DE19502073A1

DE19502073A1 - Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges, insbesondere eines allradgelenkten Straßenfahrzeuges

Info

Publication number: DE19502073A1
Application number: DE1995102073
Authority: DE
Inventors: Heinrich Fuesl
Original assignee: Kroll Fahrzeugbau Umwelttechnik GmbH
Current assignee: KROLL SPEZIALFAHRZEUGE GMBH, 12489 BERLIN, DE
Priority date: 1995-01-16
Filing date: 1995-01-16
Publication date: 1996-07-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Straßenfahrzeuges, dessen Len kung als Allradlenkung ausgebildet ist und mit seiner Hinterfront einen großen Überstand über die Hinterachse hat, wobei die Lenkung der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeuges über ein zueinander abgestimmtes Lenkverhältnis verfügt und gleichzeitig mit der Lenkbe wegung beginnend, sich aus der Geradeausfahrt bewegend, mit seiner Hinterfront in eine Ausschwenkbewegung versetzt wird.

Es ist bekannt, daß sich allradgelenkte Fahrzeuge bei vollem Einschlag der Lenkung innerhalb eines Wendekreisdurchmessers bewegen, der aus Verkehrssicherheitsgründen und auch aus Gründen der Fahrsicherheit durch die kurvenäußere vordere Stoßstange markiert wird. Bei extrem kleinen Wendekreisdurchmessern entsteht bei so ausgerüsteten Fahrgestellen die Möglichkeit, durch einen im wesentlichen zur Vorderachse starken Lenkeinschlag der Hinterräder sowie durch einen vergrößerten hinteren Rahmenüberhang den Wendekreisdurchmesser mit der Kontur des äußeren Eckpunktes hinten zu markieren. In diesem Falle entsteht eine erhöhte Gefährdung des Straßenverkehrs, weil die Fahrstabili tät beeinträchtigt wird, und das Fahrzeug für den Fahrer, wie auch für die anderen am Straßenverkehr teilnehmenden Personen, unerwartete Reaktionen vollzieht, wie z. B. das plötzliche Ausbrechen des Hecks auf die Überholspur beim Abbiegevorgang von einer breiten Straße in eine enge, rechtwinklige Gasse.

Der Mangel ist nicht durch einen wesentlich stärkeren Lenkeinschlag der Räder vorn gegenüber hinten, sowie kurze Rahmenüberhänge, zu verhindern. Bei einigen Funktions aufbauten, wie z. B. einem Müllfahrzeug, durch hinten liegende Schüttungen und Aggrega te gezwungen, ist ein erheblicher Überhang, z. B. von 2,50 m bis 2,80 m, gemessen von der Achsmitte der Hinterachse, nicht zu verhindern und in Kauf zu nehmen. Derartige Fahrzeuge sind zwar nach wie vor durch eine Allradlenkung sehr wendig, verursachen jedoch im normalen Verkehrsgeschehen gegenüber anderen Verkehrsteilnehmern eine erhöhte Gefährdung.

Es ist weiter bekannt, daß zur Zeit die Abhängigkeit der Hinterachslenkung zur Vorder achslenkung immer einem linearen, also direkt proportionalen Verhältnis entspricht. Das bedeutet, daß auch bei unterschiedlichen, maximalen Einschlagwinkeln der Vorderachse zur Hinterachse, prozentual die Lenkeinschläge immer im gleichen Verhältnis zueinander stehen. Solange der Wendekreisdurchmesser hierbei durch die vordere äußere Stoßstan genecke markiert wird, kann ein derartiges Lenkverhältnis durchaus als optimal angesehen werden. Der Vorgang führt dann sofort zu kritischen Situationen, wenn der Rahmenüber hang ca. 1500 mm überschreitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines Straßenfahr zeuges, dessen Lenkung als Allradlenkung ausgebildet ist und mit seiner Hinterfront einen großen Überstand über die Hinterachse hat, wobei die Lenkung der Vorder- und Hinterach se des Fahrzeuges über ein zueinander abgestimmtes Lenkverhältnis verfügt und gleichzei tig mit der Lenkwegung beginnend, aus der Geradeausfahrt bewegend, mit der Hinterfront in eine Ausschwenkbewegung versetzt wird, zu schaffen, mit dem das durch die Lenkbe wegung der Räder der Hinterachse einsetzende, plötzliche Ausschwenken der Hinterfront des Fahrzeuges vermieden werden kann, ohne die Gesamtauslenkzeit der Hinterachse zu verlängern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lenkbewegung der Räderpaa re der Vorder- und Hinterachse in ihren Bewegungsgeschwindigkeiten unterschiedlich pro portional verlaufen, wobei die Lenkbewegung der Hinterachse gegenüber der der Vorder achse zum Beginn über einen Lenkwinkelabschnitt verlangsamt und im weiteren Verlauf des Auslenkens, wenn die Hinterfront des Fahrzeuges einen Teil des Ausschwenkens bereits vollzogen hat, die Lenkbewegung der Räder der Hinterachse der der Vorderachse nacheilend ausgebildet wird, wobei der Anteil der Geschwindigkeitsverringerung der Lenk bewegung der Räder der Hinterachse im Verlauf des Ausschwenkens immer geringer wird, in seinem Verhältnis zur Lenkgeschwindigkeit in einer Zwischenphase proportional gleich angepaßt verläuft, zum Umschlagen gebracht und dann so beschleunigt wird, daß die Maximalstellung der Auslenkbewegung der Räder beider Achsen zeitgleich erreicht wird.

Es ist im Sinne der Erfindung, daß die Einstellung der gleichen Proportionalität der Lenkgeschwindigkeit der Räder der Hinterachse zu denen der Vorderachse im Mittelbe reich der Lenkbewegung vorgenommen wird, wobei das anfänglich verlangsamte Aus schwenken der Hinterfront beim Erreichen seiner Mittellage nach dem Einstellen der Pro portionalität bis zur Endlage des Ausschwenkens beschleunigt vorgenommen wird.

Ausgestaltet ist die Erfindung dadurch, daß die Größe der gewählten Verzögerung der Lenkbewegung der Größe des Überstandes der Hinterfront des Fahrzeuges angepaßt wird, wobei bei einer zunehmenden Länge des Überstandes des jeweiligen Fahrzeuges die an diesem Fahrzeug für eine Lenkbewegung der Hinterachse einzurichtende Verzögerung der Ausschwenkbewegung im Verhältnis dazu anwächst.

Es ist eine Form der Erfindung, daß die Geschwindigkeit des Nacheilens der Räder der Hinterachse der Verzögerung proportional gleich ist, wenn deren Geschwindigkeitsverände rung in der Mitte des Gesamtverlaufes der Auslenkbewegung eingestellt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung folgt den Gegebenheiten, daß das Lenkverhalten zwischen der Vorder- und der Hinterachse allradgelenkter Fahrzeuge grundsätzlich einem bestimm ten Verhältnis gehorcht. Der Lösung der Aufgabe entsprechend, würde bei einem Fahr zeug die Größe -1- gesetzt, wenn der Rahmenüberhang < 1500 mm beträgt. Bei größeren Rahmenüberhängen steigt die Größe dem Zuwachs des Überhanges entsprechend an. Hierdurch wird sichergestellt, daß in der ersten Hälfte der Lenkeinschlagsbewegung bei Kurvenfahrt der Lenkeinschlag immer noch vom eingeschlagenen Lenkwinkel der Vorder achse direkt abhängig ist, jedoch prozentual erheblich weniger stark einlenkt. Von der zweiten Hälfte der Lenkeinschlagsbewegung bis hin zum Maximalwert beschleunigt sich das Lenkverhalten der Hinterachse entsprechend einer mathematischen Kurve, um beim Maximum der Lenkeinstellung der Räder der Vorderachse den maximalen Einschlagwin kel zeitgleich mit denen der Hinterräder zu erreichen.

Generell läßt sich feststellen, daß bei größer werdendem Überhang der Hinterfront des Fahrzeuges die Verzögerungsrate steigt. Die eigentliche Festlegung der Größe erfolgt unter den o.g. Gesetzmäßigkeiten einerseits sowie andererseits durch die Sicherstellung, daß zumindest in der ersten Hälfte des möglichen Lenkeinschlages der Vorderräder die Kontur des hinteren Rahmenüberhanges den Lenkkreisdurchmesser der vorderen äußeren Stoßstangenecke nicht überfährt.

Durch diese vorteilhafte, neuartige Zuordnung der Lenkeinschläge der Hinterachse ist sichergestellt, daß bei höheren Geschwindigkeiten und bei fast allen normalen Fahrbewe gungen eine maximale Fahr- und Verkehrssicherheit gegeben ist. Nur bei den eigentlichen Rangiervorgängen, bei denen in der Praxis nur der Fahrer maximale Lenkwinkel ansteu ert, ist ein Vollauslenken der Hinterachse möglich und auch gewünscht. Die hierbei nega tiv auftretenden Überlenkungen im hinteren Konturenbereich sind in dieser Situation vollkommen ungefährlich und überschaubar, da sie sich in einem Geschwindigkeitsbereich < 5 km/h abspielen.

Ein starkes Auslenken der Hinterräder ist schon allein dadurch ausgeschlossen, weil größere Lenkbewegungen an der Vorderachse im höheren Geschwindigkeitsbereich nicht denkbar sind.

Folgt bei einem allradgelenkten Fahrzeug die Hinterradlenkung statt einer gradlinigen Proportionalität einem Lenkverhalten in Abhängigkeit einer Funktion, wobei die Größe bei steigendem Überhang der Hinterfront sich erhöht, werden die durch den Rahmenüber hang ungünstigen Auslenkungen des Fahrzeughecks, unter Beibehaltung der vollen Wendigkeit und Manövrierfähigkeit bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, vermieden.

Die erfindungsgemäße Lösung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Zuordnung des Berührungspunktes der vorderen Spurstange sowie des Eckpunktes der Hinterfront im Wendekreisradius des allradgelenkten Fahrzeu ges;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Auslenkung der Vorderräder im Verhältnis zu denen der Hinterräder.

Die Fig. 1 zeigt das Fahrgestell eines Nutzkraftfahrzeuges in einer Untersicht. Dabei ist zu erkennen, daß das Fahrzeug über eine Allradlenkung verfügt. Der Auslenkradius, den das Fahrzeug beim Lenkvorgang überstreicht, ist durch die äußere Stoßstange 4 markiert, wenn die Räder der Hinterachse und der Vorderachse gleichmäßig ausgelenkt sind. Das Fahrzeug 1 hat einen Überhang 9 seiner Aufbauten über die Hinterachse 3 von ca. 1500 mm. Bei normalem proportionalen Lenkeinschlag der Räder der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3 überstreicht die hintere Ecke 5 des Überhanges 9 den gleichen Radius wie die Ecke der vorderen Stoßstange 4. Die Zeichnung stellt dar, daß der Auslenkwinkel α der Räder der Vorderachse 2 und Hinterachse 3 entsprechend den Radien 7; 8 gleich ist. Da der Überhang 9 des Fahrzeuges 1 die angenommene Grundlänge von 1500 mm nicht übersteigt, ist wie bereits dargestellt, eine Überdeckung der Punkte vorhanden, die durch den Eckpunkt der Stoßstange 4 und den Eckpunkt 5 des hinteren Überhanges 9 auf dem Wenderadius markiert wird. Es ist nun selbstverständlich, daß nicht alle Nutzkraftfahrzeu ge einen hinteren Überstand aufweisen, der innerhalb des Bereiches der durch die Erfin dung erkannte Überstandslänge aufweist. Bei diesen Längen des Überhanges, wie sie Fig. 1 darstellt, ist bei einem Auslenken des Fahrzeuges kein größeres Überschwenken seines Überhanges 9 auf die entgegengesetzte Fahrbahn zu erwarten, wenn das Fahrzeug die Ge radeausfahrt verläßt. Die Situation wird dann problematisch, wenn ein Fahrzeug, also ein Nutzfahrzeug mit einem großen Überhang, < 2,00 m oder beispielsweise 2,50 m, beim Verlassen der Geradeausfahrt nach links in eine enge Verkehrsfläche oder Lücke einfahren soll. Entsprechend der Verkehrssituation würde der Fahrer anhalten, die Lenkung betäti gen und das Fahrzeug unter dem Blick vorrangig auf die rechte vordere Stoßstange 4, in die enge Verkehrsfläche einfädeln. Da das Fahrzeug keine große Geschwindigkeit hat oder anhält, beginnt der Fahrer mit einem Lenkmanöver und lenkt die Räder der Vorder- und Hinterachse in einem großen Zug in Richtung der beabsichtigten Kurvenfahrt. Bei diesem Manöver laufen selbstverständlich die Räder der Hinterachse 3 bereits in einer einge schwenkten Stellung aus dem Verlauf der geraden Richtung heraus und schwenken in der Kurvenfahrt die rechte Seite der Fahrbahn. Wenn auch der Fahrer den Verlauf der Hinter räder im Bereich der Fahrspur halten kann so würde jetzt der Fahrzeugüberhang 9 signifi kant die Grenzen der Fahrspur verlassen und mit seiner Kante 5 weit in die danebenliegen de Spur einschwenken. Oftmals ist es so, daß die nebenliegende Spur die Fahrbahn der ent gegenlaufenden Fahrtrichtung ist. Bei Manövern dieser Art würde eine Kollision des Fahr zeuges mit anderen, auf der Nebenspur fahrenden Fahrzeugen, vorprogrammiert sein. Wie betont, wird diese Situation herbeigeführt, wenn das Fahrzeug über eine Allradlenkung verfügt, die Allradlenkung, bezogen auf die Vorder- und Hinterachsen 2; 3, ein proportio nales Lenkverhalten aufweist und der Überhang 9 der Fahrzeugaufbauten mit seiner Ecke 5 weiter als 1500 mm von der Hinterachse herausragt.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Lösung in einer graphischen Darstellung des Verhält nisses des eingestellten Lenkverhaltens der Hinterachse 3 zur Vorderachse 2 im Verlauf t_Al des Lenkvorganges. Die Grafik zeigt, daß, so wie es die erfindungsgemaße Lösung der Aufgabe angibt, das Lenkverhalten der Räder der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3 aufeinander abgestimmt ist. Der Lenkvorgang beginnt im Scheitel des Koordinaten kreuzes bei 0. Der Lenkeinschlag der Vorderachse erfolgt linear und erreicht beim Punkt 1 seine maximalen Größe, deren Erreichen auf der Y-Achse mit der Zahl 100 angegeben ist. Gleichzeitig, mit dem Lenkvorgang der Räder der Vorderachse 2, beginnen die Räder der Hinterachse 3 ihren Lenkvorgang. Sie werden verzögert eingeschwenkt, d. h., sie laufen der Größe des Lenkanschlages der Vorderräder nach. Dabei bewegt sich das Fahr zeug vorn kontinuierlich in den Kurvenbereich und der Überhang schwenkt nur wenig aus. Im weiteren Verlauf der Kurvenfahrt, also bei Überfahren der Längsmittenachse der eigenen Fahrspur, beschleunigt sich der Einschlag der Räder der Hinterachse 3 und der Überhang schwenkt immer stärker nach rechts aus. Dieses Ausschwenken ist jetzt unpro blematisch, da das Fahrzeug die Seitenbegrenzung der nebenliegenden Fahrspur verlassen hat und sich bereits im Einfädelvorgang in die enge Verkehrsfläche befindet. Nun eilen die Räder der Hinterachse 3 in ihre Lenkstellung der bereits größeren Lenkstellung der Räder der Vorderachse 2 nach und erreichen sie in der gleichen Auslenkzeit t_Al 100 an dem Punkt A, d. h., die Radsätze der Hinterachse 3 haben in der gleichen Zeiteinheit ihre maximale Lenkstellung erreicht wie die Vorderräder, trotzdem im ersten Teil des Lenkvor ganges der Lenkeinschlag der Räder der Hinterachse 3 signifikant verlangsamt worden ist, um ein Ausschwenken der Kante 5 des Überhanges 9 auf die nebenliegende Fahrspur zu vermeiden.

Aus praktischer Sicht ist selbstverständlich zu bemerken, daß auch dann, wenn der Lenkausschlag der Vorderräder nicht bei 0 beginnt, d. h., die Allradlenkung ausgeschaltet ist, und die Hinterräder starr geradeauslaufend sind, also das Fahrzeug in diesem Lenkver halten der anzusteuernden engen Verkehrsfläche genähert ist, und die Räder der Vorderach se in einem unbestimmten, zufälligen Lenkeinschlag stehen. Wird dann die Allradlenkung wieder eingeschaltet, stellen sich hier, in einem nicht näher zu erläuternden Steuervorgang des Lenkverhältnisses der Räder der Hinterachse 3 und der Vorderachse 2, die Räder der Hinterachse 3 automatisch in das Lenkverhältnis nach der erfindungsgemäßen Lösung ein.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeug
2 Vorderachse
3 Hinterachse
4 Stoßkante vorn
5 Hinterkante
6 Lenkradius
7; 8 Radeinschlag
9 Überstand
α Einschlagwinkel
t_Al Auslenkzeit
A maximaler Auslenkpunkt

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Straßenfahrzeuges, dessen Lenkung als Allradlenkung ausgebildet ist und mit seiner Hinterfront einen großen Überstand über seine Hinterach se hat, und die Lenkung der Vorder- und Hinterachse über ein zueinander abgestimm tes Lenkverhältnis verfügt, wobei gleichzeitig mit der Lenkbewegung beginnend, das Fahrzeug sich aus der Geradeausfahrt bewegend, mit seiner Hinterfront in eine Aus schwenkbewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkbewegung der Räderpaare der Vorder- und Hinterachse in ihren Bewegungsgeschwindigkeiten indirekt proportional verlaufen, wobei die Lenkbewegung der Hinterachse gegenüber der der Vorderachse zum Beginn über einen Lenkwinkelabschnitt verlangsamt und im weiteren Verlauf des Auslenkens, wenn die Hinterfront des Fahrzeuges einen Teil des Ausschwenkens bereits vollzogen hat, die Lenkbewegung der Räder der Hinterachse der der Vorderachse nacheilend ausgebildet wird, wobei der Anteil der Geschwindig keitsverringerung der Lenkbewegung der Räder der Hinterachse im Verlauf des Ausschwenkens immer geringer wird, in seinem Verhältnis zur Lenkgeschwindigkeit in einer Zwischenphase proportional gleich angepaßt verläuft, zum Umschlagen ge bracht und dann so beschleunigt wird, daß die Maximalstellung der Auslenkbewegung der Räder von beiden Achsen zeitgleich erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der glei chen Proportionalität der Lenkgeschwindigkeit der Räder der Hinterachse zu denen der Vorderachse im Mittelbereich des Verlaufes der Lenkbewegung vorgenommen wird, wobei das anfänglich verlangsamte Ausschwenken der Hinterfront, beim Erreichen sei ner Mittellage nach dem Einstellen der Proportionalität, bis zur Endlage des Aus schwenkens beschleunigt vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gewählten Verzögerung der Lenkbewegung der Größe des Überstandes der Hinterfront des Fahrzeuges angepaßt wird, wobei bei einer zunehmenden Länge des Überstandes eines jeden Fahrzeuges die an diesem Fahrzeug für eine Lenkbewegung der Hinterachse ein zurichtende anfängliche Verzögerung der Ausschwenkbewegung der Hinterräder anwächst.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwin digkeit des Nacheilens der Räder der Hinterachse der Verzögerung proportional gleich ist, wenn deren Wechsel in der Mitte des Gesamtverlaufes der Auslenkbewegung eingestellt wird.