DE102020206681B4 - Aktuierungsvorrichtung zu einem Bremsen und einem Lenken eines Rads und Fahrzeug mit der Aktuierungsvorrichtung - Google Patents

Aktuierungsvorrichtung zu einem Bremsen und einem Lenken eines Rads und Fahrzeug mit der Aktuierungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Aktuierungsvorrichtung zu einem Bremsen und einem Lenken zumindest eines Rads (12a; 12b; 12c), insbesondere zu einer Einzelradsteuerung eines Rads (12a; 12b; 12c), eines Fahrzeugs (10a; 10b; 10c), mit zumindest einer, insbesondere rein elektrisch gesteuerten, Bremseinheit (24a; 24b, 24c) zum Bremsen des zumindest einen Rads (12a; 12b; 12c), mit zumindest einer, insbesondere rein elektrisch gesteuerten, Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) zum Lenken des zumindest einen Rads (12a; 12b; 12c), insbesondere zu einer Einstellung eines Lenkeinschlags des zumindest einen Rads (12a; 12b; 12c), und mit einer Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) zu einem Betätigen der Bremseinheit (24a; 24b; 24c) und der Lenkeinheit (26a; 26b; 26c), wobei die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) ein Aktorelement (32a; 32b; 32c) umfasst, das dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) und der Bremseinheit (24a; 24b; 24c) umzuwandeln.Es wird vorgeschlagen, dass das Aktorelement (32a; 32b; 32c) dazu vorgesehen ist, die Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) direkt zu betätigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aktuierungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Fahrzeug mit zumindest einem Rad und zumindest einer solchen Aktu ierungsvorrichtu ng.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 199 46 074 A1 , der DE 10 2005 025 650 A1 und der DE 10 2008 060 548 A1 sind bereits Aktuierungsvorrichtungen zu einem Bremsen und einem Lenken zumindest eines Rads eines Fahrzeugs, mit zumindest einer Bremseinheit zum Bremsen des zumindest einen Rads, mit zumindest einer Lenkeinheit zum Lenken des zumindest einen Rads, und mit einer Aktoreinheit zu einem Betätigen der Bremseinheit und der Lenkeinheit, vorgeschlagen worden, wobei die Aktoreinheit ein Aktorelement umfasst, das dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit und der Bremseinheit umzuwandeln. Zudem offenbart die US 6 698 542 B2 eine Aktuierungsvorrichtung.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Aktuierungsvorrichtung mit einem kombinierten Aktor zum Bremsen und Lenken und mit vorteilhaft verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Kompaktheit und einer Wartung zur Verfügung zu stellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Aktuierungsvorrichtung zu einem Bremsen und einem Lenken zumindest eines Rads, insbesondere zu einer Einzelradsteuerung eines Rads, eines Fahrzeugs, mit zumindest einer, insbesondere rein elektrisch gesteuerten, Bremseinheit zum Bremsen des zumindest einen Rads, mit zumin-dest einer, insbesondere rein elektrisch gesteuerten, Lenkeinheit zum Lenken des zumindest einen Rads, insbesondere zu einer Einstellung eines Lenkeinschlags des zumindest einen Rads, und mit einer Aktoreinheit zu einem Betätigen der Bremseinheit und der Lenkeinheit, wobei die Aktoreinheit ein Aktorelement umfasst, das dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit und der Bremseinheit umzuwandeln.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Aktorelement dazu vorgesehen ist, die Lenkeinheit mittels der umgewandelten mechanischen Energie direkt zu betätigen, wobei die Betätigung der Lenkeinheit ohne eine weitere Umwandlung der übertragenen mechanischen Energie, beispielsweise in hydraulische und/oder pneumatische Energie, erfolgt.
  • Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt, insbesondere das Aktorelement, zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion, insbesondere elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit und der Bremseinheit umzuwandeln und/oder die Lenkeinheit direkt zu betätigen, in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise ist das Aktorelement form- und/oder kraftschlüssig mit der Lenkeinheit verbunden. Besonders bevorzugt ist das Aktorelement dazu vorgesehen, die Lenkeinheit über eine mechanische Kraftübertragung zu betätigen. Insbesondere ist das Aktorelement dazu vorgesehen, mittels einer bei der Umwandlung von der elektrischen Energie in die mechanische Energie induzierten Bewegung die Lenkeinheit direkt zu betätigen. Vorzugsweise erfolgt die direkte Betätigung der Lenkeinheit mittels der mechanischen Energie zumindest im Wesentlichen zeitgleich zu einer Bewegung des Aktorelements, insbesondere zu einer Umwandlung der elektrischen Energie in die mechanische Energie mittels des Aktorelements. Bevorzugt erfolgt die direkte Betätigung der Lenkeinheit mittels des Aktorelements ohne eine Zwischenspeicherung der mittels des Aktorelements umgewandelten mechanischen Energie. Vorzugsweise sind die Lenkeinheit und die Bremseinheit an dem Rad angeordnet. Bevorzugt ist die Lenkeinheit dazu vorgesehen, über eine translatorische oder rotatorische Bewegung den Lenkeinschlag des Rads einzustellen. Insbesondere ist das Aktorelement in einem Nahbereich der Lenkeinheit und/oder des Rads angeordnet. Unter einem „Nahbereich“ soll insbesondere ein Bereich verstanden werden, welcher sich innerhalb eines Abstands, insbesondere eines maximalen Abstands von höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm, bevorzugt höchstens 50 cm und besonders bevorzugt höchstens 30 cm, um ein Objekt, insbesondere die Lenkeinheit und/oder das Rad, erstreckt. Bevorzugt ist das Aktorelement über die Lenkeinheit form- und/oder kraftschlüssig mit dem Rad, insbesondere genau einem Rad des Fahrzeugs, verbunden. Vorzugsweise weist das Aktorelement zu dem Rad einen minimalen Abstand auf, der kleiner ist als ein minimaler Abstand zu zumindest einem anderen Rad des Fahrzeugs.
  • Das Aktorelement ist vorzugsweise als ein Elektromotor, insbesondere als ein bürstenloser Gleichstrommotor, oder als ein Hohlwellenmotor ausgebildet. Unter einer „rein elektrisch gesteuerten Bremseinheit“ soll insbesondere eine Einheit zu einem Bremsen des Rads verstanden werden, die mechanisch unabhängig von einer Betätigung eines Bremsauslöseelements, insbesondere eines Bremspedals, des Fahrzeugs ausgebildet ist. Insbesondere ist die Aktoreinheit, insbesondere das Aktorelement, dazu vorgesehen, zu einem Betätigen der rein elektrisch angesteuerten Bremseinheit über elektrische und/oder elektronische Signale angesteuert zu werden, welche in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremsauslöseelements mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit, insbesondere einer Bremskontrolleinheit, des Fahrzeugs und/oder der Aktuierungsvorrichtung bereitgestellt werden. Bevorzugt ist die Aktuierungsvorrichtung, insbesondere die rein elektrisch gesteuerte Bremseinheit und die Aktoreinheit, als ein Brake-by-wire-System ausgebildet. Unter einer „rein elektrisch gesteuerten Lenkeinheit“ soll insbesondere eine Einheit zu einem Lenken des Rads, insbesondere einem Einstellen eines Radeinschlags, verstanden werden, die mechanisch unabhängig von einer Betätigung eines Lenkelements, insbesondere eines Lenkrads, des Fahrzeugs ausgebildet ist. Insbesondere ist die Aktoreinheit dazu vorgesehen, zu einem Betätigen der rein elektrisch gesteuerten Lenkeinheit über elektrische und/oder elektronische Signale angesteuert zu werden, welche in Abhängigkeit von der Betätigung des Lenkelements mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit, insbesondere einer Lenkkontrolleinheit, des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Bevorzugt ist die Aktuierungsvorrichtung, insbesondere die rein elektrisch gesteuerte Lenkeinheit und die Aktoreinheit, als ein Steer-by-wire-System ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist die Aktuierungsvorrichtung dazu vorgesehen, das Rad, insbesondere zumindest im Wesentlichen unabhängig voneinander, zu bremsen und zu lenken. Es ist denkbar, dass die Aktuierungsvorrichtung als ein Redundanz-System zusätzlich zu einer weiteren Aktuierungsvorrichtung vorgesehen ist, welche insbesondere zu einem Bremsen und/oder zu einem Lenken des Rads vorgesehen ist. Vorzugsweise weist das Fahrzeug zumindest mehr als eine Aktuierungsvorrichtung auf, die insbesondere zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet sind. Bevorzugt ist die Aktuierungsvorrichtung elektrisch mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit des Fahrzeugs verbunden. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Die Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Hydraulik- oder eine Pneumatik-Bremse ausgebildet. Bevorzugt weist die Bremseinheit zumindest ein Bremselement auf, welches an dem Rad angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Bremselement dazu vorgesehen, über ein Fluid betätigt zu werden, wobei insbesondere das Rad gebremst wird. Beispielsweise ist die Bremseinheit, insbesondere das Bremselement, dazu vorgesehen, das Rad über eine angelegte Reibungskraft und/oder ein erzeugtes elektromagnetisches Feld zu bremsen. Es ist denkbar, dass die Bremseinheit, insbesondere das Bremselement, dazu vorgesehen ist, bei einem Bremsen des Rads kinetische Energie von dem Rad aufzunehmen. Bevorzugt ist die Bremseinheit, insbesondere das Bremselement, dazu vorgesehen, die von dem Rad übertragene kinetische Energie in hydraulische, pneumatische, mechanische und/oder elektrische Energie umzuwandeln. Besonders bevorzugt ist die Bremseinheit, insbesondere das Bremselement, dazu vorgesehen, mittels der von dem Rad übertragenen kinetischen Energie ein Fluid zu verdichten und insbesondere der Aktoreinheit und/oder einem Fluidsystem zuzuführen. Besonders bevorzugt ist das Aktorelement redundant ausgebildet, wobei die Aktoreinheit zumindest ein weiteres Aktorelement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, insbesondere bei einem Ausfall, einer Fehlfunktion o. dgl. des Aktorelements, die Lenkeinheit und die Bremseinheit zu betätigen. Vorzugsweise ist das weitere Aktorelement dazu vorgesehen, die Lenkeinheit direkt zu betätigen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Aktuierungsvorrichtung kann vorteilhaft ein zu einem Bremsen und einem Lenken kombinierter Aktor ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft kompakte Aktuierungsvorrichtung zum Bremsen und Lenken ermöglicht werden, die insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig im Nahbereich des Rads angeordnet werden kann. Dadurch kann vorteilhaft Bauraum zwischen Rädern des Fahrzeugs eingespart werden. Es kann eine vorteilhaft geringe Anzahl an verschiedenen Bauteilen ermöglicht werden, da das Aktorelement die Lenkeinheit direkt, insbesondere ohne zusätzliche Übertragungselemente, betätigen kann. Es können vorteilhaft geringe Herstellungs- und/oder Montagekosten erreicht werden. Insbesondere durch eine kompakte Anordnung am Rad kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Wartung, Montage und/oder Demontage der Aktuierungsvorrichtung erreicht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Lenkeinheit zumindest ein mechanisches Betätigungselement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, mittels der über das Aktorelement umgewandelten mechanischen Energie bewegt zu werden, und welches form- und/oder kraftschlüssig mit dem Aktorelement verbunden ist. Es kann eine vorteilhaft einfache und direkte Einstellung des Lenkeinschlags mittels des Aktorelements erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine konventionelle Spurstange des Fahrzeugs entfallen. Es können vorteilhaft geringe Kosten und/oder ein vorteilhaft geringer Bauraumbedarf im Nahbereich des Rads ermöglicht werden. Das mechanische Betätigungselement ist vorzugsweise als ein Lenksteller ausgebildet. Bevorzugt ist das Betätigungselement dazu vorgesehen, über eine, insbesondere translatorische oder rotatorische, Bewegung einen Lenkeinschlag des zumindest einen Rads einzustellen. Insbesondere ist das Aktorelement dazu vorgesehen, den Lenksteller mittels der umgewandelten mechanischen Energie zu bewegen. Bevorzugt umfasst die Lenkeinheit zumindest ein Gelenk, insbesondere ein Kugelgelenk, zu einer beweglichen Lagerung des Betätigungselements an dem Rad. Bevorzugterweise umfasst die Lenkeinheit zumindest ein Lagerelement zu einer beweglichen Lagerung des Betätigungselements an einem Fahrgestell und/oder einer Karosserie des Fahrzeugs. Beispielsweise ist das Lagerelement als ein Gummilager, als eine Buchse, als ein Kardangelenk o. dgl. ausgebildet. Insbesondere ist das Lagerelement dazu vorgesehen, eine Rotation zumindest des Betätigungselements um eine Bewegungsachse und/oder eine Längsachse des Betätigungselements, insbesondere relativ zu dem Fahrgestell und/oder der Karosserie zu blockieren und/oder zu verhindern.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zum Betätigen der Bremseinheit zumindest ein Kolbenelement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, mittels der über das Aktorelement umgewandelten mechanischen Energie bewegt zu werden und über eine Bewegung ein Fluid zu verdichten. Es kann eine vorteilhaft einfache und direkte Betätigung der Bremseinheit mittels des Aktorelements erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft einfache Kopplung der Lenkeinheit und der Bremseinheit erreicht werden, insbesondere da die Lenkeinheit und die Bremseinheit beide über die vom Aktorelement umgewandelte mechanische Energie betätigbar ausgebildet werden können. Vorzugsweise sind das Betätigungselement und das Kolbenelement einstückig ausgebildet. Unter „einstückig“ soll insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren. Es ist aber auch denkbar, dass das Betätigungselement und das Kolbenelement getrennt ausgebildet sind und insbesondere zumindest teilweise kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind. Bevorzugt ist das Kolbenelement dazu vorgesehen, bei einer Bewegung des Betätigungselements zum Lenken des Rads das Fluid zu verdichten. Vorzugsweise weist die Aktuierungsvorrichtung zumindest ein Fluidsystem zur Betätigung der Bremseinheit auf. Bevorzugt ist das Kolbenelement zumindest teilweise in einem Fluidkanal des Fluidsystems angeordnet. Insbesondere ist das Kolbenelement dazu vorgesehen, zur Verdichtung des Fluids innerhalb des Fluidkanals bewegt zu werden. Bevorzugt ist das Kolbenelement mittels des Gelenks und/oder des Lagerelements über das Betätigungselement relativ zu dem Rad, dem Fahrgestell und/oder der Karosserie des Fahrzeugs beweglich gelagert. Es ist denkbar, dass das Kolbenelement seriell an eine Linearbewegung des Betätigungselements und/oder eine Bewegung des Aktorelements gekoppelt ist. Zusätzlich ist denkbar, dass das Kolbenelement dazu vorgesehen ist, eine mittels des Aktorelements umgewandelte mechanische Energie zumindest im Wesentlichen vollständig aufzunehmen, wobei insbesondere ein Lenkeinschlag des Rads unverändert bleibt.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest ein Speicherelement umfasst, wobei die Aktoreinheit derart ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil der mittels des Aktorelements umgewandelten mechanischen Energie bei einer Betätigung der Lenkeinheit für eine, insbesondere zukünftige, Betätigung der Bremseinheit in dem Speicherelement gespeichert wird. Es kann vorteilhaft eine zu einer Betätigung der Lenkeinheit zeitlich versetzte Betätigung der Bremseinheit ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft zeitlich unabhängige Betätigung der Bremseinheit mittels des Aktorelements erreicht werden. Es kann vorteilhaft auch dann ein effektives Bremsen des Rads ermöglicht werden, wenn eine Bremsleistung eines Antriebsmotors des Fahrzeugs, beispielsweise durch eine überhöhte Batterieladung, begrenzt ist. Vorzugsweise ist das Speicherelement dazu vorgesehen, den Teil der mittels des Aktorelements umgewandelten mechanischen Energie als pneumatische oder hydraulische Energie zu speichern. Beispielsweise ist das Speicherelement als ein Druckbehälter ausgebildet. Insbesondere umfasst die Aktoreinheit zumindest zwei Ventilelemente, die dazu vorgesehen sind, Fluid in dem Speicherelement zu verdichten und/oder mittels der im Speicherelement gespeicherten Energie die Bremseinheit zu betätigen. Insbesondere sind die Ventilelemente dazu vorgesehen, das verdichtete Fluid innerhalb des Speicherelements einzuschließen. Bevorzugt ist zumindest ein Ventilelement der Ventilelemente dazu vorgesehen, zu einem Verdichten des Fluids innerhalb des Speicherelements zumindest zeitweise zu öffnen, wobei insbesondere mittels des Kolbenelements Fluid im Speicherelement verdichtet wird. Bevorzugt sind/ist das Speicherelement und/oder die Ventilelemente als Teil des Fluidsystems ausgebildet. Insbesondere ist das Speicherelement über zumindest ein, insbesondere das zumindest eine, Ventilelement der zumindest zwei Ventilelemente, insbesondere fluidtechnisch, mit dem Kolbenelement, insbesondere dem Fluidkanal, in dem das Kolbenelement angeordnet ist, verbunden. Bevorzugt ist das Speicherelement über zumindest ein weiteres Ventilelement der zumindest zwei Ventilelemente, insbesondere fluidtechnisch, mit der Bremseinheit verbunden. Besonders bevorzugt ist die Bremseinheit dazu vorgesehen, das Rad mittels des Fluids, welches insbesondere von dem Speicherelement und/oder dem Kolbenelement zu der Bremseinheit befördert wird, und/oder einer durch das Fluid übertragenen Druckwelle, zu bremsen. Bevorzugt ist die Bremseinheit als Teil des Fluidsystems ausgebildet und/oder zumindest teilweise, insbesondere kraftschlüssig und/oder fluidtechnisch, mit dem Fluidsystem verbunden. Insbesondere ist die Bremseinheit dazu vorgesehen, bei einem Betätigen der Bremseinheit verwendetes Fluid an das Fluidsystem, insbesondere den Fluidkanal und/oder das Speicherelement, zurückzuführen. Bevorzugt umfasst das Fluidsystem zumindest ein Drosselelement, welches, insbesondere fluidtechnisch, zwischen dem Fluidkanal und dem Speicherelement angeordnet ist. Insbesondere ist das Drosselelement dazu vorgesehen, einen Rückfluss des Fluids aus dem Speicherelement in den Fluidkanal zu reduzieren und/oder zu begrenzen. Beispielsweise ist das Drosselelement als eine Reduzierung, als eine Drossel-Klappe, als ein gesteuertes und/oder einstellbares Ventil o. dgl. ausgebildet.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest eine Übertragungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Rotationsbewegung des Aktorelements in eine translatorische Bewegung umzuwandeln und die translatorische Bewegung auf das Betätigungselement und/oder das Kolbenelement zu übertragen. Es kann eine vorteilhaft einfache und kompakte Ausgestaltung des Aktorelements erreicht werden, insbesondere als ein üblicherweise verwendeter Typ eines Elektromotors. Es kann eine vorteilhaft kompakte Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden. Vorzugsweise ist die Übertragungseinheit als ein Getriebe, beispielsweise ein Riemengetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Planetengetriebe, ein Schneckengetriebe in Kombination mit einem Ritzel-Zahnstangen-Getriebe o. dgl., ausgebildet. Beispielsweise umfasst die Übertragungseinheit zumindest ein Kugelgewinde, welches dazu vorgesehen ist, die Rotationsbewegung auf das Betätigungselement und/oder das Kolbenelement zu übertragen, wobei insbesondere das Betätigungselement und/oder das Kolbenelement translatorisch bewegt werden/wird.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest eine Schalteinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Energieübertragung des Aktorelements zur Betätigung der Bremseinheit zu steuern, wobei die Schalteinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine Verdichtung des Fluids durch das Kolbenelement zu überbrücken. Es kann vorteilhaft eine gesteuerte Entkopplung der Aktoreinheit und der Bremseinheit erfolgen, insbesondere zu einer Vermeidung eines Überdrucks innerhalb des Speicherelements, zu einer Erhöhung eines auf die Lenkeinheit zu übertragenen Anteils der mechanischen Energie, beispielsweise bei schwierigen Fahrbedingungen, und/oder zu einem Übertrag von mechanischer Energie aus dem Speicherelement auf die Lenkeinheit. Es kann eine vorteilhaft fahrzeugspezifische Steuerung der Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden. Die Schalteinheit umfasst vorzugsweise zumindest ein Schaltventilelement, welches insbesondere schaltbar und/oder steuerbar ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Schalteinheit als Teil des Fluidsystems ausgebildet. Das Schaltventilelemente ist insbesondere dazu vorgesehen, ein durch das Kolbenelement verdichtetes Fluid als pneumatische oder hydraulische Energie im Speicherelement zu speichern. Vorzugsweise ist die Schalteinheit, insbesondere das zumindest eine Schaltventilelement, dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand zwei Anschlüsse des Fluidkanals, in dem das Kolbenelement angeordnet ist, insbesondere fluidtechnisch, miteinander zu verbinden. Vorzugsweise ist die Schalteinheit, insbesondere das zumindest eine Schaltventilelement, dazu vorgesehen, das Betätigungselement und/oder das Kolbenelement von dem Fluidsystem zu entkoppeln. Bevorzugt ist die Schalteinheit, insbesondere das zumindest eine Schaltventilelement, dazu vorgesehen, eine Verdichtung des Fluids durch das Kolbenelement bei einer Bewegung des Betätigungselements und/oder des Kolbenelements zumindest im Wesentlichen zu verhindern. Es ist denkbar, dass die Schalteinheit zumindest zwei Schaltventilelemente aufweist, wobei ein erstes Schaltventilelement der zwei Schaltventilelemente, insbesondere fluidtechnisch, mit dem Fluidkanal verbunden ist und ein zweites Schaltventilelement der zwei Schaltventilelemente, insbesondere fluidtechnisch, mit dem Fluidkanal verbunden ist. Bevorzugt sind das erste Schaltventilelement und das zweite Schaltventilelement unabhängig von dem Fluidkanal, insbesondere fluidtechnisch, miteinander verbunden. Vorzugsweise sind das erste Schaltventilelement und das zweite Schaltventilelement, insbesondere fluidtechnisch, mit der Bremseinheit und/oder dem Speicherelement verbunden. Bevorzugt ist die Aktoreinheit dazu vorgesehen, Energie lediglich in einem Teillastbereich der Lenkeinheit an das Speicherelement zu übertragen. Beispielsweise bei Parkvorgängen des Fahrzeugs im Stand und/oder bei einem erhöhten Lenkwiderstand des Rads ist die Aktoreinheit dazu vorgesehen, die mittels des Aktorelements umgewandelte mechanische Energie zumindest größtenteils, insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig, zu einem Betätigen der Lenkeinheit an das Betätigungselement zu übertragen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit und die Bremseinheit in zumindest einem Betriebszustand einen geschlossenen Fluidkreislauf bilden. Es kann eine vorteilhaft autarke Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden. Dadurch können vorteilhaft geringe Wartungskosten und/oder Wartungszeiten erreicht werden. Vorzugsweise sind die Aktoreinheit und die Bremseinheit als Teil des Fluidkanals ausgebildet. Unter einem „geschlossenen Fluidkreislauf“ soll insbesondere ein System verstanden werden, welches eine festgelegte und/oder vorgegebene Menge eines Fluids aufweist, wobei insbesondere die Menge des Fluids zeitlich zumindest im Wesentlichen unverändert bleibt. Besonders bevorzugt wird im geschlossenen Fluidkreislauf aus einem Bauteil, insbesondere, der Aktoreinheit und der Bremseinheit, des Fluidkreislauf austretendes Fluid dem Bauteil an einer anderen Stelle wieder zugeführt.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Bremseinheit zumindest im Wesentlichen unabhängig von einem Betätigen der Lenkeinheit zu betätigen. Es kann eine vorteilhaft flexible Steuerung der Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft situations- und/oder benutzerspezifische Aufteilung der umgewandelten mechanischen Energie ermöglicht werden. Vorzugsweise sind das Kolbenelement und das Betätigungselement bei Mikrobewegungen relativ zueinander funktional entkoppelt voneinander ausgebildet. Unter einer „Mikrobewegung“ eines Bauteils, insbesondere des Kolbenelements und/oder des Betätigungselements, soll insbesondere eine Bewegung des Bauteils um eine Strecke verstanden werden, welche insbesondere kleiner ist als 10 %, vorzugsweise kleiner ist als 5 % und besonders bevorzugt kleiner ist als 3 %, einer maximalen Erstreckung des Bauteils. Bevorzugt ist die Aktoreinheit derart ausgebildet, dass bei Microbewegungen des Kolbenelements relativ zum Betätigungselement das Betätigungselement unbewegt bleibt und/oder eine Einstellung des Lenkeinschlags zumindest im Wesentlichen verhindert wird. Beispielsweise umfasst die Aktoreinheit zumindest ein Dämpfungselement, welches zumindest teilweise zwischen dem Kolbenelement und dem Betätigungselement oder zwischen dem Betätigungselement und dem Rad angeordnet ist und insbesondere das Kolbenelement und das Betätigungselement oder das Betätigungselement und das Rad miteinander verbindet. Besonders bevorzugt ist die Aktoreinheit dazu vorgesehen, insbesondere unabhängig von einer Betätigung der Lenkeinheit und/oder falls der Lenkeinschlag des Rads unverändert bleibt, mittels zyklischer translatorischer Microbewegungen des Aktorelements und/oder des Kolbenelements mechanische Energie in hydraulische oder pneumatische Energie umzuwandeln und in dem Speicherelement zu speichern.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest eine Zuleitung zu einem Befüllen des Speicherelements mittels einer externen Einheit, insbesondere einer externen Pumpe, umfasst. Es kann vorteilhaft eine Betätigung der Bremseinheit und/oder der Lenkeinheit unabhängig von dem Aktorelement ermöglicht werden, insbesondere als ein Redundanz-System zum Bremsen und/oder Lenken des Rads. Es kann vorteilhaft eine Integration der Aktuierungsvorrichtung in ein bestehendes Hydraulik- und/oder Pneumatik-System des Fahrzeugs ermöglicht werden. Vorzugsweise sind/ist die Zuleitung und/oder ein Befüllen des Speicherelements dazu vorgesehen, durch undichte Stellen im Fluidsystem, insbesondere der Aktoreinheit und/oder der Bremseinheit, ausgetretenes Fluid zu ersetzen. Es ist auch denkbar, dass die Zuleitung und/oder das Befüllen des Speicherelements dazu vorgesehen sind/ist, insbesondere in einer Notsituation, einem Systemfehler o. dgl., ein Betätigen der Bremseinheit unabhängig von einer Betätigung der Lenkeinheit und/oder einer Funktionalität des Aktorelements zu gewährleisten.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit dazu vorgesehen ist, im Speicherelement gespeicherte Energie über das Kolbenelement zu einem Betätigen der Lenkeinheit zurückzuführen. Es kann eine vorteilhaft situationsspezifische Aufteilung der umgewandelten mechanischen Energie erreicht werden, insbesondere da die im Speicherelement gespeicherte Energie auf das Betätigungselement übertragen werden kann. Es kann eine von einer Bewegung des Aktorelements vorteilhaft unabhängige Betätigung der Lenkeinheit ermöglicht werden, insbesondere bei einem Ausfall des Aktorelements und/oder einer externen Versorgung des Speicherelements zur Redundanz. Insbesondere ist die Schalteinheit, insbesondere das zumindest eine Schaltventilelement, dazu vorgesehen, das Kolbenelement und das Betätigungselement kraftschlüssig zu koppeln und/oder zu entkoppeln. Vorzugsweise ist das Kolbenelement dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand über die Schalteinheit eine in dem Speicherelement gespeicherte Energie in eine mechanische Energie umzuwandeln und zumindest teilweise auf das Betätigungselement zu übertragen. Bevorzugt ist die Schalteinheit dazu vorgesehen, über ein Ablassen des in dem Speicherelement verdichteten Fluids in den Fluidkanal die im Speicherelement gespeicherte hydraulische oder pneumatische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, wobei insbesondere das Kolbenelement und das Betätigungselement zu einem Lenken des Rads bewegt werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest eine Unterstützungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Betätigen der Bremseinheit und/oder der Lenkeinheit zusätzlich oder alternativ zum Aktorelement eine Betätigungskraft zur Verfügung zu stellen. Es kann, beispielsweise in einem Fehlerfall des Aktorelements, eine gewisse Lenkfunktionalität bereitgestellt werden, insbesondere da die Lenkeinheit mittels der Unterstützungseinheit vorteilhaft unabhängig von dem Aktorelement betätigt werden kann. Es kann eine vorteilhaft hohe Redundanz der Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft kostengünstige und kompakte Ausgestaltung der Aktuierungsvorrichtung erreicht werden, insbesondere da das Aktorelement und die Unterstützungseinheit durch eine Kombinationsmöglichkeit dieser miteinander kompakter ausgebildet und/oder leistungssparender ausgelegt werden können. Beispielsweise wird in einer Situation, in der eine maximale Lenkleistung erforderlich ist, nicht eine maximale Bremsleistung benötigt. Das Aktorelement und die Unterstützungseinheit können gemäß einer maximal angeforderten Lenkleistung oder Bremsleistung jeweils hinsichtlich ihres Wirkungsgrads in einem Betriebspunkt vorteilhaft optimiert werden. Unter einer „Unterstützungseinheit“ soll insbesondere eine Baueinheit der Aktoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine, insbesondere von der Unterstützungseinheit verschiedene, Komponente der Aktoreinheit in einer Funktion, insbesondere einem Aufbringen einer Betätigungskraft, zu unterstützen. Vorzugsweise ist die Unterstützungseinheit dazu vorgesehen, die Betätigungskraft zumindest im Wesentlichen unabhängig von dem Aktorelement aufzubringen, wobei insbesondere die durch die Unterstützungseinheit zur Verfügung gestellte Betätigungskraft in einer Bewegung auf die Lenkeinheit und/oder die Bremseinheit übertragen wird, welche insbesondere nicht von dem Aktorelement übertragen oder ausgeführt wird. Besonders bevorzugt ist die Unterstützungseinheit getrennt vom Aktorelement ausgebildet, wobei insbesondere das Aktorelement nicht als Teil der Unterstützungseinheit ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Unterstützungseinheit und das Aktorelement beabstandet voneinander angeordnet. Bevorzugt ist die Unterstützungseinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die Bremseinheit und/oder die Lenkeinheit mittels der Betätigungskraft unabhängig vom Aktorelement zu betätigen, wobei insbesondere keine mechanische Energie von dem Aktorelement auf die Lenkeinheit und/oder die Bremseinheit übertragen wird. Vorzugsweise ist die Unterstützungseinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem, insbesondere weiteren, Betriebszustand die Bremseinheit und/oder die Lenkeinheit mittels der Betätigungskraft zusammen mit dem Aktorelement zu betätigen, wobei insbesondere die Betätigungskraft und eine vom Aktorelement zur Verfügung gestellte mechanische Energie zur Betätigung der Bremseinheit und/oder der Lenkeinheit verwendet werden. Vorzugsweise ist die Unterstützungseinheit dazu vorgesehen, die Betätigungskraft, insbesondere über das Fluidsystem, auf das Betätigungselement der Lenkeinheit und/oder auf das Bremselement zu übertragen.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest ein, insbesondere das vorher genannte, Kolbenelement umfasst, wobei die Unterstützungseinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Kolbenelement zu einem Betätigen der Lenkeinheit mit der Betätigungskraft zu beaufschlagen, wobei das Kolbenelement dazu vorgesehen ist, bei einer Beaufschlagung durch die Unterstützungseinheit die Lenkeinheit direkt zu betätigen. Es kann eine vorteilhaft einfache und kompakte Ausgestaltung der Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden. Es kann eine vom Aktorelement vorteilhaft unabhängige Ausgestaltung der Unterstützungseinheit zur Übertragung der Betätigungskraft ermöglicht werden. Vorzugsweise ist die Unterstützungseinheit, insbesondere ein Kraftübertragungselement der Unterstützungseinheit, zumindest fluidtechnisch mit dem Kolbenelement verbunden. Insbesondere ist das Kraftübertragungselement angetrieben und bewegbar ausgebildet. Bevorzugt ist das Kraftübertragungselement dazu vorgesehen, die Betätigungskraft in Form einer mechanischen Energie zu übertragen. Vorzugsweise umfasst die Unterstützungseinheit zumindest ein Antriebselement, welches dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie umzuwandeln. Bevorzugt ist das Antriebselement dazu vorgesehen, das Kraftübertragungselement in einer Bewegung zur Übertragung der Betätigungskraft anzutreiben. Es ist aber auch denkbar, dass die Unterstützungseinheit dazu vorgesehen ist, die Betätigungskraft direkt, insbesondere mittels einer mechanischen Kraftübertragung, auf das Kolbenelement zu übertragen, wobei insbesondere das Antriebselement und/oder das Kraftübertragungselement an dem Kolbenelement angeordnet sind.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Unterstützungseinheit zumindest teilweise als eine hydraulische oder als eine pneumatische Pumpe ausgebildet ist. Es kann eine vorteilhaft einfache und kompakte Ausgestaltung der Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden, insbesondere da die Unterstützungseinheit in das Fluidsystem integriert werden kann. Es kann eine vorteilhaft geringe Anzahl an Bauteilen und dadurch vorteilhaft geringe Herstellungs- und Montagekosten ermöglicht werden. Insbesondere ist das Kraftübertragungselement als ein Förderelement ausgebildet, beispielsweise als ein Pumpenkolben, eine Pumpenschaufel, ein Pumpenrad oder ein anderes, einem Fachmann sinnvoll erscheinendes Förderelement einer Pumpe. Vorzugsweise ist die Unterstützungseinheit dazu vorgesehen, die Betätigungskraft über das Fluidsystem auf das Kolbenelement zu übertragen. Bevorzugt ist die Unterstützungseinheit, insbesondere das Antriebselement und/oder das Kraftübertragungselement, dazu vorgesehen, zur Übertragung der Betätigungskraft an das Kolbenelement, an die Bremseinheit, insbesondere das Bremselement, und/oder an die Lenkeinheit, insbesondere das Betätigungselement, ein Fluid, insbesondere Luft oder ein anderes Gas und/oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit, zu verdichten. Vorzugsweise ist das Fluidsystem dazu vorgesehen, die Betätigungskraft der Unterstützungseinheit zu einem Betätigen der Bremseinheit und/oder der Lenkeinheit, insbesondere über das Fluid, an das Kolbenelement, an die Bremseinheit, insbesondere das Bremselement, und/oder an die Lenkeinheit, insbesondere das Betätigungselement, zu übertragen.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest eine, insbesondere die vorher genannte, Schalteinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Unterstützungseinheit fluidtechnisch mit der Bremseinheit, insbesondere dem Bremselement, und/oder einem, insbesondere dem vorher genannten, Kolbenelement der Aktoreinheit zu verbinden. Es kann eine vorteilhaft einfache und kompakte Ausgestaltung der Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden, insbesondere da die Unterstützungseinheit in das Fluidsystem integriert werden kann. Es kann über die Schalteinheit eine vorteilhaft zentrale Steuerung der Aktuierungsvorrichtung ermöglicht werden, insbesondere da die Unterstützungseinheit zum Betätigen der Bremseinheit und/oder der Lenkeinheit über die Schalteinheit zugeschaltet werden kann. Die Schalteinheit umfasst vorzugsweise zumindest ein weiteres Schaltventilelement, welches insbesondere schaltbar und/oder steuerbar ausgebildet ist. Das weitere Schaltventilelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die Unterstützungseinheit fluidtechnisch und schaltbar mit der Bremseinheit, insbesondere dem Bremselement, und/oder dem Kolbenelement der Aktoreinheit zu verbinden. Bevorzugt ist das weitere Schaltventilelement dazu vorgesehen, in zumindest einem, insbesondere weiteren, Betriebszustand eine fluidtechnische Verbindung zwischen der Unterstützungseinheit und der Bremseinheit, insbesondere dem Bremselement, und/oder dem Kolbenelement der Aktoreinheit zu trennen. Insbesondere ist das zumindest eine weitere Schaltventilelement als Teil des Fluidsystems ausgebildet und vorzugsweise über zumindest ein Leitungselement des Fluidsystems fluidtechnisch mit dem Bremselement und/oder dem Kolbenelement verbunden. Besonders bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, das weitere Schaltventilelement, insbesondere in Abhängigkeit von einer angeforderten Lenkleistung, einer angeforderten Bremsleistung und/oder von einer Funktion des Aktorelements, beispielsweise einem Störzustand und/oder einem deaktivierten Zustand des Aktorelements, zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, die Unterstützungseinheit, insbesondere das Antriebselement der Unterstützungseinheit, in Abhängigkeit von einer benötigten Betätigungskraft zu steuern und/oder zu regeln, wobei insbesondere eine Leistungskenngröße der Unterstützungseinheit, insbesondere des Antriebselements, eingestellt wird. Insbesondere ist einer Vielzahl von Werten der Betätigungskraft jeweils zumindest ein Wert der Leistungskenngröße der Unterstützungseinheit, insbesondere des Antriebselements, zugeordnet, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, die Leistungskenngröße in Abhängigkeit von einer benötigten Betätigungskraft einzustellen. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, die benötigte Betätigungskraft in Abhängigkeit von Signalen des Bremsbetätigungselements des Fahrzeugs und/oder des Lenkbetätigungselement des Fahrzeugs, des Aktorelements und/oder eines, insbesondere vorrichtungsexternen, Kontrollsystems des Fahrzeugs zu ermitteln. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Schalteinheit zumindest zwei weitere Schaltventilelemente, wobei ein erstes weiteres Schaltventilelement, insbesondere fluidtechnisch, zwischen der Bremseinheit und der Unterstützungseinheit angeordnet ist und ein zweites weiteres Schaltventilelement, insbesondere fluidtechnisch, zwischen der Lenkeinheit und der Unterstützungseinheit angeordnet ist. Bevorzugt ist das zweite weitere Schaltventilelement, insbesondere fluidtechnisch, zwischen dem Kolbenelement und/oder dem Fluidkanal, in dem das Kolbenelement angeordnet ist, und der Unterstützungseinheit angeordnet. Insbesondere ist das erste weitere Schaltventilelement dazu vorgesehen, eine Übertragung der Betätigungskraft zum Betätigen der Bremseinheit zu schalten. Bevorzugt ist das zweite weitere Schaltventilelement dazu vorgesehen, eine Übertragung der Betätigungskraft zum Betätigen der Lenkeinheit zu schalten.
  • Vorzugsweise existiert ein Verfahren zu einem Bremsen und einem Lenken zumindest eines Rads, insbesondere zu einer Einzelradsteuerung eines Rads, eines Fahrzeugs mittels zumindest einer erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtung. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Lenkeinheit mittels des Aktorelements direkt betätigt. Bevorzugt wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere während einem Betätigen der Lenkeinheit und/oder unabhängig von einem Betätigen der Lenkeinheit, die Bremseinheit mittels des Aktorelements betätigt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt das Rad mittels der betätigten, insbesondere rein elektrisch gesteuerten, Bremseinheit gebremst. Bevorzugt wird in zumindest einem Verfahrensschritt das Rad mittels der betätigten, insbesondere rein elektrisch gesteuerten, Lenkeinheit gelenkt, wobei insbesondere der Lenkeinschlag des Rads eingestellt wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere zusätzlich oder alternativ zum Aktorelement, mittels der Unterstützungseinheit die Betätigungskraft zum Betätigen der Bremseinheit und/oder der Lenkeinheit zur Verfügung gestellt.
  • Durch die Ausgestaltung des Verfahrens kann vorteilhaft ein zu einem Bremsen und einem Lenken kombinierter Aktor ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft kompakte Aktuierungsvorrichtung zum Bremsen und Lenken ermöglicht werden, die insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig im Nahbereich des Rads angeordnet werden kann. Dadurch kann vorteilhaft Bauraum zwischen Rädern des Fahrzeugs eingespart werden. Es kann eine vorteilhaft geringe Anzahl an verschiedenen Bauteilen ermöglicht werden, da das Aktorelement die Lenkeinheit direkt, insbesondere ohne zusätzliche Übertragungselemente, betätigen kann. Es können vorteilhaft geringe Herstellungs- und/oder Montagekosten erreicht werden. Insbesondere durch eine kompakte Anordnung am Rad, kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Wartung, Montage und/oder Demontage der Aktuierungsvorrichtung erreicht werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, mit zumindest einem Rad, insbesondere zumindest zwei Rädern, und mit zumindest einer erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtung vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst insbesondere die Steuereinheit, welche insbesondere elektrisch mit der Aktuierungsvorrichtung verbunden ist. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, das Aktorelement zu steuern und/oder zu regeln. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit mit zumindest einem Bremsbetätigungselement des Fahrzeugs und/oder mit zumindest einem Lenkbetätigungselement des Fahrzeugs verbunden. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, das Aktorelement in Abhängigkeit von Betätigungssignalen des Bremsbetätigungselements und/oder des Lenkbetätigungselements zu steuern und/oder zu regeln. Unter einem „Elektrofahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug verstanden werden, welches zumindest einen Elektromotor umfasst, der zu einer Fortbewegung des Fahrzeugs vorgesehen ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fahrzeugs kann vorteilhaft ein zu einem Bremsen und einem Lenken kombinierter Aktor ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft kompakte Aktuierungsvorrichtung zum Bremsen und Lenken ermöglicht werden, die insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig im Nahbereich des Rads angeordnet werden kann. Dadurch kann vorteilhaft Bauraum zwischen Rädern des Fahrzeugs eingespart werden. Es kann eine vorteilhaft geringe Anzahl an verschiedenen Bauteilen ermöglicht werden, da das Aktorelement die Lenkeinheit direkt, insbesondere ohne zusätzliche Übertragungselemente, betätigen kann. Es können vorteilhaft geringe Herstellungs- und/oder Montagekosten erreicht werden. Insbesondere durch eine kompakte Anordnung am Rad, kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Wartung, Montage und/oder Demontage der Aktuierungsvorrichtung erreicht werden.
  • Die erfindungsgemäße Aktuierungsvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Fahrzeug sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Aktuierungsvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Fahrzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
  • Figurenliste
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • 1 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit zwei erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtungen zu einem Bremsen und einem Lenken jeweils eines Rads des Fahrzeugs,
    • 2 eine schematische Detailansicht einer der erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtungen,
    • 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs eines Verfahrens zu einem Bremsen und einem Lenken des Rads mittels der erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtung,
    • 4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtung zu einem Bremsen und einem Lenken eines Rads eines Fahrzeugs,
    • 5 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtung zu einem Bremsen und einem Lenken eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Unterstützungseinheit und
    • 6 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs einer alternativen Ausgestaltung eines Verfahrens zu einem Bremsen und einem Lenken des Rads mittels der weiteren alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aktuierungsvorrichtung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein schematischer Querschnitt eines als Kraftfahrzeug, insbesondere Automobil, ausgebildeten Fahrzeugs 10a gezeigt. Das Fahrzeug 10a umfasst vier Räder 12a, 14a, wobei zwei Räder 12a als Vorderräder und zwei andere Räder 14a als Hinterräder ausgebildet sind. Das Fahrzeug 10a umfasst zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a jeweils zu einem Bremsen und einem Lenken eines Rads 12a, 14a der vier Räder 12a, 14a, insbesondere jeweils eines der Vorderräder. Die Aktuierungsvorrichtungen 16a sind jeweils zu einer Einzelradsteuerung eines der Räder 12a vorgesehen. Es sind aber auch Ausgestaltungen der Aktuierungsvorrichtung 16a in Kombination mit einer Spurstange eines Fahrzeugs 10a denkbar, welche insbesondere zwei Räder 12a, 14a verbindet. Das Fahrzeug 10a umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinheit 18a, die dazu vorgesehen ist, ein Bremsen und ein Lenken der zwei als Vorderräder ausgebildeten Räder 12a über die zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a zu steuern und/oder zu regeln. Es ist aber auch denkbar, dass jede Aktuierungsvorrichtung 16a eine Steuer- und/oder Regeleinheit umfasst, welche insbesondere elektrisch und/oder elektronisch miteinander und/oder mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 18a des Fahrzeugs 10a verbunden sind. Das Fahrzeug 10a umfasst ein Fahrgestell 20a, welches Aufhängungen für die vier Räder 12a, 14a umfasst, welche insbesondere in der 1 nicht gezeigt sind. Das Fahrzeug 10a weist eine Karosserie 22a auf, die auf dem Fahrgestell 20a angeordnet ist. Es sind auch andere Ausgestaltungen des Fahrzeugs 10a denkbar, beispielsweise mit einer von zwei unterschiedlichen Anzahl von Aktuierungsvorrichtungen 16a und/oder mittels Aktuierungsvorrichtungen 16a bestückter Räder 12a und/oder mit einer von Vier verschiedenen Anzahl an Rädern 12a, 14a. Die zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a weisen jeweils eine rein elektrisch gesteuerte Bremseinheit 24a zu einem Bremsen eines Rads 12a auf. Die zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a weisen jeweils eine rein elektrisch gesteuerte Lenkeinheit 26a zum Lenken eines Rads 12a auf, wobei insbesondere die Lenkeinheit 26a zu einer Einstellung eines Lenkeinschlags des Rads 12a relativ zum Fahrgestell 20a und/oder der Karosserie 22a des Fahrzeugs 10a vorgesehen ist. Die Lenkeinheit 26a und die Bremseinheit 24a sind jeweils an dem Rad 12a angeordnet. Die Bremseinheit 24a ist als eine Hydraulik-Bremse ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Bremseinheit 24a denkbar, beispielsweise als eine Pneumatik-Bremse. Die Bremseinheit 24a weist ein Bremselement 28a auf, welches an dem Rad 12a angeordnet ist. Das Bremselement 28a ist dazu vorgesehen, über ein Fluid betätigt zu werden, wobei insbesondere das Rad 12a gebremst wird. Die Bremseinheit 24a, insbesondere das Bremselement 28a, ist dazu vorgesehen, das Rad 12a über eine angelegte Reibungskraft und/oder ein erzeugtes elektromagnetisches Feld zu bremsen. Es ist denkbar, dass die Bremseinheit 24a, insbesondere das Bremselement 28a, dazu vorgesehen ist, bei einem Bremsen des Rads 12a kinetische Energie von dem Rad 12a aufzunehmen. Bevorzugt ist die Bremseinheit 24a, insbesondere das Bremselement 28a, dazu vorgesehen, die von dem Rad 12a übertragene kinetische Energie in hydraulische, pneumatische, mechanische und/oder elektrische Energie umzuwandeln.
  • Die zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a umfassen jeweils eine Aktoreinheit 30a zu einem Betätigen der Bremseinheit 24a und der Lenkeinheit 26a. Die Aktoreinheit 30a ist dazu vorgesehen, zu einem Betätigen der rein elektrisch angesteuerten Bremseinheit 24a über elektrische und/oder elektronische Signale angesteuert zu werden, welche in Abhängigkeit von der Betätigung eines Bremsauslöseelements, beispielsweise eines Bremspedals, des Fahrzeugs 10a mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 18a bereitgestellt werden, wobei insbesondere das Bremsauslöseelement in der 1 nicht gezeigt ist. Die Aktuierungsvorrichtungen 16a, insbesondere die rein elektrisch gesteuerte Bremseinheit 24a und die Aktoreinheit 30a der Aktuierungsvorrichtungen 16a, sind jeweils als ein „brake-by-wire“-System ausgebildet. Die Aktoreinheit 30a ist dazu vorgesehen, zu einem Betätigen der rein elektrisch gesteuerten Lenkeinheit 26a über elektrische und/oder elektronische Signale angesteuert zu werden, welche in Abhängigkeit von der Betätigung eines Lenkbetätigungselements, beispielsweise eines Lenkrads, des Fahrzeugs 10a mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 18a bereitgestellt werden, wobei insbesondere das Lenkbetätigungselement in der 1 nicht gezeigt ist. Die Aktuierungsvorrichtungen 16a, insbesondere die rein elektrisch gesteuerte Lenkeinheit 26a und die Aktoreinheit 30a der Aktuierungsvorrichtungen 16a, sind jeweils als ein „steer-by-wire“-System ausgebildet. Die Aktuierungsvorrichtungen 16a sind jeweils dazu vorgesehen, das Rad 12a in zumindest einem Betriebszustand zumindest im Wesentlichen unabhängig voneinander zu bremsen und zu lenken. Es ist denkbar, dass die Aktuierungsvorrichtungen 16a jeweils als ein Redundanz-System zusätzlich zu zumindest einer weiteren Aktuierungsvorrichtung des Fahrzeugs 10a vorgesehen sind, welche insbesondere zu einem Bremsen und/oder zu einem Lenken des Rads vorgesehen ist. Die Aktuierungsvorrichtungen 16a sind jeweils elektrisch und elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 18a des Fahrzeugs 10a verbunden.
  • In 2 ist eine schematische Detailansicht einer der zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a des Fahrzeugs 10a gezeigt. Die Aktoreinheit 30a umfasst ein als Elektromotor ausgebildetes Aktorelement 32a, welches dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit 26a und der Bremseinheit 24a umzuwandeln. Insbesondere ist das Aktorelement 32a als ein bürstenloser Gleichstrom- oder Wechselstrommotor ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Aktorelements 32a denkbar, beispielsweise als Hohlwellenmotor o. dgl. Insbesondere ist das Aktorelement 32a dazu vorgesehen, über einen elektrischen Wechselstrom eine Bewegung zu induzieren und über diese Bewegung mittels einer mechanischen Kraftübertragung die Lenkeinheit 26a zu betätigen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18a ist dazu vorgesehen, zu einem Bremsen und/oder Lenken des Rads 12a, das Aktorelement 32a zu steuern und/oder zu regeln. Das Aktorelement 32a ist dazu vorgesehen, die Lenkeinheit 26a direkt zu betätigen. Das Aktorelement 32a ist dazu vorgesehen, die Lenkeinheit 26a mittels der umgewandelten mechanischen Energie direkt zu betätigen. Die Lenkeinheit 26a ist dazu vorgesehen, über eine translatorische Bewegung den Lenkanschlag des Rads 12a einzustellen. Das Aktorelement 32a ist in einem Nahbereich 34a der Lenkeinheit 26a und des Rads 12a angeordnet. Das Aktorelement 32a ist über die Lenkeinheit 26a form- und/oder kraftschlüssig mit dem Rad 12a verbunden. Das Aktorelement 32a weist zu dem Rad 12a einen minimalen Abstand auf, der kleiner ist als minimale Abstände jeweils zu den anderen Rädern 12a, 14a des Fahrzeugs 10a. Es sind aber auch Ausgestaltungen der Lenkeinheit 26a mit einem rotatorisch wirkenden Einzelradsteller oder als eine by-wire Zentralsteller-Lenkung denkbar, wobei insbesondere die Aktuierungsvorrichtung 16a zu einem Lenken und Bremsen von zwei miteinander verbundenen Rädern 12a, 14a vorgesehen ist.
  • Die Lenkeinheit 26a umfasst ein mechanisches Betätigungselement 36a, welches dazu vorgesehen ist, mittels der über das Aktorelement 32a umgewandelten mechanischen Energie bewegt zu werden, und welches form- und/oder kraftschlüssig mit dem Aktorelement 32a verbunden ist. Das Betätigungselement 36a ist als ein Lenksteller ausgebildet, der an einem Ende mit dem Fahrgestell 20a verbunden ist und an einem, insbesondere dem Ende gegenüberliegenden, weiteren Ende mit dem Rad 12a verbunden ist. Das Betätigungselement 36a ist dazu vorgesehen, über eine translatorische Bewegung einen Lenkeinschlag des Rads 12a einzustellen. Das Aktorelement 32a ist dazu vorgesehen, das Betätigungselement 36a mittels der umgewandelten mechanischen Energie zu bewegen. Die Lenkeinheit 26a umfasst ein Gelenk 38a, das als Kugelgelenke ausgebildet ist. Das Gelenk 38a ist zu einer beweglichen Lagerung des Betätigungselements 36a an dem Rad 12a vorgesehen. Die Lenkeinheit umfasst ein Lagerelement 40a zu einer beweglichen Lagerung des Betätigungselements 36a an dem Fahrgestell 20a des Fahrzeugs 10a. Das Lagerelement 40a ist als ein Gummilager ausgebildet. Das Lagerelement 40a ist dazu vorgesehen, eine Rotation zumindest des Betätigungselements 36a um eine Bewegungsachse 42a und/oder eine Längsachse des Betätigungselements 36a, insbesondere relativ zu dem Fahrgestell 20a zu blockieren und/oder zu verhindern. Das Aktorelement 32a ist über das Betätigungselement 36a und das Gelenk 38a form- und/oder kraftschlüssig mit der Lenkeinheit 26a verbunden. Das Betätigungselement 36a ist mittels des Aktorelements 32a zu einem Lenken des Rads 12a entlang der Bewegungsachse 42a bewegbar.
  • Die Aktoreinheit 30a umfasst zum Betätigen der Bremseinheit 24a ein Kolbenelement 44a, welches dazu vorgesehen ist, mittels der über das Aktorelement 32a umgewandelten mechanischen Energie bewegt zu werden und über eine Bewegung ein Fluid zu verdichten. Das Betätigungselement 36a und das Kolbenelement 44a sind miteinander verbunden, wobei das Kolbenelement 44a bei einer Bewegung des Betätigungselements 36a innerhalb eines Fluidkanals 46a, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse 42a, bewegt wird. Das Kolbenelement 44a ist dazu vorgesehen, bei einer Bewegung des Betätigungselements 36a zum Lenken des Rads 12a das Fluid zu verdichten. Die Aktuierungsvorrichtung 16a weist ein Fluidsystem 48a zur Betätigung der Bremseinheit 24a auf. Das Kolbenelement 44a ist zumindest teilweise in dem Fluidkanal 46a des Fluidsystems 48a angeordnet. Die Aktoreinheit 30a und die Bremseinheit 24a bilden in zumindest einem Betriebszustand einen geschlossenen Fluidkreislauf. Das Kolbenelement 44a ist dazu vorgesehen, sich bei einer translatorischen Bewegung des Betätigungselements 36a mittels des Aktorelements 32a innerhalb des Fluidkanals 46a zu bewegen und über die translatorische Bewegung das Fluid, welches insbesondere innerhalb des Fluidkanals 46a angeordnet ist, zu verdichten. Das Kolbenelement 44a ist mittels des Gelenks 38a und des Lagerelements 40a über das Betätigungselement 36a relativ zu dem Rad 12a und dem Fahrgestell 20a des Fahrzeugs 10a beweglich gelagert. Das Kolbenelement 44a ist mittels des Aktorelements 32a und des Betätigungselements 36a zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse 42a des Betätigungselements 36a bewegbar.
  • Die Aktoreinheit 30a umfasst eine Übertragungseinheit 50a, die dazu vorgesehen ist, eine Rotationsbewegung des Aktorelements 32a in eine translatorische Bewegung umzuwandeln und die translatorische Bewegung auf das Betätigungselement 36a und/oder das Kolbenelement 44a zu übertragen. Die Übertragungseinheit 50a ist als ein Riemengetriebe ausgebildet, welches das Aktorelement 32a und das Betätigungselement 36a form- und kraftschlüssig verbindet. Die Übertragungseinheit 50a umfasst ein Kugelgewinde 52a, welches dazu vorgesehen ist, eine Rotationsbewegung des Aktorelements 32a auf das Betätigungselement 36a und das Kolbenelement 44a zu übertragen, wobei insbesondere das Betätigungselement 36a und das Kolbenelement 44a translatorisch bewegt werden. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Übertragungseinheit 50a denkbar, beispielsweise als ein Stirnradgetriebe, ein Planetengetriebe, ein Schneckengetriebe in Kombination mit einem Ritzel-Zahnstangen-Getriebe o. dgl.
  • Die Aktoreinheit 30a umfasst ein Speicherelement 54a, wobei die Aktoreinheit 30a derart ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil der mittels des Aktorelements 32a umgewandelten mechanischen Energie bei einer Betätigung der Lenkeinheit 26a für eine, insbesondere zukünftige, Betätigung der Bremseinheit 24a in dem Speicherelement 54a gespeichert wird. Das Speicherelement 54a ist dazu vorgesehen, den Teil der mittels des Aktorelements 32a umgewandelten mechanischen Energie als pneumatische oder hydraulische Energie zu speichern. Das Speicherelement 54a ist als ein hydraulischer Druckbehälter ausgebildet. Das Speicherelement 54a umfasst eine Einlassöffnung 56a und eine Auslassöffnung 58a. Die Aktoreinheit 30a umfasst ein Ventilelement 60a, wobei das Ventilelement 60a an der Auslassöffnung 58a des Speicherelements 54a angeordnet ist. Das Ventilelement 60a ist dazu vorgesehen, bei einem Öffnen mittels der im Speicherelement 54a gespeicherten Energie die Bremseinheit 24a zu betätigen. Das Ventilelement 60a ist als ein elektronisch steuerbares Regelventil ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Speicherelements 54a und/oder des Ventilelements 60a denkbar. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18a ist dazu vorgesehen, das Ventilelement 60a, insbesondere zu einem Bremsen des Rads 12a, von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand zu schalten. Insbesondere ist das Ventilelement 60a dazu vorgesehen, das verdichtete Fluid innerhalb des Speicherelements 54a zu halten. Das Speicherelement 54a und das Ventilelement 60a sind als Teil des Fluidsystems 48a ausgebildet. Das Ventilelement 60a ist, insbesondere fluidtechnisch, mit der Bremseinheit 24a verbunden. Das Speicherelement 54a ist über das Ventilelement 60a, insbesondere fluidtechnisch, mit der Bremseinheit 24a verbunden. Die Bremseinheit 24a ist dazu vorgesehen, das Rad 12a mittels des Fluids, welches insbesondere von dem Speicherelement 54a und dem Kolbenelement 44a zu der Bremseinheit 24a befördert wird, und/oder einer durch das Fluid übertragenen Druckwelle, zu bremsen. Die Bremseinheit 24a ist als Teil des Fluidsystems 48a ausgebildet und zumindest teilweise, insbesondere kraftschlüssig und/oder fluidtechnisch, mit dem Fluidsystem 48a verbunden. Die Bremseinheit 24a ist dazu vorgesehen, bei einem Betätigen der Bremseinheit 24a verwendetes Fluid an die Aktoreinheit 30a, insbesondere den Fluidkanal 46a und/oder das Speicherelement 54a, zurückzuführen. Das Fluidsystem 48a umfasst ein Drosselelement 62a, welches, insbesondere fluidtechnisch, zwischen dem Fluidkanal 46a und dem Speicherelement 54a angeordnet ist. Das Drosselelement 62a ist an der Einlassöffnung 56a des Speicherelements 54a angeordnet. Das Drosselelement 62a ist dazu vorgesehen, einen Rückfluss des Fluids aus dem Speicherelement 54a in den Fluidkanal 46a zu reduzieren und/oder zu begrenzen. Beispielsweise ist das Drosselelement 62a als eine Reduzierung, als eine Drossel-Klappe, als ein gesteuertes und/oder einstellbares Ventil o. dgl. ausgebildet.
  • Die Aktoreinheit 30a umfasst eine Schalteinheit 64a, die dazu vorgesehen ist, eine Energieübertragung des Aktorelements 32a zur Betätigung der Bremseinheit 24a zu steuern, wobei die Schalteinheit 64a dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine Verdichtung des Fluids durch das Kolbenelement 44a zu überbrücken. Die Schalteinheit 64a umfasst zwei Schaltventilelemente 66a, welche insbesondere schaltbar und/oder steuerbar ausgebildet sind. Die zwei Schaltventilelemente 66a sind als 3/2-Wegeventile ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Schaltventilelemente 66a denkbar. Die Schalteinheit 64a ist als Teil des Fluidsystems 48a ausgebildet. Die Schalteinheit 64a, insbesondere die zwei Schaltventilelemente 66a, ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand zwei Fluidöffnungen 68a des Fluidkanals 46a, in dem das Kolbenelement 44a angeordnet ist, insbesondere fluidtechnisch, miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit 64a, insbesondere die zwei Schaltventilelemente 66a, ist dazu vorgesehen, das Betätigungselement 36a und das Kolbenelement 44a von dem Fluidsystem 48a zu entkoppeln. Die Schalteinheit 64a, insbesondere die zwei Schaltventilelemente 66a, ist dazu vorgesehen, eine Verdichtung des Fluids durch das Kolbenelement 44a bei einer Bewegung des Betätigungselements 36a und des Kolbenelements 44a zumindest im Wesentlichen zu verhindern. Die Schaltventilelemente 66a sind jeweils, insbesondere fluidtechnisch, mit einer der zwei Fluidöffnungen 68a des Fluidkanals 46a verbunden. Die Schaltventilelemente 66a sind, insbesondere unabhängig von dem Fluidkanal 46a, insbesondere fluidtechnisch, miteinander verbunden. Die zwei Schaltventilelemente 66a sind, insbesondere fluidtechnisch, mit dem Speicherelement 54a verbunden. Die Aktoreinheit 30a ist dazu vorgesehen, Energie lediglich in einem Teillastbereich der Lenkeinheit 26a an das Speicherelement 54a zu übertragen. Beispielsweise bei Parkvorgängen des Fahrzeugs 10a im Stand und/oder bei einem erhöhten Lenkwiderstand des Rads 12a ist die Aktoreinheit 30a dazu vorgesehen, die mittels des Aktorelements 32a umgewandelte mechanische Energie zumindest größtenteils, insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig, zu einem Betätigen der Lenkeinheit 26a an das Betätigungselement 36a zu übertragen.
  • Die zwei Schaltventilelemente 66a weisen jeweils zwei Schaltzustände auf. Die zwei Schaltventilelemente 66a weisen jeweils drei Fluidverbindungen 70a, 72a auf, insbesondere einen Fluideingang 70a und zwei Fluidausgänge 72a. Eine Fluidverbindung 70a der drei Fluidverbindungen 70a, 72a, insbesondere der Fluideingang 70a, der zwei Schaltventilelemente 66a ist, insbesondere fluidtechnisch, jeweils mit dem Fluidkanal 46a verbunden. Eine weitere Fluidverbindung 72a der drei Fluidverbindungen 70a, 72a, insbesondere ein Fluidausgang 72a der zwei Fluidausgänge 72a, der zwei Schaltventilelemente 66a ist, insbesondere fluidtechnisch, jeweils mit dem Speicherelement 54a verbunden. Eine andere Fluidverbindung 72a der drei Fluidverbindungen 70a, 72a, insbesondere ein weiterer Fluidausgang 72a der zwei Fluidausgänge 72a, der zwei Schaltventilelemente 66a ist, insbesondere fluidtechnisch, jeweils mit der Bremseinheit 24a, insbesondere einem Auffangbehälter 74a des Fluidsystems 48a zu einem Auffangen von aus der Bremseinheit 24a zurückgeführtem Fluid, verbunden.
  • Die Aktoreinheit 30a ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die Bremseinheit 24a zumindest im Wesentlichen unabhängig von einem Betätigen der Lenkeinheit 26a zu betätigen. Vorzugsweise sind das Kolbenelement 44a und das Betätigungselement 36a bei Mikrobewegungen relativ zueinander einer maximalen Erstreckung des Betätigungselements 36a und/oder des Kolbenelements 44a, funktional entkoppelt voneinander ausgebildet. Die Aktoreinheit 30a ist derart ausgebildet, dass bei Microbewegungen des Kolbenelements 44a relativ zum Betätigungselement 36a das Betätigungselement 36a unbewegt bleibt und/oder eine Einstellung des Lenkeinschlags zumindest im Wesentlichen verhindert wird. Die Lenkeinheit 26a umfasst ein Dämpfungselement 76a, welches zumindest teilweise zwischen dem Betätigungselement 36a und dem Rad 12a angeordnet ist und insbesondere das Betätigungselement 36a und das Rad 12a miteinander verbindet. Das Dämpfungselement 76a ist als Teil des Gelenks 38a ausgebildet. Die Aktoreinheit 30a ist dazu vorgesehen, insbesondere unabhängig von einer Betätigung der Lenkeinheit 26a und/oder falls der Lenkeinschlag des Rads 12a unverändert bleibt, mittels zyklischer translatorischer Microbewegungen des Aktorelements 32a und/oder des Kolbenelements 44a mechanische Energie in hydraulische oder pneumatische Energie umzuwandeln und in dem Speicherelement 54a zu speichern. Die Bremseinheit 24a umfasst ein Rückfuhrventil 78a, welches dazu vorgesehen ist, einen Fluidstrom von der Bremseinheit 24a an die Aktoreinheit 30a zu regeln. Insbesondere ist das Rückfuhrventil 78a mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 18a schaltbar und/oder steuerbar.
  • Es ist denkbar, dass die Aktoreinheit 30a eine Zuleitung zu einem Befüllen des Speicherelements 54a mittels einer externen Einheit, insbesondere einer externen Pumpe, umfasst, welche jedoch in den Figuren nicht gezeigt ist. Vorzugsweise sind/ist die Zuleitung und/oder ein Befüllen des Speicherelements 54a dazu vorgesehen, durch undichte Stellen im Fluidsystem 48a, insbesondere der Aktoreinheit 30a und/oder der Bremseinheit 24a, ausgetretenes Fluid zu ersetzen. Es ist auch denkbar, dass die Zuleitung und/oder das Befüllen des Speicherelements 54a dazu vorgesehen sind/ist, insbesondere in einer Notsituation, einem Systemfehler o. dgl., ein Betätigen der Bremseinheit 24a unabhängig von einer Betätigung der Lenkeinheit 26a und/oder einer Funktionalität des Aktorelements 32a zu gewährleisten. Besonders bevorzugt ist die Bremseinheit 24a, insbesondere das Bremselement 28a, dazu vorgesehen, mittels der von dem Rad 12a übertragenen kinetischen Energie ein Fluid zu verdichten und insbesondere der Aktoreinheit 30a und/oder dem Fluidsystem 48a zuzuführen. Vorzugsweise ist die Bremseinheit 24a dazu vorgesehen, bei einem Bremsen des Rads 12a Energie des Rads 12a aufzunehmen und elektrisch und/oder hydraulisch zu speichern und/oder an die Aktoreinheit 30a zurückzuführen. Zusätzlich ist denkbar, dass das Aktorelement 32a redundant ausgebildet ist, wobei die Aktoreinheit 30a zumindest ein weiteres Aktorelement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, insbesondere bei einem Ausfall, einer Fehlfunktion o. dgl. des Aktorelements 32a, die Lenkeinheit 26a und die Bremseinheit 24a zu betätigen. Insbesondere ist das weitere Aktorelement in den Figuren nicht gezeigt. Vorzugsweise ist das weitere Aktorelement dazu vorgesehen, die Lenkeinheit 26a direkt zu betätigen.
  • In 3 ist ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens 100a zu einem Bremsen und einem Lenken eines der, insbesondere mit einer der zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a bestückten, Räder 12a, insbesondere zu einer Einzelradsteuerung eines der Räder, des Fahrzeugs 10a mittels einer der zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a gezeigt. In einem Verfahrensschritt 102a des Verfahrens 100a wird, insbesondere in Abhängigkeit einer Betätigung des Lenkbetätigungselements durch einen Benutzer, ein elektronisches Signal von der Steuer- und/oder Regeleinheit 18a an die zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a übertragen, insbesondere zu einem Lenken der, insbesondere mit den zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a bestückten, Räder. In Abhängigkeit von dem elektronischen Signal wird das Aktorelement 32a zum Betätigen der Lenkeinheit 26a gesteuert, wobei das Aktorelement 32a das Betätigungselement 36a translatorisch entlang der Bewegungsachse 42a des Betätigungselements 36a bewegt. Mittels der translatorischen Bewegung des Betätigungselements 36a erfolgt eine Einstellung des Lenkeinschlags des Rads 12a, insbesondere abhängig von einer Richtung der translatorischen Bewegung. Vorzugsweise wird in einem Verfahrensschritt des Verfahrens 100a, insbesondere dem Verfahrensschritt 102a, die Lenkeinheit 26a mittels des Aktorelements 32a direkt betätigt. In einem weiteren Verfahrensschritt 104a des Verfahrens 100a wird das Kolbenelement 44a mittels des Betätigungselements 36a translatorisch bewegt, wobei das Fluid verdichtet wird. Das verdichtete Fluid wird in dem Speicherelement 54a, insbesondere als hydraulische Energie gespeichert. In einem weiteren Verfahrensschritt 106a des Verfahrens 100a wird, insbesondere in Abhängigkeit einer Betätigung eines Bremsbetätigungselements, insbesondere eines Bremspedals, des Fahrzeugs 10a durch einen Benutzer, ein weiteres elektronisches Signal von der Steuer- und/oder Regeleinheit 18a an die zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a übertragen, insbesondere zu einem Bremsen der, insbesondere mit den zwei Aktuierungsvorrichtungen 16a bestückten, Räder 12a. In Abhängigkeit von dem weiteren elektronischen Signal, wird das Ventilelement 60a geöffnet, wobei insbesondere Fluid aus dem Speicherelement 54a zur Bremseinheit 24a strömt. Die Bremseinheit 24a wird durch das Fluid betätigt, wobei das Rad 12a mittels des Bremselements 28a gebremst wird. In einem Verfahrensschritt des Verfahrens 100a, insbesondere dem Verfahrensschritt 106a, wird die Bremseinheit 24a mittels des Aktorelements 32a betätigt, wobei insbesondere das Kolbenelement 44a zu einem Betätigen der Bremseinheit 24a mittels des Fluids über das Aktorelement 32a bewegt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt 108a des Verfahrens 100a wird das an die Bremseinheit 24a geleitete Fluid wieder zur Aktoreinheit 30a, insbesondere dem Fluidkanal 46a und/oder dem Speicherelement 54a, zurückgeführt.
  • In den 4 bis 6 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 des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 4 bis 6 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b oder c ersetzt.
  • In 4 ist eine alternative Ausgestaltung einer Aktuierungsvorrichtung 16b zu einem Bremsen und einem Lenken eines Rads 12b, insbesondere zu einer Einzelradsteuerung eines Rads 12b, eines Fahrzeugs 10b gezeigt. Die Aktuierungsvorrichtung 16b umfasst eine rein elektrisch gesteuerte Bremseinheit 24b zum Bremsen des Rads 12b, und eine rein elektrisch gesteuerte Lenkeinheit 26b zum Lenken des Rads 12b, insbesondere zu einer Einstellung eines Lenkeinschlags des Rads 12b. Die Aktuierungsvorrichtung 16b umfasst eine Aktoreinheit 30b zu einem Betätigen der Bremseinheit 24b und der Lenkeinheit 26b, wobei die Aktoreinheit 30b ein Aktorelement 32b umfasst, das dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit 26b und der Bremseinheit 24b umzuwandeln. Das Aktorelement 32b ist dazu vorgesehen, die Lenkeinheit 26b direkt zu betätigen. Die in der 4 dargestellte Aktuierungsvorrichtung 16b weist eine zumindest im Wesentlichen analoge Ausgestaltung zu den in der Beschreibung der 1 bis 3 beschriebenen Aktuierungsvorrichtungen 16a auf, so dass bezüglich einer Ausgestaltung der in der 4 dargestellten Aktuierungsvorrichtung 16b zumindest im Wesentlichen auf die Beschreibung der 1 bis 3 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu den in der Beschreibung der 1 bis 3 beschriebenen Aktuierungsvorrichtungen 16a sind ein Betätigungselement 36b der Lenkeinheit 26b und ein Kolbenelement 44b der Aktoreinheit 30b der in der 4 dargestellten Aktuierungsvorrichtung 16b einteilig ausgebildet, wobei das Kolbenelement 44b direkt, insbesondere über ein Gelenk 38b, mit dem Rad 12b verbunden ist. Vorzugsweise weist die Aktoreinheit 30b ein Übertragungselement 80a auf, welches dazu vorgesehen ist, mittels des Aktorelements 32b, zu einer Übertragung einer umgewandelten mechanischen Energie auf das Betätigungselement 36b, translatorisch bewegt zu werden. Das Übertragungselement 80a begrenzt einen Fluidkanal 46b, in dem das Kolbenelement 44b zumindest teilweise angeordnet ist. Das Übertragungselement 80b ist dazu vorgesehen, mittels einer über das Fluid in dem Fluidkanal 46b übertragenen Kraft, das Betätigungselement 36b und das Kolbenelement 44b, zu einem Lenken des Rads 12b translatorisch zu bewegen. Insbesondere ist das Betätigungselement 36b als Teil eines Fluidsystems 48b der Aktuierungsvorrichtung 16b ausgebildet. Das Betätigungselement 36b und das Kolbenelement 44b der Aktoreinheit 30b sind über das Fluid seriell gekoppelt ausgebildet. Die Aktoreinheit 30b umfasst eine Schalteinheit 64b, die dazu vorgesehen ist, insbesondere über eine Begrenzung eines Fluiddurchsatzes durch ein Kanalelement 82b, welches insbesondere zwischen zwei Fluidöffnungen 68b des Fluidkanals 46b angeordnet ist, eine Kraftübertragung von dem Übertragungselement 80b auf das Betätigungselement 36b und das Kolbenelement 44b mittels des Fluids zu regeln. Zusätzlich ist denkbar, dass die Schalteinheit 64b dazu vorgesehen ist, eine mittels des Aktorelements 32b umgewandelte mechanische Energie über das Übertragungselement 80b und das Kolbenelement 44b zumindest im Wesentlichen vollständig auf das Fluid zu übertragen, wobei insbesondere das Fluid in einem Speicherelement 54b der Aktoreinheit 30b verdichtet wird und insbesondere ein Lenkeinschlag des Rads 12b unverändert bleibt.
  • Die Schalteinheit 64b ist dazu vorgesehen, im Speicherelement 54b gespeicherte Energie über das Kolbenelement 44b zu einem Betätigen der Lenkeinheit 26b zurückzuführen. Die Schalteinheit 64b, insbesondere zwei Schaltventilelemente 66b der Schalteinheit 64b, ist dazu vorgesehen, das Kolbenelement 44b und das Betätigungselement 36b kraftschlüssig zu koppeln und/oder zu entkoppeln. Die zwei Schaltventilelemente 66b sind als 4/3-Wegeventile ausgebildet. Das Kolbenelement 44b ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand über die Schalteinheit 64b eine in dem Speicherelement 54b gespeicherte Energie in eine mechanische Energie umzuwandeln und zumindest teilweise auf das Betätigungselement 36b zu übertragen. Die Schalteinheit 64b ist dazu vorgesehen, über ein Ablassen des in dem Speicherelement 54b verdichteten Fluids über die Schaltventilelemente 66b in den Fluidkanal 46b, die im Speicherelement 54b gespeicherte hydraulische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, wobei insbesondere das Kolbenelement 44b und das Betätigungselement 36b zu einem Lenken des Rads 12b bewegt werden. Eine Auslassöffnung 58b des Speicherelements 54b ist fluidtechnisch direkt, insbesondere vor einem Ventilelement 60b der Aktoreinheit 30b, welches, insbesondere fluidtechnisch, zwischen dem Speicherelement 54b und der Bremseinheit 24b angeordnet ist, mit den zwei Schaltventilelementen 66b verbunden.
  • Die zwei Schaltventilelemente 66b weisen jeweils drei Schaltzustände auf. Die zwei Schaltventilelemente 66b weisen jeweils vier Fluidverbindungen 70b, 72b auf, insbesondere einen Fluideingang 70b und drei Fluidausgänge 72b. Eine Fluidverbindung 70b der vier Fluidverbindungen 70b, 72b, insbesondere der Fluideingang 70b, der zwei Schaltventilelemente 66b ist, insbesondere fluidtechnisch, jeweils mit dem Fluidkanal 46b verbunden. Eine weitere Fluidverbindung 72b der vier Fluidverbindungen 70b, 72b, insbesondere ein Fluidausgang 72b der drei Fluidausgänge 72b, der zwei Schaltventilelemente 66b ist, insbesondere fluidtechnisch, jeweils mit einer Einlassöffnung 56b des Speicherelements 54b verbunden, vor dem insbesondere ein Drosselelement 62b des Fluidsystems 48b angeordnet ist. Eine andere Fluidverbindung 72b der vier Fluidverbindungen 70b, 72b, insbesondere ein weiterer Fluidausgang 72b der drei Fluidausgänge 72b, der zwei Schaltventilelemente 66b ist, insbesondere fluidtechnisch, jeweils mit der Bremseinheit 24b, insbesondere einem Auffangbehälter 74b des Fluidsystems 48b zu einem Auffangen von aus der Bremseinheit 24b zurückgeführtem Fluid, verbunden. Eine weitere andere Fluidverbindung 72b der vier Fluidverbindungen 70b, 72b, insbesondere ein anderer Fluidausgang 72b der drei Fluidausgänge 72b, der zwei Schaltventilelemente 66b ist, insbesondere fluidtechnisch, jeweils mit der Auslassöffnung 58b des Speicherelements 54b verbunden.
  • In 5 ist eine weitere alternative Ausgestaltung einer Aktuierungsvorrichtung 16c zu einem Bremsen und einem Lenken eines Rads 12c, insbesondere zu einer Einzelradsteuerung eines Rads 12c, eines Fahrzeugs 10c gezeigt. Die Aktuierungsvorrichtung 16c umfasst eine rein elektrisch gesteuerte Bremseinheit 24c zum Bremsen des Rads 12c und eine rein elektrisch gesteuerte Lenkeinheit 26c zum Lenken des Rads 12c, insbesondere zu einer Einstellung eines Lenkeinschlags des Rads 12c. Die Aktuierungsvorrichtung 16c umfasst eine Aktoreinheit 30c zu einem Betätigen der Bremseinheit 24c und der Lenkeinheit 26c, wobei die Aktoreinheit 30c ein Aktorelement 32c umfasst, das dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit 26c und der Bremseinheit 24c umzuwandeln. Das Aktorelement 32c ist dazu vorgesehen, die Lenkeinheit 26c direkt zu betätigen. Die in der 5 dargestellte Aktuierungsvorrichtung 16c weist eine zumindest im Wesentlichen analoge Ausgestaltung zu den in der Beschreibung der 1 bis 4 beschriebenen Aktuierungsvorrichtungen 16a, 16b auf, so dass bezüglich einer Ausgestaltung der in der 5 dargestellten Aktuierungsvorrichtung 16c zumindest im Wesentlichen auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu den in der Beschreibung der 1 bis 4 beschriebenen Aktuierungsvorrichtungen 16a, 16b umfasst die Aktoreinheit 30c der in der 5 dargestellten Aktuierungsvorrichtung 16c eine Unterstützungseinheit 84c, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Betätigen der Bremseinheit 24c und/oder der Lenkeinheit 26c zusätzlich oder alternativ zum Aktorelement 32c eine Betätigungskraft zur Verfügung zu stellen. Die Unterstützungseinheit 84c ist als eine hydraulische Pumpe ausgebildet. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen der Unterstützungseinheit 84c als pneumatische Pumpe denkbar, insbesondere als Teil eines pneumatischen Fluidsystems 48c der Aktuierungsvorrichtung 16c.
  • Die Unterstützungseinheit 84c ist dazu vorgesehen, die Betätigungskraft zumindest im Wesentlichen unabhängig von dem Aktorelement 32c aufzubringen, wobei insbesondere die durch die Unterstützungseinheit 84c zur Verfügung gestellte Betätigungskraft in einer Bewegung auf die Lenkeinheit 26c und/oder die Bremseinheit 24c übertragen wird, welche insbesondere nicht von dem Aktorelement 32c übertragen oder ausgeführt wird. Die Unterstützungseinheit 84c ist getrennt vom Aktorelement 32c ausgebildet, wobei insbesondere das Aktorelement 32c nicht als Teil der Unterstützungseinheit 84c ausgebildet ist. Die Unterstützungseinheit 84c und das Aktorelement 32c sind beabstandet voneinander angeordnet. Bevorzugt ist die Unterstützungseinheit 84c dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die Bremseinheit 24c und/oder die Lenkeinheit 26c mittels der Betätigungskraft unabhängig vom Aktorelement 32c zu betätigen, wobei insbesondere keine mechanische Energie von dem Aktorelement 32c auf die Lenkeinheit 26c und/oder die Bremseinheit 24c übertragen wird. Vorzugsweise ist die Unterstützungseinheit 84c dazu vorgesehen, in zumindest einem, insbesondere weiteren, Betriebszustand die Bremseinheit 24c und/oder die Lenkeinheit 26c mittels der Betätigungskraft zusammen mit dem Aktorelement 32c zu betätigen, wobei insbesondere die Betätigungskraft und eine vom Aktorelement 32c zur Verfügung gestellte mechanische Energie zur Betätigung der Bremseinheit 24c und/oder der Lenkeinheit 26c verwendet werden. Die Unterstützungseinheit 84c ist dazu vorgesehen, die Betätigungskraft, insbesondere über das Fluidsystem 48c der Aktuierungsvorrichtung 16c, auf ein Betätigungselement 36c der Lenkeinheit 26c und/oder auf ein Bremselement 28c der Bremseinheit 24c zu übertragen.
  • Die Unterstützungseinheit 84c umfasst ein Kraftübertragungselement 86c, das als ein Pumpenkolben ausgebildet ist. Die Aktoreinheit 30c umfasst ein Kolbenelement 44c, wobei die Unterstützungseinheit 84c dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Kolbenelement 44c zu einem Betätigen der Lenkeinheit 26c mit der Betätigungskraft zu beaufschlagen, wobei das Kolbenelement 44c dazu vorgesehen ist, bei einer Beaufschlagung durch die Unterstützungseinheit 84c die Lenkeinheit 26c direkt zu betätigen. Vorzugsweise ist die Unterstützungseinheit 84c, insbesondere das Kraftübertragungselement 86c, zumindest fluidtechnisch mit dem Kolbenelement 44c verbunden. Die Unterstützungseinheit 84c umfasst ein als Elektromotor ausgebildetes Antriebselement 88c, welches dazu vorgesehen ist, das Kraftübertragungselement 86c anzutreiben. Das Kraftübertragungselement 86c ist dazu vorgesehen, die Betätigungskraft in Form einer mechanischen Energie zu übertragen. Das Antriebselement 88c ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in eine mechanische Energie in Form der Betätigungskraft umzuwandeln. Das Antriebselement 88c ist dazu vorgesehen, das Kraftübertragungselement 86c in einer Bewegung zur Übertragung der Betätigungskraft anzutreiben. Alternativ ist denkbar, dass die Unterstützungseinheit 84c dazu vorgesehen ist, die Betätigungskraft direkt, insbesondere mittels einer mechanischen Kraftübertragung, auf das Kolbenelement 44c zu übertragen, wobei insbesondere das Antriebselement 88c und/oder das Kraftübertragungselement 86c an dem Kolbenelement 44c angeordnet sind und/oder angreifen. Die Unterstützungseinheit 84c ist dazu vorgesehen, die Betätigungskraft über das Fluidsystem 48c auf das Kolbenelement 44c zu übertragen. Bevorzugt ist die Unterstützungseinheit 84c , insbesondere das Antriebselement 88c und/oder das Kraftübertragungselement 86c, dazu vorgesehen, zur Übertragung der Betätigungskraft an das Kolbenelement 44c, an die Bremseinheit 24c, insbesondere das Bremselement 28c, und/oder an die Lenkeinheit 26c, insbesondere das Betätigungselement 36c, ein Fluid zu verdichten. Das Fluidsystem 48c ist dazu vorgesehen, die Betätigungskraft der Unterstützungseinheit 84c zu einem Betätigen der Bremseinheit 24c und/oder der Lenkeinheit 26c, insbesondere über das Fluid, an das Kolbenelement 44c, an die Bremseinheit 24c, insbesondere das Bremselement 28c, und/oder an die Lenkeinheit 26c, insbesondere das Betätigungselement 36c, zu übertragen.
  • Die Aktoreinheit 30c umfasst eine Schalteinheit 64c, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Unterstützungseinheit 84c fluidtechnisch mit der Bremseinheit 24c, insbesondere dem Bremselement 28c der Bremseinheit 24c, und/oder dem Kolbenelement 44c der Aktoreinheit 30c zu verbinden. Die Schalteinheit 64c umfasst eine Mehrzahl von Schaltventilelementen 66c zu einer selektiven Betätigung der Bremseinheit 24c mittels des Aktorelements 32c. Insbesondere sind die Schaltventilelemente 66c dazu vorgesehen, das das Fluid verdichtende Kolbenelement 44c fluidtechnisch mit der Bremseinheit 24c, insbesondere dem Bremselement 28c, zu verbinden. Die Schalteinheit 64c umfasst zwei weitere Schaltventilelemente 90c, 92c, welche insbesondere schaltbar und/oder steuerbar ausgebildet sind. Ein erstes weiteres Schaltventilelement 90c der zwei weiteren Schaltventilelemente 90c, 92c ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die Unterstützungseinheit 84c fluidtechnisch und schaltbar mit der Bremseinheit 24c, insbesondere dem Bremselement 28c, zu verbinden. Insbesondere ist das erste weitere Schaltventilelement 90c dazu vorgesehen, das Kolbenelement 44c und/oder einen Fluidkanal 46c, in welchem das Kolbenelement 44c angeordnet ist, fluidtechnisch mit der Bremseinheit 24c, insbesondere dem Bremselement 28c, zu verbinden. Vorzugsweise ist die Bremseinheit 24c über das erste weitere Schaltventilelement 90c mittels des Aktorelements 32c über das Kolbenelement 44c und/oder mittels der Unterstützungseinheit 84c betätigbar. Ein zweites weiteres Schaltventilelement 92c der zwei weiteren Schaltventilelemente 90c, 92c ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die Unterstützungseinheit 84c fluidtechnisch und schaltbar mit dem Kolbenelement 44c und/oder einem Fluidkanal 46c des Fluidsystems 48c, in welchem das Kolbenelement 44c angeordnet ist, zu verbinden. Insbesondere sind die zwei weiteren Schaltventilelemente 90c, 92c als Teil des Fluidsystems 48c ausgebildet und über Leitungselemente 94c und/oder ein Kanalelement 82c des Fluidsystems 48c fluidtechnisch mit der Bremseinheit 24c, insbesondere dem Bremselement 28c, oder mit dem Kolbenelement 44c und/oder mit dem Fluidkanal 46c des Fluidsystems 48c, in welchem das Kolbenelement 44c angeordnet ist, verbunden. Die Unterstützungseinheit 84c ist fluidtechnisch zwischen einem Auffangbehälter 74c des Fluidsystems 48c, welcher zu einem Auffangen von über die Bremseinheit 24c fließendem Fluid vorgesehen ist, und den zwei weiteren Schaltventilelementen 90c, 92c angeordnet. Vorzugsweise ist der Auffangbehälter 74c fluidtechnisch mit den Schaltventilelementen 66c verbunden und dazu vorgesehen, aus dem Fluidkanal 46c fließendes Fluid aufzunehmen, welches insbesondere nicht zu einer Betätigung der Bremseinheit 24c mittels des Aktorelements 32c vorgesehen ist.
  • Die Aktuierungsvorrichtung 16c umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinheit, welche insbesondere dazu eingerichtet ist, ein Bremsen und ein Lenken des Rades 12c über die Aktuierungsvorrichtung 16c, insbesondere das Aktorelement 32c und die Unterstützungseinheit 84c, zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist dazu eingerichtet, die weiteren Schaltventilelemente 90c, 92c, insbesondere in Abhängigkeit von einer angeforderten Lenkleistung, einer angeforderten Bremsleistung und/oder von einer Funktion und/oder einem Betriebszustand des Aktorelements 32c, beispielsweise einem Störzustand und/oder einem deaktivierten Zustand des Aktorelements 32c, zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist dazu eingerichtet, die Unterstützungseinheit 84c, insbesondere das Antriebselement 88c der Unterstützungseinheit 84c, in Abhängigkeit von einer benötigten Betätigungskraft zu steuern und/oder zu regeln, wobei insbesondere eine Leistungskenngröße der Unterstützungseinheit 84c, insbesondere des Antriebselements 88c, eingestellt wird. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist dazu eingerichtet, die benötigte Betätigungskraft in Abhängigkeit von Signalen eines Bremsbetätigungselements des Fahrzeugs 10c und/oder eines Lenkbetätigungselements des Fahrzeugs 10c, welche insbesondere in den Figuren nicht gezeigt sind, des Aktorelements 32c und/oder eines, insbesondere vorrichtungsexternen, Kontrollsystems des Fahrzeugs 10c zu ermitteln. Beispielsweise ist die Leistungskenngröße als eine elektrische Leistung oder als eine, eine elektrische Leistung vorgebende elektrische Größe, wie beispielsweise ein angelegter elektrischer Strom oder eine angelegte elektrische Spannung, der Unterstützungseinheit 84c, insbesondere des Antriebselements 88c, ausgebildet.
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine Ausgestaltung der Aktuierungsvorrichtung 16c mit der Unterstützungseinheit 84c und einem, insbesondere hydraulischen, Speicherelement, insbesondere analog zu oder ähnlich einem in den 1 bis 4 beschriebenen Speicherelement 54a, 54b, denkbar. Es ist denkbar, dass die Unterstützungseinheit 84c dazu vorgesehen ist, eine hydraulische Energie in dem Speicherelement zu speichern. Insbesondere ist denkbar, dass die Unterstützungseinheit 84c dazu vorgesehen ist, zumindest eine Speicherkenngröße des Speicherelements, wie beispielsweise einen Druck des gespeicherten Fluids, konstant zu halten und/oder periodisch auf einen vorgegebenen Wert der Speicherkenngröße einzustellen. Insbesondere können dadurch vorteilhaft geringe Anforderungen, insbesondere hinsichtlich einer Rechenleistung und/oder einer Überwachungsfrequenz, an die Steuer- und/oder Regeleinheit ermöglicht werden. Alternativ oder zusätzlich ist eine Ausgestaltung der Aktuierungsvorrichtung 16c, insbesondere des Fluidsystems 48c, als pneumatisches System denkbar, wobei insbesondere eine Rückführung des Fluids eingespart werden und/oder entfallen kann.
  • In 6 ist ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens 110c zu einem Bremsen und/oder einem Lenken eines, insbesondere mit der Aktuierungsvorrichtung 16c bestückten, Rades 12c, insbesondere zu einer Einzelradsteuerung des Rades 12c, des Fahrzeugs 10c mittels der Aktuierungsvorrichtung 16c gezeigt. In einem Verfahrensschritt 112c des Verfahrens 110c wird, insbesondere in Abhängigkeit von einer Betätigung des Lenkbetätigungselements durch einen Benutzer, mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit eine erforderliche Betätigungskraft zum Betätigen der Lenkeinheit 26c ermittelt. Vorzugsweise wird mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit in Abhängigkeit von einer Ausgestaltung des Aktorelements 32c, insbesondere einer maximalen Leistung des Aktorelements 32c, eine durch die Unterstützungseinheit 84c zu erbringende Betätigungskraft ermittelt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 114c des Verfahrens 110c wird mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit das Aktorelement 32c und/oder die Unterstützungseinheit 84c zum Betätigen der Lenkeinheit 26c über ein elektronisches Signal angesteuert. Insbesondere wird die ermittelte, zum Betätigen der Lenkeinheit 26c zu erbringende Betätigungskraft mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit zwischen dem Aktorelement 32c und der Unterstützungseinheit 84c aufgeteilt. Alternativ ist denkbar, dass, insbesondere falls die zum Betätigen der Lenkeinheit 26c erforderliche Betätigungskraft die maximale Leistung des Aktorelements 32c nicht übersteigt, lediglich das Aktorelement 32c mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit zum Betätigen der Lenkeinheit 26c angesteuert wird. Als ein weiteres alternatives Vorgehen ist denkbar, dass, insbesondere falls eine Störung am Aktorelement 32c vorliegt und/oder das Aktorelement 32c deaktiviert ist, lediglich die Unterstützungseinheit 84c mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit zum Betätigen der Lenkeinheit 26c angesteuert wird. In einem weiteren Verfahrensschritt 116c des Verfahrens 110c wird mittels der Unterstützungseinheit 84c, insbesondere des Antriebselements 88c der Unterstützungseinheit 84c, eine Betätigungskraft zur Verfügung gestellt und, insbesondere über das Kraftübertragungselement 86c, auf das Fluid im Fluidsystem 48c übertragen. In einem weiteren Verfahrensschritt 118c des Verfahrens 110c wird das zweite weitere Schaltventilelement 92c mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit zu einer fluidtechnischen Verbindung der Unterstützungseinheit 84c mit dem Kolbenelement 44c geschaltet, wobei insbesondere die Betätigungskraft auf das Kolbenelement 44c übertragen wird. Insbesondere wird das Kolbenelement 44c durch die von der Unterstützungseinheit 84c zur Verfügung gestellte Betätigungskraft translatorisch bewegt und überträgt eine Bewegung auf das Betätigungselement 36c der Lenkeinheit 26c, wobei insbesondere die Lenkeinheit 26c betätigt wird. Mittels der translatorischen Bewegung des Betätigungselements 36c erfolgt eine Einstellung des Lenkeinschlags des Rads 12c, insbesondere abhängig von einer Richtung der translatorischen Bewegung. Vorzugsweise wird in einem Verfahrensschritt des Verfahrens 110c, insbesondere dem Verfahrensschritt 118c, die Lenkeinheit 26c mittels des Aktorelements 32c zusätzlich zu der Betätigungskraft der Unterstützungseinheit 84c direkt betätigt.
  • Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass mittels des Aktorelements 32c und/oder der Unterstützungseinheit 84c, insbesondere zusammen oder einzeln, die Bremseinheit 24c betätigt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt 120c des Verfahrens 110c wird mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit eine benötigte Bremskraft zu einem Bremsen des Rades 12c und eine erforderliche Betätigungskraft zu einem Betätigen der Bremseinheit 24c ermittelt, wobei insbesondere die benötigte Bremskraft am Rad 12c zur Verfügung gestellt wird. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 122c des Verfahrens 110c wird das Aktorelement 32c und/oder die Unterstützungseinheit 84c mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit zum Betätigen der Bremseinheit 24c angesteuert. Vorzugsweise wird das Kolbenelement 44c mittels des Betätigungselements 36c translatorisch bewegt, wobei das Fluid verdichtet wird. Das verdichtete Fluid wird über das Fluidsystem 48c, insbesondere die Schaltventilelemente 66c, als hydraulische Energie an die Bremseinheit 24c, insbesondere das Bremselement 28c, übertragen. In einem Verfahrensschritt des Verfahrens 110c, insbesondere dem Verfahrensschritt 122c, wird mittels der Unterstützungseinheit 84c eine Betätigungskraft zum Betätigen der Bremseinheit 24c zur Verfügung gestellt und über das Fluidsystem 48c, insbesondere das erste weitere Schaltventilelement 90c, zum Betätigen der Bremseinheit 24c an die Bremseinheit 24c, insbesondere das Bremselement 28c, übertragen. Das erste weitere Schaltventilelement 90c wird mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit zum Betätigen der Bremseinheit 24c geschaltet, wobei eine über die Unterstützungseinheit 84c zur Verfügung gestellte Betätigungskraft und/oder eine über das Aktorelement 32c zur Verfügung gestellte Betätigungskraft, insbesondere über das Fluid, an die Bremseinheit 24c übertragen wird. Die Bremseinheit 24c wird durch das Fluid betätigt, wobei das Rad 12c mittels des Bremselements 28c gebremst wird. Alternativ ist denkbar, dass die Bremseinheit 24c lediglich über die Unterstützungseinheit 84c oder das Aktorelement 32c betätigt wird, wobei insbesondere das Aktorelement 32c, insbesondere das Kolbenelement 44c, über die Schaltventilelemente 66c fluidtechnisch von der Bremseinheit 24c getrennt wird oder insbesondere die Unterstützungseinheit 84c nicht zu einer Erzeugung einer Betätigungskraft über die Steuer- und/oder Regeleinheit angesteuert wird. Es ist auch denkbar, dass das Fluidsystem 48c ein weiteres Ventilelement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Unterstützungseinheit 84c fluidtechnisch von der Bremseinheit 24c, von dem ersten weiteren Schaltventilelement 90c und/oder von einem das erste weitere Schaltventilelement 90c und das Kolbenelement 44c verbindenden Leitungselement des Fluidsystems 48c zu trennen. Insbesondere ist eine Reihenfolge eines Bremsens und eines Lenkens des Rades 12c durch das Verfahren 110c beispielhaft beschrieben, wobei insbesondere ebenfalls ein gleichzeitiges Lenken und Bremsen des Rades 12c mittels der Aktuierungsvorrichtung 16c und/oder ein Bremsen des Rades 12c vor einem Lenken des Rades 12c denkbar ist.

Claims (15)

  1. Aktuierungsvorrichtung zu einem Bremsen und einem Lenken zumindest eines Rads (12a, 14a; 12b, 14b; 12c, 14c) eines Fahrzeugs (10a; 10b; 10c), mit zumindest einer Bremseinheit (24a; 24b, 24c) zum Bremsen des zumindest einen Rads (12a, 14a; 12b, 14b; 12c, 14c), mit zumindest einer Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) zum Lenken des zumindest einen Rads (12a, 14a; 12b, 14b; 12c, 14c) und mit einer Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) zu einem Betätigen der Bremseinheit (24a; 24b; 24c) und der Lenkeinheit (26a; 26b; 26c), wobei die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) ein Aktorelement (32a; 32b; 32c) umfasst, das dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in eine mechanische Energie zu einer Betätigung der Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) und der Bremseinheit (24a; 24b; 24c) umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorelement (32a; 32b; 32c) dazu vorgesehen ist, die Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) mittels der umgewandelten mechanischen Energie direkt zu betätigen, wobei die Betätigung der Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) ohne eine weitere Umwandlung der übertragenen mechanischen Energie, beispielsweise in hydraulische und/oder pneumatische Energie, erfolgt.
  2. Aktuierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) zumindest ein mechanisches Betätigungselement (36a; 36b; 36c) umfasst, welches dazu vorgesehen ist, mittels der über das Aktorelement (32a; 32b; 32c) umgewandelten mechanischen Energie bewegt zu werden, und welches form- und/oder kraftschlüssig mit dem Aktorelement (32a; 32b; 32c) verbunden ist.
  3. Aktuierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) zum Betätigen der Bremseinheit (24a; 24b; 24c) zumindest ein Kolbenelement (44a; 44b; 44c) umfasst, welches dazu vorgesehen ist, mittels der über das Aktorelement (32a; 32b; 32c) umgewandelten mechanischen Energie bewegt zu werden und über eine Bewegung ein Fluid zu verdichten.
  4. Aktuierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) zumindest ein Speicherelement (54a; 54b) umfasst, wobei die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) derart ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil der mittels des Aktorelements (32a; 32b; 32c) umgewandelten mechanischen Energie bei einer Betätigung der Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) für eine, insbesondere zukünftige, Betätigung der Bremseinheit (24a; 24b; 24c) in dem Speicherelement (54a; 54b) gespeichert wird.
  5. Aktuierungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30a; 30b) zumindest eine Übertragungseinheit (50a; 50b; 50c) umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Rotationsbewegung des Aktorelements (32a; 32b; 32c) in eine translatorische Bewegung umzuwandeln und die translatorische Bewegung auf das Betätigungselement (36a; 36b; 36c) und/oder das Kolbenelement (44a; 44b; 44c) zu übertragen.
  6. Aktuierungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) zumindest eine Schalteinheit (64a; 64b; 64c) umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Energieübertragung des Aktorelements (32a; 32b; 32c) zur Betätigung der Bremseinheit (24a; 24b; 24c) zu steuern, wobei die Schalteinheit (64a; 64b; 64c) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine Verdichtung des Fluids durch das Kolbenelement (44a; 44b; 44c) zu überbrücken.
  7. Aktuierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) und die Bremseinheit (24a; 24b; 24c) in zumindest einem Betriebszustand einen geschlossenen Fluidkreislauf bilden.
  8. Aktuierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30a; 30b; 30c) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Bremseinheit (24a; 24b; 24c) zumindest im Wesentlichen unabhängig von einem Betätigen der Lenkeinheit (26a; 26b; 26c) zu betätigen.
  9. Aktuierungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30a; 30b) zumindest eine Zuleitung zu einem Befüllen des Speicherelements (54a; 54b) mittels einer externen Einheit, insbesondere einer externen Pumpe, umfasst.
  10. Aktuierungsvorrichtung zumindest nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (64b) dazu vorgesehen ist, im Speicherelement (54b) gespeicherte Energie über das Kolbenelement (44b) zu einem Betätigen der Lenkeinheit (26b) zurückzuführen.
  11. Aktuierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30c) zumindest eine Unterstützungseinheit (84c) umfasst, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Betätigen der Bremseinheit (24c) und/oder der Lenkeinheit (26c) zusätzlich oder alternativ zum Aktorelement (32c) eine Betätigungskraft zur Verfügung zu stellen.
  12. Aktuierungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30c) zumindest ein Kolbenelement (44c) umfasst, wobei die Unterstützungseinheit (84c) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Kolbenelement (44c) zu einem Betätigen der Lenkeinheit (26c) mit der Betätigungskraft zu beaufschlagen, wobei das Kolbenelement (44c) dazu vorgesehen ist, bei einer Beaufschlagung durch die Unterstützungseinheit (84c) die Lenkeinheit (26c) direkt zu betätigen.
  13. Aktuierungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungseinheit (84c) zumindest teilweise als eine hydraulische oder eine pneumatische Pumpe ausgebildet ist.
  14. Aktuierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (30c) zumindest eine Schalteinheit (64c) umfasst, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Unterstützungseinheit (84c) fluidtechnisch mit der Bremseinheit (24c) und/oder einem Kolbenelement (44c) der Aktoreinheit (30c) zu verbinden.
  15. Fahrzeug mit zumindest einem Rad (12a, 14a; 12b, 14b; 12c, 14c) und mit zumindest einer Aktuierungsvorrichtung (16a; 16b; 16c) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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