DE102008022154B4

DE102008022154B4 - Vorrichtung zur aktiven Spurlenkung von Fahrzeugrädern

Info

Publication number: DE102008022154B4
Application number: DE200810022154
Authority: DE
Inventors: Johannes Böke; Rodscha Drabon
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2028-05-06
Also published as: DE102008022154A1; ITGE20090027A1; IT1394683B1; FR2930754A1

Abstract

Vorrichtung zur aktiven Spurlenkung von Fahrzeugrädern, die eine relativ zu einem fahrzeugseitigen Bauteil (2) begrenzt mit Hilfe einer Verstelleinrichtung (6) bewegliche Spurhebelanordnung (5) mit wenigstens einem oder mehr Spurhebel(n) (5a, 5b) aufweist, wobei die Spurhebelanordnung (5) neben dem wenigstens einen Spurhebel (5a, 5b) ein Trägerbauteil (9) aufweist, an dem der wenigstens eine oder die Spurhebel (5a, 5b) angeordnet ist/sind und das über wenigstens eines oder mehrere elastische(s) Element(e) (4) begrenzt beweglich an dem fahrzeugseitigen Bauteil (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element (4) als elastisch auslenkbarer Arm (4) ausgebildet ist, der an einem seiner Enden mit dem Trägerbauteil (9) und an seinem anderen Ende mit dem fahrzeugseitigen Bauteil (2) verbunden ist und dass das Trägerbauteil (9) und das fahrzeugseitigen Bauteil (2) über wenigstens zwei der elastischen Arme (4) nach Art einer Parallelogrammführung miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Spurlenkung von Fahrzeugrädern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 41 15 880 C2 bekannt.
Die Spurlenkung eines Rades wird durch eine mit einer Lenkung verbundene Spurstange oder durch einen elasto-/kinematische Lenker-/Hebelverstellung des Achssystems oder durch eine Kombination dieser beiden Vorrichtung bzw. Verfahren realisiert. Zum technologischen Hintergrund wird insofern die DE 35 36 942 A1 genannt.
Es ist auch bekannt, insbesondere die Hinterachsen von Fahrzeugen mit Vorrichtungen zur aktiven Spurlenkung zu versehen. Derartige aktive Spurlenkungen befinden sich seit dem Ende der 1980er Jahre im Serieneinsatz. Die frühen Systeme waren jedoch noch nicht mit elektronischer Fahrdynamik-Regelung gekoppelt, da es derartige elektronische Systeme zu diesem Zeitpunkt noch nicht gab.
Aus diesem Grund wurden die frühen aktiven Spurlenkungen zumeist durch aufwendige Gelenkgetriebeanordnungen realisiert, die sowohl den Nachteil eines hohen Gewichts als auch den Nachteil hoher Kosten mit sich brachten, da sie geometrisch sehr genau gefertigt werden und wegen hydraulischer oder geschmierter Systeme gegenüber der Umwelt abgedichtet werden mussten.
Aus diesem Grund wird nach dem neueren Stand der Technik der Einsatz von Vorrichtungen zur aktiven Spurlenkung von Fahrzeugrädern bevorzugt, die über elektronisch steuerbare oder regelbare Aktuatoren verfügen, mit denen die Spurführung eines Rades beeinflusst werden kann.
Die gattungsgemäße Vorrichtung bedarf der weiteren konstruktiven Optimierung. So hat sich insbesondere die Lagerung der beweglichen Bauteile als relativ aufwendig und teuer herausgestellt.
Die Erfindung hat vor diesem Hintergrund die Aufgabe, den konstruktiven Aufbau der gattungsgemäßen Vorrichtung zu vereinfachen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung realisiert ein einfaches und robustes Lagerungskonzept, das ohne Gleit- oder Wälzlagerungen auskommt, da die Relativbeweglichkeit zwischen dem fahrzeugseitigen Bauteil und der Spurhebelanordnung allein durch wenigstens eines oder mehrere elastisch auslenkbare Elemente realisiert wird. Hierdurch wird der konstruktive Aufbau der Vorrichtung sehr vereinfacht.
Die Erfindung realisiert zudem eine Art Parallelführung mit parallel geführten Balken mit einer Verstelleinrichtung, welche die sonst üblichen Relativbewegungen (hauptsächlich bei Gleitführung) in besonders einfacher Weise in ein Bauteil integriert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht zudem auf einfache Weise mittels der Verstelleinheit (Aktuator) eine fahrsituative Spurlenkung der Räder – insbesondere der Hinterräder – unabhängig von wirkenden Fahrzeugquerkräften und der Ein- bzw. Ausfederung.
Nach einer besonders bevorzugten Variante ist das wenigstens eine elastische Element einstückig mit dem Trägerbauteil ausgebildet. Die erfindungsgemäße Anordnung macht nach dieser Ausgestaltung die Integration von zwei oder mehr Bauteilen und den daraus resultierenden Relativbewegungen in einem Bauteil – dem Trägerbauteil der Spurhebelanordnung – möglich, welches die notwendigen Bewegungen realisieren kann und den auftretenden Kräftemomenten standhält.
Vorzugsweise sind das Trägerbauteil und das achsfeste Bauteil über wenigstens zwei elastische Arme nach Art einer Parallelogrammführung miteinander verbunden. Die Erfindung realisiert nach dieser bevorzugten Ausgestaltung eine Art Parallelführung mit parallel geführten Balken mit einer Verstelleinrichtung, welche die sonst üblichen Relativbewegungen (hauptsächlich bei Gleitführung) in besonders einfacher Weise in ein Bauteil integriert.
Vorzugsweise ist die Verstelleinrichtung als längenveränderlicher Aktuator ausgebildet, der zwischen dem fahrzeugseitigen Bauteil und der Spurhebelanordnung derart abgestützt ist, dass die Übertragung linearer Wege möglich ist, welche eine Spuränderung der Räder von nach einer bevorzugten Ausführung weniger als 10° bewirken, was dazu genügt, um im Fahrbetrieb eine ausreichende Hinterradspurverstellung bzw. – einstellung zu bewirken.
Durch den Einsatz des robusten einfachen Systems wird die Notwendigkeit zur Wartung in Hinsicht auf die gelenkige Verbindung zwischen den Spurlenkern und dem Fahrzeugbau beseitigt.
Zudem ist durch die Verringerung der Bauteilevielfalt und die erzielbare Optimierung des Gewichts eine eindeutige Reduzierung der Kosten gegenüber herkömmlichen Lenksystemen in Linearführungen gegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine Rückansicht eines schematisch dargestellten Achsbereiches eines Fahrzeugs;
2 eine Unteransicht der Anordnung aus 1; und
3 eine Ausschnittsvergrößerung von Elementen der Anordnung aus 2 zur Veranschaulichung der Funktion der Erfindung.
1 zeigt einen rein schematisch dargestellten Fahrzeugaufbau 1 eines Fahrzeugs, an dem ein am Fahrzeugaufbau befestigtes Bauteil (z. B. Karosserie oder Achsträger), das nachfolgend als „fahrzeugseitiges Bauteil 2” bezeichnet wird, ausgebildet oder angeordnet ist. Nach 1 ist das fahrzeugseitige Bauteil 2 über eine oder – wie dargestellt – mehrere Aufbaubefestigungseinrichtung(en) 3 an dem Fahrzeugaufbau 1 starr, d. h. relativ zum Fahrzeugaufbau 1 unbeweglich – befestigt. Es kann aber z. B. durch elasti sche Elemente auch eine geringe Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen möglich sein.
Das fahrzeugseitige Bauteil 2 ist über wenigstens eines oder mehrere elastische(s) Bauteil(e) 4 mit einer Spurhebelanordnung 5 verbunden.
Das oder die elastischen Elemente 4 ist bzw. sind derart ausgelegt, dass die Spurhebelanordnung 5 und das fahrzeugseitige Bauteil 2 begrenzt relativ zueinander beweglich sind.
Vorzugsweise sind die elastischen Element 4 als zwei zueinander parallele Arme bzw. Enden 4a, 4b ausgebildet, die an einem ihrer Enden mit dem fahrzeugseitigen Bauteil 2 und an ihrem anderen Ende mit der Spurhebelanordnung 5 verbunden sind, so dass eine Art Parallelogrammführung der Spurhebelanordnung 5 an dem fahrzeugseitigen Bauteil 2 realisiert wird.
Die Spurhebelanordnung 5 weist wenigstens einen, hier zwei, Spurhebel 5a, 5b auf, die an voneinander abgewandten Enden eines Trägerbauteils 9 angeordnet sind.
Eine Verstelleinrichtung 6 dient dazu, die Spurhebelanordnung 5 begrenzt relativ zum fahrzeugseitigen Bauteil 2 zu bewegen bzw. zu verstellen.
Dazu ist die Verstelleinrichtung 6 nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem fahrzeugseitigen Bauteil 2 und dem Trägerbauteil 9 angeordnet.
Die Verstelleinrichtung 6 kann in einer bevorzugten Ausgestaltung als längenveränderlicher (Linear-)Aktuator ausgebildet sein, der zwischen dem fahrzeugseitigen Bauteil 2 und dem Trägerbauteil 9 der Spurhebelanordnung 5 derart abgestützt ist, dass eine Verstellbewegung des Aktuators 6 in einer Bewegung der Spurhebelanordnung 5 mit dem Trägerbauteil 9 und den Spurhebeln 5a, 5b mit einer vorzugsweise axialen Bewegungskomponente resultiert, vorzugsweise derart, dass eine Übertragung linearer Wege auf die Spurhebel 5a, 5b realisierbar ist, welche eine Spuränderung der Räder 10 von weniger als 10° bewirken.
Die Verstelleinrichtung 6 wird ferner vorzugsweise an Ansätzen 7, 8 an dem fahrzeugseitigen Bauteil 2 und der Spurhebelanordnung 5 derart angeordnet, dass eine Verstellbewegung in einer Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Ansätzen 7, 8 resultiert.
Die Spurhebel 5a, 5b sind jeweils mit ihrem vom Trägerbauteil 9 abgewandten Ende jeweils an den Rädern 10a, 10b einer Fahrzeugachse – insbesondere einer Fahrzeughinterachse – angelenkt. Die Räder 10 sind nach 1 zudem über wenigstens einen oder mehrere Lenker 11, 12 mit dem fahrzeugseitigen Bauteil 2 verbunden.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungen wird das wenigstens eine oder werden die elastischen Elemente 4 und das Trägerbauteil 9 einstückig hergestellt, insbesondere aus einem Verbundwerkstoff wie vorzugsweise einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise GFK (GLASFASERVERSTÄRKTEM KUNSTSTOFF), was die Teilevielfalt neben der Einsparung beweglicher Lager weiter verringert.
Die vom Trägerbauteil 9 abgewandten federnden Enden 4a, 4b werden an dem fahrzeugseitigen Bauteil 2 festgelegt. Die elastischen Bauteile 4 sind derart in sich elastisch – vorzugsweise federnd – beweglich, dass eine Relativbewegung des übrigen Trägerbauteils 9, welches als Rahmenelement ausgebildet sein kann, an dem die eigentlichen Spurhebel 5a, 5b befestigt sind, zum fahrzeugseitigen Bauteil 2 realisiert wird.
Die Funktion dieser Anordnung erschließt sich aus 3. Danach resultieren Verstellbewegung der Verstelleinrichtung – z. B. ein Linearantrieb mit einem Elektromotor und einer über ein Getriebe linear beweglichen Aktuatorstange – in Bewegungen des Rahmenelements 9 und damit in Bewegungen der Spurhebelanordnung 5, was zu einer Verstellung der Spurführung der Räder 10 resultiert.
Bevorzugt wird der Rahmenelement 9 aus einem leichten Werkstoff, insbesondere einem geeigneten leichten Verbundwerkstoff wie GFK, gefertigt.

1: Fahrzeugaufbau
2: fahrzeugseitiges Bauteil
3: Aufbaubefestigungseinrichtung
4: elastisches Bauteil
4a, 4b: Arme
5: Spurhebelanordnung
5a, 5b: Spurhebel
6: Verstelleinrichtung
7, 8: Ansätze
9: Rahmenelement
10: Rad
11, 12: Lenker

Claims

Vorrichtung zur aktiven Spurlenkung von Fahrzeugrädern, die eine relativ zu einem fahrzeugseitigen Bauteil (2) begrenzt mit Hilfe einer Verstelleinrichtung (6) bewegliche Spurhebelanordnung (5) mit wenigstens einem oder mehr Spurhebel(n) (5a, 5b) aufweist, wobei die Spurhebelanordnung (5) neben dem wenigstens einen Spurhebel (5a, 5b) ein Trägerbauteil (9) aufweist, an dem der wenigstens eine oder die Spurhebel (5a, 5b) angeordnet ist/sind und das über wenigstens eines oder mehrere elastische(s) Element(e) (4) begrenzt beweglich an dem fahrzeugseitigen Bauteil (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element (4) als elastisch auslenkbarer Arm (4) ausgebildet ist, der an einem seiner Enden mit dem Trägerbauteil (9) und an seinem anderen Ende mit dem fahrzeugseitigen Bauteil (2) verbunden ist und dass das Trägerbauteil (9) und das fahrzeugseitigen Bauteil (2) über wenigstens zwei der elastischen Arme (4) nach Art einer Parallelogrammführung miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (6) zwischen dem fahrzeugseitigen Bauteil (2) und dem Trägerbauteil (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (6) zwischen Ansätzen (7, 8) des fahrzeugseitigen Bauteils (2) und des Trägerbauteils (9) derart angeordnet ist, dass eine Verstellbewegung in einer Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Ansätzen (7, 8) resultiert.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element (4) einstückig mit dem Trägerbauteil (9) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (9) und der oder die Arm(e) (4) einstückig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurhebelanordnung (5) zwei der Spurhebel (5a, 5b) aufweist, wobei die Spurhebel (5a, 5b) jeweils mit einem ihrer Enden an dem Trägerbauteil (9) und mit ihren anderen Arm jeweils an einem Rad (10) einer gemeinsamen Fahrzeugachse angelenkt sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (6) als längenveränderlicher Aktuator ausgebildet ist, der zwischen dem fahrzeugseitigen Bauteil (2) und der Spurhebelanordnung (5) derart abgestützt ist, dass eine Übertragung linearer Wege auf die Spurhebel (5) realisierbar ist, welche eine Spuränderung der Räder von weniger als 10° bewirken.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (9) einen rahmenartigen Aufbau aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (9) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.