DE102015113154A1

DE102015113154A1 - Aktiver Radträger

Info

Publication number: DE102015113154A1
Application number: DE102015113154.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ovalo GmbH
Current assignee: Ovalo GmbH
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen aktiver Radträger beinhaltend eine Einstellvorrichtung mit einem Stellantrieb zum Einstellen von Spur und/oder Sturz. Der aktive Radträger weist eine Verriegelungsvorrichtung zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils des Stellantriebes auf, die ein bewegliches Verriegelungsbauteil aufweist, das mit einer Umschaltvorrichtung wahlweise in eine Verriegelungsstellung, in der es mit dem zu blockierenden Rotationsbauteil in Wirkverbindung steht, oder in eine Freigabestellung überführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen aktiven Radträger beinhaltend eine Einstellvorrichtung mit einem Stellantrieb zum Einstellen von Spur und/oder Sturz.
Ein derartiger Radträger ist beispielsweise aus DE 10 2004 049 296 A1 bekannt. Konkret offenbart diese Druckschrift eine in einem Radträger gelagerte Nabeneinheit für ein Rad eines zweispurigen Fahrzeugs mit einem um die Radachse drehbar gelagerten Radflansch, die unter Zwischenschaltung eines kreiszylindrischen Verstellringes, dessen Zylinderachse zur Achse des Rades schräg gestellt ist, gegenüber dem Radträger um diese Zylinderachse drehbar im Radträger gelagert ist. Der Verstellring ist in einem Komplementärring gelagert, der den Verstellring umgibt und diesem geometrisch derart angepasst ist, dass der Verstellring um seine Zylinderachse gegenüber dem Komplementärring drehbar ist und dass der Komplementärring um eine so genannte Neutralachse, die in einer Grundposition des Verstellringes mit der Radachse zusammenfällt, drehbar letztlich im Radträger gelagert ist. Über eine Verdrehung dieser Ringe sind Sturz und/oder Spur des Rades einstellbar, und zwar über eine Verstelleinheit zum Verdrehen des Verstellringes und/oder des Komplementärringes. Zusätzlich können der Verstellring und/oder der Komplementärring derart gelagert sein, dass mit einer einen negativen Radsturz erzeugenden oder vergrößernden Verdrehung des Verstellringes eine Verlagerung des Radflansches nach außen – annähernd in Richtung der Radachse – erfolgt.
Auch aus WO 98/16418 ist eine Vorrichtung zur Winkeleinstellung für Fahrzeugräder bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine erste Lagereinheit, die um eine erste Achse drehbar gelagert ist und die eine zweite Lagereinheit trägt. Die erste Lagereinheit und die zweite Lagereinheit stehen in einer zur ersten Achse schief angeordneten Ebene miteinander in Kontakt.
DE 10 2008 048 568 A1 offenbart eine Lenkvorrichtung mit zwei Drehteilen, die zum Lenken bei gleichzeitiger Sturz- und/oder Spuroptimierung verdreht werden können. Die Lenkvorrichtung ist derart aufgebaut, dass das Stellglied ein Fahrzeugrad um einen Lenkwinkel schwenkt, der über ein Lenkwinkelgeber vorgebbar ist. Das Stellglied weist ein radseitiges Drehteil und ein achsseitiges Drehteil auf, die um ihre Drehachsen zueinander verdrehbar sind, wobei zur Erstellung des Lenkwinkels des Fahrzeugrades das radseitige Drehteil beim Verdrehen gegenüber dem achsseitigen Drehteil auslenkbar ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen aktiven Radträger anzugeben, bei dem ein ungewolltes Verstellen von Spur oder Sturz, insbesondere bei abgestelltem Fahrzeug oder im Fehlerfall, vermieden ist.
Die Aufgabe wird durch einen aktiven Radträger gelöst, der gekennzeichnet ist durch eine Verriegelungsvorrichtung zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils des Stellantriebes, die ein bewegliches Verriegelungsbauteil aufweist, das mit einer Umschaltvorrichtung wahlweise in eine Verriegelungsstellung, in der es mit dem zu blockierenden Rotationsbauteil in Wirkverbindung steht, oder in eine Freigabestellung überführbar ist.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass der Stellantrieb, beispielsweise wenn das Fahrzeug abgestellt und ausgeschaltet wird, deaktiviert werden kann, um die aktuelle Einstellung des aktiven Radträgers zuverlässig zu erhalten. Es ist vorteilhaft auch möglich, den aktiven Radträger im Fehlerfall, insbesondere in einer Notfalleinstellung von Spur und/oder Sturz, zu arretieren. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Fahrzeug auch im Fehlerfall, ggf. mit verringerter Geschwindigkeit, zu einer Werkstatt gefahren werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführung weist der Stellantrieb einen Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe auf. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor und das Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Bei einer besonders kompakten Ausführung sind der Antriebsmotor und das Getriebe zueinander koaxial angeordnet. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor und das Getriebe zueinander achsparallel angeordnet sind. Eine solche Ausführung erlaubt es, den Stellantrieb besonders gut verwinkelten Bauraumverhältnissen anzupassen.
Das Rotationsbauteil kann insbesondere eine Rotorwelle des Antriebsmotors sein. Alternativ ist es auch möglich, dass das Rotationsbauteil eine mit der Rotorwelle des Antriebsmotors unmittelbar drehfest verbundene Welle ist oder dass das Rotationsbauteil ein bewegliches Bauteil, insbesondere eine Welle, des Getriebes ist.
Insbesondere bei einer Ausführung, bei der die Rotorwelle des Antriebsmotors verriegelt wird, kann die Verriegelungsvorrichtung vorteilhaft räumlich zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe angeordnet sein. Alternativ kann die Verriegelungsvorrichtung auch auf der dem Getriebe abgewandten Seite des Antriebsmotors angeordnet sein.
Bei einer hinsichtlich der Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes besonders vorteilhafter Ausführung ist eine Abtriebswelle des Getriebes als Hohlwelle ausgebildet durch die hindurch die Rotorwelle von dem Antriebsmotor zu der Verriegelungsvorrichtung verläuft. Beispielsweise kann die Abtriebswelle des Getriebes oder eine mit der Abtriebswelle drehfest verbundene Einstellwelle ein Zahnrad zur Übertragung eines Drehmoments an ein Stellelement übertragen, wobei die Verriegelungsvorrichtung einerseits und das Getriebe sowie der Antriebsmotor andererseits auf unterschiedlichen Seiten des Zahnrades angeordnet sind.
Bei einer besonderen Ausführung ist das Rotationsbauteil drehstarr mit einem Verriegelungselement, insbesondere koaxial zu dem Rotationsbauteil angeordneten Sperrring, verbunden, in das das Verriegelungsbauteil in der Verriegelungsstellung formschlüssig eingreift. Hierzu kann das Verriegelungselement, insbesondere ein Sperrring, wenigstens eine Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung oder eine Ausfräsung, aufweisen, in die das Verriegelungsbauteil in der Verriegelungsstellung eingreifen kann. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Rotationsbauteil selbst wenigstens eine Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung oder eine Ausfräsung, aufweist, in die das Verriegelungsbauteil in der Verriegelungsstellung eingreifen kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung sind das Verriegelungselement, das insbesondere als Sperrring ausgebildet sein kann, und das Rotationsbauteil reibschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere können das Verriegelungselement und das Rotationsbauteil mittels eines Klemmbauteils reibschlüssig miteinander verbunden sind. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung fungiert das Klemmbauteil als Rutschkupplung, die den Antriebsmotor und/oder die Verriegelungsvorrichtung und/oder das Getriebe vor einer Überbelastung schützt. Hierzu ist die Klemmkraft des Klemmbauteiles derart bemessen, dass das Verriegelungselement solange drehstarr mit dem Rotationsbauteil verbunden ist, wie keine Drehmomente auftreten, die das Getriebe und/oder den Antriebsmotor und/oder die Verriegelungsvorrichtung beschädigen könnten.
Das Klemmbauteil kann vorteilhaft beispielsweise als gewelltes und/oder elastisches und/oder zylinderförmig gebogenes Band insbesondere Blechband, und/oder als geschlitzter Ring ausgebildet sein. Insbesondere kann das Rotationsbauteil eine tangential umlaufende Nut aufweisen, in die das Band eingelassen ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung weist die Verriegelungsvorrichtung eine Permanentmagnetanordnung auf, die das Verriegelungsbauteil nach einem Umschaltvorgang, bei dem von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung geschaltet wurde, in der Verriegelungsstellung hält und die das Verriegelungsbauteil nach einem Umschaltvorgang, bei dem von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung geschaltet wurde, in der Freigabestellung hält. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Umschaltvorrichtung bei einem Umschaltvorgang dem von der Permanentmagnetanordnung verursachten Magnetfeld ein Umschaltmagnetfeld überlagert. Eine solche Verriegelungsvorrichtung kann beispielsweise – unabhängig von einer Stromversorgung – bistabil ausgebildet sein; nämlich derart, dass ein eingestellter Schaltzustand (Verriegelungsstellung oder Freigabestellung) von der Permanentmagnetanordnung zuverlässig solange erhalten wird, bis das Verriegelungsbauteil in den jeweils anderen Schaltzustand umgeschaltet wird. Eine solche Verriegelungsvorrichtung kann vorzugsweise jedoch auch derart ausgebildet sein, dass sie im stromlosen Zustand automatisch in die Verriegelungsstellung umschaltet. Auf diese Weise ist vorteilhaft sichergestellt, dass die aktuelle Einstellung des aktiven Radträgers erhalten bleibt, sobald ein mit dem aktiven Radträger ausgerüstetes Fahrzeug abgestellt und ausgeschaltet wird. Beispielsweise kann eine Federvorrichtung vorhanden sein, die das Verriegelungsbauteil dann automatisch in die Verriegelungsstellung bewegt.
Bei einer zuverlässig arbeiteten Ausführung sind die Feldlinien des Umschaltmagnetfelds – wenigstens räumlich partiell – entgegengesetzt zu den Feldlinien des von der Permanentmagnetanordnung verursachten Magnetfeldes ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Umschaltmagnetfeld bei einem Umschaltvorgang das von der Permanentmagnetanordnung verursachten Magnetfeld wenigstens räumlich partiell aufhebt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die das Verriegelungsbauteil in der jeweiligen Schaltstellung haltenden Kräfte kompensiert werden können, so dass von der Umschaltvorrichtung ausgeübte Umschaltkräfte das Verriegelungsbauteil in die jeweils andere Schaltstellung bewegen können. Beispielsweise kann das Umschaltmagnetfeld die für die Umschaltbewegung erforderlichen Umschaltkräfte bewirken.
Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass das Umschaltmagnetfeld bei einem Umschaltvorgang das von der Permanentmagnetanordnung verursachte Magnetfeld in einem ersten räumlichen Bereich aufhebt und in einem anderen räumlichen Bereich nicht aufhebt. Eine solche Ausführung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das von der Permanentmagnetanordnung verursachte Magnetfeld bei einem Umschaltvorgang da aufgehoben wird, wo es das Verriegelungsbauteil in der ursprünglichen Schaltstellung hielt, jedoch in einem anderen Bereich, wo es das Verriegelungsbauteil in der anderen Schaltstellung halten kann, nicht aufgehoben wird.
Bei einer ganz besonderen Ausführung hält vor und/oder nach einem Umschaltvorgang ausschließlich die Permanentmagnetanordnung (und insbesondere nicht die Umschaltvorrichtung) das Verriegelungsbauteil in der Freigabestellung oder der Verriegelungsstellung. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zusätzlich ein Haltebauteil, wie beispielsweise eine Federvorrichtung, zusätzlich eine Kraft ausübt, um das Verriegelungsbauteil in der Freigabestellung oder der Verriegelungsstellung zu halten. Dies insbesondere um sicher zu stellen, dass das Verriegelungsbauteil beispielsweise durch Erschütterungen, wie sie beispielsweise im Fahrbetrieb eines Fahrzeuges auftreten können, oder durch andere Kräfte ungewollt in die Verriegelungsstellung bewegt wird.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Umschaltmagnetfeld zeitlich außerhalb eines Umschaltvorganges abgeschaltet ist und/oder automatisch abgeschaltet wird. Dies hat den Vorteil, dass nur dann elektrische Energie verbraucht wird, wenn die Umschaltvorrichtung benötigt wird.
Die Permanentmagnetanordnung kann beispielsweise einen einzigen Permanentmagneten aufweisen. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Permanentmagnetanordnung mehrere Permanentmagnete aufweist.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den einen Permanentmagnet oder die mehreren Permanentmagnete anzuordnen.
Beispielsweise kann wenigstens ein Permanentmagnet an dem Verriegelungsbauteil befestigt sein. Es ist auch möglich, dass wenigstens ein Permanentmagnet Teil des Verriegelungsbauteils ist. Es ist allerdings auch möglich, dass das Verriegelungsbauteil frei von Permanentmagneten ist. In einem solchen Fall ist es jedoch von Vorteil, wenn das Verriegelungsbauteil oder ein damit verbundenes Bauteil ferromagnetisch oder paramagnetisch ist.
Alternativ oder zusätzlich zur Anordnung eines Permanentmagneten an oder als Verriegelungsbauteil kann auch wenigstens ein Permanentmagnet außerhalb des Verriegelungsbauteils angeordnet sein, wobei das Verriegelungsbauteil vorzugsweise relativ zu wenigstens einem Permanentmagnet beweglich angeordnet ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung weist die Umschaltvorrichtung einen Elektromagneten auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Elektromagnet hinsichtlich der Richtung der Feldlinien des von ihm erzeugten Magnetfeldes umschaltbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Stromversorgung des Elektromagneten in Abhängigkeit von der jeweils möglichen Umschaltrichtung (von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung oder von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung), vorzugsweise durch eine Steuerungsvorrichtung automatisch, unterschiedlich gepolt wird.
Bei der Steuerungsvorrichtung und/oder der Umschaltvorrichtung kann es sich insbesondere um 48 Volt-Systeme handeln. Eine solche Ausführung hat den ganz besonderen Vorteil, dass es mit geringeren elektrischen Strömen auskommt. Alternativ können die Steuerungsvorrichtung und/oder der Umschaltvorrichtung auch als 5V-Systeme ausgebildet sein, beispielsweise um kompatibel zu Standard-Geräten, die zumeist auf 5V-Basis aufgebaut sind, zu sein.
Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass ein elektronischer Verriegelungs- oder Entriegelungsauftrag von einer übergeordneten Elektronik, beispielsweise einer zentralen Fahrzeugsteuerung, beispielsweise über ein Bordnetz, an eine Steuerungsvorrichtung der Verriegelungsvorrichtung oder direkt an die Umschaltvorrichtung übertragen wird.
Die Umschaltvorrichtung kann beispielsweise mit Gleichspannung betrieben werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Umschaltvorrichtung mit einem pulsbreitenmodulierten Signal angesteuert wird. Dies hat den Vorteil einer geringeren Hitzeentwicklung.
Bei einer besonderen Ausführung weist der Elektromagnet ein Joch auf. Das Joch kann insbesondere c-förmig ausgebildet sein. Insbesondere kann das Verriegelungsbauteil oder ein Teil des Verriegelungsbauteils beweglich zwischen den Enden des Jochs angeordnet sein, wobei die Enden des Jochs auch Anschläge für das Verriegelungsbauteil in der jeweiligen Schaltstellung bilden können.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Elektromagnet ein Joch aufweist, wobei wenigstens ein Permanentmagnet in das Joch integriert ist oder an dem Joch angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Elektromagnet ein Joch aufweist, das die Permanentmagnetanordnung beinhaltet oder das Teil der Permanentmagnetanordnung ist. Eine solche Ausführung kann vorteilhaft mit besonders wenigen Bauteilen auskommen.
Bei einer besonderen Ausführung übt die Permanentmagnetanordnung unmittelbar eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil aus, um das Verriegelungsbauteil in der Freigabestellung zu halten, wenn von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung geschaltet wurde, und/oder wenn von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung geschaltet wurde. Insbesondere kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Umschaltvorrichtung bei einem Umschaltvorgang unmittelbar eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt, und/oder dass die Umschaltvorrichtung ausschließlich bei einem Umschaltvorgang eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass die Permanentmagnetanordnung das Verriegelungsbauteil mittelbar über ein Übertragungselement, das mechanisch mit dem Verriegelungsbauteil verkoppelt ist, in der Freigabestellung hält, wenn von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung geschaltet wurde, und/oder dass die Permanentmagnetanordnung das Verriegelungsbauteil mittelbar über ein Übertragungselement, das mechanisch mit dem Verriegelungsbauteil verkoppelt ist, in der Verriegelungsstellung hält, wenn von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung geschaltet wurde.
Insbesondere kann vorteilhaft alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Umschaltvorrichtung bei einem Umschaltvorgang mittelbar über ein Übertragungselement, das mechanisch mit dem Verriegelungsbauteil verkoppelt ist, eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt.
Das Übertragungselement kann beispielsweise als, insbesondere linear, beweglich gelagerter Stößel ausgebildet sein. Dieser kann innerhalb der Spule eines Elektromagneten der Umschaltvorrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann das Verriegelungsbauteil als drehbar oder schwenkbar gelagerter Hebel ausgebildet sein, der mittels des Stößels von einer Schaltstellung in die andere Schaltstellung bewegt wird.
Der Stößel kann beispielsweise mittels einer gelenkigen Verbindung, insbesondere eines Gelenks, beweglich mit dem Verriegelungsbauteil verbunden sein. Hierbei kann allerdings das Problem auftreten, dass Querkräfte, als Kräfte quer zur vorgesehenen Bewegungsrichtung des Stößels, auf den Stößel übertragen werden, die den Stößel verklemmen könnten. Dies kann beispielsweise durch eine Ausbildung der gelenkigen Verbindung vermieden sein, die dem Verriegelungsbauteil ein Spiel in Querrichtung lässt. Beispielsweise kann dies durch die Verwendung einer beidseitig gelenkig gelagerten Koppelstange erreicht werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Verriegelungsbauteil lediglich an dem Stößel anliegt, so dass das Verriegelungsbauteil relativ zu dem Stößel in Querrichtung gleiten kann. Insbesondere kann auch eine Feder vorhanden sein, die bewirkt, dass das Verriegelungsbauteil stets beweglich an dem Stößel anliegt. Auf diese Weise ist wirkungsvoll vermieden, dass von dem Verriegelungsbauteil Querkräfte auf den Stößel übertragen werden, die den Stößel verklemmen könnten. Insbesondere kann das Verriegelungsbauteil als zweiarmiger Hebel nach Art einer Wippe ausgebildet sein, wobei ein Arm mit dem Stößel in Kontakt steht und der andere Arm mit dem zu blockierenden Rotationsbauteil in der Verriegelungsstellung in Wirkverbindung tritt.
Bei einer besonderen Ausführung ist wenigstens ein Dämpfungsbauteil zu Geräuschdämpfung vorhanden. Bei dem Dämpfungsbauteil kann es sich insbesondere um ein dauerelastische Bauteil, insbesondere aus Gummi oder einem ähnlichen Material, handeln, das beispielsweis als O-Ring oder als Kappe ausgebildet sein kann. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Dämpfungsbauteil ein unmittelbares Anschlagen beispielsweise des Stößels in axialer und/oder radiale Richtung dämpft. Insbesondere kann wenigstens ein Ende des Stößels mit einer Gummikappe versehen sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung wird das Verriegelungsbauteil, insbesondere gegen die Kraft einer in die Verriegelungsstellung ziehenden Federvorrichtung, zusätzlich zu der Permanentmagnetanordnung mittels des blockierten Rotationsbauteils in der Freigabestellung gehalten.
Bei einer besonderen Ausführung kann das Verriegelungsbauteil von dem Rotationsbauteil durch Reibschluss in der Verriegelungsstellung gehalten werden. Insbesondere bei einer solchen Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Verriegelungsbauteil durch Beaufschlagen des Rotationsbauteils mit einem Drehmoment in der Verriegelungsstellung fixierbar ist. Durch Ausüben eines Drehmomentes auf das Rotationsbauteil, in dessen Verriegelungsaufnahme zumindest ein Teil des Verriegelungsbauteils eingeführt ist, kommt es zu einem Reibschluss zwischen einer Seitenwand der Verriegelungsaufnahme und dem Verriegelungsbauteil. Durch diesen Reibschluss kann das Verriegelungsbauteil in der Verriegelungsstellung gehalten werden. In vorteilhafter Weise kann die Reibschlusswirkung durch Aufbringen einer Haftbeschichtung erhöht werden.
Bei den vorgenannten Ausführungen kann das Verriegelungsbauteil von dem Rückstellelement und/oder der Umschaltvorrichtung in die Freigabestellung bewegt werden, sobald das Drehmoment aufgehoben wird und/oder sobald ein dem Drehmoment entgegengesetztes Drehmoment auf das Rotationsbauteil ausgeübt- und damit der Reibschluss aufgehoben wird.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Fixierung durch Reibschluss kann auch eine Fixierung des Verriegelungsbauteils in der Verriegelungsstellung durch Formschluss erfolgen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das Rotationsbauteil, insbesondere in der Verriegelungsaufnahme, einen tangential zur Rotationsachse des Rotationsbauteils ausgerichteten Vorsprung aufweist, der bei fixierter Verriegelungsstellung in eine Ausnehmung des Verriegelungsbauteils eingreift. Umgekehrt kann – alternativ oder zusätzlich – natürlich auch vorgesehen sein, dass in der Verriegelungsaufnahme eine tangential zur Rotationsachse des Rotationsbauteils ausgerichtete Ausnehmung vorhanden ist, in die bei fixierter Verriegelungsstellung ein tangential ausgerichteter Vorsprung des das Verriegelungsbauteils eingreift.
Zur Ausbildung eines Vorsprungs bzw. einer Ausnehmung kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass das Verriegelungsbauteil, wenigstens in einer Querschnittebene, derart konisch ausgebildet ist, dass sich sein Durchmesser zu seinem freien Ende hin vergrößert und/oder dass die Verriegelungsaufnahme, wenigstens in einer Querschnittebene, derart konisch ausgebildet ist, dass sich ihr Innendurchmesser zu einer Eintrittsöffnung für den Sperrriegel hin verkleinert. Bei einer solchen Ausführung kann – je nach Reibwert der Oberflächen – zusätzlich auch ein Reibschluss erfolgen. In vorteilhafter Weise kann der Reibwert wenigstens einer der Oberflächen durch Aufbringen einer Haftbeschichtung erhöht werden.
Wie bereits erwähnt, kann das Verriegelungsbauteil beweglich gelagert sein. Insbesondere kann das Verriegelungsbauteil als drehbar oder schwenkbar gelagerter, insbesondere zweiarmiger, Hebel ausgebildet sein. Alternativ kann das Verriegelungsbauteil beispielsweise als linear verschiebbarer Riegel ausgebildet sein.
Vorteilhaft können das Verriegelungsbauteil und/oder das Übertragungselement zumindest teilweise ferromagnetisch oder paramagnetisch oder diamagnetisch sein. Dies insbesondere, um mittels Magnetismus Kräfte auf das Verriegelungsbauteil ausüben zu können. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Verriegelungsbauteil und/oder das Übertragungselement ein ferromagnetisches oder paramagnetisches oder diamagnetisches Element aufweisen.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist das Verriegelungsbauteil dazu ausgebildet und angeordnet, in der Verriegelungsstellung mit einem Verriegelungselement, beispielsweise einem Sperrring, zusammen zu wirken. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Verriegelungsbauteil dazu ausgebildet und angeordnet ist, in der Verriegelungsstellung in ein drehfest mit dem Rotationsbauteil verbundenes Verriegelungselement oder in das Rotationsbauteil selbst einzugreifen.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist das Verriegelungsbauteil derart gelagert, dass in der Verriegelungsstellung keine Kräfte von einem verriegelten Rotationsbauteil auf die Umschaltvorrichtung und/oder das Übertragungselement übertragen werden. Durch eine solche Abtrennung der Sperrkräfte ist gewährleistet, dass die Umschaltvorrichtung frei von Kräften bleibt, die deren Funktionsfähigkeit, beispielsweise durch Verklemmen und/oder erhöhte Reibung, beeinträchtigen könnte. Beispielsweise kann das Verriegelungsbauteil drehbar an einer Welle oder an einer drehbaren Welle angeordnet sein, die die von einem verriegelten Rotationsbauteil ausgehenden, auf das Verriegelungsbauteil übertragenen Kräfte aufnimmt. Vorzugsweise ist das Verriegelungsbauteil reibungsarm, insbesondere mittels eines Gleitlagers oder eines Kugellagers, an der Welle gelagert, um den Umschaltvorgang nicht durch Reibungskräfte nachteilig zu beeinflussen.
Besonders sicher ist, wie bereits erwähnt, eine Ausführung, bei der die Verriegelungsvorrichtung im elektrisch stromlosen Zustand automatisch in die Verriegelungsstellung schaltet. Auf diese Weise ist vorteilhaft sichergestellt, dass die aktuelle Einstellung des aktiven Radträgers erhalten bleibt, sobald ein mit dem aktiven Radträger ausgerüstetes Fahrzeug abgestellt und ausgeschaltet wird.
Das Getriebe kann insbesondere als Koaxialgetriebe ausgebildet sein. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Getriebe als spielfreies Getriebe, beispielsweise als Spannungswellengetriebe ausgebildet ist. Die Verwendung eines spielfreien Getriebes, insbesondere eines Spannungswellengetriebes, ist besonders vorteilhaft, weil sich im Fahrbetrieb auftretende Bewegungen der Einstellwelle die auf das Getriebe einwirken umso weniger zu einem Ausschlagen des Getriebes führen, je geringer das Getriebespiel ist. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, die Einstellvorrichtung, beispielsweise mittels eines torsionssteifen und biegeweichen Abtriebselements des Getriebes von derartigen, fremdangetriebenen Bewegungen der Einstellwelle zu entkoppeln.
Der aktive Radträger kann vorteilhaft mehrere, insbesondere genau zwei, der oben beschriebenen Stellantriebe aufweisen. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der aktive Radträger ein um eine Einstellachse relativ zu einem achsseitigen Träger drehbares, achsseitiges Stellelement und ein relativ zu dem achsseitigen Stellelement drehbares radseitiges Stellelement aufweist. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Stellelemente an Kontaktflächen in einer Kontaktebene miteinander in Kontakt stehen, die einen von 90 Grad verschiedenen Winkel zur Einstellachse aufweist. Der achsseitige Träger kann insbesondere dazu ausgebildet sein, Bauteile des Radträgers, insbesondere den Stellantrieb, zu halten und, insbesondere beweglich jedoch drehfest, in einer Radaufhängung oder einer Fahrzeugkarosserie befestigt zu werden.
Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Stellantrieb dazu dient, das radseitige Stellelement drehend anzutreiben, während ein weiterer Stellantrieb dazu dient, das achsseitige Stellelement drehend anzutreiben. Bei einer solchen Ausführung lässt sich die Flächennormale der Radscheibe eines an das radseitige Stellelement über ein Radlager angekoppelten Rades innerhalb eines durch einen Kegelmantel begrenzten Raumes durch geeignete Ansteuerung der Stellantriebe der Stellelemente beliebig ausrichten. Der Öffnungswinkel des Kegelmantels und damit der Einstellbereich sind durch den Winkel der Kontaktebene relativ zur Einstellachse festgelegt. Der weitere Stellantrieb kann beispielsweise von einem radseitigen Träger gehalten sein, der zu dem achsseitigen Träger beweglich, jedoch drehfest angeordnet ist.
Die Einstellwelle kann direkt oder über ein Koppelgetriebe mit wenigstens einem Stellelement des aktiven Radträgers wirkverbunden sein. Das Abtriebselement und/oder die Einstellwelle kann vorteilhaft beispielsweise ein Zahnrad eines Koppelgetriebes tragen, das eine Wirkverbindung zu wenigstens einem Stellelement des aktiven Radträgers herstellt.
Der Stellantrieb kann vorteilhaft einen Drehstellungssensor aufweisen, mit dem die jeweils aktuelle Drehstellung des Abtriebselements und/oder die Einstellwelle ermittelt werden kann. In besonders vorteilhafter Weise kann der Drehstellungssensor in das Getriebe und/oder in den Antriebsmotor integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Drehstellungssensor mit dem Getriebe und/oder dem Antriebsmotor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. Aus dem Messsignal des Drehstellungssensors kann auf die aktuelle Einstellung des Spurwinkels oder des Sturzwinkels geschlossen werden.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sowohl der Stellantrieb, als auch der weitere Stellantrieb jeweils einen Drehstellungssensor aufweisen. Aus den Meßsignalen der Drehstellungssensoren kann auf die aktuelle Einstellung des Spurwinkels und des Sturzwinkels geschlossen werden.
Der erfindungsgemäße Radträger kann auch zum Lenken verwendet werden. Hierbei wird jeweils der Spurwinkel zweier Räder einer Fahrzeugsachse gleichzeitig in dieselbe Richtung verändert.
Von besonderem Vorteil ist ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, das wenigstens einen erfindungsgemäßen aktiven Radträger aufweist. Ebenfalls besonders vorteilhaft ist ein Fahrzeug, das wenigstens einen erfindungsgemäßen aktiven Radträger aufweist
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in Nullstellung von Spur und Sturz,
2 das Ausführungsbeispiel bei einer anderen Einstellung,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stellantriebes eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stellantriebes eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers,
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Stellantriebes eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers,
6 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung,
7 das erste Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung zu Beginn eines Umschaltvorgangs,
8 das erste Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung,
9 das erste Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung zu Beginn eines erneuten Umschaltvorgangs,
10 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung,
11 das zweite Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung,
12 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung,
13 das dritte Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung,
14 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung,
15 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung,
16 das fünfte Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung, und
17 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers. Der aktiver Radträger beinhaltet eine erste Einstellvorrichtung 1 mit einer von einem Stellantrieb 2 angetriebenen Einstellwelle 3 zum Einstellen von Spur und/oder Sturz eines über ein Radlager 19 an den aktiven Radträger angekoppelten Rades, von dem in der Figur lediglich schematisch ein Teil der Radscheibe 4 angedeutet ist.
Der Stellantrieb 2 weist einen Antriebsmotor 5 und ein dem Antriebsmotor 5 nachgeschaltetes Getriebe 6 auf. Außerdem weist der Stellantrieb 2 ein torsionssteifes und gleichzeitig biegeweiches Abtriebselement 7 auf, über das er an die Einstellwelle 3 angeschlossen ist und das die übrigen Teile des Stellantriebs 2 von fremdangetriebenen axialen und/oder radialen Bewegungen der Einstellwelle 3 wenigstens teilweise entkoppelt. Außerdem ist eine Verriegelungsvorrichtung 36 zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils, nämlich der Rotorwelle 33 des Antriebsmotors 5 vorhanden.
Die Einstellwelle 3 trägt ein Zahnrad 14, das mit einem Gegenzahnrad 15 eines achsseitigen Stellelements 16 kämmt. Das Zahnrad 14 und das Gegenzahnrad 15 bilden ein Koppelgetriebe 17, das eine Wirkverbindung zwischen dem Stellantrieb 2 und dem Stellelement 16 herstellt. Mit dem Stellantrieb 2 kann das Stellelement 16 relativ zu einem nicht dargestellten achsseitigen Träger um eine Einstellachse 18 gedreht werden.
Der aktive Radträger beinhaltet außerdem eine weitere Einstellvorrichtung 8 mit einem weiteren Stellantrieb 9. Der weitere Stellantrieb 9 weist einen weiteren Antriebsmotor 10 und ein dem weiteren Antriebsmotor 10 nachgeschaltetes, weiteres Getriebe 11 auf. Außerdem weist der weitere Stellantrieb 10 ein weiteres, torsionssteifes und gleichzeitig biegeweiches Abtriebselement 12 auf, über das er an eine weitere Einstellwelle 13 angeschlossen ist und das die übrigen Teile des weiteren Stellantriebs 9 von fremdangetriebenen axialen und/oder radialen Bewegungen der weiteren Einstellwelle 13 wenigstens teilweise entkoppelt. Außerdem ist eine weitere Verriegelungsvorrichtung 37 zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines weiteren Rotationsbauteils, nämlich einer weiteren Rotorwelle 38 des weiteren Antriebsmotors 10 vorhanden.
Die weitere Einstellwelle 13 trägt ein weiteres Zahnrad 20, das mit einem weiteren Gegenzahnrad 21 eines radseitigen Stellelements 22 kämmt. Das weitere Zahnrad 20 und das weitere Gegenzahnrad 21 bilden ein weiteres Koppelgetriebe 23, das eine Wirkverbindung zwischen dem weiteren Stellantrieb 9 und dem Stellelement 16 herstellt. Mit dem weiteren Stellantrieb 9 kann das weitere Stellelement 22 relativ zu einem nicht dargestellten radseitigen Träger um eine weitere Einstellachse 24, die in der gezeigten Einstellung der Stellelemente zueinander koaxial zur Einstellachse 18 ausgerichtet ist, gedreht werden.
Das achsseitige Stellelement 16 und das radseitige Stellelement 22 stehen an Kontaktflächen in einer Kontaktebene 25 miteinander in Kontakt, die einen von 90 Grad verschiedenen Winkel zur Einstellachse 18 aufweist. Die Ausrichtung der Flächennormalen der Radscheibe 4- und damit der Spurwinkel und der Sturzwinkel – lässt sich innerhalb eines von einem Kegelmantel begrenzten Raumes durch geeignete Ansteuerung der Stellantriebe 2, 9 beliebig einstellen. Der Öffnungswinkel des Kegelmantels- und damit der Einstellbereich – ist durch den Winkel der Kontaktebene 25 relativ zur Einstellachse 18 festgelegt.
2 zeigt das bereits in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel bei einer anderen Einstellung der Drehstellung der Stellelemente 16, 22. In der gezeigten Drehstellung weisen die Einstellachsen 18, 23 einen von Null Grad verschiedenen Winkel zueinander auf.
3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stellantriebes 2 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers. Der Stellantrieb 2 weist einen Antriebsmotor 5 auf, der u.a. einen Rotor 43 und einen Stator 26 beinhaltet. Der Stellantrieb 2 weist außerdem ein dem Antriebsmotor 5 nachgeschaltetes Getriebe 6 auf, das als ein Koaxialgetriebe, nämlich konkret als Spannungswellengetriebe, ausgebildet ist.
Das Spannungswellengetriebe beinhaltet ein über eine Rotorwelle 33 mit dem Rotor 25 drehfest verkoppeltes Antriebselement, nämlich einen Wellengenerator 27, der mittels eines Wälzlagers 28 rotierbar innerhalb eines außenverzahnten Flexsplines 29 angeordnet ist und der den Flexspline 29 zu einer elliptischen Form verbiegt, um dessen Außenverzahnung mit der Innenverzahnung eines Circularspline 30 und eines Dynamicspline 31 an jedem Ende der Ellipsen-Hauptachse in Eingriff zu bringen. Der Dynamicspline 31 ist relativ zu einem Gehäuse 32 des Stellantriebes 2 drehfest angeordnet.
Der Circularspline 30 bildet ein Umlaufelement, das mit einer topfförmigen Abtriebsglocke 34 drehfest verbunden ist. Die Abtriebsglocke 34 ist sowohl torsionssteif (insbesondere in Bezug auf Drehmomente, deren Drehmomentvektor axial ausgerichtet ist), als auch biegeweich (insbesondere in Bezug auf Kräfte, die in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung wirken) ausgebildet. Insoweit bildet die Abtriebsglocke 34 gemeinsam mit dem Circularspline 30 ein torsionssteifes und gleichzeitig biegeweiches Abtriebselement 7, das mit einer Einstellwelle 3 drehfest verbunden ist und das die übrigen Teile des Stellantriebs 2 von fremdangetriebenen axialen und/oder radialen Bewegungen der Einstellwelle 3 wenigstens teilweise entkoppelt. Die Einstellwelle 3 trägt ein Zahnrad 14 zur Ankopplung an ein (in dieser Figur nicht dargestelltes) Stellelement 16, 22.
Der Stellantrieb 2 weist außerdem einen motorseitig angeordneten Drehstellungssensor 35 auf, mit dem die jeweils aktuelle Drehstellung der Rotorwelle 33 festgestellt werden kann. Von der der Rotorwelle 33 kann auf die Drehstellung der Einstellwelle 3 geschlossen werden.
Der Stellantrieb 2 weist eine getriebeeingangsseitig angeordnete Verriegelungsvorrichtung 36 zum Blockieren einer Rotationsbewegung der Rotorwelle 33 auf.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stellantriebes 2 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers, das sich von dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die Verriegelungsvorrichtung 36 zum Blockieren einer Rotationsbewegung der Rotorwelle 33 auf der dem Getriebe 6 abgewandten Seite des Motors 5 angeordnet ist.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Stellantriebes 2 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers, das sich von dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die Einstellwelle 3 als Hohlwelle ausgebildet ist, durch die hindurch die Rotorwelle 33 von dem Antriebsmotor 5 zu der Verriegelungsvorrichtung 36 verläuft. Die Verriegelungsvorrichtung 36 einerseits und das Getriebe 6 sowie der Antriebsmotor 5 andererseits sind daher auf unterschiedlichen Seiten des Zahnrades 14 angeordnet.
6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung 36 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils 39 in der Freigabestellung. Die Verriegelungsvorrichtung 36 weist ein bewegliches Verriegelungsbauteil 40 auf, das mit einer Umschaltvorrichtung 41 wahlweise in eine Verriegelungsstellung, die in den 8 und 9 dargestellt ist, oder in eine Freigabestellung überführbar ist.
Die Verriegelungsvorrichtung 36 weist eine Permanentmagnetanordnung 42 mit einem Permanentmagneten 43 auf, die das Verriegelungsbauteil 40 nach einem Umschaltvorgang, bei dem von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung geschaltet wurde, in der Verriegelungsstellung hält und die das Verriegelungsbauteil 40 nach einem Umschaltvorgang, bei dem von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung geschaltet wurde, in der Freigabestellung hält.
Das Verriegelungsbauteil 40 besteht aus magnetisierbarem Material und ist als drehbar gelagerter, zweiarmiger, Hebel nach Art einer Wippe ausgebildet ist. Das Ende eines Armes des Verriegelungsbauteils 40 kann sich zwischen den Enden 44, 45 eines c-förmigen Jochs 46 bewegen. Das Joch 46 umschließt den Permanentmagneten 43. Der Permanentmagnet 43 verursacht ein magnetisches Feld 47, dessen Verlauf durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Da das Verriegelungselement 40 magnetisierbar ist, wird es von dem magnetischen Feld magnetisiert und an dem ersten Ende 44 des Jochs 46 gehalten. Das Ende des anderen Armes ist dazu ausgebildet und angeordnet, in der Verriegelungsstellung in eine der Ausnehmungen 48 des Rotationsbauteils 39 einzugreifen. In der Freigabestellung befindet sich das Ende des anderen Armes außerhalb der Ausnehmungen 48 des Rotationsbauteils 39.
Das Verriegelungsbauteil 40 ist derart gelagert, dass in der Verriegelungsstellung keine Kräfte von einem verriegelten Rotationsbauteil auf die Umschaltvorrichtung und/oder das Übertragungselement übertragen werden. Konkret ist das Verriegelungsbauteil 40 an einer drehbaren Welle 51 angeordnet, die die von einem verriegelten Rotationsbauteil 39 ausgehenden, auf das Verriegelungsbauteil 40 übertragenen Kräfte aufnimmt. Vorzugsweise ist das Verriegelungsbauteil reibungsarm beispielsweise mittels eines Gleitlagers oder eines Kugellagers, an der Welle gelagert, um den Umschaltvorgang nicht durch Reibungskräfte nachteilig zu beeinflussen.
Die Umschaltvorrichtung 41 weist einen Elektromagneten 49 mit einer um das Joch 46 gewundenen Spule 50 auf.
Um das Verriegelungsbauteil 40 von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung zu überführen, wird der Elektromagnet 49 derart bestromt, so dass er ein dem von der Permanentmagnetanordnung 42 verursachten Magnetfeld 47 ein partiell entgegengesetztes Umschaltmagnetfeld 52 überlagert. Durch das Umschaltmagnetfeld 52 wird eine Kraft F auf das Verriegelungsbauteil 40 ausgeübt (siehe 7), so dass dieses in die Verriegelungsstellung wechselt, die in 8 gezeigt ist. In der Verriegelungsstellung liegt der dem Joch 46 zugewandte Arm des Verriegelungsbauteils 40 an dem anderen Ende 45 des Jochs 46 an. Nach dem Umschaltvorgang wird der Elektromagnet 49 abgeschaltet und das Verriegelungsbauteil 40 von der Permanentmagnetanordnung 42 in der Verriegelungsstellung gehalten. Der Permanentmagnet 43 verursacht ein weiteres magnetisches Feld 53, dessen Verlauf in den 8 und 9 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.
Um das Verriegelungsbauteil 40 von der Verriegelungsstellung wieder in die Freigabestellung zu überführen, wird der Elektromagnet 49 umgekehrt bestromt, so dass er ein dem von der Permanentmagnetanordnung 42 verursachten weiteren Magnetfeld 53 ein partiell entgegengesetztes Umschaltmagnetfeld 52 überlagert. Durch das Umschaltmagnetfeld 52 wird eine Kraft -F auf das Verriegelungsbauteil 40 ausgeübt, so dass dieses in die Freigabestellung wechselt. Dieser Vorgang ist in 9 dargestellt. Nach dem Umschaltvorgang wird der Elektromagnet 49 wieder abgeschaltet und das Verriegelungsbauteil 40 wieder von der Permanentmagnetanordnung 42 in der Verriegelungsstellung gehalten, wie es in 6 dargestellt ist.
10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung 36 zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils 2 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung. Diese Ausführung weist, genauso, wie das in den 6 bis 9 gezeigte Ausführungsbeispiel einen drehbar gelagerten, zweiarmigen Hebel nach Art einer Wippe als Verriegelungsbauteil 40 auf. Allerdings wird das Verriegelungsbauteil 40 mittelbar über ein Übertragungselement 54, nämlich einen Stößel 55 gehalten bzw. bewegt.
An dem Stößel 17 ist ein magnetisierbares Element 58 angeordnet, auf das Permanentmagnete 43 einer Permanentmagnetanordnung 42 Kräfte derart ausüben, dass der Stößel 55 und damit das Verriegelungsbauteil 40 in der jeweils gewählten Schaltstellung zu halten.
Auch bei dieser Ausführung ist ein Elektromagnet 49 vorhanden, der dem von der Permanentmagnetanordnung 42 verursachten Magnetfeld ein Umschaltmagnetfeld überlagert; beispielsweise um von der in 10 dargestellten Freigabestellung in die in 11 dargestellte Verriegelungsstellung zu schalten.
Der Stößel 55 ist innerhalb der Spule eines Elektromagneten 39 der Umschaltvorrichtung 14 angeordnet. Der Stößel 55 könnte mittels eines Gelenks beweglich mit dem Verriegelungsbauteil 40 verbunden sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch eine Schenkelfeder 56 vorhanden, die bewirkt, dass das Verriegelungsbauteil 40 stets beweglich an dem Stößel 55 anliegt. Die Federkraft ist jedoch sehr klein verglichen mit den durch die Magnete verursachten Kräften, so dass die Feder selbst keine nachteiligen Auswirkungen auf das Halten oder das Umschalten des Verriegelungsbauteils 40 hat.
Diese Ausführung kann vorteilhaft derart ausgeführt sein, dass der Stößel 55 in einem geschlossenen Gehäuse geführt sein kann. Gleiches gilt auch für die in den 12 bis 14 gezeigten Ausführungsbeispiele.
Die 12 und 13 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung 36 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils 39. 12 zeigt das Verriegelungsbauteil 40 in der Freigabestellung, während 13 das Verriegelungsbauteil 40 in der Verriegelungsstellung zeigt.
Hinsichtlich der Funktionsweise entspricht das dritte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem in den 10 und 11 gezeigten, zweiten Ausführungsbeispiel. Allerdings ist die Permanentmagnetanordnung 42 außerhalb des Elektromagneten 39 angeordnet.
14 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung 36 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers, dessen Funktionsweise im Wesentlichen dem in den 12 und 13 gezeigten, dritten Ausführungsbeispiel entspricht. Allerdings ist statt der Schenkelfeder 56 eine Schraubenfeder 57 vorhanden, um das Verriegelungsbauteil 40 an dem Stößel 55 zu halten.
Die 15 und 16 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Verriegelungsvorrichtung 36 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils 39. 15 zeigt das Verriegelungsbauteil 40 in der Freigabestellung, während 16 das Verriegelungsbauteil 40 in der Verriegelungsstellung zeigt.
Hinsichtlich der Funktionsweise entspricht das fünfte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem in den 6 bis 9 gezeigten, ersten Ausführungsbeispiel. Allerdings ist bei dem fünften Ausführungsbeispiel die Permanentmagnetanordnung 42 in das Joch 46 integriert. 17 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Verriegelungsvorrichtung 36 eines erfindungsgemäßen aktiven Radträgers in der Freigabestellung, die im Wesentlichen so aufgebaut ist, wie die in den 12 und 13 gezeigte Verriegelungsvorrichtung 36.
Bei dieser Ausführung ist das Rotationsbauteil 39 drehstarr mit einem Verriegelungselement 60, nämlich mit einem koaxial zu dem Rotationsbauteil 39 angeordneten Sperrring 59, verbunden, in das das Verriegelungsbauteil 40 in der Verriegelungsstellung formschlüssig eingreift. Hierzu weist der Sperrring 59 Ausnehmungen 48 auf, in die das Verriegelungsbauteil 40 in der Verriegelungsstellung eingreifen kann.
Der Sperrring 59 und das Rotationsbauteil 39 sind mittels eines Klemmbauteils 61 reibschlüssig miteinander verbunden. Das Klemmbauteil 61 fungiert als Rutschkupplung, die den Antriebsmotor und/oder die Verriegelungsvorrichtung und/oder das Getriebe vor einer Überbelastung schützt. Das Klemmbauteil 61 ist als gewelltes, zylinderförmig gebogenes Band ausgebildet.
Die Verriegelungsvorrichtung 36 weist eine weitere Schraubenfeder 62 auf, die den Stößel 55 nach oben drückt und damit das Verriegelungsbauteil 40 in die Verriegelungsstellung Schaltet, wenn das die Umschaltvorrichtung stromlos geschaltet wird. Auf diese Weise ist vorteilhaft sichergestellt, dass die aktuelle Einstellung des aktiven Radträgers erhalten bleibt, sobald ein mit dem aktiven Radträger ausgerüstetes Fahrzeug abgestellt und ausgeschaltet wird.
Auch die in den 6 bis 16 gezeigten Verriegelungsvorrichtungen 36 können derart ausgebildet sein, dass sie im stromlosen Zustand automatisch in die Verriegelungsstellung umschalten. Beispielsweise kann eine Federvorrichtung vorhanden sein, die das Verriegelungsbauteil 40 in die Verriegelungsstellung überführt, sobald die Stromversorgung abgeschaltet wird. Auf diese Weise ist vorteilhaft sichergestellt, dass die aktuelle Einstellung des aktiven Radträgers erhalten bleibt, sobald ein mit dem aktiven Radträger ausgerüstetes Fahrzeug abgestellt und ausgeschaltet wird.
Bezugszeichenliste

1: erste Einstellvorrichtung
2: Stellantrieb
3: Einstellwelle
4: Radscheibe
5: Antriebsmotor
6: Getriebe
7: Abtriebselement
8: weitere Einstellvorrichtung
9: weiterer Stellantrieb
10: weiterer Antriebsmotor
11: weiteres Getriebe
12: weiteres Abtriebselement
13: weitere Einstellwelle
14: Zahnrad
15: gegen Zahnrad
16: achsseitiges Stellelement
17: Koppelgetriebe
18: einstellen Achse
19: Radlager
20: weiteres Zahnrad
21: weiteres gegen Zahnrad
22: radseitiges Stellelement
23: weiteres Koppelgetriebe
24: weitere Einstellachse
25: Kontaktebene
26: Stator
27: Wellengenerator
28: Wälzlager
29: Flexspline
30: Circularspline
31: Dynamicspline
32: Gehäuse
33: Rotorwelle
34: Abtriebsglocke
35: Drehstellungssensor
36: Verriegelungsvorrichtung
37: Weitere Verriegelungsvorrichtung
38: Weitere Rotorwelle
39: Rotationsbauteil
40: Verriegelungsbauteil
41: Umschaltvorrichtung
42: Permanentmagnetanordnung
43: Permanentmagnet
44: Ende
45: Ende
46: Joch
47: magnetisches Feld
48: Ausnehmung
49: Elektromagnet
50: Spule
51: drehbare Welle
52: Umschaltmagnetfeld
53: weiteres magnetisches Feld
54: Übertragungselement
55: Stößel
56: Schenkelfeder
57: Schraubenfeder
58: magnetisierbares Element
59: Sperrring
60: Verriegelungselement
61: Klemmbauteil
62: Weitere Schraubenfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004049296 A1 [0002]
WO 98/16418 [0003]
DE 102008048568 A1 [0004]

Claims

Aktiver Radträger beinhaltend eine Einstellvorrichtung mit einem Stellantrieb zum Einstellen von Spur und/oder Sturz, gekennzeichnet durch eine Verriegelungsvorrichtung zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils des Stellantriebes, die ein bewegliches Verriegelungsbauteil aufweist, das mit einer Umschaltvorrichtung wahlweise in eine Verriegelungsstellung, in der es mit dem zu blockierenden Rotationsbauteil in Wirkverbindung steht, oder in eine Freigabestellung überführbar ist.
Aktiver Radträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Stellantrieb einen Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe aufweist, und/oder dass b. der Stellantrieb einen Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe aufweist, wobei der Antriebsmotor und das Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und/oder dass c. der Stellantrieb einen Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe aufweist, wobei der Antriebsmotor und das Getriebe zueinander koaxial angeordnet sind oder dass der Antriebsmotor und das Getriebe zueinander achsparallel angeordnet sind.
Aktiver Radträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationsbauteil eine Rotorwelle des Antriebsmotors ist oder dass das Rotationsbauteil eine mit der Rotorwelle des Antriebsmotors unmittelbar drehfest verbundene Welle ist oder dass das Rotationsbauteil ein bewegliches Bauteil des Getriebes ist.
Aktiver Radträger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Verriegelungsvorrichtung räumlich zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe angeordnet ist, oder dass b. die Verriegelungsvorrichtung auf der dem Getriebe abgewandten Seite des Antriebsmotors angeordnet ist, oder dass c. eine Abtriebswelle des Getriebes als Hohlwelle ausgebildet ist und die Rotorwelle von dem Antriebsmotor durch die Hohlwelle hindurch zu der Verriegelungsvorrichtung verläuft.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch a. ein drehstarr mit dem Rotationsbauteil verbundenes Verriegelungselement, in den das Verriegelungsbauteil in der Verriegelungsstellung formschlüssig eingreift, und/oder durch b. ein Verriegelungselement, das als Sperrring ausgebildet ist und das koaxial zu dem Rotationsbauteil angeordnet und drehstarr mit dem Rotationsbauteil verbunden ist und in das das Verriegelungsbauteil in der Verriegelungsstellung formschlüssig eingreift.
Aktiver Radträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Verriegelungselement und das Rotationsbauteil reibschlüssig miteinander verbunden sind, oder dass b. das Verriegelungselement und das Rotationsbauteil mittels eines Klemmbauteils reibschlüssig miteinander verbunden sind.
Aktiver Radträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmbauteil als gewelltes und/oder elastisches und/oder zylinderförmig gebogenes Band insbesondere Blechband, und/oder als geschlitzter Ring ausgebildet ist.
Aktiver Radträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmbauteil als Rutschkupplung fungiert, die den Antriebsmotor und/oder die Verriegelungsvorrichtung und/oder das Getriebe vor einer Überbelastung schützt.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung eine Permanentmagnetanordnung aufweist, die das Verriegelungsbauteil nach einem Umschaltvorgang, bei dem von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung geschaltet wurde, in der Verriegelungsstellung hält und die das Verriegelungsbauteil nach einem Umschaltvorgang, bei dem von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung geschaltet wurde, in der Freigabestellung hält, und dass die Umschaltvorrichtung bei einem Umschaltvorgang dem von der Permanentmagnetanordnung verursachten Magnetfeld ein Umschaltmagnetfeld überlagert.
Aktiver Radträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Feldlinien des Umschaltmagnetfelds – wenigstens räumlich partiell – entgegengesetzt zu den Feldlinien des von der Permanentmagnetanordnung verursachten Magnetfeldes ausgerichtet sind, und/oder dass b. das Umschaltmagnetfeld bei einem Umschaltvorgang das von der Permanentmagnetanordnung verursachten Magnetfeldes wenigstens räumlich partiell aufhebt, und/oder dass c. das Umschaltmagnetfeld bei einem Umschaltvorgang das von der Permanentmagnetanordnung verursachten Magnetfeldes in einem ersten räumlichen Bereich aufhebt und in einem anderen räumlichen Bereich nicht aufhebt.
Aktiver Radträger nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass a. vor und/oder nach einem Umschaltvorgang ausschließlich die Permanentmagnetanordnung das Verriegelungsbauteil in der Freigabestellung oder der Verriegelungsstellung hält und/oder dass b. das Umschaltmagnetfeld zeitlich außerhalb eines Umschaltvorganges abgeschaltet ist und/oder automatisch abgeschaltet wird.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Permanentmagnetanordnung einen einzigen Permanentmagneten aufweist oder dass b. die Permanentmagnetanordnung mehrere Permanentmagnete aufweist.
Aktiver Radträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Permanentmagnet an dem Verriegelungsbauteil befestigt ist oder dass wenigstens ein Permanentmagnet Teil des Verriegelungsbauteils ist.
Aktiver Radträger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Permanentmagnet außerhalb des Verriegelungsbauteils angeordnet ist und das Verriegelungsbauteil relativ zu wenigstens einem Permanentmagnet beweglich angeordnet ist.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung einen Elektromagneten aufweist oder dass die Umschaltvorrichtung einen Elektromagneten aufweist, der hinsichtlich der Richtung der Feldlinien des von ihm erzeugten Magnetfeldes umschaltbar ist.
Aktiver Radträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Elektromagnet ein, insbesondere c-förmig geformtes, Joch aufweist, und/ oder dass b. der Elektromagnet ein Joch aufweist, wobei wenigstens ein Permanentmagnet in das Joch integriert ist oder an dem Joch angeordnet ist, und/oder dass c. der Elektromagnet ein Joch aufweist, das die Permanentmagnetanordnung beinhaltet oder das Teil der Permanentmagnetanordnung ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Permanentmagnetanordnung unmittelbar eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt, um das Verriegelungsbauteil in der Freigabestellung zu halten, wenn von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung geschaltet wurde, und/oder dass b. die Permanentmagnetanordnung unmittelbar eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt, um das Verriegelungsbauteil in der Freigabestellung zu halten, wenn von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung geschaltet wurde, und/oder dass c. die Umschaltvorrichtung bei einem Umschaltvorgang unmittelbar eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt, und/oder dass d. die Umschaltvorrichtung ausschließlich bei einem Umschaltvorgang eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Permanentmagnetanordnung das Verriegelungsbauteil mittelbar über ein Übertragungselement, das mechanisch mit dem Verriegelungsbauteil verkoppelt ist, in der Freigabestellung hält, wenn von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung geschaltet wurde, und/oder dass b. die Permanentmagnetanordnung das Verriegelungsbauteil mittelbar über ein Übertragungselement, das mechanisch mit dem Verriegelungsbauteil verkoppelt ist, in der Verriegelungsstellung hält, wenn von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung geschaltet wurde.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung bei einem Umschaltvorgang mittelbar über ein Übertragungselement, das mechanisch mit dem Verriegelungsbauteil verkoppelt ist, eine Kraft auf das Verriegelungsbauteil ausübt.
Aktiver Radträger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Übertragungselement ein, insbesondere linear, beweglich gelagerter Stößel ist, oder dass b. das Übertragungselement ein, insbesondere linear, beweglich gelagerter Stößel ist, der gelenkig mit dem Verriegelungsbauteil verbunden ist, oder dass c. das Übertragungselement ein, insbesondere linear, beweglich gelagerter Stößel ist, an dem das Verriegelungsbauteil anliegt und mittels einer Feder in Anlage gehalten ist.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsbauteil beweglich gelagert ist oder dass das Verriegelungsbauteil als drehbar oder schwenkbar gelagerter, insbesondere zweiarmiger, Hebel ausgebildet ist oder dass das Verriegelungsbauteil als linear verschiebbarer Riegel ausgebildet ist.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Verriegelungsbauteil und/oder das Übertragungselement zumindest teilweise ferromagnetisch oder paramagnetisch oder diamagnetisch sind oder dass b. das Verriegelungsbauteil und/oder das Übertragungselement ein ferromagnetisches oder paramagnetisches oder diamagnetisches Element aufweisen.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Verriegelungsbauteil derart gelagert ist, dass in der Verriegelungsstellung keine Kräfte von einem verriegelten Rotationsbauteil auf die Umschaltvorrichtung und/oder das Übertragungselement übertragen werden, und/oder dass b. das Verriegelungsbauteil drehbar an einer Welle oder an einer drehbaren Welle angeordnet ist, die die von einem verriegelten Rotationsbauteil auf das Verriegelungsbauteil übertragenen Kräfte aufnimmt.
Aktiver Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung im elektrisch stromlosen Zustand automatisch in die Verriegelungsstellung schaltet.
Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, das wenigstens einen aktiven Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 24 aufweist.
Fahrzeug, das wenigstens einen aktiven Radträger nach einem der Ansprüche 1 bis 24 aufweist.