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Stand der Technik
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Es ist bereits eine Einzelradvorrichtung, insbesondere ein Cornermodul, für ein Fahrzeug, mit zumindest einem Antriebsrad, mit zumindest einer dem Antriebsrad zugeordneten Einzelradantriebseinheit zu einem Antrieb des Antriebsrads und mit zumindest einer dem Antriebsrad zugeordneten Einzelradlenkeinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Lenkeinschlag des Antriebsrads einzustellen, wobei die Einzelradantriebseinheit und die Einzelradlenkeinheit ein einzelradgebundenes Modul bilden, vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Einzelradvorrichtung, insbesondere von einem Cornermodul, für ein Fahrzeug, mit zumindest einem Antriebsrad, mit zumindest einer dem Antriebsrad zugeordneten Einzelradantriebseinheit zu einem Antrieb des Antriebsrads und mit zumindest einer dem Antriebsrad zugeordneten Einzelradlenkeinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Lenkeinschlag des Antriebsrads einzustellen, wobei die Einzelradantriebseinheit und die Einzelradlenkeinheit ein einzelradgebundenes Modul bilden.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Einzelradvorrichtung zumindest eine Kupplungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, die Einzelradantriebseinheit in zumindest einem Betriebszustand zu einem Antrieb der Einzelradlenkeinheit mit der Einzelradlenkeinheit wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln.
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Vorzugsweise ist die Einzelradantriebseinheit dazu vorgesehen, das Antriebsrad zu einer rotatorischen Bewegung um eine Antriebsachse des Antriebsrads anzutreiben, insbesondere zu einer Realisierung einer Fahrbewegung des Fahrzeugs. Die Einzelradantriebseinheit umfasst vorzugsweise zumindest einen Motor, insbesondere einen Elektromotor. Insbesondere ist die Einzelradvorrichtung für Elektrofahrzeuge vorgesehen. Zusätzlich kann die Einzelradantriebseinheit zumindest eine Getriebeeinheit aufweisen. Vorzugsweise ist die Einzelradantriebseinheit dem einzelnen Antriebsrad zugeordnet, insbesondere ausschließlich zu einem Antrieb des einzelnen Antriebsrads vorgesehen. Insbesondere ist jedem Antriebsrad des Fahrzeugs zumindest eine eigene Einzelradantriebseinheit zugeordnet. Die Einzelradlenkeinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das Antriebsrad zu einer Schwenkbewegung um eine Lenkachse des Antriebsrads anzutreiben, insbesondere zu einer Realisierung einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs. Die Lenkachse verläuft insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Antriebsachse. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist.
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Die Einzelradlenkeinheit umfasst vorzugsweise zumindest eine Lenkstange, die dazu vorgesehen ist, das Antriebsrad zu bewegen. Insbesondere umfasst die Einzelradlenkeinheit zumindest ein Lenkgetriebe, das dazu vorgesehen ist, die Lenkstange anzutreiben. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Einzelradlenkeinheit frei von einer Lenkstange und/oder frei von einem Lenkgetriebe ausgebildet ist und beispielsweise direkt auf das Antriebsrad einwirkt, wie beispielsweise infolge einer Anordnung der Einzelradlenkeinheit direkt auf einer zumindest im Wesentlichen parallel zur Lenkachse verlaufenden Lenkwelle o. dgl. Andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen und/oder Anordnungen der Einzelradlenkeinheit sind ebenfalls denkbar. Vorzugsweise ist die Einzelradlenkeinheit dem einzelnen Antriebsrad zugeordnet, insbesondere ausschließlich zu einer Einstellung des Lenkeinschlags des einzelnen Antriebsrads vorgesehen. Insbesondere ist jedem Antriebsrad des Fahrzeugs zumindest eine eigene Einzelradlenkeinheit zugeordnet. Insbesondere bilden die Einzelradantriebseinheit und die Einzelradlenkeinheit ein mit dem einzelnen Antriebsrad, mechanisch und/oder funktionell, gekoppeltes Modul. Vorzugsweise können die Einzelradantriebseinheit und die Einzelradlenkeinheit zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse der Einzelradvorrichtung angeordnet sein. Zusätzlich kann die Einzelradvorrichtung, insbesondere das Modul, zumindest eine dem einzelnen Antriebsrad zugeordnete Bremse, insbesondere eine Trommelbremse oder eine Scheibenbremse, umfassen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Die Kupplungseinheit bildet vorzugsweise mit der Einzelradantriebseinheit und der Einzelradlenkeinheit das einzelradgebundene Modul. Insbesondere ist die Kupplungseinheit dem einzelnen Antriebsrad zugeordnet. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit räumlich und/oder zumindest funktionell zwischen der Einzelradantriebseinheit und der Einzelradlenkeinheit angeordnet. Die Kupplungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Einzelradantriebseinheit selektiv mit der Einzelradlenkeinheit wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Insbesondere ist die Kupplungseinheit dazu vorgesehen, die Einzelradantriebseinheit in einem Betriebszustand zu einem Antrieb der Einzelradlenkeinheit mit der Einzelradlenkeinheit wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln, und in einem weiteren Betriebszustand zu einer Unterbrechung des Antriebs der Einzelradlenkeinheit eine Wirkverbindung zwischen der Einzelradlenkeinheit und der Einzelradantriebseinheit zu lösen, insbesondere die Einzelradlenkeinheit mechanisch von der Einzelradantriebseinheit zu entkoppeln. Vorzugsweise ist die Einzelradantriebseinheit in einem mit der Einzelradlenkeinheit wirkverbundenen, insbesondere mechanisch gekoppelten, Betriebszustand zu einer Kraftübertragung an die Einzelradlenkeinheit vorgesehen. Insbesondere ist die Einzelradantriebseinheit in dem Betriebszustand dazu vorgesehen, das Lenkgetriebe anzutreiben, das insbesondere zu einer Einstellung des Lenkeinschlags des Antriebsrads einen Antrieb durch die Einzelradantriebseinheit auf die Lenkstange überträgt, insbesondere übersetzt. Insbesondere ist die Kupplungseinheit betätigbar, insbesondere schaltbar, ausgebildet, insbesondere zu einer wunschweisen Kopplung der Einzelradlenkeinheit mit der Einzelradantriebseinheit.
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Vorzugsweise umfassen/umfasst die Einzelradvorrichtung und/oder das Fahrzeug zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit, die, insbesondere in Abhängigkeit von einem Steuerbefehl eines Bedieners und/oder in Abhängigkeit von einer automatisch erkannten Fahrsituation, dazu vorgesehen ist, die Kupplungseinheit zu einem Herstellen oder Lösen einer Wirkverbindung zwischen der Einzelradantriebseinheit und der Einzelradlenkeinheit anzusteuern. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, zumindest einen Aktor der Kupplungseinheit anzusteuern, der insbesondere dazu vorgesehen ist, zumindest ein Kupplungselement, insbesondere eine Kupplungsscheibe, der Kupplungseinheit zu bewegen. Der Aktor kann insbesondere als ein elektromechanischer oder als ein hydraulischer Aktor ausgebildet sein. 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.
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Die Kupplungseinheit kann insbesondere als eine, insbesondere nasslaufende oder trockenlaufende, Scheibenkupplung, als ein Kegelrad-Wendegetriebe oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kupplung ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit zumindest ein Kupplungselement, insbesondere eine Kupplungsscheibe, das/die, insbesondere rotatorisch antreibbar, mit der Einzelradantriebseinheit verbunden ist. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit zumindest ein weiteres Kupplungselement, insbesondere eine Kupplungsscheibe, das/die, insbesondere rotatorisch antreibend, mit der Einzelradlenkeinheit, insbesondere mit dem Lenkgetriebe, verbunden ist. Das weitere Kupplungselement kann insbesondere direkt, insbesondere mittels einer an dem weiteren Kupplungselement drehfest fixierten Abtriebswelle, oder indirekt, insbesondere mittels eines Antriebsriemens, mit der Einzelradlenkeinheit, insbesondere mit dem Lenkgetriebe, verbunden sein. Vorzugsweise ist der Aktor in dem Betriebszustand, in dem die Einzelradantriebseinheit mit der Einzelradlenkeinheit wirkverbunden ist, dazu vorgesehen, die zumindest zwei Kupplungselemente miteinander in, insbesondere reibschlüssigen, Kontakt zu bringen. Vorzugsweise weisen die Kupplungselemente Reibbeläge zu einer Realisierung eines Reibschlusses auf. Vorzugsweise ist der Aktor in dem weiteren Betriebszustand, in dem die Einzelradantriebseinheit von der Einzelradlenkeinheit entkoppelt ist, dazu vorgesehen, die zumindest zwei Kupplungselemente voneinander zu trennen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Einzelradvorrichtung kann vorteilhaft eine gemeinsame Nutzung einer Einzelradantriebseinheit durch ein Antriebsrad und eine Einzelradlenkeinheit ermöglicht werden. Vorteilhaft kann auf einen separaten Lenkmotor zu einem Antrieb eines Lenkgetriebes verzichtet werden. Vorteilhaft kann eine Einzelradvorrichtung mit einer geringen Anzahl von Aktoren bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann Bauraum gespart werden und eine besonders kompakt ausgebildete Einzelradvorrichtung bereitgestellt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Einzelradantriebseinheit zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Getriebeeinheit umfasst, die zusätzlich zu zumindest einem zu einer Wirkverbindung mit dem Antriebsrad vorgesehenen Getriebeelement zumindest ein weiteres Getriebeelement, insbesondere zumindest ein Kegelrad, aufweist, das zu einer Wirkverbindung mit der Kupplungseinheit vorgesehen ist. Die Getriebeeinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, den Motor der Einzelradantriebseinheit mit dem Antriebsrad wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Insbesondere ist die Getriebeeinheit dazu vorgesehen, eine Motordrehzahl und/oder ein Motordrehmoment des Motors auf eine Raddrehzahl und/oder ein Raddrehmoment des Antriebsrads zu übersetzen. Die Getriebeeinheit kann insbesondere als ein Planetengetriebe, als ein Stirnradgetriebe oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Getriebe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Getriebeelement zu einem, insbesondere rotatorischen, Antrieb des Antriebsrads mit dem Antriebsrad, insbesondere mit einer Achswelle des Antriebsrads, verbunden. Die Getriebeeinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, den Motor der Einzelradantriebseinheit mit der Kupplungseinheit, insbesondere über die Kupplungseinheit mit der Einzelradlenkeinheit, wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Insbesondere ist die Getriebeeinheit dazu vorgesehen, die Motordrehzahl und/oder das Motordrehmoment des Motors auf eine Kupplungsdrehzahl und/oder ein Kupplungsdrehmoment der Kupplungseinheit, insbesondere des zumindest einen Kupplungselements, zu übersetzen. Vorzugsweise ist das weitere Getriebeelement zu einem, insbesondere rotatorischen, Antrieb des zumindest einen Kupplungselements mit dem zumindest einen Kupplungselement, insbesondere über eine drehfest an dem weiteren Getriebeelement fixierten Antriebswelle der Kupplungseinheit, verbunden. Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinheit zumindest ein Abtriebselement, beispielsweise ein Planetenrad, einen Planetenträger, ein Kegelrad o. dgl., das zu einem Antrieb des weiteren Getriebeelements vorgesehen ist. Vorteilhaft kann eine gleichzeitige Kraftübertragung an das Antriebsrad und an die Kupplungseinheit ermöglicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kupplungseinheit zumindest ein, insbesondere das vorgenannte, Kupplungselement, insbesondere eine Kupplungsscheibe, und zumindest zwei gegenläufige Getriebeelemente, insbesondere Kegelräder, aufweist, wobei das Kupplungselement zu einer Einstellung einer Lenkrichtung der Einzelradlenkeinheit selektiv mit einem der Getriebeelemente wirkverbindbar ist. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit als ein Kegelrad-Wendegetriebe ausgebildet. Insbesondere sind die Getriebeelemente der Kupplungseinheit als Kegelräder ausgebildet. Vorzugsweise verlaufen Rotationsachsen der Getriebeelemente der Kupplungseinheit und des Kupplungselements zumindest im Wesentlichen parallel, insbesondere koaxial, zueinander. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Vorzugsweise ist das Kupplungselement entlang der Rotationsachsen zwischen den Getriebeelementen angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit oder die Getriebeeinheit zumindest ein zusätzliches Getriebeelement, insbesondere ein Kegelrad, das zu einem gleichzeitigen rotatorischen Antrieb der Getriebeelemente der Kupplungseinheit vorgesehen ist. Insbesondere verläuft eine Rotationsachse des zusätzlichen Getriebeelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Rotationsachsen der Getriebeelemente der Kupplungseinheit und des Kupplungselements.
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Vorzugsweise rotiert ein Getriebeelement angetrieben von dem zusätzlichen Getriebeelement im Uhrzeigersinn und rotiert ein weiteres Getriebeelement angetrieben von dem zusätzlichen Getriebeelement gegen den Uhrzeigersinn. Vorzugsweise weisen die Getriebeelemente Reibflächen zur Realisierung eines Reibschlusses mit dem Kupplungselement auf. Vorzugsweise weist das Kupplungselement beidseitig Reibbeläge zur Realisierung des Reibschlusses mit den Getriebeelementen der Kupplungseinheit auf. Insbesondere ist der Aktor der Kupplungseinheit dazu vorgesehen, das Kupplungselement zu einem rotatorischen Antrieb der Einzelradlenkeinheit, insbesondere des Lenkgetriebes, im Uhrzeigersinn und zu einer Realisierung einer Lenkung des Antriebsrads in einer ersten Lenkrichtung mit dem Getriebeelement wirkzuverbinden, insbesondere reibschlüssig zu verbinden. Insbesondere ist der Aktor der Kupplungseinheit dazu vorgesehen, das Kupplungselement zu einem rotatorischen Antrieb der Einzelradlenkeinheit, insbesondere des Lenkgetriebes, gegen den Uhrzeigersinn und zu einer Realisierung einer Lenkung des Antriebsrads in einer zweiten Lenkrichtung mit dem weiteren Getriebeelement wirkzuverbinden, insbesondere reibschlüssig zu verbinden. Insbesondere ist der Aktor der Kupplungseinheit dazu vorgesehen, das Kupplungselement zu einer Entkopplung der Einzelradlenkeinheit von der Einzelradantriebseinheit mit keinem der Getriebeelemente der Kupplungseinheit wirkzuverbinden. Vorzugsweise erstreckt sich die an dem Kupplungselement drehfest fixierte Abtriebswelle zumindest abschnittsweise durch eine Hohlwelle der Kupplungseinheit, auf der zumindest eines der Getriebeelemente der Kupplungseinheit gelagert ist. Vorzugsweise ist der Aktor der Kupplungseinheit dazu vorgesehen, eine Drehzahl, mit der die Einzelradlenkeinheit, insbesondere das Lenkgetriebe, angetrieben wird, über einen Schlupf zwischen dem Kupplungselement und den Getriebeelementen der Kupplungseinheit, insbesondere über einen Anpressdruck des Kupplungselements an die Getriebeelemente der Kupplungseinheit, einzustellen. Vorteilhaft kann der Lenkeinschlag unabhängig von einer Drehrichtung der Einzelradantriebseinheit eingestellt werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Einzelradlenkeinheit, insbesondere das Lenkgetriebe, zu einer Einstellung des Lenkeinschlags unabhängig von einer Antriebsrichtung der Einzelradantriebseinheit über die Kupplungseinheit schaltbar, insbesondere als ein Kegelrad-Wendegetriebe oder als ein schaltbares Planetengetriebe, ausgebildet ist. Insbesondere ist die Einzelradlenkeinheit, insbesondere das Lenkgetriebe, alternativ oder zusätzlich zu einer Ausbildung der Kupplungseinheit als ein Kegelrad-Wendegetriebe schaltbar ausgebildet. Vorzugsweise ist die Einzelradlenkeinheit, insbesondere das Lenkgetriebe, zu einer Einstellung der Lenkrichtung schaltbar ausgebildet. Insbesondere kann die schaltbare Einzelradlenkeinheit, insbesondere das Lenkgetriebe, als ein Kegelrad-Wendegetriebe ausbildet sein. Alternativ ist vorstellbar, dass die schaltbare Einzelradlenkeinheit, insbesondere das Lenkgetriebe, als ein schaltbares Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei insbesondere ein Antrieb über ein Sonnenrad des Planetengetriebes und ein Abtrieb über ein Hohlrad oder einen Planetenträger des Planetengetriebes erfolgt. Vorzugsweise ist das Lenkgetriebe selbsthemmend ausgebildet, insbesondere zu einer Unterbindung einer Lenkbewegung des Antriebsrads in einem nicht-aktuierten Zustand. Vorteilhaft kann eine Einstellung einer Lenkrichtung auch in Kombination mit einer konventionellen Reibkupplung ermöglicht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Kupplungseinheit zumindest einen, insbesondere den vorgenannten, Aktor aufweist, der dazu vorgesehen ist, zumindest ein Bremselement der Kupplungseinheit zu einer Bremsung des Antriebsrads mit zumindest einem, insbesondere dem vorgenannten, Kupplungselement der Kupplungseinheit, das mit dem Antriebsrad und/oder mit der Einzelradantriebseinheit wirkverbunden ist, in einen Reibschluss zu bewegen. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit das Bremselement als Alternative oder zusätzlich zu einer Bremse der Einzelradvorrichtung. Vorzugsweise ist das Bremselement als eine Bremsplatte mit einem Bremsbelag ausgebildet. Insbesondere weist das Bremselement eine Haupterstreckungsebene auf, die sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse des Kupplungselements erstreckt. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ eines Objekts soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Vorzugsweise ist der Aktor dazu vorgesehen, das Bremselement zu einer Bremsung des Antriebsrads gegen das Kupplungselement zu pressen. Insbesondere ist das Bremselement dazu vorgesehen, eine Rotation des Kupplungselements abzubremsen, insbesondere zu stoppen. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation des Kupplungselements aufgrund der Wirkverbindung, insbesondere der mechanischen Verbindung, zwischen dem Kupplungselement und der Einzelradantriebseinheit, insbesondere der Getriebeeinheit, eine Rotation der Einzelradantriebseinheit. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation der Einzelradantriebseinheit aufgrund der Wirkverbindung, insbesondere der mechanischen Verbindung, zwischen der Einzelradantriebseinheit, insbesondere der Getriebeeinheit, und dem Antriebsrad eine Rotation des Antriebsrads. Vorzugsweise bildet das Bremselement zumindest teilweise ein Gehäuse der Kupplungseinheit. insbesondere kann das Bremselement als eine Gehäusewandung des Gehäuses der Kupplungseinheit ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Aktor dazu vorgesehen, das Gehäuse der Kupplungseinheit, insbesondere zu einer Bremsung des Antriebsrads, zu bewegen. Vorteilhaft kann auf eine separate mechanische Bremse verzichtet werden. Vorteilhaft kann eine besonders bauteilarme und kompakt ausgebildete Einzelradvorrichtung bereitgestellt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kupplungseinheit zumindest ein Spreizelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, das, insbesondere zweigeteilte, Kupplungselement zu einer Bremsung des Antriebsrads derart aufzuweiten, dass das Kupplungselement gleichzeitig einen Reibschluss mit den beiden gegenläufigen Getriebeelementen aufweist. Insbesondere weist die Kupplungseinheit das Spreizelement alternativ oder zusätzlich zu dem Bremselement auf. Vorzugsweise weist die als Kegelrad-Wendegetriebe ausgebildete Kupplungseinheit das Spreizelement auf. Bevorzugt ist das Spreizelement als ein Spreizring ausgebildet. Vorzugsweise ist das Spreizelement zwischen zumindest zwei entlang der Rotationsachse des Kupplungselements zumindest abschnittsweise voneinander beabstandeten Kupplungsteilen des Kupplungselements angeordnet. Die Kupplungsteile sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse des Kupplungselements miteinander gekoppelt und mit einer Kraft, beispielsweise durch eine Zugfeder, beaufschlagt, die die Kupplungsteile gegeneinander bewegt. Vorzugsweise verläuft eine Längsachse des Spreizelements zumindest im Wesentlichen parallel, insbesondere koaxial, zu den Rotationsachsen des Kupplungselements und der beiden Getriebeelemente der Kupplungseinheit. Insbesondere kann die Kupplungseinheit zumindest einen Spreizaktor zu einer Betätigung des Spreizelements aufweisen. Das Spreizelement ist zu einer Bremsung des Antriebsrads vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Kupplungsteil in einen Reibschluss mit dem Getriebeelement der Kupplungseinheit zu bewegen, insbesondere gegen das Getriebeelement zu pressen, und ein weiteres Kupplungsteil in einen Reibschluss mit dem weiteren Getriebeelement der Kupplungseinheit zu bewegen, insbesondere gegen das weitere Getriebeelement zu pressen. Insbesondere bremsen die über das Kupplungselement miteinander gekoppelten Getriebeelemente sich aufgrund ihrer gegenläufigen Rotationsrichtungen gegenseitig aus. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation der Getriebeelemente der Kupplungseinheit aufgrund der Wirkverbindung, insbesondere der mechanischen Verbindung, zwischen den Getriebeelementen und der Einzelradantriebseinheit, insbesondere der Getriebeeinheit, eine Rotation der Einzelradantriebseinheit. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation der Einzelradantriebseinheit aufgrund der Wirkverbindung, insbesondere der mechanischen Verbindung, zwischen der Einzelradantriebseinheit, insbesondere der Getriebeeinheit, und dem Antriebsrad eine Rotation des Antriebsrads. Vorteilhaft kann eine als ein Kegelrad-Wendegetriebe ausgebildete Kupplungseinheit mit integrierter Bremsfunktionalität bereitgestellt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Einzelradvorrichtung zumindest eine weitere Kupplungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, die Einzelradantriebseinheit in zumindest einem Betriebszustand zu einem Antrieb des Antriebsrads mit dem Antriebsrad wirkzuverbinden, insbesondere unabhängig von einer Wirkverbindung mit der Einzelradlenkeinheit. Vorzugsweise bildet die weitere Kupplungseinheit mit der Kupplungseinheit, der Einzelradantriebseinheit und der Einzelradlenkeinheit das einzelradgebundene Modul. Insbesondere ist die weitere Kupplungseinheit dazu vorgesehen, die Getriebeeinheit der Einzelradantriebseinheit mit dem Antriebsrad oder den Motor der Einzelradantriebseinheit mit der Getriebeeinheit der Einzelradantriebseinheit wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Die weitere Kupplungseinheit kann insbesondere als eine, insbesondere nasslaufende oder trockenlaufende, Scheibenkupplung, als ein Kegelrad-Wendegetriebe oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kupplung ausgebildet sein. Die weitere Kupplungseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, zu einer Einstellung des Lenkeinschlags bei einem Stillstand des Fahrzeugs die Einzelradantriebseinheit von dem Antriebsrad zu entkoppeln. Bevorzugt dient die weitere Kupplungseinheit als eine Bremse zu einer Bremsung des Antriebsrads. Vorteilhaft kann ein Lenken bei Stillstand des Fahrzeugs ermöglicht werden. Vorteilhaft kann auf eine Schaltungsfunktion des Lenkgetriebes verzichtet werden. Vorteilhaft können Schleppverluste durch Auskuppeln der Einzelradantriebseinheit in einem Teillastbetrieb vermieden werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Einzelradlenkeinheit zumindest einen Lenkaktor aufweist, der dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand, in dem die Kupplungseinheit die Einzelradantriebseinheit von der Einzelradlenkeinheit entkoppelt, zumindest ein, insbesondere das vorgenannte, Lenkgetriebe der Einzelradlenkeinheit zu einer Einstellung des Lenkeinschlags anzutreiben. Vorzugsweise ist der Lenkaktor für Lastfälle der Lenkung vorgesehen, die eine geringe Leistung erfordern, wie beispielsweise eine Einstellung kleiner Lenkwinkel oder ein Lenken bei hoher Geschwindigkeit. Vorzugsweise weist die das Lenkgetriebe über die Kupplungseinheit antreibende Einzelradantriebseinheit eine höhere Leistung auf als der Lenkaktor, insbesondere für Lastfälle der Lenkung, die eine hohe Leistung erfordern, wie beispielsweise Parkiersituationen. Vorteilhaft kann der Lenkaktor in einem optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Vorteilhaft kann eine Lenkungsredundanz ermöglicht werden.
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Zudem geht die Erfindung aus von einem Fahrzeug, insbesondere von einem autonomen Shuttle, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung. Das Fahrzeug ist vorzugsweise als ein autonomes Shuttle, insbesondere als ein autonomes Lagerfahrzeug, als ein Kanalfahrzeug, als ein Satellitenfahrzeug o. dgl., ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass das Fahrzeug als ein PKW, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug o. dgl. ausgebildet ist. insbesondere ist das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug kann insbesondere eine Mehrzahl von Einzelradvorrichtungen, insbesondere eine Anzahl von Einzelradvorrichtungen entsprechend einer Anzahl von Antriebsrädern, wie beispielsweise vier Einzelradvorrichtungen, umfassen. Vorteilhaft kann ein lenkbares Fahrzeug bereitgestellt werden, in dem besonders wenig Bauraum zur Unterbringung von Einzelradvorrichtungen benötigt wird.
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Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem Betrieb einer Einzelradvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung.
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Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine, insbesondere die zumindest eine vorgenannte, Einzelradantriebseinheit der Einzelradvorrichtung zu einem Antrieb von zumindest einer, insbesondere der zumindest einen vorgenannten, Einzelradlenkeinheit der Einzelradvorrichtung mit der Einzelradlenkeinheit wirkverbunden wird. Vorteilhaft kann eine Lenkung des Antriebsrads ohne einen separaten Lenkmotor ermöglicht werden.
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Die erfindungsgemäße Einzelradvorrichtung, das erfindungsgemäße Fahrzeug und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Einzelradvorrichtung, das erfindungsgemäße Fahrzeug und/oder das erfindungsgemäße Verfahren 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.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind sechs 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.
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Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,
- 2 eine erfindungsgemäße Einzelradvorrichtung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs aus 1 in einer schematischen Darstellung,
- 3a eine Getriebeeinheit der erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung aus 2 in einer schematischen Darstellung,
- 3b eine alternative Getriebeeinheit der erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung aus 2 in einer schematischen Darstellung,
- 4 eine Kupplungseinheit der erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung aus 2 in einer schematischen Darstellung,
- 5 eine Kupplungseinheit einer ersten alternativen erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 6 eine Kupplungseinheit einer zweiten alternativen erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 7 eine Kupplungseinheit einer dritten alternativen erfindungsgemäßen Einzelradvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 8 eine vierte alternative erfindungsgemäße Einzelradvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
- 9 eine fünfte alternative erfindungsgemäße Einzelradvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Fahrzeug 12a, insbesondere ein autonomes Shuttle, mit zumindest einer Einzelradvorrichtung 10a, 10'a, 10''a, 10'''a in einer schematischen Darstellung. Das Fahrzeug 12a ist vorzugsweise als ein autonomes Shuttle, insbesondere als ein autonomes Lagerfahrzeug, als ein Kanalfahrzeug, als ein Satellitenfahrzeug o. dgl., ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass das Fahrzeug 12a als ein PKW, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug o. dgl. ausgebildet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug 12a als ein Elektrofahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug 12a kann insbesondere eine Mehrzahl von Einzelradvorrichtungen 10a, 10'a, 10''a, 10'''a, insbesondere eine Anzahl von Einzelradvorrichtungen 10a, 10'a, 10''a, 10'''a entsprechend einer Anzahl von Antriebsrädern 14a, 14'a, 14''a, 14'''a, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft vier Einzelradvorrichtungen 10a, 10'a, 10''a, 10'''a, umfassen. Die folgende Beschreibung beschränkt sich der Übersichtlichkeit halber auf die Einzelradvorrichtung 10a. Die Beschreibung ist aber auch auf die weiteren Einzelradvorrichtungen 10'a, 10''a, 10'''a zu lesen, die analog zu der Einzelradvorrichtung 10a ausgebildet sind.
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2 zeigt die Einzelradvorrichtung 10a, insbesondere ein Cornermodul, des Fahrzeugs 12a aus 1 in einer schematischen Darstellung. Vorzugsweise umfasst die Einzelradvorrichtung 10a zumindest ein Antriebsrad 14a, zumindest eine dem Antriebsrad 14a zugeordnete Einzelradantriebseinheit 16a zu einem Antrieb des Antriebsrads 14a und zumindest eine dem Antriebsrad 14a zugeordnete Einzelradlenkeinheit 18a, die dazu vorgesehen ist, einen Lenkeinschlag des Antriebsrads 14a einzustellen, wobei die Einzelradantriebseinheit 16a und die Einzelradlenkeinheit 18a ein einzelradgebundenes Modul 20a bilden. Bevorzugt umfasst die Einzelradvorrichtung 10a zumindest eine Kupplungseinheit 22a, die dazu vorgesehen ist, die Einzelradantriebseinheit 16a in zumindest einem Betriebszustand zu einem Antrieb der Einzelradlenkeinheit 18a mit der Einzelradlenkeinheit 18a wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln.
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Vorzugsweise ist die Einzelradantriebseinheit 16a dazu vorgesehen, das Antriebsrad 14a zu einer rotatorischen Bewegung um eine Antriebsachse 50a des Antriebsrads 14a anzutreiben, insbesondere zu einer Realisierung einer Fahrbewegung des Fahrzeugs 12a. Die Einzelradantriebseinheit 16a umfasst vorzugsweise zumindest einen Motor 52a, insbesondere einen Elektromotor. insbesondere ist die Einzelradvorrichtung 10a für Elektrofahrzeuge vorgesehen. Zusätzlich kann die Einzelradantriebseinheit 16a zumindest eine Getriebeeinheit 24a aufweisen. Vorzugsweise ist die Einzelradantriebseinheit 16a dem einzelnen Antriebsrad 14a zugeordnet, insbesondere ausschließlich zu einem Antrieb des einzelnen Antriebsrads 14a vorgesehen. Insbesondere ist jedem Antriebsrad 14a, 14'a, 14''a, 14'''a des Fahrzeugs 12a zumindest eine eigene Einzelradantriebseinheit 16a zugeordnet. Die Einzelradlenkeinheit 18a ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das Antriebsrad 14a zu einer Schwenkbewegung um eine Lenkachse 54a des Antriebsrads 14a anzutreiben, insbesondere zu einer Realisierung einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs 12a. Die Lenkachse 54a verläuft insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Antriebsachse 50a.
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Die Einzelradlenkeinheit 18a umfasst vorzugsweise zumindest eine Lenkstange 56a, die dazu vorgesehen ist, das Antriebsrad 14a zu bewegen. Insbesondere umfasst die Einzelradlenkeinheit 18a zumindest ein Lenkgetriebe 48a, das dazu vorgesehen ist, die Lenkstange 56a anzutreiben. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Einzelradlenkeinheit 18a frei von der Lenkstange 56a und/oder frei von dem Lenkgetriebe 48a ausgebildet ist und beispielsweise direkt auf das Antriebsrad 14a einwirkt, wie beispielsweise infolge einer Anordnung der Einzelradlenkeinheit 18a direkt auf einer zumindest im Wesentlichen parallel zur Lenkachse 54a verlaufenden Lenkwelle o. dgl. Andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen und/oder Anordnungen der Einzelradlenkeinheit 18a sind ebenfalls denkbar. Vorzugsweise ist die Einzelradlenkeinheit 18a dem einzelnen Antriebsrad 14a zugeordnet, insbesondere ausschließlich zu einer Einstellung des Lenkeinschlags des einzelnen Antriebsrads 14a vorgesehen. insbesondere ist jedem Antriebsrad 14a, 14'a, 14''a, 14'''a des Fahrzeugs 12a zumindest eine eigene Einzelradlenkeinheit 18a zugeordnet. Insbesondere bilden die Einzelradantriebseinheit 16a und die Einzelradlenkeinheit 18a das mit dem einzelnen Antriebsrad 14a, mechanisch und/oder funktionell, gekoppelte Modul 20a. Vorzugsweise können die Einzelradantriebseinheit 16a und die Einzelradlenkeinheit 18a zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse der Einzelradvorrichtung 10a angeordnet sein (hier nicht dargestellt). Zusätzlich kann die Einzelradvorrichtung 10a, insbesondere das Modul 20a, zumindest eine dem einzelnen Antriebsrad 14a zugeordnete Bremse, insbesondere eine Trommelbremse oder eine Scheibenbremse, umfassen (hier nicht dargestellt).
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Die Kupplungseinheit 22a bildet vorzugsweise mit der Einzelradantriebseinheit 16a und der Einzelradlenkeinheit 18a das einzelradgebundene Modul 20a. Insbesondere ist die Kupplungseinheit 22a dem einzelnen Antriebsrad 14a zugeordnet. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit 22a räumlich und/oder zumindest funktionell zwischen der Einzelradantriebseinheit 16a und der Einzelradlenkeinheit 18a angeordnet. Die Kupplungseinheit 22a ist insbesondere dazu vorgesehen, die Einzelradantriebseinheit 16a selektiv mit der Einzelradlenkeinheit 18a wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Insbesondere ist die Kupplungseinheit 22a dazu vorgesehen, die Einzelradantriebseinheit 16a in einem Betriebszustand zu einem Antrieb der Einzelradlenkeinheit 18a mit der Einzelradlenkeinheit 18a wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln, und in einem weiteren Betriebszustand zu einer Unterbrechung des Antriebs der Einzelradlenkeinheit 18a eine Wirkverbindung zwischen der Einzelradlenkeinheit 18a und der Einzelradantriebseinheit 16a zu lösen, insbesondere die Einzelradlenkeinheit 18a mechanisch von der Einzelradantriebseinheit 16a zu entkoppeln. Vorzugsweise ist die Einzelradantriebseinheit 16a in einem mit der Einzelradlenkeinheit 18a wirkverbundenen, insbesondere mechanisch gekoppelten, Betriebszustand zu einer Kraftübertragung an die Einzelradlenkeinheit 18a vorgesehen. Insbesondere ist die Einzelradantriebseinheit 16a in dem Betriebszustand dazu vorgesehen, das Lenkgetriebe 48a anzutreiben, das insbesondere zu einer Einstellung des Lenkeinschlags des Antriebsrads 14a einen Antrieb durch die Einzelradantriebseinheit 16a auf die Lenkstange 56a überträgt, insbesondere übersetzt. Insbesondere ist die Kupplungseinheit 22a betätigbar, insbesondere schaltbar, ausgebildet, insbesondere zu einer wunschweisen Kopplung der Einzelradlenkeinheit 18a mit der Einzelradantriebseinheit 16a.
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Bevorzugt ist die Einzelradlenkeinheit 18a, insbesondere das Lenkgetriebe 48a, zu einer Einstellung des Lenkeinschlags unabhängig von einer Antriebsrichtung der Einzelradantriebseinheit 16a über die Kupplungseinheit 22a schaltbar, insbesondere als ein Kegelrad-Wendegetriebe oder als ein schaltbares Planetengetriebe, ausgebildet. Insbesondere ist die Einzelradlenkeinheit 18a, insbesondere das Lenkgetriebe 48a, alternativ oder zusätzlich zu einer Ausbildung der Kupplungseinheit 22a als ein Kegelrad-Wendegetriebe schaltbar ausgebildet. Vorzugsweise ist die Einzelradlenkeinheit 18a, insbesondere das Lenkgetriebe 48a, zu einer Einstellung der Lenkrichtung schaltbar ausgebildet. Insbesondere kann die schaltbare Einzelradlenkeinheit 18a, insbesondere das Lenkgetriebe 48a, als ein Kegelrad-Wendegetriebe ausbildet sein. Alternativ ist vorstellbar, dass die schaltbare Einzelradlenkeinheit 18a, insbesondere das Lenkgetriebe 48a, als ein schaltbares Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei insbesondere ein Antrieb über ein Sonnenrad des Planetengetriebes und ein Abtrieb über ein Hohlrad oder einen Planetenträger des Planetengetriebes erfolgt. Vorzugsweise ist das Lenkgetriebe 48a selbsthemmend ausgebildet, insbesondere zu einer Unterbindung einer Lenkbewegung des Antriebsrads 14a in einem nicht-aktuierten Zustand.
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3a zeigt die Getriebeeinheit 24a der Einzelradvorrichtung 10a aus 2 in einer schematischen Darstellung. Bevorzugt umfasst die Einzelradantriebseinheit 16a zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Getriebeeinheit 24a, die zusätzlich zu zumindest einem zu einer Wirkverbindung mit dem Antriebsrad 14a vorgesehenen Getriebeelement 26a zumindest ein weiteres Getriebeelement 28a, insbesondere zumindest ein Kegelrad, aufweist, das zu einer Wirkverbindung mit der Kupplungseinheit 22a vorgesehen ist. Die Getriebeeinheit 24a ist vorzugsweise dazu vorgesehen, den Motor 52a der Einzelradantriebseinheit 16a mit dem Antriebsrad 14a wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Insbesondere ist die Getriebeeinheit 24a dazu vorgesehen, eine Motordrehzahl und/oder ein Motordrehmoment des Motors 52a auf eine Raddrehzahl und/oder ein Raddrehmoment des Antriebsrads 14a zu übersetzen. Die Getriebeeinheit 24a kann insbesondere als ein Planetengetriebe, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, als ein Stirnradgetriebe oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Getriebe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Getriebeelement 26a zu einem, insbesondere rotatorischen, Antrieb des Antriebsrads 14a mit dem Antriebsrad 14a, insbesondere mit einer Achswelle 58a des Antriebsrads 14a, verbunden (Antriebsrad hier nicht dargestellt). Die Getriebeeinheit 24a ist vorzugsweise dazu vorgesehen, den Motor 52a der Einzelradantriebseinheit 16a mit der Kupplungseinheit 22a, insbesondere über die Kupplungseinheit 22a mit der Einzelradlenkeinheit 18a, wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Insbesondere ist die Getriebeeinheit 24a dazu vorgesehen, die Motordrehzahl und/oder das Motordrehmoment des Motors 52a auf eine Kupplungsdrehzahl und/oder ein Kupplungsdrehmoment der Kupplungseinheit 22a, insbesondere zumindest eines Kupplungselements 40a, zu übersetzen. Vorzugsweise ist das weitere Getriebeelement 28a zu einem, insbesondere rotatorischen, Antrieb des zumindest einen Kupplungselements 40a mit dem zumindest einen Kupplungselement 40a, insbesondere über eine drehfest an dem weiteren Getriebeelement 28a fixierten Antriebswelle 60a der Kupplungseinheit 22a, verbunden (vgl. 4). Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinheit 24a zumindest ein Abtriebselement 62a, beispielsweise ein Planetenrad, einen Planetenträger, ein Kegelrad o. dgl., das zu einem Antrieb des weiteren Getriebeelements 28a vorgesehen ist.
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3b zeigt eine alternative Getriebeeinheit 24a' der Einzelradvorrichtung 10a aus 2 in einer schematischen Darstellung. Die Getriebeeinheit 24a' ist insbesondere als ein Stirnradgetriebe ausgebildet. Insbesondere umfasst die Getriebeeinheit 24a' zumindest ein Stirnrad 64a'.
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4 zeigt die Kupplungseinheit 22a der Einzelradvorrichtung 10a aus 2 in einer schematischen Darstellung. Vorzugsweise umfassen/umfasst die Einzelradvorrichtung 10a und/oder das Fahrzeug 12a zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit, die, insbesondere in Abhängigkeit von einem Steuerbefehl eines Bedieners und/oder in Abhängigkeit von einer automatisch erkannten Fahrsituation, dazu vorgesehen ist, die Kupplungseinheit 22a zu einem Herstellen oder Lösen einer Wirkverbindung zwischen der Einzelradantriebseinheit 16a und der Einzelradlenkeinheit 18a anzusteuern (hier nicht dargestellt). Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, zumindest einen Aktor 36a der Kupplungseinheit 22a anzusteuern, der insbesondere dazu vorgesehen ist, zumindest ein Kupplungselement 30a, insbesondere eine Kupplungsscheibe, der Kupplungseinheit 22a zu bewegen. Der Aktor 36a kann insbesondere als ein elektromechanischer oder als ein hydraulischer Aktor ausgebildet sein.
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Die Kupplungseinheit 22a kann insbesondere als eine, insbesondere nasslaufende oder trockenlaufende, Scheibenkupplung, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, als ein Kegelrad-Wendegetriebe oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kupplung ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit 22a das zumindest eine Kupplungselement 40a, insbesondere eine Kupplungsscheibe, das/die, insbesondere rotatorisch antreibbar, mit der Einzelradantriebseinheit 16a verbunden ist. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit 22a zumindest ein weiteres Kupplungselement 30a, insbesondere eine Kupplungsscheibe, das/die, insbesondere rotatorisch antreibend, mit der Einzelradlenkeinheit 18a, insbesondere mit dem Lenkgetriebe 48a, verbunden ist. Das weitere Kupplungselement 30a kann insbesondere direkt, insbesondere mittels einer an dem weiteren Kupplungselement 30a drehfest fixierten Abtriebswelle, oder indirekt, insbesondere mittels eines Antriebsriemens 66a, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, mit der Einzelradlenkeinheit 18a, insbesondere mit dem Lenkgetriebe 48a, verbunden sein. Vorzugsweise ist der Aktor 36a in dem Betriebszustand, in dem die Einzelradantriebseinheit 16a mit der Einzelradlenkeinheit 18a wirkverbunden ist, dazu vorgesehen, die zumindest zwei Kupplungselemente 30a, 40a miteinander in, insbesondere reibschlüssigen, Kontakt zu bringen. Insbesondere ist der Aktor 36a dazu vorgesehen, das weitere Kupplungselement 30a gegen das Kupplungselement 40a zu pressen. Vorzugsweise weisen die Kupplungselemente 30a, 40a Reibbeläge 68a, 70a zu einer Realisierung eines Reibschlusses auf. Vorzugsweise ist der Aktor 36a in dem weiteren Betriebszustand, in dem die Einzelradantriebseinheit 16a von der Einzelradlenkeinheit 18a entkoppelt ist, dazu vorgesehen, die zumindest zwei Kupplungselemente 30a, 40a voneinander zu trennen.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zu einem Betrieb einer Einzelradvorrichtung, insbesondere der vorgenannten Einzelradvorrichtung 10a, beschrieben, insbesondere anhand der 1 bis 4. Bevorzugt wird in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine, insbesondere die zumindest eine vorgenannte, Einzelradantriebseinheit 16a der Einzelradvorrichtung 10a zu einem Antrieb von zumindest einer, insbesondere der zumindest einen vorgenannten, Einzelradlenkeinheit 18a der Einzelradvorrichtung 10a mit der Einzelradlenkeinheit 18a wirkverbunden. Hinsichtlich weiterer Verfahrensschritte des Verfahrens zum Betrieb der Einzelradvorrichtung 10a darf auf die vorhergehende Beschreibung der Einzelradvorrichtung 10a verwiesen werden, da diese Beschreibung analog auch auf das Verfahren zu lesen ist und somit alle Merkmale hinsichtlich der Einzelradvorrichtung 10a auch in Bezug auf das Verfahren zum Betrieb der Einzelradvorrichtung 10a als offenbart gelten.
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In den 5 bis 9 sind fünf weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 5 bis 9 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis f ersetzt.
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5 zeigt eine Kupplungseinheit 22b einer ersten alternativen Einzelradvorrichtung 10b, insbesondere eines ersten alternativen Cornermoduls, in einer schematischen Darstellung. Die Kupplungseinheit 22b entspricht insbesondere im Wesentlichen der Kupplungseinheit 22a des ersten Ausführungsbeispiels aus 4 mit einer zusätzlichen Bremsfunktionalität. Bevorzugt weist die Kupplungseinheit 22b zumindest einen Aktor 36b auf, der dazu vorgesehen ist, zumindest ein Bremselement 38b der Kupplungseinheit 22b zu einer Bremsung eines Antriebsrads der Einzelradvorrichtung 10b mit zumindest einem Kupplungselement 40b der Kupplungseinheit 22b, das mit dem Antriebsrad und/oder mit einer Einzelradantriebseinheit 16b der Einzelradvorrichtung 10b wirkverbunden ist, in einen Reibschluss zu bewegen. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit 22b das Bremselement 38b als Alternative oder zusätzlich zu einer Bremse der Einzelradvorrichtung 10b. Vorzugsweise ist das Bremselement 38b als eine Bremsplatte mit einem Bremsbelag ausgebildet. Insbesondere weist das Bremselement 38b eine Haupterstreckungsebene auf, die sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse 72b des Kupplungselements 40b erstreckt. Vorzugsweise ist der Aktor 36b dazu vorgesehen, das Bremselement 38b zu einer Bremsung des Antriebsrads gegen das Kupplungselement 40b zu pressen. Insbesondere ist das Bremselement 38b dazu vorgesehen, eine Rotation des Kupplungselements 40b abzubremsen, insbesondere zu stoppen. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation des Kupplungselements 40b aufgrund einer Wirkverbindung, insbesondere einer mechanischen Verbindung, zwischen dem Kupplungselement 40b und der Einzelradantriebseinheit 16b, insbesondere einer Getriebeeinheit 24b der Einzelradantriebseinheit 16b, eine Rotation der Einzelradantriebseinheit 16b. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation der Einzelradantriebseinheit 16b aufgrund einer Wirkverbindung, insbesondere einer mechanischen Verbindung, zwischen der Einzelradantriebseinheit 16b, insbesondere der Getriebeeinheit 24b, und dem Antriebsrad eine Rotation des Antriebsrads. Vorzugsweise bildet das Bremselement 38b zumindest teilweise ein Gehäuse 74b der Kupplungseinheit 22b. Insbesondere kann das Bremselement 38b als eine Gehäusewandung des Gehäuses 74b der Kupplungseinheit 22b ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Aktor 36b dazu vorgesehen, das Gehäuse 74b der Kupplungseinheit 22b, insbesondere zu einer Bremsung des Antriebsrads, zu bewegen.
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6 zeigt eine Kupplungseinheit 22c einer zweiten alternativen Einzelradvorrichtung 10c, insbesondere eines zweiten alternativen Cornermoduls, in einer schematischen Darstellung. Bevorzugt weist die Kupplungseinheit 22c zumindest ein Kupplungselement 30c, insbesondere eine Kupplungsscheibe, und zumindest zwei gegenläufige Getriebeelemente 32c, 34c, insbesondere Kegelräder, auf, wobei das Kupplungselement 30c zu einer Einstellung einer Lenkrichtung einer Einzelradlenkeinheit 18c der Einzelradvorrichtung 10c selektiv mit einem der Getriebeelemente 32c, 34c wirkverbindbar ist. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit 22c als ein Kegelrad-Wendegetriebe ausgebildet. Insbesondere sind die Getriebeelemente 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c als Kegelräder ausgebildet. Vorzugsweise verlaufen Rotationsachsen 76c der Getriebeelemente 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c und des Kupplungselements 30c zumindest im Wesentlichen parallel, insbesondere koaxial, zueinander. Vorzugsweise ist das Kupplungselement 30c entlang der Rotationsachsen 76c zwischen den Getriebeelementen 32c, 34c angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit 22c oder eine Getriebeeinheit 24c einer Einzelradantriebseinheit 16c der Einzelradvorrichtung 10c zumindest ein zusätzliches Getriebeelement 78c, insbesondere ein Kegelrad, das zu einem gleichzeitigen rotatorischen Antrieb der Getriebeelemente 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c vorgesehen ist. Insbesondere verläuft eine Rotationsachse 80c des zusätzlichen Getriebeelements 78c zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Rotationsachsen 76c der Getriebeelemente 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c und des Kupplungselements 30c.
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Vorzugsweise rotiert ein Getriebeelement 32c angetrieben von dem zusätzlichen Getriebeelement 78c im Uhrzeigersinn und rotiert ein weiteres Getriebeelement 34c angetrieben von dem zusätzlichen Getriebeelement 78c gegen den Uhrzeigersinn. Vorzugsweise weisen die Getriebeelemente 32c, 34c Reibflächen 82c, 84c zur Realisierung eines Reibschlusses mit dem Kupplungselement 30c auf. Vorzugsweise weist das Kupplungselement 30c beidseitig Reibbeläge 68c zur Realisierung des Reibschlusses mit den Getriebeelementen 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c auf. Insbesondere ist ein Aktor der Kupplungseinheit 22c dazu vorgesehen, das Kupplungselement 30c zu einem rotatorischen Antrieb der Einzelradlenkeinheit 18c, insbesondere eines Lenkgetriebes 48c der Einzelradlenkeinheit 18c, im Uhrzeigersinn und zu einer Realisierung einer Lenkung eines Antriebsrads der Einzelradvorrichtung 10c in einer ersten Lenkrichtung mit dem Getriebeelement 32c wirkzuverbinden, insbesondere reibschlüssig zu verbinden (Aktor und Antriebsrad hier nicht dargestellt). Insbesondere ist der Aktor der Kupplungseinheit 22c dazu vorgesehen, das Kupplungselement 30c zu einem rotatorischen Antrieb der Einzelradlenkeinheit 18c, insbesondere des Lenkgetriebes 48c, gegen den Uhrzeigersinn und zu einer Realisierung einer Lenkung des Antriebsrads in einer zweiten Lenkrichtung mit dem weiteren Getriebeelement 34c wirkzuverbinden, insbesondere reibschlüssig zu verbinden. Insbesondere ist der Aktor der Kupplungseinheit 22c dazu vorgesehen, das Kupplungselement 30c zu einer Entkopplung der Einzelradlenkeinheit 18c von der Einzelradantriebseinheit 16c mit keinem der Getriebeelemente 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c wirkzuverbinden. Vorzugsweise erstreckt sich eine an dem Kupplungselement 30c drehfest fixierte Abtriebswelle 86c der Kupplungseinheit 22c zumindest abschnittsweise durch eine Hohlwelle 88c der Kupplungseinheit 22c, auf der zumindest eines der Getriebeelemente 32c, 34c, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft das weitere Getriebeelement 34c, der Kupplungseinheit 22c gelagert ist. Vorzugsweise ist der Aktor der Kupplungseinheit 22c dazu vorgesehen, eine Drehzahl, mit der die Einzelradlenkeinheit 18c, insbesondere das Lenkgetriebe 48c, angetrieben wird, über einen Schlupf zwischen dem Kupplungselement 30c und den Getriebeelementen 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c, insbesondere über einen Anpressdruck des Kupplungselements 30c an die Getriebeelemente 32c, 34c der Kupplungseinheit 22c, einzustellen.
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7 zeigt eine Kupplungseinheit 22d einer dritten alternativen Einzelradvorrichtung 10d, insbesondere eines dritten alternativen Cornermoduls, in einer schematischen Darstellung. Die Kupplungseinheit 22d entspricht insbesondere im Wesentlichen der Kupplungseinheit 22c des dritten Ausführungsbeispiels aus 6 mit einer zusätzlichen Bremsfunktionalität. Insbesondere umfasst die Kupplungseinheit 22d ein Kupplungselement 30d und zwei gegenläufige Getriebeelemente 32d, 34d. Bevorzugt weist die Kupplungseinheit 22d zumindest ein Spreizelement 42d auf, das dazu vorgesehen ist, das, insbesondere zweigeteilte, Kupplungselement 30d zu einer Bremsung eines Antriebsrads der Einzelradvorrichtung 10d derart aufzuweiten, dass das Kupplungselement 30d gleichzeitig einen Reibschluss mit den beiden gegenläufigen Getriebeelementen 32d, 34d aufweist. Insbesondere weist die Kupplungseinheit 22d das Spreizelement 42d alternativ oder zusätzlich zu einem Bremselement auf. Vorzugsweise weist die als Kegelrad-Wendegetriebe ausgebildete Kupplungseinheit 22d das Spreizelement 42d auf. Bevorzugt ist das Spreizelement 42d als ein Spreizring ausgebildet. Vorzugsweise ist das Spreizelement 42d zwischen zumindest zwei entlang einer Rotationsachse 76d des Kupplungselements 30d zumindest abschnittsweise voneinander beabstandeten Kupplungsteilen 90d, 92d des Kupplungselements 30d angeordnet. Die Kupplungsteile 90d, 92d sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 76d des Kupplungselements 30d miteinander gekoppelt und mit einer Kraft, beispielsweise durch eine Zugfeder, beaufschlagt, die die Kupplungsteile 90d, 92d gegeneinander bewegt. Vorzugsweise verläuft eine Längsachse 94d des Spreizelements 42d zumindest im Wesentlichen parallel, insbesondere koaxial, zu den Rotationsachsen 76d des Kupplungselements 30d und der beiden Getriebeelemente 32d, 34d der Kupplungseinheit 22d. Insbesondere kann die Kupplungseinheit 22d zumindest einen Spreizaktor zu einer Betätigung des Spreizelements 42d aufweisen (hier nicht dargestellt). Das Spreizelement 42d ist zu einer Bremsung des Antriebsrads vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Kupplungsteil 90d in einen Reibschluss mit einem Getriebeelement 32d der Kupplungseinheit 22d zu bewegen, insbesondere gegen das Getriebeelement 32d zu pressen, und ein weiteres Kupplungsteil 92d in einen Reibschluss mit einem weiteren Getriebeelement 34d der Kupplungseinheit 22d zu bewegen, insbesondere gegen das weitere Getriebeelement 34d zu pressen. Insbesondere bremsen die über das Kupplungselement 30d miteinander gekoppelten Getriebeelemente 32d, 34d sich aufgrund ihrer gegenläufigen Rotationsrichtungen gegenseitig aus. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation der Getriebeelemente 32d, 34d der Kupplungseinheit 22d aufgrund einer Wirkverbindung, insbesondere einer mechanischen Verbindung, zwischen den Getriebeelementen 32d, 34d und einer Einzelradantriebseinheit 16d der Einzelradvorrichtung 10d, insbesondere einer Getriebeeinheit 24d der Einzelradantriebseinheit 16d, eine Rotation der Einzelradantriebseinheit 16d. Insbesondere bremst eine Bremsung der Rotation der Einzelradantriebseinheit 16d aufgrund einer Wirkverbindung, insbesondere einer mechanischen Verbindung, zwischen der Einzelradantriebseinheit 16d, insbesondere der Getriebeeinheit 24d, und dem Antriebsrad eine Rotation des Antriebsrads.
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8 zeigt eine vierte alternative Einzelradvorrichtung 10e, insbesondere ein viertes alternatives Cornermodul, in einer schematischen Darstellung. Die Einzelradvorrichtung 10e umfasst insbesondere eine Einzelradantriebseinheit 16e, die einen Motor 52e und eine Getriebeeinheit 24e aufweist, eine Einzelradlenkeinheit 18e, die ein Lenkgetriebe 48e und eine Lenkstange 56e aufweist, eine Kupplungseinheit 22e und ein Antriebsrad 14e. Bevorzugt umfasst die Einzelradvorrichtung 10e zumindest eine weitere Kupplungseinheit 44e, die dazu vorgesehen ist, die Einzelradantriebseinheit 16e in zumindest einem Betriebszustand zu einem Antrieb des Antriebsrads 14e mit dem Antriebsrad 14e wirkzuverbinden, insbesondere unabhängig von einer Wirkverbindung mit der Einzelradlenkeinheit 18e. Vorzugsweise bildet die weitere Kupplungseinheit 44e mit der Kupplungseinheit 22e, der Einzelradantriebseinheit 16e und der Einzelradlenkeinheit 18e ein einzelradgebundenes Modul 20e. Insbesondere ist die weitere Kupplungseinheit 44e dazu vorgesehen, die Getriebeeinheit 24e der Einzelradantriebseinheit 16e mit dem Antriebsrad 14e, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, oder den Motor 52e der Einzelradantriebseinheit 16e mit der Getriebeeinheit 24e der Einzelradantriebseinheit 16e wirkzuverbinden, insbesondere mechanisch zu koppeln. Die weitere Kupplungseinheit 44e kann insbesondere als eine, insbesondere nasslaufende oder trockenlaufende, Scheibenkupplung, als ein Kegelrad-Wendegetriebe oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kupplung ausgebildet sein. Die weitere Kupplungseinheit 44e ist vorzugsweise dazu vorgesehen, zu einer Einstellung des Lenkeinschlags bei einem Stillstand eines Fahrzeugs die Einzelradantriebseinheit 16e von dem Antriebsrad 14e zu entkoppeln. Bevorzugt dient die weitere Kupplungseinheit 44e als eine Bremse zu einer Bremsung des Antriebsrads 14e.
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9 zeigt eine fünfte alternative Einzelradvorrichtung 10f, insbesondere ein fünftes alternatives Cornermodul, in einer schematischen Darstellung. Die Einzelradvorrichtung 10f entspricht insbesondere im Wesentlichen der Einzelradvorrichtung 10e des fünften Ausführungsbeispiels aus 8 mit einem zusätzlichen Lenkaktor 46f. Die Einzelradvorrichtung 10f umfasst insbesondere eine Einzelradantriebseinheit 16f, die einen Motor 52f und eine Getriebeeinheit 24f aufweist, eine Einzelradlenkeinheit 18f, die ein Lenkgetriebe 48f und eine Lenkstange 56f aufweist, eine Kupplungseinheit 22f, ein Antriebsrad 14f und eine weitere Kupplungseinheit 44f. Bevorzugt weist die Einzelradlenkeinheit 18f zumindest einen, insbesondere den vorgenannten, Lenkaktor 46f auf, der dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand, in dem die Kupplungseinheit 22f die Einzelradantriebseinheit 16f von der Einzelradlenkeinheit 18f entkoppelt, zumindest ein, insbesondere das vorgenannte, Lenkgetriebe 48f der Einzelradlenkeinheit 18f zu einer Einstellung des Lenkeinschlags anzutreiben. Vorzugsweise ist der Lenkaktor 46f für Lastfälle der Lenkung vorgesehen, die eine geringe Leistung erfordern, wie beispielsweise eine Einstellung kleiner Lenkwinkel oder ein Lenken bei hoher Geschwindigkeit. Vorzugsweise weist die das Lenkgetriebe 48f über die Kupplungseinheit 22f antreibende Einzelradantriebseinheit 16f eine höhere Leistung auf als der Lenkaktor 46f, insbesondere für Lastfälle der Lenkung, die eine hohe Leistung erfordern, wie beispielsweise Parkiersituationen.
