DE102020005552A1 - Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug (1, 9) mit mehreren Rädern (8) und zumindest einer Antriebseinheit (2), umfassend zumindest einen Aktuator (3), der dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug (1, 9) in eine Schwingbewegung zu versetzen, um eine periodische Umverteilung von Radlasten zu bewirken zwecks einer Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug, zwei Kraftfahrzeuge, umfassend jeweils eine Anfahrhilfe, und ein Verfahren zur Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf eines Kraftfahrzeugs.
  • Aus der DE102005059113 A1 ist ein Aktuator für ein aktives Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs bekannt, welcher eine Aufbaufeder, einen Schwingungsdämpfer und einen hydraulischen Stellzylinder umfasst.
  • Die erfindungsgemäße Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Rädern und zumindest einer Antriebseinheit umfasst zumindest einen Aktuator, der dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug in eine Schwingbewegung zu versetzen, um eine periodische Umverteilung von Radlasten zu bewirken zwecks einer Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf.
  • Dadurch, dass der Aktuator ein Kraftfahrzug in eine Schwingbewegung versetzen kann, kann die Radlast eines Rades temporär erhöht werden. Mit der temporären Erhöhung der Radlast geht eine temporäre Erhöhung der maximal möglichen Kraftübertragung zwischen dem Rad und dessen Untergrund einher. Die höhere maximal mögliche Kraftübertragung kann vorteilhaft sein, um ein feststeckendes Kraftfahrzeug zu befreien.
  • Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Anfahrhilfe für den Einsatz in Offroad- und/oder Bau- und/oder Landwirtschafts- und/oder Forstwirtschaftsfahrzeug vorgesehen.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine Aktuator dazu ausgebildet, die Schwingbewegung um eine Längs- und/oder Querachse des Kraftfahrzeugs zu erzeugen.
  • Dadurch, dass der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Schwingbewegung um die Längs- und/oder die Querachse des Kraftfahrzeugs zu erzeugen, kann das Kraftfahrzeug in eine Nick- und/oder Wankbewegung versetzt werden. Dies ermöglicht eine periodische Radlastumverteilung zwischen hinterachsseitigen Rädern und vorderachsseitigen Rädern und/oder zwischen linksseitigen Rädern und rechtsseitigen Rädern.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit mehreren Rädern umfasst eine erfindungsgemäße Anfahrhilfe und eine Mehrzahl von Antriebseinheiten, wobei jeweils eine Antriebseinheit mindestens ein Rad antreibt und wobei der Betrieb einer Antriebseinheit jeweils an die Radlast und/oder den Radschlupf und/oder die Raddrehzahl des von ihr angetriebenen Rades oder der von ihr angetriebenen Räder angepasst werden kann.
  • Ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit mehreren Rädern umfasst zumindest eine Antriebseinheit, eine erfindungsgemäße Anfahrhilfe, zumindest eine Betriebsbremse und eine dritte Steuerungseinheit, wobei die mindestens eine Betriebsbremse dazu eingerichtet ist, zumindest ein erstes Rad abzubremsen und wobei die dritte Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Verteilung eines Antriebsmoments zwischen dem ersten Rad und zumindest einem weiteren Rad zu steuern.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf eines Kraftfahrzeugs umfasst die Schritte:
    1. a) Versetzen des Kraftfahrzeugs in eine Schwingbewegung;
    2. b) Temporäres Erhöhen einer Radlast zumindest eines Rades zwecks einer Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf und
    3. c) Antreiben zumindest eines Rades in Abhängigkeit von dessen Radlast und/oder dessen Radschlupf und/oder dessen Raddrehzahl.
  • Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
    • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, umfassend ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anfahrhilfe und vier Antriebseinheiten.
    • 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, umfassend ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anfahrhilfe und eine Antriebseinheit.
  • Ein Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) einer Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug 1, 9 mit vier Rädern 8 und zumindest einer Antriebseinheit 2 umfasst vier Aktuatoren 3. Die Aktuatoren 3 sind an den Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs angebracht und dazu ausgebildet, das Kraftfahrzeug 1, 9 in eine Schwingbewegung zu versetzen, um eine periodische Umverteilung der Radlasten zu bewirken zwecks einer Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf.
  • Die Aktuatoren 3 sind dazu ausgebildet, die Schwingbewegung um die Längsachse 4 und/oder Querachse 5 des Kraftfahrzeugs 1, 9 zu erzeugen. Dadurch kann das Kraftfahrzeug 1, 9 in eine Nick- und/oder Wankbewegung versetzt werden.
  • Die Aktuatoren 3 sind dazu ausgebildet, elektrische Signale in mechanische Bewegungen umzusetzen. Dadurch ist es möglich, Schwingbewegungen des Kraftfahrzeugs 1,9 durch periodische elektrische Signale zu erzeugen. Im Ausführungsbeispiel sind die Aktuatoren 3 Elektrozylinder.
  • Die Anfahrhilfe umfasst vier Sensoreinheiten 6, die dazu eingerichtet sind, die Raddrehzahlen der vier Räder 8 zu messen. Die Sensoreinheiten 6 sind passive Induktionsgeber, die an den Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs 1, 9 angebracht sind. Durch den Vergleich der Raddrehzahlen kann der relative Radschlupf eines Rades 8 im Vergleich zu den anderen Rädern 8 ermittelt werden. In einer Ausführungsvariante eines Kraftfahrzeuges 1, 9 können die Sensoreinheiten 6 Bestandteil eines ESP-Systems (Elektronisches Stabilitätsprogramm) und/oder ASR-Systems (Antriebsschlupfregelung) und/oder ABS (Antiblockiersystem) sein.
  • Weiterhin umfasst die Anfahrhilfe eine erste Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Antriebsmoment zumindest einer Antriebseinheit 2 auf die jeweiligen Räder 8 des Kraftfahrzeugs 1, 9 in Abhängigkeit des Radschlupfs der jeweiligen Räder 8 zu steuern und/oder zu verteilen. Dadurch ist es möglich, Räder 8 mit geringerem Radschlupf stärker anzutreiben als Räder 8 mit höherem Radschlupf.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) einer Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug 9 mit vier Rädern 8 und einer Antriebseinheit 2 umfasst vier Aktuatoren 3 und vier Sensoreinheiten 6. Die Aktuatoren 3 und die Sensoreinheiten 6 sind an den jeweiligen Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs 1, 9 angebracht. Die Sensoreinheiten 6 sind dazu eingerichtet, den zeitlichen Verlauf der Radlasten der jeweiligen Räder 8 zu messen.
  • Die Anfahrhilfe umfasst eine erste Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Antriebsmoment der Antriebseinheit 2 auf die jeweiligen Räder 8 des Kraftfahrzeugs 1, 9 in Abhängigkeit der Radlast der jeweiligen Räder 8 zu verteilen. In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst die erste Steuerungseinheit ein erstes, vorderachsseitiges aktives Differential mit einer elektronisch steuerbaren Drehmomentverteilung und ein zweites, hinterachsseitiges aktives Differential mit einer elektronisch steuerbareren Drehmomentverteilung. Die elektronische Steuerung der Drehmomentverteilung auf die jeweiligen Räder 8 erfolgt dabei anhand der jeweiligen Radlast.
  • Des Weiteren umfasst die Anfahrhilfe eine Auswertungseinheit, die dazu eingerichtet ist, aus dem zeitlichen Verlauf der Radlasten eine Resonanzfrequenz des schwingenden Kraftfahrzeugs 1, 9 zu ermitteln.
  • Die Anfahrhilfe umfasst eine zweite Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Aktuatoren 3 in einem Frequenzbereich zu betreiben, der die Resonanzfrequenz umfasst. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist, dass bei einem Betrieb der Aktuatoren 3 im Bereich der Resonanzfrequenz des Kraftfahrzeugs 1, 9 Schwingungsbewegungen mit hohen Schwingungsamplituden erzeugt werden können.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) einer erfindungsgemäßen Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug wird eine Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugs aus den Abmessungen des Kraftfahrzeugs, einer Gewichtsverteilung des Kraftfahrzeugs und zumindest einem Federungskennwert einer vom Kraftfahrzeug umfassten Federung ermittelt.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 (vergleiche 1) umfasst eine erfindungsgemäße Anfahrhilfe, vier Räder 8 und vier Antriebseinheiten 2. Jeweils eine Antriebseinheit 2 treibt ein Rad 8 an. Der Betrieb der jeweiligen Antriebseinheit 2 kann dabei an den Radschlupf des von ihr angetriebenen Rades 8 angepasst werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 9 (vergleiche 2) umfasst eine erfindungsgemäße Anfahrhilfe, vier Räder 8, eine Antriebseinheit 2, vier Betriebsbremsen 7 und eine dritte Steuerungseinheit. Jeweils eine Betriebsbremse 7 ist an jeweils einem Rad 8 angebracht. Die jeweiligen Betriebsbremsen 7 sind dazu eingerichtet, die jeweiligen Räder 8 in Abhängigkeit von deren Radschlupf abzubremsen. Dadurch kann der Radschlupf der jeweiligen Räder 8 reduziert werden. Die dritte Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet, ein von der Antriebseinheit 2 erzeugtes Antriebsmoment so zu verteilen, dass zumindest einem ersten Rad 8, welches stärker abgebremst wird, ein geringerer Anteil des Antriebsmoments zugeführt wird, als zumindest einem zweiten Rad 8, welches im Vergleich zum ersten Rad 8, weniger stark abgebremst wird oder welches nicht abgebremst wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Steuerungseinheit ein Differentialgetriebe.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) umfasst ein Kraftfahrzeug zwei Achsen mit jeweils zwei Rädern 8, eine erfindungsgemäße Anfahrhilfe und zwei Antriebseinheiten 2. Jeweils eine Antriebseinheit 2 treibt die Räder 8 einer Achse an.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, 9 ist die erfindungsgemäße Anfahrhilfe dazu eingerichtet, während einer Fahrt als aktives Fahrwerk zu fungieren. Durch die Funktion als aktives Fahrwerk können während der Fahrt Wank- und/oder Nickbewegungen des Kraftfahrzeugs 1, 9 bei Kurvenfahrten und/oder beim Bremsen und/oder beim Beschleunigen verringert werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) eines Verfahrens zur Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf eines Kraftfahrzeugs 1, 9 mit vier Rädern 8 und vier Antriebseinheiten 2 wird das Kraftfahrzeug 1, 9 in eine Schwingbewegung versetzt. Durch die Schwingbewegung wird die Radlast zumindest eines Rades 8 temporär erhöht zwecks einer Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf. Die vier Räder 8 werden in Abhängigkeit von deren jeweiliger Radlast angetrieben.
  • 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 102005059113 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Anfahrhilfe für ein Kraftfahrzeug (1, 9) mit mehreren Rädern (8) und zumindest einer Antriebseinheit (2), umfassend zumindest einen Aktuator (3), der dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug (1, 9) in eine Schwingbewegung zu versetzen, um eine periodische Umverteilung von Radlasten zu bewirken zwecks einer Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf.
  2. Anfahrhilfe gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Aktuator (3) ausgebildet ist, die Schwingbewegung um eine Längs- (4) und/oder Querachse (5) des Kraftfahrzeugs (1, 9) zu erzeugen.
  3. Anfahrhilfe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Aktuator (3) ein elektrisches Signal in ein hydraulisches und/oder pneumatisches und/oder elektromagnetisches Signal und/oder in eine mechanische Bewegung umsetzen kann.
  4. Anfahrhilfe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Sensoreinheit (6), die dazu eingerichtet ist, die Radlast und/oder den Radschlupf und/oder eine Raddrehzahl zumindest eines Rades (8) zu messen.
  5. Anfahrhilfe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine erste Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Antriebsmoment der mindestens einen Antriebseinheit (2) auf die jeweiligen Räder (8) in Abhängigkeit der Schwingbewegung des Kraftfahrzeugs (1, 9) und/oder in Abhängigkeit der jeweiligen Radlast und/oder des jeweiligen Radschlupfs und/oder der jeweiligen Raddrehzahl zu verteilen.
  6. Anfahrhilfe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Auswertungseinheit, die dazu eingerichtet ist, aus der Schwingbewegung des Kraftfahrzeugs (1, 9) und/oder der Radlast und/oder dem Radschlupf und/oder der Raddrehzahl zumindest eines Rades (8) eine Eigenfrequenz und/oder Resonanzfrequenz des Kraftfahrzeugs (1, 9) zu ermitteln.
  7. Anfahrhilfe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine zweite Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, den mindestens einen Aktuator (3) in einem Frequenzbereich zu betreiben, der eine Eigenfrequenz und/oder Resonanzfrequenz das Kraftfahrzeugs (1, 9) umfasst.
  8. Kraftfahrzeug (1) mit mehreren Rädern (8), umfassend eine Anfahrhilfe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Mehrzahl von Antriebseinheiten (2), wobei jeweils eine Antriebseinheit (2) mindestens ein Rad (8) antreibt und wobei der Betrieb einer Antriebseinheit (2) jeweils an die Radlast und/oder den Radschlupf und/oder die Raddrehzahl des von ihr angetriebenen Rades (8) oder der von ihr angetriebenen Räder (8) angepasst werden kann.
  9. Kraftfahrzeug (1, 9) mit mehreren Rädern (8), umfassend zumindest eine Antriebseinheit (2), eine Anfahrhilfe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, zumindest eine Betriebsbremse (7), und eine dritte Steuerungseinheit, wobei die mindestens eine Betriebsbremse (7) dazu eingerichtet ist, zumindest ein erstes Rad (8) abzubremsen und wobei die dritte Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Verteilung eines Antriebsmoments zwischen dem ersten Rad (8) und zumindest einem weiteren Rad (8) zu steuern.
  10. Verfahren zur Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf eines Kraftfahrzeugs (1, 9) mit mehreren Rädern (8) und zumindest einer Antriebseinheit (2), umfassend die Schritte: d) Versetzen des Kraftfahrzeugs (1, 9) in eine Schwingbewegung; e) Temporäres Erhöhen einer Radlast zumindest eines Rades (8) zwecks einer Reduktion oder Vermeidung von Radschlupf und f) Antreiben zumindest eines Rades (8) in Abhängigkeit von dessen Radlast und/oder dessen Radschlupf und/oder dessen Raddrehzahl.
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