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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugvorrichtung und ein Verfahren zur aktiven Bewegung eines Radlenkwinkelstellers einer solchen Fahrzeugvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einem Lenkeingabeelement, wie beispielsweise einem Lenkrad, und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Zur Änderung eines Radlenkwinkels eines Fahrzeugrads umfassen die Steer-by-Wire-Lenksysteme dabei wenigstens einen mit dem Lenkeingabeelement elektrisch verbundenen Radlenkwinkelsteller, welcher als Zentralsteller oder als Einzelradsteller ausgebildet sein kann.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 10 2007 055 353 A1 eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche ein Fahrzeugrahmenelement in Form eines Querträgers sowie einen an dem Fahrzeugrahmenelement angeordneten Radlenkwinkelsteller zur Änderung eines Radlenkwinkels eines Hinterrads eines Fahrzeugs umfasst. Zum Ausgleich von Relativbewegungen ist der Radlenkwinkelsteller dabei schwenkbar in dem Fahrzeugrahmenelement aufgenommen, wodurch eine passive Beweglichkeit des Radlenkwinkelstellers erreicht wird. Eine aktive Bewegung und/oder eine aktive Verstellung des Radlenkwinkelstellers in einem größeren Winkelbereich ist in diesem Fall jedoch nicht vorgesehen.
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Ferner ist aus der
DE 101 58 782 A1 eine gattungsgemäße Fahrzeugvorrichtung mit einem beweglich an einem Fahrzeugrahmen gelagerten Radlenkwinkelsteller in Form eines Lenkgetriebes bekannt, welcher mittels einer Stelleinheit von einer ersten Betriebsstellung in eine zweite Betriebsstellung bewegbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Fahrzeugvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 15 und 16 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung mit wenigstens einem Fahrzeugrahmenelement und mit wenigstens einem beweglich an dem Fahrzeugrahmenelement angeordneten Radlenkwinkelsteller zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest eine Stelleinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, den Radlenkwinkelsteller relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement, insbesondere aktiv, von wenigstens einer ersten Betriebsstellung in wenigstens eine zweite Betriebsstellung und umgekehrt zu bewegen und insbesondere zu verstellen. Insbesondere kann die Stelleinheit auch dazu vorgesehen sein, den Radlenkwinkelsteller relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement, insbesondere aktiv, von wenigstens einer ersten Betriebsstellung in mehrere, wie beispielsweise zumindest zwei oder zumindest drei, zweite Betriebsstellungen und umgekehrt zu bewegen und insbesondere zu verstellen. Insbesondere kann die Fahrzeugvorrichtung somit auch zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf verschiedene Betriebsstellungen aufweisen.
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Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Lenkeffizienz, eine Energieeffizienz, eine Bauteileeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, optimiert werden. Darüber hinaus kann insbesondere ein vorteilhaft flexibler Radlenkwinkelsteller bereitgestellt werden, welcher in mehreren unterschiedlichen Fahrsituationen einen nahezu rechtwinkligen Kraftangriffspunkt auf das Fahrzeugrad aufweist, wodurch vorteilhaft eine maximal notwendige Kraft zur Änderung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads und folglich ein Motormoment und/oder Stellmoment des Radlenkwinkelstellers reduziert werden kann.
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Unter einer „Fahrzeugvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Fahrzeugs und vorteilhaft eines Kraftfahrzeugs verstanden werden. Insbesondere kann die Fahrzeugvorrichtung einer Hinterachse des Fahrzeugs und/oder vorteilhaft einer Vorderachse des Fahrzeugs zugeordnet sein. Zudem umfasst das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugvorrichtung insbesondere ein, vorteilhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildetes, Lenksystem, welches den zumindest einen Radlenkwinkelsteller und vorteilhaft eine Lenkeingabeeinheit zur manuellen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs aufweist. Ferner ist das Fahrzeugrahmenelement insbesondere als tragendes, vorteilhaft lasttragendes, Bauteil ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, eine Gewichtskraft wenigstens eines Objekts, vorteilhaft zumindest des Radlenkwinkelstellers, zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil aufzunehmen. Das Fahrzeugrahmenelement ist dabei vorzugsweise als Teil eines Fahrgestells des Fahrzeugs und/oder einer, insbesondere selbsttragenden, Karosserie des Fahrzeugs ausgebildet. Bevorzugt kann das Fahrzeugrahmenelement beispielsweise als Fahrschemel, als Hilfsrahmen, als Achsträger, als Querträger und/oder als Längsträger ausgebildet sein. Darüber hinaus soll unter einem „Radlenkwinkelsteller“ insbesondere eine, insbesondere mit dem Fahrzeugrahmenelement und/oder zumindest einem Fahrzeugrad in Wirkverbindung stehende und vorteilhaft mechanisch von der Lenkeingabeeinheit getrennte, Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eine Lenkvorgabe an die Fahrzeugräder zu übertragen und hierdurch vorteilhaft zumindest eine Ausrichtung des Fahrzeugrads zu steuern und/oder eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft wenigstens ein, vorteilhaft linear bewegliches, Lenkungsstellelement und wenigstens einen mit dem Lenkungsstellelement zusammenwirkenden Lenkaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors.
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Vorliegend ist der Radlenkwinkelsteller als Einzelradsteller ausgebildet und genau einem, insbesondere als Hinterrad oder vorzugsweise als Vorderrad ausgebildeten, Fahrzeugrad zugeordnet.
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Unter einer „Stelleinheit“ soll ferner insbesondere eine, insbesondere mit dem Fahrzeugrahmenelement und mit dem Radlenkwinkelsteller in Wirkverbindung stehende und vorzugsweise zumindest teilweise elektrisch ausgebildete, Einheit verstanden werden, welche in zumindest einem Betriebszustand zu einer aktiven Bewegung und insbesondere einer aktiven Verstellung des Radlenkwinkelstellers, insbesondere des gesamten Radlenkwinkelstellers, vorgesehen ist. Dazu umfasst die Stelleinheit vorzugsweise wenigstens ein, vorteilhaft linear bewegliches, Stellelement, welches bevorzugt das Fahrzeugrahmenelement und/oder den Radlenkwinkelsteller kontaktiert, und wenigstens einen mit dem Stellelement zusammenwirkenden Stellaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors. Vorteilhaft wird eine Bewegung des Stellelements dabei auf den Radlenkwinkelsteller übertragen, insbesondere derart, dass sich der Radlenkwinkelsteller relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement bewegt. Besonders vorteilhaft ist der Stellaktuator zudem, insbesondere leistungstechnisch, kleiner dimensioniert als der Lenkaktuator. Des Weiteren soll unter einer „Betriebsstellung“ insbesondere eine Stellung des Radlenkwinkelstellers verstanden werden, in welcher der Radlenkwinkelsteller insbesondere funktionsfähig ist und insbesondere eine Änderung des Radlenkwinkels des wenigstens einen mit dem Radlenkwinkelsteller verbundenen Fahrzeugrads möglich ist. Insbesondere ist die Betriebsstellung dabei von einer Wartungsstellung, welche der Radlenkwinkelsteller beispielsweise bei einer Wartung einnimmt oder einnehmen kann, einer Ruhestellung, welche der Radlenkwinkelsteller beispielsweise außerhalb eines Fahrvorgangs einnimmt oder einnehmen kann, und/oder einer Ausfallstellung, welche der Radlenkwinkelsteller beispielsweise bei einer Störung und/oder einem Ausfall einnimmt oder einnehmen kann, verschieden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Stelleinheit dazu vorgesehen ist, den Radlenkwinkelsteller in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement zu bewegen, wobei die erste Betriebsstellung wenigstens einer ersten Fahrsituation und die zweite Betriebsstellung wenigstens einer, insbesondere von der ersten Fahrsituation abweichenden, zweiten Fahrsituation zugeordnet ist. Bevorzugt ist die Stelleinheit somit dazu vorgesehen, bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement eine aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs zu berücksichtigen. Besonders vorteilhaft ist die Stelleinheit dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller derart relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement zu bewegen, dass eine benötigte Kraft zur Änderung des Radlenkwinkels des mit dem Radlenkwinkelsteller verbundenen Fahrzeugrads in der jeweiligen Fahrsituation im Vergleich zu der zuvor gültigen Betriebsstellung reduziert ist und/oder bevorzugt minimal ist. Vorzugsweise ist die Stelleinheit dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller derart zu verstellen, dass ein Kraftangriffspunkt des Radlenkwinkelstellers auf das Fahrzeugrad in jeder der Betriebsstellungen zumindest im Wesentlichen rechtwinklig ist. Unter der Wendung „zumindest im Wesentlichen rechtwinklig“ soll dabei insbesondere abgesehen von Einstelltoleranzen rechtwinklig verstanden werden. Die aktuelle Fahrsituation wird vorzugsweise anhand wenigstens einer Fahrzeugkenngröße, wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Lenkgeschwindigkeit und/oder einem Lenkmoment, und/oder wenigstens einer Umgebungskenngröße, wie beispielsweise eines Erfassungssignals einer Umfeldsensorik, ermittelt. Insbesondere kann das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugvorrichtung dabei wenigstens eine Sensoreinheit umfassen, welche zur Erfassung der Fahrzeugkenngrö-ße und/oder der Umgebungskenngröße vorgesehen ist. Hierdurch kann insbesondere eine besonders effiziente Fahrzeugvorrichtung bereitgestellt werden, bei welcher eine Betriebsstellung eines Radlenkwinkelstellers vorteilhaft an unterschiedliche Fahrsituationen angepasst werden kann.
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Vorteilhaft wird zudem vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Fahrsituationen ein Parkiervorgang ist, wodurch der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft zumindest an eine Fahrsituation angepasst werden kann, in welcher besonders hohe Kräfte gefordert sind. Insbesondere ist die Stelleinheit somit zumindest dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller bei einem Parkiervorgang in eine dem Parkiervorgang speziell zugeordnet Betriebsstellung zu bewegen. Die andere der Fahrsituationen entspricht in diesem Fall vorteilhaft einem normalen Fahrvorgang des Fahrzeugs. Insbesondere im Fall, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf verschiedene Betriebsstellungen aufweist, können die Betriebsstellungen auch mehreren verschiedenen Fahrsituationen zugeordnet sein, wie beispielsweise einer Stadtfahrt, einer Überlandfahrt und/oder einer Autobahnfahrt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Stelleinheit dazu vorgesehen ist, bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement wenigstens eine mit einer Lenkbewegung korrelierte Lenkungskenngröße zu berücksichtigen und den Radlenkwinkelsteller in Abhängigkeit von der Lenkungskenngröße in eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebsstellungen, insbesondere zumindest vier, vorteilhaft zumindest sechs, vorzugsweise zumindest acht und besonders bevorzugt zumindest zehn unterschiedliche Betriebsstellungen, zu bewegen. Besonders vorteilhaft ist die Stelleinheit in diesem Fall dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller synchron zu der Lenkbewegung zu bewegen und insbesondere zu verstellen. Hierdurch kann insbesondere auch in mehreren unterschiedlichen Fahrsituationen ein nahezu rechtwinkliger Kraftangriffspunkt auf das Fahrzeugrad erreicht werden, wodurch vorteilhaft eine maximal notwendige Kraft zur Änderung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads und folglich ein Motormoment und/oder Stellmoment des Radlenkwinkelstellers minimiert werden kann.
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Vorliegend ist die Stelleinheit dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller, insbesondere zumindest bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers von der ersten Betriebsstellung in die zweite Betriebsstellung oder umgekehrt, relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement um eine Drehachse zu verdrehen, wodurch insbesondere eine vorteilhaft kompakte und/oder bauraumoptimierte Fahrzeugvorrichtung bereitgestellt werden kann. Vorteilhaft ist die Drehachse dabei zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des Fahrzeugrahmenelements ausgerichtet. Die Stelleinheit ist in diesem Fall dazu vorgesehen, bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers, insbesondere relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement, eine Ausrichtung und/oder eine Orientierung des Radlenkwinkelstellers relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement zu verändern. Eine Bewegungsrichtung zur Bewegung des Radlenkwinkelstellers relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement ist dabei vorteilhaft verschieden von einer weiteren Bewegungsrichtung zur Änderung des Radlenkwinkels. Vorzugsweise ist die Stelleinheit dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller und besonders bevorzugt eine Anbindungsstelle des Radlenkwinkelstellers an das Fahrzeugrahmenelement auf einer Kreisbahn zu bewegen und/oder zu verschieben. Der Ausdruck „zumindest im Wesentlichen senkrecht“ soll dabei insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel insbesondere zwischen 82° und 98°, vorteilhaft zwischen 85° und 95° und besonders bevorzugt zwischen 88° und 92° einschließen.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Drehachse versetzt relativ zu einer Anbindungsstelle zur Anbindung des Radlenkwinkelstellers an das Fahrzeugrahmenelement und/oder zu einer Abstützstelle zur Abstützung einer von dem Radlenkwinkelsteller auf das Fahrzeugrahmenelement übertragenen Kraft, insbesondere einer Lenkkraft, angeordnet ist. Insbesondere liegt die Anbindungsstelle und/oder die Abstützstelle in diesem Fall nicht auf der Drehachse, wodurch insbesondere eine robuste und/oder flexible Fahrzeugvorrichtung bereitgestellt und gleichzeitig eine vorteilhafte Beweglichkeit des Radlenkwinkelstellers erreicht werden kann.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass ein maximaler Drehwinkel, um welchen der Radlenkwinkelsteller um die Drehachse verdrehbar ist, zumindest 15°, vorzugsweise zumindest 30° und besonders bevorzugt zumindest 45°, und/oder höchstens 90°, vorzugsweise höchstens 75° und besonders bevorzugt höchstens 60°, beträgt. Hierdurch kann insbesondere eine relativ große Winkelverstellung des Radlenkwinkelstellers erreicht werden, wodurch insbesondere eine Anpassung an unterschiedliche Fahrsituationen optimiert werden kann.
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Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die Stelleinheit zur Verbindung des Radlenkwinkelstellers und des Fahrzeugrahmenelements vorgesehen ist, wobei die Stelleinheit fest mit dem Radlenkwinkelsteller und beweglich mit dem Fahrzeugrahmenelement oder beweglich mit dem Radlenkwinkelsteller und fest mit dem Fahrzeugrahmenelement verbunden ist. Hierdurch kann insbesondere eine besonders kompakte Ausgestaltung erreicht werden.
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Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Radlenkwinkelsteller ein, beispielsweise als Bolzen oder Ritzel ausgebildetes, Verbindungselement zur, insbesondere direkten, beweglichen Verbindung mit dem Fahrzeugrahmenelement umfasst, wodurch insbesondere eine vorteilhafte Flexibilität erreicht werden kann.
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Ein besonders gutes Lenkverhalten, bei welchem insbesondere Selbstlenker beispielsweise durch Bodenunebenheiten wirkungsvoll verhindert werden können, kann insbesondere erreicht werden, wenn die Stelleinheit zur Bewegung des Radlenkwinkelstellers relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement wenigstens ein Stellelement, insbesondere das bereits zuvor genannte Stellelement, und wenigstens einen mit dem Stellelement zusammenwirkenden Stellaktuator, insbesondere den bereits zuvor genannten Stellaktuator, umfasst, wobei die Stelleinheit wenigstens ein mit dem Stellelement verbundenes und mit dem Stellaktuator zusammenwirkendes Stellgetriebe umfasst, welches selbsthemmend ausgebildet ist. Das Stellgetriebe kann dabei als beliebiges, insbesondere mechanisches, Getriebe mit einer, vorzugsweise inhärenten, Selbsthemmung ausgebildet sein, wie beispielsweise als Zahnradgetriebe, als Zahnstangengetriebe, als Kegelradgetriebe und/oder als Schneckengetriebe.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest eine, vorzugsweise an dem Fahrzeugrahmenelement angeordnete, Halteeinheit umfasst, welche zur Fixierung und/oder Arretierung des Stellelements oder des Verbindungselements in zumindest einer Haltestellung, welche wenigstens einer der Betriebsstellungen zugeordnet ist, vorgesehen ist. Vorteilhaft ist jeder der Betriebsstellungen genau eine Haltestellung zugeordnet. Die Halteeinheit kann dabei beispielsweise als Klemmeinheit und/oder als Rasteinheit ausgebildet sein. Besonders bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass das Stellelement oder das Verbindungselement als Verzahnungselement, insbesondere als Ritzel, vorteilhaft mit einer Außenverzahnung, und die Halteeinheit als zu dem Stellelement oder Verbindungselement korrespondierendes weiteres Verzahnungselement ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere eine Energieeffizienz verbessert werden, da auf einen dauerhaften Betrieb und/oder eine dauerhafte Aktuierung der Stelleinheit verzichtet werden kann.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest eine, vorzugsweise an dem Fahrzeugrahmenelement angeordnete, Führungseinheit umfasst, welche bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement zu einer Führung des Stellelements oder des Verbindungselements vorgesehen ist. Die Führungseinheit ist dabei vorteilhaft als Führungskulisse, insbesondere mit einer, vorzugsweise zumindest abschnittsweise kreisbogenförmigen, Führungsbahn für das Stellelement oder das Verbindungselement, ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist die Führungseinheit als, insbesondere kreisbogenförmiges, Langloch ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere eine besonders exakte Führung des Stellelements oder des Verbindungselements und hierdurch eine besonders präzise Einstellung einer Betriebsstellung des Radlenkwinkelstellers erreicht werden.
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Die Halteeinheit und die Führungseinheit könnten beispielsweise getrennt voneinander ausgebildet und/oder beabstandet zueinander angeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass die Halteeinheit und die Führungseinheit einstückig ausgebildet sind und insbesondere eine gemeinsame Positionierungseinheit für das Stellelement oder das Verbindungselements ausbilden, wodurch insbesondere eine nahezu bauraumneutrale Ausgestaltung erreicht werden kann. Bevorzugt umgibt die Halteeinheit die Führungseinheit dabei zumindest teilweise.
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In diesem Zusammenhang wird ferner vorgeschlagen, dass das Stellelement oder das Verbindungselement als Verzahnungselement, insbesondere als Ritzel mit einer Außenverzahnung, ausgebildet ist und die Halteeinheit und die Führungseinheit eine gemeinsame Positionierungseinheit für das Stellelement oder das Verbindungselement ausbilden, wobei die Halteeinheit als zu dem Stellelement oder Verbindungselement korrespondierendes weiteres Verzahnungselement und die Führungseinheit als Führungskulisse, insbesondere als kreisbogenförmiges Langloch, ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere eine kompakte und sichere Bewegung des Stellelements oder des Verbindungselements und folglich des Radlenkwinkelstellers erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung wenigstens einen weiteren Radlenkwinkelsteller umfasst, welcher beweglich an dem Fahrzeugrahmenelement angeordnet ist, und zumindest eine weitere Stelleinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, den weiteren Radlenkwinkelsteller relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement, insbesondere aktiv, von wenigstens einer, insbesondere zu der ersten Betriebsstellung korrespondierenden, weiteren ersten Betriebsstellung in wenigstens eine, insbesondere zu der zweiten Betriebsstellung korrespondierende, weitere zweite Betriebsstellung und umgekehrt zu bewegen und insbesondere zu verstellen. Vorteilhaft sind die Stelleinheiten, insbesondere die Stelleinheit und die weitere Stelleinheit, dabei derart miteinander synchronisiert, dass die Radlenkwinkelsteller, insbesondere der Radlenkwinkelsteller und der weitere Radlenkwinkelsteller, gleichförmig und vorteilhaft synchron relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement bewegbar sind und/oder in zumindest einem Betriebszustand bewegt werden. Insbesondere ist der weitere Radlenkwinkelsteller zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines weiteren Fahrzeugrads vorgesehen. Ferner sind der Radlenkwinkelsteller und der weitere Radlenkwinkelsteller in diesem Fall insbesondere als Einzelradsteller ausgebildet. Darüber hinaus ist der weitere Radlenkwinkelsteller vorteilhaft zumindest im Wesentlichen baugleich zu dem Radlenkwinkelsteller. Zudem ist die weitere Stelleinheit vorzugsweise zumindest im Wesentlichen baugleich zu der Stelleinheit. Zudem kann die Fahrzeugvorrichtung zumindest eine, vorzugsweise an dem Fahrzeugrahmenelement angeordnete und bevorzugt zu der Halteeinheit zumindest im Wesentliche baugleiche, weitere Halteeinheit und/oder zumindest eine, vorzugsweise an dem Fahrzeugrahmenelement angeordnete und bevorzugt zu der Führungseinheit zumindest im Wesentliche baugleiche, weitere Führungseinheit umfassen. Unter „zumindest im Wesentlichen baugleichen“ Objekten sollen dabei insbesondere Objekte verstanden werden, welche zumindest im Wesentlichen identisch zueinander aufgebaut sind, sich jedoch insbesondere in zumindest einem Merkmal, beispielsweise einem inneren Aufbau, einer Außenform und/oder einer Funktionsweise, voneinander unterscheiden können. Bevorzugt sind die zumindest im Wesentlichen baugleichen Objekte jedoch abgesehen von Fertigungstoleranzen und/oder im Rahmen fertigungstechnischer Möglichkeiten und/oder im Rahmen standardisierter Toleranzen zueinander identisch. Hierdurch kann insbesondere eine besonders effiziente und gleichzeitig flexible Fahrzeugvorrichtung bereitgestellt werden.
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Zudem wird ein Verfahren zur aktiven Bewegung und insbesondere zur aktiven Verstellung eines Radlenkwinkelstellers einer Fahrzeugvorrichtung, insbesondere der bereits zuvor genannten Fahrzeugvorrichtung, vorgeschlagen, wobei der Radlenkwinkelsteller beweglich an einem Fahrzeugrahmenelement der Fahrzeugvorrichtung angeordnet und zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads vorgesehen ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Radlenkwinkelsteller relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement, insbesondere mittels einer Stelleinheit, aktiv von wenigstens einer ersten Betriebsstellung in wenigstens eine zweite Betriebsstellung und umgekehrt bewegt und insbesondere verstellt wird. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Lenkeffizienz, eine Energieeffizienz, eine Bauteileeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, optimiert werden.
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Die Fahrzeugvorrichtung, das Fahrzeug und das Verfahren zur aktiven Bewegung des Radlenkwinkelstellers sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Fahrzeugvorrichtung, das Fahrzeug und das Verfahren zur aktiven Bewegung des Radlenkwinkelstellers zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- Fig. la-b ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung und in einer Detaildarstellung,
- 2a-b zwei Radlenkwinkelsteller der Fahrzeugvorrichtung in zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen in einer schematischen Darstellung,
- 3 ein Radlenkwinkelsteller der Radlenkwinkelsteller und eine dem Radlenkwinkelsteller zugeordnete Stelleinheit der Fahrzeugvorrichtung in einer Detaildarstellung,
- 4 ein beispielhaftes Schaubild verschiedener mit einem Betrieb des Fahrzeugs korrelierter Signale,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugvorrichtung in einer Detaildarstellung,
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugvorrichtung in einer Detaildarstellung und
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugvorrichtung in einer Detaildarstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1a und 1b zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 42a mit einer Fahrzeugvorrichtung in einer schematischen Darstellung. Die Fahrzeugvorrichtung ist im vorliegenden Fall beispielhaft einer Vorderachse des Fahrzeugs 42a zugeordnet und umfasst wenigstens ein Fahrzeugrahmenelement 10a, beispielsweise in Form eines Querträgers und/oder eines Fahrschemels, sowie mehrere an dem Fahrzeugrahmenelement 10a angeordnete Fahrzeugräder 16a, 18a. Grundsätzlich könnte eine Fahrzeugvorrichtung jedoch auch einer Hinterachse eines Fahrzeugs oder einer Vorderachse und einer Hinterachse eines Fahrzeugs zugeordnet sein. Ferner könnte ein Fahrzeug auch als Nutzfahrzeug ausgebildet sein.
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Zudem umfasst die Fahrzeugvorrichtung ein, insbesondere als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildetes, Lenksystem 48a. Das Lenksystem 48a weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 16a, 18a auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 42a vorgesehen. Im vorliegenden Fall wird dabei eine Lenkvorgabe ausschließlich elektrisch an die Fahrzeugräder 16a, 18a weitergeleitet.
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Das Lenksystem 48a umfasst beispielhaft wenigstens zwei Radlenkwinkelsteller 12a, 14a. Die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a sind zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a sind getrennt voneinander ausgebildet und im vorliegenden Fall insbesondere frei von einer mechanischen Verbindung. Die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a sind als Einzelradsteller ausgebildet. Die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a sind als translatorisch wirkende Radlenkwinkelsteller und/oder als Linearsteller ausgebildet. Die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a sind an dem Fahrzeugrahmenelement 10a angeordnet. Zudem weist jeder der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a eine Wirkverbindung mit genau einem der Fahrzeugräder 16a, 18a, im vorliegenden Fall insbesondere einem als Vorderrad ausgebildeten Fahrzeugrad 16a, 18a, auf und ist zur Änderung und/oder Steuerung eines Radlenkwinkels des entsprechenden Fahrzeugrads 16a, 18a in Abhängigkeit von einer Lenkvorgabe vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist jeder der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a dazu vorgesehen, eine Schwenkbewegung und/oder eine Drehbewegung des entsprechenden Fahrzeugrads 16a, 18a zu bewirken und insbesondere die Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung des entsprechenden Fahrzeugrads 16a, 18a umzusetzen.
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Dazu umfasst jeder der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a wenigstens ein, insbesondere linear bewegliches, Lenkungsstellelement 50a und wenigstens einen mit dem entsprechenden Lenkungsstellelement 50a zusammenwirkenden Lenkaktuator 52a, welcher insbesondere als Elektromotor, im vorliegenden Fall beispielhaft als permanenterregter Synchronmotor, ausgebildet ist (vgl. insbesondere auch 3). Insbesondere kann ein Lenksystem auch wenigstens vier als Einzelradsteller ausgebildete Radlenkwinkelsteller umfassen. Prinzipiell könnte ein Lenksystem auch wenigstens einen als Zentralsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller und/oder eine Kombination aus einem als Einzelradsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller und einem als Zentralsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller umfassen. In diesem Fall sind insbesondere auch beliebige Kombinationen, wie beispielsweise ein oder zwei als Einzelradsteller ausgebildete erfindungsgemäße Radlenkwinkelsteller an einer Vorderachse, ein als Zentralsteller ausgebildeter erfindungsgemäßer Radlenkwinkelsteller an einer Vorderachse, ein oder zwei als Einzelradsteller ausgebildete erfindungsgemäße Radlenkwinkelsteller an einer Hinterachse und/oder ein als Zentralsteller ausgebildeter erfindungsgemäßer Radlenkwinkelsteller an einer Hinterachse, denkbar.
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Ferner ist jeder der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a im vorliegenden Fall beweglich an dem Fahrzeugrahmenelement 10a angeordnet. Die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a sind dabei jeweils drehbar um eine Drehachse 24a, 25a an dem Fahrzeugrahmenelement 10a angeordnet, wobei ein maximaler Drehwinkel, um welchen die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a um die jeweilige Drehachse 24a, 25a verdrehbar sind, zumindest 15° und höchstens 90° beträgt. Die jeweilige Drehachse 24a, 25a ist dabei versetzt relativ zu einer Anbindungsstelle 26a zur Anbindung des jeweiligen Radlenkwinkelstellers 12a, 14a an das Fahrzeugrahmenelement 10a und/oder zu einer Abstützstelle 28a zur Abstützung einer von dem jeweiligen Radlenkwinkelsteller 12a, 14a auf das Fahrzeugrahmenelement 10a übertragenen Lenkkraft angeordnet (vgl. insbesondere auch 3). Vorteilhaft sind die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a somit derart gelagert, dass sich ein Aufhängungspunkt bzw. die Anbindungsstelle 26a bei einer Bewegung des entsprechenden Radlenkwinkelstellers 12a, 14a verändert. Grundsätzlich könnte eine Drehachse und eine Anbindungsstelle zur Anbindung eines Radlenkwinkelstellers und/oder eine Abstützstelle zur Abstützung einer von einem Radlenkwinkelsteller auf ein Fahrzeugrahmenelement übertragenen Kraft jedoch auch miteinander identisch sein. Zudem könnte ein maximaler Drehwinkel einen beliebigen anderen Wert aufweisen. Darüber hinaus ist prinzipiell auch denkbar, einen Radlenkwinkelsteller linear verstellbar auszubilden.
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Ferner umfasst die Fahrzeugvorrichtung zumindest eine Stelleinheit 20a, 22a. Im vorliegenden Fall umfasst die Fahrzeugvorrichtung beispielhaft wenigstens zwei Stelleinheiten 20a, 22a, wobei jedem der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a genau eine der Stelleinheiten 20a, 22a zugeordnet ist. Prinzipiell könnte eine Fahrzeugvorrichtung jedoch auch genau eine Stelleinheit oder zumindest vier Stelleinheiten umfassen, welche vorteilhaft verschiedenen Fahrzeugrädern zugeordnet sein können. Die Stelleinheiten 20a, 22a sind zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Die Stelleinheiten 20a, 22a sind getrennt voneinander ausgebildet und im vorliegenden Fall insbesondere frei von einer mechanischen Verbindung. Die Stelleinheiten 20a, 22a sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Im vorliegenden Fall ist jede der Stelleinheiten 20a, 22a zu einer aktiven Bewegung und/oder einer aktiven Verstellung des entsprechenden Radlenkwinkelstellers 12a, 14a vorgesehen.
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Eine Stelleinheit 20a der Stelleinheiten 20a, 22a ist einem Radlenkwinkelsteller 12a der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a zugeordnet und dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller 12a relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a aktiv von wenigstens einer ersten Betriebsstellung in wenigstens eine zweite Betriebsstellung und umgekehrt zu bewegen und insbesondere um die Drehachse 24 des Radlenkwinkelstellers 12a zu verdrehen. Die Stelleinheit 20a ist dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller 12a und insbesondere die Anbindungsstelle 26a des Radlenkwinkelstellers 12a an das Fahrzeugrahmenelement 10a auf einer Kreisbahn zu bewegen und/oder zu verschieben. Die Stelleinheit 20a ist ferner dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller 12a in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a zu bewegen, wobei die erste Betriebsstellung wenigstens einer ersten Fahrsituation, insbesondere einem normalen Fahrvorgang, und die zweite Betriebsstellung wenigstens einer von der ersten Fahrsituation abweichenden zweiten Fahrsituation, insbesondere einem Parkiervorgang, zugeordnet ist (vgl. insbesondere auch 2a, welche einen normalen Fahrvorgang zeigt, und 2b, welche einen Parkiervorgang darstellt). Die aktuelle Fahrsituation kann dabei beispielsweise mittels einer an sich bekannten Sensoreinheit (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 42a sowie anhand wenigstens einer Fahrzeugkenngröße, wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Lenkgeschwindigkeit und/oder einem Lenkmoment, und/oder wenigstens einer Umgebungskenngröße, wie beispielsweise eines Erfassungssignals einer Umfeldsensorik, ermittelt werden. Im vorliegenden Fall ist die Stelleinheit 20a dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller 12a derart relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a zu bewegen, dass eine benötigte Kraft zur Änderung des Radlenkwinkels des mit dem Radlenkwinkelsteller 12a verbundenen Fahrzeugrads 16a in der jeweiligen Fahrsituation minimal ist und ein Kraftangriffspunkt des Radlenkwinkelstellers 12a auf das Fahrzeugrad 16a in jeder der Betriebsstellungen zumindest im Wesentlichen rechtwinklig ist.
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Darüber hinaus ist die Stelleinheit 20a im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller 12a in eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebsstellungen zu bewegen. Dabei ist die Stelleinheit 20a dazu vorgesehen, bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers 12a relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a wenigstens eine mit einer Lenkbewegung korrelierte Lenkungskenngröße zu berücksichtigen und den Radlenkwinkelsteller 12a in Abhängigkeit von der Lenkungskenngröße in eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebsstellungen, insbesondere zumindest zehn unterschiedliche Betriebsstellungen, zu bewegen. Eine Bewegung des Radlenkwinkelstellers 12a erfolgt dabei synchron zu der Lenkbewegung. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf eine derartige synchrone Bewegung eines Radlenkwinkelstellers zu verzichten.
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Eine weitere Stelleinheit 22a der Stelleinheiten 20a, 22a ist einem weiteren Radlenkwinkelsteller 14a der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a zugeordnet und dazu vorgesehen, den weiteren Radlenkwinkelsteller 14a relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a aktiv von wenigstens einer weiteren ersten Betriebsstellung in wenigstens eine weitere zweite Betriebsstellung und umgekehrt zu bewegen und insbesondere um die weitere Drehachse 25 des weiteren Radlenkwinkelstellers 14a zu verdrehen. Die weitere Stelleinheit 22a ist dazu vorgesehen, den weiteren Radlenkwinkelsteller 14a und insbesondere die weitere Anbindungsstelle des weiteren Radlenkwinkelstellers 14a an das Fahrzeugrahmenelement 10a auf einer Kreisbahn zu bewegen und/oder zu verschieben. Die weitere Stelleinheit 22a ist ferner dazu vorgesehen, den weiteren Radlenkwinkelsteller 14a in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a zu bewegen, wobei die weitere erste Betriebsstellung der ersten Fahrsituation, insbesondere dem normalen Fahrvorgang, und die weitere zweite Betriebsstellung der zweiten Fahrsituation, insbesondere dem Parkiervorgang, zugeordnet ist (vgl. insbesondere auch 2a und 2b). Im vorliegenden Fall ist die weitere Stelleinheit 22a dazu vorgesehen, den weiteren Radlenkwinkelsteller 14a derart relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a zu bewegen, dass eine benötigte Kraft zur Änderung des Radlenkwinkels des mit dem weiteren Radlenkwinkelsteller 14a verbundenen weiteren Fahrzeugrads 18a in der jeweiligen Fahrsituation minimal ist und ein Kraftangriffspunkt des weiteren Radlenkwinkelstellers 14a auf das weitere Fahrzeugrad 18a in jeder der Betriebsstellungen zumindest im Wesentlichen rechtwinklig ist.
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Darüber hinaus ist die weitere Stelleinheit 22a dazu vorgesehen, den weiteren Radlenkwinkelsteller 14a in eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebsstellungen zu bewegen. Dabei ist die weitere Stelleinheit 22a dazu vorgesehen, bei der Bewegung des weiteren Radlenkwinkelstellers 14a relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a die mit der Lenkbewegung korrelierte Lenkungskenngröße zu berücksichtigen und den weiteren Radlenkwinkelsteller 14a in Abhängigkeit von der Lenkungskenngröße in eine Vielzahl unterschiedlicher weiterer Betriebsstellungen, insbesondere zumindest zehn unterschiedliche weitere Betriebsstellungen, zu bewegen. Eine Bewegung des weiteren Radlenkwinkelstellers 14a erfolgt dabei synchron zu der Lenkbewegung. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf eine derartige synchrone Bewegung eines weiteren Radlenkwinkelstellers zu verzichten.
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Zudem ist die weitere Stelleinheit 22a mit der Stelleinheit 20a synchronisiert. Die Stelleinheiten 20a, 22a sind dabei derart miteinander synchronisiert, dass die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a gleichförmig und/oder synchron relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10 bewegt werden. Alternativ könnten zwei Stelleinheiten jedoch auch zu einer unsymmetrische Bewegung und/oder Winkelverstellung von zwei Radlenkwinkelstellern, welche insbesondere derselben Fahrzeugachse zugeordnet sind, vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang könnte bei einer Kurvenfahrt ein bezüglich der Kurve innenliegender Radlenkwinkelsteller beispielsweise verschieden von einem bezüglich der Kurve außenliegender Radlenkwinkelsteller bewegt werden.
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Im Folgenden wird nun unter Verweis auf 3 die Stelleinheit 20a der Stelleinheiten 20a, 22a näher beschrieben, wobei die folgende Beschreibung, insbesondere aufgrund der zumindest im Wesentlichen baugleichen Bauweise der Stelleinheiten 20a, 22a sowie der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a, auch auf die weitere Stelleinheit 22a übernommen werden kann.
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Die Stelleinheit 20a ist im vorliegenden Fall zur Verbindung des Radlenkwinkelstellers 12a und des Fahrzeugrahmenelements 10a vorgesehen. Dazu ist die Stelleinheit 20a zwischen dem Radlenkwinkelsteller 12a und dem Fahrzeugrahmenelement 10a angeordnet. Die Stelleinheit 20a ist im vorliegenden Fall fest mit dem Radlenkwinkelsteller 12a und beweglich mit dem Fahrzeugrahmenelement 10a verbunden. Grundsätzlich könnte eine Stelleinheit jedoch auch beweglich mit einem Radlenkwinkelsteller und fest mit einem Fahrzeugrahmenelement verbunden sein. Zudem könnten ein Radlenkwinkelsteller und ein Fahrzeugrahmenelement auch direkt verbunden sein, sodass eine Stelleinheit nicht zur Verbindung des Radlenkwinkelstellers und des Fahrzeugrahmenelements dient. In letzterem Fall könnte eine Fahrzeugvorrichtung und/oder ein Radlenkwinkelsteller insbesondere ein zusätzliches Verbindungselement zur beweglichen Verbindung des Radlenkwinkelstellers mit dem Fahrzeugrahmenelement umfassen.
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Ferner umfasst die Stelleinheit 20a zur aktiven Bewegung und/oder aktiven Verstellung des Radlenkwinkelstellers 12a relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a ein Stellelement 30a und einen mit dem Stellelement 30a zusammenwirkenden Stellaktuator 32a. Das Stellelement 30a kontaktiert das Fahrzeugrahmenelement 10a und ist im vorliegenden Fall insbesondere beweglich mit dem Fahrzeugrahmenelement 10a verbunden. Das Stellelement 30a ist ferner als Verzahnungselement, insbesondere als Stellritzel, ausgebildet und weist eine Außenverzahnung auf. Das Stellelement 30a ist im vorliegenden Fall zudem zur Abstützung der von dem Radlenkwinkelsteller 12a auf das Fahrzeugrahmenelement 10a übertragenen Lenkkraft vorgesehen und bildet somit die Abstützstelle 28a aus. Der Stellaktuator 32a ist an dem Radlenkwinkelsteller 12a befestigt und im vorliegenden Fall insbesondere fest mit dem Lenkaktuator 52a verbunden. Der Stellaktuator 32a ist als Elektromotor, im vorliegenden Fall beispielhaft als permanenterregter Synchronmotor, ausgebildet. Der Stellaktuator 32a ist dabei leistungstechnisch kleiner dimensioniert als der Lenkaktuator 52a. Der Stellaktuator 32a ist ferner zu einer Bewegung des Stellelements 30a vorgesehen. Die Stelleinheit 20a ist dabei derart mit dem Radlenkwinkelsteller 12a verbunden, dass die Bewegung des Stellelements 30a auf den Radlenkwinkelsteller 12a übertragen wird, und zwar derart, dass sich der Radlenkwinkelsteller 12a relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a bewegt. Alternativ könnte ein Stellelement jedoch auch als Stellbolzen oder dergleichen ausgebildet sein.
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Darüber hinaus umfasst die Stelleinheit 20a ein Stellgetriebe 34a. Das Stellgetriebe 34a ist zwischen dem Stellelement 30a und dem Stellaktuator 32a angeordnet und dient zur Kraftübertragung zwischen dem Stellaktuator 32a und dem Stellelement 30a. Das Stellgetriebe 34a ist dabei über den Stellaktuator 32a mit dem Radlenkwinkelsteller 12a und über das Stellelement 30a mit dem Fahrzeugrahmenelement 10a verbunden. Das Stellgetriebe 34a ist im vorliegenden Fall zudem selbsthemmend ausgebildet und weist eine inhärente Selbsthemmung auf, wodurch ein Lenkverhalten verbessert und Selbstlenker beispielsweise durch Bodenunebenheiten wirkungsvoll verhindert werden können. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, ein Stellgetriebe ohne Selbsthemmung auszubilden.
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Des Weiteren umfasst die Fahrzeugvorrichtung eine Positionierungseinheit 40a, welche zu einer Positionierung des Stellelements 30a vorgesehen ist, und welche eine Halteeinheit 36a sowie eine Führungseinheit 38a umfasst.
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Die Führungseinheit 38a ist an dem Fahrzeugrahmenelement 10a angeordnet. Die Führungseinheit 38a ist als Führungskulisse, im vorliegenden Fall insbesondere als kreisbogenförmiges Langloch, ausgebildet. Die Führungseinheit 38a weist folglich eine kreisbogenförmige Führungsbahn für das Stellelement 30a auf. Die Führungseinheit 38a ist dazu vorgesehen, das Stellelement 30a bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers 12a relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10a zu führen.
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Die Halteeinheit 36a ist an dem Fahrzeugrahmenelement 10a angeordnet. Die Halteeinheit 36a ist einstückig mit der Führungseinheit 38a ausgebildet. Die Halteeinheit 36a ist als zu dem Stellelement 30a korrespondierendes weiteres Verzahnungselement ausgebildet. Die Halteeinheit 36a ist dabei als Innenverzahnung der Führungseinheit 38a ausgebildet und umgibt die Führungseinheit 38a zumindest teilweise. Die Halteeinheit 36a ist dazu vorgesehen, das Stellelement 30a in zumindest einer Haltestellung, welche wenigstens einer der Betriebsstellungen zugeordnet ist, zu fixieren und/oder zu arretieren. Im vorliegenden Fall ist dabei jeder der Betriebsstellungen genau eine Haltestellung zugeordnet. Alternativ ist denkbar, eine Führungseinheit als gerades Langloch und/oder stegförmig auszubilden. Ferner könnte eine Halteeinheit prinzipiell auch als Klemmeinheit und/oder als Rasteinheit ausgebildet sein. Darüber hinaus könnten eine Halteeinheit und eine Führungseinheit beispielsweise getrennt voneinander ausgebildet und/oder beabstandet zueinander angeordnet sein. Zudem könnte grundsätzlich auf eine Halteeinheit oder eine Führungseinheit auch verzichtet werden.
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Ferner umfasst die Fahrzeugvorrichtung eine, insbesondere der weiteren Stelleinheit 22a zugeordnete, weitere Positionierungseinheit (nicht dargestellt), welche zu der Positionierungseinheit 40a zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet ist.
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4 zeigt ein beispielhaftes Schaubild verschiedener mit einem Betrieb des Fahrzeugs 42a korrelierter Signale bei einem Parkiervorgang. Auf einer Ordinatenachse 54a ist eine notwendige Kraft zur Änderung eines Radlenkwinkels eines Fahrzeugrads 16a, 18a und folglich ein Motormoment und/oder Stellmoment eines der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a in [N] dargestellt. Auf einer Abszissenachse 56a ist eine Zeit in [s] dargestellt. Eine erste Kurve 58a zeigt einen zeitlichen Verlauf der notwendigen Kraft zur Änderung eines Radlenkwinkels eines Fahrzeugrads 16a, 18a, wobei sich die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a in der ersten Betriebsstellung, welche insbesondere einem normalen Fahrvorgang zugeordnet ist, befinden. Eine zweite Kurve 60a zeigt einen zeitlichen Verlauf der notwendigen Kraft zur Änderung eines Radlenkwinkels eines Fahrzeugrads 16a, 18a, wobei sich die Radlenkwinkelsteller 12a, 14a in der zweiten Betriebsstellung, welche insbesondere einem Parkiervorgang zugeordnet ist, befinden.
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Anhand 4 lässt sich feststellen, dass durch die Verstellung der Radlenkwinkelsteller 12a, 14a in eine entsprechende Betriebsstellung bei dem Parkiervorgang eine benötigte Kraft, um etwa 10 % bis 20 % reduziert werden kann, wodurch insbesondere eine Effizienz verbessert werden kann.
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In den 5 bis 7 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 5 bis 7 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis d ersetzt.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der 5 ist der Buchstabe b nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 5 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Anordnung einer Stelleinheit 20b einer Fahrzeugvorrichtung.
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In diesem Fall sind ein Stellelement 30b, ein Stellaktuator 32b und ein Stellgetriebe 34b der Stelleinheit 20b um 90° verdreht relativ zum vorherigen Ausführungsbeispiel angeordnet. Dabei sind der Stellaktuator 32b und das Stellgetriebe 34b derart angeordnet, dass der Stellaktuator 32b und das Stellgetriebe 34b einen Radlenkwinkelsteller 12b kontaktieren. Der Stellaktuator 32b und/oder das Stellgetriebe 34b sind dabei fest mit dem Radlenkwinkelsteller 12b verbunden, während das Stellelement 30b beweglich mit einem Fahrzeugrahmenelement 10b verbunden ist. Abgesehen davon entspricht die Fahrzeugvorrichtung der Fahrzeugvorrichtung des vorherigen Ausführungsbeispiels.
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In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Ausführungsbeispiel der 6 ist der Buchstabe c nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 6 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Anordnung einer Stelleinheit 20c einer Fahrzeugvorrichtung.
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In diesem Fall sind ein Radlenkwinkelsteller 12c und ein Fahrzeugrahmenelement 10c direkt miteinander verbunden. Dazu weist der Radlenkwinkelsteller 12c ein, beispielsweise als Bolzen und/oder Ritzel ausgebildetes, Verbindungselement 62c auf, welches den Radlenkwinkelsteller 12c beweglich mit dem Fahrzeugrahmenelement 10c verbindet. Das Verbindungselement 62c ist dazu vorgesehen, mit einer, insbesondere an dem Fahrzeugrahmenelement 10c angeordneten, Führungseinheit 38c zusammenzuwirken. Die Führungseinheit 38c entspricht dabei der Führungseinheit 38a der vorherigen Ausführungsbeispiele, ist in diesem Fall jedoch zur Führung des Verbindungselements 62c bei der Bewegung des Radlenkwinkelstellers 12c relativ zu dem Fahrzeugrahmenelement 10c vorgesehen. Analoges gilt für eine Halteeinheit (nicht dargestellt), welche der Halteeinheit 36a der vorherigen Ausführungsbeispiele entspricht, jedoch zur Fixierung und/oder Arretierung des Verbindungselements 62c in zumindest einer Haltestellung, welche wenigstens einer Betriebsstellung zugeordnet ist, vorgesehen ist.
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Die Stelleinheit 20c ist ferner als Linearaktor ausgebildet. Die Stelleinheit 20c ist beweglich mit dem Radlenkwinkelsteller 12c und fest mit dem Fahrzeugrahmenelement 10c verbunden. Ein Stellaktuator 32c und/oder ein Stellgetriebe 34c der Stelleinheit 20c sind dabei fest mit dem Fahrzeugrahmenelement 10c verbunden, während ein Stellelement 30c der Stelleinheit 20c den Radlenkwinkelsteller 12c kontaktiert und hierdurch beweglich mit dem Radlenkwinkelsteller 12c verbunden ist. In diesem Fall ist die Stelleinheit 20c folglich dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller 12c derart mit einer Kraft zu beaufschlagen, dass der Radlenkwinkelsteller 12c und insbesondere das Verbindungselement 62c innerhalb der, insbesondere als Langloch ausgebildeten, Führungseinheit 38c geführt wird.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der 7 ist der Buchstabe d nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 7 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Anordnung einer Stelleinheit 20d einer Fahrzeugvorrichtung.
In diesem Fall sind ein Radlenkwinkelsteller 12d und ein Fahrzeugrahmenelement 10d wiederum mittels eines Verbindungselements 62d direkt miteinander verbunden. Dabei ist die Stelleinheit 20d jedoch dazu vorgesehen, das Verbindungselement 62d des Radlenkwinkelstellers 12d derart mit einer Kraft zu beaufschlagen, dass der Radlenkwinkelsteller 12d und insbesondere das Verbindungselement 62d innerhalb einer, insbesondere als Langloch ausgebildeten, Führungseinheit 38d geführt wird.
