DE102008061909A1

DE102008061909A1 - Verfahren zur automatischen Korrektur des Einflusses von Seitenwind auf ein fahrendes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008061909A1
Application number: DE200810061909
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Hartmann (Fh)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Korrektur des Einflusses von Seitenwind (7) auf ein fahrendes Kraftfahrzeug (3). Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Kraftfahrzeug (3) oder ein Aufbau desselben derart ausgerichtet wird, dass eine Seitenwindkraft und/oder ein auf diesen einwirkendes Seitenwindgiermoment zumindest reduziert werden. Hierdurch sollen insbesondere ein stabilisiertes und kraftstoffreduziertes Fahren erreicht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Korrektur des Einflusses von Seitenwind auf ein fahrendes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Aus der DE 10 2004 033 731 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur automatischen Korrektur des Einflusses von Seitenwind auf ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem ein Lenkwinkel des Kraftfahrzeuges sensorisch überwacht und dieser mit einem Stellglied entsprechend korrigiert wird. Zur kostengünstigen Umsetzung des Verfahrens und um insbesondere kurze Reaktionszeiten zu ermöglichen, werden zur Korrektur des Einflusses des Seitenwindes ausschließlich Signale aus einem bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen LDW-System verwendet.
Aus der DE 102 36 331 A1 ist ein weiteres Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Lenksystem bekannt, welches unabhängig von einem vom Fahrer des Fahrzeuges mit seiner Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwinkel mittels eines Aktuators einen Lenkeinschlag zur Kompensation eines Stör-Giermomentes, insbesondere aufgrund eines auf das Fahrzeug einwirkenden Seitenwindes, erzeugen kann. Beim Ausfall des Aktuators wird ein von diesem bereits aufgebrachtes Gegen-Giermoment langsam abgebaut und schrittweise auf den Fahrer übertragen, sodass dieser das Gegenlenken übernehmen kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Verfahren der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere ein verbrauchsreduziertes Fahren des Kraftfahrzeuges bei auftretendem Seitenwind ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, sämtliche Räder eines Kraftfahrzeuges lenkbar auszubilden und bei auftretendem Gegenwind einen Aufbau des Kraftfahrzeuges in Richtung des resultierenden Seitenwindes auszurichten, um damit eine Windangriffsfläche, verbunden mit einer auf das Fahrzeug einwirkenden Seitenwindkraft bzw. verbunden mit einem auf das Fahrzeug einwirkenden Seitenwind-Giermoment zumindest zu reduzieren, vorzugsweise sogar zu eliminieren. Die einzelnen angelenkten Räder des Kraftfahrzeuges fahren dabei weiter entlang einer Fahrbahn, weisen jedoch zur Fahrzeuglängsachse einen entsprechenden Lenkwinkeleinschlag auf, der an die Richtung der Resultierenden aus Fahrtwind und Seitenwind angenähert ist oder dieser vorzugsweise sogar entspricht, sodass die Längsachse des Kraftfahrzeuges nunmehr vorzugsweise parallel zur resultierenden Windrichtung aus Fahrtwind und Seitenwind ist wodurch der Aufbau des Kraftfahrzeuges eine deutlich verringerte Windangriffsfläche bietet, die vorzugsweise kein oder nur ein geringes Seitenwind-Giermoment erzeugt. Hierzu ist es erforderlich, sowohl eine Vorderachse als auch eine Hinterachse bzw. bei mehreren Hinterachsen sämtliche Hinterachsen, d. h. sämtliche Fahrzeugräder gleichzeitig anzulenken, um dadurch das Kraftfahrzeug während seiner Geradeausfahrt schräg und zwar in Richtung des auftretenden Seitenwindes anzustellen. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit hohem cw-Wert und großer Windangriffsfläche, bspw. bei Wohnmobilen oder Lastkraftwagen, führt eine derartige Verdrehung des Fahrzeugaufbaus um dessen Hochachse zu einer deutlichen Reduzierung der Seitenwindkraft bzw. des auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Seitenwind-Giermoments, wodurch dieses auch bei auftretendem Seitenwind verbrauchsreduziert und damit kosten- und emissionsgünstig gefahren werden kann. Darüber hinaus sind in diesem Fahrzustand keine Schräglaufwinkel der einzelnen Räder erforderlich, sofern vorzugsweise weder eine Seitenwindkraft noch ein Seitenwind-Giermoment vorhanden sind. Alles in allem können durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verringerung der Fahrwiderstände und eine Erhöhung der Stabilität des Kraftfahrzeuges, insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, erreicht werden, was zum einen Kostenvorteile und zum anderen Sicherheitsvorteile bringt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, lenkt eine Lenkeinrichtung sämtliche Räder des Kraftfahrzeuges, während eine Sensoreinrichtung die Richtung und Stärke des auftretenden Seitenwindes erfasst. Ferner ist es ebenfalls möglich, dass mehrere Lenkeinrichtungen sämtliche Räder des Kraftfahrzeugs lenken. Darüber hinaus lenkt eine mit der Sensoreinrichtung und der Lenkeinrichtung kommunizierend verbundene Rechner-/Steuereinrichtung die Räder des Kraftfahrzeuges derart an, dass sich dieses mit seiner Fahrzeuglängsachse in Richtung des Seitenwindes ausrichtet und dadurch das Seitenwind-Giermoment und/oder die Seitenwindkraft minimiert oder sogar eliminiert. Letzteres führt zu den bereits im vorigen Absatz genannten Vorteilen. Eine Lenkeinrichtung ist dabei üblicherweise ohnehin in den Kraftfahrzeugen vorhanden, wobei diese ggf. auf sämtliche Räder des Kraftfahrzeuges ausgedehnt bzw. erstreckt werden muss. Die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Richtung und Stärke des Seitenwindes kann bspw. mittels einfacher Drucksensoren realisiert werden, wobei die Rechner-/Steuereinrichtung Teil eines ebenfalls ohnehin vorhandenen Bordcomputers sein kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit durch die genannten Komponenten, die größtenteils ohnehin im Kraftfahrzeug bereits eingebaut sind, durchzuführen, wobei selbstverständlich sämtliche Räder des Kraftfahrzeuges anlenkbar sein müssen. Durch die Nutzung von ohnehin bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen Komponenten, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig und mit geringem konstruktivem Mehraufwand auf vielerlei Kraftfahrzeuge übertragen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt ein stark schematisiertes Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Entsprechend der 1, weist ein auf einer Fahrbahn 1 in Richtung 2 fahrendes Kraftfahrzeug 3 zwei Achsen 4 und 5 auf, welche beide angelenkt sind, das heißt lenkbare Räder besitzen. Im Unterschied zu herkömmlichen Kraftfahrzeugen, sind somit bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 3 sowohl die Vorderachse 4 als auch die Hinterachse 5 lenkbar ausgebildet. Selbstverständlich ist dabei die Anzahl der Achsen 4, 5 bei dem in der 1 Ausführungsformen lediglich rein exemplarisch zu verstehen, sodass auch Kraftfahrzeuge 3 mit mehr als zwei Achsen 4, 5 von der Erfindung mit umfasst sein sollen, wobei stets gilt, dass sämtliche Räder des Kraftfahrzeuges 3 lenkbar ausgebildet sein müssen.
Beim Fahren des Kraftfahrzeuges 3 entlang der Fahrtrichtung 2, wirken auf dieses ein Fahrtwind 6 sowie optional ein Seitenwind 7 ein. Aus dem Fahrtwind 6 und dem Seitenwind 7 resultierende Windkraft 8 erzeugt bei einem herkömmlichen Kraftfahrzeug üblicherweise ein Seitenwind-Giermoment sowie eine nicht zu unterschätzende und die Fahreigenschaften erheblich beeinflussende Seitenwindkraft. Gemäß der 1 ist dabei das Kraftfahrzeug 3 mit unterbrochen gezeichneter Linie in seinem herkömmlichen Fahrzustand gezeichnet, während es mit durchgezogener Linie in einem Fahrzustand gezeichnet ist, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatischen Korrektur des Einflusses von Seitenwind 7 erreichbar ist. Die resultierende Windkraft 8 verläuft dabei schräg zu einer Fahrzuglängsachse 9 bezogen auf das unterbrochen gezeichnete Kraftfahrzeug 3. Im Unterschied dazu verläuft die resultierende Windkraft 8 parallel zur Fahrzeuglängsachse 9', bezogen auf das mit durchgezogener Linie gezeichnete Kraftfahrzeug 3.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatischen Korrektur des Einflusses von Seitenwind 7 auf das Kraftfahrzeug 3, wird ein Aufbau desselben derart ausgerichtet, dass eine auf diesen einwirkende Seitenwindkraft und/oder ein auf diesen einwirkendes Seitenwind-Giermoment zumindest reduziert, vorzugsweise sogar eliminiert werden. Sinngemäß wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Kraftfahrzeug 3 bzw. dessen Aufbau mit seiner Fahrzeuglängsachse 9 um eine Hochachse des Kraftfahrzeuges 3 verschwenkt und zwar um einen Winkel α, welcher einer Abweichung der resultierenden Windkraft 8 von einem Fahrtwind 6 entspricht. Hierzu ist im Kraftfahrzeug 3 eine nicht gezeigte Lenkeinrichtung vorhanden, welche sämtliche Räder des Kraftfahrzeuges 3 lenken kann. Darüber hinaus erfasst eine Sensoreinrichtung die Richtung und Stärke des Seitenwindes 7, wobei eine mit der Sensoreinrichtung und der Lenkeinrichtung kommunizierend verbundene Rechner-/Steuereinrichtung die Räder des Kraftfahrzeuges 3 derart anlenkt, dass sich dieses mit seiner Fahrzeuglängsachse 9 in Richtung der aus Fahrtwind 6 und Seitenwind 7 resultierenden Windkraft 8 ausrichtet und dadurch sowohl das Seitenwind-Giermoment als auch die Seitenwindkraft minimiert bzw. vorzugsweise sogar gänzlich eliminiert. Die Lenkeinrichtung wirkt dabei derart auf die Räder des Kraftfahrzeuges 3 ein, dass an diesen kein Schräglaufwinkel verbunden mit einem erhöhten Rollwiderstand und erhöhtem Reifenverschleiß auftritt. Durch die Schrägstellung des Kraftfahrzeuges 3 bei einer vom Fahrtwind 6 abweichenden Windkraft 8, verringert sich die Windangriffsfläche und dadurch der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges 3 beim Fahren bei Seitenwind 7. Zugleich kann durch die Schrägstellung, d. h. die Verdrehung des Kraftfahrzeuges 3 um dessen Hochachse, eine deutliche Stabilisierung des Fahrverhaltens erreicht werden, was zu einer erhöhten Fahrsicherheit beiträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäß zugehörige Kraftfahrzeug 3 bieten somit einerseits eine kraftstoffreduzierende Fahrweise und einen verringerten Reifenverschleiß bei auftretendem Seitenwind 7 und andererseits eine erhöhte Fahrstabilität und damit eine erhöhte Fahrsicherheit, wobei sich die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 3 erreichbaren Vorteile bei Kraftfahrzeugen 3 mit großem Aufbau, bspw. Wohnmobilen oder Lastkraftwagen, und/oder bei Kraftfahrzeugen 3 mit hohen Geschwindigkeiten wie bspw. Rennwagen, zusätzlich steigern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004033731 A1 [0002]
- DE 10236331 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur automatischen Korrektur des Einflusses von Seitenwind (7) auf ein fahrendes Kraftfahrzeug (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (3) oder ein Aufbau desselben derart ausgerichtet wird, dass ein auf diesen einwirkendes Seitenwind-Giermoment und/oder eine Seitenwindkraft zumindest reduziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, – wenigstens eine Lenkeinrichtung lenkt sämtliche Räder des Kraftfahrzeuges (3), – eine Sensoreinrichtung erfasst die Richtung und Stärke des Seitenwindes (7), – eine mit der Sensoreinrichtung und der Lenkeinrichtung kommunizierend verbundene Rechner-/Steuereinrichtung lenkt die Räder des Kraftfahrzeuges (3) so an, dass sich dieses mit seiner Fahrzeuglängsachse (9, 9') in Richtung einer aus Seitenwind (7) und Fahrtwind (6) resultierenden Windkraft (8) ausrichtet und dadurch das Seitenwindgiermoment und/oder die Seitenwindkraft minimiert oder eliminiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkeinrichtung sämtliche Räder des Kraftfahrzeuges (3) derart auslenkt, dass an diesen kein Schräglaufwinkel auftritt.
Kraftfahrzeug (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Lenkeinrichtung vorgesehen ist, die zur Lenkung sämtlicher Räder des Kraftfahrzeuges (3) ausgebildet ist, – eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Richtung und Stärke des auf das Kraftfahrzeug (3) einwirkenden Seitenwindes (7) ausgebildet ist, – eine mit der Sensoreinrichtung und der Lenkeinrichtung kommunizierend verbundene Rechner-/Steuereinrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Räder des Kraftfahrzeuges (3) so anlenkt, dass sich dieses mit seiner Fahrzeuglängsachse (9, 9') in Richtung einer aus Seitenwind (7) und Fahrtwind (6) resultierenden Windkraft (8) ausrichtet.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (3) als Wohnmobil ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (3) als Rennwagen ausgebildet ist.