarf reduziert.
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Der Abstand des Wankpols in seiner Ausgangslage ist auf einer stationären Höhe über der Fahrbahn und somit dem Untergrund eingestellt, was bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs und/oder der Radaufhängung einmalig, z. B. über eine Verschiebung der Querlenker der Radaufhängung, erreicht wird.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend 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.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Diagramm zu einer Position eines Wankpols, wie er beim Stand der Technik eingestellt ist.
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2 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Diagramm zu einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Diagramm zu einer Position eines Wankpols, wie er beim Stand eingestellt ist.
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4 zeigt in schematischer Darstellung ein Diagramm zu einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten oder Größen sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
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In dem Diagramm aus 1, das zur Erläuterung des Stands der Technik vorgesehen ist, sind ein erstes, kurvenäußeres Rad 2' (rechts) und ein zweites, kurveninneres Rad 4' (links) eines ansonsten nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt, wobei vorgesehen ist, dass dieses Kraftfahrzeug auf einem Untergrund 6' fährt. Dabei weist ein Aufbau des Kraftfahrzeugs einen Schwerpunkt 8' (SP) auf. Außerdem weist das Kraftfahrzeug einen Wankpol 10' (WP) auf, dessen Position bzw. Lage durch einen Abstand, Δz_WP zwischen dem Wankpol 10' und der Oberfläche des Untergrunds 6' definiert und in 1 einen Doppelpfeil 12' angedeutet ist.
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In dem Diagramm aus 2 zur Darstellung der ersten Ausführungsform des Verfahrens sind ein erstes, kurvenäußeres Rad 2 (rechts) und ein zweites, kurveninneres Rad 4 (links) eines ansonsten nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt, wobei vorgesehen ist, dass dieses Kraftfahrzeug ebenfalls auf einem Untergrund 6 fährt. Dabei weist ein Aufbau des Kraftfahrzeugs einen Schwerpunkt 8 (SP) auf. Eine Position eines Wankpols 10 (WP) weist hier einen Abstand Δz_WP zu dem Untergrund 6 auf, wobei der Abstand Δz_WP durch einen Doppelpfeil 12 angedeutet ist.
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Außerdem zeigt das Diagramm aus 2 mindestens eine erste Komponente 3 eines elektrischen aktiven Fahrwerks 5 des Kraftfahrzeugs sowie ein Steuergerät 7. Dabei ist die mindestens eine Komponente 3 des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 als Dämpfer, Feder und/oder Stabilisator ausgebildet. Das Steuergerät 7 ist zum Steuern einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 ausgebildet. Dabei ist eine Eigenschaft der mindestens einen Komponente 3 bei einem Betrieb des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 aktiv einzustellen und/oder zu variieren.
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Dabei zeigt die Darstellung aus 2 im Vergleich zu der Darstellung aus 1, dass ein Wert des Abstands Δz_WP des Wankpols 10 im Vergleich zu dem Abstand Δz_WP des Wankpols 10' aus 1 vergrößert ist, wobei der Wankpol 10 relativ zu dem Untergrund 6 eine Position bzw. Lage aufweist, die höher als die in 1 angedeutete Position des Wankpols 10' ist.
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Weiterhin ist in den 1 und 2 jeweils durch einen Pfeil 14, 14' eine Querbeschleunigung ay im Schwerpunkt 8, 8' angedeutet. Ein Abstand Δz_SP zwischen dem Schwerpunkt 8, 8' und der Oberfläche des Untergrunds 6, 6' ist jeweils durch einen Doppelpfeil 16, 16' angedeutet. Pfeile 18, 18' deuten eine Seitenkraft Fy_ka auf einen Radabstandspunkt des hier kurvenäußeren Rads 2, 2' an, wohingegen Pfeile 20, 20' die Seitenkraft im Radabstandspunkt des kurveninneren zweiten Rads 4, 4' andeuten. Pfeile 22, 22' deuten eine Vertikalkraft Fz_ka aus einer kinematischen Abstützung eines Momentanzentrums des kurvenäußeren Rads 2, 2' an. Pfeile 24, 24' deuten eine Vertikalkraft Fz_ki aus der kinematischen Abstützung des Momentanzentrums des kurveninneren Rads 4, 4' an. Dabei wirken diese beiden Vertikalkräfte Fz_ka und Fz_ki in Radaufstandspunkten der Räder 2, 2', 4, 4'.
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Außerdem zeigt 2 einen in Richtung des Untergrunds 6 orientierten Pfeil 26 zur Darstellung einer Kraft F_aktiv_wank_ka der mindestens einen Komponente 3 des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 des Kraftfahrzeugs zur Abstützung eines Wankmoments am kurvenäußeren Rad 2 und einen ebenfalls in Richtung des Untergrunds 6 orientierten Pfeil 28 zur Darstellung einer Kraft F_aktiv_wank_ki der mindestens einen Komponente 3 des aktiven Fahrwerks 5 zur Abstützung des Wankmoments auf das kurveninnere Rad 4. Ein Pfeil 30 verdeutlicht in 2 eine Kraft F_aktiv_hub_ka der mindestens einen Komponente 3 des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 zur Nivellierung des Aufbaus des Kraftfahrzeugs an dem kurvenäußeren Rad 2. Entsprechend deutet ein Pfeil 32 eine Kraft F_aktiv_hub_ki an, die von der mindestens einen Komponente 3 des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 zur Nivellierung des Aufbaus des kurveninneren Rads 4 bereitgestellt wird.
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Als weitere Größen sind im Rahmen des Verfahrens eine vertikal orientierte Kraft Fz_anheben, die aus einer kinematischen Abstützung resultiert, die den Aufbau anhebt, eine Spurweite Spurw, ein Wankmoment Mwank des Aufbaus aus der Querbeschleunigung ay, eine Kraft F_aktiv_ka, die das elektrische aktive Fahrwerk 5 für das kurvenäußere Rad 2 bereitstellt, eine Kraft F_aktiv_ki, die die mindestens eine Komponente 3 des elektrisch aktiven Fahrwerks 5 für das kurveninnere Rad 4 bereitstellt und eine Masse M des Aufbaus des Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen. Dabei ist die Masse M anteilig auf eine jeweilige Achse des Kraftfahrzeugs zu verteilen.
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Bei einer Betriebsweise des Kraftfahrzeugs sind nachfolgende Gleichungen zu berücksichtigen, wobei die Gleichungen unter Vernachlässigung einer Verschiebung eines Momentanzentrums und einer Masse der Achsen vereinfacht formuliert sind. Fz_anheben = Fz_ka + Fz_ki (1) Fz_ka = 2·Fy_ka·Δz_WP/Spurw (2) Fz_ki = –2·Fy_ki·Δz_WP/Spurw (3)
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Durch Einsetzen der Gleichungen (2) und (3) in Gleichung (1) ergibt sich: Fz_anheben = (Fy_ka – Fy_ki)·2·Δz_WP/Spurw (4)
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Bei einer Kurvenfahrt steigt die Differenz zwischen einer Seitenkraft des kurvenäußeren und kurveninneren Rads 2, 4, da eine Radnormalkraft auf das kurvenäußere Rad 2 größer als jene auf das kurveninnere Rad 4 ist. Dabei nimmt eine Anhebekraft des Aufbaus des erhöhten Wankpols 10 zu.
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Einen Anteil des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 zum Absenken des Aufbaus zeigt Gleichung (5): Fz_aktiv_hub_ka = Fz_aktiv_hub_ki = – Fz_anheben/2 = (Fy_ka – Fy_ki)·Δz_WP/Spurw (5)
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Einen Anteil des elektrischen aktiven Fahrwerks 5 zur Wankabstützung bei horizontal angeordnetem Aufbau zeigt Gleichung (6): Mwank = (Δz_SP – Δz_WP)·ay·m (6) F_aktiv_wank_ka = Mwank/Spurw = (Δz_SP – Δz_WP)·ay·m/Spurw (7) F_aktiv_wank_ki = –Mwank/Spurw = –(Δz_SP – Δz_WP)·ay·m/Spurw (8)
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Zur Darstellung des Effektes des hohen Wankpols 10 werden die zwei Extremfälle:
- a) Wankpol auf der Fahrbahn
- b) Wankpol im Schwerpunkt
überschlagsmäßig betrachtet.
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In Fall a) gilt: Δz_WP = 0 (9)
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Somit werden Anteile zum Nivellieren bei Kurvenfahrt null: Fz_aktiv_hub_ka = Fz_aktiv_hub_ki = 0 (10)
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Daraus resultieren die Kräfte des aktiven elektrischen Fahrwerks 5: F_aktiv_ka = F_aktiv_wank_ka = Δz_SP·ay·m/Spurw (11) F_aktiv_ki = F_aktiv_wank_ki = –Δz_SP·ay·m/Spurw (12)
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In Fall b) gilt: Δz_SP = Δz_WP (13)
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Somit werden Anteile zur Wankabstützung null: F_aktiv_wank_ka = F_aktiv_wank_ki = 0 (14)
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Eine Summe der Seitenkräfte in einem Radaufstandspunkt eines Rads 2, 4 wirkt einer zu der Querbeschleunigung ay proportionalen Kraft entgegen: Fy_ka + Fy_ki = ay·m (15)
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Damit ergibt sich Gleichung (16): Fy_ki = –Fy_ka + ay·m(16)
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Es resultieren hieraus die Kräfte auf das aktive elektrische Fahrwerk 5: F_aktiv_ka = F_aktiv_ki = –(Fy_ka – Fy_ki)·Δz_WP/Spurw (17) F_aktiv_ka = F_aktiv_ki = –(ay·m – Fy_ki)·Δz_WP/Spurw (18)
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Im Unterschied zu Fall a) werden die Kräfte auf das aktive elektrische Fahrwerk 5 um den Anteil Fy_ki·Δz_WP/Spurw verringert. Die Seitenkraft des kurveninneren Rads 4 reduziert die abzustützende Kraft des elektrischen aktiven Fahrwerks 5. Durch einen stark erhöhten Wankpol 10 können die durch das elektrische aktive Fahrwerk 5 bereitzustellenden abzustützenden Kräfte betragsmäßig reduziert werden.
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Das Diagramm aus 3 zeigt ein Rad 40' als eine Komponente eines aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugs bei einer Fahrt auf einer Fahrbahn 42'. Dabei ist dieses Rad 40' über einen ersten Querlenker 44', einen Hochlenker 46' und über einen zweiten Querlenker 48' als Komponenten einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs mit einem Aufbau des Kraftfahrzeugs verbunden. Weiterhin zeigt 3 einen Schwerpunkt 50' des Kraftfahrzeugs, dessen Abstand Δz_SP zu einer Oberfläche der Fahrbahn 42' in 3 durch einen Doppelpfeil 52' angedeutet ist.
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Außerdem zeigt 2 einen Wankpol 54' des Kraftfahrzeugs, dessen Abstand Δz_WP hier durch einen Doppelpfeil 56' angedeutet ist.
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Das Diagramm aus 4 zur Durchführung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens zeigt ein Rad 40 als eine Komponente eines Kraftfahrzeugs bei einer Fahrt auf einer Fahrbahn 42. Dabei ist dieses Rad 40 über einen ersten als Querlenker ausgebildeter Lenker 44, einen als Hochlenker ausgebildeter Lenker 46 und über einen zweiten als Querlenker ausgebildeter Lenker 48 als Komponenten einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs mit einem Aufbau des Kraftfahrzeugs verbunden. Weiterhin zeigt 4 einen Schwerpunkt 50 des Kraftfahrzeugs, dessen Abstand Δz_SP zu einer Oberfläche der Fahrbahn 42 in 2a durch einen Doppelpfeil 52 angedeutet ist. Außerdem zeigt 4 einen Wankpol 54 des Kraftfahrzeugs, dessen Abstand Δz_WP hier durch einen Doppelpfeil 56 angedeutet ist. In 4 sind auch eine Komponente 60 eines elektrischen aktiven Fahrwerks 62 und ein Steuergerät 64 schematisch gezeigt, wobei die mindestens eine Komponente 60 als Dämpfer, Feder und/oder Stabilisator ausgebildet ist.
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Bei vergleichender Betrachtung der beiden 3 und 4 zeigt sich, dass der Abstand Δz_WP des Wankpols 54 bei Umsetzung des Verfahrens erhöht wird, wodurch der Wankpol 54 in Richtung zu dem im Abstand Δz_SP zu dem Untergrund 42 angeordneten Schwerpunkt 50 angenähert ist.
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Üblicherweise ist vorgesehen, dass der Aufbau des Kraftfahrzeugs bei einer Fahrt durch eine Kurve relativ zu einer Radaufhängung und somit zu den als Querlenker und Hochlenker ausgebildeten Lenkern 44, 46, 48 der Radaufhängung um einen Momentanpol gedreht wird. Dabei wird dieser Momentanpol unter Anwendung von konstruktiven Methoden bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs, in der Regel bei einer Herstellung einer Radaufhängung, die die Lenker 44, 46, 48 umfasst, eingestellt. Dieser Momentanpol wird auch als Wankpol 54 bezeichnet.
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Das Wankmoment, das bei der Fahrt durch die Kurve auf das Kraftfahrzeug wirkt, entsteht durch eine am Schwerpunkt 50 des Aufbaus angreifende Kraft, die aus einer Querbeschleunigung ay und dem Abstand Δz_SP des Schwerpunkts 50 zu der Fahrbahn 42 resultiert. Dabei wird das Wankmoment, das auf den Aufbau wirkt, auf einen Anteil einer Federung des elektrischen aktiven Fahrwerks 62 und einen Anteil einer kinematischen Abstützung aufgeteilt. Eine Wankachse des Kraftfahrzeugs und/oder des Aufbaus des Kraftfahrzeugs verläuft entlang einer Verbindungslinie eines Wankpols der Vorderachse und eines Wankpols der Hinterachse und ist üblicherweise in Längsrichtung bzw. einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs geneigt.
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Der betrachtete Wankpol 10, 54 ist entlang dieser Wankachse angeordnet. Bei einem Kraftfahrzeug, bspw. einer Limousine oder einem sogenannten Super Utility Vehicle (SUV), ändert sich aufgrund einer Bewegung des Wankpols der Vorderachse dessen Abstand Δz_WP relativ zu der Fahrbahn 10, 42 um 0 bis 150 mm. Dagegen ändert sich bei der Bewegung des Kraftfahrzeugs der Abstand Δz_WP des Wankpols an der Hinterachse um 100 bis 250 mm. In diesem Fall ist die Wankachse nach vorne geneigt.
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Weiterhin ändert sich der Abstand Δz_SP des Schwerpunkts 8, 50 relativ zu der Oberfläche der Fahrbahn 6, 42 von 400 mm bis 700 mm. Durch Einstellen der Position bzw. Lage des Wankpols 10, 54, wobei die Position im Vergleich zu einer Position des Wankpols 10', 54', wie sie beim Stand der Technik eingestellt ist, ist eine Aufbauwankbewegung des Kraftfahrzeugs bei der Fahrt durch die Kurve zu verringern, wenn der Abstand Δz_WP des Wankpols 10, 54, wie beschrieben, vergrößert wird.
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Durch den bezüglich seiner Position im Vergleich zum Stand der Technik erhöhten Wankpol 10, 54 ist eine Vertikalsteifigkeit von Federn und Stabilisatoren des Aufbaus und/oder Fahrwerks zu reduzieren und ein Wankkomfort zu verbessern. Dabei ist zur Einstellung der Soll-Position des Wankpols 10, 54 und somit eines Soll-Werts für den Abstand Δz_WP zwischen zwei Aspekten abzuwägen.
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So ist einerseits vorzusehen, den Abstand Δz_WP des Wankpols 10, 54 auf den Wert oder annähernd auf den Wert des Abstands Δz_SP des Schwerpunkts 8, 50 zu erhöhen. In diesem Fall ist zum Reduzieren des Aufbauwinkels keine oder lediglich eine geringe Steifigkeit der Federn oder Stabilisatoren des elektrischen aktiven Fahrwerks 5, 62 erforderlich. Andererseits ist jedoch zu berücksichtigen, dass ein bezüglich seiner Position zu hoher Wankpol aufgrund einer Differenz der Seitenkräfte Fy_ka, Fy_ki ausgehend von dem kurvenäußeren Rad 2 zu dem kurveninneren Rad 4 ein Anheben des Kraftfahrzeugs verursacht. Somit ist ein zu hoch eingestellter Wankpol 10, 54 zu vermeiden, da durch ein daraus resultierendes starkes Anheben des Aufbaus eine Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs reduziert wird, da ein stark erhöhter Wankpol 10, 54 des Aufbaus zu einer stärkeren Entlastung der Räder 2, 4, 40 bei der Fahrt durch eine Kurve führt.
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Falls der Wankpol 10, 54 im Rahmen des Verfahrens zu hoch eingestellt wird, wird dieser mit dem Aufbau des Fahrwerks durch die mindestens eine Komponente 5, 62 des elektrischen aktiven Fahrwerks 5, 63 in Richtung des Untergrunds 6, 42 und somit der Fahrbahn verschoben.
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Ein konstruktives Anheben des Wankpols 54 wird beispielsweise durch die in 4 gezeigte veränderte Anstellung der als Querlenker ausgebildeten Lenker 44, 48 erreicht. Weiterhin ist eine Anhebung der Radaufhängung gegenüber einer Radmitte oder eine Erhöhung des Raddurchmessers möglich.
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In Kombination mit dem aktiven Fahrwerk wird der Wankpol 10, 54 an der Vorderachse von mindestens 200 mm bis maximal zur Höhe des Schwerpunkts 8, 52 des Aufbaus und an der Hinterachse von mindestens 300 mm bis zur Höhe des Schwerpunkts 8, 50 des Aufbaus angehoben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010046317 A1 [0003]
- DE 102007051218 A1 [0004]
- DE 10060536 A1 [0005]
