DE102014217041A1

DE102014217041A1 - Lenkanordnung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014217041A1
Application number: DE102014217041.9A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Reick
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Es wird eine Lenkanordnung für ein Fahrzeug, mit einer Lenkwinkelverstelleinrichtung (5) zum Einstellen eines Lenkwinkels vorgeschlagen, wobei zumindest eine Längenverstelleinrichtung (9) zur Lenkwinkelkorrektur vorgesehen ist, welche als elektromechanischer Linearantrieb mit Selbsthemmung ausgeführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkanordnung für ein Fahrzeug mit einer Lenkwinkelverstelleinrichtung zum Einstellen eines Lenkwinkels und mit zumindest einer Längenverstelleinrichtung zur Lenkwinkelkorrektur.
Lenkanordnungen für Fahrzeuge, die eine Längenverstelleinrichtung aufweisen sind bekannt. Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2009 039 164 A1 ist eine Lenkvorrichtung, insbesondere für eine Hinterradlenkung bekannt. Die Lenkvorrichtung weist eine längenveränderbare Spurstange bzw. Schubstange auf, die mit einer elektromechanischen Antriebseinheit ausgestattet ist. Die Antriebseinheit umfasst einen Elektromotor und ein Getriebe. Das Getriebe dient zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung der Schubstange. Um eine unerwünschte Verstellung der Schubstange zu verhindern, ist zusätzlich eine radial bezogen auf die Schubstange angeordnete Blockiereinrichtung vorgesehen. Die Blockiereinrichtung umfasst einen Verriegelungsmagnet, dem ein federvorgespannter Magnetstößel zugeordnet ist. Der Magnetstößel greift im unbestromten Zustand des Verriegelungsmagneten in eine Rastierscheibe eines Verriegelungsringes ein. Dadurch wird eine Längenverstellung mechanisch blockiert. Zum Freigeben der Längenverstellung wird der Verriegelungsmagneten bestromt, so dass der Magnetstößel die Rastierscheibe freigibt.
Es hat sich gezeigt, dass die Blockiereinrichtung bei der bekannten Lenkvorrichtung nicht nur konstruktiv aufwändig ist, sondern auch aufgrund der radialen Anordnung einen erheblichen Bauraumbedarf erfordert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lenkanordnung für ein Fahrzeug der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, die einen möglichst geringen Bauraumbedarf aufweist und Lenkwinkelkorrekturen sicher und einfach ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Somit wird eine Lenkanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug mit einer Lenkwinkelverstelleinrichtung zum Einstellen eines gewünschten Lenkwinkels vorgeschlagen, wobei zumindest eine Längenverstelleinrichtung zur Lenkwinkelkorrektur vorgesehen ist, welche als elektromechanischer Linearantrieb mit Selbsthemmung ausgeführt ist.
Auf diese Weise wird eine kompakt gestaltete Längenverstelleinrichtung mit geringem Bauraumbedarf und höchster Betriebssicherheit geschaffen, die aufgrund ihrer Selbsthemmung keine unerwartete Längenverstellung an der Spurstange ausführt, ohne dass konstruktiv aufwändige Blockiereinrichtungen erforderlich sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur weiteren Absicherung der erfindungsgemäßen Lenkanordnung zumindest eine Sollbruchstelle an der Längenverstelleinrichtung bzw. an dem Linearantrieb vorgesehen ist. Damit können Überbelastungen durch Fehlfunktionen zum Beispiel des Linearantriebs sicher verhindert werden.
Mit der vorgeschlagenen Lenkanordnung sind ohne weiteres Lenkwinkelkorrekturen durch die aktiv geregelte oder gesteuerte Längenverstelleinrichtung möglich. Somit ergibt sich ein verbesserter Geradeauslauf durch die aktive Längenänderung an der Spurstange, ohne dass der Fahrer Lenkbewegungen ausführen muss. Zudem werden Lenkwinkelfehler insbesondere bei großen Lenkwinkeln, minimiert, welches sich positiv auf den Reifenverschleiß auswirkt. Darüber hinaus sind modifizierbare Raderhebungskurven, zum Beispiel bezüglich Vorspur, Sturz oder dergleichen denkbar.
Die konstruktiv einfach und bauraumgünstig ausgeführte Längenverstelleinrichtung bzw. der Linearantrieb ermöglicht den Einsatz bei konventionellen Lenkachsen ohne wesentliche Änderungen. Hierbei ist es unerheblich, ob die Achse angetrieben ist oder nicht. Es ist ebenso möglich, dass die Achse hydrostatisch, elektrisch oder mechanisch sowie über Kombinationen daraus gelenkt wird. Infolgedessen ist die erfindungsgemäße Lenkanordnung sehr vielseitig anwendbar und benötigt nahezu keine Systemänderungen, so dass sich dies positiv auf die Modularität und auf die Herstellungskosten auswirkt.
Bevorzugt kann die vorgeschlagene Lenkanordnung bei Nutzfahrzeugen mit so genannten Doppelquerlenkerachsen eingesetzt werden, indem der Linearantrieb zur Längenverstellung bei an jeder Seite der Achse angeordneten mehreren Spurstangen eingesetzt wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Lenkanordnung mit einer Längenverstelleinrichtung an der Spurstange einer Doppelquerlenkerachse; und
2 eine schematische Ansicht der Längenverstelleinrichtung der erfindungsgemäßen Lenkanordnung.
In den Figuren ist eine erfindungsgemäße Lenkanordnung beispielhaft anhand einer Doppelquerlenkerachse eines Nutzfahrzeuges beispielsweise eines Traktors exemplarisch gezeigt.
In 1 ist ein an einem Achsschenkel 1 gelagertes Fahrzeugrades 2 einer Doppelquerlenkerachse dargestellt. Der Achsschenkel 1 ist über Achsschenkelbolzen 3 und über Querlenker 18 schwenkbar an dem Fahrzeugrahmen 4 angelenkt. Zum Lenken des Rades 2 ist eine vereinfacht dargestellte Lenkwinkelverstelleinrichtung 5 vorgesehen. Die Lenkwinkelverstelleinrichtung 5 umfasst einen Lenkzylinder 6 sowie eine von dem Lenkzylinder 6 betätigte Kolbenstange 7, die über eine Spurstange 8, 8A den gewünschten Lenkwinkel einstellt. Zum Aufbringen von Lenkwinkelkorrekturen ist im Bereich der Spurstange 8, 8A eine Längenverstelleinrichtung 9 vorgesehen. Bei der hier dargestellten Doppelquerlenkerachse fehlt die zweite Spurstange die aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt ist. Auch diese Spurstange könnte mit dem Linearantrieb zweiteilig zur Längenverstellung ausgeführt sein.
In 2 ist beispielhaft eine mögliche Ausführung der Längenverstelleinrichtung 9 im Detail dargestellt. Die Längenverstelleinrichtung 9 ist als elektromechanischer Linearantrieb mit Selbsthemmung ausgeführt, der zumindest eine Sollbruchstelle aufweist. Die Sollbruchstelle kann an beliebiger Position innerhalb des Linearantriebes vorgesehen sein, um eine Überbelastung durch den Elektromotor 10 oder dergleichen zu vermeiden und damit vor einem unkontrollierten Längenverstellen der Spurstange 8, 8A beispielsweise bei einer Fehlfunktion zu schützen. Die Sollbruchstelle kann beispielsweise an einer der Abtriebswellen oder auch an anderen Getriebeelementen vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, dass die Sollbruchstelle im Bereich des Elektromotors 10 vorgesehen ist.
Der Linearantrieb umfasst einen Elektromotor 10, der zum Beispiel ein Planetengetriebe 11 antreibt, welches koaxial zum Elektromotor 10 angeordnet ist. Des Weiteren ist eine Stirnradstufe 12 an dem Abtrieb des Planetengetriebes 11 angeschlossen. Der Elektromotor 10 und das Getriebe bzw. das Planetengetriebe 11 sind somit achsversetzt zu einem die rotatorische Bewegung in eine Längenverstellung umsetzenden Gewindespindeltrieb 13 angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders bauraumgünstige Anordnung, bei der der gesamte Linearantrieb in einem Gehäusemodul 18 aufgenommen ist. Das Abtriebsrad 14 der Stirnradstufe 12 steht in Verbindung mit einer Gewindespindel 15 des Gewindespindelgetriebes 13, wobei die Spindelmutter 16 des Gewindespindeltriebs 13 mit der Spurstange 8A zur Längenverstellung verbunden ist.
Die vorgeschlagene Längenverstelleinrichtung mit dem Linearantrieb unterteilt die Spurstange 8, 8A zum Ausführen der Längenverstellung quasi in zwei Bauteile, nämlich einem ersten Teil der Spurstange 8, der mit dem den gesamten Linearantrieb 8 aufnehmenden und lagernden Modulgehäuse 5 verbunden ist, und einem zweiten Teil der Spurstange 8A, welches mit der auf der Gewindespindel 15 längenverstellbaren Spindelmutter 16 verbunden ist. Infolgedessen ist der zweite Teil der Spurstange 8A längenverstellbar bezogen auf den ersten Teil der Spurstange 8 ausgeführt.
Trotz der lediglich schematischen Darstellung in 2 ist z. B. ein Lager 17 für die Gewindespindel 15 dargestellt, mit dem die Gewindespindel 15 gehäusemodulseitig gelagert ist. Durch die Drehung der Gewindespindel 15 kann die Spindelmutter 16 entsprechend axial bewegt werden, wodurch eine Längenverstellung des Spurstangenteils 8 der Doppelquerlenkerachse bei dem Nutzfahrzeug realisiert wird.
Es ist auch denkbar, dass anstelle des Gewindespindeltriebes 13 ein Schneckengetriebe oder dergleichen zur Umsetzung der rotatorisch Schwenkbewegung in eine Längenverstellung der Spurstange 8, 8A eingesetzt wird.
Bezugszeichenliste

1: Achsschenkel
2: Fahrzeugrad
3: Achsschenkelbolzen
4: Fahrzeugrahmen
5: Gehäusemodul
6: Lenkzylinder
7: Kolbenstange
8, 8A: Spurstange
9: Längenverstelleinrichtung
10: Elektromotor
11: Planetengetriebe
12: Stirnradstufe
13: Gewindespindeltrieb
14: Abtriebsrad der Stirnradstufe
15: Gewindespindel
16: Spindelmutter
17: Lager
18: Querlenker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009039164 A1 [0002]

Claims

Lenkanordnung für ein Fahrzeug, mit einer Lenkwinkelverstelleinrichtung zum Einstellen eines Lenkwinkels, wobei zumindest eine Längenverstelleinrichtung (9) zur Lenkwinkelkorrektur vorgesehen ist, welche als elektromechanischer Linearantrieb mit Selbsthemmung ausgeführt ist.
Lenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb zumindest eine Sollbruchstelle aufweist.
Lenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Längenverstellung vorgesehene Linearantrieb zumindest einen Elektromotor (10) und zumindest ein koaxial nachgeschaltetes Getriebe (11) umfasst, wobei der Elektromotor (10) und das Getriebe (11) achsversetzt zum die rotatorische Bewegung in eine Längenverstellung umsetzenden Gewindespindeltrieb (13) angeordnet sind.
Lenkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) mit einem nachgeschalteten Planetenradgetriebe (11) gekoppelt ist, wobei der Abtrieb des koaxial angeordneten Planetengetriebes (11) mit einer nachgeschalteten Stirnradstufe (12) verbunden ist, dessen Abtriebsrad (14) mit einer Gewindespindel (15) des Gewindespindeltriebs (13) verbunden ist.
Lenkanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb eine Spurstange (8, 8A) zum Ausführen der Längenverstellung in einen ersten Teil der Spurstange (8), der mit einem den Linearantrieb aufnehmenden und lagernden Modulgehäuse (5) verbunden ist, und einen zweiten Teil der Spurstange (8A) unterteilt, der mit der Spindelmutter (16) des Gewindespindeltriebs (13) zur Längenverstellung verbunden ist.
Lenkanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) mit dem Planetengetriebe (11) achsparallel zur Gewindespindel (15) des Gewindespindeltriebs (13) angeordnet ist.
Lenkanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umsetzung der rotatorischen Bewegung in eine Längenverstellung ein Schneckengetriebe vorgesehen ist.
Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb an der Spurstange (8) in dem Gehäusemodul (5) angeordnet ist.
Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb zur Längenverstellung der Spurstangen (8, 8A) einer Doppelquerlenkerachse eines Nutzfahrzeuges vorgesehen ist.