DE102022003839A1

DE102022003839A1 - Method for reducing the steering forces on the steered axle of a vehicle when parked

Info

Publication number: DE102022003839A1
Application number: DE102022003839.0A
Authority: DE
Inventors: Timo Gaugele
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Lenkkräfte an der gelenkten Achse eines Fahrzeuges beim Parken, bei welchem die an der Achse angeordneten lenkbaren Räder in Abhängigkeit eines Lenkeinschlages eingeschlagen werden. Bei einem Verfahren, mit welchem ein Parkvorgang mit einer preiswerteren Lenkung zuverlässig durchgeführt werden kann, werden bei stehendem Fahrzeug die Räder der gelenkten Achse in einen Winkel zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges eingeschlagen, wobei eines der lenkbaren Räder gebremst wird, während das andere der lenkbaren Räder ungebremst bleibt.

The invention relates to a method for reducing the steering forces on the steered axle of a vehicle when parking, in which the steerable wheels arranged on the axle are turned as a function of a steering angle. In a method with which a parking process can be reliably carried out with a cheaper steering system, the wheels of the steered axle are turned at an angle to the direction of travel of the vehicle when the vehicle is stationary, with one of the steerable wheels being braked while the other of the steerable wheels is not braked remains.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Lenkkräfte an der gelenkten Achse eines Fahrzeuges beim Parken, bei welchem die an der Achse angeordneten lenkbaren Räder in Abhängigkeit eines Lenkeinschlages eingeschlagen werden.The invention relates to a method for reducing the steering forces on the steered axle of a vehicle when parking, in which the steerable wheels arranged on the axle are turned as a function of a steering angle.

Aus der DE 10 2005 000 701 B4 ist eine Fahrzeug-Elektrohydraulik-Servolenkeinheit bekannt, die einen mechanischen Lenkmechanismus umfasst, der ein lenkbares Rad in eine Lenkrichtung in Abhängigkeit von der Betätigung eines Lenkrades lenkt.From the DE 10 2005 000 701 B4 discloses a vehicular electro-hydraulic power steering unit including a mechanical steering mechanism that steers a steerable wheel in a steering direction in response to operation of a steering wheel.

Bei einem Parkvorgang kommt es vor, dass bei stehendem Fahrzeug die Lenkung bis zu einem Endanschlag eingeschlagen wird. Geschieht dies mit maximalem Bremsdruck werden beider Räder der gelenkten Achse beidseitig blockiert. Dabei erhöht sich die an der Zahnstange des Lenkmechanismus aufzubringende Kraft, insbesondere immer dann, wenn das Fahrzeug maximal beladen ist. Dies erfordert eine größere, schwerere und teurere Lenkung sowohl hinsichtlich des mechanischen Lenkmechanismus als auch für die elektrische Servounterstützung der Lenkung.When parking, it happens that when the vehicle is stationary, the steering is turned to an end stop. If this happens with maximum brake pressure, both wheels of the steered axle are blocked on both sides. The force to be applied to the steering rack of the steering mechanism increases, in particular whenever the vehicle is loaded to the maximum. This requires a larger, heavier and more expensive steering system, both in terms of the mechanical steering mechanism and for the electrical power steering assistance.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reduzierung der Lenkkräfte an der gelenkten Achse eines Fahrzeuges beim Parken anzugeben, mit welchem ein Parkvorgang mit einer preiswerteren Lenkung zuverlässig durchgeführt werden kann.The object of the invention is to specify a method for reducing the steering forces on the steered axle of a vehicle when parking, with which a parking process can be carried out reliably with a less expensive steering system.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Figur dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims. Further features, application possibilities and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figure.

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with the subject matter of patent claim 1.

Bei dem eingangs erläuterten Verfahren zur Reduzierung der Lenkkräfte an der gelenkten Achse eines Fahrzeuges beim Parken, bei welchem die an der Achse angeordneten lenkbaren Räder in Abhängigkeit eines Lenkeinschlages eingeschlagen werden, werden bei stehendem Fahrzeug die Räder der gelenkten Achse in einem Winkel zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges eingeschlagen, wobei eines der lenkbaren Räder gebremst wird, während das andere der lenkbaren Räder ungebremst bleibt. Durch das einseitige Entbremsen eines der Räder wird die an der Zahnstange des mechanischen Lenkmechanismus aufzubringende Kraft beträchtlich reduziert. Die entsprechende Unterstützungseinheit der Lenkung, umfassend einen Elektromotor und ggf. Übersetzungsstufen, kann entsprechend kleiner und schwächer dimensioniert werden. Die mechanischen Bestandteile weisen bei gleicher technischer Performance eine höhere Lebensdauer auf. Dieses Verfahren kann zuverlässig auch an einer Steigung angewandt werdenIn the method explained at the outset for reducing the steering forces on the steered axle of a vehicle when parking, in which the steerable wheels arranged on the axle are turned depending on a steering angle, the wheels of the steered axle are at an angle to the direction of travel of the vehicle when the vehicle is stationary taken, with one of the steerable wheels being braked while the other of the steerable wheels remains unbraked. By unbraking one of the wheels on one side, the force to be applied to the rack of the mechanical steering mechanism is considerably reduced. The corresponding support unit of the steering, comprising an electric motor and possibly transmission stages, can be dimensioned correspondingly smaller and weaker. The mechanical components have a longer service life with the same technical performance. This method can also be used reliably on an incline

Vorteilhafterweise bleibt das kurveninnere Rad ungebremst, während das kurvenäußere Rad gleichzeitig blockiert wird. Dadurch können die Randbedingungen für die Auswahl der Achstopologie bzw. der Achskinematik vereinfacht bzw. reduziert werden. Durch den Wegfall der Randbedingung des Parkens kann die Achskinematik hinsichtlich anderer Kriterien, wie Elasto-Kinematik, Fertigung und Montage ausgelegt werden, was eine Optimierung der Bauteile der Radführung ermöglicht. Auch die Anforderungen für die Reifenentwicklung ändert sich, da die Reifen potentiell besser hinsichtlich Rollwiderstand bzw. fahrdynamischer Anforderungen ausgelegt werden können.Advantageously, the wheel on the inside of the curve remains unbraked, while the wheel on the outside of the curve is locked at the same time. As a result, the boundary conditions for the selection of the axis topology or the axis kinematics can be simplified or reduced. By eliminating the boundary condition of parking, the axle kinematics can be designed with regard to other criteria, such as elasto-kinematics, production and assembly, which enables optimization of the wheel control components. The requirements for tire development are also changing, since the tires can potentially be designed better in terms of rolling resistance or driving dynamics requirements.

In einer Ausgestaltung werden die Räder an einer ungelenkten Achse des Fahrzeuges vollständig blockiert. Dadurch wird gewährleistet, dass während des Parkvorganges des stehenden Fahrzeuges ein maximaler Lenkwinkel an den Rädern einschlagbar ist.In one embodiment, the wheels are completely blocked on a non-steered axle of the vehicle. This ensures that a maximum steering angle can be turned on the wheels while the vehicle is parked.

In einer Variante wird bei annähernd vollem Lenkeinschlag der Räder der gelenkten Achse eines der lenkbaren Räder gebremst, während das andere der lenkbaren Räder ungebremst bleibt. Überraschenderweise ist es bei großen Radwinkeln und sehr geringer Geschwindigkeit ausreichend, den Bremsdruck kurvenintern zu reduzieren. Die Bremskraft nimmt bei vollem Lenkeinschlag am stärksten ab.In one variant, one of the steerable wheels is braked when the wheels of the steered axle are almost fully turned, while the other of the steerable wheels remains unbraked. Surprisingly, with large wheel angles and very low speeds, it is sufficient to reduce the brake pressure inside the curve. Braking power decreases the most at full steering lock.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail-if necessary with reference to the drawing.

Es zeigt:

1 eine Darstellung der an einer Zahnstange wirkenden Kräfte in Abhängigkeit eines Zahnstangenhubes.

It shows:

1 a representation of the forces acting on a rack as a function of a rack stroke.

Bei Parkvorgängen von Fahrzeugen ist es üblich, dass die gelenkten Räder des Fahrzeuges, die üblicherweise an der Vorderachse des Fahrzeuges angeordnet sind, bei stehendem Fahrzeug in eine Winkelstellung zur Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeuges gebracht werden, um auf einem kleinen Territorium die Richtung zu ändern. Dabei werden bei stehendem Fahrzeug die Räder bis zum kompletten Lenkungshub in beide Richtungen der Lenkung durchgedreht. Während dieses Vorgangs bleibt ein kurveninneres Rad der gelenkten Vorderachse ungebremst während gleichzeitig das kurvenäußere Rad der Vorderachse voll gebremst wird. Die Räder der Hinterachse werden in diesem Zeitraum voll blockiert.When vehicles are parked, it is common for the steered wheels of the vehicle, which are usually arranged on the front axle of the vehicle, to be brought into an angular position relative to the straight-ahead direction of the vehicle when the vehicle is stationary, in order to change direction over a small area. When the vehicle is stationary, the wheels are steered in both directions until the steering stroke is complete crazy. During this process, a wheel on the inside of the curve on the steered front axle remains unbraked while at the same time the wheel on the outside of the curve on the front axle is fully braked. The wheels of the rear axle are fully blocked during this period.

In 1 sind die bei der beschriebenen Vorgehensweise auftretenden Kräfte (Kurve 1) dem Parken mit einem beidseitig auf die Räder wirkenden maximalen Bremsdruck (Kurve 2) und dem Parken mit offener Bremse (beide Räder des Vorderachse bleiben ungebremst) in Kurve 3 gegenübergestellt. Dabei werden die an der Zahnstange der Lenkung angreifenden Kräfte in % der maximalen Kraft bei blockierter Achse in Abhängigkeit des Zahnstangenhubes in % des maximalen Lenkhubes gegenübergestellt. In allen drei Varianten werden die Räder der Hinterachse mit einem maximalem Bremsdruck gebremst.In 1 the forces occurring with the procedure described (curve 1) are compared with parking with maximum braking pressure acting on both wheels (curve 2) and parking with the brakes open (both wheels on the front axle remain unbraked) in curve 3. The forces acting on the steering rack are compared in % of the maximum force with a blocked axle depending on the rack stroke in % of the maximum steering stroke. In all three variants, the wheels on the rear axle are braked with maximum braking pressure.

Im Arbeitspunkt A, welcher den maximalen Lenkungshub nach links am kurveninneren Vorderrad charakterisiert, wird bei gleichzeitig vollständig gebremsten Rädern der Vorderachse ein Kraftniveau an der Zahnstange von 100% erreicht (Kurve 2). Wird die Bremse vollständig geöffnet, d.h. beide Räder der Vorderachse sind ungebremst, wird die Kraft an der Zahnstange auf etwa 80 % des ursprünglichen Wertes reduziert (Kurve 3). Die gleiche Wirkung wird erreicht, wenn die Bremse nur auf das kurveninnere, linke Rad der Vorderachse geöffnet wird (Kurve 1). Bei einem maximalen Lenkungshub in die andere Richtung, welcher durch den Arbeitspunkt B angegeben wird, liegen die Kraftniveaus der einseitig und der beidseitig gebremsten Vorderachse aufeinander. Für kleine Zahnstangenhübe (Zahnstangenhub zwischen ca. -50% und +50% des jeweiligen maximalen Zahnstangenhubes) hat das Öffnen der Bremse keine Wirkung. Beim Durchlenken in die andere Richtung kann somit beidseitig gebremst werden, um kurz vor Erreichen des maximalen Zahnstangenhubes auf der anderen Seite die Bremse an dem anderen Rad der Vorderachse zu öffnen.At working point A, which characterizes the maximum steering stroke to the left on the front wheel on the inside of the curve, a force level of 100% is reached on the steering rack (curve 2) with the wheels on the front axle being fully braked at the same time. If the brake is fully released, i.e. both wheels on the front axle are not braked, the force on the rack is reduced to around 80% of the original value (curve 3). The same effect is achieved if the brake is only opened on the inside left wheel of the front axle (curve 1). At a maximum steering stroke in the other direction, which is indicated by the working point B, the force levels of the front axle braked on one side and the front axle braked on both sides are on top of each other. Opening the brake has no effect for small rack strokes (rack stroke between approx. -50% and +50% of the respective maximum rack stroke). When deflecting in the other direction, it is therefore possible to brake on both sides in order to open the brake on the other wheel on the front axle shortly before reaching the maximum rack stroke on the other side.

Der beschriebene Vergleich zeigt, dass das Öffnen der Bremse auf der kurveninneren Seite der Vorderachse, also an dem Rad mit dem größeren Radwinkel genügt, um die auf die Zahnstange wirkende Kraft um annähernd 20% zu reduzieren. Unter dem größeren Radwinkel ist dabei der Radwinkel zu verstehen, der sich beispielsweise bei einem Zahnstangenhub von 5mm unterhalb des maximalen Zahnstangenhubs einstellt. Eine beschriebene Reduzierung der Bremskraft an dem kurveninneren Rad der Vorderachse ist bei einem Servolenksystem einfach über das elektronische Stabilitätsprogramm ESP einstellbar.The comparison described shows that opening the brake on the inside of the curve on the front axle, i.e. on the wheel with the larger wheel angle, is sufficient to reduce the force acting on the rack by almost 20%. The larger wheel angle is to be understood as meaning the wheel angle that occurs, for example, with a rack stroke of 5 mm below the maximum rack stroke. A described reduction in the braking force on the front axle wheel on the inside of the curve can be easily adjusted with a power steering system via the electronic stability program ESP.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102005000701 B4 [0002]

Claims

Method for reducing the steering forces on the steered axle of a vehicle when parking, in which the steerable wheels arranged on the axle are turned depending on a steering angle, characterized in that when the vehicle is stationary, the wheels of the steered axle are turned at an angle to the direction of travel of the vehicle with one of the steerable wheels being braked while the other of the steerable wheels remains unbraked.

procedure after claim 1 , characterized in that the inside wheel remains unbraked, while the outside wheel is blocked at the same time.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the wheels are completely blocked on an unsteered axle of the vehicle.

procedure after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that when the wheels of the steered axle are almost fully turned, one of the steerable wheels is braked while the other of the steerable wheels remains unbraked.