DE102021133680A1

DE102021133680A1 - Lenkungsvorrichtung für Fahrzeuge, welche mit einem Lenker gesteuert werden

Info

Publication number: DE102021133680A1
Application number: DE102021133680.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Battlog
Original assignee: Inventus Engineering GmbH
Current assignee: Inventus Engineering GmbH
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Lenkungsvorrichtung (500) für Fahrzeuge, welche mit einem Lenker (116) gesteuert werden, umfassend einen Lenkungsdämpfer (520) mit einer magnetorheologischen Dämpfereinrichtung (1) und mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (101, 102). Die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) ist mittels der Dämpfereinrichtung (1) dämpfbar, um eine Lenkbewegung zu dämpfen, dadurch gekennzeichnet. Dabei ist die Dämpfereinrichtung (1) mit einer Steuereinrichtung (570) wirkverbunden, welche die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) mittels der Dämpfereinrichtung (1) gezielt beeinflusst, um die Funktion eines Lenkradschlosses (580) bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkungsvorrichtung für Fahrzeuge, welche mit einem Lenker gesteuert werden und umfasst wenigstens einen Lenkungsdämpfer mit einer magnetorheologischen Dämpfereinrichtung.
Bei Fahrzeugen mit einem Lenker können Lenkungsdämpfer das Lenkverhalten verbessern. Dadurch ist ein sicheres Lenken und sportliches Fahren auch in extremen Fahrsituationen und Geländen möglich. Damit das Lenkverhalten durch den Lenkungsdämpfer positiv beeinflusst werden kann, ist eine Anpassung der Dämpfungscharakteristik an das Fahrzeug und die Fahranforderungen unerlässlich.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2004 054 188 A1 ein Lenkungsdämpfer für ein Motorrad bekannt, der mit einem rheologischen Fluid befüllt ist. Durch Anlegen eines elektrischen bzw. magnetischen Feldes kann die Viskosität des Fluids und somit die Dämpfung verändert werden. Die elektrische bzw. magnetische Feldstärke wird durch eine Elektronik gesteuert, sodass die Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Drosselklappenwinkels, der Schräglage des Motorrads oder der Raddrehzahl geregelt werden kann.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lenkungsvorrichtung für lenkerbetätigte Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Lenkungsvorrichtung dient für Fahrzeuge, welche mit einem Lenker gesteuert werden bzw. für Fahrzeuge mit einem Lenker. Beispielsweise ist die Lenkungsvorrichtung für Zweiräder und vorzugsweise Motorräder oder wenigstens teilweise motorbetriebene Fahrräder sowie auch für ein ATV, Quad, Jetski, Skidoo. Die Lenkungsvorrichtung umfasst wenigstens einen Lenkungsdämpfer. Der Lenkungsdämpfer umfasst wenigstens eine magnetorheologische Dämpfereinrichtung und wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten. Eine der wenigstens zwei Anschlusseinheiten ist mit einer Tragstruktur und z. B. einem Rahmen des Fahrzeugs verbindbar. Die andere der wenigstens zwei beiden Anschlusseinheiten ist mit einer bewegbaren Lenkungskomponente des Fahrzeugs verbindbar. Die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (relativ zueinander) ist mittels der Dämpfereinrichtung dämpfbar, um eine Lenkbewegung (gesteuert) zu dämpfen. Dabei ist die Dämpfereinrichtung mit wenigstens einer Steuereinrichtung wirkverbunden. Die Steuereinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (relativ zueinander) mittels der magnetorheologischen Dämpfereinrichtung gezielt zu beeinflussen. Dies erfolgt derart, dass die Funktion eines Lenkradschlosses bereitgestellt wird. Eine solche Funktion kann auch als Lenksperre bezeichnet werden.
Die vorliegende Erfindung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet das Lenkradschloss, welches durch gezielte Beeinflussung der Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten mittels der magnetorheologischen Dämpfereinrichtung bereitgestellt wird. Das bietet eine Bauteilintegration, sodass Bauraum, Gewicht und Komponenten sowie Montageaufwand eingespart werden können. Das ist besonders bei sportlichen Motorrädern und auch bei anderen gewichtsoptimierten lenkerbetätigten Fahrzeugen von großem Vorteil. Zugleich bietet die Erfindung viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Lenkradschlössern. Beispielsweise kann mit der Erfindung eine Lenksperre umgesetzt werden, welche eine erheblich höhere Sicherheit als mechanische Lenkradschlösser bietet.
Vorzugsweise ist die Funktion eines aktiven Lenkradschlosses in einem beliebigen Lenkwinkel bereitstellbar. Die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten ist insbesondere in einen beliebigen Lenkwinkel bremsbar und vorzugsweise blockierbar. Das bietet erhebliche Vorteile gegenüber den bisherigen Lösungen, bei denen das Lenkradschloss nur in einer ganz bestimmten Stellung und zum Beispiel im ganz eingeschlagenen Zustand der Lenkung aktiviert werden kann. Mit der Erfindung kann das Lenkradschloss auch dann genutzt werden, wenn die Lenkung nicht oder kaum eingeschlagen ist, beispielsweise auf einem beengten Stellplatz auf einer Fähre. Insbesondere ist die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten an einer beliebigen Position entlang ihres bestimmungsgemäß vorgesehenen Bewegungsbereichs bremsbar. Zudem ist die Kraft der Dämpfung der magnetorheologischen Dämpfereinrichtung (die Bremskraft) insbesondere einstellbar, so dass beispielsweise die Bewegung der bewegbaren Lenkungskomponente bzw. des Lenkers nicht (oder nicht vollständig) verhindert wird, sondern nur (ein wenig oder sehr oder nahezu vollständig) erschwert wird. Dadurch kann das Fahrzeug vorzugsweise auch nicht mehr in Betrieb genommen werden.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu geeignet und ausgebildet, zur Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten zu bremsen, sodass eine Lenkbewegung (in Bezug auf die bestimmungsgemäß zu erwartenden Betätigungskräfte) blockiert ist. So wird zuverlässig vermieden, dass das Fahrzeug von einem Dieb fortgefahren werden kann. Unter einem Blockieren wird insbesondere verstanden, dass mit den bestimmungsgemäß vorgesehenen (manuellen) Betätigungskräften keine oder zumindest keine zum Lenken ausreichende Bewegung der Anschlusseinheiten möglich ist. Beispielsweise wird dazu ein Bremsmoment von wenigstens 15 Newtonmeter oder vorzugsweise wenigstens 25 Newtonmeter oder besonders bevorzugt wenigstens 35 Newtonmeter eingestellt. Möglich sind auch höhere Bremsmomente.
Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, zur Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten zu bremsen, sodass die Lenkbewegung (in Bezug auf die bestimmungsgemäß zu erwartenden Betätigungskräfte) derart gebremst ist, dass zum Lenken eine um ein Vielfaches höhere Betätigungskraft als bei einem inaktiven Lenkradschloss notwendig ist. Insbesondere wird die Lenkbewegung mit einem Bremsmoment gebremst, welches höher und vorzugsweise um ein Vielfaches höher als ein Dämpfermoment ist, welches im Normalbetrieb der Lenkung vorgesehen ist. So ist trotz des aktiven Lenkradschlosses noch eine Bewegung der Lenkung möglich, beispielsweise wenn das Motorrad umfällt. Dadurch können Beschädigungen am Lenker oder an den Bedienelementen verhindert werden.
Möglich ist auch, dass zur Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten auf einen bestimmten Weg begrenzbar ist. Am Ende der Bewegbarkeit kann ein harter oder auch ein weicher Anschlag erfolgen. Die Bewegung der Anschlusseinheiten entlang des Weges kann mit einem zunehmenden Bremsmoment und/oder mit über die Zeit veränderlichen Bremsmomenten (sog. haptische Rückmeldungen) überlagert werden.
Die Steuereinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, während der Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten mit über die Zeit veränderlichen Bremsmomenten zu bremsen. Beispielsweise werden über die Zeit höhere und geringere Bremsmomente abwechselnd eingestellt. Insbesondere tritt dadurch bei einer Lenkbewegung ein Ruckeln oder ein Vibrieren auf, welches am Lenker haptisch wahrnehmbar ist. Das ermöglicht eine haptische Signalisierung des aktiven Lenkradschlosses. Es ist möglich, dass ein Maß für die Veränderung des Bremsmoments über die Zeit, beispielsweise eine Frequenz, benutzerdefiniert einstellbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, während der Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses die Bremsmomente über die Zeit zufällig zu verändern. Dadurch ist bei einer Lenkbewegung eine haptische Rückmeldung wahrnehmbar, welche einem defekten Lenkungslager oder dergleichen entspricht. Das ist ein besonders deutliches Signal, dass das Fahrzeug in diesem Zustand nicht fahrbereit ist.
Die Dämpfereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen Dämpferraum. Die Dämpfereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens ein magnetorheologisches Medium, welches in dem Dämpferraum angeordnet ist. Die Dämpfereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine von der Steuereinrichtung ansteuerbare Magnetfelderzeugungseinrichtung zur (steuerbaren) Erzeugung eines Magnetfeldes im Dämpferraum. Insbesondere ist in Abhängigkeit des Magnetfeldes die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten gezielt beeinflussbar. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine elektrische Spuleneinrichtung. Insbesondere sind die rheologischen Eigenschaften und vorzugsweise die Viskosität des magnetorheologischen Mediums durch das Magnetfeld gezielt beeinflussbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst eine der Anschlusseinheiten wenigstens eine Kolbenstange oder ist als eine solche ausgebildet. Insbesondere ist die Kolbenstange mit wenigstens einem Dämpfungskolben verbunden. Insbesondere ist dem Dämpfungskolben wenigstens ein Dämpfungsventil zugeordnet. Insbesondere umfasst der Dämpferraum wenigstens eine Dämpferkammer und/oder wenigstens einen Dämpfungskanal. Insbesondere ist mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung im Dämpfungskanal ein Magnetfeld erzeugbar. Insbesondere ist das magnetorheologische Medium im Dämpfungskanal angeordnet. In einer solchen Ausgestaltung ist der Lenkungsdämpfer insbesondere ein Lineardämpfer. Insbesondere ist die eine Anschlusseinheit in die andere Anschlusseinheit einfahrbar und ausfahrbar.
In einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung kann der Lenkungsdämpfer als ein Drehdämpfer ausgebildet sein. Dann sind die Anschlusseinheiten insbesondere relativ zueinander drehbar. Der Dämpferraum ist dann insbesondere ringförmig bzw. zylindrisch ausgebildet.
In einer bevorzugten und vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Dämpfereinrichtung wenigstens eine Magneteinrichtung. Die Magneteinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, von sich aus und insbesondere ohne Zufuhr elektrischer Energie und/oder ohne eine Aktivität der Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld bereitzustellen. Durch das Magnetfeld ist die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten so beeinflussbar, dass die Funktion eines aktiven Lenkradschlosses bereitgestellt wird. Insbesondere sind die rheologischen Eigenschaften des magnetorheologischen Mediums durch das Magnetfeld der Magneteinrichtung beeinflussbar. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das aktive Lenkradschloss keine elektrische Energie verbraucht.
Insbesondere stellt die Magneteinrichtung bei einem inaktiven Betriebszustand der Magnetfelderzeugungseinrichtung das Magnetfeld für das aktive Lenkradschloss bereit. Die Magneteinrichtung kann wenigstens einen Permanentmagneten (auch als Dauermagnet bezeichnet) umfassen oder als ein solcher ausgebildet sein. Die Magneteinrichtung kann ein hartmagnetisches Material oder ein weichmagnetisches Material umfassen oder aus einem solchen bestehen.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Funktion des Lenkradschlosses zu inaktivieren und dazu mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung dauerhaft gezielt zu verändern. Insbesondere wird mit der Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld erzeugt, welches die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung dauerhaft verändert. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung so zu verändern, dass die Magneteinrichtung dauerhaft wenigstens soweit entmagnetisiert ist, dass die Funktion eines inaktiven Lenkradschlosses bereitgestellt wird. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine zuverlässige Aufhebung der Lenksperre und zugleich ein aktives Lenkradschloss ohne Stromverbrauch. In einer solchen Ausgestaltung umfasst die Magneteinrichtung insbesondere ein hartmagnetisches Material oder besteht aus einem solchen. Insbesondere ist die Magneteinrichtung dazu mit geeigneten Remanenzeigenschaften ausgestattet.
In einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Funktion des Lenkradschlosses zu inaktivieren und dazu mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung das Magnetfeld der Magneteinrichtung durch Überlagerung mit einem anderen Feld (Magnetfeld und/oder elektrisches Feld) wenigstens teilweise zu eliminieren. Insbesondere wird dazu mit der Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld und/oder elektrisches Feld erzeugt, welches das Magnetfeld der Magneteinrichtung überlagert. Insbesondere wird das Magnetfeld der Magneteinrichtung derart überlagert, dass es die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten nicht mehr (unerwünscht) beeinflusst. In einer solchen Ausgestaltung umfasst die Magneteinrichtung insbesondere ein hartmagnetisches Material oder besteht aus einem solchen. Auch so kann das Lenkradschloss zuverlässig deaktiviert werden und im aktiven Zustand ohne Stromversorgung auskommen.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Funktion des Lenkradschlosses zu aktivieren und dazu mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung dauerhaft gezielt zu verändern. Insbesondere werden dabei die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung derart verändert, dass die Magneteinrichtung (dauerhaft) das Magnetfeld für die Funktion des aktiven Lenkradschlosses bereitstellt. Dadurch kann ein inaktives Lenkradschloss wieder aktiviert werden, ohne dass es im aktiven Zustand Strom zur Aufrechterhaltung des Magnetfeldes benötigt.
In einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Funktion des Lenkradschlosses zu aktivieren und dazu die Magnetfelderzeugungseinrichtung zu deaktivieren. Insbesondere wird dann mit der Magnetfelderzeugungseinrichtung kein Magnetfeld mehr erzeugt, welches das Magnetfeld der Magneteinrichtung durch Überlagerung wenigstens teilweise eliminiert. Insbesondere wird das Lenkradschloss dadurch aktiviert, dass die Überlagerung des Magnetfeldes der Magneteinrichtung mit einem von der Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugten Feld beendet wird. Auch das bietet eine vorteilhafte Aktivierung des Lenkradschlosses, welches im aktiven Zustand keinen Strom zur Aufrechterhaltung des Magnetfeldes benötigt.
Zur Erzeugung der Magnetfelder, welche für die Inaktivierung und/oder Aktivierung des Lenkradschlosses benötigt werden, weist die Magnetfelderzeugungseinrichtung insbesondere wenigstens eine elektrische Spuleneinrichtung auf. Insbesondere dient die Spuleneinrichtung auch zur Erzeugung der Magnetfelder, welche für die Dämpfung der Lenkbewegung benötigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch noch wenigstens eine weitere elektrische Spuleneinrichtung vorgesehen sein, um die Lenkbewegung zu dämpfen oder das Lenkradschloss bereitzustellen.
Es ist möglich, dass die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung mittels einer definierten Feldqualität verändert werden müssen, um die Funktion des Lenkradschlosses zu inaktivieren. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung die definierte Feldqualität zu erzeugen. Insbesondere ist die definierte Feldqualität notwendig, um die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung dauerhaft zu verändern. Insbesondere ist die definierte Feldqualität notwendig, um die Magneteinrichtung dauerhaft zu entmagnetisieren. Möglich ist auch, dass die definierte Feldqualität notwendig ist, um das Magnetfeld der Magneteinrichtung durch Überlagerung wenigstens teilweise eliminieren zu können. Dadurch wird das Lenkradschloss besonders gut vor Manipulationen geschützt. Beispielsweise kann das Lenkradschloss nicht einfach durch einen Kurzschluss deaktiviert werden.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung bei der Aktivierung des Lenkradschlosses dauerhaft so zu verändern, dass zur Deaktivierung des Lenkradschlosses die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung dann nur mittels der definierten Feldqualität verändert werden können.
Die Lenkungsvorrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine Sicherheitseinrichtung, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, die Funktion des Lenkradschlosses in einem Störfall zu inaktivieren. Insbesondere ist die Sicherheitseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Funktion des Lenkradschlosses dann zu inaktivieren, wenn in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs das Magnetfeld der Magneteinrichtung nicht mehr durch Überlagerung mit einem anderen Magnetfeld ausreichend eliminiert werden kann.
Insbesondere umfasst die Sicherheitseinrichtung wenigstens einen elektrischen Energiespeicher und vorzugsweise wenigstens eine Kondensatoreinrichtung zur Stromversorgung der Magnetfelderzeugungseinrichtung. Die Sicherheitseinrichtung kann auch wenigstens eine andere Art elektrischen Energiespeicher und beispielsweise einen Akku oder dergleichen umfassen. Möglich ist auch, dass die Sicherheitseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, das magnetorheologische Medium in einem Störfall aus dem Dämpferraum zu entfernen. Beispielsweise umfasst die Sicherheitseinrichtung dazu eine Druckkapsel oder Sprengkapsel.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu geeignet und ausgebildet, die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten wenigstens auch in Abhängigkeit einer Authentifizierung eines Benutzers und/oder eines Betriebszustandes des Fahrzeugs und/oder einer räumlichen Position des Fahrzeugs zu beeinflussen. Insbesondere ist das Lenkradschloss in Abhängigkeit solcher Parameter aktivierbar und/oder deaktivierbar. So kann das Lenkradschloss deaktiviert werden, wenn ein autorisierter Benutzer das Fahrzeug benutzen möchte. Sollte eine unberechtigte Person das Fahrzeug fahren wollen, wird das Lenkradschloss aktiviert bzw. nicht deaktiviert. Möglich ist aber auch, dass die Lenkungsdämpfung in Abhängigkeit solcher Parameter angepasst wird. Beispielsweise kann in Abhängigkeit der Authentifizierung ausgewählt werden, welche Dämpfungscharakteristik vorgesehen ist (zum Beispiel sportliche oder komfortable Lenkungsdämpfung).
Die Authentifizierung des Benutzers umfasst beispielsweise eine Codeeingabe, einen Schlüssel, eine Schlüsselkarte, eine biometrische Datenerfassung (z. B. Fingerabdruckscan, Irisscan), einen Datenabgleich mit einem mobilen Endgerät (Smartdevice) des Benutzers oder dergleichen.
Der Betriebszustand des Fahrzeugs kann zum Beispiel die Geschwindigkeit, Raddrehzahl, Position des Ständers (eingefahren oder ausgefahren), Status der Zündung (ein oder aus) und/oder andere Betriebsparameter umfassen.
Die räumliche Position des Fahrzeugs umfasst beispielsweise Orte, an denen das Lenkradschloss automatisch deaktiviert bzw. aktiviert wird. Dabei kann die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten über die Zeit immer stärker gebremst werden. Dadurch merkt die unberechtigte Person, dass eine Weiterfahrt aufgrund des Lenkradschlosses nicht mehr möglich ist. Insbesondere wird dann während der Fahrt ein am Lenker wahrnehmbares haptisches Signal generiert, um auf die Funktion des Lenkradschlosses hinzuweisen. Möglich ist auch, dass die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten von Beginn an blockiert ist, sodass das Losfahren erst gar nicht möglich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, die Funktion des Lenkradschlosses erst dann zu aktivieren, wenn ein abgestelltes Fahrzeug wenigstens teilweise bewegt wird. Insbesondere wird die Funktion des Lenkradschlosses erst dann aktiviert, wenn die Lenkung bewegt wird. Dadurch kann elektrische Energie gespart werden, da das Lenkradschloss beim Parken erst einmal nicht aktiv ist. Insbesondere ist dazu eine Bewegung oberhalb eines Grenzwertes notwendig. So kann verhindert werden, dass das Lenkradschloss aktiviert wird, wenn sich das abgestellte Fahrzeug im Wind bewegt. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Funktion des Lenkradschlosses wieder zu deaktivieren, wenn eine korrekte Authentifizierung oder eine sonstige geeignete Eingabe erfolgt. Wenn eine berechtigte Person das abgestellte Fahrzeug in Betrieb nimmt, wird die Funktion des Lenkradschlosses insbesondere nicht aktiviert.
Zur Erkennung der Bewegung des Fahrzeugs ist die Steuereinrichtung insbesondere mit einer Sensoreinrichtung wirkverbunden. Vorzugsweise ist dazu die nachfolgend näher beschriebene Sensoreinrichtung vorgesehen. Möglich ist auch eine Erkennung der Bewegung mit anderen Sensormitteln, beispielsweise Lagesensoren und/oder Erschütterungssensoren und/oder GPS-Sensoren oder dergleichen.
Die Steuereinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens einen Benutzerhinweis auszugeben, wenn ein abgestelltes Fahrzeug wenigstens teilweise bewegt wird und/oder wenn die Funktion des Lenkradschlosses aktiviert wird. Insbesondere ist ein solcher Benutzerhinweis optisch, akustisch und/oder haptisch ausgebildet. Der Benutzerhinweis kann an ein mobiles Endgerät (Smartphone, Smartwatch etc.) und/oder an ein anderes externes Netzwerkgerät gesendet werden. Der Benutzerhinweis kann auch an dem Fahrzeug beispielsweise in einem Display angezeigt werden. Insbesondere erfolgt ein solcher Benutzerhinweis zusammen mit der Aktivierung des Lenkradschlosses, wenn dieses erst bei einer Bewegung des abgestellten Fahrzeugs aktiviert wird.
Vorzugsweise wird eine Bewegung des Fahrzeugs wenigstens dadurch erkannt, dass eine Bewegung der Anschlusseinheiten erfolgt. Die Bewegung der Anschlusseinheiten wird insbesondere mit einer Sensoreinrichtung und besonders bevorzugt mit der nachfolgend beschriebenen Sensoreinrichtung erfasst. Möglich sind auch andere geeignete Sensormittel. Insbesondere ist die Steuereinrichtung mit der Sensoreinrichtung wirkverbunden. Um eine Abgrenzung gegenüber nicht relevanten Bewegungen der Anschlusseinheiten zu ermöglichen, ist insbesondere eine Filterung vorgesehen. Dazu können zum Beispiel ein Bewegungsparameter (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Strecke etc.) und/oder eine Ortsinformation (z. B. Abgleich mit GPS Daten; benutzerdefinierte Safe-Places) herangezogen werden.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (wenigstens auch) in Abhängigkeit wenigstens eines Bewegungsparameters zu beeinflussen. Der Bewegungsparameter umfasst wenigstens eine Richtung und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der Bewegung wenigstens einer der Anschlusseinheiten. Solche Bewegungsparameter können für die Funktion des Lenkradschlosses und/oder für die Dämpfung der Lenkbewegung berücksichtigt werden. Der Bewegungsparameter ist insbesondere mittels einer und vorzugsweise der nachfolgend beschriebenen Sensoreinrichtung direkt oder indirekt erfassbar.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten mittels der Dämpfereinrichtung gezielt zu beeinflussen, um bedarfsweise die Funktion eines aktiven oder eines inaktiven Lenkradschlosses bereitzustellen. Insbesondere kann das aktive Lenkradschloss wieder inaktiviert werden und umgekehrt. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, zwischen den Funktionen eines aktiven und eines inaktiven Lenkradschlosses zu wechseln.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter der Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten die relative Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten zueinander verstanden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses insbesondere ein Bremsen der Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten verstanden. Unter einem Bremsen wird insbesondere auch ein Blockieren verstanden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Bereitstellung der Funktion eines inaktiven Lenkradschlosses insbesondere ein gezieltes Freigeben der Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten verstanden. Bei einem inaktiven Lenkradschloss ist vorzugsweise ein bestimmungsgemäßer Lenkbetrieb möglich, bei der die Lenkbewegung durch den Lenkungsdämpfer gezielt gedämpft werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Lenkungsvorrichtung wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Messdaten über die Relativbewegung der Anschlusseinheiten. Insbesondere umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens eine mit einer der Anschlusseinheiten verbindbare bzw. verbundene Maßstabeinrichtung. Die Sensoreinrichtung erstreckt sich insbesondere in einer Bewegungsrichtung der Relativbewegung über wenigstens eine Messstrecke. Insbesondere weist die Maßstabeinrichtung wenigstens entlang der Messstrecke wenigstens eine Struktur mit sich definiert (und insbesondere periodisch) wiederholenden Magnetkörpern auf. Insbesondere wird die Maßstabeinrichtung durch die derart angeordneten Magnetkörper bereitgestellt. Insbesondere sind die Magnetkörper axial aufmagnetisiert und mit gleichen Magnetpolen entlang der Messstrecke aneinandergereiht, sodass sich benachbarte Magnetkörper abstoßen (abstoßende Anordnung) und/oder die Magnetkörper sind radial aufmagnetisiert und in Bezug auf ihre Magnetpole alternierend entlang der Messstrecke aneinandergereiht, insbesondere sodass sich benachbarte Magnetkörper zumindest in Bezug auf ihre Anordnung anziehen (anziehende Anordnung).
Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Funktion des Lenkradschlosses in Abhängigkeit der Messdaten über die Relativbewegung der Anschlusseinheiten anzusteuern. Insbesondere kann die Steuereinrichtung eine Bewegung der Lenkung mittels der Messdaten erkennen.
Die Sensoreinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der Struktur insbesondere mit ihren sich definiert wiederholenden Magnetkörpern. Vorzugsweise ist die Aufnahmeeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die (definiert angeordneten) Magnetkörper aufzunehmen und insbesondere in ihrer definierten Anordnung zu fixieren und insbesondere zu befestigen.
Die Aufnahmeeinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen Aufnahmeraum und vorzugsweise wenigstens einen Hohlraum zur Aufnahme der Magnetkörper. Insbesondere ist die Aufnahmeeinrichtung rohrartig ausgebildet. Die Aufnahmeeinrichtung kann wenigstens ein Rohr umfassen oder als ein solches ausgebildet sein. Dabei sind die Magnetkörper insbesondere wenigstens teilweise innerhalb der Aufnahmeeinrichtung angeordnet und vorzugsweise wenigstens teilweise radial und bevorzugt radial vollumfänglich von der Aufnahmeeinrichtung umschlossen.
Es ist möglich, dass die mit der Maßstabeinrichtung verbundene Anschlusseinheit vorzugsweise wenigstens teilweise die Aufnahmeeinrichtung bereitstellt. Die Aufnahmeeinrichtung kann separat zu der Anschlusseinheit ausgebildet sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann auch einstückig mit der Anschlusseinheit verbunden sein bzw. in die Anschlusseinheit fest integriert sein. Die mit der Maßstabeinrichtung verbindbare Anschlusseinheit umfasst insbesondere wenigstens die Kolbenstange oder ist als eine solche ausgebildet.
Eine solche Sensoreinrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Anordnung der Magnetkörper in Kombination mit deren Magnetisierung. Dadurch kann die Maßstabeinrichtung konstruktiv unaufwendig und besonders wirtschaftlich bereitgestellt werden. Zugleich wird dadurch eine besonders hohe Auflösung für die Erfassung der Messdaten über die Relativbewegung der Anschlusseinheiten erreicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine solche Maßstabeinrichtung nur sehr geringen Bedarf an Bauraum hat und zugleich derart starke Magnetfelder erzeugen kann, dass diese auch über vergleichsweise größere Distanzen und über Bauteile hinweg präzise und mit unaufwendiger Sensortechnik erfasst werden können. Als besonders vorteilhaft für eine hohe Auflösung und eine zuverlässige Erfassung der Magnetfelder hat sich die abstoßende Anordnung erwiesen.
Unter einem radial aufmagnetisierten Magnetkörper wird insbesondere ein Magnetkörper verstanden, bei dem die magnetischen Pole (Nordpol und Südpol) koaxial zueinander angeordnet sind. Insbesondere umgibt der eine magnetische Pol den anderen magnetischen Pol koaxial. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die radial aufmagnetisierten Magnetkörper auch als koaxial aufmagnetisierte Magnetkörper bezeichnet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Magnetkörper wenigstens teilweise innerhalb der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange angeordnet. Insbesondere sind die Magnetkörper wenigstens teilweise radial von der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange umschlossen. Vorzugsweise sind die Magnetkörper radial vollumfänglich von der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange umschlossen. Insbesondere ist die Maßstabeinrichtung vollständig innerhalb der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange angeordnet.
Insbesondere weist die Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise die Kolbenstange wenigstens einen Hohlraum und insbesondere wenigstens eine Bohrung für die Magnetkörper auf. Insbesondere weisen ein Innendurchmesser der Bohrung und ein Außendurchmesser der Magnetkörper eine Passung zueinander auf. Insbesondere verlaufen die Bewegungsrichtung und/oder die Messstrecke in axialer Richtung bzw. Längsrichtung der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange. Insbesondere verlaufen die Messstrecke und die Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise die Kolbenstange parallel und insbesondere konzentrisch zueinander. Die eine Anschlusseinheit kann wenigstens ein Befestigungsmittel zum Anbinden (der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange) an ein zu dämpfendes Bauteil umfassen.
Insbesondere ist umfasst die andere Anschlusseinheit der zwei Anschlusseinheiten wenigstens eine Zylindereinheit oder ist als eine solche ausgebildet. Insbesondere ist die Kolbenstange in die Zylindereinheit einfahrbar und ausfahrbar. Die Zylindereinheit kann wenigstens ein Dämpfergehäuse umfassen oder als ein solches ausgebildet sein. Die andere Anschlusseinheit kann wenigstens ein Befestigungsmittel zum Anbinden (der Zylindereinheit) an ein zu dämpfendes Bauteil und/oder an eine Tragstruktur umfassen.
Vorzugsweise ist die Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise die Kolbenstange aus einem magnetisch nicht leitfähigen Werkstoff gefertigt. Die Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise die Kolbenstange ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, von den Magnetfeldern der Magnetkörper definiert durchdrungen zu werden. Die Magnetkörper sind insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, mit ihren Magnetfeldern die Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise die Kolbenstange definiert zu durchdringen. Unter einem definierten Durchdringen wird insbesondere verstanden, dass außerhalb der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange ein bestimmungsgemäßes Magnetfeld erfassbar und auswertbar ist.
Insbesondere umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens einen Detektorkopf. Insbesondere dient der Detektorkopf zur Erfassung der Magnetfelder, welche von den Magnetkörpern ausgehen. Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass der Detektorkopf außerhalb der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange angeordnet ist. Eine solche Anordnung des Detektorkopfes bietet viele konstruktive Vorteile. Mit der Erfindung und ihren innerhalb der Aufnahmeeinrichtung bzw. Kolbenstange angeordneten Magnetkörpern wird auch bei einer solchen Anordnung des Detektorkopfes eine sehr hohe Auflösung erzielt.
Der Detektorkopf ist insbesondere beabstandet zur Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise zur Kolbenstange angeordnet. Vorzugsweise ist der Detektorkopf benachbart zu der Maßstabeinrichtung angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Detektorkopf beabstandet von und benachbart zu der Maßstabeinrichtung angeordnet. Dadurch wird eine berührungslose und verschleißfreie Detektion ermöglicht.
Der Detektorkopf ist insbesondere an der anderen Anschlusseinheit und vorzugsweise an der Zylindereinheit angeordnet. Insbesondere sind die Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise die Kolbenstange und der Detektorkopf relativ zueinander bewegbar. Insbesondere umfasst der Detektorkopf wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines Magnetfeldes und vorzugsweise wenigstens einen Hallsensor oder einen anderen geeigneten Magnetfeldsensor. Der Hallsensor umfasst insbesondere wenigstens ein Hall-Element und vorzugsweise wenigstens zwei Hall-Elemente. In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst der Hallsensor wenigstens drei oder wenigstens vier Hall-Elemente.
In einer vorteilhaften und bevorzugten Weiterbildung werden die radial aufmagnetisierten Magnetkörper durch wenigstens zwei unterschiedliche Magnetkörperarten bereitgestellt. Insbesondere sind wenigstens eine erste Magnetkörperart und wenigstens eine zweite Magnetkörperart umfasst. Insbesondere hat die erste Magnetkörperart hat einen magnetischen Nordpol radial innen und einen magnetischen Südpol radial außen angeordnet. Die zweite Magnetkörperart hat insbesondere den magnetischen Nordpol radial außen und den magnetischen Südpol radial innen angeordnet. Vorzugsweise sind die erste und zweite Magnetkörperart alternierend entlang der Messstrecke aneinandergereiht. Mit solchen Magnetkörperarten kann die Maßstabeinrichtung besonders unaufwendig umgesetzt werden und erlaubt zugleich eine besonders hohe Messauflösung.
Es ist ebenfalls vorteilhaft und bevorzugt, dass die axial aufmagnetisierten Magnetkörper durch (nur) eine Magnetkörperart bereitgestellt werden. Insbesondere sind die axial aufmagnetisierten Magnetkörper hinsichtlich ihrer Ausrichtung der der Magnetpole bzw. von Nordpol und Südpol identisch ausgebildet. Vorzugsweise sind benachbarte axial aufmagnetisierte Magnetkörper jeweils um 180° gedreht entlang der Messstrecke angeordnet. Insbesondere liegt die Drehachse dabei quer zur axialen Richtung der Magnetkörper bzw. quer zur Längsrichtung des Dämpfers. Durch die Verwendung von nur einer einzigen Magnetkörperart kann die Maßstabeinrichtung besonders wirtschaftlich hergestellt werden. Zugleich ermöglicht das Wenden der Magnetkörper eine besonders einfache Umsetzung der abstoßenden Anordnung und somit eine sehr vorteilhafte Messauflösung.
Insbesondere sind die Magnetkörper als Scheiben ausgebildet oder umfassen jeweils wenigstens eine solche. Insbesondere sind die Magnetkörper scheibenartig ausgebildet. Solche Magnetkörper können besonders wirtschaftlich hergestellt und unaufwendig in der Aufnahmeeinrichtung bzw. Kolbenstange integriert werden. Eine solche Scheibe weist insbesondere eine Höhe auf, welche größer als ihr Außendurchmesser oder als ihr Außenradius oder als ihre Seitenlänge ist. Insbesondere ist der Außendurchmesser wenigstens zweimal und vorzugsweise wenigstens dreimal größer als die Höhe. Die Magnetkörper sind insbesondere zylindrisch. Die Magnetkörper können auch eine andere geeignete Geometrie in aufweisen.
Die Magnetkörper sind insbesondere im Querschnitt zumindest teilkreisförmig ausgebildet. Insbesondere sind die Magnetkörper zumindest teilkreisförmige Scheiben. Unter zumindest teilkreisförmig wird hier insbesondere verstanden, dass auch ein kreisförmiger Querschnitt umfasst ist. Eine solche Ausgestaltung bietet viele Vorteile für die Unterbringung der Magnetkörper und für die Ausrichtung ihrer Magnetfelder. Eine kreisförmige Scheibe ist insbesondere ein Zylinder. Eine teilkreisförmige Scheibe kann auch als Radialsegment eines Zylinders bezeichnet werden. Die Magnetkörper sind insbesondere rund bzw. weisen einen runden Querschnitt oder haben einen Teil eines runden Querschnitts. Die Magnetkörper und insbesondere die Scheiben können auch eine andere Umfangsgeometrie aufweisen, beispielsweise können Vierecke oder Polygone vorgesehen sein.
Insbesondere sind die radial aufmagnetisierten Magnetkörper als teilkreisförmige, vorzugsweise halbkreisförmige, Scheiben ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung ist auch für die axial aufmagnetisierten Magnetkörper möglich. Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass teilkreisförmige Scheiben in einem Winkel von 135° bis 225° vorgesehen sind. Insbesondere sind teilkreisförmige Scheiben in einem Winkelbereich von 180° +/- 10° vorgesehen.
Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass die axial aufmagnetisierten Magnetkörper als kreisförmige Scheiben ausgebildet sind. Möglich ist auch, dass die radial aufmagnetisierten Magnetkörper als kreisförmige Scheiben ausgebildet sind.
Vorzugsweise weisen die Magnetkörper wenigstens teilweise jeweils wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Durchgangsöffnung auf. Insbesondere sind die Magnetkörper als zumindest teilkreisförmige Lochscheiben ausgebildet. Das bietet viele Vorteile hinsichtlich Herstellung der Magnetkörper und auch für deren Anordnung in der Aufnahmeeinrichtung bzw. Kolbenstange. Solche Magnetkörper können auch als Hohlzylinder bezeichnet werden. Die Durchgangsöffnung ist insbesondere als eine Bohrung ausgebildet. Die Durchgangsöffnung ist insbesondere zentrisch angeordnet. Die Durchgangsöffnung kann auch außermittig angeordnet sein. Die Magnetkörper können auch zwei oder mehr Durchgangsöffnungen aufweisen.
Vorzugsweise sind die radial aufmagnetisierten Magnetkörper offen ringförmig ausgebildet. Ein solcher Magnetkörper entspricht insbesondere einer teilkreisförmigen und beispielsweise halbkreisförmigen Lochscheibe. Das bietet eine besonders günstige Herstellung auch von sehr kleinen und zugleich besonders kräftigen Magnetkörpern. So können auch besonders kompakte Dämpfer damit ausgestattet werden. Es können auch die axial aufmagnetisierten Magnetkörper derart ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind die axial aufmagnetisierten Magnetkörper geschlossen ringförmig ausgebildet. Ein solcher Magnetkörper entspricht insbesondere einer kreisförmigen Lochscheibe. Das bietet den Vorteil, dass eine Verdrehung der Maßstabeinrichtung bzw. der Aufnahmeeinrichtung/Kolbenstange in Bezug zu dem Detektorkopf keinen unerwünschten Einfluss auf die Erfassung der Relativbewegung hat. Zudem stellt die geschlossene Ringform für das axiale Aufmagnetisieren keinen erhöhten Aufwand dar. Möglich ist, dass die radial aufmagnetisierten Magnetkörper geschlossen ringförmig ausgebildet sind.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, mittels der Magnetkörper wenigstens eine gezielte Magnetfeldanordnung zu erzeugen. Insbesondere umfasst die Maßstabeinrichtung wenigstens eine gezielte Magnetfeldanordnung. Insbesondere weist die Magnetfeldanordnung periodisch wiederholende magnetische Eigenschaften auf.
Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Magnetfeldanordnung mittels wenigstens eines mit der Maßstabeinrichtung zusammenwirkenden Detektorkopfs zu erfassen und vorzugsweise außerhalb der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange zu erfassen. Der Detektorkopf ist dabei insbesondere der zuvor beschriebene Detektorkopf. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, aus den derart erfassten Messdaten die Relativbewegung des einen Bauteils bzw. der einen Anschlusseinheit relativ zum anderen Bauteil bzw. zur anderen Anschlusseinheit zu ermitteln. Die Relativbewegung kann zum Beispiel eine Position und/oder Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit und/oder eine zeitliche Veränderung solcher Parameter betreffen. Das ermöglicht eine zuverlässige und zugleich unaufwendige Erfassung der Magnetfeldanordnung.
Insbesondere stellt die Sensoreinrichtung eine Auflösung von wenigstens 10 µm und vorzugsweise von wenigstens 1 µm bereit. Insbesondere weisen die Magnetkörper dazu eine Höhe von maximal 3 mm (+/-0,5 mm) und vorzugsweise maximal 2 mm (+/-0,5 mm) auf. Möglich sind auch andere, auf die gewünschte Auflösung abgestimmte Höhen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Sensoreinrichtung wenigstens eine Vorspanneinrichtung auf. Insbesondere ist die Vorspanneinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die aneinandergereihten Magnetkörper gezielt mit einer Vorspannkraft zu beaufschlagen, um die Magnetkörper bei einer betriebsgemäß auftretenden Biegung der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange in einer (für die Maßstabeinrichtung bestimmungsgemäß vorgesehenen) definierten Lage zu fixieren. Das hat den Vorteil, dass es bei einer Biegung der Kolbenstange zu keiner unerwünschten Veränderung der Maßstabeinrichtung kommt. Insbesondere ist die Vorspannkraft auf die betriebsgemäß zu erwartenden Kräfte bzw. auf die betriebsgemäß zu erwartende Biegung der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange ausgelegt.
Alternativ oder zusätzlich können die Magnetkörper in ihrer abstoßenden Anordnung auch durch andere Spannmittel und z. B. durch Schrauben fixiert sein. Die Magnetkörper können auch eingepresst und/oder eingeklebt sein. Solche Ausgestaltungen sind insbesondere für die abstoßend angeordneten Magnetkörper vorgesehen. Eine solche Ausgestaltung kann auch für die anziehend angeordneten Magnetkörper vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist die Vorspanneinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die axial aufmagnetisierten Magnetkörper in ihrer abstoßenden Anordnung bestimmungsgemäß aneinander zu drücken.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass eine Richtung der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung entgegen einer Richtung der von den Dämpfer zu dämpfenden Kräfte bzw. Stoßkräfte ausgerichtet ist. Neben den zuvor beschriebenen Vorteilen wird mit einer solchen Vorspanneinrichtung zugleich die Steifigkeit des gesamten Systems erheblich verbessert.
Die Vorspanneinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine wenigstens teilweise in der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange angeordnete Vorspannfeder. Mittels der Vorspannfeder sind die Magnetkörper gegen wenigstens einen Anschlag vorbelastbar. Insbesondere ist auch der Anschlag wenigstens teilweise in der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange angeordnet. Insbesondere ist die Vorspannfeder auf die betriebsgemäß zu erwartenden Kräfte bzw. auf die betriebsgemäß zu erwartende Biegung der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange ausgelegt.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Sensoreinrichtung wenigstens eine Verdrehsicherung umfasst. Die Verdrehsicherung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, die aneinandergereihten Magnetkörper verdrehsicher in der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange zu fixieren. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft bei der Verwendung von teilkreisförmigen bzw. offen ringförmig ausgebildeten Magnetkörpern, da hierbei eine Drehung das Messergebnis beeinflussen könnte. Insbesondere dient die Verdrehsicherung zur Blockierung einer Drehung um eine in axialer Richtung verlaufende Drehachse. Insbesondere ist die Verdrehsicherung wenigstens teilweise in der Aufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Kolbenstange angeordnet.
Die Kolbenstange ist insbesondere mit wenigstens einem Dämpfungskolben verbunden. Der Dämpfungskolben unterteilt die Kolbenstange insbesondere in wenigstens einen ersten Koppelstangenabschnitt und in wenigstens einen zweiten Koppelstangenabschnitt. Die Koppelstangenabschnitte sind insbesondere axial aufgereiht. Insbesondere ist der erste Koppelstangenabschnitt mit wenigstens einem Befestigungsmittel zur Anbindung des Dämpfers ausgestattet. Insbesondere sind die Magnetkörper (nur) im zweiten Koppelstangenabschnitt angeordnet. Das bietet eine vorteilhafte Unterbringung der Sensoreinrichtung. Die Magnetkörper können auch in beiden Koppelstangenabschnitten angeordnet sein. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Magnetkörper nur in dem ersten Koppelstangenabschnitt angeordnet sind.
Insbesondere ist wenigstens der erste Koppelstangenabschnitt aus der anderen Anschlusseinheit, insbesondere aus der Zylindereinheit, ausfahrbar und einfahrbar. Vorzugsweise ist auch der zweite Koppelstangenabschnitt aus der anderen Anschlusseinheit einfahrbar und ausfahrbar. Die Koppelstangenabschnitte können separat ausgebildet sein oder zu einer durchgehenden Kolbenstange (einstückig) miteinander verbunden sein. Die Koppelstangenabschnitte können durch den Dämpfungskolben und/oder über ein anderes Bauteil miteinander verbunden sein. Es kann auch eine Kolbenstange vorgesehen sein, welche sich nur zu einer Seite des Dämpfungskolbens erstreckt.
Insbesondere ist dem Dämpfungskolben wenigstens ein Dämpfungsventil mit wenigstens einem Dämpfungskanal zugeordnet. Insbesondere ist dem Dämpfungskolben wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zu Erzeugung und Steuerung eines Magnetfeldes in Dämpfungskanal zugeordnet. Insbesondere ist wenigstens in den Dämpfungskanal ein magnetorheologisches Medium vorgesehen. Insbesondere ist das magnetorheologische Medium auch in den Dämpferkammern vorgesehen.
Die Magnetkörper sind insbesondere als Permanentmagnete ausgebildet oder umfassen jeweils wenigstens einen solchen. Die Magnetkörper sind insbesondere dauerhaft aufmagnetisiert. Die Magnetkörper können für die Maßstabeinrichtung beabstandet oder berührend aneinandergereiht sein. Insbesondere sind die axial aufmagnetisierten Magnetkörper berührend angeordnet. Deren Anordnung kann aber auch beabstandet sein. Die radial aufmagnetisierten Magnetkörper sind insbesondere beabstandet angeordnet. Deren Anordnung kann aber auch berührend sein. Insbesondere sind die Magnetkörper separat ausgebildet. Im betriebsgemäßen Montagezustand können die Magnetkörper auch mit einander verbunden sein.
Es ist möglich, dass zwischen benachbarten Magnetkörpern, insbesondere zwischen benachbarten radial aufmagnetisierten Magnetkörpern, jeweils wenigstens eine Trenneinheit zur Verhinderung eines magnetischen Kurzschlusses angeordnet ist. Die Trenneinheit ist insbesondere aus einem magnetisch nicht leitfähigen Werkstoff gefertigt oder umfasst wenigstens einen solchen. Die Trenneinheit kann als ein Luftspalt ausgebildet sein. Zwischen benachbarten axial aufmagnetisierten Magnetkörpern sind insbesondere keine Trenneinheiten vorgesehen.
Insbesondere ist die Struktur als eine regelmäßige periodische Struktur ausgebildet, die sich ändernde und periodisch wiederholende magnetische Eigenschaften aufweist. Dabei hat die Maßstabeinrichtung eine Struktur und jede Periode der periodischen Struktur bildet einen Maßstababschnitt oder einen Sensorabschnitt der Sensoreinrichtung.
Vorzugsweise weist die Maßstabeinrichtung wenigstens eine regelmäßige periodische Struktur von sich ändernden magnetischen und/oder elektrischen Eigenschaften auf. Die einzelnen Perioden der periodischen Struktur können gleiche oder auch unterschiedliche Abstände haben. So ist es zum Beispiel möglich, dass sich zu einem Ende hin kleinere (oder größere) Periodenabstände ergeben.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Maßstabeinrichtung wenigstens zwei Strukturen aufweist. Die Maßstabeinrichtung kann auch wenigstens drei oder vier oder mehr Strukturen aufweisen. Vorzugsweise sind (die) wenigstens zwei Strukturen unterschiedlich ausgebildet. Insbesondere unterscheiden sich die wenigstens zwei Strukturen in Bezug auf die Dimensionen ihrer Magnetkörper. Insbesondere sind die Magnetkörper der wenigstens zwei Strukturen mit einer unterschiedlichen Breite und/oder Länge und/oder Feldstärke und/oder mit einem unterschiedlichen Durchmesser ausgebildet oder bestehen zum Teil oder ganz aus unterschiedlichen Materialien.
Vorzugsweise ergeben sich (dadurch) gezielt unterschiedliche Längen der Sensorabschnitte. Insbesondere unterscheiden sich die wenigstens zwei Strukturen (auch) in Bezug auf die Länge ihrer Sensorabschnitte. Vorzugsweise werden die Sensorabschnitte dabei durch die Dimensionen der Magnetkörper definiert. Insbesondere sind die Magnetkörper der Strukturen wenigstens abschnittsweise mit einem Versatz zueinander angeordnet. Durch solche Ausführungen kann z. B. in der Nähe eines Endpunktes eine höhere Auflösung ermöglicht werden. Es kann auch wenigstens eine Struktur entlang der Messstrecke veränderliche Längen der Sensorabschnitte aufweisen. Dadurch kann z. B. eine Erkennung der Bewegungsrichtung erfolgen. Insbesondere weist der Detektorkopf für die Strukturen jeweils wenigstens einen Sensor auf.
Es ist möglich, dass die Magnetkörper einer (ersten) Struktur alle gleich lang ausgebildet sind. Es ist möglich, dass die Magnetkörper einer anderen (zweiten) Struktur ebenfalls alle gleich lang ausgebildet sind. Die Längen der Magnetkörper der ersten und zweiten Strukturen können gleich und insbesondere unterschiedlich lang ausgebildet sein. Möglich und bevorzugt ist es auch, dass wobei die Länge der Magnetkörper einer der Strukturen sich über der Länge der Struktur verändert und z. B. monoton oder insbesondere streng monoton zunimmt.
In bevorzugten Ausgestaltungen weist die Maßstabeinrichtung Sensorabschnitte auf, wobei vorzugsweise jeder Sensorabschnitt einer Periode der Struktur entspricht. Insbesondere werden die Sensorabschnitte durch die Magnetfelder der Magnetkörper bereitgestellt. Vorzugsweise weist wenigstens ein Sensorabschnitt oder im Wesentlichen jeder oder genau jeder Sensorabschnitt eine Länge in Bewegungsrichtung von wenigstens 0,25 mm auf. Dabei wird ein Sensorabschnitt insbesondere durch eine Periode der periodischen Struktur der Maßstabeinrichtung gebildet. Besonders bevorzugt weist der Sensorabschnitt eine Länge in Bewegungsrichtung von wenigstens 0,5 mm und vorzugsweise wenigstens 1 mm auf. Möglich und bevorzugt ist auch eine Länge eines Sensorabschnitts von 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6mm, 8 mm oder 10 mm oder mehr.
Besonders bevorzugt entspricht die Messstrecke der Maßstabeinrichtung in Bewegungsrichtung wenigstens im Wesentlichen einem Dämpferhub. Es ist möglich, dass die Messstrecke etwas kürzer als ein Dämpferhub ist. Vorzugsweise ist eine Länge der Messstrecke so lang wie ein Dämpferhub und kann auch etwas größer sein. Die Messstrecke kann auch deutlich länger als der Dämpferhub in Bewegungsrichtung sein. Beispielsweise ist es möglich, dass sich bei einer linearen Bewegung der Dämpfereinrichtung die Messstrecke in Zick-Zack-Form oder in Wendelform oder in einer sonstigen Kurvenform in Bewegungsrichtung erstreckt, sodass die Kurvenlänge der Messstrecke erheblich größer als der Dämpferhub ist.
In anderen bevorzugten Ausgestaltungen arbeitet der Lenkungsdämpfer rotativ, sodass zur Dämpfung die beiden Anschlusseinheiten des Lenkungsdämpfers gegeneinander verschwenkt oder gedreht werden. Dann ist es bevorzugt, dass sich die Messstrecke auf einer Kurvenbahn um die Schwenkachse oder Rotationsachse erstreckt.
Vorzugsweise weist der Detektorkopf eine Mehrzahl von in Bewegungsrichtung versetzt angeordneten Detektoren auf. Dabei ist es möglich, dass die Detektorsignale der einzelnen Detektoren derart auswertbar sind, dass insgesamt ein Sensorsignal ausgegeben wird, welches eine höhere Auflösung oder höhere Genauigkeit aufweist. Dabei kann das eine Sensorsignal wieder aus mehreren Kanälen oder Phasen bestehen. Die einzelnen Detektoren des Detektorkopfs dienen vorzugsweise dazu, eine relative Position relativ zu der periodischen Struktur der Maßstabeinrichtung zu erfassen. Durch zwei versetzte Detektoren relativ zu der Maßstabeinrichtung können die Auflösung und die Genauigkeit erheblich erhöht werden.
Insbesondere ist eine Signalstärke der einzelnen Detektorsignale auswertbar, um eine Bestimmung der Position mit einer Ortsauflösung zu ermöglichen, die kleiner ist als eine Länge eines Sensorabschnitts. Insbesondere ist die Ortsauflösung genauer als 0,1 mm und vorzugsweise wird eine Ortsauflösung von 50 µm oder kleiner 10 µm ermöglicht. Die Ortsauflösung kann dabei genauer als 5 µm oder kleiner als 2 µm sein. Auflösungen von 1 µm und besser sind auch bevorzugt.
Da der Detektorkopf mit der Maßstabeinrichtung zusammenwirkt, kann aufgrund der lokalen physikalischen bzw. magnetischen Eigenschaft der Maßstabeinrichtung aus der mit dem Detektorkopf gemessenen Intensität eine Position des Lenkungsdämpfers abgeleitet werden. Die gemessene Intensität kann beispielsweise die Feldstärke eines elektrischen oder magnetischen Feldes sein. Die magnetischen Eigenschaften der Struktur können ein mit dem Detektorkopf gemessenes Magnetfeld oder auch eine wirksame elektrische Feldstärke beeinflussen. Möglich ist auch die Messung einer kapazitiven Größe oder dergleichen mehr, die durch die magnetischen Eigenschaften der Struktur und die relative Position des Detektorkopfs beeinflusst wird.
Insbesondere beträgt ein Verhältnis einer Länge eines Sensorabschnitts zu einer Ortsauflösung der Bestimmung der Position mehr als 100 und vorzugsweise ist das Verhältnis größer als 1000.
Vorzugsweise können in der Sensoreinrichtung die Signale von zumindest einem Detektor derart ausgewertet werden, dass über die Schnittstelle von der Position oder Bewegung des Stoßdämpfers abhängige Größen wie absolute oder relative Position, Geschwindigkeit, Richtung, Beschleunigung oder auch Ruck ausgegeben werden können.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich und bevorzugt, dass die Maßstabeinrichtung wenigstens eine (zusätzliche) absolute Positionsmarke aufweist. Die Positionsmarke kann beispielsweise als ein Endlagensensor ausgebildet sein. Die wenigstens eine Positionsmarke kann auch in der (periodischen) Struktur der Maßstabeinrichtung eingebettet sein. Beispielsweise kann bei einer magnetischen periodischen Struktur sich über der Länge der Maßstabeinrichtung ein Gleichanteil einer Feldstärke verändern, sodass die lokalen Veränderungen der Feldstärke zur Positionsbestimmung und ein Mittelwert einer Feldstärke oder der Gleichanteil über eine Periode den absoluten Ort definieren. Möglich ist auch der Einsatz von Positionsmarken über mechanische oder kapazitive Schalter (z. B. Endschalter) oder dergleichen mehr. Insbesondere umfasst die Maßstabeinrichtung eine Mehrzahl von Positionsmarken.
Die Positionsmarke kann durch wenigstens einen der in der Maßstabeinrichtung vorgesehenen Magnetkörper bereitgestellt werden. Ein solcher Magnetkörper kann daher auch als Positionsmarken-Magnetkörper bezeichnet werden. Der Magnetkörper weist dazu insbesondere eine angepasste Feldstärke auf. Beispielsweise ist die Feldstärke relativ zu den übrigen oder zu den benachbarten Magnetkörpern der Maßstabeinrichtung wenigstens teilweise verringert oder erhöht. Aufgrund der gezielten Änderung der Feldstärke kann so die absolute Position erfasst werden. Beispielsweise liegt an einer Nullstellung ein erhöhtes oder reduziertes Magnetfeld vor.
Zusätzlich oder alternativ kann die Positionsmarke durch wenigstens ein Magnetelement bereitgestellt werden, welches zusätzlich zu den in der Maßstabeinrichtung angeordneten Magnetkörpern vorgesehenen ist. Insbesondere ist für jede (absolute) Positionsmarke jeweils wenigstens ein Magnetelement vorgesehen. Insbesondere weist das Magnetelement eine Feldstärke auf, welche relativ zu den Magnetkörpern wenigstens teilweise verringert und/oder erhöht ist. Aufgrund der von dem Magnetelement verursachten gezielten Änderung der Feldstärke kann dann die absolute Position und z. B. eine Nullstellung zuverlässig erfasst werden.
Der Positionsmarken-Magnetkörper und/oder das Magnetelement sind insbesondere einer definierten (absoluten) Position in der Maßstabeinrichtung zugeordnet. Die definierte (absolute) Position ist insbesondere eine Nullstellung. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, mittels des Detektorkopfs wenigstens ein Signal der Positionsmarke zu erfassen und zur Bestimmung der absoluten Position auszuwerten. Dazu wird vorzugsweise der zuvor beschriebene Sensor und insbesondere Hall-Sensor des Detektorkopfs eingesetzt. Möglich ist aber auch, dass der Detektorkopf wenigstens einen zusätzlichen Sensor zur Erfassung der Positionsmarke aufweist.
Die Sensoreinrichtung kann dazu geeignet und ausgebildet sein, eine definierte (absolute) Position in der Maßstabeinrichtung und vorzugsweise eine Nullstellung durch wenigstens ein Abfahren der Messstrecke (in die Bewegungsrichtungen) zu bestimmen. Das hat z. B. den Vorteil, dass auf Positionsmarken verzichtet werden kann. Insbesondere werden die Anschlusseinheiten dazu ausgehend von einem Startpunkt über die gesamte vorgesehene Maßstabeinrichtung und/oder Messstrecke bewegt. Dabei ist die Länge der Maßstabeinrichtung und/oder Messstrecke in der Sensoreinrichtung hinterlegt. Insbesondere wird dazu die gesamte Länge in beide Richtungen (also negative und positive Richtung) mit dem Detektorkopf abgefahren. Das kann beispielsweise durch eine ohnehin im Betrieb vorgesehene Bewegung der Anschlusseinheiten erfolgen. Wenn die gesamte Länge (in beide Richtungen) abgefahren wurde, kann die Position des Startpunkts aus einem positiven Versatz und einem negativen Versatz berechnet werden. Insbesondere ergeben der positive und negative Versatz zusammen die Länge. In Kenntnis des Startpunkts können dann wenigstens eine weitere definierte (absolute) Position und z. B. eine Nullstellung ermittelt werden. Es kann hilfweise angenommen werden, dass die Position beim Einschalten die definierte Position und z. B. der Nullpunkt wäre.
Die Sensoreinrichtung kann dazu geeignet und ausgebildet sein, eine definierte (absolute) Position in der Maßstabeinrichtung und vorzugsweise eine Nullstellung durch eine Auswertung eines (zeitlichen) Verlaufs der Relativbewegung zu berechnen. Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, eine definierte (absolute) Position in der Maßstabeinrichtung und vorzugsweise eine Nullstellung durch eine Auswertung von Erfahrungswerten und/oder Häufigkeiten der im Betrieb angesteuerten Positionen zu berechnen. Z. B. wird ein Motorrad bevorzugt auf geraden Strecken beschleunigen und im Schnitt häufiger geradeaus fahren als eine Kurvenfahrt vollziehen. Dabei kommen Rechts- und Linkskurven in der Regel durchschnittlich gleich oft vor. Daraus kann dann z. B. der Nullpunkt eines Lenkungsdämpfers nach einer definierten Benutzungszeit errechnet werden.
Die zuvor beschriebenen Schritte ermöglichen eine vorteilhafte Erkennung einer absoluten Position bzw. einer Nullstellung. Das ist insofern hilfreich, da bei einem Aktivieren der Vorrichtung und z. B. beim Einschalten des Fahrzeugs die Position des Detektorkopfs in Bezug zur Messstrecke meist nicht bekannt ist. Der Detektorkopf könnte sich theoretisch überall befinden. Das kann z. B. im Fall eines Lenkungsdämpfers beim Motorrad sein, wenn das Motorrad steht und der Lenker dadurch in eine Richtung eingeschlagen ist. Insbesondere ist in der Sensoreinrichtung wenigstens ein Algorithmus (z. B. Software) zur Ausführung der zuvor beschriebenen Schritte hinterlegt.
Die Lenkungsvorrichtung kann wenigstens eine Federeinrichtung zur Rückstellung und/oder zum Vorspannen der Anschlusseinheiten umfassen. Beispielsweise kann eine Gasdruckfeder und/oder Metallfeder und/oder Elastomerfeder oder dergleichen vorgesehen sein. Es kann wenigstens eine Positivfeder und/oder wenigstens eine Negativfeder vorgesehen sein.
Die Steuereinrichtung ist insbesondere mit der Sensoreinrichtung wirkverbunden. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, den Lenkungsdämpfer in Abhängigkeit der erfassten Messdaten anzusteuern. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Messdaten in Echtzeit zu empfangen und/oder auszuwerten. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, den Lenkungsdämpfer in Echtzeit anzusteuern. Insbesondere ist der Lenkungsdämpfer in Echtzeit einstellbar.
Das magnetorheologische Medium umfasst vorzugsweise wenigstens ein metallisches Pulver. Insbesondere weist das metallische Pulver einen Volumenanteil von wenigstens 50 % und vorzugsweise wenigstens 60 % oder auch wenigstens 70 % auf. Durch den Einsatz eines solchen Mediums kann ein besonders geringes Grundmoment erzielt werden. Zugleich kann aufgrund des hohen Volumenanteils ein besonders hohes maximales Bremsmoment erzielt werden. Zudem kann ein solches Medium bei den für die Lenkeinrichtung zu erwartenden Temperaturen mit gleich bleibenden Eigenschaften eingesetzt werden. Das Pulver ist insbesondere in einem gasförmigen Trägermedium und beispielsweise Luft aufgenommen. Das Trägermedium kann auch flüssig sein.
Das metallische Pulver ist vorzugsweise als Carbonyleisenpulver (reines Eisen) ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches. Möglich sind auch andere magnetorheologische ansprechbare Pulver.
Besonders bevorzugt ist das metallische Pulver mit einer Beschichtung ausgestattet.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
In den Figuren zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Lenkungsvorrichtung in einer in einer Vorderansicht geschnittenen Seitenansicht;
2a eine rein schematische Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Lenkungsvorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
2b die Vorrichtung nach 2a in einer Draufsicht;
3 eine Detaildarstellung der Vorrichtung nach 2a in einer geschnittenen Seitenansicht;
4 eine Detaildarstellung der Vorrichtung nach 2a in einer geschnittenen Vorderansicht;
5 eine stark schematische Detaildarstellung der Vorrichtung nach 2a in einer teilweise geschnittenen Ansicht;
6 eine Detaildarstellung einer Ausgestaltung der Vorrichtung nach 2a in einer geschnittenen Seitenansicht;
7 eine stark schematische Detaildarstellung der Vorrichtung nach 6 in einer teilweise geschnittenen Ansicht; und
8 eine rein schematische Darstellung einer Maßstabeinrichtung mit unterschiedlichen Strukturen.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lenkungsvorrichtung 500 mit einem hier als Lineardämpfer ausgebildeten Lenkungsdämpfer 520 an einem als Motorrad 201 ausgebildetem Zweirad 200. Die hier gezeigte Lenkungsvorrichtung 500 kann auch an anderen lenkerbetätigten Fahrzeugen eingesetzt werden.
Das Vorderrad 111 wird hier von einer Federgabel 114 mit zwei Gabelbrücken 118 und einem Gabelschaft 119 getragen. An dem Gabelschaft 119 ist ein Lenker 116 angeordnet. Der Gabelschaft 119 ist über ein Lenkungslager an einer Tragstruktur 103 des Fahrzeugs (hier der Rahmen des Zweirads 200) drehbar gelagert.
Der Lenkungsdämpfer 520 zur Dämpfung der Lenkbewegung umfasst zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten 101, 102. Die Anschlusseinheiten 101, 102 sind über eine hier nicht sichtbare Dämpfereinrichtung 1 wirkverbunden. Die eine Anschlusseinheit 101 wird hier durch eine Kolbenstange 6 bereitgestellt. Die andere Anschlusseinheit 102 wird hier durch eine Zylindereinheit 508 bereitgestellt, welche hier auch als Dämpfergehäuse dient. Die Kolbenstange 6 wird beim Lenken relativ zur Zylindereinheit 508 bewegt.
Zur Anbindung an eine Lenkungskomponente und z. B an die Federgabel 114 ist die Kolbenstange 6 hier mit einem Befestigungsmittel 529 und beispielsweise einem Gelenkauge ausgestattet. Auch die Zylindereinheit 508 ist hier mit einem Befestigungsmittel 518 und z. B. einem Gelenkauge ausgestattet und darüber an die Tragstruktur 103 gekoppelt.
Dadurch kommt es bei einer Lenkbewegung zu einer Relativbewegung zwischen der Kolbenstange 6 und der Zylindereinheit 508, sodass die Lenkbewegung durch die Dämpfereinrichtung 1 gedämpft werden kann. Um den Lenkungsdämpfer 520 gezielt anzusteuern, ist dieser mit einer Sensoreinrichtung 20 ausgestattet, wie sie mit Bezug zu den nachfolgenden Figuren beschrieben wird.
Der Lenkungsdämpfer 520 bietet auch die Funktion eines Lenkradschlosses 580. Dazu wird die Dämpfereinrichtung 1 von einer hier nicht sichtbaren Steuereinrichtung 570 so angesteuert, dass die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten 101, 102 stark abgebremst oder sogar blockiert wird. Um das Lenkradschloss 580 wieder zu deaktivieren, wird die Dämpfereinrichtung 1 so angesteuert, dass die gewünschte Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten 101, 102 wieder möglich ist.
Die Lenkungsvorrichtung 500 wird nun mit Bezug zu den 2a und 2b sowie zu den Detailzeichnungen der 3 und 4 näher beschrieben.
Der Lenkungsdämpfer 520 umfasst zwei relativ zueinander bewegbare und als Anschlusseinheiten 101, 102 ausgebildete Bauteile 10, 50. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Anschlusseinheiten auch als Bauteile bezeichnet werden. Insbesondere ist das Bauteil eine Anschlusseinheit.
Die Anschlusseinheiten 101, 102 sind hier über eine Dämpfereinrichtung 1 wirkverbunden. Die eine Anschlusseinheit 101 wird hier durch eine Kolbenstange 6 bereitgestellt. Die andere Anschlusseinheit 102 wird hier durch eine Zylindereinheit 508 bereitgestellt, welche hier auch als Dämpfergehäuse dient. Die Kolbenstange 6 kann entlang einer Bewegungsrichtung 18 relativ zur Zylindereinheit 508 bewegt werden.
Zur Anbindung an die zu dämpfenden Bauteile ist die Kolbenstange 6 hier mit einem Befestigungsmittel 529 und beispielsweise einem Gelenkauge ausgestattet. Auch die Zylindereinheit 508 ist hier mit einem Befestigungsmittel 518 und z. B. einem Gelenkauge ausgestattet.
Die Dämpfereinrichtung 1 umfasst hier eine zwei Dämpferkammern 3, 4, welche innerhalb der Zylindereinheit 508 angeordnet sind. Die Dämpferkammern 3, 4 werden durch einen fest mit der Kolbenstange 6 verbundenen Dämpfungskolben 5 voneinander getrennt. Zwischen den Dämpferkammern 3, 4 ist ein Dämpfungsventil 8 mit einem oder mehreren Dämpfungskanälen 7 angeordnet. In den Dämpfungskanälen 7 und auch den Dämpferkammern 3,4 befindet sich hier ein magnetorheologisches Medium 9. Der Dämpferraum 17 wird hier durch den bzw. die Dämpferkanäle 7 bereitgestellt.
Das Medium 9 kann zur Einstellung der Dämpferkraft mittels einer Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 gezielt beeinflusst werden. Dazu weist die Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 hier eine elektrische Spuleneinrichtung 11 mit einem Kern 41 auf. So kann mit der Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 eine entsprechende Feldstärke erzeugt werden, deren Feldlinien in die Dämpfungskanäle 7 eintreten und dort das Medium 9 gezielt beeinflussen („magnetorheologisches Dämpfungsventil 8“). Die Dämpfereinrichtung 1 ist in der 4 besonders gut zu erkennen.
Die Kolbenstange 6 wird hier durch den Dämpfungskolben 5 zwei Koppelstangenabschnitte 509, 519 unterteilt. Dabei ist der eine Koppelstangenabschnitt 509 hier mit dem Befestigungsmittel 529 ausgestattet, während der andere Koppelstangenabschnitt 519 mit einer nachfolgend noch näher beschriebenen Maßstabeinrichtung 30 einer Sensoreinrichtung 20 ausgestattet ist.
Die Dämpfereinrichtung 1 umfasst hier eine als Permanentmagnet ausgebildete Magneteinrichtung 581, welche unabhängig von der Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 ein Magnetfeld bereitstellt. Das Magnetfeld bremst die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten 101, 102 hier so stark, dass die Funktion eines aktiven Lenkradschlosses 580 bereitgestellt wird.
Um die Funktion des Lenkradschlosses 580 zu deaktivieren, wird die Magneteinrichtung 581 durch ein geeignetes Feld der Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 wieder entmagnetisiert. Dazu wird hier eine definierte Feldqualität benötigt. Beispielsweise können dazu ein alternierendes Wechselfeld oder geeignete alternierende Impulse mit abnehmender Intensität erzeugt werden. So kann die Feldstärke der Magneteinrichtung 581 wieder zurückgesetzt oder beliebig anders eingestellt werden.
Zur Aktivierung des Lenkradschlosses 580 wird die Magneteinrichtung 581 dann durch ein geeignetes Feld der Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 wieder aufmagnetisiert. Hier wird die Remanenz des Materials ausgenutzt, sodass durch kurzzeitige elektrisch Impulse mit der elektrischen Spuleneinrichtung 11 dauerhaft das Magnetfeld der Magneteinrichtung 581 eingestellt werden kann. Dabei bleibt das Magnetfeld auch nach Ausschalten des elektrischen Stroms der elektrischen Spuleneinrichtung 11 erhalten.
Der Kern 41 kann (auch) als Permanentmagnet ausgebildet sein, der durch einen Impuls oder mehrere (einmalige) magnetische Impulse permanent aufmagnetisiert werden kann und dann ein dauerhaft starkes Magnetfeld und damit hier eine dauerhaft hohe Dämpfungskraft erzeugt. Eine Änderung oder Aufhebung der Magnetisierung ist durch ein geeignetes magnetisches Wechselfeld möglich.
Der Vorteil eines remanenten Lenkradschlosses (Verwendung eines Dauermagneten) gegenüber einem Lenkradschloss mit Elektromagnet (also einem System, das in aktivem Zustand ständig Strom verbraucht) ist zusätzlich zum Stromverbrauch auch die Diebstahlsicherheit. Das Lenkradschloss kann nicht inaktiv geschaltet werden, wenn eine Stromzufuhr unterbrochen wird.
Alternativ kann eine zusätzliche Batterie im Gehäuse des Lenkradschlosses verbaut werden.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die Magneteinrichtung 581 als ein Permanentmagnet ausgebildet. Durch das Magnetfeld der Magneteinrichtung 581 wird die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten 101, 102 so stark abgebremst, dass das Lenkradschloss 580 aktiv ist. Um das Lenkradschloss 580 zu deaktivieren, wird das Magnetfeld der Magneteinrichtung 581 mit einem Magnetfeld überlagert, welches mit der Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 erzeugt wird. Durch die Überlagerung wird die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten 101, 102 nicht mehr durch das Magnetfeld der Magneteinrichtung 581 abgebremst.
Um bei einem Ausfall der Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten, ist hier eine Sicherheitseinrichtung 582 vorgesehen, welche die Funktion des Lenkradschlosses im Störfall deaktiviert. Das ist beispielsweise dann notwendig, wenn im Fahrbetrieb die Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 kein Magnetfeld mehr erzeugt, welches das Magnetfeld der Magneteinrichtung 581 überlagern kann. Das kann beispielsweise bei einem Stromausfall der Fall sein.
Die Sicherheitseinrichtung 582 weist beispielsweise eine Kondensatoreinrichtung oder einen anderen elektrischen Energiespeicher auf, um die Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 im Notfall mit Energie versorgen zu können. Zusätzlich oder alternativ kann die Sicherheitseinrichtung 582 auch eine Vorrichtung aufweisen, um das Medium 9 in kurzer Zeit und beispielsweise in wenigen Millisekunden oder weniger aus dem Dämpferraum 17 zu befördern.
Um bei veränderlichen Umgebungsbedingungen bzw. Betriebsbedingungen eine gleichbleibende Funktion zu gewährleisten, ist der Lenkungsdämpfer 520 hier mit einer Ausgleichseinrichtung 540 ausgestattet. Damit können hier Volumenänderungen des Mediums 9 ausgeglichen werden, welche beispielsweise durch Temperaturschwankungen bedingt sind.
Der Lenkungsdämpfer 520 ist mit einer Sensoreinrichtung 20 ausgestattet, um die Relativbewegungen der Anschlusseinheiten 101, 102 zu erfassen. Beispielsweise werden dazu mit der Sensoreinrichtung 20 die aktuelle Position und die Richtung und/oder Geschwindigkeit der Relativbewegungen überwacht. In Kenntnis dieser Daten kann dann die Dämpfereinrichtung 1 beispielsweise von einer hier nicht näher dargestellten Steuereinrichtung angesteuert werden, um in Abhängigkeit der Relativbewegung mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung 26 eine bestimmte Dämpferkraft einzustellen.
Das Lenkradschloss 580 wird hier beispielsweise erst dann aktiviert, wenn die Sensoreinrichtung 20 eine Bewegung der Lenkung erkennt. Somit ist das System im Ruhezustand unbestromt und erst bei einer erkannten Bewegung sperrt die Steuereinrichtung 570 die Lenkbewegung. Aufgrund externer Parameter, wie z. B. Geschwindigkeit, Raddrehzahl, Ständer ausgefahren, Zündung aus etc. kann die Steuereinrichtung 570 zuverlässig detektieren, ob ein aktives oder inaktives Lenkradschloss benötigt wird.
Wenn die Steuereinrichtung 570 erkennt, dass das Fahrzeug unrechtmäßig in Betrieb genommen wurde, z. B. ohne Verwendung des richtigen Schlüssels, Schlüsselkarte, Codeeingabe, Fingerabdruckscan etc., kann über die Dämpfereinrichtung 1 beim Fahren ein haptisches Signal an den illegalen Benutzer abgegeben werden. Dadurch wird angezeigt, dass die Lenksperre bald auf maximale Dämpfung schaltet und ein Fahren unmöglich macht. Das geschieht z. B. durch Vibrationen am Lenker 116 (Rippel) während der Fahrt, zuerst schwach und dann immer stärker werdend. Möglich ist auch, dass der Widerstand langsam erhöht wird, z. B. immer wenn gelenkt wird. Der Benutzer merkt, dass er immer schwerer lenken kann. Es wäre natürlich auch möglich, einfach sofort die höchste Dämpfung einzustellen, damit der Dieb davor abgeschreckt wird, das Fahrzeug zu stehlen. Das funktioniert jedoch nur dann, wenn ihm sich auch sicher bekannt ist, dass dieses bald geschieht. Ansonsten wäre es sehr gefährlich, da schwere Unfälle dadurch passieren können.
Die Steuerungseinrichtung der Dämpfereinrichtung 1 kann mit künstlicher Intelligenz (Maschinenlernen) ausgestattet sein. Diese lernt aus dem Verhalten des Fahrzeuglenkers dessen Gewohnheiten. Wenn etwas Unerwartetes geschieht, kann die Steuerungseinrichtung das Dämpfverhalten umstellen. Es ist auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung in einen Sicherheitsmodus umschaltet und beispielsweise härter einstellt. Der Fahrzeuglenker muss dann vorzugsweise selber über eine personalisierte Eingabe den Sicherheitsmodus deaktivieren, oder z. B. von einer autorisierten Werkstatt rückstellen lassen.
Die Bewegungen können auch während Standzeiten überwacht bzw. gemessen werden. Dann wird dem Besitzer gemeldet, wenn eine Bewegung erfolgt, also z. B. jemand den Lenker 116 bewegt. Die Bewegungsmeldung kann das System als einen Alarm an ein Smartphone / Schlüssel / PC / oder anderes Smartdevice (Uhr, etc.) des Besitzers senden. Die Steuereinrichtung 570 filtert hier die Bewegungen heraus, die z.B. durch den Wind oder den Luftzug durch einen vorbeifahrenden LKW erzeugt werden. Dadurch kommt es nicht zu Fehlalarmen. Diese Filterung kann z.B. über die Geschwindigkeit der Bewegung des Lenkers 116 oder den Ausschlagwinkel etc. geschehen.
Wenn das System mit GPS oder einer anderen ortsbasierten Messung gekoppelt ist, kann die Steuereinrichtung 570 beispielsweise eigenständig entscheiden, ob die Lenkradsperre aktiviert werden soll oder nicht. Der Besitzer kann z. B. sogenannte Safe-places (z.B. via APP) definieren.
Falls das Fahrzeug geklaut werden sollte, kann zuerst nur eine am Lenker spürbare Vibration (Ripple) mit der Dämpfereinrichtung 1 erzeugt werden. Nach einiger Zeit erhöht die Steuereinrichtung 570 das Bremsmoment bis zum Anschlag hin immer weiter. Die die Lenkung wird so immer schwergängiger und eine Fahrt unmöglich.
Die Sensoreinrichtung 20 umfasst eine mit der Anschlusseinheit 101 verbundene Maßstabeinrichtung 30, welche sich in der Bewegungsrichtung 18 der Relativbewegung über eine Messstrecke 31 erstreckt. Die Messstrecke 31 entspricht hier beispielsweise im Wesentlichen dem vorgesehenen Dämpferhub.
Die Maßstabeinrichtung 30 umfasst hier eine entlang der Messstrecke 31 verlaufende Struktur 32, über der sich die magnetischen Eigenschaften der Maßstabeinrichtung 30 definiert und insbesondere periodisch ändern.
Zur Bereitstellung der Struktur 32 ist die Maßstabeinrichtung 30 hier mit einer Vielzahl von gezielt aufgereihten Magnetkörpern 501 ausgestattet. Die Magnetkörper 501 sind hier Permanentmagnete. Dabei sind die Magnetkörper 501 hier innerhalb einer Aufnahmeeinrichtung 51 angeordnet, welche der Kolbenstange 6 entspricht.
In der hier gezeigten Ausführung sind die Magnetkörper 501 axial aufmagnetisiert. Zudem sind die Magnetkörper 501 hier, wie nachfolgend mit Bezug zu der 5 näher vorgestellt, mit gleichen Magnetpolen 502, 512 entlang der Messstrecke 31 aneinandergereiht. Dadurch ergibt sich hier eine abstoßende Anordnung für benachbarte Magnetkörper 501.
Die Magnetkörper 501 sind hier als Scheiben 503 mit jeweils einer zentralen Durchgangsöffnung 513 ausgestattet. Dabei bilden die Magnetkörper 501 hier runde Lochscheiben 523. Das ermöglicht eine besonders unaufwendige und zugleich besonders präzise Integration der Magnetkörper 501 in die Kolbenstange 6. Beispielsweise wird die Kolbenstange 6 dazu mit einer Bohrung ausgestattet, welche auf den Außendurchmesser der Lochscheiben 523 passgenau abgestimmt ist. Ein weiterer Vorteil der Lochscheiben 521 ist, dass eine Verdrehung der Magnetkörper 501 in der Kolbenstange 6 bzw. eine Verdrehung der Kolbenstange 6 gegenüber dem Detektorkopf 21 keine negativen Auswirkungen auf die Messung hat.
Zur Erfassung der Relativbewegungen wird die Maßstabeinrichtung 30 dann mittels eines Detektorkopfes 21 berührungslos abgelesen. Der Detektorkopf 21 erfasst dazu die sich ändernden magnetischen Eigenschaften der Maßstabeinrichtung 30 entlang der Messstrecke 31. Der Detektorkopf 21 ist hier an der anderen Anschlusseinheit 102 und beabstandet zur Kolbenstange 6 angeordnet. Um die Magnetfelder nicht ungünstig zu beeinflussen, ist die Kolbenstange 6 hier aus einem magnetisch nicht leitenden Werkstoff gefertigt. Zur elektrischen Kontaktierung des Detektorkopfes 21 ist die Zylindereinheit 508 hier mit einer Kabelausführung 515 ausgestattet.
Der Detektorkopf weist hier beispielsweise einen Hallsensor 505 auf. Der Hallsensor 505 ist hier mit mehreren und beispielsweise 4 Hall-Elementen ausgestattet.
Die Magnetfelder der Magnetkörper 501 müssen hier also durch den Werkstoff der Kolbenstange 6 Hindurchtreten, um von dem außerhalb der Kolbenstange 6 angeordneten Detektorkopf 21 erfasst zu werden. Die Magnetkörper 501 der vorliegenden Erfindung stellen eine besonders unaufwendige und zugleich präzise Möglichkeit dar, die dazu notwendigen entsprechend kräftigen Magnetfelder bereitzustellen. Zugleich erlauben die Magnetkörper 501 dabei noch eine besonders hohe Auflösung.
In der 5 ist die in die Kolbenstange 6 integrierte Maßstabeinrichtung 30 stark schematisch und vergrößert dargestellt. Die hier gezeigte Vorrichtung 500 ist beispielsweise wie die zuvor mit Bezug zu den 1-4 beschriebene Vorrichtung 500 ausgebildet.
Gut zu erkennen ist hier die abstoßende Anordnung der axial aufmagnetisierten Magnetkörper 501. Die Magnetkörper 501 entsprechen hier alle einer identischen Magnetkörperart 531. Dabei weist jeder Magnetkörper 501 einen magnetischen Nordpol und einen axial dazu benachbarten magnetischen Südpol 512 auf.
Bei der hier gezeigten Aneinanderreihung der Magnetkörper 501 schließt sich an den Südpol 512 eines Magnetkörpers 501 der Südpol 512 des jeweils axial benachbarten Magnetkörpers 501 an. An dessen Nordpol 502 schließt sich dann wieder der Nordpol 502 des nächsten axial benachbarten Magnetkörpers 501 an. Somit sind benachbarte Magnetkörper 501 stets mit den gleichen Magnetpolen 502, 512 zueinander ausgerichtet, sodass sich die abstoßende Anordnung ergibt.
Dadurch ergibt sich eine gezielte und wirkungsvolle Magnetfeldanordnung 504, welche durch den Werkstoff der Kolbenstange 6 hindurch tritt und von dem beabstandet zur Kolbenstange 6 angeordneten Detektorkopf 21 erfasst werden kann. Zudem ergibt sich ein besonders gutes Signal-Rausch-Verhältnis für die Sensorik.
Die Vorrichtung 500 ist hier mit einer Vorspanneinrichtung 506 ausgestattet, welche die aneinandergereihten Magnetkörper 501 mit einer Vorspannkraft 516 beaufschlagt. Dadurch wird bei einer im Betrieb auftretenden Biegung der Kolbenstange 6 einer Verschiebung der Magnetkörper 501 und somit einer unerwünschten Änderung der Magnetfeldanordnung 504 entgegengewirkt.
Dazu ist hier beispielsweise eine Vorspannfeder 526 vorgesehen, welche die Magnetkörper 501 gegen einen Anschlag 536 vorspannt. Die Vorspannkraft 516 muss den zu erwartenden Arbeitsbedingungen des Lenkungsdämpfers 520 angepasst sein, also mindestens so viel Kraft aufbringen können, wie nötig ist, um die Kolbenstange 6 durch zu biegen. Zudem werden die Magnetkörper hier mittels der Vorspanneinrichtung 506 trotz ihrer abstoßenden Magnetkräfte aneinandergedrückt.
Die Vorspannkraft 516 ist hier so ausgerichtet, dass diese den von dem Dämpfer zu dämpfenden Kräften entgegen gerichtet ist. Diese Kräfte sind hier durch einen gestrichelten Blockpfeil angedeutet. So kann eine Bewegung der Magnetkörper 501 relativ zur Kolbenstange 5 bzw. dem Detektorkopf 21 zuverlässig verhindert werden. Zudem ergibt sich dadurch auch eine verbesserte Gesamtstabilität.
In den 6 und 7 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 500 gezeigt. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Vorrichtung 500 sind die Magnetkörper 501 hier radial aufmagnetisiert und mit ihren Magnetpolen 502, 512 alternierend entlang der Messstrecke 31 aneinandergereiht. Somit ergibt sich eine anziehende Anordnung der Magnetkörper 501.
Zudem sind die Magnetkörper hier als halbkreisförmige Scheiben 503 mit jeweils einer Durchgangsöffnung 513 ausgebildet, sodass sich Lochscheiben 523 ergeben. Solche halbkreisförmigen Lochscheiben 523 bzw. eine solche offene Ringform der Magnetkörper 501 bietet den Vorteil, dass eine zum radialen Aufmagnetisieren verwendete Spule besser ins Zentrum der Magnetkörper 501 geführt werden kann. Das ist besonders bei sehr kleinen Abmessungen des Lenkungsdämpfers 520 von Vorteil.
Um ein unerwünschtes Verdrehen der Magnetkörper 501 in der Kolbenstange 6 zu blockieren, ist hier eine Verdrehsicherung 507 vorgesehen. Diese erstreckt sich beispielsweise in die für die Magnetkörper 501 vorgesehene Bohrung der Kolbenstange 6. Dort ist die Verdrehsicherung 507 hier so festgelegt, dass eine Drehbewegung der Magnetkörper 501 formschlüssig und/oder kraftschlüssig blockiert wird.
Die die anziehende Anordnung der radial auf magnetisierten Magnetkörper 501 ist in der 7 besonders gut zu erkennen. Dabei wird die Struktur 32 der hier beschriebenen Maßstabeinrichtung 30 durch zwei unterschiedliche Magnetkörperarten 511, 521 gebildet. Dabei weist die erste Magnetkörperart 511 den magnetischen Nordpol 502 radial innen und den magnetischen Südpol 512 radial außen auf. Bei der anderen Magnetkörperart 521 ist es genau umgekehrt, sodass der magnetische Südpol 512 radial innen und der magnetische Nordpol 502 radial außen angeordnet ist.
Diese beiden Magnetkörperarten 511, 521 sind hier alternierend aneinandergereiht. So ergibt sich die hier gezeigte Aufreihung, bei der auf einen radial innen liegenden Südpol 512 jeweils ein radial innenliegender Nordpol 502 des benachbarten Magnetkörpers 501 folgt. Entsprechend folgt auf einen radial außen liegenden Nordpol 502 jeweils der radial außen liegende Südpol 512 des benachbarten Magnetkörpers 501.
Die Erfassung der Magnetfeldanordnung 504 erfolgt auch hier wie zuvor beschrieben mittels des Detektorkopfes 21.
In der 8 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 500 stark schematisch gezeigt, deren Maßstabeinrichtung 30 hier mehrere und Strukturen 32 aufweist. Die Lenkvorrichtung 500 kann z. B. zwei der drei abgebildeten Strukturen 32 aufweisen. Möglich ist es auch, dass die Lenkvorrichtung 500 alle drei Strukturen 32 umfasst. Dabei unterscheiden sich die Strukturen 32 hier jeweils in Bezug auf ihre Magnetkörper 501. Die obere Struktur 32 weist Magnetkörper 501a auf, welche größer (z. B. breiter und/oder länger) als die Magnetkörper 501b der mittleren Struktur 32 ausgebildet sind. Die untere Struktur 32 ist mit Magnetkörpern 501c ausgestattet, deren Größe sich entlang der Messstrecke 31 verändert und hier z. B. zunimmt. Durch die unterschiedlichen Magnetkörper 501a-c ergeben sich gezielt unterschiedliche Längen 34 der Sensorabschnitte 33. Es kann auch gesagt werden, dass sich dadurch ein gezielt unterschiedliches Periodenmaß für Strukturen 32 ergibt. Die Maßstabeinrichtung 30 kann auch zwei gleiche Strukturen 32 oder auch nur zwei der hier drei gezeigten Strukturen 32 aufweisen.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass in allen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispielen die Struktur 32 der Maßstabeinrichtung 30 über ihrer gesamten Länge nicht unbedingt gleiche Längen 34 der Sensorabschnitte 33 aufweisen muss. Möglich ist es auch, dass ein Teil der Sensorabschnitte 33 beispielsweise in einem Abschnitt kürzere (oder längere) Sensorabschnitte 33 aufweist. Möglich ist es auch, dass jeder einzelne Sensorabschnitt 33 eine unterschiedliche Länge 34 aufweist. Unterschiedliche Längen 34 der Sensorabschnitte 33 können beispielsweise sinnvoll sein, um in der Nähe eines Endpunktes automatisch eine höhere Auflösung zu bewirken. Umgekehrt kann in anderen Bereichen ein größerer Abstand bzw. eine größere Länge 34 eines Sensorabschnitts 33 vorgesehen sein, um die Sensoreinrichtung 20 dort unempfindlicher auszuführen. Über die Messstrecke 31 veränderliche Längen 34 der Sensorabschnitte 33 ermöglichen z. B. eine zuverlässige Erkennung der Bewegungsrichtung.
Die hier gezeigte Ausführung sieht vor, die Maßstabeinrichtung 30 derart zu gestalten, dass in Bewegungsrichtung 18 drei oder mehr (oder auch nur zwei) parallele Strukturen 32 verlaufen, die wie einzelne Maßstäbe wirken. Die Strukturen 32 können daher auch als Maßstäbe der Maßstabeinrichtung 30 bezeichnet werden. Dabei müssen einzelne Maßstäbe nicht über die ganze Bewegungslänge gleichförmig wirken, beispielsweise bei Verwendung als Index an den Enden. Der Detektorkopf 21 wird dann dementsprechend gestaltet und weist für die Strukturen 32 jeweils wenigstens einen zusätzlichen Sensor auf.
Dabei kann durch Verwendung von zwei oder mehr Strukturen 32 in der Maßstabeinrichtung 30 die Position des Detektorkopfs 21 auch absolut bestimmt werden: entweder durch digitale Codierung oder auch zwei Bahnen mit zueinander unterschiedlichen Längen der jeweiligen Sensorabschnitte 33, ähnlich dem Nonius bei Schieblehren.
Der Lenkungsdämpfer bzw. die Steuerungseinrichtung 570 kann mit einer Sendeeinrichtung ausgestattet sein, um Informationen z. B. an den Fahrzeughalter weitergeben zu können. Beispielsweise wird dem Smartphone oder Smartdevice etc. mittels direkter oder indirekter Datenverbindung, SMS, Email, Benachrichtigung über dafür vorgesehene App etc. mitgeteilt, wenn sich ein Betriebszustand ändert, oder der Ladezustand der Batterie einen kritischen Wert erreicht. Dazu kann beispielsweise eine SIM-Karte vorgesehen sein, damit sich die Steuerung mit mobilem Internet verbinden kann.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfereinrichtung
3: erste Dämpferkammer
4: zweite Dämpferkammer
5: Dämpfungskolben
6: Kolbenstange
7: Dämpfungskanal, Strömungskanal
8: Dämpfungsventil
9: Medium
10: Bauteil
11: elektrische Spuleneinrichtung
17: Dämpferraum
18: Bewegungsrichtung Position
20: Sensoreinrichtung
21: Detektorkopf
26: Magnetfelderzeugungseinrichtung
30: Maßstabeinrichtung
31: Messstrecke
32: Struktur
33: Sensorabschnitt
34: Länge
41: Kern
50: Bauteil
51: Aufnahmeeinrichtung
101,102: Anschlusseinheit
103: Tragstruktur
110: Lenkungskomponente
111: Rad, Vorderrad
114: Federgabel
116: Lenker
118: Gabelbrücke
119: Gabelschaft
200: Zweirad
201: Motorrad
500: Lenkungsvorrichtung
501: Magnetkörper
501a: Magnetkörper
501b: Magnetkörper
501c: Magnetkörper
502: Magnetpol (Nord)
503: Scheibe
504: Magnetfeldanordnung
505: Hall-Sensor
506: Vorspanneinrichtung
507: Verdrehsicherung
508: Zylindereinheit
509: Koppelstangenabschnitt
511: Magnetkörperart
512: Magnetpol (Süd)
513: Durchgangsöffnung
515: Kabelausführung
516: Vorspannkraft
518: Befestigungsmittel
519: Koppelstangenabschnitt
520: Lenkungsdämpfer
521: Magnetkörperart
523: Lochscheibe
526: Vorspannfeder
529: Befestigungsmittel
531: Magnetkörperart
536: Anschlag
540: Ausgleichseinrichtung
551: Zylinder
552: Messelement
553: Messelement
570: Steuereinrichtung
580: Lenkradschloss
581: Magneteinrichtung
582: Sicherheitseinrichtung

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

DE 102004054188 A1 [0003]

Claims

Lenkungsvorrichtung (500) für Fahrzeuge, welche mit einem Lenker (116) gesteuert werden und beispielsweise für Motorräder (201), umfassend wenigstens einen Lenkungsdämpfer (520) mit wenigstens einer magnetorheologischen Dämpfereinrichtung (1) und mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (101, 102), wobei eine der beiden Anschlusseinheiten (101, 102) mit einer Tragstruktur (103) des Fahrzeugs und die andere der beiden Anschlusseinheiten (101, 102) mit einer bewegbaren Lenkungskomponente (110) des Fahrzeugs verbindbar ist und wobei die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) mittels der Dämpfereinrichtung (1) dämpfbar ist, um eine Lenkbewegung zu dämpfen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinrichtung (1) mit einer Steuereinrichtung (570) wirkverbunden ist und dass die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) mittels der Dämpfereinrichtung (1) gezielt zu beeinflussen, um die Funktion eines Lenkradschlosses (580) bereitzustellen.
Lenkungsvorrichtung (500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Funktion eines aktiven Lenkradschlosses (580) in einem beliebigen Lenkwinkel bereitstellbar ist.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, zur Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses (580) die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) zu bremsen, sodass eine Lenkbewegung blockiert ist und/oder sodass die Lenkbewegung derart gebremst ist, dass zum Lenken eine um ein Vielfaches höhere Betätigungskraft als bei einem inaktiven Lenkradschloss (580) notwendig ist.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, während der Bereitstellung der Funktion eines aktiven Lenkradschlosses (580) die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) mit über die Zeit veränderlichen Bremsmomenten zu bremsen, sodass bei einer Lenkbewegung ein Ruckeln oder ein Vibrieren auftritt.
Lenkungsvorrichtung (500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Bremsmomente über die Zeit zufällig zu verändern.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dämpfereinrichtung (1) wenigstens einen Dämpferraum (17) und wenigstens ein in dem Dämpferraum (17) angeordnetes magnetorheologisches Medium (9) und wenigstens eine von der Steuereinrichtung (570) ansteuerbare Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) zur Erzeugung eines Magnetfeldes im Dämpferraum (17) umfasst, sodass in Abhängigkeit des Magnetfeldes die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) gezielt beeinflussbar ist.
Lenkungsvorrichtung (500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine der Anschlusseinheiten (101, 102) wenigstens eine Kolbenstange (6) umfasst oder als eine solche ausgebildet ist und wobei die Kolbenstange (6) mit wenigstens einem Dämpfungskolben (5) verbunden ist und wobei dem Dämpfungskolben (5) wenigstens ein Dämpfungsventil (8) zugeordnet ist und wobei der Dämpferraum (17) wenigstens einen Dämpfungskanal (7) umfasst.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dämpfereinrichtung (1) wenigstens eine Magneteinrichtung (581) umfasst und wobei die Magneteinrichtung (581) dazu geeignet und ausgebildet ist, von sich aus und insbesondere ohne Zufuhr elektrischer Energie ein Magnetfeld bereitzustellen, durch welches die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) so beeinflussbar ist, dass die Funktion eines aktiven Lenkradschlosses (580) bereitgestellt wird.
Lenkungsvorrichtung (500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Funktion des Lenkradschlosses (580) zu inaktivieren und dazu mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung (581) dauerhaft gezielt zu verändern und/oder das Magnetfeld der Magneteinrichtung (581) durch Überlagerung mit einem anderen Feld wenigstens teilweise zu eliminieren.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Funktion des Lenkradschlosses (580) zu aktivieren und dazu mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung (581) dauerhaft gezielt zu verändern, sodass die Magneteinrichtung (581) das Magnetfeld für die Funktion des aktiven Lenkradschlosses (580) bereitstellt.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetischen Eigenschaften der Magneteinrichtung (581) mittels einer definierten Feldqualität verändert werden müssen, um die Funktion des Lenkradschlosses (580) zu inaktivieren und wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) die definierte Feldqualität zu erzeugen.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Sicherheitseinrichtung (582), welche dazu geeignet und ausgebildet ist, die Funktion des Lenkradschlosses (580) in einem Störfall zu inaktivieren, wenn in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs das Magnetfeld der Magneteinrichtung (581) nicht mehr durch Überlagerung mit einem anderen Feld ausreichend eliminiert werden kann.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten (101, 102) in Abhängigkeit einer Authentifizierung eines Benutzers und/oder einer räumlichen Position des Fahrzeugs und/oder eines Betriebszustands des Fahrzeugs zu beeinflussen.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Funktion des Lenkradschlosses (580) erst dann zu aktivieren, wenn ein abgestelltes Fahrzeug wenigstens teilweise bewegt wird.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (570) dazu geeignet und ausgebildet ist, wenigstens einen Benutzerhinweis auszugeben, wenn ein abgestelltes Fahrzeug wenigstens teilweise bewegt wird und/oder die Funktion des Lenkradschlosses aktiviert wird.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Bewegung des Fahrzeugs wenigstens dadurch erkannt wird, dass eine Bewegung der Anschlusseinheiten (101, 102) erfolgt.
Lenkungsvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,wobei die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, die Bewegbarkeit der Anschlusseinheiten in Abhängigkeit wenigstens eines Bewegungsparameters zu beeinflussen und wobei der Bewegungsparameter wenigstens eine Richtung und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der Bewegung wenigstens einer der Anschlusseinheiten umfasst.
Lenkungsvorrichtung (500) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, umfassend wenigstens eine Sensoreinrichtung (20) zur Erfassung von Messdaten über die Relativbewegung der Anschlusseinheiten), wobei die Sensoreinrichtung (20) wenigstens eine mit einer der Anschlusseinheiten verbindbare Maßstabeinrichtung (30) umfasst und sich in einer Bewegungsrichtung (18) der Relativbewegung über wenigstens eine Messstrecke (31) erstreckt und wobei die Maßstabeinrichtung (30) wenigstens entlang der Messstrecke (31) wenigstens eine Struktur (32) mit sich definiert wiederholenden Magnetkörpern (501) aufweist und dass die Magnetkörper (501) axial aufmagnetisiert und mit gleichen Magnetpolen (502, 512) entlang der Messstrecke (31) aneinandergereiht sind, sodass sich benachbarte Magnetkörper (501) abstoßen und/oder dass die Magnetkörper (501) radial aufmagnetisiert und in Bezug auf ihre Magnetpole (502, 512) alternierend entlang der Messstrecke (31) aneinandergereiht sind.
Lenkungsvorrichtung (500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wobei die Sensoreinrichtung (20) wenigstens eine Aufnahmeeinrichtung (51) zur Aufnahme der Struktur (32) mit ihren sich definiert wiederholenden Magnetkörpern (501) umfasst.
Vorrichtung (500) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die mit der Maßstabeinrichtung (30) verbindbare Anschlusseinheit wenigstens eine Kolbenstange (6) umfasst oder als eine solche ausgebildet ist und wenigstens teilweise die Aufnahmeeinrichtung (51) bereitstellt, sodass die Magnetkörper (501) innerhalb der Kolbenstange (6) angeordnet sind.
Vorrichtung (500) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Detektorkopf (21) der Sensoreinrichtung (20) außerhalb der Aufnahmeeinrichtung (51), insbesondere der Kolbenstange (6), angeordnet ist.