DE102008027326A1

DE102008027326A1 - Einrichtung zur Verstellung der Vorspur

Info

Publication number: DE102008027326A1
Application number: DE200810027326
Authority: DE
Inventors: Michael Bogner; Thomas Dirnberger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-07
Filing date: 2008-06-07
Publication date: 2009-12-10

Abstract

Einrichtung zur Verstellung der Vorspur eines Rades (1) einer Achse eines mehrspurigen, insbesondere zweispurigen Kraftfahrzeuges, mit einem ein- oder mehrteiligen Lenker (2), der einerseits an das Rad (1) und andererseits an einen Aktuator angeschlossen ist, wobei die Räder (1) beider Spuren der Achse über die Lenker (2) an ein gemeinsames Stellglied (3) eines Zentralaktuators (4, 14) angeschlossen sind, wobei das motorisch antreibbare Stellglied (3) die Lenker (2) der Räder (1) beider Spuren zur Verstellung der Vorspur anlenkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verstellung der Vorspur eines Rades.
Aus EP1361087 A2 beispielsweise ist eine Einrichtung zur Verstellung der Vorspur bekannt geworden, bei der die Vorspur der beiden Räder einer Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs jeweils mithilfe eines elektrischen Linearaktuators eingestellt werden kann. Jedem Rad ist demzufolge ein eigener Linearaktuator zugeordnet. Derartige Einrichtungen sind aufwändig, zumal mindestens zwei Linearaktuatoren vorgesehen werden müssen. Ferner muss ein Steuer- und Regelkreis für ein synchrones Verhalten der beiden Linearaktuatoren vorgesehen werden, wenn beispielsweise eine gleichzeitige und gleiche Änderung der Vorspur beabsichtigt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Einrichtung zur Verstellung der Vorspur vorzusehen, die diese Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Einrichtung zur Verstellung der Vorspur gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Räder beider Spuren der Achse über die Lenker an ein gemeinsames Stellglied eines zentralen Aktuators angeschlossen sind, wobei das motorisch antreibbare Stellglied die Lenker der Räder beider Spuren zur Verstellung der Vorspur anlenkt.
Bei modernen Kraftfahrzeugen wird eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs angestrebt. Unter anderem spielt hier der Rollwiderstand der Räder eine Rolle. Der Rollwiderstand ist unter anderem abhängig von der eingestellten Vorspur des Rades. Einerseits soll das Fahrzeug ausreichend spurstabil zu betreiben sein – wofür letztendlich eine entsprechende Vorspur notwendig ist. Andererseits soll die Vorspur möglichst gering sein, um entsprechend weniger Rollwiderstand zu erzeugen. Auf Autobahnen, wo üblicherweise höhere Geschwindigkeiten gefahren werden, kann die Vorspur etwas zurückgenommen werden. Bei Fahrten auf Landstraßen mit erhöhtem Kurvenaufkommen kann die Vorspur stärker betont werden, was wiederum der Fahrstabilität zugute kommt. Demzufolge bietet es sich an, die Vorspur der Räder variabel zu gestalten, und beispielsweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ein entsprechender Regel- und Steuerkreis problemlos umgesetzt werden.
Zentralaktuator bedeutet hier, dass ein Aktuator, beispielsweise ein Linearaktuator für die Anlenkung der Lenker der Achse eines Fahrzeuges verwendet wird, dessen Stellglied über die Lenker die Räder beider Spuren einer Achse zur Verstellung der Vorspur anlenkt.
Als Stellglied kann beispielsweise ein Kolben, oder eine auf einer Gewindespindel angeordnete Spindelmutter vorgesehen sein, wobei die Lenker an dem Kolben oder an der Spindelmutter angreifen. Als Stellglied kommt demzufolge ein Maschinenteil infrage, dass die Lenker zum Verstellen der Vorspur der Räder anlenken kann.
Das Stellglied ist erfindungsgemäß motorisch antreibbar. Das bedeutet, dass der Zentralaktuator einen Motor umfasst, der das Stellglied antreiben kann. Für erfindungsgemäße Zwecke eignet sich in besonderer Weise als Zentralaktuator ein Linearaktuator, der einen Elektromotor, ein gegebenenfalls daran angeschlossenes Getriebe, eine an die Ausgangswelle des Getriebes angeschlossene Gewindespindel, und eine auf der Gewindespindel angeordnete Spindel mutter aufweist. Anstelle eines elektrischen Antriebs können erfindungsgemäß auch hydraulische Antriebe eingesetzt werden.
Bei dem Zentralaktuator ist sichergestellt, dass beide Räder der Achse – gegebenenfalls synchron – zur Verstellung der Vorspur verstellt werden können.
In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenker der Räder beider Spuren als Kniehebel ausgebildet sind, wobei das längsverschiebliche Stellglied im Knie des Kniehebels eingreift. Im Allgemeinen wird unter einem Kniehebel ein Mechanismus verstanden, der aus zwei einarmigen, durch ein Gelenk (Knie) miteinander verbundenen Hebeln besteht, die an ihren von dem gemeinsamen Gelenk abgewandten Enden ebenfalls gelenkig gelagert sind. Wirkt auf das Knie des Kniehebels senkrecht zur Verbindungslinie der äußeren Endpunkte der Hebel eine Kraft, so wirken an den Enden der Hebel Kräfte, die umso größer sind, je größer der Winkel im Knie ist. Ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung kann darin gesehen werden, dass die Stell- und Haltekräfte des Zentralaktuators – genauer gesagt des Stellgliedes – mittels des Kniehebels deutlich reduziert sind. Insbesondere werden äußere, auf das Rad einwirkende Kräfte nicht unmittelbar auf das Stellglied des Zentralaktuators übertragen.
Vorzugsweise ist das Stellglied mit den Lagerstellen zum Lagern der einen Enden der Lenker versehen. Beispielsweise können die Lenker mit Lagerzapfen versehen sein, die in Lagerbohrungen des Stellgliedes eingreifen.
Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lagerstellen jeweils in zwei senkrecht zueinander angeordneten Achsen verlagerbar sind. Die Ansteuerung einer jeden Lagerstelle in zwei Achsen ermöglicht eine asynchrone Verstellung der Vorspur der Räder einer Achse. Beispielsweise kann die eine Lagerstelle mehr oder weniger als die andere Lagerstellen ausgelenkt werden, so dass die angeschlossenen Lenker ebenfalls ungleich ausgelenkt werden; in der Folge werden die beiden Räder einer Achse ebenfalls in ihrer Vorspur unterschiedlich verstellt.
Beispielsweise können die Lagerstellen und das Stellglied entlang einer gemeinsamen Längsachse verstellt werden. Dieser Regelfall erfasst eine synchrone Verstellung der beiden Räder einer Achse. Wenn diese Lagerstellen nun zusätzlich um eine quer zu der Längsachse angeordnete Schwenkachse herum schwenkbar angeordnet sind, ermöglicht diese überlagerte Bewegung eine Verstellung der beiden Lagerstellen in zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen.
Diese überlagerte Bewegung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das längsverschiebliche Stellglied mit einem zusätzlich antreibbaren Schwenkhebel versehen ist, der zu beiden Seiten seiner Schwenkachse mit je einer der Lagerstellen versehen ist. Ist eine asynchrone Verstellung der Vorspur der beiden Räder einer Achse erwünscht, mag es ausreichend sein, wenn lediglich der Schwenkhebel um seine Schwenkachse verschwenkt. In diesem Fall werden die angeschlossenen Lenker unterschiedlich ausgelenkt, so dass eine asynchrone Vorspur-Verstellung die Folge ist. Diese Schwenkbewegung kann jedoch zusätzlich mit einer Längsverschiebung des Stellgliedes gekoppelt werden.
Die Ansteuerung der Lagerstellen in zwei Achsen bietet sich insbesondere bei einer Hinterradlenkung an, bei der die Räder beider Spuren für Kurvenfahrt in Stellung gebracht werden, wobei jedoch die Vorspur des einen Rades ungleich der Vorspur des anderen Rades ist.
Der Schwenkhebel kann auch als Drehteller ausgebildet sein, der beispielsweise über einen weiteren Zusatzaktuator angetrieben werden kann.
Eine synchrone Anordnung der angeschlossenen Lenker kann gewährleistet sein, wenn der Zentralaktuator etwa in der Längsachse des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass der Zentralaktuator mit einer Fail-safe-Einrichtung versehen ist, die das Stellglied bei abgeschaltetem oder defektem Motor des Zentralaktuators in einer vorbestimmten Betriebsstellung hält. In der vorbestimmten Betriebsstellung ist eine Vorspur der Räder einer Achse eingestellt, in der das Kraftfahrzeug fahrtüchtig bleibt und Mindestanforderungen der Fahrwerktechnik genügt.
Diese Fail-safe Einrichtung kann ein Federelement aufweisen, das an dem Stellglied angreift und eine Federkraft in Richtung auf die vorbestimmte Betriebsstellung ausübt. Wenn der Motor des Zentralaktuators beispielsweise defekt ist, wird das Stellglied unter der Einwirkung der Federkraft des Federelementes in die vorbestimmte Betriebsstellung hineingefedert.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt drei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Verstellung der Vorspur in schematischer Darstellung und die
2 und 3 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, vor und im Anschluss an eine Veränderung der Vorspur.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Verstellung der Vorspur der beiden Räder 1 einer Hinterachse eines zweispurigen Kraftfahrzeuges in der Draufsicht, also von oben auf eine gedachte Fahrbahn. Die beiden Räder 1 der Hinterachse sind über Lenker 2 an ein Stellglied 3 eines Zentralaktuators 4 angeschlossen. Der Zentralaktuator 4 ist etwa in der Längsachse des Kraftfahrzeuges angeordnet. Der Zentralaktuator 4 umfasst einen Elektromotor 5, eine nur angedeutete Gewindespindel 6, die an die Antriebswelle 7 des Elektromotors 5 angeschlossen ist, sowie eine auf der Gewindespindel 6 angeordnete Spindelmutter 8, die zugleich das Stellglied 3 bildet.
Die für die beiden Räder 1 vorgesehenen Lenker 2 sind nach Art eines Kniehebels angeordnet, wobei im Knie 9 das Stellglied 3 angreift. Die Lenker 2 sind so beschaffen und gelagert, dass infolge einer Auslenkung derjenigen Lenkerenden, die dem Stellglied 3 zugewandt sind, die den Rädern 1 zugewandten Lenkerenden ebenfalls auslenken und ein Verschwenken der beiden Räder 1 zur Verstellung der Vorspur bewirken.
Die Lenker 2 sind gelenkig an Lagerstellen 10 des Stellgliedes 3 angeschlossen.
1 zeigt den Zentralaktuator 4 in einer Ausgangsstellung, in der die beiden Räder 1 ohne Vorspur angeordnet sind. Gestrichelt dargestellt ist eine Situation nach Betätigung des Zentralaktuators 4, wobei bei beiden Rädern 1 ein positiver Vorspurwinkel eingestellt ist. Während der Aktivierung des Zentralaktuators 4 rotiert die Gewindespindel 6, so dass eine lineare Verschiebung der darauf gelagerten Spindelmutter 8 – und demzufolge des Stellgliedes 3 – die Folge ist. Weiter ist der 1 zu entnehmen, dass die Lagerstellen 10 für die Lenkerenden unterschiedliche Positionen vor und im Anschluss an die Betätigung des Zentralaktuators 4 einnehmen. Mit der Verlagerung der Lagerstellen 10 korrespondiert eine Lageänderung der entgegengesetzten Lenkerenden der Lenker 2, so dass die Vorspur wie beschrieben verändert wird.
Der 1 ist ferner zu entnehmen, dass in einem Gehäuse 11 des Zentralaktuators 4 ein Federelement 12a angeordnet ist, das einerseits an dem Gehäuse 11 abgestützt oder daran gehalten ist. Andererseits greift das Federelement 12a an dem Stellglied 3 an. Bei beispielsweise defektem Motor 5 verfährt das Stellglied 3 unter der Einwirkung der Federkraft in eine vorbestimmte Betriebsstellung, die beispielsweise durch einen Anschlag im Gehäuse 11 gegeben sein kann. Die beschriebene Anordnung stellte eine sogenannte Fail-safe-Einrichtung 12 dar.
Die 2 und 3 zeigen eine modifizierte Einrichtung zur Verstellung der Vorspur, die sich von der in der 1 abgebildeten Einrichtung dadurch un terscheidet, dass die beiden dem Zentralaktuator 4 zugeordneten Lagerstellen einen weiteren Freiheitsgrades aufweisen.
Der 2 ist zu entnehmen, dass die Lenker 2 mit ihren Lenkerenden an Lagerstellen 13 eines Zentralaktuators 14 angeschlossen sind. Zusätzlich zudem aus der 1 beschriebenen Zentralaktuator 4 ist dieser Zentralaktuator 14 mit einem weiteren Zusatzaktuator 15 versehen. Dieser Zusatzaktuator 15 weist unter anderem einen Drehteller 16 auf, der um eine Drehachse D schwenkbar ist. Die Drehachse D des Drehtellers 16 ist an dem hier nicht weiter abgebildeten Stellglied 3 gehalten. Das bedeutet, der Drehteller 16 verfährt gemeinsam mit dem Stellglied 3. Zusätzlich kann jedoch der Drehteller 16 Drehbewegungen um seine Schwenkachse D verrichten. Das bedeutet, dass die beiden Lagerstellen 13 in zwei Achsen verlagerbar sind, so dass vorliegend eine asynchrone Verstellung der Vorspur der beiden Räder einstellbar ist.
3 zeigt eine Situation, in der sowohl das Stellglied 3 axial verlagert als auch der Drehteller 16 um seine Drehachse D herum verschwenkt wurde. In der Folge stellt sich eine asynchrone Auslenkungen der beiden Lenker 2 und somit eine unterschiedliche Einstellung der Vorspur der beiden Räder 1 ein.

1: Rad
2: Lenker
3: Stellglied
4: Zentralaktuator
5: E-Motor
6: Gewindespindel
7: Antriebswelle
8: Spindelmutter
9: Knie
10: Lagerstelle
11: Gehäuse
12: Fail-safe-Einrichtung
12a: Federelement
13: Lagerstelle
14: Zentralaktuator
15: Zusatzaktuator
16: Drehteller

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1361087 A2 [0002]

Claims

Einrichtung zur Verstellung der Vorspur eines Rades (1) einer Achse eines mehrspurigen, insbesondere zweispurigen Kraftfahrzeuges, mit einem ein- oder mehrteiligen Lenker (2), der einerseits an das Rad (1) und andererseits an einen Aktuator angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (1) beider Spuren der Achse über die Lenker (2) an ein gemeinsames Stellglied (3) eines Zentralaktuators (4, 14) angeschlossen sind, wobei das motorisch antreibbare Stellglied (3) die Lenker (2) der Räder (1) beider Spuren zur Verstellung der Vorspur anlenkt.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 1, bei der die Lenker (2) der Räder (1) beider Spuren als Kniehebel ausgebildet sind, wobei das längsverschiebliche Stellglied (3) im Knie (9) des Kniehebels angreift.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 1, bei der das Stellglied (3) mit Lagerstellen (10, 13) zum Lagern der einen Enden der Lenker (2) versehen ist.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 3, bei der die Lagerstellen (10, 13) jeweils in zwei senkrecht zueinander angeordneten Achsen verlagerbar sind.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 4, bei der die Lagerstellen (10, 13) und das Stellglied (3) entlang einer gemeinsamen Längsachse verstellbar sind.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 5, bei der die Lagerstellen (10, 13) um eine quer zu der Längsache angeordneten Schwenkachse schwenkbar sind.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 3, bei der das längsverschiebliche Stellglied (3) mit einem zusätzlich antreibbaren Schwenkhebel versehen ist, der zu beiden Seiten seiner Schwenkachse mit je einer der Lagerstellen (10, 13) versehen ist.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 7, bei der der Schwenkhebel als Drehteller (16) ausgebildet ist.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur, bei der der Zentralaktuator (4) zumindest annähernd in der Längsachse des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 1, bei der der Zentralaktuator (4) mit einer Fail-safe-Einrichtung (12) versehen ist, die das Stellglied (3) bei abgeschaltetem oder defektem Motor des Zentralaktuators (4) in einer vorbestimmten Betriebsstellung hält.
Einrichtung zur Verstellung der Vorspur nach Anspruch 10, bei der die Fail-safe-Einrichtung (12) ein Federelement (12a) aufweist, das an dem Stellglied (3) angreift und eine Federkraft in Richtung auf die vorbestimmte Betriebsstellung ausübt.