DE102006002986A1 - Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Paar lenkbarer Räder, die etwa in Querrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüber an Radträgern angeordnet sind, welche an einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs bewegbar festgelegt sind, und mit einer Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger zu dem Fahrgestell.
Um ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, dessen Lenkenergiebedarf bei Parkiervorgängen minimiert ist, ist vorgesehen, dass bei einer Lenkwinkelverstellung in Richtung maximalen Lenkwinkels (δ) das lenkbare Rad mit den größeren Radreaktionskräften durch die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger zunehmend entlastet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die DE 197 02 241 A1 beschreibt ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug mit einem Paar lenkbarer Räder, die an Radträgern an einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs gehalten sind und daran um eine Querachse des Kraftfahrzeugs schwenkbar angeordnet sind. Das Fahrwerk weist ferner eine Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger relativ zu dem Fahrgestell auf, die einen drehbaren Stabilisator umfasst. Der Stabilisator ist als U-förmiger Hebel gebildet, der zu einer Stabilisatorfeder eine Hebelanbindung aufweist, die sich an dem Fahrzeug abstützt und bei einer Schwenkbewegung des Stabilisators infolge einer gleichseitigen Einfederung der Radträger einen Federweg ausführt. Durch die Stabilisatorfeder kann für das Fahrwerk eine gezielte Abstimmung der einzelnen Komponenten hinsichtlich der Traktion vorgenommen werden. Über die Stabilisatorbewegung werden die einzelnen Dämpfer und Federn bedarfsgerecht angesteuert. Die Stabilisatorfeder ist zur Mitte des Stabilisators und des Fahrzeugs ausgerichtet, sodaß Dämpfer und Federn an den jeweiligen Radträgern einer Achse zwar in Bezug auf die Einstellung der Bodenfreiheit und der Härte der Fahrwerkseinstellung bedarfsgerecht angesteuert werden können, aber Rollbewegungen des Fahrzeugs damit nicht beeinflussbar sind und auch eine gezielte Belastung und Entlastung einzelner Räder an den Radträgern damit nicht möglich ist.
• Die DE 198 21 209 C2 beschreibt ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug mit einem ähnlichen, U-förmigen Stabilisator, der über vertikale Lenker an seinen Enden mit je einem Radträger mit einem Rad verbunden ist. Ein wahlweise betätigbarer Stabilisator-Begrenzer ist mit dem zentralen Abschnitt, d.h. mit dem Torsionsabschnitt des Stabilisators mechanisch verbunden.
• Der Begrenzer lässt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnitts in einem ersten Betriebszustand zu und schränkt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnitts in einem zweiten Betriebszustand ein. Ferner ist ein wahlweise betätigbarer zweiter Stabilisator-Begrenzer mechanisch mit dem zentralen Abschnitt des stabförmigen Stabilisators verbunden. Der zweite Begrenzer lässt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnitts in einem ersten Betriebszustand zu und schränkt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnitts in einem zweiten Betriebszustand ein. Hierdurch lässt sich die Rollsteifigkeit der Aufhängung zwischen einem ersten, weicheren Rollzustand und einem zweiten, härteren Rollzustand ändern. Dies erfolgt hydraulisch, indem die Begrenzer den Stabilisator einklemmen und die Torsionslänge verringern.
• Der DE 199 20 109 A1 ist ein aktives Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug entnehmbar, bei welchem mit nur einem Aktuator die Funktionen Federung, Wankstabilisierung, Niveauregulierung und einseitiges Absenken einer Fahrzeugseite des Kraftfahrzeugs realisiert sind.
• Der DE 20 2005 006 545 U1 ist ein Aktuator zur aktiven Fahrwerksregulierung entnehmbar, der jedem Radträger eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Er bringt Längskräfte und Drehmomente auf einen Lenker des Radträgers auf und besitzt ein drehmomenterzeugendes Stellglied, das zwischen einem Fahrzeugrahmen und dem Lenker angeordnet ist. Damit lässt sich während der Fahrt des Fahrzeugs ein Wank- und Nickausgleich darstellen. Durch eine gleichgerichtete Drehbewegung der Drehachsen aller Schwenkmotoren wird eine Hubbewegung des Fahrzeugs realisiert. Eine gegenläufige Schwenkbewegung der den Hinterrädern und Vorderrädern zugeordneten Aktuatoren ermöglicht den Ausgleich einer Nickbewegung des Fahrzeugs um die Fahrzeugquerachse. Durch entgegengerichtete Drehungen der Drehwellen rechter oder linker Aktuatoren werden die Wankbewegungen des Fahrzeugs ausgeglichen.
• Die DE 100 43 711 A1 beschreibt eine aktive Fahrwerksregelung mit je einem Aktuator, der einem Radträger zugeordnet ist. Dadurch lassen sich Wank- und Nickbewegungen des Fahrzeugs ausgleichen. Zudem kann durch definierte Druckbeaufschlagung des Schwenkmotors ein Drehmoment erzeugt werden, welches Lenkerschwingungen dämpft.
• Die bekannten Fahrwerke für Kraftfahrzeuge sind für eine aktive Fahrwerksregelung während der Fahrt des Kraftfahrzeugs geeignet, sie sind jedoch nicht in der Lage energieintensive Parkiervorgänge von Fahrzeugen zu unterstützen. Insbesondere bei Elektrolenksystemen sind für die Durchführung dieser Parkiervorgänge aufwändige Zusatz-Bordnetzmaßnahmen erforderlich, die zudem den Einsatz solcher Lenksysteme bei schweren Fahrzeugen limitieren.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, dessen Lenkenergiebedarf bei Parkiervorgängen minimiert ist.
• Die Aufgabe wird mit einem Fahrwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Dadurch dass durch die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger bei einer Lenkwinkelverstellung in Richtung maximalem Lenkwinkel bei geringer Fahrgeschwindigkeit oder bei Stillstand des Fahrzeugs das lenkbare Rad mit den größeren Radreaktionskräften zunehmend entlastet wird, ist es ermöglicht, die Gesamtlenkkraft deutlich zu reduzieren, wodurch beispielsweise eine elektrische Hilfskraftlenkung entlastet wird und somit auch für schwere Kraftfahrzeuge einsetzbar wird. Die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger weist einen Aktuator vorzugsweise für jedes lenkbare Rad auf, sowie eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung unterschiedlicher, den Fahrzustand des Fahrzeugs beeinflussender Eigenschaften des Kraftfahrzeugs.
• Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Das lenkbare Rad mit den höheren Radreaktionskräften, also mit dem höheren Anteil an der Lenkkraft, wird mit zunehmendem Lenkwinkel proportional, vorzugsweise in linearer Abhängigkeit von dem Lenkwinkel, durch die Einrichtung zur Höhenveränderung entlastet. In einer besonders bevorzugten Ausführung des Fahrwerks wird die Aufstandskraft dieses Rades, das üblicherweise das kurveninnere Rad ist, bei Erreichen des maximalen Lenkwinkels halbiert.
• Das lenkbare Rad mit der größeren Radreaktionskraft wird von der Einrichtung zur Höhenveränderung des Radträgers bevorzugt proportional zu einer Lenkhilfskraft und/oder Lenkkraft eines Servomotors eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs entlastet, was einer bedarfsgerechten Entlastung entspricht, die adaptiv zu der aktuellen Parkiersituation ist. Die maximale Entlastung dieses Rads kann schon vor Erreichen des maximalen Lenkwinkels erreicht sein, wobei schon eine Entlastung im Mittelbereich des Lenkwinkels vorgesehen sein kann, wodurch beispielsweise die Summe der benötigten elektrischen Energie für die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger und für die elektrische Servolenkung verringert ist. Die maximale Entlastung des lenkbaren Rads mit den größeren Radreaktionskräften kann zweckmäßigerweise schon bei Erreichen eines Lenkwinkels erfolgen, der etwa der Hälfte des maximalen Lenkwinkels entspricht.
• Der Aktuator der Einrichtung zur Höhenveränderung eines Radträgers kann als aktiver Stabilisator ausgebildet sein oder ein Aktuator eines aktiven Fahrwerks sein.
• In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Fahrwerks werden die lenkbaren Räder beim Parkieren so von der Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger belastet oder entlastet, dass über den gesamten Lenkwinkelbereich etwa dieselbe Lenkkraft für jedes lenkbare Rad aufgebracht werden muss.
• Das erfindungsgemäße Fahrwerk eignet sich zur Verringerung des Energiebedarfs eines elektrischen oder hydraulischen Hilfskraft- oder Fremdkraftlenksystems eines Personenkraftwagens oder Nutzkraftwagens, beispielsweise für eine Zahnstangenhilfskraftlenkung.
• Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
• In der Zeichnung zeigt:
• 1 Die Spurstangenkraft eines Lenksystems an einem Fahrwerk nach dem Stand der Technik,
• 2 Die Spurstangenkraft eines Lenksystems an einem Fahrwerk mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger zu einem Fahrgestell.
• In 1 sind die Spurstangenkraftanteile F eines kurvenäußeren lenkbaren Rades (Kurve A) und eines kurveninneren lenkbaren Rades (Kurve B) über den Lenkwinkel δ bei einem Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug nach dem Stand der Technik aufgetragen. Die Kurven A, B geben die Verhältnisse bei einem Parkiervorgang wieder, wobei von einer Mittenstellung oder Geradeausfahrtstellung der lenkbaren Räder zu einem maximalen Lenkwinkel und wieder zu einer Mittenstellung der lenkbaren Räder ge wechselt wurde. Beim kurveninneren lenkbaren Rad (Kurve B) ist der Spurstangenkraftanteil negativ, da Zug herrscht, beim kurvenäußeren Rad ist der Spurstangenkraftanteil positiv, da Druck herrscht.
• Das kurveninnere lenkbare Rad benötigt für einen maximalen Lenkwinkelausschlag wesentlich mehr Kraftaufwand als das kurvenäußere lenkbare Rad, da es das Rad mit den größeren Radreaktionskräften ist.
• In 2 ist derselbe Parkiervorgang in seinem Einfluss auf die Spurstangenkraftanteile und die Spurstangenkraft F des kurvenäußeren lenkbaren Rades (Kurve A) und des kurveninneren lenkbaren Rades (Kurve B) bei einem erfindungsgemäßen Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Das kurveninnere Rad wird durch eine aktive Entlastung durch die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger zu dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs entlastet. Die Entlastung erfolgt linear zum Lenkwinkel δ so, dass bei maximalem Lenkwinkel die Aufstandskraft des kurveninneren lenkbaren Rades halbiert ist. Entsprechend erhöht sich die Aufstandskraft des kurvenäußeren lenkbaren Rades, an dem die Radreaktionskräfte kleiner sind. Insgesamt ergibt sich dadurch bei dem erfindungsgemäßen Fahrwerk eine in der Summe deutlich reduzierte Spurstangenkraft oder Lenkkraft und ein reduzierter Energieverbrauch für ein Lenksystem an dem erfindungsgemäßen Fahrwerk.

Claims (12)

1. Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Paar lenkbarer Räder, die etwa in Querrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüber an Radträgern angeordnet sind, welche an einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs bewegbar festgelegt sind, und mit einer Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger zu dem Fahrgestell, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Lenkwinkelverstellung mit geringer Fahrgeschwindigkeit und/oder Stillstand des Kraftfahrzeugs in Richtung maximalem Lenkwinkel (δ) das lenkbare Rad mit den größeren Radreaktionskräften durch die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger zunehmend entlastet ist.
2. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lenkbare Rad mit den größeren Radreaktionskräften proportional zu dem Lenkwinkel mit zunehmendem Lenkwinkel (δ) von der Einrichtung zur Höhenveränderung entlastet ist.
3. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lenkbare Rad mit den größeren Radreaktionskräften proportional zu einer Lenkhilfskraft und/oder Lenkkraft eines Servomotors eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs von der Einrichtung zur Höhenveränderung entlastet ist.
4. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das lenkbare Rad mit den größeren Radreaktionskräften vor Erreichen des maximalen Lenkwinkels (δ) von der Einrichtung zur Höhenveränderung maximal entlastet ist.
5. Fahrwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das lenkbare Rad mit den größeren Radreaktionskräften bei etwa dem halben maximalen Lenkwinkel von der Einrichtung zur Höhenveränderung maximal entlastet ist.
6. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger einen Stabilisator aufweist.
7. Fahrwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator ein aktiver Stabilisator ist.
8. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk ein aktives Fahrwerk mit einem Aktuator für die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger ist.
9. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Lenkwinkelverstellung der lenkbaren Räder durch die Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger die lenkbaren Räder so belastet sind, dass über den gesamten Lenkwinkelbereich etwa dieselbe Lenkkraft für jedes lenkbare Rad aufgebracht ist.
10. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lenkbaren Räder von einem elektrischen oder hydraulischen Servolenksystem betätigt sind.
11. Fahrwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Servolenksystem ein Hilfskraft- oder Fremdkraftlenksystem eines Personenkraftwagens oder Nutzkraftwagens ist.
12. Fahrwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskraftlenkung eine Zahnstangenhilfskraftlenkung ist.