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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche eine lenkbare Fahrzeugachse, ein elektrisch unterstütztes Lenksystem zum Lenken des Fahrzeugs, beispielsweise in Form eines Hilfskraftlenksystems und/oder eines Servolenksystems, und ein Bremssystem zum Bremsen des Fahrzeugs umfassen. Elektrisch unterstützte Lenksysteme mit Elektromotoren als Antriebsquelle müssen dabei so ausgelegt werden, dass alle im Betrieb des Fahrzeugs auftretenden Fahrmanöver ausgeführt werden können. Für Fahrmanöver, die im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs auftreten, werden dabei relativ geringe Lenkmomente bzw. Drehmomente vom Lenksystem und insbesondere vom Elektromotor gefordert, um ein Einschlagen der Fahrzeugräder zu erreichen. Speziell beim Lenken im Stillstand des Fahrzeugs werden hingegen sehr hohe Lenkmomente bzw. Drehmomente benötigt, sodass dieses Fahrmanöver einen Haupt-Auslegungspunkt des Lenksystems kennzeichnet. Das Lenken im Stillstand des Fahrzeugs kann ferner ohne Betätigung des Bremssystems oder mit Betätigung des Bremssystems erfolgen, wobei im Fall, dass ein Bremsmoment auf die lenkbare Fahrzeugachse einwirkt, ein aufzubringendes Lenkmoment bzw. Drehmoment zum Einlenken der Fahrzeugräder noch höher liegt. Dies führt, insbesondere bei schweren Personenkraftfahrzeugen und/oder Nutzfahrzeugen, zu einem erhöhten Verschleiß und gleichzeitig dazu, dass stark überdimensionierte Elektromotoren verwendet werden müssen, welche auch im Fall, dass sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und ein Bremsmoment auf die lenkbare Fahrzeugachse einwirkt, ein Einschlagen der Fahrzeugräder ermöglichen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug mit wenigstens einer lenkbaren Fahrzeugachse, mit einem elektrisch unterstützten Lenksystem, welches zumindest mit der lenkbaren Fahrzeugachse in Wirkverbindung steht und dazu vorgesehen ist, eine Lenkfunktionalität zum Lenken des Fahrzeugs bereitzustellen, und mit einem, insbesondere von einem Fahrer betätigbaren, Bremssystem, welches dazu vorgesehen ist, eine Bremsfunktionalität zum Bremsen des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug eine Bremsfunktionseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, die Bremsfunktionalität, insbesondere des Bremssystems, bei einem Lenkvorgang, bei welchem eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems erfolgt, zumindest teilweise einzuschränken. Durch diese Ausgestaltung kann eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Energieeffizienz, eine Bauraumeffizienz, eine Gewichtseffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Insbesondere kann dabei das elektrisch unterstützte Lenksystems kleiner dimensioniert werden, was vorteilhaft zu einer Verringerung eines benötigten Platzbedarfs und/oder zur Reduzierung eines Gewichts des Lenksystems führt. Darüber hinaus kann vorteilhaft ein Reifenabrieb reduziert und gleichzeitig Verschleißerscheinungen minimiert werden, wodurch vorteilhaft eine Standzeit und/oder eine Dauerfestigkeit verbessert werden kann. Des Weiteren kann insbesondere eine Energieaufnahme des elektrisch unterstützten Lenksystem vorteilhaft reduziert werden.
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Das Fahrzeug ist insbesondere als Kraftfahrzeug und vorteilhaft als Personenkraftfahrzeug und/oder als Nutzfahrzeug ausgebildet. Zudem kann das Fahrzeug insbesondere auch wenigstens eine, vorteilhaft starre und/oder nicht-lenkbare, weitere Fahrzeugachse, wenigstens eine erste Sensoreinheit zur Erfassung einer Lenkinformation und/oder einer Lenkbewegung, wenigstens eine zweite Sensoreinheit zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder wenigstens eine dritte Sensoreinheit zur Erfassung einer Betätigung des Bremssystems umfassen. Ferner ist das Lenksystem insbesondere dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zum Lenken des Fahrzeugs bereitzustellen und/oder ein Handmoment und/oder ein Lenkmoment bei einem Lenkvorgang auf die lenkbare Fahrzeugachse zu übertragen. Dazu kann das Lenksystem insbesondere wenigstens eine, beispielsweise als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe und/oder wenigstens einen, insbesondere elektrisch unterstützend wirkenden, Lenkaktuator umfassen. Das Lenksystem kann zudem insbesondere als konventionelles Lenksystem oder als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein. Ein konventionelles Lenksystem weist insbesondere eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und der lenkbaren Fahrzeugachse auf, während ein Steer-by-Wire-Lenksystem insbesondere in zumindest einem Betriebszustand frei von einer direkten mechanischen Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und der lenkbaren Fahrzeugachse ist. Unter einem „Lenkaktuator“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, insbesondere elektrisch ausgebildete und insbesondere mit der lenkbaren Fahrzeugachse in Wirkverbindung stehende, Aktuatoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, ein Lenkmoment zu erzeugen und/oder bereitzustellen und insbesondere an die lenkbare Fahrzeugachse zu übertragen, wodurch insbesondere ein Einschlagen von mit der lenkbaren Fahrzeugachse verbundenen Fahrzeugrädern des Fahrzeugs bewirkt wird. Vorzugsweise ist der Lenkaktuator dabei dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zur Unterstützung eines an der Lenkhandhabe aufgebrachten Handmoments und/oder ein Lenkmoment zur, insbesondere direkten, Verstellung der Fahrzeugräder und hierdurch insbesondere zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen. Dazu kann der Lenkaktuator wenigstens einen Elektromotor umfassen. Der Elektromotor ist dabei vorteilhaft als bürstenloser Motor und bevorzugt als Asynchronmotor oder als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet.
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Darüber hinaus steht das Bremssystem insbesondere zumindest mit der lenkbaren Fahrzeugachse und/oder der weiteren Fahrzeugachse in Wirkverbindung und ist insbesondere dazu vorgesehen, ein Bremsmoment zum Bremsen des Fahrzeugs bereitzustellen. Das Bremssystem ist dabei insbesondere dazu vorgesehen, bei einer Betätigung, beispielsweise durch einen Fahrer, und bei einem hierdurch bewirkten Bremsvorgang wenigstens eine der Fahrzeugachsen mit dem Bremsmoment zu beaufschlagen. Dazu umfasst das Bremssystem wenigstens eine, beispielsweise als Scheibenbremse und/oder als Trommelbremse ausgebildete, Betriebsbremse und/oder wenigstens eine, insbesondere mechanisch und/oder elektrisch ausgebildete, Feststellbremse. Ferner soll unter einer „Bremsfunktionseinheit“ insbesondere eine, insbesondere mit dem Lenksystem, mit dem Bremssystem und/oder mit den Sensoreinheiten in Wirkverbindung stehende, Einheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, einen durch das Lenksystem bewirkten Lenkvorgang und eine Betätigung des Bremssystems zu ermitteln und in Abhängigkeit davon die Bremsfunktionalität, insbesondere des Bremssystems, zumindest teilweise einzuschränken. Darunter, dass die Bremsfunktionseinheit dazu vorgesehen ist, „eine Bremsfunktionalität zumindest teilweise einzuschränken“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Bremsfunktionseinheit dazu vorgesehen ist, das Bremssystem derart anzusteuern, dass wenigstens eine mit der Bremsfunktionalität des Bremssystems verknüpfte Bremsfunktion eingeschränkt wird, vorteilhaft derart, dass die Bremsfunktion lediglich eingeschränkt zur Verfügung steht oder nicht ausgeführt wird und/oder nicht ausführbar ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Bevorzugt ist die Bremsfunktionseinheit dazu vorgesehen, die Bremsfunktionalität bei dem Lenkvorgang, bei welchem insbesondere eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems erfolgt, derart einzuschränken, dass ein auf die lenkbare Fahrzeugachse einwirkendes Bremsmoment reduziert wird und/oder ein Bremsen der lenkbaren Fahrzeugachse, insbesondere mittels des Bremssystems, verhindert wird. Hierdurch kann insbesondere ein auf die lenkbare Fahrzeugachse einwirkendes Bremsmoment erreicht werden, welches vorteilhaft niedrig ist. Zudem kann gleichzeitig eine Energieaufnahme vorteilhaft reduziert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Grenzgeschwindigkeit höchstens 15 km/h, vorzugsweise höchstens 5 km/h, vorteilhaft höchstens 1 km/h und besonders bevorzugt höchstens 0,1 km/h, beträgt. Hierdurch können vorteilhaft Fahrmanöver, die im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs auftreten, und ein relativ geringes Lenkmoment bzw. Drehmoment vom Lenksystem und insbesondere vom Lenkaktuator erfordern, ausgeklammert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Bremsfunktionseinheit dazu vorgesehen ist, die Bremsfunktionalität bei einem Lenkvorgang, bei welchem sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und eine Betätigung des Bremssystems erfolgt, zumindest teilweise einzuschränken. Insbesondere beträgt die Grenzgeschwindigkeit in diesem Fall 0 km/h. Hierdurch kann insbesondere ein Fahrmanöver abgedeckt werden, in welchem ein höchstes Lenkmoment bzw. Drehmoment vom Lenksystem und insbesondere vom Lenkaktuator gefordert wird.
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Die lenkbare Fahrzeugachse könnte beispielsweise als Hinterachse des Fahrzeugs, wie beispielsweise bei einem Gabelstapler oder einem speziellen Lastkraftwagen, ausgebildet sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die lenkbare Fahrzeugachse als eine Vorderachse des Fahrzeugs ausgebildet ist, wodurch insbesondere eine vorteilhaft hohe Flexibilität und/oder Einsatzvielfalt erreicht werden kann.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug wenigstens eine, vorteilhaft starre und/oder nicht-lenkbare, weitere Fahrzeugachse, insbesondere die bereits zuvor genannte weitere Fahrzeugachse, umfasst, wobei das Bremssystem dazu vorgesehen ist, zum Bremsen des Fahrzeugs bei dem Lenkvorgang, bei welchem insbesondere eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems erfolgt, auf die weitere Fahrzeugachse einzuwirken, insbesondere indem ein Bremsmoment zum Bremsen des Fahrzeugs auf die weitere Fahrzeugachse übertragen wird. Vorzugsweise ist das Bremssystem dabei dazu vorgesehen, bei dem Lenkvorgang ein Bremsmoment zum Bremsen des Fahrzeugs ausschließlich auf die weitere Fahrzeugachse zu übertragen. Insbesondere ist in diesem Fall die Bremsfunktionseinheit dazu vorgesehen, das Bremssystem derart anzusteuern, dass das Bremssystem, vorteilhaft ausschließlich, auf die weitere Fahrzeugachse einwirkt und ein Bremsmoment zum Bremsen des Fahrzeugs, vorteilhaft ausschließlich, auf die weitere Fahrzeugachse übertragen wird. Hierdurch kann insbesondere in Betriebszuständen, in welchen ein Bremsen nötig ist, wie beispielsweise beim Stehen an einem Hang, ein Bremsen des Fahrzeugs erreicht werden ohne ein Bremsmoment auf die lenkbare Fahrzeugachse zu übertragen.
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Insbesondere kann die Betriebsbremse des Bremssystems bei dem Lenkvorgang, bei welchem insbesondere eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems erfolgt, zum Bremsen des Fahrzeugs auf die weitere Fahrzeugachse einwirken. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das Bremssystem wenigstens eine, insbesondere der weiteren Fahrzeugachse zugeordnete, Feststellbremse, insbesondere die bereits zuvor genannte Feststellbremse, umfasst, welche bei dem Lenkvorgang, bei welchem insbesondere eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems erfolgt, zum Bremsen des Fahrzeugs auf die weitere Fahrzeugachse einwirkt. Hierdurch können vorteilhaft bestehende Bremsmittel des Fahrzeugs zum Bremsen der, vorteilhaft starren und/oder nicht-lenkbaren, weiteren Fahrzeugachse und somit des Fahrzeugs verwendet werden, wodurch insbesondere zusätzliche Kosten minimiert werden können.
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Die Bremsfunktionseinheit könnte beispielsweise zumindest teilweise mechanisch ausgebildet sein und insbesondere zu einer mechanischen Einschränkung der Bremsfunktionalität vorgesehen sein. Eine besonders kostengünstige Ausgestaltung kann jedoch insbesondere erreicht werden, wenn die Bremsfunktionseinheit als elektrische und/oder elektronische Recheneinheit ausgebildet ist und insbesondere zu einer elektrischen und/oder elektronischen Einschränkung der Bremsfunktionalität vorgesehen ist, sodass vorteilhaft zur Umsetzung der Einschränkung der Bremsfunktionalität keine weitere Hardware benötigt wird und eine vorteilhaft rein softwaretechnische Lösung bereitgestellt werden kann. Unter einer „Recheneinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Berechnungsroutine, zumindest eine Auswerteroutine und/oder zumindest eine Bremsroutine auf.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug wenigstens eine lenkbare Fahrzeugachse, ein elektrisch unterstütztes Lenksystem, welches zumindest mit der lenkbaren Fahrzeugachse in Wirkverbindung steht und dazu vorgesehen ist, eine Lenkfunktionalität zum Lenken des Fahrzeugs bereitzustellen, und ein, insbesondere von einem Fahrer betätigbares, Bremssystem, welches dazu vorgesehen ist, eine Bremsfunktionalität zum Bremsen des Fahrzeugs bereitzustellen, umfasst.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Bremsfunktionalität bei einem Lenkvorgang, bei welchem eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems erfolgt, insbesondere mittels einer Bremsfunktionseinheit, zumindest teilweise eingeschränkt wird, bevorzugt derart, dass ein auf die lenkbare Fahrzeugachse einwirkendes Bremsmoment reduziert wird und/oder ein Bremsen der lenkbaren Fahrzeugachse, insbesondere mittels des Bremssystems, verhindert wird. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei zumindest eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Energieeffizienz, eine Bauraumeffizienz, eine Gewichtseffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden.
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Das Fahrzeug und das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Fahrzeug und das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug mit einer lenkbaren Achse, einem Lenksystem und einem Bremssystem in einer schematischen Darstellung,
- 2a-b beispielhafte Schaubilder verschiedener mit einem Betrieb des Fahrzeugs korrelierter Signale und
- 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 10 mit mehreren Fahrzeugrädern 24, 26 in einer vereinfachten, schematischen Darstellung. Das Fahrzeug 10 ist mehrachsig ausgebildet und weist im vorliegenden Fall eine erste Fahrzeugachse 12 und eine zweite Fahrzeugachse 20 auf. Die erste Fahrzeugachse 12 ist als Vorderachse des Fahrzeugs 10 ausgebildet und weist eine Verbindung mit als Vorderrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 24 auf. Die erste Fahrzeugachse 12 ist lenkbar ausgebildet. Die zweite Fahrzeugachse 20 ist als Hinterachse des Fahrzeugs 10 ausgebildet und weist eine Verbindung mit als Hinterrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 26 auf. Die zweite Fahrzeugachse 20 ist ferner als starre Fahrzeugachse und/oder nicht-lenkbare Fahrzeugachse ausgebildet. Alternativ könnte ein Fahrzeug jedoch auch als Nutzfahrzeug ausgebildet sein. Ferner könnte eine als Hinterachse ausgebildete Fahrzeugachse lenkbar ausgebildet sein, während eine als Vorderachse ausgebildete Fahrzeugachse starr und/oder nicht-lenkbar ausgebildet sein könnte. Grundsätzlich ist auch denkbar, eine als Vorderachse und eine als Hinterachse ausgebildete Fahrzeugachse lenkbar auszubilden. Des Weiteren könnte ein Fahrzeug auch als dreiachsiges Fahrzeug mit wenigstens drei Fahrzeugachsen oder als vierachsiges Fahrzeug mit wenigstens vier Fahrzeugachsen ausgebildet sein, wobei insbesondere wenigstens eine der Fahrzeugachsen, insbesondere eine beliebige der Fahrzeugachsen, lenkbar ausgebildet ist.
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Das Fahrzeug 10 umfasst ferner ein Lenksystem 14. Das Lenksystem 14 ist der ersten Fahrzeugachse 12 zugeordnet und weist folglich eine Wirkverbindung mit den als Vorderrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 24 auf. Das Lenksystem 14 ist dazu vorgesehen, eine Lenkfunktionalität zum Lenken des Fahrzeugs 10 und/oder zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Ferner ist das Lenksystem 14 als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist im vorliegenden Fall insbesondere eine elektrische Hilfskraftlenkung in Form einer Servolenkung auf. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem einer zweiten Fahrzeugachse zuzuordnen. Ferner ist denkbar, ein Lenksystem mit einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Fremdkraftlenkung auszubilden. Zudem könnte ein Lenksystem prinzipiell auch als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein.
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Das Lenksystem 14 umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 28 zum Aufbringen eines Handmoments und insbesondere zur manuellen Steuerung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10, insbesondere durch einen Fahrer, sowie wenigstens eine Lenkwelle 30 zur, insbesondere mechanischen, Verbindung der Lenkhandhabe 28 mit der ersten Fahrzeugachse 12. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Auch könnte ein Lenksystem prinzipiell frei von einer Lenkhandhabe sein, beispielsweise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug. Zudem könnte eine Lenkwelle auch lediglich zeitweise eine Lenkhandhabe mit einer ersten Fahrzeugachse verbinden, wie beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem autonomen Fahrbetrieb und/oder einem Steer-by-Wire-Lenksystem mit mechanischer Rückfallebene. In diesem Zusammenhang ist natürlich auch denkbar, auf eine Lenkwelle vollständig zu verzichten.
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Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 14 einen Lenkaktuator 32. Der Lenkaktuator 32 ist zumindest teilweise elektrisch und/oder elektronisch ausgebildet. Der Lenkaktuator 32 ist dazu vorgesehen, ein Lenkmoment bereitzustellen und an die erste Fahrzeugachse 12 zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist der Lenkaktuator 32 zumindest dazu vorgesehen, ein Lenkmoment in Form eines Unterstützungsmoments an die erste Fahrzeugachse 12 zu übertragen und das, insbesondere von dem Fahrer aufgebrachte, Handmoment zu unterstützen.
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Dazu umfasst der Lenkaktuator 32 wenigstens einen Elektromotor 34. Der Elektromotor 34 ist als Servomotor, im vorliegenden Fall insbesondere als permanenterregter Synchronmotor, ausgebildet. Der Elektromotor 34 ist mit der ersten Fahrzeugachse 12 gekoppelt und zur Erzeugung des Lenkmoments vorgesehen. Alternativ könnte ein Lenkaktuator jedoch auch mehrere Elektromotoren aufweisen. Zudem könnte ein Lenkaktuator zusätzlich oder alternativ auch dazu vorgesehen sein, ein Lenkmoment zur, insbesondere direkten, Verstellung von Fahrzeugrädern und hierdurch insbesondere zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 10 ein Bremssystem 16. Das Bremssystem 16 ist der ersten Fahrzeugachse 12 und der zweiten Fahrzeugachse 20 zugeordnet und weist folglich eine Wirkverbindung mit den als Vorderrädern und den als Hinterrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 24, 26 auf. Das Bremssystem 16 ist dazu vorgesehen, eine Bremsfunktionalität zum Bremsen des Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Im vorliegenden Fall ist das Bremssystem 16 dazu vorgesehen, bei einer Betätigung, beispielsweise durch einen Fahrer, und bei einem hierdurch bewirkten Bremsvorgang ein Bremsmoment auf die erste Fahrzeugachse 12 und/oder die zweite Fahrzeugachse 20 zu übertragen. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Bremssystem einer ersten Fahrzeugachse oder einer zweiten Fahrzeugachse zuzuordnen.
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Das Bremssystem 16 umfasst wenigstens eine Betriebsbremse 36, 38. Im vorliegenden Fall umfasst das Bremssystem 16 beispielhaft vier Betriebsbremsen 36, 38, wobei jedem Fahrzeugrad 24, 26 eine der Betriebsbremsen 36, 38 zugeordnet ist. Zwei erste Betriebsbremsen 36 der Betriebsbremsen 36, 38 sind folglich den als Vorderädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 24 zugeordnet und dazu vorgesehen, zum Bremsen des Fahrzeugs 10 auf die erste Fahrzeugachse 12 einzuwirken. Zwei zweite Betriebsbremsen 38 der Betriebsbremsen 36, 38 sind den als Hinterrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 26 zugeordnet und dazu vorgesehen, zum Bremsen des Fahrzeugs 10 auf die zweite Fahrzeugachse 20 einzuwirken. Alternativ könnte ein Bremssystem auch genau zwei Betriebsbremsen aufweisen, wobei eine erste Betriebsbremse beispielsweise einer ersten Fahrzeugachse und eine zweite Betriebsbremse einer zweiten Fahrzeugachse zugeordnet sein kann. Zudem könnte ein Bremssystem auch ausschließlich einer ersten Fahrzeugachse oder einer zweiten Fahrzeugachse zugeordnet sein.
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Darüber hinaus umfasst das Bremssystem 16 wenigstens eine Feststellbremse 22. Die Feststellbremse 22 ist den als Hinterrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 26 zugeordnet und dazu vorgesehen, zum Bremsen des Fahrzeugs 10 auf die zweite Fahrzeugachse 20 einzuwirken. Dazu ist die Feststellbremse 22 im vorliegenden Fall einstückig mit den zweiten Betriebsbremsen 38 ausgebildet. Grundsätzlich könnte eine Feststellbremse jedoch auch getrennt von einer Betriebsbremse ausgebildet werden. Zudem könnte eine Feststellbremse auch als Vorderrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern zugeordnet sein. Zudem ist denkbar, auf eine Feststellbremse vollständig zu verzichten, beispielsweise bei speziellen Nutzfahrzeugen.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 10 wenigstens eine Sensoreinheit 40, 42, 44, im vorliegenden Fall insbesondere eine erste Sensoreinheit 40, eine zweite Sensoreinheit 42 und eine dritte Sensoreinheit 44. Die erste Sensoreinheit 40 ist der Lenkwelle 30 zugeordnet. Die erste Sensoreinheit 40 ist im vorliegenden Fall als Lenksensor ausgebildet und zur Erfassung einer Lenkinformation, beispielsweise eines Lenkwinkels und/oder eines Drehmoments, von der Lenkhandhabe 28 vorgesehen. Die Lenkinformation ist ein Maß für das, insbesondere von dem Fahrer aufgebrachte, Handmoment und folglich für eine Lenkbewegung. Die zweite Sensoreinheit 42 ist den Fahrzeugrädern 24, 26, im vorliegenden Fall beispielhaft einem als Vorderrad ausgebildeten Fahrzeugrad 24, zugeordnet. Die zweite Sensoreinheit 42 ist als Raddrehzahlsensor ausgebildet und zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Die dritte Sensoreinheit 44 ist dem Bremssystem 16, wie beispielsweise einem Bremspedal (nicht dargestellt) des Bremssystems 16, zugeordnet. Die dritte Sensoreinheit 44 ist als Bremskontaktschalter und/oder Bremspedalwegsensor ausgebildet und zur Erfassung einer Betätigung des Bremssystems 16 vorgesehen. Prinzipiell könnte eine erste Sensoreinheit jedoch auch als Winkeldifferenzsensor oder dergleichen ausgebildet sein. Zudem könnte eine zweite Sensoreinheit auch als beliebiger von einem Raddrehzahlsensor abweichender Geschwindigkeitssensor ausgebildet sein. Zudem ist auch denkbar, auf eine zweite Sensoreinheit zu verzichten und die Fahrzeuggeschwindigkeit aus einem Fahrstabilitätsregelsystem oder dergleichen abzurufen. Ferner könnte eine dritte Sensoreinheit prinzipiell auch als Bremslichtschalter oder dergleichen ausgebildet sein. Zudem ist prinzipiell denkbar, auf eine dritte Sensoreinheit zu verzichten und die Betätigung des Bremssystems anhand eines Signals des Fahrstabilitätsregelsystems oder dergleichen abzuleiten.
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Darüber hinaus weist das Fahrzeug 10 ein Steuergerät 46 auf. Das Steuergerät 46 ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkungssteuergerät ausgebildet. Prinzipiell kann ein Steuergerät jedoch auch als beliebiges von einem Lenkungssteuergerät abweichendes Steuergerät eines Fahrzeugs, wie beispielsweise als Bremssteuergerät und/oder als zentrales Fahrzeugsteuergerät, ausgebildet sein. Das Steuergerät 46 weist eine Wirkverbindung mit dem Lenksystem 14 auf. Das Steuergerät 46 weist ferner eine Wirkverbindung mit dem Bremssystem 16 auf. Zudem weist das Steuergerät 46 eine Wirkverbindung mit den Sensoreinheiten 40, 42, 44 auf. Das Steuergerät 46 ist dazu vorgesehen, die Lenkinformation, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Betätigung des Bremssystems 16 von den Sensoreinheiten 40, 42, 44 zu empfangen. Zudem ist das Steuergerät 46 zumindest zu einer Ansteuerung des Bremssystems 16, insbesondere in Abhängigkeit von der Lenkinformation, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Betätigung des Bremssystems 16, vorgesehen.
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Dazu umfasst das Steuergerät 46 eine elektrische und/oder elektronische Recheneinheit 48. Die Recheneinheit 48 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Speicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 48 zumindest ein im Speicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Steuerroutine und zumindest einer Bremsroutine.
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Das Steuergerät 46 umfasst ferner eine Bremsfunktionseinheit 18. Die Bremsfunktionseinheit 18 ist kommunizierend mit der Recheneinheit 48 verbunden. Die Bremsfunktionseinheit 18 weist zudem eine Wirkverbindung mit den Sensoreinheiten 40, 42, 44 auf und ist dazu vorgesehen, die Lenkinformation, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Betätigung des Bremssystems 16 von den Sensoreinheiten 40, 42, 44 zu empfangen und zu verarbeiten. Die Bremsfunktionseinheit 18 ist als weitere elektrische und/oder elektronische Recheneinheit ausgebildet. Die Bremsfunktionseinheit 18 umfasst folglich zumindest einen weiteren Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen weiteren Speicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Bremsfunktionseinheit 18 zumindest ein im Speicher hinterlegtes weiteres Betriebsprogramm mit zumindest einer weiteren Berechnungsroutine, zumindest einer weiteren Steuerroutine, zumindest einer weiteren Bremsroutine und zumindest einer Auswerteroutine. Grundsätzlich könnte ein Steuergerät jedoch auch lediglich eine Recheneinheit umfassen, wobei in diesem Fall eine Bremsfunktionseinheit in die Recheneinheit des Steuergeräts integriert sein könnte. Ferner könnte eine Bremsfunktionseinheit auch getrennt von einem Steuergerät des Fahrzeugs ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, eine Bremsfunktionseinheit zumindest teilweise mechanisch oder rein mechanisch auszubilden.
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In einem normalen Fahrbetrieb, insbesondere bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit und insbesondere unabhängig von einer Lenkbewegung, ist das Steuergerät 46 und insbesondere die Recheneinheit 48 dazu vorgesehen, das Bremssystem 16 derart anzusteuern, dass bei einer Betätigung des Bremssystems 16 sämtliche Betriebsbremsen 36, 38 aktiviert werden und folglich sowohl die erste Fahrzeugachse 12 als auch die zweite Fahrzeugachse 20 mit einem Bremsmoment beaufschlagt werden. Die Grenzgeschwindigkeit beträgt dabei beispielhaft höchstens 1 km/h.
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Bei einem Lenkvorgang, bei welchem eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems 16 erfolgt, ist hingegen die Bremsfunktionseinheit 18 dazu vorgesehen, die Bremsfunktionalität des Bremssystems 16 zumindest teilweise einzuschränken. Im vorliegenden Fall ist die Bremsfunktionseinheit 18 dazu vorgesehen, das Bremssystem 16 derart anzusteuern, dass bei dem Lenkvorgang, bei welchem eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems 16 erfolgt, ein Bremsen der, insbesondere lenkbaren, ersten Fahrzeugachse 12 verhindert wird. Alternativ könnte eine Bremsfunktionseinheit jedoch auch lediglich dazu vorgesehen sein, ein auf eine lenkbare erste Fahrzeugachse einwirkendes Bremsmoment zu reduzieren.
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Zudem ist das Bremssystem 16 in diesem Fall dazu vorgesehen, zum Bremsen des Fahrzeugs 10 bei dem Lenkvorgang auf die zweite Fahrzeugachse 20 einzuwirken. Dabei ist die Bremsfunktionseinheit 18 dazu vorgesehen, das Bremssystem 16 derart anzusteuern, dass bei dem Lenkvorgang die Feststellbremse 22 und/oder die zweiten Betriebsbremsen 38 aktiviert wird/werden und folglich zum Bremsen des Fahrzeugs 10 ausschließlich die zweite Fahrzeugachse 20 mit einem Bremsmoment beaufschlagt wird. Alternativ könnte ein Bremsen eines Fahrzeugs bei einem Lenkvorgang, bei welchem insbesondere eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung eines Bremssystems erfolgt, natürlich auch ausschließlich durch ein Fahrzeuggetriebe und/oder beispielsweise bei elektrischen Fahrzeugen durch einen Fahrzeugantrieb oder dergleichen erfolgen, sodass auf eine Aktivierung einer Feststellbremse und/oder einer zweiten Betriebsbremse grundsätzlich auch verzichtet werden könnte.
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Im vorliegenden Fall wird somit verhindert, dass bei dem Lenkvorgang, bei welchem eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und eine Betätigung des Bremssystems 16 erfolgt, ein Bremsmoment auf die, insbesondere lenkbare, erste Fahrzeugachse 12 einwirkt, wodurch insbesondere das elektrisch unterstützte Lenksystem 14 kleiner dimensioniert werden kann und gleichzeitig ein Reifenabrieb reduziert sowie Verschleißerscheinungen minimiert werden können. Bevorzugt erfolgt die Einschränkung der Bremsfunktionalität dabei zumindest bei einem Lenkvorgang, bei welchem sich das Fahrzeug 10 im Stillstand befindet und gleichzeitig eine Betätigung des Bremssystems 16 erfolgt, da insbesondere bei diesem Fahrmanöver ein höchstes Lenkmoment vom Lenksystem 14 und insbesondere vom Lenkaktuator 32 gefordert wird.
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Die 2a und 2b zeigen beispielhafte Schaubilder verschiedener mit einem Betrieb des Fahrzeugs 10 korrelierter Signale, im Fall, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und kein Bremsmoment auf die, insbesondere lenkbare, erste Fahrzeugachse 12 einwirkt (vgl. 2a) bzw. ein Bremsmoment auf die, insbesondere lenkbare, erste Fahrzeugachse 12 einwirkt (vgl. 2b). Im vorliegenden Fall befindet sich das Fahrzeug 10 dabei im Stillstand. Auf einer ersten Ordinatenachse 50 ist eine Winkelgeschwindigkeit in [°/s] dargestellt. Auf einer zweiten Ordinatenachse 52 ist ein Abtriebsmoment bzw. ein Lenkmoment in [Nm] dargestellt. Auf einer Abszissenachse 54 ist eine Zeit in [s] dargestellt. Ein erste Kurve 56 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Winkelgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 28 und kennzeichnet folglich eine Lenkbewegung. Ein zweite Kurve 58 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Abtriebsmoments bzw. eines Lenkmoments des Lenksystems 14 und insbesondere des Lenkaktuators 32 und kennzeichnet folglich ein Moment, welches benötigt wird, um ein Einschlagen der als Vorderräder ausgebildeten Fahrzeugräder 24 zu erreichen. Im Fall, dass kein Bremsmoment auf die, insbesondere lenkbare, erste Fahrzeugachse 12 übertragen wird, liegt ein benötigtes Abtriebsmoment bzw. Lenkmoment dabei etwa 5 % bis 10 % unterhalb eines Abtriebsmoments bzw. Lenkmoments, welches benötigt wird, wenn ein Bremsmoment auf die, insbesondere lenkbare, erste Fahrzeugachse 12 übertragen wird.
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3 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs 10.
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In einem Verfahrensschritt 60 startet ein Betrieb des Fahrzeugs 10.
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In einem Verfahrensschritt 62 wird geprüft, ob eine Lenkbewegung, beispielsweise durch einen Fahrer, erfolgt.
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Wird eine Lenkbewegung erfasst, so wird in einem Verfahrensschritt 64 geprüft, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt.
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Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unterhalb der Grenzgeschwindigkeit, so wird in einem Verfahrensschritt 66 geprüft, ob eine Betätigung des Bremssystems 16 erfolgt.
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Wird im Verfahrensschritt 66 eine Betätigung des Bremssystems 16 erfasst, so wird in einem Verfahrensschritt 68 die Bremsfunktionalität, insbesondere mittels der Bremsfunktionseinheit 18, zumindest teilweise eingeschränkt, im vorliegenden Fall insbesondere derart, dass ein Bremsen der, insbesondere lenkbaren, ersten Fahrzeugachse 12, insbesondere mittels des Bremssystems 16, verhindert wird.
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Wird eine der Bedingungen in den Verfahrensschritten 62, 64, 66 nicht erfüllt, beispielsweise weil keine Lenkbewegung erfasst wird, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 oberhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt und/oder falls keine Betätigung des Bremssystems 16 erfolgt, so wird das Verfahren in einem Verfahrensschritt 70 beendet und neu gestartet. In diesem Fall erfolgt somit keine Einschränkung der Bremsfunktionalität des Bremssystems 16.
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Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 3 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte und/oder eine Abfolge der Verfahrensschritte variieren. Dabei könnte beispielsweise einer der Verfahrensschritte 64, 66 vor dem Verfahrensschritt 62 durchgeführt werden.