DE102015205817B3 - Drive arrangement for a steerable wheel - Google Patents
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Abstract
Eine Antriebsanordnung für ein lenkbares Rad (2; 12) eines Fahrzeugs, mit einer gegenüber einem Aufbau (1) des Fahrzeugs gelagerten Antriebseinheit (4; 14), die mit dem lenkbaren Rad (2; 12) in Antriebsverbindung steht, um dieses anzutreiben, zeichnet sich dadurch aus, dass die Lage der Antriebseinheit (4; 14) gegenüber dem Aufbau (1) in Abhängigkeit eines Lenkwinkels (α; β) des Rades (2; 12) veränderbar ist.A drive arrangement for a steerable wheel (2; 12) of a vehicle having a drive unit (4; 14) mounted opposite a body (1) of the vehicle and drivingly connected to the steerable wheel (2; 12) to drive it; is characterized in that the position of the drive unit (4, 14) relative to the structure (1) in dependence on a steering angle (α, β) of the wheel (2, 12) is variable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein lenkbares Rad eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a drive arrangement for a steerable wheel of a vehicle according to the preamble of
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
Aufgrund der Antriebsverbindung mittels einer Gelenkwelle, die jeweils zwischen Antriebseinheit und lenkbarem Rad verläuft, ermöglicht die gezeigte Antriebsanordnung gemäß
Aus der
Verwiesen sei noch auf die
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebsanordnung für ein lenkbares Rad eines Fahrzeugs anzugeben, die große Lenkwinkel ermöglicht, bei der kein negativer Einfluss durch ungefederte Massen besteht und die eine einfach gestaltbare Antriebsverbindung aufweist.It is an object of the present invention to provide a drive arrangement for a steerable wheel of a vehicle, which allows large steering angles, in which there is no negative influence by unsprung masses and having a simple design drive connection.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsanordnung gemäß den Merkmalen des Patenanspruchs 1. Erfindungsgemäß zeichnet sich diese Antriebsanordnung aus durch Kopplungsmittel, die mit Änderung des Lenkwinkels des Rades eine Lageveränderung der Antriebseinheit bewirken können, wobei die Kopplungsmittel bei einer um eine Lenkachse stattfindenden Lenkbewegung des Rades die Antriebseinheit in deren Lage bezogen auf die Lenkachse im gleichen Drehsinn wie das Rad verändern.According to the invention, this drive arrangement is characterized by coupling means, which can cause a change in position of the drive unit with change of the steering angle of the wheel, wherein the coupling means at a taking place about a steering axis steering movement of the wheel change the drive unit in their position relative to the steering axis in the same direction as the wheel.
Demzufolge wurde zunächst erkannt, dass es für die Fahrdynamik des Gesamtfahrzeugs vorteilhaft ist, die Antriebseinheit gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs zu lagern, da sich somit die Antriebseinheit als grundsätzlich schwingungsfähige Masse von den im Fahrbetrieb verursachten Schwingungen der Räder mechanisch in weiten Teilen entkoppeln lässt. Um dennoch mit konventionellen Gelenkwellen möglichst große Lenkwinkel des Rades erzielen zu können, ist erfindungsgemäß die Idee entwickelt worden, die Antriebseinheit in deren Lage gegenüber dem Aufbau veränderbar zu gestalten. Dabei ist der Begriff Lage im weiten Sinne auszulegen, d. h. umfassend Position und Orientierung der Antriebseinheit. Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist vorgesehen, dass sich die Lage, das heißt also die Position und/oder Orientierung der Antriebseinheit abhängig vom Lenkwinkel des Rades verändern lässt. Auf diese Weise kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass auch bei sehr großen Lenkwinkeln, das heißt bei Lenkwinkeln, die das mit einer herkömmlichen Gelenkwelle erzielbare Maß überschreiten, eine Kollision zwischen der Gelenkwelle und dem Rad ausgeschlossen ist.Accordingly, it was first recognized that it is advantageous for the driving dynamics of the entire vehicle to store the drive unit relative to the structure of the vehicle, as thus the drive unit can be decoupled as a fundamentally oscillatory mass of the vibrations of the wheels caused during driving mechanically in large parts. In order nevertheless to be able to achieve the largest possible steering angle of the wheel with conventional cardan shafts, the idea according to the invention has been developed of making the drive unit changeable in its position relative to the body. The term location has to be interpreted in a broad sense, d. H. including position and orientation of the drive unit. In the drive arrangement according to the invention, it is provided that the position, that is to say the position and / or orientation of the drive unit, can be changed depending on the steering angle of the wheel. In this way, it can be advantageously ensured that a collision between the propeller shaft and the wheel is excluded even with very large steering angles, that is to say at steering angles which exceed the level achievable with a conventional propeller shaft.
Es kann sich bei den Kopplungsmitteln um unterschiedliche Einrichtungen handeln. Vorzugsweise beinhalten die Kopplungsmittel eine mechanische Verbindung zwischen einem durch Lenkbewegung bewegbaren Bauteil, insbesondere dem Radträger, und der Antriebseinheit. Es kann sich also beispielsweise um eine Verbindungsstrebe zwischen einem Radträger des Rades und der Antriebseinheit handeln, wodurch – bei entsprechender Lagerung der Antriebseinheit – gewährleistet wäre, dass sich die Lage der Antriebseinheit durch Änderung des Lenkwinkels ändert. Es sind zahlreiche weitere Kopplungsmittel denkbar, mit denen sich die Lage der Antriebseinheit gegenüber dem Aufbau abhängig vom Lenkwinkel des Rades verändern ließe.The coupling means may be different devices. The coupling means preferably comprise a mechanical connection between a component which can be moved by steering movement, in particular the wheel carrier, and the drive unit. Thus, it may be, for example, a connecting strut between a wheel of the wheel and the drive unit, which - would - with appropriate storage of the drive unit - ensured that the position of the drive unit changes by changing the steering angle. There are numerous other coupling means are conceivable with which the position of the drive unit relative to the structure could be changed depending on the steering angle of the wheel.
Erfindungsgemäß verändern die Kopplungsmittel bei einer um eine Lenkachse stattfindenden Lenkbewegung des Rades die Antriebseinheit in deren Lage bezogen auf die Lenkachse im gleichen Drehsinn wie das Rad. Mit anderen Worten wird bei einem Lenkeinschlag des Rads nach links, das heißt einer Drehung des Rads um die Lenkachse entgegen dem Uhrzeigersinn, auch die Lage der Antriebseinheit – bezogen auf die Lenkachse – entgegen dem Uhrzeigersinn verändert. Entsprechend umgekehrt findet eine Lageänderung der Antriebseinheit im Uhrzeigersinn bei Lenkeinschlag des Rads nach rechts statt. Eine Lageänderung der Antriebseinheit kann durch rotatorische und/oder translatorische Bewegung der Antriebseinheit gegenüber dem Aufbau erfolgen. Letztlich wird durch diese Bewegung der Antriebseinheit Raum geschaffen für große Lenkbewegungen des Rades.According to the invention, the coupling means change the drive unit in the event of a steering movement of the wheel taking place about a steering axis their position relative to the steering axis in the same direction as the wheel. In other words, at a steering angle of the wheel to the left, that is a rotation of the wheel about the steering axis counterclockwise, and the position of the drive unit - relative to the steering axis - contrary changed in a clockwise direction. Correspondingly reversed, a change in position of the drive unit takes place clockwise when the wheel is turned to the right. A change in position of the drive unit can be carried out by rotational and / or translational movement of the drive unit relative to the structure. Ultimately, space is created by this movement of the drive unit for large steering movements of the wheel.
Vorteilhaft steht die Antriebseinheit der Antriebsanordnung über eine Wellenanordnung mit dem Rad in Antriebsverbindung. Aufgrund der lenkwinkelabhängigen Lageveränderung der Antriebseinheit können hierbei herkömmliche Wellenanordnungen, insbesondere herkömmliche Gelenkwellen verwendet werden.Advantageously, the drive unit of the drive arrangement is in drive connection with the wheel via a shaft arrangement. Due to the steering angle-dependent change in position of the drive unit in this case conventional shaft assemblies, in particular conventional PTO shafts can be used.
Ganz unabhängig von den zum Einsatz kommenden zuvor genannten Kopplungsmitteln ist gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Antriebsanordnung die Lage der Antriebseinheit gegenüber dem Aufbau abhängig vom Lenkwinkel des Rades so veränderbar, dass eine Kollision zwischen der Wellenanordnung und dem Rad – selbst bei übergroßen Lenkwinkeln – ausgeschlossen ist.Regardless of the above-mentioned coupling means used according to an advantageous embodiment of the drive assembly, the position of the drive unit relative to the structure depending on the steering angle of the wheel so changeable that a collision between the shaft assembly and the wheel - even at excessive steering angles - is excluded.
Eine bevorzugte Ausführung der Antriebsanordnung sieht vor, dass die Antriebseinheit einen elektrischen Motor aufweist. Dieser kann auf weiterhin vorteilhafte Weise mit einem Getriebe, beispielsweise einem Planetengetriebe und/oder einem Stirnradgetriebe, in Antriebsverbindung stehen, um zusammen mit dem Getriebe die Antriebseinheit zu bilden. Eine derartige Integration von Motor und Getriebe bietet den Vorteil, dass die Antriebseinheit als kompakte, in sich geschlossene Baugruppe hergestellt und montiert werden kann.A preferred embodiment of the drive arrangement provides that the drive unit has an electric motor. This may be in further advantageous manner with a transmission, such as a planetary gear and / or a spur gear, in drive connection to form the drive unit together with the transmission. Such an integration of engine and transmission has the advantage that the drive unit can be manufactured and assembled as a compact, self-contained assembly.
Zweckmäßiger Weise dient dabei die Antriebseinheit zum Antrieb ausschließlich eines Rades des Fahrzeugs. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, das entsprechende Rad individuell und damit unabhängig anzutreiben. Somit lassen sich beispielsweise die für sich bekannten Vorteile des sogenannten „torque vectoring” nutzen.Appropriately, the drive unit serves to drive exclusively a wheel of the vehicle. This results in the ability to individually and thus independently drive the corresponding wheel. Thus, for example, the well-known advantages of the so-called "torque vectoring" can be used.
Damit sich die Antriebseinheit der Antriebsanordnung in deren Lage verändern lässt, ist die Antriebseinheit vorzugsweise über geeignete Führungsmittel beweglich gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs gelagert. Es können unterschiedliche Führungsmittel zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann die Antriebseinheit schwenkbeweglich gegenüber dem Aufbau gelagert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinheit translatorisch beweglich gegenüber dem Aufbau gelagert sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die Führungsmittel in Form einer Kulissenführung ausgebildet sein, wonach sich die Antriebseinheit entlang einer durch die aufbauseitige Kulisse vorgesehene Bewegungsbahn bewegen lässt. Ganz allgemein kann die Antriebseinheit rotatorisch und/oder translatorisch gegenüber dem Aufbau beweglich sein.Thus, the drive unit of the drive assembly can be changed in their position, the drive unit is preferably mounted on suitable guide means movable relative to the structure of the vehicle. Different guide means can be used. For example, the drive unit may be pivotally mounted relative to the structure. Alternatively or additionally, the drive unit can be mounted in a translationally movable manner relative to the structure. According to an advantageous development, the guide means may be designed in the form of a slotted guide, after which the drive unit can be moved along a movement path provided by the body-side slotted guide. In general, the drive unit can be rotationally and / or translationally movable with respect to the structure.
Die Erfindung lässt sich vorteilhaft ausführen, wenn das Rad an einem Radträger gelagert ist, wobei der Radträger schwenkbeweglich um den Lenkwinkel an eine gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs gelagerte Radaufhängung angelenkt ist.The invention can be carried out advantageously when the wheel is mounted on a wheel carrier, wherein the wheel carrier is articulated pivotably about the steering angle to a mounted relative to the structure of the vehicle suspension.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lenktriebachse für ein erstes lenkbares Rad und ein weiteres lenkbares Rad, wobei die Räder jeweils mittels einer wie zuvor beschriebenen Antriebsanordnung antreibbar sind. Bei einer derartigen Lenktriebachse sind das erste lenkbare Rad und das weitere lenkbare Rad bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse vorteilhaft spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet und sind ebenfalls die zugehörigen Antriebsanordnungen spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.The invention further relates to a steering drive axle for a first steerable wheel and another steerable wheel, wherein the wheels are each driven by means of a drive arrangement as described above. In such a steering drive axle, the first steerable wheel and the further steerable wheel relative to a vehicle longitudinal axis are advantageously arranged mirror-symmetrically to each other and also the associated drive assemblies are arranged mirror-symmetrically to each other.
Ganz allgemein bietet die Erfindung den Vorteil, dass sich bei günstiger zentraler Anordnung der Antriebseinheit sowie der Verwendung herkömmlicher Gelenkwellen besonders große Lenkwinkel des angetriebenen Rades bzw. der angetriebenen Räder erzielen lassen, so dass ein damit ausgestattetes Fahrzeug beispielsweise einen besonders kleinen Wendekreis aufweist.In general, the invention offers the advantage that can be achieved with a favorable central arrangement of the drive unit and the use of conventional propeller shafts particularly large steering angle of the driven wheel or the driven wheels, so that a vehicle equipped with it, for example, has a very small turning circle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In the drawing shows:
Die gezeigte Antriebsanordnung bezieht sich auf ein linkes lenkbares Rad
Wie zeichnerisch angedeutet, ist das Rad
In
Im Unterschied zur
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Aufbauconstruction
- 22
- Rad (links)Wheel (left)
- 33
- Radträgerwheel carrier
- 44
- Antriebseinheitdrive unit
- 55
- RadaufhängungArm
- 66
- Gelenkwellepropeller shaft
- 77
- Gelenkjoint
- 88th
- Bewegungsbahntrajectory
- 99
- Lenkachsesteering axle
- 1010
- Fahrzeuglängsachsevehicle longitudinal axis
- 1111
- Fahrtrichtungdirection of travel
- 1212
- Rad (rechts)Wheel (right)
- 1313
- Radträgerwheel carrier
- 1414
- Antriebseinheitdrive unit
- 1515
- RadaufhängungArm
- 1616
- Gelenkwellepropeller shaft
- 1717
- Gelenkjoint
- 1818
- Bewegungsbahntrajectory
- 1919
- Lenkachsesteering axle
- αα
- Lenkwinkel (linkes Rad)Steering angle (left wheel)
- ββ
- Lenkwinkel (rechtes Rad)Steering angle (right wheel)
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