DE3941464A1

DE3941464A1 - Lenksystem eines personenkraftwagens mit lenkbaren vorder- und hinterraedern

Info

Publication number: DE3941464A1
Application number: DE19893941464
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Richter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1990-07-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Personenkraftwagens mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art, wie es beispielsweise aus der DE-OS 34 38 084 bekannt ist.

Bei diesem bekannten Lenksystem wird der bei Betätigung des Lenkrades ausgelöste Radeinschlag der Hinterräder grundsätzlich in üblicher Weise fahrgeschwindigkeitsabhängig derart gesteuert, daß die Hinterräder unterhalb eines vorgegebenen Bezugswertes der Fahrgeschwindigkeit gegensinnig und oberhalb dieses Bezugs wertes gleichsinnig zu den Vorderrädern eingeschlagen werden, wobei das Größenverhältnis (Winkelverhältnis) zwischen dem Radeinschlag der Hinterräder und dem der Vorderräder fahrgeschwin digkeitsabhängig variiert. Durch diese bekannte prinzipielle Auslegung des Lenksystem soll im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen mit nur einer lenkbaren Fahrzeugachse u.a. eine Verringerung des Wendekreises und - bei niedrigeren Geschwindigkeiten - eine Vergrößerung der Wendigkeit beim Befahren von Straßen mit sehr engen Kurven sowie - bei höheren Fahrgeschwindigkeiten - ein verbesserter Geradeauslauf und ein besseres Ansprechver halten auf die Steuerung erreicht werden.

Beim bekannten Lenksystem ist zusätzlich eine manuell betätigbare Schalteinrichtung vorgesehen, mit der es möglich ist, für den unteren Fahrgeschwindigkeitsbereich die übliche gegensinnige Auslenkung der Hinterräder mit fahrgeschwindigkeitsabhängigem Winkelverhältnis zwischen Vorderrad- und Hinterradeinschlag zu sperren und statt dessen ein festes, d.h. konstantes und insbesondere positives Winkelverhältnis einzustellen, bei dem also Vorder- und Hinterräder gleichsinnig eingeschlagen werden.

Durch die Möglichkeit, die Hinterräder bei niedriger Fahrgeschwin digkeit gleichsinnig statt wie sonst üblich gegensinnig zu den Vorderrädern auslenken zu können, soll es dem Fahrzeugführer leichter gemacht werden, sein Fahrzeug in eine Reihe von in Längsrichtung parkenden Wagen einzuparken oder aber seitlich an einen benachbarten Gegenstand heranzufahren; es ist wohl daran gedacht, das Fahrzeug in dieser speziellen Betriebssituation mit gleichsinnig eingeschlagenen Vorder- und Hinterrädern im speziell bei Flur- und Baufahrzeugen bekannten sogenannten "Hunde- oder Krebsgang" schräg in die seitliche Parklücke einzu fahren.

Beim bekannten Fahrzeug wird nach Bedarf durch Druck auf eine von mehreren Wahltasten eines von mehreren in einem Bordcomputer (Mikroprozessorsystem) gespeicherten festen Winkelverhältnissen angewählt, wodurch - sofern die Fahrgeschwindigkeit unterhalb des vorgegebenen Bezugswertes liegt oder aber z.B. die Rückwärts fahrstufe bzw. die niedrigste Vorwärtsfahrstufe eingeschaltet ist - im Bordrechner das normalerweise ablaufende Steuerprogramm, durch welches die Hinterräder an sich gegensinnig ausgelenkt werden würden, gesperrt wird und statt dessen mit dem ausgewählten festen und gewünschtenfalls positiven Winkelverhältnis betrieben wird, so daß die Hinterräder nunmehr gleichsinnig ausgelenkt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Lenksystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art weiter zu verbessern, um ein Einparken auf engstem Raum zu ermöglichen und weiter zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentan spruchs gelöst.

Erfindungsgemäß werden also die Vorder- und Hinterräder zum bzw. beim Einparken in eine Parklücke innerhalb einer Reihe von in Längsrichtung parkenden Fahrzeugen gleichsinnig und gleich stark eingeschlagen, und zwar abwechselnd in die eine und in die andere Richtung, wobei gleichzeitig mit dem Richtungs wechsel des Radeinschlages ein Fahrtrichtungswechsel durchgeführt wird. Das Fahrzeug wird somit abwechselnd schräg nach vorn und schräg nach hinten bewegt, und zwar so lange, bis es innerhalb der seitlichen Parklücke steht.

Dieser Parkvorgang läuft automatisch ab, indem durch die manuelle Betätigung der Schalteinrichtung eine elektronische Steuer und Regeleinrichtung aktiviert wird, welche in Verbindung bzw. mit Hilfe von bekannten Mikroprozessoren (Bordrechner) Stellglieder sowohl der Lenkung als auch des Wechselgetriebes, der Motor-Kraft stoffversorgung und der Betriebsbremse selbsttätig verstellt, und zwar in der Weise, daß die Vorder- und Hinterräder abwechselnd gleichsinnig und gleich stark in die eine und in die andere Richtung ausgelenkt werden, gleichzeitig mit dem Radeinschlag wechsel abwechselnd der niedrigste Vorwärtsgang bzw. die niedrigste Vorwärtsfahrstufe und der Rückwärtsgang bzw. die Rückwärtsfahrstufe des Wechselgetriebes eingelegt wird und damit verbunden das Fahrzeug abwechselnd auf z.B. 2 m/s beschleunigt und anschließend wieder abgebremst wird.

Durch das abwechselnd gleichsinnige und -starke Einschlagen der Vorder- und Hinterräder bei gleichzeitigem Wechsel der Fahrtrichtung bewegt sich das Fahrzeug im Hunde- bzw. Krebsgang praktisch quer zu seiner Längsachse, wie dies in Fig. 1 prin zipienhaft angedeutet ist. Dieses Parkiermanöver ist offensicht lich fast so effektiv wie der - für Personenkraftwagen praktisch nicht realisierbare - bekannte Vorschlag, die Räder eines Fahrzeu ges um 90° zu drehen und das Fahrzeug dann quer zu bewegen.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem ausgestattetes Fahrzeug kann auf engstem Raum eingeparkt werden, ohne daß das Fahrzeug dabei mit seinem Fahrzeugheck oder seinem Fahrzeugbug in den fließenden Verkehr störend ausschwenkt. Der Netto-Platzbedarf für den Parkiervorgang ist dabei sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung äußerst gering. Der zusätzlich zu den eigentlichen Fahrzeugabmessungen benötigte Platzbedarf für den Parkiervorgang liegt in Fahrzeuglängsrichtung nur in der Größenordnung von etwa 0,5 m und in Fahrzeugquerrichtung gering fügig mehr als die Fahrzeugbreite. ln Längsrichtung werden dabei nur etwa 0,3 m für den eigentlichen Parkier- bzw. Rangier betrieb benötigt, während zweckmäßigerweise jeweils etwa 0,1 m als Sicherheitsabstand nach vorn und nach hinten vorgehalten werden. In Querrichtung werden in entsprechender Weise aus Sicherheits- und Toleranzgründen zusätzlich etwa 0,1 m benötigt, was individuell jedoch verschieden sein kann.

Die besondere Effektivität des erfindungsgemäßen Lenksystems beim Einparken in eine Parklücke einer Reihe von in Längsrichtung parkenden Fahrzeugen wird deutlich, wenn man den (zusätzlichen) Platzbedarf jeweils mit dem (zusätzlichen) Platzbedarf vergleicht, der für sonst übliche Lenksysteme und Parkierverfahren benötigt wird.

In der Zeichnung sind prinzipienhaft die Verhältnisse dargestellt, wie sie sich beim Längseinparken von Personenkraftwagen mit verschiedenen bekannten Lenksystemen und -verfahren ergeben.

In der Zeichnung zeigen jeweils beim Längseinparken

Fig. 1 einen Personenkraftwagen mit dem erfin dungsgemäßen Lenksystem,

Fig. 2 einen Personenkraftwagen, dessen Lenksystem die Vorder- und Hinterräder beim Längs einparken ohne Richtungswechsel gleich sinnig einschlägt,

Fig. 3 einen Personenkraftwagen, dessen Lenksystem die Vorder- und Hinterräder mit Richtungs wechsel gegensinnig einschlägt und

Fig. 4 einen Personenkraftwagen, dessen Lenk system nur die Hinterräder mit Richtungs wechsel einschlägt.

Dargestellt ist in den Figuren jeweils die mit 1 bezifferte Startposition sowie die mit 1′ bezifferte Endposition des längsein parkenden Personenkraftwagens, wobei die lenkbaren Vorderräder mit 2 und die lenkbaren Hinterräder mit 3 beziffert sind. In Fig. 1 ist zusätzlich eine mit 1′′ bezifferte Zwischenstellung des Fahrzeuges dargestellt.

Ein Vergleich der Figuren zeigt, daß ein mit dem erfindungsge mäßen Lenksystem ausgestatteter Personenkraftwagen beim Längsein parken für das eigentliche Parkiermanöver entscheidend weniger Platz benötigt als die mit bekannten Lenksystemen ausgestatteten allradgelenkten Personenkraftwagen der Fig. 2 bis 4, und zwar sowohl in Längsrichtung als auch - mit Ausnahme des schräg einparkenden Lenksystems der Fig. 2 - in Fahrzeugquerrichtung.

Simulierte Einparkversuche mit einem Fahrzeug von etwa 3,65 m Länge und 1,7 m Breite, dessen lenkbaren Räder beim Parkiermanöver etwa 40 weit eingeschlagen werden, zeigten, daß ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem mit einem zusätzlichen Platzbedarf in Längsrichtung von 0,5 m und in Querrichtung von 1,8 m auskommt, wobei sechs Lenkwinkelwechsel mit entsprechen den Fahrtrichtungswechseln durchgeführt wurden und in Längsrichtung etwa 0,3 m für das eigentliche Parkieren bzw. Rangieren und je etwa 0,1 m vorn und hinten als Sicherheitsabstand eingesetzt wurden.

Im Vergleich dazu ergibt sich für ein gleichartiges Fahrzeug, das entsprechend Fig. 2 ohne Richtungswechsel schräg einparkt, in Längsrichtung ein sehr viel größerer Mehrbedarf, nämlich etwa 2,25 m, von denen wiederum jeweils 0,1 m vorn und hinten als Sicherheitsabstand vorgehalten wurden; in Querrichtung liegt der gleiche Platzbedarf wie beim erfindungsgemäßen Lenk system vor.

Bei einem Lenksystem, dessen Räder entsprechend Fig. 3 mit Richtungswechsel gegensinnig eingeschlagen werden, liegt in Längsrichtung ein zusätzlicher Platzbedarf von etwa 1,1 m und in Querrichtung ein Platzbedarf von etwa 3,2 m vor, der sich dadurch ergibt, daß das Fahrzeug während des Einparkens weit ausschwenkt, was mit dem zusätzlichen Nachteil verbunden ist, daß der fließende Verkehr beeinträchtigt wird oder aber seinerseits den Einparkvorgang stört. Die "Hüllkurve" des einparkenden Fahrzeuges ist strichpunktiert angedeutet und mit 4 bzw. 4′ beziffert.

Bei einem Lenksystem, bei dem gemäß Fig. 4 nur die Hinterräder mit Richtungswechsel eingeschlagen werden, ergibt sich in Längs richtung ein Platzbedarf von etwa 1,3 m und in Querrichtung von etwa 3,1 m, was ebenfalls auf das mit 4 bezifferte Ausschwen ken des Fahrzeughecks zurückzuführen ist.

Der Aufwand zur Realisierung des erfindungsgemäßen Lenksystems bei einem Personenkraftwagen mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern ist vergleichsweise gering, da im wesentlichen auf bereits vorhandene Bauelemente und elektronische Steuer- bzw. Regeleinrich tungen zurückgegriffen werden kann. Die vorhandenen Steuer und Regeleinrichtungen müssen lediglich etwas erweitert und bezüglich ihres Programmablaufs den vorliegenden Erfordernissen angepaßt werden.

Für den selbsttätigen Ablauf des Parkiervorganges wird also im wesentlichen lediglich ein für den einschlägigen Fachmann im Rahmen seines allgemeinen Fachwissens ohne Schwierigkeiten bedarfsgerecht auszulegender und zu bemessender Bordrechner bzw. entsprechendes Mikroprozessorsystem benötigt, von dem - bei entsprechender Aktivierung - durch die manuell betätigbare Schalteinrichtung

a) die Auslenkung der Vorder- und Hinterräder in der beanspruchten Weise gesteuert wird, was sich rein steuerungstechnisch nicht grundsätzlich von den vertrauten elektronisch gesteuerten Vierrad-Lenksystemen unterscheidet,
b) das Antriebsmoment des Fahrmotors für die durchzuführenden Fahrtrichtungswechsel gesteuert wird, wozu zweckmäßigerweise bekannte elektronisch gesteuerte Vergaser- und Einspritzanlagen (sogenannten "E-Gas") eingesetzt werden,
c) zur Durchführung der Fahrtrichtungswechsel unabhängig vom Bremspedal jeweils der Aufbau eines ausreichenden Bremsdrucks gesteuert wird, wozu sich der Einsatz bekannter Bremsdruck steller bzw. -modulatoren, wie sie im Rahmen von elektronisch gesteuerten Antriebsschlupfregeleinrichtungen (ASR) eingesetzt werden, anbietet und
d) zur Durchführung der Fahrrichtungswechsel das abwechselnde Einlegen der niedrigsten Vorwärtsfahrstufe bzw. des niedrigsten Vorwärtsganges und des Rückwärtsganges gesteuert wird.

Zur Ergänzung können Abstandssensoren für den Nahbereich, z.B. auf Ultraschall-, Infrarot-, Radar- oder Laserbasis, eingesetzt werden, um die Größe der Parklücke auszutasten und dem Bordrechner entsprechende Stellsignale zuzuführen.

Claims

Lenksystem eines Personenkraftwagens mit lenkbaren Vorder und Hinterrädern, bei dem mittels einer manuell betätigbaren Schalteinrichtung unterhalb eines im unteren Geschwindigkeitsbe reich liegenden Bezugswertes v ₀ der Fahrgeschwindigkeit oder aber bei eingelegtem Rückwärts- oder niedrigen Vorwärtsgang mindestens ein festes und fahrgeschwindigkeitsunabhängiges positives Winkelverhältnis zwischen Vorderrad- und Hinterradein schlag einstellbar ist, um so durch gleichsinniges Einschlagen der Vorder- und Hinterräder u.a. das Einparken in eine Reihe von in Längsrichtung parkenden Fahrzeugen zu erleichtern, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuer- und Regeleinrich tung (Bordrechner, insbesondere Mikroprozessor), bei deren durch die Schalteinrichtung bewirkter Aktivierung Stellglieder sowohl der Lenkung als auch des Wechselgetriebes (Vorwärts/Rück wärtsgang), der Motor-Kraftstoffversorgung und der Betriebsbremse selbsttätig derart verstellt werden, daß einerseits die Vorder und Hinterräder gleichsinnig und gleich stark (Winkelverhältnis 1), und zwar bis zu einem üblichen maximalen Radeinschlag in der Größenordnung von etwa 45°, abwechselnd in die eine und in die andere Richtung eingeschlagen werden und andererseits gleich zeitig mit jedem Wechsel der Radeinschlagrichtung ein Wechsel der Fahrtrichtung (vorwärts/rückwärts) durchgeführt wird.