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Die Erfindung betrifft einen Personenkraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Personenkraftwagens gemäß Anspruch 12.
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Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt Personenkraftwagen mit einem Fahrzeugaufbau, einer vorderen Achse, einer hinteren Achse und einem System zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus auszustatten, wobei ein solches System zur Wankstabilisierung einen der vorderen Achse zugeordneten vorderen Wankstabilisator und einen der hinteren Achse zugeordneten hinteren Wankstabilisator aufweist.
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In der Fahrwerkstechnik ist es üblich, das Wankverhalten von Personenkraftwagen mittels sogenannter Wankstabilisatoren zu beeinflussen. Vom Grundsatz handelt es sich dabei um eine im Wesentlichen C-förmige Drehstabfeder, die im mittigen Bereich drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert ist und deren äußere, sich gegenüberliegende Enden mittels Koppelelementen, sogenannten Pendelstützen, jeweils mit einer Radaufhängung gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion sorgt der Wankstabilisator dafür, dass der Fahrzeugaufbau des Personenkraftwagens bei einer Kurvenfahrt nicht nur an der kurvenäußeren Seite einfedert (bedingt durch die Zentrifugalkraft), sondern dass zudem das kurveninnere Rad etwas abgesenkt wird. Unter anderem können Wankstabilisatoren das Eigenlenkverhalten, unter anderem die Spurtreue von Personenkraftwagen verbessern und die seitliche Neigung des Fahrzeugaufbaus (Wanken) mindern, wodurch Kurvenfahrten sicherer und komfortabler werden.
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Zur weiteren Steigerung der Fahrzeugstabilität sowie des Fahrkomforts ist es bekannt, derartige Wankstabilisatoren verstellbar auszuführen. Die Wankstabilisatoren an vorderer Achse und hinterer Achse umfassen im Fall einer aktiven Verstellbarkeit je einen Aktuator und sind in zwei mit Hilfe des Aktuators um eine Rotationsachse relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte geteilt. Durch Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander wird eine Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt erzeugt oder einer durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt entgegengewirkt. Aus dem Stand der Technik sind aktiv verstellbare Wankstabilisatoren bekannt, deren Aktuator einen Elektromotor aufweist, der zur Erzielung geeigneter Drehzahlen bzw. Drehmomente mit einem mechanischen Getriebe, insbesondere in Bauform eines mehrstufigen Planetengetriebes in Antriebsverbindung steht. In diesem Zusammenhang sei beispielhaft auf
DE 10 2006 219 399 A1 verwiesen. Bei bekannten aktiv verstellbaren Systemen zur Wankstabilisierung erfolgt die Einstellung der Wankstabilisierung selbsttätig. Bekannte Systeme berücksichtigen dazu Fahrzeugparameter wie Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Querbeschleunigung und dergleichen des Personenkraftwagens und errechnen daraus Betriebsparameter, mit denen die Wankstabilisierung durchgeführt wird. Ein Fahrer hat allenfalls die Möglichkeit der Auswahl einer Strategie der Wankstabilisierung, kann jedoch keinen unmittelbaren Einfluss auf die Wankstabilisierung nehmen.
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Daneben ist es insbesondere aus dem Motorsport bekannt, Personenkraftwagen mit Wankstabilisatoren auszustatten, die sich bei stehendem Fahrzeug mechanisch bezüglich deren mechanischer Eigenschaften verstellen lassen. Beispielsweise lässt sich bei sogenannten „Schwertstabilisatoren“ ein Element des Stabilisators verdrehen, womit sich die Steifigkeit (Federsteifigkeit) des betreffenden Wankstabilisators verändern lässt. Insbesondere beim sportlichen Fahren und/oder zur Verbesserung des Fahrkomforts kann es zweckmäßig sein, auf diese Weise die Wankstabilisierung an die jeweiligen Verhältnisse (Fahrbahn, Witterung, Zuladung etc.) und/oder persönlichen Bedürfnisse anzupassen. Bei Personenkraftwagen mit Wankstabilisatoren an Vorderachse und Hinterachse (Regelfall) wird durch das Zusammenwirken der Wankstabilisatoren mit den jeweiligen Radaufhängungen auch das Eigenlenkverhalten des Personenkraftwagens beeinflusst. Nachteilig bei den genannten Schwertstabilisatoren ist, dass diese nur bei stehendem Fahrzeug eine Verstellung ermöglichen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Personenkraftwagen der eingangs genannten Art anzugeben, der eine direktere Möglichkeit der Einflussnahme auf das Wankverhalten und das daraus resultierende Fahrverhalten ermöglicht.
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Die genannte Aufgabe wird gelöst durch einen Personenkraftwagen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei um einen Personenkraftwagen aufweisend einen Fahrzeugaufbau, eine vordere Achse, eine hintere Achse und ein System zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus. Das System zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus weist einen der vorderen Achse zugeordneten vorderen Wankstabilisator und einen der hinteren Achse zugeordneten hinteren Wankstabilisator auf, wobei die Wankstabilisatoren verstellbar ausgeführt sind. Erfindungsgemäß ist der Personenkraftwagen gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur manuellen Einstellung zumindest eines Betriebsparameters des Systems zur Wankstabilisierung. Während bei herkömmlichen Personenkraftwagen, die mit verstellbaren Wankstabilisatoren an Vorder- und Hinterachse ausgestattet sind, die Wankstabilisierung aktiv und selbstständig erfolgt oder sich - wie im Motorsport - über Schwertstabilisatoren lediglich im Stand, also vor Fahrtantritt, verstellen lässt, sieht die Erfindung vor, dass der Personenkraftwagen über eine Einrichtung verfügt, mit welcher während der Fahrt eine direkte Einflussnahme auf die Wankstabilisierung möglich ist. Dies kann auf unterschiedliche, noch zu erläuternde Weise erfolgen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Personenkraftwagens ist der vordere Wankstabilisator und/oder der hintere Wankstabilisator in seiner Steifigkeit veränderbar. Dies kann abhängig von der jeweiligen Konstruktion auf unterschiedliche Weise verwirklicht sein.
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Gemäß einer einfachen Weiterbildung des Personenkraftwagens kann es sich bei dem zumindest einen einstellbaren Betriebsparameter um eine Steifigkeit des vorderen Wankstabilisators und/oder um eine Steifigkeit des hinteren Wankstabilisators handeln. Eine direkte Einflussnahme auf eine wesentliche Kenngröße des Fahrwerks des Personenkraftwagens ist auf diese Weise geschaffen. Insbesondere für sehr erfahrene, gut ausgebildete Fahrer ist damit eine individuelle Anpassbarkeit an die Bedingungen (Streckenbedingungen, Wetter, Reifen, etc.) möglich.
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Gemäß einer hinsichtlich der Bedienbarkeit komfortablen Ausgestaltung des Personenkraftwagens kann es sich bei dem zumindest einen einstellbaren Betriebsparameter vorteilhaft um eine Verteilung einer Wanksteifigkeit zwischen Vorderachse und Hinterachse handeln. In diesem Fall wird also anstatt einer Steifigkeit eines einzelnen Wankstabilisators eine Verteilung der Wanksteifigkeit zwischen den Achsen eingestellt, was die Bedienbarkeit der Funktion erleichtert.
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Alternativ oder ergänzend ist der Personenkraftwagen derart ausgestaltet, dass ein auf den Fahrzeugaufbau zur Wankstabilisierung aufzubringendes Gesamtgegenwankmoment sich aufteilt auf ein vom vorderen Wankstabilisator abzustützendes vorderes Gegenwankmoment und ein vom hinteren Wankstabilisator abzustützendes hinteres Gegenwankmoment, wobei es sich bei dem zumindest einen einstellbaren Betriebsparameter um eine Verteilung handelt, die eine Verteilung des Gesamtgegenwankmoments auf das vordere Gegenwankmoment und das hintere Gegenwankmoment repräsentiert. In diesem Fall handelt es sich bei dem einzustellenden Betriebsparameter also um eine Größe, mit welcher vorgegeben wird, in welchem Verhältnis ein insgesamt durch das System aufzubringendes Gesamtgegenwankmoment von den Wankstabilisatoren der vorderen Achse und der hinteren Achse zu übernehmen ist.
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Gemäß einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung des Personenkraftwagens weist der vordere Wankstabilisator und/oder der hintere Wankstabilisator jeweils zwei Stabilisatorabschnitte auf, die mittels eines dem jeweiligen Wankstabilisator zugeordneten Aktuators um eine Rotationsachse gegeneinander verdrehbar sind, um mit dem entsprechenden Wankstabilisator ein Gegenwankmoment aufzubringen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Aktuator jeweils einen vorzugsweise elektrischen Antriebsmotor und ein damit in Antriebsverbindung stehendes Getriebe, insbesondere ein mehrstufige Planetengetriebe aufweist. Es sei angemerkt, dass ein im Rahmen dieser Erfindung zum Einsatz kommender vorderer Wankstabilisator bzw. hinterer Wankstabilisator jedoch auch konstruktiv anders gestaltet sein kann.
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Gemäß einer weiterhin bevorzugten Weiterbildung ist der Personenkraftwagen durch Steuereinheit gekennzeichnet, die betreibbar ist, Betriebszustandssignale bezüglich des Personenkraftwagens, insbesondere Fahrzustandssignale wie dessen Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Querbeschleunigung und dergleichen, zu empfangen, um unter Berücksichtigung der empfangenen Betriebszustandssignale ein vom System aufzubringendes Gesamtgegenwankmoment zu ermitteln.
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Auf weiterhin vorteilhafte Weise ist die Steuereinheit betreibbar, das ermittelte Gesamtgegenwankmoment in Abhängigkeit der über die Einrichtung manuell vorgenommenen Einstellung aufzuteilen auf ein vorderes Gegenwankmoment und ein hinteres Gegenwankmoment, um den vorderen Wankstabilisator mit dem vorderen Gegenwankmoment den hinteren Wankstabilisator mit dem hinteren Gegenwankmoment zu beaufschlagen.
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Zweckmäßigerweise ist der Personenkraftwagen mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Einrichtung zur manuellen Einstellung des zumindest einen Betriebsparameters des Systems zur Wankstabilisierung so gestaltet, dass sich der Betriebsparameter während der Fahrt des Kraftfahrzeugs einstellen und somit während der Fahrt verändern lässt. Hierdurch kann ein im Wagen befindlicher Fahrer auf aktuelle Fahrbedingungen reagieren und insbesondere über die Verteilung der Wankabstützung auch das Eigenlenkverhalten des Personenkraftwagens den jeweiligen Bedürfnissen anpassen. Unter anderem lässt sich auf diese Weise beispielsweise ein Untersteuern, Übersteuern oder ein neutrales Lenkverhalten des Personenkraftwagens erzielen, idealerweise lassen sich auf diese Weise die Fahrsicherheit und/oder die Fahrperformance erhöhen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Personenkraftwagens ist in diesem ein Sitzplatz für eine Person, insbesondere für einen Fahrer vorgesehen, sowie eine in dessen Zugriffsbereich befindliche Bedieneinrichtung, mit welcher sich der zumindest eine Betriebsparameter des Systems zur Wankstabilisierung einstellen lässt.
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Die Erfindung betrifft daneben ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Personenkraftwagens gemäß Anspruch 12. Es handelt sich hierbei insbesondere um einen wie zuvor beschriebenen Personenkraftwagen. Erfindungsgemäß sieht das Verfahren vor, dass der Personenkraftwagen einen Fahrzeugaufbau, eine vordere Achse, eine hintere Achse und ein System zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus aufweist, wobei das Verfahren folgende Maßnahmen aufweist:
- Stabilisierung des Fahrzeugaufbaus mittels eines der vorderen Achse zugeordneten vorderen Wankstabilisators,
- Stabilisierung des Fahrzeugsaufbaus mittels eines der hinteren Achse zugeordneten hinteren Wankstabilisators,
- wobei die Stabilisierung des Fahrzeugaufbaus mittels des vorderen Wankstabilisators und die Stabilisierung des Fahrzeugaufbaus mittels des hinteren Wankstabilisators unter Berücksichtigung eines manuell einstellbaren Betriebsparameters durchgeführt wird.
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Es sei angemerkt, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren um die bereits im Zusammenhang mit dem Personenkraftwagen vorteilhaft beschriebenen Merkmale ergänzen lässt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Daraus gehen auch weitere vorteilhafte Wirkungen der Erfindung hervor. In der Zeichnung zeigt:
- 1 einen Personenkraftwagen in schematischer Darstellung von hinten,
- 2 eine vordere Achse eines Personenkraftwagens in vereinfachter perspektivischer Darstellung,
- 3 einen Personenkraftwagen mit einem System zur Wankstabilisierung in vereinfachter schematischer Darstellung von oben.
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1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung einen Personenkraftwagen 1 in einer Ansicht von hinten. Der Personenkraftwagen 1 weist einen Fahrzeugaufbau 2, eine vordere Achse 10, eine hintere Achse und ein System zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus 2 auf. Aus Darstellungsgründen ist lediglich die vordere Achse 10 dargestellt und bezeichnet, weiterhin ist von dem System zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus 2 lediglich ein der vorderen Achse 10 zugeordneter vorderer Wankstabilisator 11 zu sehen, der als (aktiv) verstellbarer Wankstabilisator 11 ausgeführt ist. Tatsächlich, jedoch nicht zu sehen, ist der Personenkraftwagen 1 auch an der (nicht dargestellten) hinteren Achse mit einem (aktiv) zu verstellbaren Wankstabilisator ausgestattet.
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Der Personenkraftwagen 1 stützt sich unter anderem an der vorderen Achse 10 über ein Paar von Rädern 13 bodenseitig ab, die über hier nicht näher beschriebene Radaufhängungen an den Fahrzeugaufbau 2 angelenkt sind. Der vordere Wankstabilisator 11 weist auf für sich gesehen bekannte Weise einen linken Stabilisatorabschnitt 14 und einen rechten Stabilisatorabschnitt 15 auf, die mittels eines dazwischen angeordneten Aktuators 12 um eine Rotationsachse 16 (aktiv) gegeneinander verdrehbar sind. Die dem Aktuator 12 abgewandten Enden jedes der Stabilisatorabschnitte 14, 15 sind jeweils mit der hier nicht näher zu beschreibenden Radaufhängung des Paares von Rädern 13 gekoppelt. Die Anordnung, bestehend aus den Stabilisatorabschnitten 14, 15 und dem Aktuator 12 ist um die Rotationsachse 16 drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau 2 des Personenkraftwagens 1 gelagert. Der Wankstabilisator 11 koppelt auf für sich gesehen bekannte Weise Einfederbewegungen des Rads 13 der linken Seite des Personenkraftwagens 1 mit Einfederbewegungen des Rads 13 der rechten Seite desselben. Durch Betätigung des Aktuators 12 und dadurch verursachte Verdrehung der Stabilisatorabschnitte 14 und 15 gegeneinander lässt sich ein Wankverhalten des Personenkraftwagens 1 aktiv beeinflussen.
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Ergänzend zeigt 2 eine vordere Achse 10 in teilweiser, schematischer Ansicht mit einem aktiv verstellbaren Wankstabilisator 11, die an einem wie anhand von 1 erläuterten Personenkraftwagen 1 zum Einsatz kommen kann. Die in 2 verwendeten Bezugszeichen wurden bereits anhand von 1 verwendet und sind im Zusammenhang der 2 gleichbedeutend aufzufassen.
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Der anhand von 1 erläuterte Personenkraftwagen 1 ist an der vorderen Achse 10 mit einem wie erläuterten (aktiv) verstellbaren vorderen Wankstabilisator 11 ausgestattet. Es sei erwähnt, dass der Personenkraftwagen 1 auch an der hinteren Achse, die in der Darstellung nicht gezeigt ist, mit einem diesbezüglich gleichartigen (aktiv) verstellbaren hinteren Wankstabilisator ausgestattet ist. Es versteht sich, dass die Achsen des Personenkraftwagens 1 ganz unabhängig von einer Wankstabilisierung lenkbar und/oder antreibbar ausgeführt sein können.
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3 zeigt in einer schematischen Draufsicht von oben einen Personenkraftwagen 1. Dieser weist (ebenfalls) einen Fahrzeugaufbau 2, eine vordere Achse 10, eine hintere Achse 20 sowie ein System 3 zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus 2 auf. Das System 3 umfasst einen aktiv verstellbaren vorderen Wankstabilisator 11 an der vorderen Achse 10 und einen aktiv verstellbaren hinteren Wankstabilisator 21 der hinteren Achse 20.
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Die in 3 vereinfachten dargestellten Wankstabilisatoren 11 und 21 haben prinzipiell einen gleichen Aufbau wie anhand der 1 und 2 bereits erläutert. Entsprechend umfassen diese jeweils einen Aktuator 12 bzw. 22, einen linken Stabilisatorabschnitt 14 bzw. 24, einen rechten Stabilisatorabschnitt 15 bzw. 25, wobei der jeweilige Aktuator 12 bzw. 22 betreibbar ist, die jeweiligen Stabilisatorabschnitte 14 und 15 um eine Rotationsachse 16 bzw. die Stabilisatorabschnitte 24 und 25 um eine Rotationsachse 26 zu verdrehen. Während sich der Personenkraftwagen 1 an der vorderen Achse 10 über das Paar von Rädern 13 bodenseitig abstützt, erfolgt die Abstützung an der hinteren Achse 20 über ein Paar von Rädern 23. Der Personenkraftwagen 1 erstreckt sich entlang einer Fahrzeuglängsachse 4, welche zugleich vereinfachend als Wankachse des Personenkraftwagens 1 aufgefasst wird. Bei einer Vorwärtsfahrt bewegt sich der Personenkraftwagen 1 in einer durch den Pfeil angegebenen Fahrtrichtung 5.
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Der Personenkraftwagen 1 verfügt über zumindest einen Sitzplatz 6 für eine Person 7, bei der es sich insbesondere um einen Fahrer des Personenkraftwagens 1 handelt. Zu diesem Zweck befinden sich im Zugriffsbereich der Person 7, am Sitzplatz 6 verschiedene übliche und daher hier nicht näher zu beschreibende Fahrzeugbedieneinrichtungen (Lenkrad, Gaspedal bzw. Fahrgeschwindigkeitsregler, Bremse und dergleichen). Daneben befindet sich im Zugriffsbereich der Person 7 eine Bedieneinrichtung 8, beispielsweise in Form eines Drehreglers oder dergleichen. Diese ist signalverbunden mit einer elektronischen Steuereinheit 9 des Systems 3 zur Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus 2. Die elektronische Steuereinheit 9 wiederum ist signalverbunden unter anderem mit dem aktiv verstellbaren vorderen Wankstabilisator 11 und mit dem aktiv verstellbaren hinteren Wankstabilisator 21.
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Die elektronische Steuereinheit 9 empfängt auf für sich gesehen bekannte und hier nicht näher zu beschreibende Weise Betriebszustandssignale bezüglich des Personenkraftwagens 1, wie Fahrzustandssignale wie beispielsweise Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Querbeschleunigung und dergleichen des Personenkraftwagens 1. Die Steuereinheit 9 ist betreibbar, um unter Berücksichtigung der empfangenen Betriebszustandssignale ein Gesamtgegenwankmoment M zu ermitteln, das vom System 3 aufzubringen ist, um ein Wanken des Fahrzeugaufbaus 2 in geeigneter Weise zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren.
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Die Steuereinheit 9 ist in vorteilhafter Weise betreibbar, das auf diese Weise ermittelte Gesamtgegenwankmoment M in Abhängigkeit der über die Bedieneinrichtung 8 manuell (durch die Person 7) vorgenommenen Einstellung auf ein vorderes Gegenwankmoment M1 und ein hinteres Gegenwankmoment M2 aufzuteilen, um den vorderen Wankstabilisator 11 mit dem vorderen Gegenwankmoment M1 und den hinteren Wankstabilisator 21 mit dem hinteren Gegenwankmoment M2 zu beaufschlagen.
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Mit Hilfe der Bedieneinrichtung 8 und der beschriebenen Koppelung über die Steuereinheit 9 mit den Wankstabilisatoren 11 und 21 ist auf diese Weise gewährleistet, dass eine den Personenkraftwagen 1 führende Person 7 (Fahrer) während der Fahrt eine wesentliche Kenngröße des Wankstabilisierungssystems des Personenkraftwagens 1 direkt beeinflussen kann. Die Person 7 kann damit direkt auch das Eigenlenkverhalten des Personenkraftwagens 1 nach individueller Einschätzung beeinflussen.
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Die Anpassung erfolgt bevorzugt unmittelbar durch Betätigung der Bedieneinrichtung 8, womit eine direkte Bewertung des geänderten Eigenlenkverhaltens durch die Person 7 möglich ist. Folglich kann die fahrzeugführende Person 7 die Fahrzeug-Balance hinsichtlich des Eigenlenkverhaltens während des Fahrbetriebs aktiv optimieren. Auf diese Weise wird dem Fahrer (Person 7) eine kurzfristige Einflussnahme auf das Fahrverhalten des Personenkraftwagens ermöglicht. Es besteht keine Notwendigkeit hierfür anhalten zu müssen.
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Bezugszeichen
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- 1
- Personenkraftwagen
- 2
- Fahrzeugaufbau
- 3
- System zur Wankstabilisierung
- 4
- Fahrzeuglängsache
- 5
- Fahrtrichtung
- 6
- Sitzplatz
- 7
- Person
- 8
- Bedieneinrichtung
- 9
- (elektronische) Steuereinheit
- 10
- vordere Achse
- 11
- (aktiv verstellbarer) vorderer Wankstabilisator
- 12
- Aktuator
- 13
- Vorderrad
- 14
- linker Stabilisatorabschnitt
- 15
- rechter Stabilisatorabschnitt
- 16
- Rotationsachse
- 20
- hintere Achse
- 21
- (aktiv verstellbarer) hinterer Wankstabilisator
- 22
- Aktuator
- 23
- Hinterrad
- 24
- linker Stabilisatorabschnitt
- 25
- rechter Stabilisatorabschnitt
- 26
- Rotationsachse
- M1
- vorderes Gegenwankmoment
- M2
- hinteres Gegenwankmoment
- M
- Gesamtgegenwankmoment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006219399 A1 [0004]