DE102006002986A1

DE102006002986A1 - Chassis for a motor vehicle has a pair of steerable wheels fitted on wheel supports opposite each other and crosswise to the motor vehicle

Info

Publication number: DE102006002986A1
Application number: DE200610002986
Authority: DE
Inventors: Wilfried Leutner; Thomas Pötzl
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-01-21
Filing date: 2006-01-21
Publication date: 2007-08-02

Abstract

During steering angle adjustment at a motor vehicle's low speed of travel and/or its stopping point, a steerable wheel with greater wheel reaction forces has load taken off its maximum steering angle (delta ) increasingly by a device for altering the height of wheel supports.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a chassis for a motor vehicle after Preamble of claim 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.The DE 197 02 241 A1 describes a chassis for a motor vehicle with a pair of steerable wheels, which are held on wheel carriers on a chassis of the motor vehicle and are arranged pivotably about a transverse axis of the motor vehicle. The landing gear further comprises means for changing the height of the wheel carriers relative to the chassis comprising a rotatable stabilizer. The stabilizer is formed as a U-shaped lever, which has a lever connection to a stabilizer spring, which is supported on the vehicle and performs a spring deflection during a pivoting movement of the stabilizer due to an equilateral deflection of the wheel. Due to the stabilizer spring can be made for the suspension targeted coordination of the individual components in terms of traction. About the stabilizer movement, the individual damper and springs are controlled as needed. The stabilizer spring is aligned with the center of the stabilizer and the vehicle, so that dampers and springs on the respective wheel carriers of an axis can be controlled as needed in terms of adjusting the ground clearance and the hardness of the suspension setting, but rolling movements of the vehicle are thus not influenced and also targeted loading and unloading of individual wheels on the wheel carriers is thus not possible.

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.The DE 198 21 209 C2 describes a chassis for a motor vehicle with a similar, U-shaped stabilizer, which is connected via vertical links at its ends, each with a wheel with a wheel. An optional actuatable stabilizer limiter is mechanically connected to the central portion, ie, to the torsion portion of the stabilizer.

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.Of the Limiter leaves Rotational movements of the central stabilizer section in a first Operating condition and limits Rotational movements of the central stabilizer section in a second Operating state on. Further, one is selectively operable second stabilizer limiter mechanically with the central section of the rod-shaped Stabilizer connected. The second limiter allows rotational movements of the central Stabilizer section in a first operating state and limits rotational movements the central stabilizer section in a second operating state one. This is possible the roll stiffness of the suspension between a first, softer roll state and a second, tougher Change roll state. This is done hydraulically by the limiters pinching the stabilizer and the torsion length reduce.

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.Of the DE 199 20 109 A1 is an active chassis for a motor vehicle removable, in which with only one actuator, the functions suspension, roll stabilization, level control and unilateral lowering of a vehicle side of the motor vehicle are realized.

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.Of the DE 20 2005 006 545 U1 is an actuator for active suspension regulation removable, which is associated with each wheel of a chassis of a motor vehicle. He brings longitudinal forces and torques on a handlebar of the wheel carrier and has a torque-generating actuator, which is arranged between a vehicle frame and the handlebar. This can be a roll and pitch compensation while driving the vehicle. By a rectified rotational movement of the axes of rotation of all rotary motors a lifting movement of the vehicle is realized. An opposite pivotal movement of the rear wheels and front wheels associated actuators allows compensation of a pitching motion of the vehicle about the vehicle transverse axis. By opposing rotations of the rotary shafts right or left actuators rolling movements of the vehicle are compensated.

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.The DE 100 43 711 A1 describes an active suspension control, each with an actuator that is assigned to a wheel. This makes it possible to compensate for rolling and pitching movements of the vehicle. In addition, a torque can be generated by defined pressurization of the swing motor, which dampens linkage vibrations.

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.The known landing gear for Motor vehicles are for an active chassis control during the ride of the motor vehicle suitable, but they are not in able to support energy-intensive vehicle parking. Especially in electric steering systems are for the implementation of these parking operations elaborate additional wiring system measures also required the use of such steering systems in heavy Limit vehicles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, dessen Lenkenergiebedarf bei Parkiervorgängen minimiert ist.Of the Invention is based on the object, a chassis for a motor vehicle whose steering energy requirement is minimized during parking operations is.

Die Aufgabe wird mit einem Fahrwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Task is with a chassis with the features of the claim 1 solved.

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.The fact that by the means for changing the height of the wheel at a steering angle adjustment in the direction of maximum steering angle at low speed or at standstill of the Vehicle, the steerable wheel with the larger Radreaktionskräften is increasingly relieved, it is possible to significantly reduce the overall steering force, which, for example, an electric power steering system is relieved and thus can also be used for heavy vehicles. The device for changing the height of the wheel carrier has an actuator preferably for each steerable wheel, and a control and / or regulating device for controlling and / or regulating different, the driving condition of the vehicle influencing properties of the motor vehicle.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.preferred versions emerge from the dependent claims.

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.The steerable wheel with the higher Radreaktionskräften, So with the higher Proportion of the steering force, becomes proportional to the steering angle, preferably in linear dependence from the steering angle, relieved by the device for altitude change. In a particularly preferred embodiment the landing gear is the riot force of this wheel, which is usually the inside wheel is, when reaching the maximum steering angle halved.

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.The steerable wheel with the larger wheel reaction force is from the device for altitude change of the wheel carrier preferably proportional to a steering assist force and / or steering force a servomotor of a steering system of the motor vehicle relieved what corresponds to a demand - oriented relief, which is adaptive to the current parking situation is. The maximum relief of this wheel can be reached before reaching the maximum steering angle, where already provided a relief in the central region of the steering angle may be, whereby, for example, the sum of the required electrical energy for the Device for changing the height of the wheel carrier and for the electric power steering is reduced. The maximum discharge the steerable wheel with the larger wheel reaction forces may suitably already occur when reaching a steering angle, which is about half of maximum steering angle corresponds.

Der Aktuator der Einrichtung zur Höhenveränderung eines Radträgers kann als aktiver Stabilisator ausgebildet sein oder ein Aktuator eines aktiven Fahrwerks sein.Of the Actuator of the device for height change a wheel carrier can be designed as an active stabilizer or an actuator be an active chassis.

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.In a particularly preferred embodiment of the landing gear are the steerable wheels when parking so from the Device for changing the altitude the wheel carrier charged or relieved that over the entire steering angle range about the same steering force for each steerable wheel must be applied.

Das erfindungsgemäße Fahrwerk eignet sich zur Verringerung des Energiebedarfs eines elektrischen oder hydraulischen Hilfskraft- oder Fremdkraftlenksystems eines Personenkraftwagens oder Nutzkraftwagens, beispielsweise für eine Zahnstangenhilfskraftlenkung.The inventive chassis is suitable for reducing the energy requirement of an electrical or hydraulic power or power steering system of a Passenger car or Nutzkraftwagens, for example, for a rack and pinion power steering.

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.The Invention will now be closer based on an embodiment described and reproduced with reference to the accompanying drawings.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 Die Spurstangenkraft eines Lenksystems an einem Fahrwerk nach dem Stand der Technik, 1 The tie rod force of a steering system on a chassis according to the prior art,

2 Die Spurstangenkraft eines Lenksystems an einem Fahrwerk mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Höhenveränderung der Radträger zu einem Fahrgestell. 2 The tie rod force of a steering system on a chassis with a device according to the invention for changing the height of the wheel carrier to a chassis.

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.In 1 are the tie rod force components F of a bendable steerable wheel (curve A) and a bend inside steerable wheel (curve B) over the steering angle δ in a chassis for a motor vehicle according to the prior art applied. The curves A, B represent the conditions in a parking process again, being changed from a center position or straight-ahead position of the steerable wheels to a maximum steering angle and again to a center position of the steerable wheels ge. When corner wheel inner steerable wheel (curve B) of the tie rod force share is negative, as train prevails, in the outside wheel of the tie rod force share is positive, as there is pressure.

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.The inside bendable steerable wheel needed for one maximum steering angle deflection much more effort than that bendable steerable wheel, because it's the wheel with the bigger wheel reaction forces.

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.In 2 the same parking operation is shown in its influence on the tie rod force components and the tie rod force F of the bendable steerable wheel (curve A) and the bendable inner wheel (curve B) in a chassis according to the invention for a motor vehicle. The inside wheel is relieved by an active relief by the device for changing the height of the wheel carrier to the chassis of the motor vehicle. The relief takes place linearly to the steering angle δ so that at maximum steering angle, the contact force of the inner wheel steerable wheel is halved. Accordingly, the contact force of the bendable steerable wheel on which the wheel reaction forces are smaller increases. Overall, this results in the suspension according to the invention in the sum significantly reduced tie rod force or steering force and reduced energy consumption for a steering system on the chassis according to the invention.

Claims

Chassis for a motor vehicle, with at least one pair of steerable wheels, which are arranged approximately in the transverse direction of the motor vehicle opposite each other on wheel carriers, which are fixed to a chassis of the motor vehicle movable, and with a device for changing the height of the wheel carrier to the chassis, characterized that at a steering angle adjustment with low driving speed and / or stoppage of the motor vehicle in the direction of maximum steering angle (δ), the steerable wheel with the larger Radreaktionskräften is increasingly relieved by the device for changing the height of the wheel.

Suspension according to claim 1, characterized that the steerable wheel is proportional to the larger wheel reaction forces to the steering angle with increasing steering angle (δ) of the height change device is relieved.

Suspension according to claim 1, characterized that the steerable wheel is proportional to the larger wheel reaction forces to a steering assist and / or steering force of a servomotor of a steering system of the motor vehicle is relieved of the device for altitude change.

Suspension according to one of claims 1 to 3, characterized that the steerable wheel with the larger wheel reaction forces before Reaching the maximum steering angle (δ) from the altitude change device is maximally relieved.

Suspension according to claim 4, characterized that the steerable wheel with the larger wheel reaction forces at about half the maximum steering angle of the device for altitude change is maximally relieved.

Suspension according to one of claims 1 to 5, characterized that the device for height change the wheel carrier having a stabilizer.

Suspension according to claim 6, characterized that the stabilizer is an active stabilizer.

Suspension according to one of claims 1 to 7, characterized that the suspension has an active suspension with an actuator for the device elevation change the wheel carrier is.

Suspension according to one of claims 1 to 8, characterized that at a steering angle adjustment of the steerable wheels through the device for height change the wheel carrier the steerable wheels are so charged that over the entire steering angle range about the same steering force for each steerable wheel is applied.

Suspension according to one of claims 1 to 9, characterized that the steerable wheels of an electric or hydraulic power steering system are actuated.

Suspension according to claim 10, characterized that the power steering system is a power steering or power steering system a passenger car or commercial vehicle.

Suspension according to claim 11, characterized that the power steering system is a rack auxiliary power steering.