EP3512756A1 - Lenkvorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

Lenkvorrichtung für ein fahrzeug

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Publication number
EP3512756A1
EP3512756A1 EP17749446.5A EP17749446A EP3512756A1 EP 3512756 A1 EP3512756 A1 EP 3512756A1 EP 17749446 A EP17749446 A EP 17749446A EP 3512756 A1 EP3512756 A1 EP 3512756A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering
lever
steering device
push rod
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17749446.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Fehr
Jens Heimann
Alexander NEU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3512756A1 publication Critical patent/EP3512756A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/08—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in a single plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle
    • B62D7/09—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in a single plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
    • B60G7/006—Attaching arms to sprung or unsprung part of vehicle, characterised by comprising attachment means controlled by an external actuator, e.g. a fluid or electrical motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D7/18—Steering knuckles; King pins
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    • B60G2500/40—Steering
    • B60G2500/42—Sensibility

Definitions

  • the invention relates to a steering device for a vehicle, in particular for a car or commercial vehicle.
  • the field of application of the invention extends to both independent and solid axles of vehicles.
  • rack and pinion steering systems In the use of independent wheel suspensions in passenger cars and commercial vehicles, such as tractor units, rack and pinion steering systems are used.
  • the rack and pinion steering system comprises a linear actuator which is connected via tie rods to the suspension.
  • the rack-and-pinion steering system Due to the system, the rack-and-pinion steering system has a very strongly changing transmission ratio between the actuator and the wheel movement. Due to the extension in the end positions, a comparatively large actuator force is required here. Therefore, the actuator performance is designed so that the Aktuatorkraft sufficient for the initiation of a maximum steering angle, although the occurring at the steering axis of the wheel torque behaves almost constantly above the steering angle.
  • DE 10 2006 052 252 A1 discloses an independent wheel suspension for a motor vehicle, in which at least one first and at least one second link are each articulatedly coupled to a wheel carrier carrying a vehicle wheel.
  • the independent suspension has compensation means for correcting wheel positions, wherein at least the first and the second link have a compensation means or are connected to a compensation means and at least two compensation means of each wheel are interconnected by at least one coupling member.
  • the invention has for its object to further develop a steering device for a vehicle, in particular, a steering kinematics of the steering device to be improved.
  • the steering apparatus for a vehicle comprises an actuator which is provided to act on a push rod with an axial force, wherein the push rod is hingedly connected on both sides with a respective tie rod, and wherein the respective tie rod is pivotally connected to a respective toggle lever, said respective toe lever for rotating a respective wheel of a vehicle axle about a respective steering axis in accordance with an axial movement of the push rod is operatively connected to a respective wheel and at least a first and a second lever portion, wherein the two lever portions of the respective toggle lever are axially displaced from each other to a gear ratio to change the steering device during a steering of the wheels and to lower the axial force on the actuator.
  • the actuator performance can be made smaller, the power reduction of the actuator is accompanied at the same time with a weight reduction and cost reduction.
  • the actuator is designed to be particularly compact.
  • the solution according to the invention offers greater design freedom through the selection of the respective translation. In particular, thereby also a steering angle error can be reduced.
  • the first lever arm is received axially movable in the second lever arm of the respective steering lever.
  • the axial length of the respective toggle lever changes. Moving the two lever arms of the respective steering lever axially apart extends the respective track lever. In contrast, shifts the displacement of the two lever arms of the respective toggle lever axially against each other the respective track lever.
  • two articulated interconnected components such as the push rod and the tie rod, are movably connected to each other and have at least one degree of freedom.
  • the push rod and the respective tie rod are connected to each other by means of a ball joint.
  • the respective tie rod is connected by means of a ball joint or by means of a rubber bearing with the respective track lever.
  • Actively connected is to be understood that two elements can be directly connected to each other, or there are other elements between two elements, for example, one or more waves, tie rods or similar elements.
  • the invention includes the technical teaching that the first lever portion of the respective toggle lever has a pin, wherein the respective pin is received and guided in a groove formed on the respective wheel carrier.
  • the first lever portion of the respective toggle lever is pivotally received on the respective tie rod, wherein the second lever portion of the respective toggle lever is operatively connected to the respective wheel carrier.
  • the respective groove is formed on the respective wheel carrier or on a respective steering knuckle, which is provided to receive the pin formed on the first lever portion of the respective toggle lever and to guide controlled.
  • the respective pin protrudes radially out of the respective toggle lever and is displaceably mounted along the respective groove provided for this purpose.
  • the respective groove is formed by milling.
  • the groove is formed linearly on the respective wheel carrier.
  • the pin received in the respective groove is guided linearly along a straight line.
  • the groove is formed curved on the respective wheel carrier. Consequently, the pin received in the respective groove is guided along a curve.
  • a curved trained groove changes from one linearly formed groove in an axial movement of the two lever sections not only the length of the respective toggle lever, but also the direction of the respective toggle lever.
  • the respective direction is determined by the curvature of the groove and preferably at least partially describes a circular path.
  • the respective track lever is linear. Furthermore, it is also conceivable to form the respective track lever curved.
  • a curved trained track lever changes with respect to a linearly formed track lever in an axial movement of the two lever sections not only the length of the respective toggle lever, but also the direction of the respective toggle lever.
  • the respective direction is determined by the curvature of the track lever and preferably at least partially describes a circular path.
  • the curved design of the respective toggle lever or the respective groove allows a targeted adjustment of a deviation from the ideal steering difference angle according to Ackermann.
  • the minimization of a so-called steering error is made possible, which goes hand in hand with an approximation of the ideal steering difference angle according to Ackermann.
  • An approximation of the ideal steering differential angle according to Ackermann reduces tire wear and rolling resistance in curves.
  • an increasing deviation from the steering difference angle according to Ackermann reduces the turning circle of the vehicle.
  • the wheels Since the two wheels of a steering axle run on different curve radii, the wheels have different Ackermann angles.
  • the steering angle on a curve-inward wheel is greater than the steering angle on a curve-outside wheel.
  • the steering angle difference according to Ackermann increases with increasing steering angle.
  • the respective steering angle at the respective wheel can be adjusted in a targeted manner by means of the shaping of the respective toggle lever or by means of the shaping of the respective groove on the wheel carrier, in particular independently of one another.
  • the independence of the inside and outside of the bend wheel allows it to deviate specifically the outside wheel from the Ackermann angle, to improve the driving dynamics of the vehicle. Consequently, the design of the respective groove directly influences the steering movement of the respective wheel.
  • the invention includes the technical teaching that the actuator is operatively connected to an input shaft, wherein the actuator is provided to convert a rotational movement of the input shaft into a translational movement of the push rod.
  • a translational movement is meant a linear movement in the longitudinal direction of the push rod.
  • the input shaft is at least indirectly connected to a steering handle, preferably a steering wheel.
  • the steering movement of the steering handle is converted via the steering device into a steering movement of the vehicle.
  • the rotational movement of the input shaft is converted via the actuator in the translational movement of the push rod, wherein the push rod on the respective articulated lever associated, the respective articulated tie rod and the respective articulated associated toe lever with the respective suspension and thus with the respective wheel of the steerable vehicle axle cooperates.
  • the input shaft may be mechanically, electrically, pneumatically or hydraulically coupled to the push rod via the actuator.
  • the mechanical coupling is preferably realized via a gear-rack combination due to the ease of manufacture.
  • a gear-rack combination is located on the input shaft, a first gear, which meshes with a rack arranged on the rack.
  • a rotation of the input shaft causes a rotation of the gear, which is in meshing engagement with the rack, whereby the rack is axially displaced together with the push rod.
  • the push rod is designed as a rack and thus integrally integrated into the push rod.
  • the electrical coupling of the input shaft with the push rod may be such that a sensor is arranged on the input shaft, which detects a rotation of the input shaft.
  • an actuator is arranged on the push rod, which can move the push rod axially, wherein the actuator at a detection of rotation of the input shaft is driven by the sensor to move the push rod accordingly.
  • one or more valves are arranged as sensors on the input shaft.
  • a pressure medium is introduced into two arranged on the push rod working cylinder, whereby ever a piston rod of the working cylinder off or retracts.
  • the piston rod is in turn connected to the push rod, whereby it is displaced axially when extending or retracting the piston rods.
  • FIG. 1 is a greatly simplified schematic plan view of a steering device according to the invention with two length-adjustable toggle lever,
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of the toggle lever according to the invention shown in FIG. 1, and
  • FIG. 3 shows a further schematic sectional view of the toggle lever according to the invention according to FIG. 1.
  • a steering device for a - not shown here - vehicle on an actuator 1, which is operatively connected to an input shaft 11 and a push rod 2.
  • the actuator 1 is provided to a rotational movement of the input shaft 11 in a translational movement of the
  • the two wheels 8a, 8b are part of a vehicle axle 9 and are moved in accordance with a rotational movement at the input shaft 11 via the steering device at least partially rotated about a respective steering axis 13a, 13b.
  • the actuator 1 is provided to pressurize the push rod 2 with an axial force.
  • the push rod 2 is formed in one piece and has two distal ends.
  • the push rod 2 is articulated at the respective distal end with a respective tie rod 5a, 5b, wherein between the respective tie rod 5a, 5b and the push rod 2, a respective ball joint 12a, 12b is arranged.
  • the respective tie rod 5a, 5b is pivotally connected to a respective track lever 6a, 6b, wherein between the respective tie rod 5a, 5b and the respective track lever 6a, 6b, a respective ball joint 12c, 12d is arranged.
  • the respective track lever 6a, 6b is operatively connected to a respective wheel carrier 7a, 7b for rotating a respective wheel 8a, 8b of a vehicle axle 9 about the respective steering axle 13a, 13b in accordance with an axial movement of the push rod 2. Furthermore, the respective track lever 6a, 6b on a first and a second lever portion 10a, 10b, 10a ', 10b', wherein the two lever portions 10a, 10b, 10a ', 10b' of the respective toggle lever 6a, 6b are axially against each other, to to change a gear ratio of the steering device during a steering of the wheels 8 a, 8 b and to lower the axial force on the actuator 1.
  • the respective length-adjustable track lever 6a, 6b generates a planar transmission ratio, which is constant over an entire steering angle, on the steering device. The steering kinematics of the steering device is significantly improved.
  • FIGS. 2 and 3 show an enlarged view of the track levers 6a, 6b, which are shown only greatly simplified in FIG. Although only one of the two track levers 6a, 6b is shown in FIGS. 2 and 3, the description applies to both track levers 6a, 6b.
  • the two track levers 6a, 6b are identical and thus constructed identical. According to FIGS.
  • the first lever section 10a, 10a 'of the respective toggle lever 6a, 6b has a pin 3a, 3b, the pin 3a, 3b being received and guided in a groove 4a, 4b formed on the respective wheel carrier 7a, 7b ,
  • the respective wheel carrier 7a, 7b rotates in accordance with an axial movement of the push rod 2 about the respective steering axis 13a, 13b.
  • the respective groove 4a, 4b on the respective wheel carrier 7a, 7b is curved. Due to the curved configuration of the respective groove 4a, 4b, a steering error is minimized, and associated therewith also the tire wear and the rolling resistance of the vehicle are lowered.
  • the respective track lever 6a, 6b is linear.
  • both the first lever portion 10a, 10a 'of the respective toggle lever 6a, 6b and the second lever portion 10b, 10b' of the respective toggle lever 6a, 6b linear and thus formed straight.
  • the invention is not limited to the preceding embodiment. Further training opportunities can be found in the description and the claims.
  • individual articulated connections can also be realized via rubber bearings.
  • other articulated connection possibilities are conceivable which have at least one degree of freedom.
  • the groove 4a, 4b may be formed linearly on the respective wheel carrier 7a, 7b.
  • the respective track lever 6a, 6b may be curved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend einen Aktuator (1), der dazu vorgesehen ist, eine Schubstange (2) mit einer Axialkraft zu beaufschlagen, wobei die Schubstange (2) beidseitig mit einer jeweiligen Spurstange (5a, 5b) gelenkig verbunden ist, und wobei die jeweilige Spurstange (5a, 5b) mit einem jeweiligen Spurhebel (6a, 6b) gelenkig verbunden ist, wobei der jeweilige Spurhebel (6a, 6b) zum Drehen eines jeweiligen Rades (8a, 8b) einer Fahrzeugachse (9) um eine jeweilige Lenkachse (13a, 13b) nach Maßgabe einer Axialbewegung der Schubstange (2) mit einem jeweiligen Radträger (7a, 7b) wirkverbunden ist und zumindest einen ersten und einen zweiten Hebelabschnitt (10a, 10b, 10a', 10b') aufweist, wobei die beiden Hebelabschnitte (10a, 10b, 10a', 10b') des jeweiligen Spurhebels (6a, 6b) axial gegeneinander verschiebbar sind, um ein Übersetzungsverhältnis der Lenkvorrichtung während eines Einlenkens der Räder (8a, 8b) zu ändern und die Axialkraft am Aktuator (1) zu senken.

Description

Lenkvorrichtunq für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein PKW oder NKW. Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich sowohl auf Einzelradaufhängungen als auch auf Starrachsen von Fahrzeugen.
Bei dem Einsatz von Einzelradaufhängungen in Personenkraftwagen und Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Sattelzugmaschinen, werden Zahnstangenlenkungssysteme verwendet. Das Zahnstangenlenkungssystem umfasst einen Linearaktuator der über Spurstangen mit der Radaufhängung verbunden ist.
Das Zahnstangenlenkungssystem hat systembedingt ein sehr stark wechselndes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Aktuator und der Radbewegung. Aufgrund der Streckung in den Endlagen wird hier eine vergleichsweise große Aktuatorkraft benötigt. Daher wird der Aktuator leistungstechnisch derart ausgelegt, dass die Aktuatorkraft für die Einleitung eines maximalen Lenkwinkels ausreicht, obwohl das an der Lenkachse des Rades auftretende Moment sich nahezu konstant über dem Lenkwinkel verhält.
Aus der DE 10 2006 052 252 A1 geht eine Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug hervor, bei der wenigstens ein erster und mindestens ein zweiter Lenker jeweils gelenkig mit einem ein Fahrzeugrad tragenden Radträger gekoppelt sind. Die Einzelradaufhängung weist Ausgleichsmittel zur Korrektur von Radstellungen auf, wobei wenigstens der erste und der zweite Lenker ein Ausgleichsmittel aufweisen oder mit einem Ausgleichsmittel verbunden sind und mindestens zwei Ausgleichsmittel eines jeden Rades durch wenigstens ein Kopplungsglied miteinander verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug weiterzuentwickeln, wobei insbesondere eine Lenkkinematik der Lenkvorrichtung verbessert werden soll.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst einen Aktuator, der dazu vorgesehen ist, eine Schubstange mit einer Axialkraft zu beaufschlagen, wobei die Schubstange beidseitig mit einer jeweiligen Spurstange gelenkig verbunden ist, und wobei die jeweilige Spurstange mit einem jeweiligen Spurhebel gelenkig verbunden ist, wobei der jeweilige Spurhebel zum Drehen eines jeweiligen Rades einer Fahrzeugachse um eine jeweilige Lenkachse nach Maßgabe einer Axialbewegung der Schubstange mit einem jeweiligen Radträger wirkverbunden ist und zumindest einen ersten und einen zweiten Hebelabschnitt aufweist, wobei die beiden Hebelabschnitte des jeweiligen Spurhebels axial gegeneinander verschiebbar sind, um ein Übersetzungsverhältnis der Lenkvorrichtung während eines Einlenkens der Räder zu ändern und die Axialkraft am Aktuator zu senken.
Mit anderen Worten erfolgt am jeweiligen Hebelarm, dessen axiale Länge veränderbar ist, eine Übersetzungsänderung, wobei die maximale Axialkraft, die vom Aktuator aufgebracht werden muss, um einen maximalen Lenkwinkeln einzustellen, deutlich gesenkt wird. Somit kann der Aktuator leistungstechnisch kleiner ausgelegt werden, wobei die Leistungsreduktion des Aktuators gleichzeitig mit einer Gewichtsreduktion und einer Kostenreduktion einhergeht. Der Aktuator ist besonders kompaktbauend ausgebildet.
Ferner bietet die erfindungsgemäße Lösung eine größere Gestaltungsfreiheit durch die Auswahl der jeweiligen Übersetzung. Insbesondere kann dadurch auch ein Lenkwinkelfehler gesenkt werden.
Insbesondere ist der erste Hebelarm axial beweglich im zweiten Hebelarm des jeweiligen Spurhebels aufgenommen. Abhängig von dem Einlenkwinkel des jeweiligen Rades verändert sich die axiale Länge des jeweiligen Spurhebels. Ein Verschieben der beiden Hebelarme des jeweiligen Spurhebels axial auseinander verlängert den jeweiligen Spurhebel. Demgegenüber verkürzt ein Verschieben der beiden Hebelarme des jeweiligen Spurhebels axial gegeneinander den jeweiligen Spurhebel. Unter einer gelenkigen Verbindung ist zu verstehen, dass zwei gelenkig miteinander verbundene Bauteile, beispielsweise die Schubstange und die Spurstange, beweglich miteinander verbunden sind und wenigstens ein Freiheitsgrad aufweisen. Insbesondere sind die Schubstange und die jeweilige Spurstange mittels eines Kugelgelenks miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die jeweilige Spurstange mittels eines Kugelgelenks oder mittels eines Gummilagers mit dem jeweiligen Spurhebel verbunden.
Unter wirkverbunden ist zu verstehen, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sein können, oder sich zwischen zwei Elemente noch weitere Elemente befinden, beispielsweise eine oder mehrere Wellen, Koppelstangen oder ähnliche Elemente.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der erste Hebelabschnitt des jeweiligen Spurhebels einen Zapfen aufweist, wobei der jeweilige Zapfen in einer am jeweiligen Radträger ausgebildeten Nut aufgenommen und geführt ist. Insbesondere ist der erste Hebelabschnitt des jeweiligen Spurhebels gelenkig an der jeweiligen Spurstange aufgenommen, wobei der zweite Hebelabschnitt des jeweiligen Spurhebels mit dem jeweiligen Radträger wirkverbunden ist. Ferner ist an dem jeweiligen Radträger bzw. an einem jeweiligen Achsschenkel die jeweilige Nut ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, den am ersten Hebelabschnitt des jeweiligen Spurhebels ausgebildeten Zapfen aufzunehmen und kontrolliert zu führen. Der jeweilige Zapfen ragt dazu radial aus dem jeweiligen Spurhebel heraus und ist entlang der jeweiligen dafür vorgesehenen Nut verschieblich gelagert. Vorzugsweise ist die jeweilige Nut durch Fräsen ausgebildet.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Nut am jeweiligen Radträger linear ausgebildet. Mithin wird der in der jeweiligen Nut aufgenommene Zapfen lineare entlang einer Geraden geführt.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Nut am jeweiligen Radträger gekrümmt ausgebildet. Mithin wird der in der jeweiligen Nut aufgenommene Zapfen entlang einer Kurve geführt. Ein gekrümmt ausgebildeter Nut ändert gegenüber einer linear ausgebildeten Nut bei einer axialen Bewegung der beiden Hebelabschnitte nicht nur die Länge des jeweiligen Spurhebels, sondern auch die Richtung des jeweiligen Spurhebels. Die jeweilige Richtung wird durch die Krümmung der Nut bestimmt und beschreibt vorzugsweise zumindest teilweise eine Kreisbahn.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der jeweilige Spurhebel linear ausgebildet. Ferner ist es auch denkbar, den jeweiligen Spurhebel gekrümmt auszubilden. Ein gekrümmt ausgebildeter Spurhebel ändert gegenüber einem linear ausgebildeten Spurhebel bei einer axialen Bewegung der beiden Hebelabschnitte nicht nur die Länge des jeweiligen Spurhebels, sondern auch die Richtung des jeweiligen Spurhebels. Die jeweilige Richtung wird durch die Krümmung des Spurhebels bestimmt und beschreibt vorzugsweise zumindest teilweise eine Kreisbahn.
Ferner ermöglicht die gekrümmte Ausbildung des jeweiligen Spurhebels bzw. der jeweiligen Nut eine gezielte Einstellung einer Abweichung von dem idealen Lenkdifferenzwinkel nach Ackermann. Insbesondere wird die Minimierung eines sogenannten Lenkfehlers ermöglicht, die mit einer Annäherung am idealen Lenkdifferenzwinkel nach Ackermann einhergeht. Eine Annäherung am idealen Lenkdifferenzwinkel nach Ackermann senkt den Reifenverschleiß und den Rollwiderstand in Kurven. Demgegenüber verringert eine zunehmende Abweichung vom Lenkdifferenzwinkel nach Ackermann den Wendekreis des Fahrzeugs.
Da die beiden Räder einer Lenkachse auf unterschiedlichen Kurvenradien laufen, weisen die Räder unterschiedliche Ackermannwinkel auf. Der Lenkwinkel an einem kurveninneren Rad ist größer als der Lenkwinkel an einem kurvenäußeren Rad. Der Lenkdifferenzwinkel nach Ackermann steigt mit zunehmendem Lenkwinkel an. Insbesondere kann der jeweilige Lenkwinkel am jeweiligen Rad mittels der Formgebung des jeweiligen Spurhebels bzw. mittels der Formgebung der jeweiligen Nut am Radträger gezielt eingestellt werden, insbesondere unabhängig von einander eingestellt werden. Die Unabhängigkeit des kurveninneren und kurvenäußeren Rads erlaubt es, insbesondere das kurvenäußere Rad gezielt vom Ackermannwinkel abzuweichen, um die Fahrdynamik des Fahrzeugs zu verbessern. Mithin nimmt die Gestaltung der jeweiligen Nut direkten Einfluss auf die Lenkbewegung des jeweiligen Rades.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Aktuator mit einer Eingangswelle wirkverbunden ist, wobei der Aktuator dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung der Eingangswelle in eine translatorische Bewegung der Schubstange umzuwandeln. Unter einer translatorischen Bewegung ist eine lineare Bewegung in Längsrichtung der Schubstange zu verstehen.
Die Eingangswelle ist zumindest mittelbar mit einer Lenkhandhabe, vorzugsweise einem Lenkrad verbunden. Die Lenkbewegung der Lenkhandhabe wird über die Lenkvorrichtung in eine Lenkbewegung des Fahrzeugs umwandelt. Dazu wird die Drehbewegung der Eingangswelle über den Aktuator in die translatorische Bewegung der Schubstange umgewandelt, wobei die Schubstange über den jeweiligen gelenkig damit verbundenen Umlenkhebel, der jeweiligen gelenkig damit verbundenen Spurstange und dem jeweiligen gelenkig damit verbundenen Spurhebel mit der jeweiligen Radaufhängung und somit auch mit dem jeweiligen Rad der lenkbaren Fahrzeugachse zusammenwirkt.
Die Eingangswelle kann über den Aktuator mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch mit der Schubstange gekoppelt sein. Die mechanische Koppelung ist aufgrund der einfachen Herstellung vorzugsweise über eine Zahnrad-Zahnstangen- Kombination realisierbar. Hierzu befindet sich beispielsweise auf der Eingangswelle ein erstes Zahnrad, welches mit einer auf der Schubstange angeordneten Zahnstange kämmt. Eine Rotation der Eingangswelle bewirkt eine Rotation des Zahnrads, welches im Zahneingriff mit der Zahnstange steht, wodurch die Zahnstange mitsamt der Schubstange axial verschoben wird. Bevorzugt ist die Schubstange als Zahnstange ausgebildet und somit einteilig in die Schubstange integriert.
Die elektrische Koppelung der Eingangswelle mit der Schubstange kann dergestalt sein, dass auf der Eingangswelle ein Sensor angeordnet ist, welcher eine Rotation der Eingangswelle erkennt. Demgegenüber ist an den Schubstang ein Aktuator angeordnet, welcher die Schubstange axial verschieben kann, wobei der Aktuator bei einer Erkennung einer Rotation der Eingangswelle durch den Sensor angesteuert wird, um die Schubstange dementsprechend zu verschieben.
Bei einer hydraulischen oder pneumatischen Koppelung sind beispielsweise auf der Eingangswelle ein oder mehrere Ventile als Sensoren angeordnet. Bei Rotation der Eingangswelle wird ein Druckmedium in zwei an der Schubstange angeordnete Arbeitszylinder eingeleitet, wodurch je eine Kolbenstange des Arbeitszylinders aus- oder einfährt. Die Kolbenstange ist wiederum mit der Schubstange verbunden, wodurch diese beim Aus- oder Einfahren der Kolbenstangen axial verschoben wird.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine stark vereinfachte schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung mit zwei längenveränderbaren Spurhebel,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Spurhebels gemäß Fig. 1 , und
Fig. 3 eine weitere schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Spurhebels gemäß Fig. 1.
Gemäß Figur 1 weist eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Fahrzeug einen Aktuator 1 auf, der mit einer Eingangswelle 11 und einer Schubstange 2 wirkverbunden ist. Der Aktuator 1 ist dazu vorgesehen, eine Drehbewegung der Eingangswelle 11 in eine translatorische Bewegung der
Schubstange 2 umzuwandeln. Mithin kommt es bei einer Drehung der Eingangswelle 11 in eine erste Drehrichtung zu einer Axialbewegung der Schubstange 2 in Richtung eines ersten Rades 8a. Dementsprechend kommt es bei einer Drehung der Eingangswelle 11 in eine zweite Drehrichtung zu einer Axialbewegung der Schubstange 2 in Richtung eines zweiten Rades 8b. Die beiden Räder 8a, 8b sind Teil einer Fahrzeugachse 9 und werden nach Maßgabe einer Drehbewegung an der Ein- gangswelle 11 über die Lenkvorrichtung zumindest teilweise um eine jeweilige Lenkachse 13a, 13b gedreht.
Der Aktuator 1 ist dazu vorgesehen die Schubstange 2 mit einer Axialkraft zu beaufschlagen. Vorliegend ist die Schubstange 2 einteilig ausgebildet und weist zwei distale Enden auf. Die Schubstange 2 ist an dem jeweiligen distalen Ende mit einer jeweiligen Spurstange 5a, 5b gelenkig verbunden, wobei zwischen der jeweilige Spurstange 5a, 5b und der Schubstange 2 ein jeweiliges Kugelgelenk 12a, 12b angeordnet ist. Die jeweilige Spurstange 5a, 5b ist mit einem jeweiligen Spurhebel 6a, 6b gelenkig verbunden, wobei zwischen der jeweilige Spurstange 5a, 5b und dem jeweiligen Spurhebel 6a, 6b ein jeweiliges Kugelgelenk 12c, 12d angeordnet ist.
Der jeweilige Spurhebel 6a, 6b ist zum Drehen eines jeweiligen Rades 8a, 8b einer Fahrzeugachse 9 um die jeweilige Lenkachse 13a, 13b nach Maßgabe einer Axialbewegung der Schubstange 2 mit einem jeweiligen Radträger 7a, 7b wirkverbunden. Ferner weist der jeweilige Spurhebel 6a, 6b einen ersten und einen zweiten Hebelabschnitt 10a, 10b, 10a', 10b' auf, wobei die beiden Hebelabschnitte 10a, 10b, 10a', 10b' des jeweiligen Spurhebels 6a, 6b axial gegeneinander verschiebbar sind, um ein Übersetzungsverhältnis der Lenkvorrichtung während eines Einlenkens der Räder 8a, 8b zu ändern und die Axialkraft am Aktuator 1 zu senken. Insbesondere generiert der jeweilige längenveränderbare Spurhebel 6a, 6b ein ebenes, im Wesentlichen über einen gesamten Lenkwinkel konstantes Übersetzungsverhältnis an der Lenkvorrichtung. Die Lenkkinematik der Lenkvorrichtung wird erheblich verbessert.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine vergrößerte Darstellung der in Figur 1 nur stark vereinfacht dargestellten Spurhebel 6a, 6b. Obwohl in den Figuren 2 und 3 nur einer der beiden Spurhebel 6a, 6b abgebildet ist, gilt die Beschreibung für beide Spurhebel 6a, 6b. Die beiden Spurhebel 6a, 6b sind identisch und somit baugleich ausgebildet. Gemäß den Figuren 2 und 3 weist der erste Hebelabschnitt 10a, 10a' des jeweiligen Spurhebels 6a, 6b einen Zapfen 3a, 3b auf, wobei der Zapfen 3a, 3b in einer am jeweiligen Radträger 7a, 7b ausgebildeten Nut 4a, 4b aufgenommen und geführt ist. Der jeweilige Radträger 7a, 7b rotiert nach Maßgabe einer Axialbewegung der Schubstange 2 um die jeweilige Lenkachse 13a, 13b. Die jeweilige Nut 4a, 4b am jeweiligen Radträger 7a, 7b ist gekrümmt ausgebildet. Durch die gekrümmte Ausbildung der jeweiligen Nut 4a, 4b, wird ein Lenkfehler minimiert, wobei damit verbunden auch der Reifenverschleiß und der Rollwiderstand des Fahrzeugs gesenkt werden. Ferner ist der jeweilige Spurhebel 6a, 6b linear ausgebildet. Mithin ist sowohl der erste Hebelabschnitt 10a, 10a' des jeweiligen Spurhebels 6a, 6b als auch der zweite Hebelabschnitt 10b, 10b' des jeweiligen Spurhebels 6a, 6b linear und somit gerade ausgebildet.
Die Erfindung ist nicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Weiterbildungsmöglichkeiten sind der Beschreibung und den Ansprüchen zu entnehmen. Insbesondere können einzelne gelenkige Verbindungen auch über Gummilager realisiert werden. Ferner sind auch andere gelenkige Verbindungsmöglichkeiten denkbar, die zumindest einen Freiheitsgrad aufweisen. Des Weiteren kann die Nut 4a, 4b am jeweiligen Radträger 7a, 7b linear ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann ergänzend oder alternativ dazu der jeweilige Spurhebel 6a, 6b gekrümmt ausgebildet sein.
Bezuqszeichen
Aktuator
Schubstange
a, 3b Zapfen
a, 4b Nut
a, 5b Spurstange
a, 6b Spurhebel
a, 7b Radträger
a, 8b Rad
Fahrzeugachse
0a, 10a' erster Hebelabschnitt
0b, 10b' zweiter Hebelabschnitt
1 Eingangswelle
2a-12d Kugelgelenk
3a, 13b Lenkachse

Claims

Patentansprüche
1. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend einen Aktuator (1 ), der dazu vorgesehen ist, eine Schubstange (2) mit einer Axialkraft zu beaufschlagen, wobei die Schubstange (2) beidseitig mit einer jeweiligen Spurstange (5a, 5b) gelenkig verbunden ist, und wobei die jeweilige Spurstange (5a, 5b) mit einem jeweiligen Spurhebel (6a, 6b) gelenkig verbunden ist, wobei der jeweilige Spurhebel (6a, 6b) zum Drehen eines jeweiligen Rades (8a, 8b) einer Fahrzeugachse (9) um eine jeweilige Lenkachse (13a, 13b) nach Maßgabe einer Axialbewegung der Schubstange (2) mit einem jeweiligen Radträger (7a, 7b) wirkverbunden ist und zumindest einen ersten und einen zweiten Hebelabschnitt (10a, 10b, 10a', 10b') aufweist, wobei die beiden Hebelabschnitte (10a, 10b, 10a', 10b') des jeweiligen Spurhebels (6a, 6b) axial gegeneinander verschiebbar sind, um ein Übersetzungsverhältnis der Lenkvorrichtung während eines Einlenkens der Räder (8a, 8b) zu ändern und die Axialkraft am Aktuator (1) zu senken.
2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebelabschnitt (10a, 10a') des jeweiligen Spurhebels (6a, 6b) einen Zapfen (3a, 3b) aufweist, wobei der jeweilige Zapfen (3a, 3b) in einer am jeweiligen Radträger (7a, 7b) ausgebildeten Nut (4a, 4b) aufgenommen und geführt ist.
3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4a, 4b) am jeweiligen Radträger (7a, 7b) linear ausgebildet ist.
4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4a, 4b) am jeweiligen Radträger (7a, 7b) gekrümmt ausgebildet ist.
5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Spurhebel (6a, 6b) linear ausgebildet ist.
6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Spurhebel (6a, 6b) gekrümmt ausgebildet ist.
7. Lenkvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1 ) mit einer Eingangswelle (11 ) wirkverbunden ist, wobei der Aktuator (1) dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung der Eingangswelle (11) in eine translatorische Bewegung der Schubstange (2) umzuwandeln.
8. Lenkvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (2) als Zahnstange ausgebildet ist.
9. Verwendung einer Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in einem PKW oder NKW.
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