DE102016110851B4

DE102016110851B4 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016110851B4
Application number: DE102016110851.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Munzert
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: CN107499082A; US20170355242A1; DE102016110851A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), das ein Fahrwerk (3) mit einem aktiven Fahrwerksystem (10) umfasst, mit welchem eine Radlastverteilung zwischen zwei Hinterrädern (13,14) und zwei Vorderrädern (11,12) verändert werden kann, die bei einem Rangiervorgang über eine Lenkung relativ zu einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs (1) stark eingeschlagen werden, wobei an den Vorderrädern (11,12) aufgrund von Bodenkontakt Reibung auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Rangiervorgang mit dem starken Radeinschlag die Radlast an einem ersten Räderpaar, das ein linkes/rechtes Vorderrad (12,11) und ein diagonal dazu angeordnetes rechtes/linkes Hinterrad (13,14) umfasst, gegenüber einem zweiten Räderpaar, das ein rechtes/linkes Vorderrad (11,12) und ein diagonal dazu angeordnetes linkes/rechtes Hinterrad (14,13) umfasst, gezielt verringert wird, um die Reibung an einem der beiden Vorderräder (11,12) beim Rangieren zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das ein Fahrwerk mit einem aktiven Fahrwerksystem umfasst, mit welchem eine Radlastverteilung zwischen zwei Hinterrädern und zwei Vorderrädern verändert werden kann, die bei einem Rangiervorgang über eine Lenkung relativ zu einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs stark eingeschlagen werden, wobei an den Vorderrädern aufgrund von Bodenkontakt Reibung auftritt.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 992 373 A2 ist ein Verfahren zur Bremswegverkürzung und Traktionsverbesserung eines Kraftfahrzeugs bekannt, das ein Wankstabilisierungssystem mit mindestens einem Stellantrieb an mindestens einer Achse aufweist, der zwischen den beiden Hälften eines Fahrwerkstabilisators angeordnet ist, wobei die Stellantriebe an den Achsen diagonal gegensinnig so verspannt werden, dass Aufstandskräfte der Räder entsprechend von gemessenen unterschiedlichen Reibwerten erhöht beziehungsweise erniedrigt werden, um bei linksseitig und rechtsseitig unterschiedlich griffigen Fahrbahnoberflächen unter Einsatz des Wankstabilisierungssystems eine Bremswegverkürzung und eine Traktionsverbesserung zu ermöglichen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 048 222 A1 ist eine Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels wenigstens eines Hinterrades an einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei die Lenkvorrichtung so angesteuert wird, dass diese an zumindest einem Rad der Hinterachse eine Vorspur oder eine Nachspur einstellt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 15 974 A1 ist eine lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse mit nicht-lenkbare Räder tragenden seitlichen starren Längslenkern bekannt, die mit ihren radfernen vorderen Enden über gummielastische Lager schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkt und über eine jeweils formsteif an ihnen angreifende, um ihre Längsachse tordierbare Querstrebe miteinander verbunden sind, wobei durch ein die Längslenker verschwenkendes Stellglied in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeugs entweder eine zur Lenkbewegung der Vorderräder gegensinnige oder gleichsinnige Lenkbewegung der Räder erzeugbar ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 003 901 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung der Radlasten an einem zweispurigen zweiachsigen Kraftfahrzeug bekannt, das mit einem geeigneten System zur Veränderung der Radlast-Verteilung, insbesondere mit Hilfe sogenannter aktiver Stabilisatoren, versehen ist, wobei im Falle unterschiedlicher Reibwerte an den beiden Fahrzeugseiten die Fahrzeug-Achsen gegensinnig verspannt werden, indem an der ersten Achse die Vertikal-Last des Rades auf der ersten Fahrzeugseite erhöht und die Vertikal-Last des Rades auf der zweiten Fahrzeugseite verringert wird, während an der zweiten Achse die Vertikal-Last des Rades auf der ersten Fahrzeugseite verringert und die Vertikal-Last des Rades auf der zweiten Fahrzeugseite erhöht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Auftreten von unerwünschten Geräuschen beim Rangieren, insbesondere beim Ein- oder Ausparken, eines Kraftfahrzeugs zu verhindern, das ein Fahrwerk mit einem aktiven Fahrwerksystem umfasst, mit welchem eine Radlastverteilung zwischen zwei Hinterrädern und zwei Vorderrädern verändert werden kann, die bei einem Rangiervorgang über eine Lenkung relativ zu einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs stark eingeschlagen werden, wobei an den Vorderrädern aufgrund von Bodenkontakt Reibung auftritt.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das ein Fahrwerk mit einem aktiven Fahrwerksystem umfasst, mit welchem eine Radlastverteilung zwischen zwei Hinterrädern und zwei Vorderrädern verändert werden kann, die bei einem Rangiervorgang über eine Lenkung relativ zu einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs stark eingeschlagen werden, wobei an den Vorderrädern aufgrund von Bodenkontakt Reibung auftritt, dadurch gelöst, dass bei dem Rangiervorgang mit dem starken Radeinschlag die Radlast an einem ersten Räderpaar, das ein linkes/rechtes Vorderrad und ein diagonal dazu angeordnetes rechtes/linkes Hinterrad umfasst, gegenüber einem zweiten Räderpaar, das ein rechtes/linkes Vorderrad und ein diagonal dazu angeordnetes linkes/rechtes Hinterrad umfasst, gezielt verringert wird, um die Reibung an einem der beiden Vorderräder beim Rangieren zu reduzieren. Bei dem Rangiervorgang handelt es sich vorzugsweise um einen Parkvorgang, also um einen Einparkvorgang oder einen Ausparkvorgang mit dem Kraftfahrzeug. Als starker Radeinschlag wird ein Einschlagen, insbesondere ein maximales Einschlagen, der Lenkung verstanden, wie es zum Beispiel beim Einparken in eine Parklücke oder beim Rangieren in eine Parkbucht durchgeführt wird. Die Verringerung der Radlast des ersten Räderpaares mit den beiden diagonal angeordneten Rädern wird auch als diagonale Radlastverringerung bezeichnet. Bei dem Vorderrad mit der verringerten Radlast beim Rangieren handelt es sich vorzugsweise um ein kurveninneres Vorderrad. Das Vorderrad des ersten Räderpaares baut aufgrund der verringerten Radlast beim Rangieren weniger Seitenführungskraft auf. Dadurch wird erreicht, dass das geringer belastete Vorderrad des ersten Räderpaares mit einer deutlich geringeren Geräuschbildung beim Rangieren wegrutschen oder durchrutschen kann. Besonders vorteilhaft wird dadurch auch ein unerwünschtes Springen des geringer belasteten, kurveninneren Vorderrads beim Rangieren verhindert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk diagonal verschränkt wird, um eine Kreuzlastverschiebung zu erzeugen. Durch die Kreuzlastverschiebung wird das erste Räderpaar entlastet und das zweite Räderpaar stärker belastet als vorher. Die Kreuzlastverschiebung wird vorzugsweise über Stellelemente des aktiven Fahrwerksystems erreicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein kurveninneres Vorderrad beim Rangieren durch die gegenüber einem kurvenäußeren Vorderrad verringerte Radlast auf eine Kreisbahn gezwungen wird, die konzentrisch zu einer Kreisbahn des kurvenäußeren Vorderrads ist. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass ein Wendekreis des Kraftfahrzeugs beim Rangieren nur durch das kurvenäußere Vorderrad bestimmt wird. Das kurveninnere Vorderrad folgt der erzwungenen Kreisbahn, die konzentrisch zu der Kreisbahn des kurvenäußeren Vorderrads ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wendekreis des Kraftfahrzeugs beim Rangieren aufgrund der erzwungenen Kreisbahn des kurveninneren Vorderrads signifikant reduziert wird. Der Wendekreis des Kraftfahrzeugs beim Rangieren kann zum Beispiel vorteilhaft um einen Meter reduziert werden. Weitere Veränderungen am Fahrwerk des Kraftfahrzeugs sind zur Reduzierung des Wendekreises des Kraftfahrzeugs nicht nötig.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein realer Einschlagwinkel des kurveninneren Vorderrads beim Rangieren gegenüber einem idealen Einschlagwinkel reduziert wird, bei welchem die Vorderräder bei einem Ackermannanteil von einhundert Prozent konzentrische Kreisbahnen beschreiben. Ein sauberes Abrollen der Räder wird idealerweise erreicht, wenn eine Lenkkinematik die sogenannte Ackermannbedingung erfüllt. Das bedeutet, dass sich Verlängerungen der Radachsen der gelenkten Vorderräder in einem Punkt gemeinsam mit einer Verlängerung der Radachse der nicht-gelenkten Hinterräder schneiden. Wenn die Ackermannbedingung vollständig erfüllt ist, entspricht das einem Ackermannanteil von einhundert Prozent.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Fahrwerksystem so angesteuert wird, dass das Fahrwerk verschränkt und die Radlast des zweiten diagonalen Räderpaares erhöht wird, um die Radlast des ersten diagonalen Räderpaares zu reduzieren. Dadurch wird erreicht, dass das Vorderrad des ersten Räderpaares eine geringere Radlast aufweist und somit leichter und geräuschärmer wegrutschen oder durchrutschen kann. Durch die verringerte Radlast werden Reifen-Reibeffekte zwischen einem Reifen des Vorderrads mit der verringerten Radlast und dem Boden reduziert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein aktives Fahrwerksystem zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren. Das aktive Fahrwerksystem umfasst vorteilhaft aktive Steller zum Verändern der Rastlastverteilung beim Rangieren.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens. Das Computer-Programm wird zum Beispiel in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgeführt, über das ein vorab beschriebenes aktives Fahrwerksystem beim Rangieren angesteuert wird.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät zum Steuern eines aktiven Fahrwerksystems mit einem vorab beschriebenen Computer-Programmprodukt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Fahrwerksystem und/oder mit einem vorab beschriebenen Steuergerät.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine vereinfachte Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrwerk, das zwei Vorderräder und zwei Hinterräder umfasst, und mit einem aktiven Fahrwerksystem, wobei die beiden Vorderräder bei einem Ackermannanteil von einhundert Prozent konzentrische Kreisbahnen beschreiben;
2 die gleiche Darstellung wie in 1, wobei ein kurveninneres Vorderrad bei einem Ackermannanteil, der kleiner als einhundert Prozent ist, weniger stark eingeschlagen ist; und
3 eine ähnliche Darstellung wie in 2, wobei das kurveninnere Vorderrad durch das aktive Fahrwerksystem auf eine Kreisbahn gezwungen wird, die konzentrisch zu der Kreisbahn des kurvenäußeren Vorderrads ist.

In den 1 bis 3 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrwerk 3 stark vereinfacht dargestellt. Das Fahrwerk 3 umfasst zwei lenkbare Vorderräder 11, 12 und zwei nicht-lenkbare Hinterräder 13, 14.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst des Weiteren ein aktives Fahrwerksystem 10. Das aktive Fahrwerksystem 10 wiederum umfasst (nicht dargestellte) aktive Stellelemente, mit denen eine Radlastverteilung zwischen den Rädern 11 bis 14 des Fahrwerks 3 verändert werden kann.
Die Hinterräder 13, 14 sind um eine Hinterachse 16 drehbar. Eine Linie 18 erstreckt sich in den 1 bis 3 in Verlängerung der Hinterachse 16 des Kraftfahrzeugs 1.
Die Vorderräder 11, 12 des Kraftfahrzeugs 1 sind zum Rangieren, insbesondere zum Einparken oder Ausparken, in den 1 bis 3 stark, insbesondere maximal, nach rechts eingeschlagen. Dabei werden die Vorderräder 11, 12 in der dargestellten Draufsicht relativ zu einer Fahrzeuglängsachse nach rechts verschwenkt.
In 1 beschreibt das kurveninnere Vorderrad 11 eine Kreisbahn 23. Durch eine Linie 21 ist eine Verlängerung einer Radachse des kurveninneren Vorderrads 11 angedeutet. Das kurvenäußere Vorderrad 12 beschreibt eine Kreisbahn 24. Durch eine Linie 22 ist eine Verlängerung einer Radachse des kurvenäußeren Vorderrads 12 angedeutet.
Die beiden Kreisbögen 23 und 24 sind konzentrisch, und die beiden Linien 21, 22 der Kreisbahnen 23, 24 schneiden sich in einem Punkt 25. Der Schnittpunkt 25 der Linien 21, 22 liegt auf der Linie 18.
Demzufolge ist in 1 die sogenannte Ackermannbedingung vollständig erfüllt, die verlangt, dass die Verlängerungen 21, 22 der Radachsen der gelenkten Räder 11, 12 sich in demselben Punkt 25 auf der Verlängerung 18 der Radachse 16 der nicht-gelenkten Räder 13, 14 schneiden.
Da die beiden Vorderräder 11, 12 in 1 bei einem Ackermannanteil von einhundert Prozent konzentrische Kreisbahnen 23, 24 beschreiben, ist ein perfektes Abrollen der Vorderräder 11, 12 ohne Schräglauf möglich. Man sieht in 1 allerdings, dass das kurveninnere Vorderrad 11 dazu so stark einschlagen muss, dass es mit dem Fahrwerk 3, insbesondere mit einem Karosserielängsträger des Fahrzeugaufbaus, kollidiert.
1 verdeutlicht, dass in der Praxis, vor allem bei der Verwendung von Rädern mit breiten Reifen, ein Ackermannanteil von einhundert Prozent nie erreicht wird. Ein Ackermannanteil von einhundert Prozent ist aus anderen fahrdynamischen Gründen auch sonst nicht erwünscht.
In 2 beschreibt das kurveninnere Vorderrad 11 eine Kreisbahn 33. Durch eine Linie 31 ist eine Verlängerung einer Radachse des kurveninneren Vorderrads 11 angedeutet. Das kurvenäußere Vorderrad 12 beschreibt eine Kreisbahn 34. Durch eine Linie 32 ist eine Verlängerung einer Radachse des kurvenäußeren Vorderrads 12 angedeutet. Die Linien 31, 32 schneiden die Linie 18 in Verlängerung der Hinterachse 16 an verschiedenen Punkten.
2 veranschaulicht, dass das kurveninnere Vorderrad 11 bei einem Ackermannanteil, der kleiner als einhundert Prozent ist, weniger stark einschlägt und somit zum Fahrzeugaufbau freigeht. Allerdings beschreiben die beiden Vorderräder 11, 12 dann keine konzentrischen Kreisbahnen mehr.
Wenn das Kraftfahrzeug 1 in 2 um die Kurve fährt, laufen die Reifen schräg ab, weil sie aufgrund ihrer Aufhängung im Fahrwerk 3 einen festen Abstand zueinander beibehalten. Es kommt also zu einem Abrutschen oder Durchrutschen des Rades, das weniger Seitenführungskraft hat, in der Regel das kurvenäußere Vorderrad 12.
Dieses Rad, insbesondere das äußere Vorderrad 12 wird also auf einen zum anderen Rad, insbesondere zum kurveninneren Vorderrad 11, konzentrischen Kreis gezwungen.
Das führt, je nach Untergrund, zu unerwünschten Geräuschen, zum Beispiel einem Quietschen im Parkhaus, oder gar zu einem Springen eines Rades, das auch als Parkierrubbeln bezeichnet wird.
In 3 bewegt sich das kurveninnere Vorderrad 11 auf einer Kreisbahn 43. Durch eine Linie 41 ist eine Verlängerung einer Radachse des kurveninneren Vorderrads 11 angedeutet. Das kurvenäußere Vorderrad 12 bewegt sich auf einer Kreisbahn 44. Durch eine Linie 42 ist eine Verlängerung einer Radachse des kurvenäußeren Vorderrads 12 angedeutet. Die beiden Kreisbahnen 43 und 44 in 3 sind konzentrisch.
In 3 ist dargestellt, wie das rechte, kurveninnere Vorderrad 11 und das linke, kurvenäußere Hinterrad 14 durch eine Kreuzverschwenkung der Achse des Kraftfahrzeugs 1 entlastet werden. Dadurch wird provoziert, dass das kurveninnere Vorderrad 11 weniger Seitenführungskraft aufbauen kann und mit reduzierter Geräuschbildung und Rubbelneigung durchrutscht.
Dadurch wiederum wird das rechte, kurveninnere Vorderrad 11 auf die Kreisbahn 43 gezwängt oder gezwungen. Die Verlängerungen 41, 42 der Radachsen der Vorderräder 11, 12 haben keinen gemeinsamen Schnittpunkt mit der Linie 18 in Verlängerung der Hinterachse 16. Die Ackermannbedingung ist somit in 3 nicht vollständig erfüllt.
Da in 3 das kurveninnere Vorderrad 11 durchrutscht, wird ein Wendekreis des Kraftfahrzeugs 1 nur noch durch das kurvenäußere Vorderrad 12 bestimmt. Hierdurch reduziert sich als Nebeneffekt der Wendekreis des Kraftfahrzeugs 1 um zirka einen Meter.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), das ein Fahrwerk (3) mit einem aktiven Fahrwerksystem (10) umfasst, mit welchem eine Radlastverteilung zwischen zwei Hinterrädern (13,14) und zwei Vorderrädern (11,12) verändert werden kann, die bei einem Rangiervorgang über eine Lenkung relativ zu einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs (1) stark eingeschlagen werden, wobei an den Vorderrädern (11,12) aufgrund von Bodenkontakt Reibung auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Rangiervorgang mit dem starken Radeinschlag die Radlast an einem ersten Räderpaar, das ein linkes/rechtes Vorderrad (12,11) und ein diagonal dazu angeordnetes rechtes/linkes Hinterrad (13,14) umfasst, gegenüber einem zweiten Räderpaar, das ein rechtes/linkes Vorderrad (11,12) und ein diagonal dazu angeordnetes linkes/rechtes Hinterrad (14,13) umfasst, gezielt verringert wird, um die Reibung an einem der beiden Vorderräder (11,12) beim Rangieren zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (3) diagonal verschränkt wird, um eine Kreuzlastverschiebung zu erzeugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kurveninneres Vorderrad (11) beim Rangieren durch die gegenüber einem kurvenäußeren Vorderrad (12) verringerte Radlast auf eine Kreisbahn (43) gezwungen wird, die konzentrisch zu einer Kreisbahn (44) des kurvenäußeren Vorderrads (12) ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wendekreis des Kraftfahrzeugs (1) beim Rangieren aufgrund der erzwungenen Kreisbahn (43) des kurveninneren Vorderrads (11) signifikant reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein realer Einschlagwinkel des kurveninneren Vorderrads (11) beim Rangieren gegenüber einem idealen Einschlagwinkel reduziert wird, bei welchem die Vorderräder (11,12) bei einem Ackermannanteil von einhundert Prozent konzentrische Kreisbahnen (23,24) beschreiben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Fahrwerksystem (10) so angesteuert wird, dass das Fahrwerk (3) verschränkt und die Radlast des zweiten diagonalen Räderpaares erhöht wird, um die Radlast des ersten diagonalen Räderpaares zu reduzieren.
Aktives Fahrwerksystem (10) zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Steuergerät zum Steuern eines aktiven Fahrwerksystems (10) mit einem Computer-Programmprodukt nach Anspruch 8.
Kraftfahrzeug (1) mit einem aktiven Fahrwerksystem (10) nach Anspruch 7 und/oder mit einem Steuergerät nach Anspruch 9.