DE102016001361A1

DE102016001361A1 - Fahrwerksystem für ein Fahrzeug, Fahrzeug mit einem solchen Fahrwerksystem und Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102016001361A1
Application number: DE102016001361.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-02-06
Filing date: 2016-02-06
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Es wird ein Fahrwerksystem (1) für ein Fahrzeug (3) vorgeschlagen, mit – wenigstens einer gelenkten Achse (5), wobei an zwei einander gegenüberliegenden Enden der gelenkten Achse (5) unabhängig voneinander bremsbare Räder (7) angeordnet sind, und mit – einer Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um den Rädern (7) jeweils zugeordnete Bremseinrichtungen separat anzusteuern, wobei – ein Lenkrollradius für wenigstens ein zu bremsendes Rad (7) der unabhängig voneinander bremsbaren Räder (7) veränderbar ist, und wobei – die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um den Lenkrollradius für das zu bremsende Rad (7) parameterabhängig einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerksystem für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrwerksystem und ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs.
Bei Fahrwerksystemen für Kraftfahrzeuge wird ein Lenkrollradius gelenkter Räder typischerweise negativ ausgeführt, sodass der Radaufstandspunkt näher an einer Fahrzeugmittellängsachse angeordnet ist, als ein Lenkachsendurchstoßpunkt durch eine Fahrbahnebene. Hierdurch ergeben sich insbesondere Vorteile in Hinblick auf eine Stabilisierung des Fahrzeugs bei einem einseitigen Bremseingriff. Zukünftig werden sogenannte pilotierte Fahrfunktionen, die insbesondere ein automatisches Fahren von Kraftfahrzeugen ohne Eingriff eines Fahrers ansprechen, immer wichtiger. Dabei muss für eine automatisierte Lenkung des Fahrzeugs eine Rückfallebene bereitgestellt werden, die aktiv wird, wenn ein Primärlenksystem nicht verfügbar ist und somit die pilotierte Fahraufgabe nicht erfüllen kann. Während grundsätzlich einseitige Bremseingriffe zur Erzeugung eines Fahrzeuggiermoments und damit einer Lenkbewegung geeignet erscheinen, wirkt sich jedoch der für sich genommen stabilisierend wirkende, negative Lenkrollradius zumindest störend auf eine Lenkung durch einseitigen Bremseingriff aus und kann dessen Effekt nahezu oder sogar ganz verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerksystem, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrwerksystem und ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Insbesondere soll es mithilfe des Fahrwerksystems, bei dem Fahrzeug und im Rahmen des Verfahrens möglich sein, das Fahrzeug durch einseitigen Bremseingriff zu lenken, insbesondere als Rückfallebene für den Ausfall eines Primärlenksystems.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Fahrwerksystem für ein Fahrzeug geschaffen wird, welches wenigstens eine gelenkte Achse aufweist, wobei an zwei – entlang der gelenkten Achse gesehen – gegenüberliegenden Enden der gelenkten Achse unabhängig voneinander bremsbare Räder angeordnet sind. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, um den Rädern jeweils zugeordnete Bremseinrichtungen separat anzusteuern. Dabei ist ein Lenkrollradius für ein zu bremsendes Rad der unabhängig voneinander bremsbaren Räder, vorzugsweise für jedes der Räder, veränderbar, und die Steuereinrichtung ist eingerichtet, um den Lenkrollradius für das zu bremsende Rad parameterabhängig einzustellen. Somit ist es möglich, den Lenkrollradius in für eine pilotierte Fahraufgabe geeigneter Weise einzustellen, insbesondere zu verändern oder gegebenenfalls auch konstant zu halten, um die pilotierte Fahraufgabe durchführen zu können. Dabei ist es insbesondere möglich, für ein Lenken des Fahrzeugs einen anderen Lenkrollradius zu wählen als für eine Stabilisierung des Fahrzeugs durch einseitigen Bremseingriff. Insbesondere ist es möglich, einen positiven Lenkrollradius zu wählen, um das Fahrzeug durch einseitigen Bremseingriff zu lenken, wobei ein negativer Lenkrollradius gewählt werden kann, um das Fahrzeug durch einseitigen Bremseingriff stabilisieren zu können, insbesondere im Rahmen eines elektronischen Stabilitätsprogramms.
Unter einem Fahrzeug wird hier insbesondere ein Kraftfahrzeug verstanden. Das Kraftfahrzeug kann als Personenkraftwagen, als Lastkraftwagen oder als Nutzfahrzeug ausgebildet sein. Auch eine andere geeignete Ausgestaltung des Fahrzeugs ist möglich, beispielsweise als Schienenfahrzeug oder als Amphibienfahrzeug.
Unter einer gelenkten Achse wird hier insbesondere eine Fahrzeugachse verstanden, an welcher Räder lenkbar vorgesehen sind. Dabei ist der Begriff „Achse” insbesondere als gedachte Fahrzeugachse zu verstehen, die sich insbesondere senkrecht zu einer Vorwärts-Fahrtrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Die beiden, der Achse zugeordneten Räder müssen nicht notwendig mechanisch über eine materielle Achse miteinander verbunden sein, vielmehr kann auch eine Einzelradaufhängung vorgesehen sein. Es ist möglich, dass es sich bei der gelenkten Achse um eine angetriebene Achse handelt. Es ist aber auch möglich, dass die gelenkte Achse eine nicht-angetriebene Achse des Fahrzeugs ist. Ein Fahrzeug kann mehr als eine gelenkte Achse aufweisen. Es ist möglich, dass die wenigstens eine gelenkte Achse genau zwei oder mehr als zwei Räder aufweist. Insbesondere ist es möglich, dass der gelenkten Achse zwei an gegenüberliegenden Enden derselben vorgesehene Radgruppen mit mehr als einem Rad pro Radgruppe zugeordnet sind, wobei jede Radgruppe dann unabhängig von der jeweils anderen Radgruppe bremsbar ist. Lenkbare Radgruppen können beispielsweise bei Nutzfahrzeugen, insbesondere schweren Traktoren, eingesetzt werden.
Unter einer Bremseinrichtung ist allgemein eine Einrichtung zu verstehen, die geeignet und eingerichtet ist, um ein Rad zu bremsen. Dabei kann die Bremseinrichtung unmittelbar an dem Rad angeordnete Bremsmittel, beispielsweise Bremssattel und Bremsscheibe, aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass die Bremseinrichtung Bremsmittel aufweist, die von dem Rad beabstandet angeordnet sind und beispielsweise auf eine Teilachse der dann materiell vorhandenen, gelenkten Achse wirken. Die Bremseinrichtung kann aber auch Bremsmittel aufweisen, die auf Getriebeteile, beispielsweise auf ein Differenzialgetriebe, wirken. Wichtig ist nur, dass die Bremseinrichtung in der Lage ist, einem Rad ein Bremsmoment mitzuteilen.
Dabei sind die Bremseinrichtungen insbesondere ausgebildet, um die Räder separat zu bremsen. Dies bedeutet insbesondere, dass jedem Rad oder jeder Radgruppe jeweils unabhängig von dem anderen Rad oder der anderen Radgruppe ein Bremsmoment mitgeteilt werden kann.
Unter einem Lenkrollradius, der auch als Lenkrollhalbmesser bezeichnet wird, wird ein Abstand einer gedachten, verlängerten Linie der Lenkachse, um welche ein Rad bei einer Lenkbewegung verschwenkt wird, gemessen in dem Durchstoßpunkt der verlängerten Lenkachse auf einer Fahrbahn, zu einem Radaufstandspunkt verstanden. Unter einem Radaufstandspunkt wird insbesondere der Schwerpunkt der Einleitung der über das Rad oder den Reifen vermittelten Fahrzeugkräfte in die Fahrbahn und/oder der Mittelpunkt der Radaufstandsfläche des Rades verstanden. Der Lenkrollradius ist negativ, wenn der Durchstoßpunkt der Lenkachse – senkrecht zu einer Fahrzeugmittellängsachse gemessen – weiter von der Fahrzeugmittellängsachse entfernt ist, als der Radaufstandspunkt. Der Lenkrollradius ist positiv, wenn der Radaufstandspunkt weiter von der Fahrzeugmittellängsachse entfernt ist als der Durchstoßpunkt der Lenkachse, und der Lenkrollradius ist null, wenn der Durchstoßpunkt der Lenkachse und der Radaufstandspunkt – senkrecht zur Fahrzeugmittellängsachse gesehen – zusammenfallen. Der Lenkrollradius wird insbesondere durch den Radsturz, die Spreizung der Lenkachsen, und eine Einpresstiefe der Radfelge bestimmt.
Es ist möglich, dass der Lenkrollradius für die Räder gekoppelt veränderbar ist, insbesondere gleich- oder gegensinnig, es ist aber auch möglich, dass der Lenkrollradius für jedes der Räder separat, also unabhängig von dem jeweils anderen Rad, veränderbar ist.
Der Erfindung liegt im Wesentlichen der folgende Gedanke zugrunde: Wird einseitig ein Bremsmoment in ein Rad einer gelenkten Achse eingeleitet, so wirkt eine Bremskraft im Radaufstandspunkt des Rades. Diese Bremskraft führt zu zwei verschiedenen Drehmomenten: Zum einen bewirkt sie ein Fahrzeuggiermoment, welches durch den Abstand des Radaufstandspunktes zu einem Schwerpunkt des Fahrzeugs einerseits und das wirkende Bremsmoment andererseits bestimmt ist. Zum anderen bewirkt es ein Rad-Schwenkmoment, welches durch den Lenkrollradius, also den Abstand zwischen dem Radaufstandspunkt und dem Durchstoßpunkt der Lenkachse auf der Fahrbahn einerseits und das wirkende Bremsmoment andererseits bestimmt ist. Diese beiden Drehmomente können gleich- oder gegensinnig ausgerichtet sein.
Soll ein Fahrzeug – beispielsweise bei einem durchdrehenden, angetriebenen Rad einer gelenkten Achse – stabilisiert werden, wird das Antriebsmoment des durchdrehenden Rads vorzugsweise durch einseitigen Bremseingriff abgestützt, um Antriebsmoment auf das nicht durchdrehende Rad der gelenkten Achse zu leiten. Dabei ergibt sich jedoch ein in diesem Fall unerwünschtes Fahrzeuggiermoment durch den einseitigen Bremseingriff. Dieses wird teilweise oder vollständig ausgeglichen, wenn das Rad-Schwenkmoment dem Fahrzeuggiermoment entgegen gerichtet ist, wodurch das gebremste Rad – in Hinblick auf das Fahzeuggiermoment gesehen – quasi nach kurvenaußen gelenkt wird, sodass die Schwenkbewegung des Rades dem Fahrzeuggiermoment entgegenwirkt.
Soll allerdings eine Lenkbewegung des Fahrzeugs durch einseitigen Bremseingriff initiiert werden, würde bei negativem Lenkrollradius das dem Fahrzeuggiermoment entgegengerichtete Rad-Schwenkmoment ebenfalls zu einer Verschwenkung des Rads nach kurvenaußen führen und damit der Lenkbewegung entgegenwirken. Bei einem positiven Lenkrollradius zeigen allerdings das Fahrzeuggiermoment und das Rad-Schwenkmoment in die gleiche Richtung, sodass das Rad durch den einseitigen Bremseingriff nach kurveninnen geschwenkt wird und damit die durch das Fahrzeuggiermoment initiierte Lenkbewegung unterstützt, sodass das Fahrzeug sicher gelenkt werden kann.
Bei einem Lenkrollradius, der null beträgt, verschwindet das Rad-Schwenkmoment, sodass sich weder eine fahrzeugstabilisierende, noch eine fahrzeugdestabilisierende, noch eine fahrzeuglenkende Schwenkbewegung des Rades ergibt.
Dass der Lenkrollradius für das zu bremsende Rad parameterabhängig eingestellt wird, schließt ein, dass dieser parameterabhängig verändert oder – wenn er bereits passend eingestellt ist – konstant gehalten wird. Eine Einstellung des Lenkrollradius kann insbesondere abhängig von einem gewünschten Kurvenradius, einer momentanen Haftreibung und/oder einer momentanen Schlupfgrenze für das zu bremsende Rad, und/oder abhängig von einer momentanen, pilotierten Fahraufgabe erfolgen. Insbesondere erfolgt die Einstellung des Lenkrollradius vorzugsweise abhängig davon, ob eine pilotierte Lenkung des Fahrzeugs oder eine Fahrzeugstabilisierung durch einseitigen Bremseingriff vorgesehen ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lenkrollradius durch Einstellen des Radaufstandspunkts des zu bremsenden Rades einstellbar ist. Dies ist insbesondere dann, wenn der Durchstoßpunkt der Lenkachse auf der Fahrbahn im Wesentlichen konstant ist, eine geeignete und konstruktiv einfache Möglichkeit, den Lenkrollradius einzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrwerksystem eine Radsturzverstelleinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um einen Radsturz für das zu bremsende Rad, vorzugsweise für jedes der unabhängig voneinander bremsbaren Räder, einzustellen, wobei die Steuereinrichtung mit der Radsturzverstelleinrichtung verbunden und eingerichtet ist, um den Lenkrollradius für das zu bremsende Rad durch Verstellen des Radsturzes des zu bremsenden Rades einzustellen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Drehachse zur Verstellung des Radsturzes nicht in dem Durchstoßpunkt der Lenkachse auf der Fahrbahn angeordnet ist. Eine Radsturzverstellung stellt eine ebenso geeignete wie konstruktiv einfach durchzuführende Möglichkeit dar, um den Radaufstandspunkt und damit den Lenkrollradius zu verändern.
Unter einem Radsturz wird dabei insbesondere ein Winkel zwischen einer Radmittelebene eines Rades und einer senkrecht auf der Fahrbahn stehenden Achse bezeichnet. Es ist möglich, dass der Radsturz für die separat bremsbaren Räder jeweils separat einstellbar ist. Es ist aber auch möglich, dass der Radsturz für die unabhängig voneinander bremsbaren Räder gekoppelt, insbesondere gleichsinnig oder gegensinnig gekoppelt, einstellbar ist. Grundsätzlich genügt es für die hier vorgeschlagene Vorgehensweise, den Radsturz eines Rades, nämlich des zu bremsenden Rades, einzustellen.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Fahrzeug geschaffen wird, welches ein Fahrwerksystem nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Fahrwerksystem erläutert wurden.
Das Fahrzeug ist bevorzugt als Kraftfahrzeug, insbesondere als Personenkraftwagen, als Lastkraftwagen oder als Nutzfahrzeug ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Fahrzeug als Schienenfahrzeug, als Amphibienfahrzeug oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist das Fahrzeug eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um durch separates Bremsen eines Rades der vorzugsweise zwei unabhängig voneinander bremsbaren Räder, und durch parameterabhängiges Einstellen des Lenkrollradius für das gebremste Rad eine Lenkung des Fahrzeugs zu bewirken. Dabei ist die Steuereinrichtung besonders bevorzugt eingerichtet, um eine Lenkung im Rahmen einer pilotierten Fahraufgabe, insbesondere zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs ohne Fahrereingriff, zu bewirken. Die Lenkung des Fahrzeugs durch einseitiges Bremsen ist bevorzugt als Rückfallebene vorgesehen, falls ein eigentlich zur Fahrzeuglenkung im Rahmen der pilotierten Fahraufgabe vorgesehenes Primärlenksystem, welches beispielsweise auf eine elektrische oder hydraulische Servolenkeinrichtung einwirken kann, ausfällt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um eine bestimmte Lenkung des Fahrzeugs zu bewirken, indem ein Bremsmoment für ein zu bremsendes Rad der unabhängig voneinander bremsbaren Räder und der Radsturz für das zu bremsende Rad parameterabhängig aufeinander abgestimmt werden. Unter einer bestimmten Lenkung wird dabei insbesondere ein bestimmter, zu befahrender Kurvenradius verstanden. Es zeigt sich insoweit, dass dieser bestimmte Kurvenradius durch eine Kombination eines einseitig aufgebrachten Bremsmoments einerseits und durch Wahl des Lenkrollradius andererseits bewirkt werden kann. Beispielsweise kann derselbe Kurvenradius bewirkt werden, indem entweder ein kleineres Bremsmoment und dafür ein größerer, positiver Lenkrollradius eingestellt werden, oder indem ein größeres Bremsmoment sowie ein kleinerer, positiver Lenkrollradius eingestellt werden. Insbesondere das Rad-Schwenkmoment stellt sich nämlich als Produkt des wirkenden Bremsmoments im Radaufstandspunkt sowie des Lenkrollradius dar, sodass im Ergebnis eine bestimmte Kurvenfahrt mit bestimmtem Kurvenradius als Trade-Off zwischen dem wirkenden Bremsmoment und dem eingestellten Lenkrollradius dargestellt werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft in einer Situation, in welcher die Haftreibung für das zu bremsende Rad herabgesetzt ist, beispielsweise aufgrund einer schlechten Fahrbahnbeschaffenheit, beispielsweise einem losen Untergrund, Nässe oder Glätte. Es sind in diesem Fall geringere Bremsmomente auf die Fahrbahn übertragbar. Dies kann allerdings ausgeglichen werden, indem der Lenkrollradius entsprechend vergrößert wird. Damit kann auch bei verringerter Bremskraft ein gewünschter Soll-Schwenkwinkel für das Rad eingestellt werden.
Als Parameter für die Abstimmung der Bremskraft für das zu bremsende Rad und des Radsturzes aufeinander kann/können insbesondere ein vorbestimmter Kurvenradius, eine Haftreibung und/oder eine Schlupfgrenze für das zu bremsende Rad herangezogen werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs geschaffen wird, wobei eine Lenkbewegung des Fahrzeugs bewirkt wird, indem ein Rad einer gelenkten Achse separat – also unabhängig von wenigstens einem anderen Rad – gebremst wird, und wobei ein Lenkrollradius für das separat gebremste Rad parameterabhängig eingestellt wird. Dabei wird vorzugsweise in Fahrwerksystem nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet, und/oder es wird ein Fahrzeug nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele gelenkt. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Fahrwerksystem und dem Fahrzeug erläutert wurden.
Unter einer Lenkbewegung des Fahrzeugs ist hier insbesondere eine Kurvenfahrt zu verstehen, insbesondere eine Fahrt mit einem bestimmten Kurvenradius.
Es ist möglich, dass der Lenkrollradius für das gebremste Rad vor dem Bremsen und/oder während des Bremsens des Rades eingestellt wird.
Im Rahmen des Verfahrens ist es auch möglich, dass das Fahrzeug stabilisiert wird, indem ein Rad einer gelenkten Achse separat gebremst wird, wobei der Lenkrollradius für das gebremste Rad parameterabhängig eingestellt wird.
Bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens für eine Lenkung des Fahrzeugs ein positiver Lenkrollradius eingestellt, wobei für eine Stabilisierung des Fahrzeugs ein negativer Lenkrollradius eingestellt wird.
Es ist möglich, dass gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs – ohne Lenkungs- oder Stabilisierungseingriff – ein Lenkrollradius gewählt wird, der null beträgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lenkrollradius abhängig von einem gewünschten Kurvenradius und/oder abhängig von einer momentanen Schlupfgrenze zwischen dem gebremsten Rad und einem Untergrund, auf dem das gebremste Rad abrollt, insbesondere einer Fahrbahn, eingestellt wird. Dadurch ist es möglich, den gewünschten Kurvenradius im Rahmen einer pilotierten Fahrfunktion durch entsprechende Einstellung des Lenkrollradius besonders sicher zu durchfahren. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den Lenkrollradius in Hinblick auf eine momentane Schlupfgrenze, das heißt insbesondere eine momentane Haftreibung des gebremsten Rades, einzustellen und so zur sicheren Durchführung der pilotierten Fahrfunktion beizutragen.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens ein Bremsmoment und der Radsturz für das gebremste Rad parameterabhängig aufeinander abgestimmt werden. Dadurch kann in besonders günstiger Weise eine pilotierte Fahraufgabe auch dann sicher gewährleistet werden, wenn eine Haftreibung oder Schlupfgrenze für das gebremste Rad herabgesetzt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lenkrollradius durch Einstellen des Radaufstandspunktes eingestellt wird. Besonders bevorzugt wird der Lenkrollradius durch Einstellen des Radsturzes des gebremsten Rades eingestellt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass das Fahrzeug mittels des Verfahrens automatisch gelenkt wird. Das Verfahren ist also insbesondere vorgesehen, um das Fahrzeug im Rahmen einer pilotierten Fahrfunktion, insbesondere eines automatisierten Fahrens ohne Eingriff eines Fahrers, zu lenken. Besonders bevorzugt wird das Fahrzeug mittels des Verfahrens bei einem Ausfall oder einem Fehler eines primären Lenksystems oder Primärlenksystems des Fahrzeugs gelenkt. Das Verfahren dient also insbesondere als Rückfallebene bei einer pilotierten Fahraufgabe und/oder einem automatischen Fahren eines Fahrzeugs ohne Fahrereingriff, falls ein primär zur Lenkung des Fahrzeugs vorgesehenes System ausfällt oder einen Fehler aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fahrwerksystems;
2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise des Fahrwerksystems gemäß 1, und
3 eine weitere schematische Darstellung des Fahrwerksystems.
1 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Fahrwerksystems 1 eines Fahrzeugs 3 mit einer gelenkten Achse 5 und zwei an einander gegenüberliegenden Enden der gelenkten Achse 5 angeordneten, unabhängig voneinander bremsbaren Rädern 7, wobei hier nur ein Ende der gelenkten Achse 5 und damit auch nur eines der unabhängig voneinander bremsbaren Räder dargestellt ist. Jedem Rad 7 ist eine nicht dargestellte Bremseinrichtung zugeordnet, und es ist eine ebenfalls nicht dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, um die den Rädern 7 jeweils separat zugeordneten Bremseinrichtungen separat anzusteuern.
In der Figur dargestellt ist auch eine Lenkachse 9, die hier beispielsweise durch einen oberen Drehpunkt 11 und einem unteren Drehpunkt 13 definiert ist. Das Rad 7 ist um die Lenkachse 9 schwenkbar, um eine Lenkbewegung des Fahrzeugs 3 zu bewirken. Wird die Lenkachse 9 gedanklich verlängert, ergibt sich ein Durchstoßpunkt 15 mit einer Fahrbahn 17. Ebenfalls dargestellt ist ein Radaufstandspunkt 19.
Ein Lenkrollradius ist definiert als Abstand zwischen dem Durchstoßpunkt 15 und dem Radaufstandspunkt 19, wobei der Lenkrollradius positiv ist, wenn der Radaufstandspunkt 19 weiter von einer gedachten Fahrzeugmittellängsachse – senkrecht zu der Fahrzeugmittellängsachse gesehen – entfernt angeordnet ist als der Durchstoßpunkt 15. In der Darstellung von 1 weist das Fahrwerksystem 1 einen negativen Lenkrollradius auf, bei dem der Radaufstandspunkt 19 näher an der gedachten Fahrzeugmittelängsachse, also weiter innen angeordnet ist, als der Durchstoßpunkt 15.
2 zeigt eine Darstellung des Fahrwerksystems 1 gemäß 1 mit Blickrichtung von oben, wie in 1 durch die Linie A-A dargestellt. Eine Fahrtrichtung (vorwärts) ist dabei mit einem Pfeil P gekennzeichnet. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Wird ein einseitiges Bremsmoment in das Rad 7 eingeleitet, greift eine Bremskraft F_B an dem Radaufstandspunkt 19 an. Dies bewirkt die Ausbildung zweier verschiedener Drehmomente an dem Fahrzeug 3, nämlich zum einen einem hier schematisch angedeuteten Fahrzeuggiermoment M_F und zum anderen einem Rad-Schwenkmoment M_R. Bei dem hier dargestellten, negativen Lenkrollradius wird das Rad 7 um den außenliegenden Durchstoßpunkt 15 gegensinnig zu dem Fahrzeuggiermoment M_F verdreht und wirkt somit selbsttätig diesem entgegen. Das Fahrzeug 3 wird somit bei einem der Stabilisierung dienenden, einseitigen Bremseingriff stabilisiert. Für eine pilotierte Lenkung des Fahrzeugs durch einseitigen Bremseingriff ist diese Situation allerdings ungünstig, da der Ausschlag des Rades aufgrund des dem Fahrzeuggiermoment M_F entgegengerichteten Rad-Schwenkmoments M_R in die falsche Richtung, nämlich mit Blick auf eine projektierte Kurve nach Kurvenaußen erfolgt.
Geht man davon aus, dass die Lage des Durchstoßpunkts 15 näherungsweise konstant ist, haben lediglich eine verwendete Rad- oder Reifendimension sowie die Felgeneinpresstiefe eine Auswirkung auf den Lenkrollradius und damit auf die Richtung und die Höhe des wirkenden Rad-Schwenkmoments M_R.
3 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Fahrwerksystems 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Dabei soll das erfindungsgemäße Fahrwerksystem 1 insbesondere eine Lenkungs-Rückfallebene für eine pilotierte Fahrfunktion bereitstellen, ganz besonders für den Fall, dass ein Primärlenksystem nicht verfügbar ist.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Lenkrollradius derart zu beeinflussen, dass es möglich ist, durch einen einseitigen Bremseingriff ein wirksames Fahrzeuggiermoment M_F aufzubauen und in Hinblick auf eine pilotierte Kurvenfahrt zu unterstützen.
Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass der Lenkrollradius für jedes der unabhängig voneinander bremsbaren Räder 7 der gelenkten Achse 5 veränderbar ist, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um den Lenkrollradius für das zu bremsende Rad parameterabhängig einzustellen. Dies erfolgt insbesondere durch Einstellen des Radaufstandspunkts 19, was wiederum dadurch bewirkt wird, dass das Fahrwerksystem 1 hier eine Radsturzverstelleinrichtung 21 aufweist, die bevorzugt eingerichtet ist, um den Radsturz für jedes der separat bremsbaren Räder 7 einzustellen, wobei die Steuereinrichtung mit der Radsturzverstelleinrichtung 21 wirkverbunden und eingerichtet ist, um den Lenkrollradius für das zu bremsende Rad 7 durch Verstellen des Radsturzes des zu bremsenden Rades 7 einzustellen.
Dabei ist in 3 ein Drehpunkt 23 für die Radsturzverstellung eingezeichnet, wobei durch Verstellen des Radsturzes der Radaufstandspunkt 19 derart verschoben werden kann, dass sich ein positiver Lenkrollradius für einen ersten Radaufstandspunkt 19a, ein neutraler Lenkrollradius für einen zweiten Radaufstandspunkt im Durchstoßpunkt 15, oder ein negativer Lenkrollradius für einen dritten Radaufstandspunkt 19b ergibt. Durch die Einstellung der Lage des Radaufstandspunktes 19 relativ zu dem Durchstoßpunkt 15 und der damit einhergehenden Veränderung des Lenkrollradius kann nun ein rechtsdrehendes, ein linksdrehendes oder kein Rad-Schwenkmoment aufgebaut werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Sollfahrtrichtung zu regeln.
In 3 ist das Rad 7 mit dem im Vergleich zu 1 unveränderten, negativen Lenkrollradius und dem dritten Radaufstandspunkt 19b durchgezogen dargestellt, wobei das Rad 7 mit einem verschobenen Radaufstandspunkt 19a, der zu einem positiven Lenkrollradius führt, gestrichelt dargestellt ist. Dies gilt ebenso für das Detail B in 3, welches die Zusammenhänge nochmals näher zeigt, wobei die Radsturzverstellung um den Drehpunkt 23 durch einen Doppelpfeil DP dargestellt ist, und wobei der positive Lenkrollradius hier als Strecke c eingezeichnet ist.
Die Steuereinrichtung ist bevorzugt eingerichtet, um durch separates Bremsen eines Rades 7 der zwei Räder und durch parameterabhängiges Einstellen des Lenkrollradius eine Lenkung des Fahrzeugs 3 zu bewirken. Sie ist insbesondere eingerichtet, um eine bestimmte Lenkung des Fahrzeugs 3 zu bewirken, indem ein Bremsvorgang für ein zu bremsendes Rad 7 und der Radsturz für dieses zu bremsende Rad 7 parameterabhängig aufeinander abgestimmt werden. Dabei kann der Lenkrollrollradius insbesondere abhängig von einem gewünschten Kurvenradius und/oder von einer momentanen Schlupfgrenze zwischen dem gebremsten Rad 7 und einem Untergrund, auf dem das gebremste Rad 7 abrollt, insbesondere der Fahrbahn 17, eingestellt werden.
Es kann also in vorteilhafter Ausführung eine kombinierte Regelung aus Bremskrafthöhe und Lenkrollradius ausgeführt werden, um beispielsweise auch bei kleinen absetzbaren Bremskräften aufgrund herabgesetzter Schlupfgrenze noch hohe Rad-Schwenkmomente zu erzeugen. Dies ist von Vorteil, wenn beispielsweise aufgrund der Fahrbahnbeschaffenheit – beispielsweise loser Untergrund – oder aufgrund von Witterungsbedingungen – beispielsweise Nässe oder Glätte – der Kraftschluss zwischen der Fahrbahn 17 und dem Rad 7 nur geringe übertragbare Bremskräfte zulässt. Dadurch wären an sich nur geringe gewünschte Rad-Schwenkmomente möglich. Wird der Lenkrollradius zur Kompensation der geringen Längskraft nun entsprechend erhöht, kann bei gleicher, geringer Bremskraft das Rad-Schwenkmoment erhöht werden und somit der Sollwinkel an den Rädern eingestellt werden.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Lenkrollradius auch zur Stabilisierung des Fahrzeugs 3 durch einseitigen Bremseingriff eingestellt wird, wobei hierzu bevorzugt ein negativer Lenkrollradius gewählt wird. Auch dies erfolgt vorzugsweise durch geeignetes Einstellen des Radsturzes.
Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Fahrwerksystem, dem Fahrzeug und dem Verfahren eine sichere, automatische Lenkung bereitgestellt werden kann, die insbesondere bei einem Ausfall oder einem Fehler eines primären Lenksystems als Rückfallebene für eine pilotierte Fahrfunktion verwendet werden kann.

Claims

Fahrwerksystem (1) für ein Fahrzeug (3), mit – wenigstens einer gelenkten Achse (5), wobei an zwei einander gegenüberliegenden Enden der gelenkten Achse (5) unabhängig voneinander bremsbare Räder (7) angeordnet sind, und mit – einer Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um den Rädern (7) jeweils zugeordnete Bremseinrichtungen separat anzusteuern, wobei – ein Lenkrollradius für wenigstens ein zu bremsendes Rad (7) der unabhängig voneinander bremsbaren Räder (7) veränderbar ist, und wobei – die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um den Lenkrollradius für das zu bremsende Rad (7) parameterabhängig einzustellen.
Fahrwerksystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkrollradius durch Einstellen eines Radaufstandspunktes (19) des zu bremsenden Rads (7) einstellbar ist.
Fahrwerksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerksystem (1) eine Radsturzverstelleinrichtung (21) aufweist, die eingerichtet ist, um einen Radsturz für das zu bremsende Rad (7) einzustellen, wobei die Steuereinrichtung mit der Radsturzverstelleinrichtung (21) wirkverbunden und eingerichtet ist, um den Lenkrollradius für das zu bremsende Rad (7) durch Verstellen des Radsturzes des zu bremsenden Rades (7) einzustellen.
Fahrzeug (3), mit einem Fahrwerksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Fahrzeug (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um durch separates Bremsen eines Rades (7) der unabhängig voneinander bremsbaren Räder (7) und durch parameterabhängiges Einstellen des Lenkrollradius für das gebremste Rad (7) eine Lenkung des Fahrzeugs (3) zu bewirken.
Fahrzeug (3) nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um eine bestimmte Lenkung des Fahrzeugs (3) zu bewirken, indem ein Bremsmoment für ein zu bremsendes Rad (7) der unabhängig voneinander bremsbaren Räder (7) und ein Radsturz für das zu bremsende Rad (7) parameterabhängig aufeinander abgestimmt werden.
Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs (3), insbesondere mit einem Fahrwerksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, und/oder zum Lenken eines Fahrzeugs (3) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei – eine Lenkbewegung des Fahrzeugs (3) bewirkt wird, indem – ein Rad (7) einer gelenkten Achse (5) separat gebremst wird, und wobei – ein Lenkrollradius für das separat gebremste Rad (7) parameterabhängig eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkrollradius abhängig von einem gewünschten Kurvenradius und/oder einer momentanen Schlupfgrenze zwischen dem gebremsten Rad (7) und einem Untergrund, auf dem das gebremste Rad (7) abrollt, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkrollradius durch Einstellen eines Radaufstandspunkts (19), insbesondere durch Einstellen eines Radsturzes, für das gebremste Rad (7) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (3) mittels des Verfahrens automatisch gelenkt wird, insbesondere bei einem Ausfall oder einem Fehler eines primären Lenksystems des Fahrzeugs (3).