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Die
Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagswinkels
eines Rades eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hinterrades.
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Bekannte
Lenkvorrichtungen für
eine Hinterachslenkung weisen ähnlich
wie konventionelle Vorderachslenkungssysteme eine Spurstange auf,
die das rechte und linke Hinterrad miteinander verbindet. Das Einstellen
eines Radeinschlagswinkels erfolgt dabei durch eine elektromechanisch
oder elektrohydraulisch gesteuerte Verschiebung der Spurstange. Derartige
Lenkvorrichtungen erfordern jedoch einen erheblichen konstruktiven
Aufwand.
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Ferner
sind Lenkvorrichtungen bekannt, bei denen karosserieseitige Aufhängungspunkte
von Radführungsgliedern
beweglich gestaltet sind. Eine Bewegung, die zur Einstellung eines
Radeinschlagswinkels führt,
wird dabei durch einen elektromechanischen oder elektrohydraulischen
Antrieb bewirkt. Insbesondere elektrohydraulische Antriebe haben
dabei den Nachteil, dass die Antriebseinheiten einen großen Einbauraum
erfordern, sehr schwer sind und mühevoll geräuschisoliert werden müssen.
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Ferner
besteht das Problem, dass die Kopplung der Antriebseinheiten und
der Verstellmechanismen in der Regel erhebliche konstruktive Abweichungen
von der herkömmlichen
Radaufhängung
des Fahrzeugs erforderlich macht, wodurch die Ausrüstung eines
Fahrzeugs mit einer Hinterachslenkung mit einem sehr hohen Aufwand
verbunden ist. Zudem erhöht
die mit dem Radführungsglied
gekoppelte Antriebseinheit in der Regel die bewegte Masse der Radaufhängung, so
dass sich die Kinematik der Radaufhängung verändert bzw. der Effekt der zusätzlichen
Masse durch konstruktive Anpassungen kompensiert werden muss.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung
zu schaffen, bei der möglichst
geringe Änderungen
einer Radaufhängung nicht
lenkbarer Fahrzeugräder
erforderlich sind.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Lenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Demgemäß wird eine
Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagswinkels eines
Rades eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hinterrades, geschaffen,
die wenigstens ein Radführungsglied
umfasst, über
das ein Radträger
des Rades mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist, wobei der Radträger um eine
im Wesentlichen parallel zur Radebene verlaufende Drehachse schwenkbar
ist und das Radführungsglied
beabstandet von der Drehachse an einem Radträger angelenkt ist. Das Radführungsglied
ist mittels eines Elektromotors in seiner Länge verstellbar, wobei ein
an dem Radführungsglied
angeordnetes Getriebe aufgrund einer Rotation einer Antriebswelle
des Elektromotors eine Längenänderung
des Radführungsgliedes
bewirkt, die zu einer Veränderung
des Radeinschlagswinkels des Rades führt. Der Elektromotor ist an
dem Fahrzeugaufbau befestigt und eine Antriebswelle des Elektromotors
ist über
ein Übertragungselement
mit dem Getriebe verbunden.
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Hierdurch
wird eine Lenkvorrichtung geschaffen, bei der die konstruktiven
Abweichungen zu einer Radaufhängung
starrer Bäder
gering sind.
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Der
Elektromotor ist bei der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung unmittelbar
an dem Fahrzeugaufbau befestigt. Dies entspricht einer "massenmäßigen" Entkopplung des
Elektromotors von dem in seiner Länge verstellbaren Radführungsglied
und hat den Vorteil, dass die bewegte Masse des längenveränderlichen
Radführungsgliedes
im Wesentlichen der Masse des entsprechenden starren Radführungsgliedes
der konventionellen Radaufhängung entspricht.
Auf diese Weise werden die bewegten Massen der Radaufhängung und
damit die Kinematik der Radaufhängung
im Wesentlichen nicht verändert. Eine
mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ausgestattete
Radaufhängung
zeigt somit im Hinblick auf das Fahrverhalten keine spürbaren Unterschiede gegenüber der
entsprechenden konventionellen Radaufhängung mit starrem Radführungsglied,
so dass neben der Ersetzung des starren Radführungsgliedes durch das längenveränderliche
keine weitergehenden Anpassungen erforderlich sind. Darüber hinaus
eignet sich die Lenkvorrichtung für einen Einsatz bei angetriebenen
und nichtangetriebenen Hinterachsen.
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Die
Drehachse der erreichbaren Schwenkbewegung der Räder ist in der Regel insbesondere aufgrund
des Sturzes der Räder
nicht vollständig
parallel zu der Radebene. Die Abweichung entspricht dabei dem Sturzwinkel
der Räder.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Elektromotor im Bereich
eines Aufhängungspunktes
des in seiner Länge
verstellbaren Radführungsgliedes
an dem Fahrzeugaufbau befestigt ist.
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Hierdurch
wird erreicht, dass der Massenschwerpunkt des aus dem Elektromotor
und dem Getriebe bestehenden Antriebs sehr nahe an dem Aufhängungspunkt
des längenverstellbaren
Radführungsgliedes
liegt, so dass die kinematischen Eigenschaften der Radaufhängung im
Wesentlichen denen der entsprechenden Radaufhängung mit längenfestem Radführungsglied
entsprechen.
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Eine
zweckmäßige Ausgestaltung
der Erfindung beinhaltet, dass es sich bei dem Übertragungselement um ein Übertragungsgetriebe
handelt, das antriebsmäßig mit
der Antriebswelle des Elektromotors verbunden ist.
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Eine
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass der Elektromotor beabstandet von dem
in seiner Länge
verstellbaren Radführungsglied
angeordnet ist.
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Hierdurch
wird eine noch bessere Entkopplung des Elektromotors von dem längenverstellbaren Radführungslied
erreicht.
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Bei
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Übertragungselement als eine
flexible Antriebswelle ausgeführt
ist. Unter einer flexiblen Antriebswelle wird dabei insbesondere
eine biegsame Antriebswelle verstanden.
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Hierdurch
lässt sich
neben einer besonders guten Entkopplung des Elektromotors von dem
längenverstellbaren
Radführungs glied
auch eine hohe Flexibilität
im Hinblick auf den Einbauort des Elektromotors erreichen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass es sich bei der flexiblen
Antriebswelle um einen Bremsschlauch handelt.
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Es
hat sich gezeigt, dass Bremsschläuche dazu
in der Lage sind, die für
den Antrieb erforderlichen Drehmomente zu übertragen. Darüber hinaus haben
sich Bremsschläuche
im Hinblick auf Robustheit gegenüber äußeren Einflüssen und
im Hinblick auf lange Haltbarkeit bei einem Einsatz im Bereich der
Radaufhängung
am Unterboden eines Fahrzeug bereits bestens bewährt. Da Bremsschläuche in
großen
Mengen hergestellt werden, wird durch ihren Einsatz als flexible
Antriebswelle die Wertschöpfung optimiert.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Übertragungselement
um einen Zahnriemen oder einen Keilriemen handelt.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
besteht eine wirkungsvolle Entkopplung zwischen dem Elektromotor
und dem Verstellmechanismus des längenveränderlichen Radführungsgliedes.
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Weiterhin
beinhaltet eine bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, dass der
Elektromotor beabstandet von dem in seiner Länge verstellbaren Radführungsglied
angeordnet ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Getriebe ein Schneckengetriebe
umfasst.
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Weiterhin
sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung
der Erfindung vor, dass mittels des Übertragungselements eine Schnecke
des Schneckengetriebes antreibbar ist.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass das Schneckengetriebe selbsthemmend ausgeführt ist.
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Eine
Selbsthemmung ist bei einem Schneckengetriebe besonders einfach
realisierbar. Sie hat den Vorteil, dass die Lenkvorrichtung bei
unbestromtem Elektromotor arretiert ist. Insbesondere eine mittlere
Position, d.h. ein Radeinschlagswinkel von null, kann hierdurch
mit ausgeschaltetem Elektromotor realisiert werden, was im Hinblich
auf den Energieverbrauch der Lenkvorrichtung besonders günstig ist. Zudem
erfolgt eine Arretierung bei einem Energieausfall, was im Hinblick
auf die Fahrzeugsicherheit besonders vorteilhaft ist.
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Eine
gleichfalls vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass das Schneckengetriebe am fahrzeugaufbauseitigen
Ende des Radführungsgliedes
angeordnet ist.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung ist darüber
hinaus dadurch gekennzeichnet, dass das Radführungsglied einen Gewindespindelabschnitt
und einen Mutterabschnitt aufweist, wobei der Gewindespindelabschnitt
in den Mutterabschnitt eingreift und eine Drehung des Gewindespindelabschnitts
eine Längenveränderung
des Radführungsgliedes
bewirkt.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist es zudem vorgesehen, dass ein Schneckenrad des
Schneckengetriebes mit dem Gewindespindelabschnitt des Radführungsgliedes
antriebsmäßig verbunden
ist.
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Darüber hinaus
ist im Rahmen der Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend ein linkes
und ein rechtes Hinterrad, vorgesehen. Das Kraftfahrzeug ist dadurch
gekennzeichnet, dass jedem Hinterrad eine Lenkvorrichtung der zuvor
dargestellten Art zugeordnet ist, wobei jeweils ein Elektromotor
zur Verstellung der Länge
der Radführungsglieder
vorgesehen ist, der über
ein Übertragungselement
mit dem Getriebe verbunden ist.
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Hierbei
erfolgt die Verstellung der Längen der
Radführungsglieder
und damit der Radeinschlagswinkel des rechten und linken Hinterrades unabhängig voneinander.
Auf diese Weise können bei
Bedarf insbesondere verschiedene Radeinschlagswinkel an den Hinterrädern eingestellt
werden.
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Ferner
ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, bei dem jedem Hinterrad eine Lenkvorrichtung
der zuvor dargestellten Art zugeordnet ist, wobei genau ein Elektromotor
zur Verstellung der Länge
der Radführungsglieder
vorgesehen ist, der über
wenigstens ein Übertragungselement
mit den Getrieben der Radführungsglieder
verbunden ist.
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Bei
dieser Ausgestaltung der Erfindung ist lediglich ein einziger Elektromotor
erforderlich, mit dem die Längen
der längenverstellbaren
Radführungsglieder
verstellt werden. Hierdurch werden insbesondere das Gewicht und
der Einbauraumbedarf der gesamten Lenkvorrichtung reduziert.
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Weitere
Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele
anhand der Figuren.
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Von
den Figuren zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf eine Radaufhängung
mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in
einer ersten Ausführungsform,
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2 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung
in der ersten Ausführungsform,
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3 eine
Ansicht auf eine Radaufhängung mit
einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung
in einer zweiten Ausführungsform,
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4 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung
in der zweiten Ausführungsform,
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5 eine
Ansicht auf eine Radaufhängung mit
einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung
in einer dritten Ausführungsform,
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6 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung
in der dritten Ausführungsform
und
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7 eine
Ansicht auf eine Radaufhängung mit
einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung
in einer vierten Ausführungsform.
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Hinterräder eines
Kraftfahrzeugs sind üblicherweise über eine
Einzelradaufhängung
mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Diese umfasst in der Regel mehrere
Radführungsglieder,
die aufbauseitig an einem Hinterachshilfsrahmen und radseitig an
einem Radträger
angelenkt sind. Der Hinterachshilfsrahmen wird fest mit der Fahrzeugkarosserie
verbunden und bildet mit ihr zusammen den Fahrzeugaufbau. Üblicherweise
umfassen dem Fachmann bekannte Radaufhängungen ein Radführungsglied,
das insbesondere die Spurhaltung eines Hinterrades bewirkt. Es handelt
sich dabei um Querlenker bzw. Spurstangen, die beabstandet von einer
Schwenkachse einer Lenkbewegung in Richtung Vor- oder Nachspur an
dem Radträger
angelenkt sind und direkt oder über
weitere Radführungsglieder
mit dem Fahrzeugaufbau und insbesondere mit dem Hinterachshilfsrahmen
verbunden sind.
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Die
Aufhängungspunkte
der Radführungsglieder
sind als Elastomerlager ausgeführt.
Aufgrund der elastischen Aufhängung
lassen sich die Hinterräder
dabei durch das Einwirken von Kräften,
die beispielsweise beim Einfedern eines Rades entstehen, um Winkel
in einer Größenordnung
von wenigstens bis zu 2° oder
3° in Richtung
Vorspur und Nachspur verschwenken. Es ist insbesondere bereits bekannt, die
Radaufhängung
so auszugestalten, dass diese so genannten elastokinematischen Lenkbewegungen
das Fahrzeug bei Kurvenfahrten stabilisieren.
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Hiervon
ausgehend sieht die Erfindung vor, den starren Querlenker, der die
Spurführung
des Rades bewirkt, durch ein in seiner Länge verstellbares Radführungsglied
zu ersetzen. Eine Längenveränderung
des Radführungsgliedes
führt dabei
zu einer Veränderung
des Radeinschlagswinkels des über den
Querlenker mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Hinterrades. Eine
derartige Lenkvorrichtung ist dabei sowohl bei angetriebenen als
auch bei nicht angetriebenen Hinterachse einsetzbar.
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Ohne
weitergehende Veränderungen
der Radaufhängung
lassen sich dabei Radeinschlagswinkel in der zuvor genannten Größenordnung
realisieren, die zur Beeinflussung des Fahrverhaltens bereits ausreichend
sind. Insbesondere kann durch gezielte Lenkbewegungen mit derartigen
Radeinschlagswinkeln eine Erhöhung
der Agilität
des Fahrzeugs erreicht werden, und das Fahrzeug kann in kritischen
Fahrsituationen wirkungsvoll stabilisiert werden.
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Grundsätzlich kann
es jedoch auch vorgesehen sein, die Radaufhängung so zu verändern, dass durch
eine Längenveränderung
eines Radführungsgliedes
größere Radeinschlagswinkel
realisierbar sind, die auch beim Rangieren des Fahrzeugs einen spürbaren Einfluss
haben und durch welche die Wendigkeit des Fahrzeugs beim Rangieren
verbessert wird.
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In 1 ist
in schematischer Darstellung eine Radaufhängung von Hinterrädern 21a, 21b eines
Kraftfahrzeugs in der oben genannten Art dargestellt, in die eine
Lenkvorrichtung mit längenverstellbaren
Radführungsgliedern 22a, 22b integriert
ist. Die Darstellung zeigt dabei eine Aufsicht von oben und der
Pfeil 23 zeigt in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne.
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Die
beispielhaft dargestellte Radaufhängung umfasst auf jeder Seite
einen ersten Querlenker 24a, 24b, der an einem
Hinterachshilfsrahmen 25 angelenkt ist sowie an einem Rad 21a, 21b bzw.
einem in der Figur nicht dargestellten zugehörigen Radträger. Die Querlenker 24a, 24b werden
jeweils mittels eines Längslenkers 26a, 26b stabilisiert,
der einerseits an dem Querlenker 24a, 24b und
andererseits an dem Fahrzeugaufbau angelenkt ist. Heckseitig weist
die Radaufhängung
auf jeder Seite einen unteren Querlenker 27a, 27b sowie
einen oberen Querlenker auf. Die oberen Querlenker sind als längenveränderliche Radführungsglieder 22a, 22b ausgestaltet.
Die Längenverstellung
der Radführungsglieder 22a, 22b erfolgt
bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der
Erfindung mittels jeweils eines dem Radführungsglied 22a, 22b zugeordneten
Elektromotor 28a, 28b.
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Eine
durch eine Ansteuerung des Elektromotors 28a, 28b bewirkte
Längenveränderung
eines Radführungsgliedes 22a, 22b führt bei
der schematisch dargestellten Radaufhängung zu einem Radeinschlagswinkel
an dem entsprechenden Rad.
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Die
Lenkvorrichtung mit den längenveränderlichen
Radführungsgliedern 22a, 22b und
den zur Verstellung ihrer Länge
vorgesehenen Elektromotoren 28a, 28b ist zudem
in 2 in einer schematischen Ansicht dargestellt.
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In
der in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausgestaltung sind
die längenveränderlichen Radführungsglieder 22a, 22b als
Spindel-Mutter-Einheiten ausgeführt,
die jeweils über
einen Mutterabschnitt 31 und eine Gewindespindel 32 verfügen. Der Mutterabschnitt 31 ist
als eine hohlzylindrische Stange ausgeführt, die vorzugsweise den radträgerseitigen
Abschnitt des Radführungsgliedes 22a, 22b bildet
und über
ein Gelenk an dem Radträger
angelenkt ist, wobei ein endseitig an dem Mutterabschnitt 31 befestigtes
Auge 33 beispielsweise den Lagermittelsteg bildet. Das
Gelenk ist so ausgeführt,
dass eine Rotation des Mutterabschnitts 31 um seine Längsachse
verhindert wird. Zumindest abschnittsweise ist die Innenwand des
Mutterabschnitts 31 mit einem Gewinde versehen, in das
die Gewindespindel 32 eingreift. Aufgrund einer Drehung
der Gewindespindel 32 wird das Radführungsglied 22a, 22b somit
verlängert
bzw. verkürzt.
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Der
Antrieb der Gewindespindel erfolgt vorzugsweise durch ein Schneckengetriebe 34,
das in einem Gehäuse
untergebracht ist, das über
ein Gelenk mit dem Hinterachshilfsrahmen 25 verbun den ist,
wobei beispielsweise ein Auge 35 an dem Gehäuse befestigt
sein kann, das den Lagermittelsteg bildet. Vorzugsweise umfasst
das Schneckengetriebe 34 eine durch den zu dem Radführungslied 22a, 22b gehörenden Elektromotor 28a, 28b über ein Übertragungselement
angetriebene Schnecke, die in ein mit der Gewindespindel 32 verbundenes
Schneckenrad eingreift.
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Das
Schneckengetriebe 34 ist bei der Erfindung selbsthemmend
ausgeführt,
so dass eine Drehung des Schneckenrades aufgrund von radseitig einwirkenden
Einflüssen
nicht möglich
ist. Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, dass die Länge der Radführungsglieder 22a, 22b bei
unbestromtem zugehörigen
Elektromotor 28a, 28b nicht durch radseitige Einflüsse verändert werden
kann. Eine derartige Arretierung erlaubt es somit, den Motor bei
nicht aktiver Hinterradlenkung ausgeschaltet bzw. unbestromt zu
halten. Ferner ist sichergestellt, dass bei einem Energieausfall
aufgrund eines Defekts eine Arretierung erfolgt.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung sind die Elektromotoren 28a, 28b im
Bereich der Aufhängungspunkte
der längenverstellbaren
Radführungsglieder
an dem Fahrzeugaufbau bzw. den Hinterachshilfsrahmen 25 befestigt.
Die Elektromotoren 28a, 28b sind dabei so angeordnet,
dass der Massenschwerpunkt des aus dem Elektromotor 28a, 28b und
dem Schneckengetriebe 34 bestehenden Antriebs eines längenverstellbaren
Radführungsgliedes 22a, 22b möglichst
nahe an dessen Aufhängungspunkt
liegt.
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Der
Antrieb der Schnecke des Schneckengetriebes 34 erfolgt
bei dieser Ausführungsform
vorzugsweise durch ein Übertragungsgetriebe 36.
Die Antriebswelle des entsprechenden Elektromotors 28a, 28b ist
dabei vorzugsweise antriebsmäßig mit einem
Zahnrad des Übertragungsgetriebes 36 verbunden,
das in ein weiteres Zahnrad eingreift, welches die Schnecke des
Schneckengetriebes 34 antreibt. Gleichfalls kann das Übertragungsgetriebe 36 auch
als Riemengetriebe ausgeführt
werden. Das Übertragungsgetriebe 38 ist
vorzugsweise so angeordnet, dass die Drehachsen der Antriebselemente senkrecht
zu der Längsausdehnung
des zugehörigen Radführungsgliedes 22a, 22b verlaufen.
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Durch
die zuvor beschriebene Anordnung der Elektromotoren 28a, 28b an
den Aufhängungspunkten
der längenverstellbaren
Radführungsglieder 22a, 22b wird
eine "massenmäßige" Entkopplung der Elektromotoren 28a, 28b von
den Radführungsgliedern 22a, 22b erreicht.
Lediglich geringe, aufgrund des Lagerspiels mögliche Schwenkbewegungen der Radführungsglieder 22a, 22b um
den hilfsrahmenseitigen Aufhängungspunkt
werden auf die Elektromotoren 28a, 28b übertragen.
Hierdurch entspricht die bewegte Masse der längenveränderlichen Radführungsglieder 22a, 22b im
Wesentlichen der Masse der längenfesten
Radführungsglieder
der konventionellen Radaufhängung.
Dies hat den Vorteil, dass die dynamischen Eigenschaften der Radaufhängung nicht
spürbar
verändert
werden, bzw. keine Anpassung der sonstigen Radaufhängung erforderlich
ist, um den Einfluss einer höheren
Masse des Radführungsliedes
auf die Dynamik der Radaufhängung
zu kompensieren.
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Die
Elektromotoren 28a, 28b werden bei dieser Ausführungsform
und bei den im Folgenden beschrieben Ausführungsformen der Erfindung über das
Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt und durch ein Steuergerät 37 angesteuert. Durch
in der Figur nicht dargestellte Sensoren im Bereich der Elektromotoren 28a, 28b werden
die Winkelstellungen der Motorwellen oder die Anzahl der Umdrehungen
der Motorantriebswellen er fasst und über jeweils eine Signalleitung
an das Steuergerät 37 übermittelt.
Aus der Winkelstellung der Motorwelle werden im Bereich des Steuergerätes 37 in
Abhängigkeit
von den relevanten Größen der
Getriebe der Lenkvorrichtung und der Geometrie der Radaufhängung die
aktuell an den Hinterrädern 21a, 21b vorliegenden
Radeinschlagswinkel bestimmt. Der Wert der aktuell vorliegenden
Radeinschlagswinkel kann dabei insbesondere einem Regelverfahren
zugeführt werden,
durch das vorgegebene Sollwerte für die Radeinschlagswinkel an
den Hinterrädern 21a, 21b eingeregelt
werden.
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Die
Ansteuerung erfolgt vorzugsweise anhand eines Regelverfahrens in
Abhängigkeit
von verschiedenen fahrdynamischen Größen, die mithilfe von Sensoren
erfasst oder aus erfassten Größen berechnet
werden. Insbesondere kann dabei die Sensorik eines ESP-Systems eingesetzt
werden (ESP: Electronic Stability Program). Diese umfasst üblicherweise
einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenkwinkels, den der Fahrer
mittels einer Lenkhandhabe an den lenkbaren Vorderrädern des
Fahrzeugs eingestellt hat, einen Raddrehzahlsensor an jedem Rad
des Fahrzeugs, einen Pedalwegsensor zum Erfassen der Stellung des
Fahrpedals sowie einen Gierratensensor bzw. einen Sensorcluster,
der einen Gierratensensor, einen Querbeschleunigungssensor und einen
Längsbeschleunigungssensor
enthält.
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Diese
Signale werden üblicherweise
in einem ESP-Steuergerät
empfangen und ausgewertet. Im Rahmen der Erfindung kann eine Schnittstelle
zur Signalübertragung
zwischen dem ESP-Steuergerät und
dem Hinterachslenkungssteuergerät 37 vorgesehen
sein. Die Signalübertragung
kann dabei beispielsweise über
einen Datenbus wie das üblicherweise
in Kraftfahrzeugen eingesetzte CAN (Controller Area Network) erfolgen.
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Die
Schnittstelle kann zur Übertragung
der Signale der ESP-Sensorik
an das Hinterachslenkungssteuergerät 37 genutzt werden,
welches in Abhängigkeit
von den Sensorsignalen anhand eines Regelverfahrens Sollwertvorgaben
für die
Radeinschlagswinkel der Hinterräder 21a, 21b bzw.
die Längen
der längenveränderlichen
Radführungsglieder 22a, 22b generiert.
Gleichfalls kann es auch vorgesehen sein, dass diese Sollwertvorgaben
in dem ESP-Steuergerät
bestimmt und über
die Schnittstelle an das Hinterachslenkungssteuergerät 37 übertragen
werden, welches die Elektromotoren 28a, 28b dann
entsprechend der Sollwertvorgaben ansteuert.
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Grundsätzlich können die
Hinterräder 21a, 21b gleichsinnig
oder gegensinnig in Bezug auf die Lenkbewegung der Vorderräder eingelenkt
werden. Durch ein gleichsinniges Einlenken der Hinterräder 21a, 21b und
der Vorderräder
verringert sich bei gleich bleibendem Lenkwinkel an den Vorderrädern der
Kurvenradius, so dass eine Erhöhung
der Agilität des
Fahrzeugs erreicht werden kann. Werden die Hinterräder 21a, 21b in
entgegengesetztem Drehsinn zu den Vorderrädern eingelenkt, verringert
sich die Gierrate des Fahrzeugs, so dass das Fahrzeug in kritischen
Fahrsituationen stabilisiert werden kann.
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Dadurch,
dass beiden längenveränderlichen Radführungsgliedern 22a, 22b jeweils
ein Elektromotor 28a, 28b zugeordnet ist, ist
es bei der in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung möglich,
unterschiedliche Radeinschlagswinkel an beiden Hinterrädern 21a, 21b einzustellen.
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In
den 3 und 4 ist eine weiteren Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, bei der es vorgesehen ist, die Elektromotoren 28a, 28b beabstandet
von den längenverstellbaren
Radführungsgliedern 22a, 22b an
dem Fahrzeugaufbau bzw. dem Hinterachshilfsrahmen 25 anzuordnen.
Der Antrieb der Schnecken der Schneckengetriebe 34 erfolgt
dabei über
Antriebswellen 38a, 38b, die flexibel ausgeführt sind.
Mittels geeigneter Armaturen sind die Antriebswellen 38a, 38b einerseits
mit der Schnecke des Schneckengetriebes 34 sowie andererseits mit
einem Getriebe 39 verbunden. Über das Getriebe 39 wird
die Rotationsbewegung einer Antriebswelle des zu dem Radführungsglied 22a, 22b gehörigen Elektromotors 28a, 28b auf
die entsprechende Antriebswelle 38a bzw. 38b übertragen.
Die Elektromotoren 28a, 28b sind fest mit dem
Fahrzeugaufbau bzw. dem Hinterachshilfsrahmen 25 verbunden
(siehe 3). Das Getriebe 39 kann beispielsweise
als Zahnradgetriebe oder als Riemengetriebe ausgeführt sein.
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Der
Antrieb der Schneckengetriebe 34 über die flexiblen Antriebswellen 38a, 38b erlaubt
eine noch bessere Entkopplung der Elektromotoren 28a, 28b von
den längenveränderlichen
Radführungsgliedern 22a, 22b.
Darüber
hinaus können
die Elektromotoren 28a, 28b aufgrund der Verwendung
der flexiblen Antriebswellen 38a, 38b nahezu beliebig
an einem geeigneten Einbauort an dem Hinterachshilfsrahmen 25 befestigt
werden.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, flexible Kraftfahrzeug-Bremsschläuche als
flexible Antriebswellen 38a, 38b einzusetzen.
Vorzugsweise werden dabei mehrschichtige Bremsschläuche verwendet,
die mehrere Schichten aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff
und aus einem Gewebe und/oder einem Drahtgeflecht aufweisen. Beispielsweise
können
die Bremsschläuche
aus einer inneren Schicht aus Gummi oder Kunststoff, einer ersten
Verstärkungsschicht
aus geflochtenen Gewebefasern, einer weiteren Schicht aus Gummi
oder Kunststoff, einer Schicht aus Metallgeflecht und einer äußeren abriebfesten
Schicht aus Gummi oder Kunststoff aufgebaut sein.
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Derartige
Bremsschläuche
sind dazu in der Lage, das zur Längenverstellung
der Radführungsglieder 22a, 22b notwendige
Drehmoment, das beim Anlaufen der Elektromotoren 28a, 28b beispielsweise
bis zu 10 Nm betragen kann, zu übertragen.
Bei einem Einsatz im Bereich des Fahrzeugunterbodens bzw. des Fahrwerks
haben sich Bremsschläuche
insbesondere im Hinblick auf Robustheit gegenüber äußeren Einflüssen und Verschleiß bereits
bestens bewährt.
Er ist wartungsfrei, es ist keine Schmierung notwendig, die Antriebswelle
friert nicht in einer Hülle bzw.
einem Mantel fest und es treten keine Schleifgeräusche auf. Zudem werden derartige
Bremsschläuche
in großen
Mengen hergestellt und sind daher kostengünstig erhältlich.
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Die
Ansteuerung der Elektromotoren 28 erfolgt bei dieser Ausführungsform
in gleicher Weise, wie es im Zusammenhang mit der in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
beschrieben worden ist.
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In
den 5 und 6 ist eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, bei der ein einziger durch das Steuergerät 38 in
der beschriebenen Weise angesteuerter Elektromotor 28 die
Schneckengetriebe 34 beider längenverstellbarer Radführungsglieder 22a, 22b antreibt.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind eine flexible Antriebswelle 38a des dem linken Hinterrad 21a zugeordneten
längenveränderlichen
Radführungsgliedes 22a und
eine flexible Antriebswelle 38b des dem rechten Hinterrad 21b zugeordneten
längenveränderlichen
Radführungsgliedes 22b mit
dem von der Antriebswelle des Elektromotors 28 angetriebenen
Getriebe 39 verbunden. Bei den Antriebswellen 38a, 38b handelt
es sich vorzugsweise ebenfalls um Bremsschläuche.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die beiden flexiblen Antriebswellen 38a, 38b Abschnitte
einer einstückige
flexiblen Welle sind, welche die Schneckengetriebe 34 der
beiden längenverstellbaren
Radführungsglieder 22a, 22b miteinander
verbindet. Der Antrieb kann hier beispielsweise über ein Zahnrad erfolgen, das
im Bereich des Getriebes 39 auf die Welle aufgesetzte ist.
Gleichfalls kann es auch vorgesehen sein, dass die Antriebswelle
zweistückig
ausgebildet ist und die beiden Abschnitte 36a, 36b der
Antriebswelle nicht direkt miteinander verbunden ist. In diesem
Fall erfolgt der Antrieb über
Armaturen, die im Bereich des Getriebes 39 an den Enden
der Antriebswellen 38a, 38b montiert sind.
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Die
in den 5 und 6 dargestellte Ausführungsform
der Erfindung hat den Vorteil, dass nur ein Elektromotor 29 benötigt wird
und damit das Gewicht und die Größe des erforderlichen
Einbauraums für
die Lenkvorrichtung reduziert werden.
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Bei
der in 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung erfolgt
der Antrieb der Schneckengetriebe 34 der beiden längenveränderlichen Radführungsglieder 22a und 22b ebenfalls
mittels eines einzigen Elektromotors 28. Der Antrieb ist
bei dieser Ausführungsform
jedoch als Riementrieb ausgebildet. Dabei weist das Getriebe 39 vorzugsweise ein
Zahnrad auf, das in einen Zahnriemen 40 eingreift. Im Bereich
des Getriebes 39 sind Führungselemente
vorgesehen, die den Zahnriemen 40 in Kontakt mit dem Zahnrad
halten. Im Bereich der Schneckengetriebe 34 greift der
Zahnriemen 40 in jeweils ein Zahnrad ein, das antriebsmäßig mit
der Schnecke des entsprechenden Schneckengetriebes 34 verbunden
ist und diese antreibt, wobei der Zahnriemen im Bereich der Schneckengetriebe 34 vorzugsweise
innerhalb der die Schneckengetriebe 34 beherbergenden Gehäuse geführt und
durch Führungselemente in
Kontakt mit den Zahnrädern
gehalten wird. Anstelle eines Zahnriemenantriebs kann gleichfalls
ein Keilriemenantrieb vorgesehen sein.