DE102015211629A1

DE102015211629A1 - Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015211629A1
Application number: DE102015211629.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Marx; Ernst Wilske; Tobias Sachs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29

Abstract

Eine Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Elektromotor (220), ein translatorisch verlagerbares Verstellelement (217) zur Kopplung mit einem Radträger, ein Getriebe (205) zur Übersetzung einer Drehbewegung des Elektromotors (220) in eine Translationsbewegung des Verstellelements (217), und eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50; 50'), welche mit einer drehenden Komponente des Elektromotors (220) und/oder des Getriebes (205) zusammenwirkt, um bei ihrer Aktivierung eine Drehung der drehenden Komponente zu unterbinden und im deaktivierten Zustand eine Drehung derselben zuzulassen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Elektromotor, ein translatorisch verlagerbares Verstellelement, und ein Getriebe zur Übersetzung einer Drehbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung des Verstellelements.
Hinterachslenkungen mit verstellbare Spurstangen sind beispielsweise aus DE 40 25 950 B4 bekannt.
Weiterhin sind aus DE 10 2005 023 250 A1 und DE 10 2009 039 164 A1 elektromechanische Linearaktuatoren bekannt, über welche die gewünschten Spurwinkel an den Rädern einer gelenkten Hinterachse eingestellt werden können. Hierzu ist jeweils ein Getriebe in Form eines Kugelgewindetriebs vorgesehen, welches die Drehbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung des mit einem Fahrzeugrad gekoppelten Verstellelements übersetzt. Um ein ungewolltes Verdrehen zwischen der Kugelgewindemutter und einem Spindelabschnitt des Verstellelements zu verhindern, ist eine Verriegelungseinrichtung zur Hemmung oder Blockierung einer Relativbewegung zwischen der Kugelgewindemutter und dem Verstellelement vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Alternativen zur sicheren Verriegelung einer Hinterachslenkung aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch eine Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Hinterachslenkung umfasst einen Elektromotor, ein translatorisch verlagerbares Verstellelement, ein Getriebe zur Übersetzung einer Drehbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung des Verstellelements, sowie eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung, welche mit einer drehenden Komponente des Elektromotors und/oder des Getriebes zusammenwirkt, um bei Aktivierung eine Drehung der drehenden Komponente zu unterbinden und im deaktivierten Zustand eine Drehung derselben zuzulassen.
Dies ermöglicht mit einfachen Mitteln eine sichere Arretierung der aktuell eingestellten Spurwinkel an den Hinterrädern.
Hierdurch kann beispielsweise in der Geradeausstellung die Funktionalität der Hinterachslenkung deaktiviert werden.
Ferner ist es möglich, eine Parkarretierung zu schaffen.
Weiterhin kann bei einer Störung des Elektromotors die Lenkung in der gerade aktuellen Stellung gehalten werden, was unter Sicherheitsgesichtspunkten von Vorteil ist. Hier ist es wünschenswert, einen gegebenfalls eingestellten Lenkwinkel beizubehalten, um für den Fahrer unter Umständen überraschende Fahrzeugreaktionen zur vermeiden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
So kann beispielsweise die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung derart angeordnet werden, dass diese mit einer Abtriebswelle des Elektromotors und/oder einer Eingangswelle des Getriebes zusammenwirkt. Hierdurch wird der Elektromotor vor den Einwirken radseitig angreifender Kräfte geschützt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung im Folgenden aufweisen: einen Permanentmagnet, eine magnetorheologische Flüssigkeit, die im Magnetfeld des Permanentmagnets angeordnet ist, und einen ansteuerbaren Elektromagnet, der bei Bestromung das Magnetfeld des Permanentmagnets schwächt oder neutralisiert und im stromlosen Zustand unwirksam ist, so dass im stromlosen Zustand des Elektromagnets die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung ihre Verriegelungswirkung entfaltet, da durch das Magnetfeld des Permanentmagnets eine Verfestigung der magnetorheologischen Flüssigkeit bewirkt wird. Die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung wird bei einem Stromausfall automatisch aktiv.
Die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung kann auch einen Permanentmagnet, eine magnetorheologische Flüssigkeit, die im Magnetfeld des Permanentmagnets angeordnet ist, eine Magnetisierungseinrichtung zum Aufmagnetisieren des Permanentmagnets, einen Energiespeicher und eine Steuerschaltung aufweisen. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart konfiguriert, um bei ihrer Aktivierung den Permanentmagnet mittels der Energie aus dem Energiespeicher aufzumagnetisieren, so dass dessen Magnetfeld eine Stärke erreicht, welche ausreicht, um die magnetorheologische Flüssigkeit zu verfestigen und damit die Verriegelungswirkung der magnetorheologischen Rotorverriegelungseinrichtung herbeizuführen. Dies ermöglicht eine aktive Schutzschaltung, die mit sicherer Restenergie arbeitet, welche beispielsweise mit passenden Impulsen den Permanentmagnet aufmagnetisiert. Im Normalbetrieb bleibt hierdurch der Stromverbrauch minimal.
Je nach Konfiguration der Hinterachslenkung kann die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung im Gehäuse des Elektromotors oder in einem vom Elektromotor separaten Gehäuse des Getriebes angeordnet werden. Hierdurch ist diese zum einen vor äußeren Einflüssen geschützt. Zum anderen ergibt sich eine platzsparende Unterbringung. Sofern zwei separate Getriebe mit entsprechenden Gehäusen vorgesehen werden, kann die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung vorzugsweise zentral im Gehäuses des Elektromotors untergebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, diese in einem Gehäuses eines der Getriebe oder jeweils eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung in dem Gehäuses eines jeden der Getriebe unterzubringen.
Die Hinterachslenkung kann beispielsweise derart konfiguriert sein, dass das Getriebe eine in einem Gehäuse axial festgelegte Mutter aufweist, welche durch den Elektromotor in Drehung versetzbar ist und über ein Gewinde mit einem Spindelabschnitt des Verstellelements in Gewindeeingriff steht, das Verstellelement gegen Verdrehen gesichert ist, und der mit dem Verstellelement in Eingriff befindliche Abschnitt der Mutter, der Elektromotor und die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung innerhalb des Gehäuses koaxial zueinander und axial nebeneinanderliegend angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Linearaktuatoreinheit, welche beispielsweise radnah in einer Radaufhängung eingesetzt werden kann. Dabei kann je Rad Seite eine eigene Linearaktuatoreinheit zum Einsatz kommen. Deren Elektromotoren können parallel angesteuert werden, um eine sychrone Einstellung sowie gegebenenfalls gleichzeitige Blockierung der Hinterräder zu ermöglichen.
Es ist jedoch auch möglich, je Radseite ein Verstellelement und ein Getriebe vorzusehen, wobei ein zentraler Elektromotor über eine Welle mit den Getrieben beider Radseiten gekoppelt ist.
Insbesondere kann jedes Getriebe eine Kurvenscheibe mit einem Verzahnungsabschnitt aufweisen, welcher mit einem Schneckenabschnitt der Welle selbsthemmungsfrei in Eingriff steht, während die Kurvenscheibe an dem zugehörigen Verstellelement schwenkbar gelagert ist und das jeweilige Verstellelement linear geführt ist. Anstelle eines Schneckentriebs kann die Übersetzung der Drehbewegung in eine Translationsbewegung mittels eines Gewindetriebs, insbesondere eines Kugelgewindetriebs erfolgen.
Die Hinterachslenkung kann ferner derart konfiguriert sein, dass das Verstellelement als Spurstange ausgebildet ist, welche an ihren axialen Endabschnitten jeweils mit einem Radträger gekoppelt ist, das Verstellelement über ein Ritzel mit einer Kurvenscheibe kämmt, die ihrerseits mit einem Schneckenabschnitt einer Welle, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, selbsthemmungsfrei in Eingriff steht.
Die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung kann insbesondere in den beiden letztgenannten Fällen bevorzugt an einem freien Ende des Schneckenabschnitts der Welle angeordnet werden und sich gegen das das Getriebe aufnehmende Gehäuse abstützen. Generell kann die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung jedoch auch unmittelbar am Elektromotor angeordnet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Hinterachslenkung mit zwei elektromechanischen Linearaktuatoren mit magnetorheologischer Rotorverriegelungseinrichtung,
2 eine Schnittansicht durch einen elektromechanischen Linearaktuator gemäß 1,
2a eine Schemaansicht für eine weitere magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung,
3 eine Schnittansicht durch einen weiteren elektromechanischen Linearaktuator,
4 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Hinterachslenkung,
5 eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Hinterachslenkung,
6 eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Hinterachslenkung, und in
7 eine Schnittansicht durch den elektromechanischen Linearaktuator aus 6.
Das erste Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt eine Hinterachslenkung 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug. Diese umfasst je Radseite einen elektromechanischen Linearaktuator 10 wie in 2 näher dargestellt. Kraftfahrzeugfahrwerk. Über die beiden elektromechanischen Linearaktuatoren 10 kann die Spur der Hinterräder 2 verändert werden, um eine aktiven Lenkeffekt an der Hinterachse zu erzielen.
Der elektromechanische Linearaktuator 10 des ersten Ausführungsbeispiels weist ein Gehäuse 11 auf, das an einer aufbauseitigen Struktur eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise an einem Hilfsrahmen 3 oder unmittelbar am Fahrzeugaufbau selbst festgelegt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse 11 einen Behälterabschnitt 12, der an axialen, gegenüberliegenden Enden durch zwei Deckel 13 und 14 verschlossen ist. Einer der Deckel 13 weist eine Befestigungseinrichtung 15, beispielsweise ein Auge zur Festlegung des Linearaktuators 10 am Fahrzeug auf. Der weitere Deckel 14 besitzt eine Öffnung 16, durch welche sich ein Verstellelement 17 des Linearaktuators 10 nach außen erstreckt. Über eine Dichtung, beispielsweise einen Faltenbalg, kann ein Eindringen von Schmutz und flüssigen Stoffen verhindert werden. Das Verstellelement 17 ist mit einer Befestigungseinrichtung 18, beispielsweise wiederum einem Auge, zur gelenkigen Ankopplung an einen Radträger 4 versehen. Der Linearaktuator 10 kann jedoch auch umgekehrt eingebaut werden, d.h. mit dem Verstellelement 17 an eine aufbauseitige Struktur des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden.
Das Verstellelement 17 steht über einen Spindelabschnitt 17a mit einer Mutter 19 in Gewindeeingriff, welche wiederum mit einem innerhalb des Gehäuses 11 angeordneten Elektromotor 20 gekoppelt ist. Dabei ist die Mutter 19 in dem Gehäuse 11 axial festgelegt, während das Verstellelement 17 an einem Verdrehen gehindert ist. Die Verdrehsicherung kann beispielsweise gegenüber dem Gehäuse 11 erfolgen oder aber auch in der Ankopplung am Radträger 32 oder an anderer Stelle vorgenommen sein. Die Mutter 19 und der Spindelabschnitt 17a bilden ein Getriebe 5, welches eine Übersetzung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung bewirkt. Die Mutter 19 kann durch den Elektromotor 20 in Drehung versetzt werden, wodurch aufgrund des Gewindeeingriffs mit dem Spindelabschnitt 17a des Verstellelements 17 letzteres translatorisch aus dem Gehäuse 11 heraus oder in dieses hinein bewegt wird. In der in 1 dargestellten Hinterradlenkung 1 führt dies zu einer Veränderung des Spurwinkels des jeweiligen Hinterrads 2 und damit zu einem Lenkeffekt an der Hinterachse.
Die Mutter 19 erstreckt sich um den Spindelabschnitt 17a des Verstellelements 17 herum und weist an ihrem dem Verstellelement 17 in Axialrichtung gegenüberliegenden Ende eine Welle 21 auf. Diese Welle 21 ist entweder einstückig mit der Mutter 19 ausgebildet oder drehfest an der Mutter 19 befestigt. Auf der Welle 21 ist der Rotor 22 des Elektromotors 20 angeordnet, während der Stator 23 des Elektromotors 20 im Gehäuse 11 festgelegt ist. Der Elektromotor 20 und die Mutter 19 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei der Elektromotor 20 und der mit dem Verstellelement 17 in Eingriff stehende Abschnitt der Mutter 19 axial nebeneinander liegen. Ein zusätzliches Getriebe zwischen dem Elektromotor 20 und der Mutter 19 wird vorliegend nicht benötigt. Die erforderliche Übersetzung zwischen der Motorumdrehung und dem Vorschubweg des Verstellelements 17 kann allein über die Steigung des Gewindes des Spindelabschnitts 17a und der Mutter 19 eingestellt werden. Die Ansteuerung des Elektromotors 20 kann über ein seitlich an das Gehäuse 11 angesetztes oder gegebenenfalls auch in dem Gehäuse 11 aufgenommenes Steuergerät 40 erfolgen.
Die Mutter 19 ist über eine einzige zentrale Wälzlagereinrichtung 24 in dem Gehäuse 11 gelagert. Diese zentrale Wälzlagereinrichtung 24 ist als axial- und biegekraftfestes Hauptlager ausgebildet, welches derart ausgelegt ist, um die im Betrieb auftretenden radseitigen Kräfte abzustützen. Weitere Wälzlager sind im Gehäuse 11 nicht vorgesehen. 1 zeigt hierzu beispielhaft ein Vierpunktkugellager. Jedoch können auch andere Lagertypen, beispielsweise zwei Schrägkugellager in O-Anordnung, ein zweireihiges Schrägkugellager, zwei Kegelrollenlagern in O-Anordnung oder dergleichen an dessen Stelle zum Einsatz kommen. Eine Besonderheit dieser zentralen Wälzlagereinrichtung 24 besteht weiterhin darin, dass diese gleichzeitig das einzige Motorlager zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 23 des Elektromotors 20 ist. Der Elektromotor 20 kommt somit ohne eigene Motorlager aus, was eine sehr kompakte Bauweise des gesamten Antriebs begünstigt.
Die Wälzlagereinrichtung 2, stützt sich mit einem Lageraußenring 25 axial an einem Bund 26, der am Innenumfang des Behälterabschnitts 12 des Gehäuses 11 ausgebildet ist, ab. Eine Axialsicherung erfolgt über den zweiten Deckel 14, der dazu beispielsweise in den Behälterabschnitt 12 eingeschraubt wird, aber auch auf andere Art und Weise gegen der Behälterabschnitt 12 verspannt werden kann. Auf der Mutter 19 ist die Wälzlagereinrichtung 24 mit einem Innenring 27 axial gegen eine Schulter 28 der Mutter 19 abgestützt und in Gegenrichtung durch einen Sicherungsring 29 fixiert. Wird die Mutter 19 aus Wälzlagerstahl hergestellt, kann der Innenring 27 auch in einen Außenumfangsabschnitt der Mutter 19 integriert werden.
Weiterhin ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel das Gewinde zwischen der Mutter 19 und dem Spindelabschnitt 17a selbsthemmungsfrei ausgebildet. Um ein selbsttätiges Verstellen abzubremsen oder ganz zu unterbinden, ist eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 zur Blockierung einer Relativbewegung zwischen der Mutter 19 und dem Verstellelement 17 vorgesehen. Bei einem Ausfall des Elektromotors 20 wird somit die gerade eingeschlagene Spurwinkeleinstellung der Hinterräder 2 aufrechterhalten.
Eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 kann beispielsweise aus Redundanzgründen auch dann zum Einsatz kommen, wenn das Gewinde zwischen der Mutter 19 und dem Spindelabschnitt 17a selbsthemmend ausgebildet ist.
Die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 wirkt mit einer drehenden Komponente des Elektromotors 20 zusammen, um bei ihrer Aktivierung eine Drehung der drehenden Komponente zu unterbinden und im deaktivierten Zustand eine Drehung derselben zuzulassen. Vorliegend ist die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 beispielhaft im Gehäuse 11 untergebracht, mit der Welle 21 gekoppelt und gegen das Gehäuse 11 abgestützt. Die Welle 21 bildet vorliegend gleichermaßen die Abtriebswelle des Elektromotors 20 wie auch die Eingangswelle des Getriebes 5. Aufgrund dieser Anordnung ist im Verriegelungszustand die magnetorheologischen Rotorverriegelungseinrichtung 50 der Elektromotor 20 gegen radseitige Stöße geschützt.
Wie 2 weiter zeigt, sind der Elektromotor 20 und die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 innerhalb des Gehäuses 11 koaxial zueinander und axial nebeneinanderliegend angeordnet. Die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 befindet sich vorliegend zwischen dem Deckel 13 und dem Elektromotor 20, kann jedoch beispielsweise auch zwischen dem Elektromotor 20 und der Mutter 19 angeordnet werden.
Ohne Beschränkung hierauf kann die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 einen Permanentmagnet 51 sowie eine magnetorheologische Flüssigkeit 52 aufweisen, die im Magnetfeld des Permanentmagnets 51 angeordnet ist. Weiterhin ist ein ansteuerbarer Elektromagnet 53 vorgesehen, der bei Bestromung das Magnetfeld des Permanentmagnets 51 schwächt oder neutralisiert und im stromlosen Zustand unwirksam ist. Im stromlosen Zustand des Elektromagnets 53 wirkt allein das Magnetfeld des Permanentmagnets 51 auf die magnetorheologische Flüssigkeit 52. Dessen Stärke ist ausreichend bemessen, um eine Verfestigung der magnetorheologischen Flüssigkeit 52 zu bewirken, wodurch die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 ihre Verriegelungswirkung entfaltet. Diese Lösung ist bei einem Stromausfall automatisch aktiv, da für die Aktivierung keinerlei Energie benötigt wird. Zudem kann der Aktivierungszustand der magnetorheologischen Rotorverriegelungseinrichtung 50 durch entsprechende Ansteuerung des Elektromagnets 53 bei Bedarf herbeigeführt werden, um beispielsweise eine Parkarretierung der Hinterachslenkung 1 zu erzielen.
Eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50' kann jedoch auch auf andere Art und Weise verwirklicht werden. In einer weiteren und in 2a dargestellten Ausgestaltung weist diese einen Permanentmagnet 51', eine magnetorheologische Flüssigkeit 52', die im Magnetfeld des Permanentmagnets 51' angeordnet ist, eine Magnetisierungseinrichtung 53' zum Aufmagnetisieren des Permanentmagnets 51', einen Energiespeicher 54' und eine Steuerschaltung 55' auf. Letztere ist derart konfiguriert, um bei ihrer Aktivierung den Permanentmagnet 51' mittels der Energie aus dem Energiespeicher 54' derart aufzumagnetisieren, dass dessen Magnetfeld eine Stärke erreicht, welche ausreicht, um die magnetorheologische Flüssigkeit 52' zu verfestigen und damit die Verriegelungswirkung der magnetorheologischen Rotorverriegelungseinrichtung 50' herbeizuführen. In diesem Fall wird im Unterschied zu der vorgenannten Lösung zur Aktivierung eine zuverlässige Bereitstellung von Hilfsenergie benötigt. Dafür fällt der Stromverbrauch im deaktivierten Zustand vergleichsweise gering aus, da hier kein Magnetfeld aktiv geschwächt werden muss. Durch Verwendung eines aufmagnetisierten Permanetmagnets wird sichergestellt, dass der Verriegelungszustand nach dessen Aufmagnetisierung aufrechterhalten bleibt.
Der vorstehend erläuterte elektromechanische Linearaktuator 10 zeichnet sich durch einen sehr einfachen und kompakten Aufbau aus, so dass sich dieser gut unter beengten räumlichen Gegebenheiten in einer Radaufhängung eines Personenkraftfahrzeugs unterbringen lässt.
Der Einsatz der magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 im Rahmen einer Hinterachslenkung 1 ist nicht auf den vorstehend erläuterten Typ von Linearaktuator beschränkt. Vielmehr kann dieser auch in anderen Konfigurationen derart eingesetzt werden, dass dieser mit einer drehenden Komponente des Elektromotors 20 und/oder des Getriebes 5 zusammenwirkt, um bei Aktivierung eine Drehung der drehenden Komponente zu unterbinden und im deaktivierten Zustand eine Drehung derselben zuzulassen. Die Blockade hinter dem Getriebe ermöglicht eine sichere Verriegelung der gesamten Hinterachslenkung 1 mit lediglich geringen Magnetfluss.
3 zeigt beispielhaft einen weiteren Linearaktuator 110 einer Hinterachslenkung 1, welcher im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels anstelle des vorstehend erläuterten elektromechanischen Linearaktuators 10 eingesetzt werden kann.
Der Linearaktuator 110 weist einen Elektromotor 120, ein translatorisch verlagerbares Verstellelement 117 und ein Getriebe 105 zur Übersetzung einer Drehbewegung des Elektromotors 120 in eine Translationsbewegung des Verstellelements 117 auf.
Das Getriebe 105 weist eine Kurvenscheibe 105a mit einem Verzahnungsabschnitt 105b auf, der mit einem Schneckenabschnitt 121a einer Welle 121 selbsthemmungsfrei in Eingriff steht. Die Welle 121 verbindet das Getriebe 105 antriebsmäßig mit dem Elektromotor 120. Die Kurvenscheibe 105a ist an dem Verstellelement 117 schwenkbar gelagert, welches als linear geführte Schubstange ausgebildet ist. Die vorgenannten Komponenten können in einem lediglich angedeuteten Gehäuse 111 untergebracht sein, das seinerseits gegen eine aufbauseitige Struktur abgestützt ist.
Eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' der oben erläuterten Bauart kann beispielsweise an der Welle 121 angeordnet werden. Vorzugsweise sitzt die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' an einem freien Ende des Schneckenabschnitts 121a der Welle 121 und stützt sich gegen das das Getriebe 105 aufnehmende Gehäuse 111 ab. Es ist jedoch auch möglich, die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' unmittelbar am Elektromotor 120 anzuordnen.
Hierdurch ergibt sich wiederum ein sehr kompakter elektromechanischer Linearaktuator 110, der sich unter beengten räumlichen Gegebenheiten in einer Radaufhängung eines Personenkraftfahrzeugs unterbringen lässt.
Es ist weiterhin möglich, den Elektromotor 120 einerseits und das Getriebe 105 sowie das Verstellelement 117 andererseits jeweils in einem separaten Gehäuse unterzubringen. Je Radseite kann dann eine eigene Einheit aus Getriebe 105 und Verstellelement 117 vorgesehen werden, welche durch einen einzigen zentralen Elektromotor 120 angetrieben werden.
In den 4 und 5 sind beispielhaft zwei Varianten einer Hinterachslenkung mit zentralem Elektromotor 120 dargestellt, welcher zwei radseitige Einheiten aus Getriebe 105 und Verstellelement 117 über eine entsprechende Welle 121 antreibt. Letztere kann hierzu auch geteilt ausgeführt sein.
Bei der in 4 dargestellten Variante ist lediglich eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' für die gesamte Hinterachslenkung 1' vorgesehen, welche im oder am Gehäuse des Elektromotors 111' angeordnet ist. Für die eigene Einheit aus Getriebe 105 und Verstellelement 117 sind eigene Gehäuse 112' vorhanden.
Bei der in 5 dargestellten Variante sind hingegen zwei magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtungen 50 bzw. 50' für die gesamte Hinterachslenkung 1'' vorgesehen, welche im oder am Gehäuse 112'' für die jeweiligen Einheiten aus Getriebe 105 und Verstellelement 117 angeordnet sind. Der Elektromotors 120 ist hierbei in einem separaten Gehäuse 111' untergebracht, das sich wiederum an einer aufbauseitigen Struktur abstützt.
6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hinterachslenkung 1''' mit elektromechanischem Linearaktuator 210 und magnetorheologischer Rotorverriegelungseinrichtungen 50. Die aufbau- und radseitige Einbausituation entspricht den 4 und 5. Jedoch kommt in diesem Fall als Verstellelement 217 eine translatorisch bewegbare und entsprechend linear geführte Spurstange zum Einsatz, welche an ihren axialen Endabschnitten jeweils mit einem Radträger 4 gekoppelt ist. Das Verstellelement 217 ist über ein Getriebe 205 mit einem Elektromotor 220 gekoppelt und erstreckt sich durch ein aufbauseitig festgelegtes Gehäuse 211, welches das Getriebe 205 und gegebenenfalls auch den Elektromotor 220 aufnimmt.
Das Verstellelement 217 weist einen Zahnstangenabschnitt 217a auf, welcher mit einem Ritzel 205a des Getriebes 205 kämmt. Das Ritzel 205a ist im Gehäuse 211 drehbar gelagert und drehfest mit einer Kurvenscheibe 205b des Getriebes 205 verbunden oder an dieser ausgebildet. Die Kurvenscheiben 205b weist wiederum einen Verzahnungsabschnitt 205c auf, der mit einem Schneckenabschnitt 221a einer Welle 221 vorzugsweise selbsthemmungsfrei in Eingriff steht. Die Welle 221 ist mit dem Elektromotor 220 gekoppelt.
Auch hier wirkt eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' der oben erläuterten Bauart mit einer drehenden Komponente des Elektromotors 220 und/oder des Getriebes 205 zusammen, um bei Aktivierung eine Drehung der drehenden Komponente zu unterbinden und im deaktivierten Zustand eine Drehung derselben zuzulassen.
Vorliegend sitzt die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' an einem freien Ende des Schneckenabschnitts 221a der Welle 221 angeordnet und stützt sich gegen das Gehäuse 211 ab. Es ist jedoch auch möglich, die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' unmittelbar am Elektromotor 220 anzuordnen, wie dies in 7 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Ferner ist es möglich, die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung 50 bzw. 50' zwischen der Kurvenscheibe 205b und dem Gehäuse 211 einzugliedern.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiel sowie weiterer Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Insbesondere können im Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen und deren Abwandlungen beschriebene Einzelmerkmale ausdrücklich auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies oben nicht erwähnt ist, solange dies technisch möglich ist.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'', 1''': Hinterachslenkung
2: Hinterrad
3: Hilfsrahmen
4: Radträger
5: Getriebe
10: elektromechanischer Linearaktuator
11: Gehäuse
12: Behälterabschnitt
13: Deckel
14: Deckel
15: Befestigungsabschnitt
16: Öffnung
17: Verstellelement
17a: Spindelabschnitt
18: Befestigungsabschnitt
19: Mutter
20: Elektromotor
21: Welle
22: Rotor
23: Stator
24: Wälzlagereinrichtung
25: Außenring
26: Bund
27: Innenring
28: Schulter
29: Sicherungsring
40: Steuergerät
50, 50': magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung
51, 51': Permanentmagnet
52, 52': magnetorheologische Flüssigkeit
53: Elektromagnet
53': Magnetisierungsvorrichtung
54': Energiespeicher
55': Steuereinrichtung
105: Getriebe
105a: Kurvenscheibe
105b: Verzahnungsabschnitt
110: elektromechanischer Linearaktuator
111: Gehäuse
111', 111'': Gehäuse des Elektromotors
112', 112'': Gehäuses des Getriebes und des Verstellelements
117: Verstellelement
120: Elektromotor
121: Welle
121a: Schneckenabschnitt
205: Getriebe
205a: Ritzel
205b: Kurvenscheibe
205c: Verzahnungsabschnitt
210: elektromechanischer Linearaktuator
211: Gehäuse
217: Verstellelement
217a: Zahnstangenabschnitt
220: Elektromotor
221: Welle
221a: Schneckenabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4025950 B4 [0002]
DE 102005023250 A1 [0003]
DE 102009039164 A1 [0003]

Claims

Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: einen Elektromotor (20; 120; 220), ein translatorisch verlagerbares Verstellelement (17; 117; 217), und ein Getriebe (5; 105; 205) zur Übersetzung einer Drehbewegung des Elektromotors (20; 120; 220) in eine Translationsbewegung des Verstellelements (17; 117; 217), gekennzeichnet durch eine magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50; 50'), welche mit einer drehenden Komponente des Elektromotors (20; 120; 220) und/oder des Getriebes (5, 105, 205) zusammenwirkt, um bei ihrer Aktivierung eine Drehung der drehenden Komponente zu unterbinden und im deaktivierten Zustand eine Drehung derselben zuzulassen.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50, 50') mit einer Abtriebswelle des Elektromotors (20; 120; 220) und/oder einer Eingangswelle des Getriebes (5; 105; 205) zusammenwirkt.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50) aufweist: einen Permanentmagnet (51), eine magnetorheologische Flüssigkeit (52), die im Magnetfeld des Permanentmagnets (51) angeordnet ist, einen ansteuerbaren Elektromagnet (53), der bei Bestromung das Magnetfeld des Permanentmagnets (51) schwächt oder neutralisiert und im stromlosen Zustand unwirksam ist, so dass im stromlosen Zustand des Elektromagnets (53) bedingt durch das Magnetfeld des Permanentmagnets (51) eine Verfestigung der magnetorheologischen Flüssigkeit (52) bewirkt und damit die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50) ihre Verriegelungswirkung entfaltet.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50') aufweist: einen Permanentmagnet (51'), eine magnetorheologische Flüssigkeit (52'), die im Magnetfeld des Permanentmagnets (51') angeordnet ist, eine Magnetisierungseinrichtung (53') zum Aufmagnetisieren des Permanentmagnets (51'), einen Energiespeicher (54'), und eine Steuerschaltung (55'), welche derart konfiguriert ist, um bei ihrer Aktivierung den Permanentmagnet (51') mittels der Energie aus dem Energiespeicher (54') aufzumagnetisieren, so dass dessen Magnetfeld eine Stärke erreicht, welche ausreicht, um die magnetorheologische Flüssigkeit (52') zu verfestigen und damit die Verriegelungswirkung der magnetorheologischen Rotorverriegelungseinrichtung herbeizuführen.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50; 50') im Gehäuse des Elektromotors (20; 120; 220) angeordnet ist.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50; 50') in einem vom Elektromotor (20; 120; 220) separaten Gehäuse des Getriebes (5; 105; 205) angeordnet ist.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) eine in einem Gehäuse (11) axial festgelegte Mutter (19) aufweist, welche durch den Elektromotor (20) in Drehung versetzbar ist und über ein Gewinde mit einem Spindelabschnitt (17a) des Verstellelements (17) in Gewindeeingriff steht, das Verstellelement (17) gegen Verdrehen gesichert ist, und der mit dem Verstellelement (17) in Eingriff befindliche Abschnitt der Mutter (19), der Elektromotor (20) und die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50; 50') innerhalb des Gehäuses (11) koaxial zueinander und axial nebeneinanderliegend angeordnet sind.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass je Radseite ein Verstellelement (117) und ein Getriebe (105) vorgesehen ist und ein zentraler Elektromotor (120) über eine Welle (121) mit den Getrieben (105) beider Radseiten gekoppelt ist.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Getriebe (105) eine Kurvenscheibe (105a) mit einem Verzahnungsabschnitt (105b) aufweist, welcher mit einem Schneckenabschnitt (121a) der Welle (121) selbsthemmungsfrei in Eingriff steht, die Kurvenscheibe (105a) an dem zugehörigen Verstellelement (117) schwenkbar gelagert ist, und das jeweilige Verstellelement (117) linear geführt ist.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (217) als Spurstange ausgebildet ist, welche an ihren axialen Endabschnitten jeweils mit einem Radträger (4) gekoppelt ist, und das Verstellelement (217) über ein Ritzel (205a) mit einer Kurvenscheibe (205b) kämmt, die ihrerseits mit einem Schneckenabschnitt (212a) einer Welle (221), die mit dem Elektromotor (220) gekoppelt ist, selbsthemmungsfrei in Eingriff steht.
Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Rotorverriegelungseinrichtung (50; 50') an einem freien Ende des Schneckenabschnitts (121a, 212a) der Welle (121; 212) angeordnet ist und sich gegen das das Getriebe (105, 205) aufnehmende Gehäuse (111, 211) abstützt.