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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine aktive Beeinflussung des Gierwinkels durch eine ungleichmäßige Drehmomentverteilung an den Rädern zumindest einer Achse vorgenommen wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuereinheit und ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik bekannt sind Systeme zur Drehmomentverteilung auf mehrere Räder eines Kraftfahrzeugs, wobei durch die ungleichmäßige Drehmomentverteilung unter den Rädern ein Gierwinkel des Kraftfahrzeugs aktiv beeinflusst wird. Derartige Verfahren zur Drehmomentverteilung werden im englischen auch als „torque vectoring“ oder „active yaw“ bezeichnet. Beispielsweise wird durch die ungleichmäßige Drehmomentverteilung bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs an einem kurvenäußeren Rad ein höheres Drehmoment eingestellt als an einem kurveninneren Rad. Das kurvenäußere Rad und das kurveninnere Rad können an derselben Achse angeordnet sein. Dadurch kann beispielsweise eine Querdynamik und/oder ein Lenkverhalten des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
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Ferner stellt die
DE 10 2014 225 490 A1 ein Fahrzeugregelungsverfahren bereit, bei dem eine Motordrehmomentregelung und eine Bremskraftregelung im Zusammenspiel erfolgen, wenn ein Fahrzeug schlupft beziehungsweise durchdreht. Dabei wird ein Drehmoment über einen Differenzialmechanismus an ein linkes Rad und ein rechtes Rad verteilt. Beispielsweise ist eine ungleiche Drehmomentverteilung zwischen den beiden Rädern ermöglicht.
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Gemäß dem Stand der Technik geschieht der Eingriff in die Drehmomentverteilung des Kraftfahrzeugs stets automatisiert. Das bedeutet, dass für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs keine Möglichkeit gegeben sein kann, den Eingriff in die Drehmomentverteilung zu beeinflussen.
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In diesem Kontext stellt die
DE 11 2010 003 590 T5 ein System zur Dynamik-Steuerung eines Fahrzeugs bereit. Ein erstes Eingabegerät ist dazu ausgebildet, eine erste Gruppe von einstellbaren Subsystemen, welche die Performance des Antriebsstrangs des Fahrzeugs beeinflussen, einzustellen. Ein zweites Eingabegerät ist dazu ausgebildet, eine zweite Gruppe von einstellbaren Subsystemen, welche das Handling des Fahrzeugs beeinflussen, einzustellen. Außerdem gezeigt ist ein Fahrzeug, mit einem System zur Stabilitätskontrolle, welches Gierbewegungen des Fahrzeugs mittels eines Giersensors überwacht und in Abhängigkeit davon Bremsen betätigt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentverteilung auf die Räder eines Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer besser kontrollierbar zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine aktive Beeinflussung des Gierwinkels des Kraftfahrzeugs vorgenommen wird, indem an einem linken Rad und einem rechten Rad von wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs eine ungleichmäßige Drehmomentverteilung eingestellt wird. Dabei wird für das linke Rad und das rechte Rad der wenigstens einen Achse jeweils ein unterschiedliches Drehmoment eingestellt. Beispielsweise wird für das linke Rad ein größeres Drehmoment eingestellt als für das rechte Rad. In einem anderen Beispiel wird für das rechte Rad ein größeres Drehmoment eingestellt als für das linke Rad. Vorteilhafterweise, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit mehr als einer angetriebenen Achse, wird an zwei oder mehr Achsen des Kraftfahrzeugs eine ungleichmäßige Drehmomentverteilung an einem linken Rad und einem rechten Rad der jeweiligen Achse eingestellt.
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Das Drehmoment, das im Rahmen dieser Erfindung für ein jeweiliges Rad eingestellt wird, bezeichnet insbesondere das Drehmoment, das von dem jeweiligen Rad auf die Straße übertragen wird. Somit kann das Drehmoment direkt proportional zu einer durch das Rad erzeugten Vortriebskraft sein. Das Drehmoment kann aus einem Antriebsmoment an dem jeweiligen Rad und einem Bremsmoment an dem jeweiligen Rad zusammengesetzt sein. Das Antriebsmoment wird insbesondere durch den Antriebsstrang an das jeweilige Rad übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann das Antriebsmoment durch einen jeweiligen Radantrieb, beispielsweise einen Radnabenmotor, welcher vorzugsweise als Elektromotor ausgeführt ist, direkt an dem Rad erzeugt werden. In diesem Fall weisen das linke Rad der Achse und das rechte Rad der Achse vorzugsweise einen jeweiligen Radantrieb auf. Das Bremsmoment wird insbesondere durch eine jeweilige Bremseinheit, welche insbesondere Teil einer Betriebsbremsanlage des Kraftfahrzeugs sein kann, an dem Rad erzeugt. Die Drehmomentverteilung bezeichnet in Verhältnis zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad der Achse und dem Drehmoment an dem rechten Rad der Achse.
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Das linke Rad und das rechte Rad können jeweils einen Reifen aufweisen, der bevorzugt zumindest teilweise aus Gummi ausgebildet ist. Das Drehmoment wird insbesondere von dem jeweiligen Rad, vorzugsweise dem jeweiligen Reifen, auf einen Untergrund, auf dem sich das Kraftfahrzeug befindet, vorzugsweise eine Straße, übertragen. Vorzugsweise wird durch die ungleichmäßige Drehmomentverteilung eine Lenkung des Kraftfahrzeugs unterstützt. Insbesondere sind zumindest an einer lenkbaren Achse des Kraftfahrzeugs das linke Rad und das rechte Rad lenkbar an dem Kraftfahrzeug angeordnet. Die Räder der lenkbaren Achse können zum Lenken des Kraftfahrzeugs eingeschlagen werden. Durch das Einschlagen der Räder der lenkbaren Achse kann ein Einschlagwinkel der Räder, insbesondere in einer Ebene parallel zu dem Untergrund, auf dem sich das Kraftfahrzeug befindet, eingestellt werden. Insbesondere wird durch die ungleichmäßige Drehmomentverteilung ein Gieren des Kraftfahrzeugs aufgrund des Einschlagwinkels der Räder der lenkbaren Achse unterstützt. Der Einschlagwinkel der Räder der lenkbaren Achse wird bevorzugt mittels eines Lenkrades des Kraftfahrzeugs gesteuert.
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Um nun die Drehmomentverteilung auf die Räder des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer besser kontrollierbar zu machen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Betätigung einer Bedieneinheit des Kraftfahrzeugs erfasst wird, die ungleichmäßige Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung eingestellt wird und die ungleichmäßige Drehmomentverteilung nur so lange aufrechterhalten wird, wie die Betätigung der Bedieneinheit erfasst wird. Die Betätigung der Bedieneinheit liegt insbesondere genau dann vor, während ein Nutzer, vorzugsweise der Fahrer, mit der Bedieneinheit interagiert. Vorzugsweise liegt die Betätigung der Bedieneinheit genau dann vor, wenn ein Bedienelement der Bedieneinheit mit einer externen Kraft, welche insbesondere durch kein Bauteil des Kraftfahrzeugs hervorgerufen wird, beaufschlagt ist. Vorzugsweise wird die Bedieneinheit durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs bedient.
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Beispielsweise wird die ungleichmäßige Drehmomentverteilung, insbesondere in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung, genau dann eingestellt, wenn die Betätigung der Bedieneinheit erfasst wird. Insbesondere wird die ungleichmäßige Drehmomentverteilung genau dann, wenn die Betätigung der Bedieneinheit erfasst wird, auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Beispielsweise wird die Drehmomentverteilung auf ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad der Achse und dem Drehmoment an dem rechten Rad der Achse eingestellt. In einem anderen Beispiel wird eine vorbestimmte Differenz zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad und dem Drehmoment an dem rechten Rad eingestellt. In diesem Fall kann sich das Drehmoment an dem linken Rad um einen vorbestimmten Differenzwert von dem Drehmoment an dem rechten Rad unterscheiden. Die ungleichmäßige Drehmomentverteilung, die in Abhängigkeit der erfassten Betätigung der Bedieneinheit eingestellt wird, wird vorzugsweise nur so lange aufrechterhalten, wie die Bedieneinheit betätigt wird. Beispielsweise umfasst die Bedieneinheit einen Druckknopf. In diesem Fall kann die Betätigung beispielsweise genau dann erfasst werden, wenn der Druckknopf gedruckt wird. In diesem Beispiel kann die ungleichmäßige Drehmomentverteilung, die in Abhängigkeit der erfassten Betätigung der Bedieneinheit eingestellt wird, genau dann eingestellt werden, während der Druckknopf mit einer Kraft beaufschlagt ist oder sich der Druckknopf in einem gedrückten Zustand befindet.
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Zusätzlich zu der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung, die in Abhängigkeit der erfassten Betätigung der Bedieneinheit eingestellt wird, kann die Drehmomentverteilung automatisiert eingestellt werden. Beispielsweise wird der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung, die in Abhängigkeit von der erfassten Bedienung der Bedieneinheit eingestellt wird, ein Verfahren zur automatischen Drehmomentverteilung aus dem Stand der Technik überlagert. Somit kann die Drehmomentverteilung zusätzlich in Abhängigkeit von einer Fahrsituation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, eingestellt werden. Die Fahrsituation wird beispielsweise durch eine Gierrate des Kraftfahrzeugs, einen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung, insbesondere längs und/oder quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, beschrieben. Vorzugsweise ist daher vorgesehen, die Gierrate, den Lenkwinkel, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung zu ermitteln. Die Gierrate beschreibt insbesondere eine zeitliche Veränderung des Gierwinkels und/oder eine Winkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs um eine Fahrzeughochachse.
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Eine Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens sieht vor, dass die ungleichmäßige Drehmomentverteilung ausschließlich in Abhängigkeit der erfassten Betätigung der Bedieneinheit eingestellt wird. Mit anderen Worten ist in dieser Ausführungsform kein automatischer Eingriff in die Drehmomentverteilung vorgesehen. Somit kann die Kontrolle über die Drehmomentverteilung in diesem Fall ausschließlich über die Bedieneinheit ausgeübt werden.
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Das vorliegende Verfahren wird insbesondere bei einem Kraftwagen, bevorzugt bei einem Personenkraftwagen, angewendet. Bei dem Personenkraftwagen kann es sich um einen sportlichen Personenkraftwagen, insbesondere einen Sportwagen oder einen stark motorisierten Personenkraftwagen, insbesondere mit einer Motorleistung von mehr als 200 PS, 300 PS, 400 PS oder 500 PS, handeln. Bei dem Kraftfahrzeug, insbesondere dem Personenkraftwagen, insbesondere dem sportlichen Personenkraftwagen, ist es dem Fahrer somit ermöglicht, die Drehmomentverteilung auf die beiden Räder der zumindest einen Achse gegenüber dem Stand der Technik besser zu kontrollieren. Außerdem kann durch das vorliegende Verfahren der Fahrspaß erhöht werden. Insbesondere bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs auf einer Rennstrecke kann ein besonders dynamischer Fahrbetrieb ermöglicht werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die ungleichmäßige Drehmomentverteilung nur in einem vorgegebenen Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs eingestellt wird. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug neben dem vorgegebenen Betriebsmodus weitere Betriebsmodi auf, in welchen die Betätigung der Bedieneinheit Richtung ohne Folge für die Drehmomentverteilung bleibt. Mit anderen Worten wird die Drehmomentverteilung in den weiteren Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs nicht in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedieneinheit eingestellt. In einem oder mehreren der weiteren Betriebsmodi kann jedoch vorgesehen sein, dass die ungleichmäßige Drehmomentverteilung an dem linken und dem rechten Rad der wenigstens einen Achse automatisiert eingestellt wird. Es können auch mehrere unterschiedliche vorgegebene Betriebsmodi vorgesehen sein, in welchen die ungleichmäßige Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedieneinheit eingestellt wird. Durch den vorgegebenen Betriebsmodus beziehungsweise die vorgegebenen Betriebsmodi kann beispielsweise eine verglichen mit den weiteren Betriebsmodi besonders sportliche Charakteristik für das Kraftfahrzeug eingestellt werden. Somit kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs nur in dem vorgegebenen Betriebsmodus die Kontrolle über die Drehmomentverteilung übernehmen.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die ungleichmäßige Drehmomentverteilung nur während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs eingestellt wird. Beispielsweise wird das Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung der Bedieneinheit nur dann ermöglicht, wenn bereits die Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs vorliegt. Insbesondere kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass durch die ungleichmäßige Drehmomentverteilung die Lenkung des Kraftfahrzeugs nur unterstützt wird. Mit anderen Worten kann ein Einlenken des Kraftfahrzeugs nur aufgrund der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung verhindert werden. Beispielsweise wird die Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs anhand des Lenkwinkels oder der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs quer zur Fahrtrichtung ermittelt. Vorzugsweise wird das Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung der Bedieneinheit nur dann ermöglicht, wenn die Räder der lenkbaren Achse eingeschlagen sind. Alternativ oder zusätzlich wird das Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung der Bedieneinheit nur dann ermöglicht, wenn eine Lenksäule und/oder das Lenkrad von einer Nulllage, in welcher eine Geradeaus-Fahrt des Kraftfahrzeugs vorgegeben ist, abweicht.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die ungleichmäßige Drehmomentverteilung durch ungleiches Abbremsen des linken Rads und des rechten Rads eingestellt wird. Beispielsweise wird an das linke Rad und das rechte Rad ein Antriebsmoment gleichen Betrages übertragen. Durch das ungleiche Abbremsen des linken Rads und des rechten Rads und/oder durch Erzeugen eines ungleichen Bremsmoments an dem linken Rad und dem rechten Rad kann an dem linken Rad und dem rechten Rad ein unterschiedliches Drehmoment eingestellt werden. Insbesondere ergibt sich das Drehmoment eines jeweiligen Rads aus der Differenz des Antriebsmoments und des jeweiligen Bremsmoments. Dadurch kann die ungleichmäßige Drehmomentverteilung besonders einfach eingestellt werden, da vorzugsweise nur eine Ansteuerung jeweiliger Bremsen zum Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung nötig ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die ungleichmäßige Drehmomentverteilung durch ungleiches Verteilen einer Motorkraft auf die beiden Räder eingestellt wird. Beispielsweise wird die Motorkraft aus einem Motor des Kraftfahrzeugs durch ein Differenzial und/oder eine Anordnung von Kupplungen ungleichmäßig auf die beiden Räder verteilt. Alternativ kann jedem der beiden Räder ein separater Motor, insbesondere der Radantrieb, zugeordnet sein. Das ungleiche Verteilen der Motorkraft auf die beiden Räder kann in diesem Fall durch unterschiedliches Ansteuern der separaten Motoren durchgeführt werden. Insbesondere werden die separaten Motoren derart angesteuert, dass diese ein jeweiliges Drehmoment unterschiedlichen Betrags erzeugen. Vorzugsweise handelt es sich bei den separaten Motoren um Radnabenmotoren, welche insbesondere als Elektromotoren ausgeführt sind.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass bei der Betätigung der Bedieneinheit eine Betätigungskraft erfasst wird und die Drehmomentverteilung zwischen den beiden Rädern je ungleicher eingestellt wird, desto größer die erfasste Betätigungskraft ist. Mit anderen Worten kann eine Ungleichheit der Drehmomentverteilung zwischen den Rädern in Abhängigkeit von der Betätigungskraft bei der Betätigung der Bedieneinheit eingestellt werden. Als die Betätigungskraft wird insbesondere die Kraft erfasst, mit der das Bedienelement der Bedieneinheit beaufschlagt ist. Beispielsweise ist die Betätigungskraft die Kraft, mit der der Nutzer, insbesondere der Fahrer, die Bedieneinheit betätigt. Die Betätigungskraft kann durch einen Kraftmesser gemessen werden. Vorzugsweise wird das Verhältnis zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad und dem Drehmoment an dem rechten Rad umso ungleicher eingestellt, je größer die Betätigungskraft ist. Auf diese Weise kann die manuelle Kontrollierbarkeit der Drehmomentverteilung zwischen den Rädern weiter gesteigert werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass bei der Betätigung der Bedieneinheit ein Bedienweg erfasst wird und die Drehmomentverteilung zwischen den beiden Rädern je ungleicher eingestellt wird, desto größer der erfasste Bedienweg ist. Mit anderen Worten kann eine Ungleichheit der Drehmomentverteilung zwischen den Rädern in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg bei der Betätigung der Bedieneinheit eingestellt werden. Als der Betätigungsweg wird insbesondere eine Auslenkung und/oder ein Hub der Bedieneinheit während der Betätigung erfasst. Beispielsweise ist der Betätigungsweg eine Weglänge, um welche der Nutzer, insbesondere der Fahrer, das Bedienelement der Bedieneinheit auslenkt. Der Betätigungsweg kann an der Bedieneinheit durch eine Messeinheit gemessen werden. Vorzugsweise wird das Verhältnis zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad und dem Drehmoment an dem rechten Rad umso ungleicher eingestellt, je größer der Betätigungsweg ist. Auf diese Weise kann die manuelle Kontrollierbarkeit der Drehmomentverteilung zwischen den Rädern durch den Nutzer weiter gesteigert werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Bedieneinheit ein links an dem Lenkrad angeordnet des erstes Bedienelement und ein rechts an dem Lenkrad angeordnetes zweites Bedienelement umfasst und die ungleichmäßige Drehmomentverteilung abhängig davon, ob das erste Bedienelement oder das zweite Bedienelement betätigt wird, eingestellt wird. Beispielsweise wird das Drehmoment an dem linken Rad auf einen größeren Wert eingestellt als das Drehmoment an dem rechten Rad, wenn das zweite Bedienelement betätigt wird. Beispielsweise wird das Drehmoment an dem rechten Rad auf einen größeren Wert eingestellt als das Drehmoment an dem linken Rad, wenn das erste Bedienelement betätigt wird. In einer anderen Ausführungsformen kann die im vorherigen genannte Zuordnung der Bedienelemente vertauscht sein. Auf diese Weise kann die manuelle Kontrollierbarkeit der Drehmomentverteilung zwischen den Rädern durch den Nutzer weiter gesteigert werden. Außerdem ist ein gezieltes Einlenken des Kraftfahrzeugs anhand der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung zwischen den Rädern möglich. Insbesondere kann das gezielte Einlenken des Kraftfahrzeugs anhand der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung auf diese Weise bereits vor einem Lenkeinschlag des Lenkrads erfolgen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit zum Steuern eines Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Durch die Steuereinheit ist eine aktive Beeinflussung des Gierwinkels des Kraftfahrzeugs vornehmbar. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, an einem linken Rad und einem rechten Rad von wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs eine ungleichmäßige Drehmomentverteilung einzustellen. Beispielsweise erfolgt das Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung durch die Steuereinheit mittels eines Steuersignals. Beispielsweise ist eine Stelleinheit dazu ausgebildet, ein Drehmoment für das linke Rad und ein Drehmoment für das rechte Rad anhand des Steuersignals aus der Steuereinheit auf einen jeweiligen Wert einzustellen. Die Stelleinheit kann beispielsweise eine Bremseinrichtung mit jeweiligen Bremsen für das linke Rad und das rechte Rad umfassen. Die Stelleinheit kann alternativ oder zusätzlich ein Differenzialgetriebe und/oder jeweilige Kupplungen zum Verteilen der Motorkraft auf das linke und das rechte Rad umfassen.
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Um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Betätigung einer Bedieneinheit des Kraftfahrzeugs zu erfassen, die ungleichmäßige Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung einzustellen und nur so lange aufrechtzuerhalten, wie die Betätigung der Bedieneinheit erfasst ist. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Betätigung der Bedieneinheit des Kraftfahrzeugs durch Empfangen eines Betätigungssignals aus der Bedieneinheit zu erfassen. Beispielsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Steuersignal in Abhängigkeit von dem Betätigungssignal auszugeben.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit der oben genannten Steuereinheit und mit einer Bedieneinheit, die dazu ausgebildet ist, ein Betätigungssignal an die Steuereinheit zu übermitteln. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die ungleichmäßige Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von dem Betätigungssignal einzustellen.
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Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Kraftwagen, bevorzugt um einen Personenkraftwagen. Bei dem Personenkraftwagen kann es sich um einen sportlichen Personenkraftwagen, insbesondere einen Sportwagen oder einen stark motorisierten Personenkraftwagen, insbesondere mit einer Motorleistung von mehr als 200 PS, 300 PS, 400 PS oder 500 PS, handeln.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Steuereinheit, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Steuereinheit hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 in einer schematischen Vogelperspektive ein Kraftfahrzeug beim Durchfahren einer Kurve; und
- 2 in einer schematischen Vorderansicht ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit einer Bedieneinheit.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 4 beim Durchfahren einer Kurve 8 in verschiedenen Positionen 1, 2, 3, in welchen sich das Kraftfahrzeug 4 beim Durchfahren der Kurve nacheinander befindet. Das Kraftfahrzeug 4 weist vorliegend ein linkes Rad 21 und ein rechtes Rad 22 an einer Vorderachse 20 sowie ein linkes Rad 11 und ein rechtes Rad 12 an einer Hinterachse 10 auf. Das Kraftfahrzeug 4 weist ein Antriebssystem 5 auf, welches vorliegend einen Allradantrieb für das Kraftfahrzeug 4 bereitstellt. Insbesondere ist sowohl die Vorderachse 20 als auch die Hinterachse 10 des Kraftfahrzeugs 4 angetrieben. Mittels des Antriebssystems 5 wird eine Motorkraft eines Motors des Kraftfahrzeugs 4 auf die angetriebenen Räder, vorliegend das linke Rad 11, das linke Rad 21, das rechte Rad 12 und das rechte Rad 22, übertragen. Durch die Antriebskraft des Motors wird an jedem der Räder 11, 12, 21, 22 ein jeweiliges Antriebsmoment erzeugt.
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An der Vorderachse 20 ist vorliegend eine Stelleinheit 51 angeordnet. An der Hinterachse 10 ist vorliegend eine Stelleinheit 50 angeordnet. Mittels der Stelleinheit 50 ist eine ungleichmäßige Drehmomentverteilung für das linke Rad 11 und das rechte Rad 12 der Hinterachse einstellbar. Beispielsweise umfasst die Stelleinheit 50 ein Differenzial, insbesondere ein Sperrdifferenzial, eine jeweilige Kupplung für das linke Rad 11 und das rechte Rad 12 und/oder eine jeweilige Bremseinheit. Eine Drehmomentverteilung zwischen dem linken Rad 11 von dem rechten Rad 12 kann beispielsweise durch Öffnen, schleifen lassen oder schließen der jeweiligen Kupplungen für das linke Rad 11 und das rechte Rad 12 eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Drehmomentverteilung zwischen dem linken Rad 11 von dem rechten Rad 12 durch Erzeugen eines jeweiligen Bremsmoments an dem linken Rad 11 und/oder dem rechten Rad 12 eingestellt werden. Die Stelleinheit 51 kann analog zu der Stelle Einheit 50 ausgeführt sein.
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Aus dem jeweiligen Antriebsmoment und dem jeweiligen Bremsmoment ergibt sich ein jeweiliges Drehmoment an jedem der Räder 11, 12, 21, 22. Insbesondere ergibt sich das jeweilige Drehmoment aus der Differenz des jeweiligen Antriebsmoment und des jeweiligen Bremsmoments. Das jeweilige Drehmoment kann durch jedes der Räder 11, 12, 21, 22 auf einen Untergrund, auf dem sich das Kraftfahrzeug 4 befindet, übertragen werden und hierdurch eine Vortriebskraft oder Bremskraft für das Kraftfahrzeug 4 hervorrufen. Insbesondere weist jedes der Räder 11, 12, 21, 22 einen Reifen auf, welche insbesondere aus Gummi ausgebildet ist, welcher in einer Reitverbindung mit dem Untergrund steht.
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Beim Durchfahren der Kurve 8 wird eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs 4 durch Messen eines Einschlagwinkels an dem linken Rad 21 und dem rechten Rad 22 der Vorderachse 20 festgestellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs 4 durch Messen eines Einschlagwinkels beziehungsweise Lenkwinkels eines Lenkrads 7 des Kraftfahrzeugs 4 festgestellt werden. Insbesondere wird der Einschlagwinkel an dem linken Rad 21 und dem rechten Rad 22 der Vorderachse 20 durch das Lenkrad 7 eingestellt. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 4 kann durch Drehen des Lenkrades 7 somit den Einschlagwinkel an dem linken Rad 21 und im rechten Rad 22 beeinflussen. Dadurch ist insbesondere ein Lenken des Kraftfahrzeugs 4 möglich.
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Das Kraftfahrzeug 4 weist vorliegend eine Steuereinheit 6 auf, durch welche eine aktive Beeinflussung eines Gierwinkels des Kraftfahrzeugs 4 durch Einstellen einer ungleichmäßigen Drehmomentverteilung zwischen dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 an der Hinterachse 10 vorgenommen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Gierwinkel des Kraftfahrzeugs 4 durch Einstellen einer ungleichmäßigen Drehmomentverteilung zwischen dem linken Rad 21 und dem rechten Rad 22 an der Vorderachse 20 beeinflusst werden. Insbesondere übermittelt die Steuereinheit 6 hierzu ein Steuersignal an die jeweilige Stelleinheit 50, 51. Die Stelleinheit 50 kann in Abhängigkeit von dem Steuersignal ein jeweiliges Drehmoment für das linke Rad 11 und das rechte Rad 12 einstellen. Die Steuereinheit 51 kann Abhängigkeit von dem Steuersignal ein jeweiliges Drehmoment für das linke Rad 21 und das rechte Rad 2 und 20 einstellen.
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2 zeigt das Lenkrad 7, welches eine Bedieneinheit 70 aufweist. Die Bedieneinheit 70 umfasst vorliegend ein erstes Bedienelement 71 und ein zweites Bedienelement 72. Das erste Bedienelement 71 kann links an dem Lenkrad 7 angeordnet sein und das zweite Bedienelement 72 kann rechts an dem Lenkrad eingeordnet sein. Vorliegend sind die Bedienelemente 71, 72 als Druckknöpfe ausgeführt. In anderen Ausführungsformen können die Bedienelemente 71, 72 als Hebel, insbesondere an einer dem Fahrer abgewandten Rückseite des Lenkrad 7, vorzugsweise nach Art von Schaltwippen, ausgeführt sein.
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Die Steuereinheit 6 erfasst eine Betätigung der Bedieneinheit 70 beziehungsweise eines der Bedienelemente 71, 72. Insbesondere übermittelt die Bedieneinheit 70 ein Betätigungssignal an die Steuereinheit 6, wobei durch das Betätigungssignal die Betätigung der Bedieneinheit 70 charakterisiert sein kann. Insbesondere übermittelt die Bedieneinheit 70 das Betätigungssignal genau dann an die Steuereinheit 6, wenn eines der Bedienelemente 71, 72 mit einer Betätigungskraft beaufschlagt ist. Vorzugsweise charakterisiert das Betätigungssignal, welches der Bedienelemente 71, 72 betätigt wird.
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Die Steuereinheit 6 stellt die ungleichmäßige Drehmomentverteilung 15 zwischen dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 an der Hinterachse 10 vorliegend in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedieneinheit 70 ein. Die Steuereinheit 6 stellt die ungleichmäßige Drehmomentverteilung zwischen dem linken Rad 21 und dem rechten Rad 22 an der Vorderachse 20 vorliegend in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedieneinheit 70 ein. Insbesondere stellt die Steuereinheit 6 für das Drehmoment an dem linken Rad 11 genau dann einen größeren Wert ein als für das Drehmoment an dem rechten Rad 12, wenn das zweite Bedienelement 72 betätigt wird. Insbesondere stellt die Steuereinheit 6 für das Drehmoment an dem rechten Rad 12 genau dann einen größeren Wert ein als für das Drehmoment an dem linken Rad 11, wenn das erste Bedienelement 71 betätigt wird. Je nach Präferenz eines Nutzers des Kraftfahrzeugs 4 kann die Zuordnung der Bedienelemente 71, 72 vertauscht werden. Eine Steuerung der Drehmomentverteilung zwischen dem linken Rad 21 rechten Rad 22 an der Vorderachse kann analog und/oder gleichzeitig zur Steuerung der Drehmomentverteilung 15 zwischen dem linken Rad 11 und im rechten Rad 12 an der Hinterachse 10 erfolgen.
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Beispielsweise wird die Drehmomentverteilung 15 zwischen dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 bei Betätigung der Bedieneinheit 70 auf ein vorbestimmtes Verhältnis eingestellt. Insbesondere wird das Verhältnis zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 bei Betätigung der Bedieneinheit 70 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Alternativ kann das Drehmoment an dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 auf eine vorbestimmte Differenz eingestellt werden. Mit anderen Worten unterscheidet sich ein Wert für das Drehmoment an dem linken Rad 11 um die vorbestimmte Differenz von dem Wert für das Drehmoment an dem rechten Rad 12.
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Alternativ kann das Verhältnis zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad 11 und im rechten Rad 12 in Abhängigkeit von einer Fahrsituation in der sich das Kraftfahrzeug 4 befindet eingestellt werden. Beispielsweise wird die Fahrsituation in der sich das Kraftfahrzeug 4 befindet durch einen Lenkwinkel, eine Gierrate, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung charakterisiert. Vorzugsweise wird eine oder mehrere der oben genannten Größen zum Einstellen des Verhältnisses zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 ermittelt.
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Vorliegend wird die ungleichmäßige Drehmomentverteilung 15 an der Hinterachse 10 und/oder die ungleichmäßige Drehmomentverteilung an der Vorderachse 20 in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung genau dann eingestellt, wenn die Betätigung der Bedieneinheit 70 erfasst wird. Mit anderen Worten wird die ungleichmäßige Drehmomentverteilung 15 an der Hinterachse 10 und/oder die ungleichmäßige Drehmomentverteilung an der Vorderachse 20 in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung nur so lange aufrechterhalten, wie die Betätigung der Bedieneinheit 70 erfasst wird.
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Die Steuereinheit 6 kann zusätzlich zum Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung an der Vorderachse 20 und/oder der Hinterachse 10 in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedieneinheit 70 auch zu einem automatisierten Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung an der Vorderachse 20 und/oder der Hinterachse 10 ausgebildet sein. In diesem Fall können sich das automatisierte Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung und das Einstellen der ungleichmäßigen Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung der Bedieneinheit 70 überlagern.
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Es kann eine Betätigungskraft und/oder ein Betätigungshub bei der Betätigung der Bedieneinheit 70 ermittelt werden. Beispielsweise wird eine Betätigungskraft ermittelt, mit der der Nutzer des Kraftfahrzeugs 4 eines der Bedienelemente 71, 72 betätigt. Alternativ oder zusätzlich kann ermittelt werden, wie stark der Nutzer eines der Bedienelemente 71, 72 auslenkt. Die Ungleichheit der Drehmomentverteilung 15 zwischen dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 kann in Abhängigkeit von der Betätigungskraft und/oder dem Betätigungshub eingestellt werden. Insbesondere wird das Verhältnis zwischen dem Drehmoment an dem linken Rad 11 und dem rechten Rad 12 in Abhängigkeit von der Betätigungskraft und/oder dem Betätigungshub eingestellt.
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Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug 4 mehrere Betriebsmodi auf. Beispielsweise wird bei Betätigung der Bedieneinheit 70 in einem ersten der mehreren Betriebsmodi die ungleichmäßige Drehmomentverteilung 15 in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung eingestellt. Beispielsweise wird in einem zweiten der mehreren Betriebsmodi die ungleichmäßige Drehmomentverteilung 15 ausschließlich in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung eingestellt. Beispielsweise wird in einem dritten der mehreren Betriebsmodi die ungleichmäßige Drehmomentverteilung 15 sowohl in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung der Bedieneinheit 70 als auch automatisiert, beispielsweise gemäß eines Kennfeld oder Eingangsgrößen gesteuert, eingestellt. Beispielsweise wird in einem vierten der mehreren Betriebsmodi die ungleichmäßige Drehmomentverteilung 15 nicht in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedieneinheit 70 eingestellt. Insbesondere ist die Bedieneinheit 70 in dem vierten der mehreren Betriebsmodi somit außer Funktion. Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Drehmomentverteilung auf die Räder eines Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer besser kontrollierbar gestaltet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014225490 A1 [0003]
- DE 112010003590 T5 [0005]
