DE102022204289A1

DE102022204289A1 - Device for actively adjusting the toe angle of a vehicle and method for using such a device on a vehicle

Info

Publication number: DE102022204289A1
Application number: DE102022204289.1A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Kant
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-05-02
Filing date: 2022-05-02
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Einstellung des Spurwinkels eines Fahrzeuges mit einer rechten Spurstange (16) und mit einer linken Spurstange (12), wobei die rechte Spurstange (16) und die linke Spurstange (12) in einer Neutralstellung mechanisch fixiert sind, wobei mindestens ein Spurstangenverstellmittel vorgesehen ist, mittels welchem die rechte Spurstange (16) und/oder die linke Spurstange (12) derart verfahrbar ist, dass sich der Spurwinkel des Fahrzeuges verändert, wobei das Spurstangenverstellmittel derart angeordnet und mit einem Rückstellmittel (46) funktional gekoppelt ist, dass das Spurstangenverstellmittel bei Ausfall oder Fehlfunktion inaktiv wird und die rechte Spurstange (16) und/oder die linke Spurstange (12) mit Hilfe des Rückstellmittels (46) in die Neutralstellung verfahren wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung einer solchen Vorrichtung an einem Fahrzeug.

The invention relates to a device for actively adjusting the toe angle of a vehicle with a right tie rod (16) and a left tie rod (12), the right tie rod (16) and the left tie rod (12) being mechanically fixed in a neutral position at least one tie rod adjustment means is provided, by means of which the right tie rod (16) and/or the left tie rod (12) can be moved in such a way that the toe angle of the vehicle changes, the tie rod adjustment means being arranged in such a way and functionally coupled to a restoring means (46). that the tie rod adjustment means becomes inactive in the event of failure or malfunction and the right tie rod (16) and/or the left tie rod (12) is moved into the neutral position with the help of the return means (46). The invention further relates to a method for using such a device on a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Einstellung des Spurwinkels eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zur Verwendung einer solchen Vorrichtung an einem zweispurigen Fahrzeug, insbesondere an einem Kraftfahrzeug. Es wird insoweit auch auf Kraftfahrzeuge mit einer aktiven Spureinstellung verwiesen, d.h. auf Kraftfahrzeuge, die eine Vorrichtung aufweisen, mit welcher der Spurwinkel an der Vorderachse und/oder an der Hinterachse auch während des Fahrbetriebes motorisch variierbar ist.The invention relates to a device for actively adjusting the toe angle of a vehicle and a method for using such a device on a two-lane vehicle, in particular on a motor vehicle. In this respect, reference is also made to motor vehicles with active track adjustment, i.e. to motor vehicles that have a device with which the track angle on the front axle and/or on the rear axle can be varied by motor even while driving.

Aus CN 112829831 A ist eine Vorderachsanordnung eines Kraftfahrzeuges mit einer Möglichkeit zur aktiven Spurwinkeleinstellung bekannt. Diese Anordnung umfasst zwei Motoren, damit gekoppelte Zahnräder und mit den Zahnrädern zusammenwirkende Spurstangenabschnitte, mit welchen in Reaktion auf einen detektierten erhöhten Sturzwinkel der Spurwinkel verstellbar ist. In Verbindung mit dieser Vorderachsanordnung ist nichts dazu offenbart, wie Fehlfunktionen detektierbar und im Falle von Fehlfunktionen ein sicherer Betrieb aufrechterhalten werden kann. Es ist insoweit davon auszugehen, dass das Kraftfahrzeug bei Fehlfunktionen nicht mehr fahrfähig ist bzw. der weitere Betrieb mit einem hohen Unfallrisiko verbunden ist.Out of CN 112829831 A a front axle arrangement of a motor vehicle with a possibility for active toe angle adjustment is known. This arrangement includes two motors, gears coupled thereto and tie rod sections which interact with the gears and with which the toe angle can be adjusted in response to a detected increased camber angle. In connection with this front axle arrangement, nothing is disclosed as to how malfunctions can be detected and how safe operation can be maintained in the event of malfunctions. In this respect, it can be assumed that the motor vehicle is no longer drivable in the event of a malfunction or that further operation is associated with a high risk of accidents.

Aus DE 10 2015 011 924 A1 ist ein aktives Fahrwerk für ein zweispuriges Fahrzeug bekannt, das über eine Sturzwinkel-Verstellung verfügt. Auf eine Verstellmöglichkeit des Spurwinkels wird in diesem Dokument nicht eingegangen.Out of DE 10 2015 011 924 A1 an active chassis for a two-lane vehicle is known that has a camber angle adjustment. The possibility of adjusting the toe angle is not discussed in this document.

Aus DE 100 18 532 A1 ist eine Vorrichtung zur Spurwinkeleinstellung an einem Fahrzeug bekannt, mittels welcher der Spurwinkel während der Fahrt aktiv verstellbar ist. Mit dieser Vorrichtung soll das Fahrzeug bei Auftreten einer kritischen Situation wie Bremsen und/oder querkraftreiches Lenken und/oder Schleudern stabilisiert werden, indem die Spureinstellung in Richtung Vorspur oder noch weiter in Richtung Vorspur selbsttätig verstellt wird. In Verbindung mit dieser Vorrichtung ist keine konkrete konstruktive Ausführung und auch nichts dazu offenbart, wie Fehlfunktionen detektierbar und im Falle von Fehlfunktionen ein sicherer Betrieb aufrechterhalten werden kann. Es ist insoweit davon auszugehen, dass das Kraftfahrzeug bei Fehlfunktionen nicht mehr fahrfähig ist bzw. der weitere Betrieb mit einem hohen Unfallrisiko verbunden ist.Out of DE 100 18 532 A1 a device for adjusting the toe angle on a vehicle is known, by means of which the toe angle can be actively adjusted while driving. This device is intended to stabilize the vehicle when a critical situation occurs, such as braking and/or steering with high lateral forces and/or skidding, by automatically adjusting the track setting in the direction of toe-in or even further in the direction of toe-in. In connection with this device, no specific structural design is disclosed, nor is anything disclosed as to how malfunctions can be detected and how safe operation can be maintained in the event of malfunctions. In this respect, it can be assumed that the motor vehicle is no longer drivable in the event of a malfunction or that further operation is associated with a high risk of accidents.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur aktiven Einstellung des Spurwinkels eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zur aktiven Spurwinkeleinstellung eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, mit welcher mindestens eine Fahrzeugeigenschaft verbessert und zugleich sichergestellt werden kann, dass das Fahrzeug bei Fehlfunktionen oder Ausfall der Vorrichtung sicher weitergefahren werden kann („Fail-safe-Funktion“).The invention is based on the object of providing a device for actively adjusting the toe angle of a vehicle and a method for actively adjusting the toe angle of a vehicle, with which at least one vehicle property can be improved and at the same time ensured that the vehicle malfunctions or fails can continue driving safely (“fail-safe function”).

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The problem is solved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur aktiven Einstellung des Spurwinkels eines Fahrzeuges mit einer rechten Spurstange und mit einer linken Spurstange, wobei die rechte Spurstange und die linke Spurstange in einer Neutralstellung mechanisch fixiert sind. Dabei ist mindestens ein Spurstangenverstellmittel vorgesehen, mittels welchem die rechte Spurstange und/oder die linke Spurstange derart verfahrbar ist, dass sich der Spurwinkel des Fahrzeuges verändert. Ferner ist das Spurstangenverstellmittel derart angeordnet und mit einem Rückstellmittel funktional gekoppelt, dass das Spurstangenverstellmittel bei Ausfall oder Fehlfunktion inaktiv wird und die rechte Spurstange und/oder die linke Spurstange mit Hilfe des Rückstellmittels in die Neutralstellung verfahren wird. Unter einer mechanischen Fixierung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die rechte Spurstange und die linke Spurstange ohne äußere Krafteinwirkung durch das Spurstangenverstellmittel in der Neutralstellung gehalten werden. Vorzugsweise ist die mechanische Fixierung so ausgelegt, dass die Neutralstellung auch bei jeder bestimmungsgemäßen Verwendung des Fahrzeuges in der Neutralstellung gehalten wird, so dass während des bestimmungsgemäßen Fahrbetriebes auf die Räder und/oder die Spurstangen einwirkende Kräfte keine Änderung des Spurwinkels bewirken. Die mechanische Fixierung bedeutet jedoch nicht, dass die mechanische Fixierung eine Änderung des Spurwinkels unmöglich macht. Die Fixierung soll nur mit Hilfe einer ausreichend großen Kraft den Spurwinkel in einer Neutralstellung halten. Wird diese Kraft, insbesondere dem Spurstangenverstellmittel, überschritten, kann und soll Verstellung trotz der mechanischen Fixierung möglich sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, die Fahreigenschaften eines zweispurigen Fahrzeuges durch aktive Spurwinkeleinstellung zu verbessern, insbesondere indem während des Fahrbetriebes der Spurwinkel temporär so verändert wird, dass sich vorteilhafte Fahreigenschaften ergeben. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Möglichkeit verwiesen, den Rollwiderstand zu verringern, indem temporär auf einen Vorspurwinkel vollständig verzichtet oder dieser temporär abhängig von Fahrzustand des Fahrzeuges reduziert wird. In diesem Fall kann zusätzliche Rollreibung, welche durch den Vorspurwinkel und damit verbundene Reibungsverluste verursacht werden, vermieden oder reduziert werden. In einem anderen Anwendungsfall kann durch temporäre Einstellung oder Vergrößerung eines Vorspurwinkels kann der Geradeauslauf eines Fahrzeuges verbessert werden. In einem weiteren Anwendungsfall kann der Lenkeinschlag an einem kurveninneren Rad vergrößert und/oder an einem kurvenäußeren Rad vergrößert werden, um den Rollwiderstand während einer Kurvenfahrt gemäß dem Ackermannprinzip zu minimieren. Schließlich kann mit der Vorrichtung temporär auch auf temporär auftretende äußere Einflüsse reagiert werden, beispielsweise auf starken Seitenwind, indem die Vorspur in solchen Situationen vergrößert wird, um den Geradeauslauf bedarfsweise zu stabilisieren. Trotz dieser vielfältigen Funktionalitäten kann mit Hilfe der Vorrichtung sichergestellt werden, dass das Fahrzeug bei Fehlfunktionen oder Ausfall der Vorrichtung sicher weitergefahren werden kann, weil in diesem Fall mit Hilfe des Rückstellmittels sichergestellt ist, dass die rechte Spurstange und/oder die linke Spurstange in die Neutralstellung verfahren werden. Mit anderen Worten ausgedrückt ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, den Spurwinkel eines Fahrzeuges aktiv zu verändern, solange die Vorrichtung ordnungsgemäß funktioniert und mit Energie versorgt ist. Kommt es zu Komplikationen oder anderen Systemausfällen, ist sichergestellt, dass das Fahrzeug weiterhin betrieben werden kann. Die für die Realisierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Fahrzeug erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen können aufgrund der hohen Ausfallsicherheit bzw. der Möglichkeit, das Fahrzeug auch bei einem Ausfall des Systems sicher weiterbetreiben zu können. Dadurch lässt sich ein erfindungsgemäßes System relativ kostengünstig bei einer Vielzahl von Fahrzeugen ohne signifikante Erhöhung der Herstellungskosten installieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es damit, die Fahrsicherheit einer Vielzahl von Fahrzeugen zu verbessern.A device according to the invention is used to actively adjust the toe angle of a vehicle with a right tie rod and a left tie rod, the right tie rod and the left tie rod being mechanically fixed in a neutral position. At least one tie rod adjustment means is provided, by means of which the right tie rod and/or the left tie rod can be moved in such a way that the toe angle of the vehicle changes. Furthermore, the tie rod adjustment means is arranged and functionally coupled to a restoring means in such a way that the tie rod adjustment means becomes inactive in the event of failure or malfunction and the right tie rod and/or the left tie rod is moved into the neutral position with the aid of the restoring means. In this context, mechanical fixation means that the right tie rod and the left tie rod are held in the neutral position by the tie rod adjustment means without external force. Preferably, the mechanical fixation is designed in such a way that the neutral position is maintained in the neutral position every time the vehicle is used as intended, so that forces acting on the wheels and/or the tie rods during normal driving do not cause a change in the toe angle. However, the mechanical fixation does not mean that the mechanical fixation makes it impossible to change the toe angle. The fixation should only keep the toe angle in a neutral position with the help of a sufficiently large force. If this force, especially the tie rod adjustment means, is exceeded, adjustment can and should be possible despite the mechanical fixation. The device according to the invention makes it possible to improve the driving characteristics of a two-lane vehicle through active toe angle adjustment, in particular by temporarily changing the toe angle during driving in such a way that advantageous driving characteristics result. In this regard, reference is made in particular to the possibility of reducing rolling resistance by temporarily forgoing a toe-in angle completely or by temporarily reducing it depending on the driving condition of the vehicle. In this case, additional rolling friction caused by the toe-in angle and associated friction losses can be avoided or reduced. In another use case can The straight-line stability of a vehicle can be improved by temporarily adjusting or increasing a toe-in angle. In a further application, the steering angle on a wheel on the inside of a curve can be increased and/or increased on a wheel on the outside of a curve in order to minimize the rolling resistance during cornering in accordance with the Ackermann principle. Finally, the device can also be used to temporarily respond to external influences that occur temporarily, for example strong crosswinds, by increasing the toe-in in such situations in order to stabilize straight-line stability if necessary. Despite these diverse functionalities, the device can be used to ensure that the vehicle can continue to be driven safely in the event of a malfunction or failure of the device, because in this case the restoring means ensures that the right tie rod and/or the left tie rod are in the neutral position be proceeded. In other words, the device according to the invention makes it possible to actively change the toe angle of a vehicle as long as the device functions properly and is supplied with energy. If complications or other system failures occur, this ensures that the vehicle can continue to be operated. The safety measures required for the implementation of a device according to the invention on a vehicle can be achieved due to the high level of reliability and the possibility of being able to continue to operate the vehicle safely even if the system fails. As a result, a system according to the invention can be installed relatively inexpensively in a large number of vehicles without a significant increase in manufacturing costs. The device according to the invention thus makes it possible to improve the driving safety of a large number of vehicles.

Bevorzugt ist ein mindestens ein Spurstangenverstellmittel für die rechte Spurstange und mindestens ein Spurstangenverstellmittel für die die linke Spurstange vorgesehen, damit die beiden Spurstangen vollständig unabhängig voneinander einstellbar sind.Preferably, at least one tie rod adjustment means is provided for the right tie rod and at least one tie rod adjustment means for the left tie rod, so that the two tie rods can be adjusted completely independently of one another.

In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Rückstellmittel zur mechanischen Fixierung der rechten Spurstange und/oder der linken Spurstange ein Federelement zwischen der Spurstange und einem Karosserieelement des Fahrzeuges derart angeordnet, dass das Federelement bei Verstellung der rechten Spurstange und/oder der linken Spurstange aus der Neutralstellung heraus eine Rückstellkraft in Richtung Neutralstellung erzeugt. Federelemente sind nicht nur relativ kostengünstig als Standardbauteile verfügbar. Federelemente haben den weiteren Vorteil, dass diese in mehreren Varianten existieren, in welchen diese ausgehend aus einer Neutralstellung in zwei unterschiedliche Richtungen belastbar sind, wobei das Federelement jeweils eine mechanische Rückstellkraft in Richtung Neutralstellung bewirkt und damit auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine mechanische Fixierung der rechten Spurstange und/oder der linken Spurstange gegenüber dem Karosserieelement ermöglicht.In a practical embodiment of a device according to the invention, a spring element is arranged between the tie rod and a body element of the vehicle as a restoring means for mechanically fixing the right tie rod and/or the left tie rod in such a way that the spring element is released when the right tie rod and/or the left tie rod is adjusted The neutral position generates a restoring force towards the neutral position. Spring elements are not only available relatively inexpensively as standard components. Spring elements have the further advantage that they exist in several variants, in which they can be loaded in two different directions starting from a neutral position, with the spring element in each case causing a mechanical restoring force in the direction of the neutral position and thus a mechanical fixation in a simple and cost-effective manner the right tie rod and/or the left tie rod relative to the body element.

Insbesondere wird in diesem Zusammenhang auf Federelemente in Form von Blattfedern oder Schraubenfedern verwiesen, die funktional mit der rechten Spurstange und/oder mit der linken Spurstange verbunden sind. Sowohl mit Blattfedern als auch mit Schraubenfedern lassen sich Rückstellkräfte ausgehend aus einer Neutralstellung in mindestens zwei Richtungen erzeugen, wenn diese aus der Neutralstellung ausgelenkt werden. So wird beispielsweise eine Schraubenfeder, die ausgehend aus einer Neutralstellung auf Zug oder auf Druck beansprucht wird, stets eine Rückstellraft in Richtung Neutralstellung ausüben. Das Vorstehende gilt sinngemäß auch für Blattfedern, die auf Biegung beansprucht werden, wobei die Biegebeanspruchung aus einer Neutralstellung heraus in zwei oder mehr Richtungen erfolgen kann. Dies wird in Verbindung mit den Figuren noch im Detail erläutert.In particular, reference is made in this context to spring elements in the form of leaf springs or coil springs, which are functionally connected to the right tie rod and/or to the left tie rod. With both leaf springs and coil springs, restoring forces can be generated from a neutral position in at least two directions when they are deflected from the neutral position. For example, a coil spring that is subjected to tension or compression starting from a neutral position will always exert a restoring force towards the neutral position. The above also applies mutatis mutandis to leaf springs that are subjected to bending stress, whereby the bending stress can occur in two or more directions from a neutral position. This will be explained in detail in connection with the figures.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich besonders einfach und kompakt aufbauen, wenn als Spurstangenverstellmittel mindestens ein Antriebsmotor unmittelbar benachbart zur rechten Spurstange und/oder zur linken Spurstange angeordnet ist. Dabei ist es insbesondere möglich, einen Antriebsmotor mit der rechten Spurstange und mit der linken Spurstange funktional zu koppeln. Besonders bevorzugt ist es, wenn jeweils ein Antriebsmotor an der rechten Spurstange und an der linken Spurstange angeordnet ist, da in diesem Fall die linke Spurstange und die rechte Spurstange unabhängig voneinander einstellbar sind. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere auch dazu verwendet werden, bei Kurvenfahrten das Ackermann-Prinzip anzuwenden, d. h. das jeweils kurveninnere Rad mit einem größeren Lenkwinkeleinschlag zu versehen als das kurvenäußere Rad, so dass mit jedem Rad ein optimaler Kurvenradius eingestellt ist, um den Rollwiderstand bei Kurvenfahrten zu verringern.A device according to the invention can be constructed particularly simply and compactly if at least one drive motor is arranged directly adjacent to the right tie rod and/or the left tie rod as the tie rod adjustment means. In particular, it is possible to functionally couple a drive motor with the right tie rod and with the left tie rod. It is particularly preferred if a drive motor is arranged on the right tie rod and on the left tie rod, since in this case the left tie rod and the right tie rod can be adjusted independently of one another. The device according to the invention can in particular also be used to apply the Ackermann principle when cornering, i.e. H. to provide the wheel on the inside of the curve with a larger steering angle than the wheel on the outside of the curve, so that an optimal curve radius is set for each wheel in order to reduce rolling resistance when cornering.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Spurstangenverstellmittel ein konzentrischer Antrieb oder ein achsparalleler Antrieb mit der rechten Spurstange und/oder mit der linken Spurstange zusammenwirkend angeordnet. In Verbindung mit einem konzentrischen Antrieb wird insbesondere auf Antriebe verwiesen, welche um die rechte Spurstange und/oder die linke Spurstange herum angeordnet sind und unmittelbar auf die Spurstange einwirken können, indem ein Motor funktional mit der Spurstange gekoppelt ist. In Verbindung mit achsparallelen Antrieben wird insbesondere auf Antriebskonzepte verwiesen, bei welchen ein Motor mit seiner Motorwelle achsparallel zu der rechten Spurstange und ein weiterer Motor mit seiner Motorwelle achsparallel zu der linken Spurstange angeordnet ist. Derartige Antriebe sind aus Lenkhilfsvorrichtungen bekannt und können in gleicher Bauart zur Realisierung erfindungsgemäßer Vorrichtung verwendet werden. Es ist auch möglich, die Funktionalität einer Lenkhilfsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu koppeln, d.h. die beiden Antriebe der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zusätzlich zur Lenkunterstützung verwendet werden.In a further practical embodiment of the device according to the invention, a concentric drive or an axially parallel drive is arranged as the tie rod adjustment means to interact with the right tie rod and/or with the left tie rod. In connection with a concentric drive, reference is made in particular to drives which are arranged around the right tie rod and/or the left tie rod and directly onto the tie rod can work by functionally coupling a motor to the tie rod. In connection with axially parallel drives, reference is made in particular to drive concepts in which a motor with its motor shaft is arranged axially parallel to the right tie rod and another motor with its motor shaft axially parallel to the left tie rod. Such drives are known from auxiliary steering devices and can be used in the same design to implement the device according to the invention. It is also possible to couple the functionality of an auxiliary steering device with a device according to the invention, ie the two drives of the device according to the invention can also be used for steering assistance.

Insbesondere in Verbindung mit einem achsparallelen Antrieb oder mehreren achsparallelen Antrieben wird darauf verwiesen, dass als Spurstangenverstellmittel ein Kugelgewindetrieb mit einer Kugelgewindemutter vorgesehen sein kann, welche funktional mit der Spurstange zusammenwirkt. In diesem Zusammenhang eignet es sich insbesondere, einen elektrischen Antriebsmotor mit einer Motorwelle vorzusehen, welche achsparallel unmittelbar benachbart zu einer Spurstange angeordnet ist, wobei die Motorwelle funktional mit der Kugelgewindemutter gekoppelt ist. So kann über den elektrischen Motor insbesondere eine Riemenscheibe angetrieben werden, welche über einen Riementrieb mit der Kugelgewindemutter gekoppelt ist, wobei die Kugelgewindemutter die damit funktional verbundene Spurstange antreibt.Particularly in connection with an axially parallel drive or several axially parallel drives, it is pointed out that a ball screw drive with a ball screw nut can be provided as the tie rod adjustment means, which functionally interacts with the tie rod. In this context, it is particularly suitable to provide an electric drive motor with a motor shaft which is arranged axially parallel immediately adjacent to a tie rod, the motor shaft being functionally coupled to the ball screw nut. In particular, the electric motor can be used to drive a pulley, which is coupled to the ball screw nut via a belt drive, with the ball screw nut driving the tie rod that is functionally connected to it.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist für die linke Spurstange ein linkes Antriebselement und für die rechte Spurstange ein rechtes Antriebselement vorgesehen. Auf die damit verbundenen Vorteile, insbesondere die Möglichkeit, jede der beiden Spurstangen separat und unabhängig von anderen Spurstange antreiben zu können, wurde vorstehend bereits verwiesen.In a further practical embodiment of a device according to the invention, a left drive element is provided for the left tie rod and a right drive element for the right tie rod. Reference has already been made above to the associated advantages, in particular the possibility of being able to drive each of the two tie rods separately and independently of other tie rods.

Insbesondere, wenn bei einem Fahrzeug eine Lenkung mit einer Lenkhilfevorrichtung vorgesehen ist, die einen achsparallelen Antrieb aufweist, ist es besonders bevorzugt, wenn mindestens ein Riementrieb zwischen einem Antriebselement und der rechten Spurstange und/oder der linken Spurstange angeordnet ist. In diesem Fall kann die gleiche Antriebstechnik sowohl für die Lenkhilfevorrichtung als auch für eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden. Wenn für die rechte Spurstange und für die linke Spurstange jeweils ein separater Antrieb vorgesehen ist, kann somit bei einem Fahrzeug für die Lenkhilfevorrichtung sowie für die beiden Antriebsvorrichtungen der rechten Spurstange und der linken Spurstange bis zu dreimal die gleiche Antriebstechnik verwendet werden. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zu besonders geringen Kosten fertigen, da eine hohe Zahl an Gleichteilen vorgesehen ist.In particular, if a vehicle is provided with a steering system with a power steering device that has an axially parallel drive, it is particularly preferred if at least one belt drive is arranged between a drive element and the right tie rod and/or the left tie rod. In this case, the same drive technology can be used both for the power steering device and for a device according to the invention. If a separate drive is provided for the right tie rod and the left tie rod, the same drive technology can be used up to three times in a vehicle for the power steering device and for the two drive devices of the right tie rod and the left tie rod. As a result, the device according to the invention can be manufactured at particularly low costs, since a large number of identical parts are provided.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Spurstangenverstellmittel elektrisch angetrieben und derart funktional mit dem Rückstellmittel gekoppelt, dass es bei Ausfall der Stromversorgung und/oder bei Detektierung einer Fehlfunktion durch Stromlosschaltung inaktiv ist. In diesem Fall kann die Sicherheitsschaltung besonders einfach und kostengünstig umgesetzt werden, da zur Deaktivierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich eine Stromlosschaltung aktiviert werden muss und bei Ausfall der Stromversorgung das System ohne weitere Maßnahmen inaktiv geschaltet ist. Die Funktionalität der Lenkung des Fahrzeuges bleibt jedoch sichergestellt, weil mit Hilfe des Rückstellmittels die rechte Spurstange und/oder die linke Spurstange mit Hilfe des Rückstellmittels stets in die Neutralstellung verfahren wird.In a further practical embodiment of a device according to the invention, the tie rod adjustment means is electrically driven and functionally coupled to the resetting means in such a way that it is inactive when the power supply fails and/or when a malfunction is detected by switching off the power. In this case, the safety circuit can be implemented particularly simply and cost-effectively, since in order to deactivate a device according to the invention, only a power-off switch needs to be activated and if the power supply fails, the system is switched to inactive without any further measures. However, the functionality of the steering of the vehicle remains ensured because the right tie rod and/or the left tie rod are always moved into the neutral position with the help of the restoring means.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen Vorrichtung an einem Fahrzeug mit lenkbaren Rädern, wobei ein Überwachungsmodul den Geradeauslauf und/oder den Lenkeinschlag der lenkbaren Räder überwacht und abhängig von vorgegebenen Parametern den Spurwinkel des Fahrzeuges derart verstellt, dass mindestens eine Fahrzeugeigenschaft verbessert wird, beispielsweise die Fahrstabilität erhöht oder der Rollwiderstand verringert wird. Ferner wird diesbezüglich auf die vorstehend bereits beschriebenen Möglichkeiten verwiesen. Das Überwachungsmodul kann insbesondere in einem zentralen Fahrwerksrechner und/oder in Steuergeräten elektrischer Lenkhilfevorrichtungen angeordnet werden, insbesondere einer linken Lenkhilfevorrichtung, die mit der linken Spurstange zusammenwirkt und einer rechten Lenkhilfevorrichtung, die mit der rechten Spurtstange zusammenwirkt. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann auch eine separate Steuerung für das Überwachungsmodul der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.The invention also relates to a method for using a device as described above on a vehicle with steerable wheels, wherein a monitoring module monitors the straight-line stability and / or the steering angle of the steerable wheels and, depending on predetermined parameters, adjusts the toe angle of the vehicle in such a way that at least one vehicle property is improved, for example driving stability is increased or rolling resistance is reduced. Furthermore, reference is made in this regard to the options already described above. The monitoring module can be arranged in particular in a central chassis computer and/or in control units of electric power steering devices, in particular a left power steering device which interacts with the left tie rod and a right power steering device which interacts with the right track rod. Alternatively or in addition to this, a separate control can also be provided for the monitoring module of the device according to the invention.

Unabhängig davon, wo und wie das Überwachungsmodul vorgesehen ist, ist es bevorzugt, wenn die Kennlinie eines Rückstellelements bzw. aller Rückstellelemente in einem Algorithmus zur Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hinterlegt ist, so dass durch Ansteuerung der jeweiligen Antriebselemente ein gewünschter Spurwinkel einstellbar ist, solange das Spurstangenverstellmittel ordnungsgemäß funktioniert. Die Hinterlegung kann insbesondere in dem Überwachungsmodul erfolgen.Regardless of where and how the monitoring module is provided, it is preferred if the characteristic curve of a restoring element or all restoring elements is stored in an algorithm for controlling the device according to the invention, so that a desired track angle can be set by controlling the respective drive elements, as long as this Tie rod adjustment means works properly. The deposit can take place in particular in the monitoring module.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich in Neutralstellung befindet,
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus 1, welche sich in einer aus der Neutralstellung ausgelenkten Position befindet,
3 eine vergrößerte Darstellung des in 1 mit III gekennzeichneten Bereichs einer ersten Variante dieser Ausführungsform mit einer Blattfeder,
4 eine vergrößerte Darstellung des in 1 mit III gekennzeichneten Bereichs einer zweiten Variante dieser Ausführungsform mit zwei Blattfedern,
5 eine vergrößerte Darstellung des in 1 mit III gekennzeichneten Bereichs einer dritten Variante dieser Ausführungsform mit einer Schraubenfeder.

Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:

1 a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention, which is in the neutral position,
2 a schematic representation of the device 1 , which is in a position deflected from the neutral position,
3 an enlarged view of the in 1 Area marked III of a first variant of this embodiment with a leaf spring,
4 an enlarged view of the in 1 Area marked III of a second variant of this embodiment with two leaf springs,
5 an enlarged view of the in 1 Area marked III of a third variant of this embodiment with a coil spring.

Die 1 und 2 zeigen eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, wobei sich die Vorrichtung 10 in 1 in einer Neutralstellung befindet und in 2 in einer ausgelenkten Position.The 1 and 2 show a schematic representation of an embodiment of a device 10 according to the invention, the device 10 being in 1 is in a neutral position and in 2 in a deflected position.

Die Vorrichtung umfasst eine linke Spurstange 12 mit einem sich daran anschließenden linken Spurstangenkopf 14 sowie eine rechte Spurstange 16 mit einem sich daran anschließenden rechten Spurstangenkopf 18. Die linke Spurstange 12 und die rechte Spurstange 16 sind über Verbindungsbereiche 20, 22 mit einem Karosserieelement 24 gekoppelt. Der in 1 mit III gekennzeichnete Bereich des Verbindungsbereichs 20 zwischen der rechten Spurstange 12 und dem Karosserieelement 24 ist in 3 vergrößert dargestellt.The device comprises a left tie rod 12 with an adjoining left tie rod head 14 and a right tie rod 16 with an adjoining right tie rod head 18. The left tie rod 12 and the right tie rod 16 are coupled to a body element 24 via connecting areas 20, 22. The in 1 Area marked III of the connection area 20 between the right tie rod 12 and the body element 24 is in 3 shown enlarged.

Die linke Spurstange 12 ist über ein linkes Antriebselement 26 und ein rechtes Kopplungselement 28 in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Dabei handelt es sich in der gezeigten Ausführungsform bei dem nur schematisch dargestellten rechten Antriebselement 26 um einen Elektromotor, der mit einem als Kopplungselement 28 dienenden Riementrieb 30 gekoppelt ist. Der Riementrieb 30 umfasst eine nicht dargestellte Kugelgewindemutter, welche funktional mit der linken Spurstange 12 gekoppelt ist. Durch Drehung der Kugelgewindemutter kann die linke Spurstange 12 in axialer Richtung verschoben werden. 2 zeigt die linke Spurstange 12 ausgehend von der in 1 gezeigten Neutralstellung um den Betrag Δs nach rechts verschoben.The left tie rod 12 is mounted so that it can move in the axial direction via a left drive element 26 and a right coupling element 28. In the embodiment shown, the right drive element 26, which is only shown schematically, is an electric motor which is coupled to a belt drive 30 serving as a coupling element 28. The belt drive 30 includes a ball screw nut, not shown, which is functionally coupled to the left tie rod 12. By turning the ball screw nut, the left tie rod 12 can be moved in the axial direction. 2 shows the left tie rod 12 starting from the in 1 shown neutral position shifted to the right by the amount Δs.

Analog zu Vorstehendem ist auch an der rechten Spurstange 16 ein Antriebsmotor 32 und ein als Kopplungselement 34 dienender Riementrieb 36 vorgesehen. Diese Elemente funktionieren analog zu den vorstehend in Verbindung mit der linken Spurstange 12 beschriebenen Elementen.Analogous to the above, a drive motor 32 and a belt drive 36 serving as a coupling element 34 are also provided on the right tie rod 16. These elements function analogously to the elements described above in connection with the left tie rod 12.

2 zeigt die linke Spurstange 12 um den Betrag Δs in axialer Richtung nach rechts verschoben und die rechte Spurstange 16 um den Betrag Δs nach links verschoben. 2 shows the left tie rod 12 shifted to the right in the axial direction by the amount Δs and the right tie rod 16 shifted to the left by the amount Δs.

Wie sowohl in 2 als auch in der vergrößerten Darstellung der 3 gut erkennbar, ist zwischen der linken Spurstange 12 und dem Karosserieelement 24 eine nur schematisch dargestellte Gelenkanordnung 38 vorgesehen.Like both in 2 as well as in the enlarged view of the 3 clearly visible, a joint arrangement 38, shown only schematically, is provided between the left tie rod 12 and the body element 24.

Die Gelenkanordnung 38 besteht in dem in den 3 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils aus einem oberen Drehgelenk 40 und einem unteren Drehgelenk 42.The joint arrangement 38 exists in the 3 and 5 shown embodiments each consist of an upper swivel joint 40 and a lower swivel joint 42.

Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem oberen Drehgelenk 40 und dem unteren Drehgelenk 42 eine Blattfeder 44 angeordnet. 3 zeigt die Neutralstellung der Gelenkanordnung 38.At the in 3 In the embodiment shown, a leaf spring 44 is arranged between the upper swivel joint 40 and the lower swivel joint 42. 3 shows the neutral position of the joint arrangement 38.

Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Gelenkanordnung 38 gebildet aus einer oberen Blattfeder 44a und einer unteren Blattfeder 44b. 4 zeigt ebenfalls die Neutralstellung der Gelenkanordnung 38. Fällt das Antriebselement 26 aus oder wird es stromlos geschaltet, bewegen die Rückstellelemente 46 die linke Spurstange 12 unmittelbar in die Neutralstellung zurück.At the in 4 In the embodiment shown, the joint arrangement 38 is formed from an upper leaf spring 44a and a lower leaf spring 44b. 4 also shows the neutral position of the joint arrangement 38. If the drive element 26 fails or is de-energized, the restoring elements 46 move the left tie rod 12 immediately back into the neutral position.

Die Blattfeder 44 bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sowie die Blattfedern 44a, 44b bei der in 4 gezeigten Ausführungsform sind jeweils Rückstellelemente 46 im Sinne der Erfindung. Wird die Gelenkanordnung durch axiale Verschiebung der linken Spurstange 12 aus der Neutralstellung bewegt, bewirkt die eine Blattfeder 44 in 3 bzw. bewirken die beiden Blattfedern 44a, 44b in 4 eine Rückstellkraft in Richtung Neutralstellung. Wird derThe leaf spring 44 at the in 3 shown embodiment and the leaf springs 44a, 44b in the in 4 The embodiment shown are each restoring elements 46 in the sense of the invention. If the joint arrangement is moved out of the neutral position by axial displacement of the left tie rod 12, this causes a leaf spring 44 in 3 or effect the two leaf springs 44a, 44b in 4 a restoring force towards the neutral position. Will that

Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist als Rückstellelement 46 eine Schraubenfeder 48 vorgesehen, welche bei Auslenkung aus der in 5 gezeigten Neutralstellung entweder auf Zug oder auf Druck beansprucht wird. Dadurch wird die linke Spurstange 12 bzw. die rechte Spurstange 16 jeweils mit Hilfe des Rückstellelements 46 zurück in die Neutralstellung bewegt, sofern das zugeordnete Antriebselement 26, 32 ausfallen sollte bzw. stromlos geschaltet wird.At the in 5 In the embodiment shown, a coil spring 48 is provided as a restoring element 46, which when deflected from the in 5 The neutral position shown is subjected to either tension or compression. As a result, the left tie rod 12 and the right tie rod 16 are each moved back into the neutral position with the aid of the restoring element 46 if the associated drive element 26, 32 should fail or is de-energized.

Der Vollständigkeit halber wird noch darauf verwiesen, dass das nur schematisch dargestellte Zwischenelement 50 zwischen dem oberen Drehgelenk 40 und dem unteren Drehgelenk 42 elastisch oder teleskopartig ausgebildet sein sollte, damit Längenänderungen, welche sich durch die Verschiebung der linken Spurstange 12 oder der rechten Spurstange 16 ergeben, ausgeglichen werden können.For the sake of completeness, it is also pointed out that the intermediate element 50, which is only shown schematically, between the upper swivel joint 40 and the lower swivel joint 42 should be designed to be elastic or telescopic so that changes in length that result from the displacement of the left tie rod 12 or the right tie rod 16 result , can be balanced.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention in its various embodiments, both individually and in any combination. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the responsible person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: Vorrichtungcontraption
1212: linke Spurstangeleft tie rod
1414: SpurstangenkopfTie rod end
1616: rechte Spurstangeright tie rod
1818: SpurstangenkopfTie rod end
2020: VerbindungsbereichConnection area
2222: VerbindungsbereichConnection area
2424: KarosserieelementBody element
2626: AntriebselementDrive element
2828: KopplungselementCoupling element
3030: RiementriebBelt drive
3232: Antriebsmotordrive motor
3434: KopplungselementCoupling element
3636: RiementriebBelt drive
3838: GelenkanordnungJoint arrangement
4040: oberes Drehgelenkupper swivel joint
4242: unteres Drehgelenklower swivel joint
4444: Blattfederleaf spring
44a44a: Blattfederleaf spring
44b44b: Blattfederleaf spring
4646: RückstellelementRestoring element
4848: SchraubenfederCoil spring
5050: ZwischenelementIntermediate element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CN 112829831 A [0002]
DE 102015011924 A1 [0003]
DE 10018532 A1 [0004]

Claims

Device for actively adjusting the toe angle of a vehicle with a right tie rod (16) and with a left tie rod (12), the right tie rod (16) and the left tie rod (12) being mechanically fixed in a neutral position, at least one tie rod adjustment means being provided is, by means of which the right tie rod (16) and/or the left tie rod (12) can be moved in such a way that the toe angle of the vehicle changes, characterized in that the tie rod adjustment means is arranged in such a way and is functionally coupled to a restoring means (46), that the tie rod adjustment means becomes inactive in the event of failure or malfunction and the right tie rod (16) and/or the left tie rod (12) is moved into the neutral position with the aid of the return means (46).

Device according to the preceding claim, characterized in that at least one spring element (44, 44a, 44b, 48) between the tie rod and a Body element of the vehicle is arranged in such a way that the spring element generates a restoring force in the direction of the neutral position when the right tie rod (16) and / or the left tie rod (12) is adjusted from the neutral position.

Device according to the preceding claim, characterized in that at least one leaf spring (44, 44a, 44b) or at least one coil spring (48) is functionally connected to the right tie rod (16) and/or to the left tie rod (12) as a spring element.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one drive motor is arranged immediately adjacent to the right tie rod (16) and/or to the left tie rod (12) as the tie rod adjustment means.

Device according to the preceding claim, characterized in that a concentric drive or an axially parallel drive is arranged as the tie rod adjustment means to interact with the right tie rod (16) and/or with the left tie rod (12).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a ball screw drive with a ball screw nut is provided as the tie rod adjustment means, which cooperates functionally with the tie rod.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a left drive element (26) is provided for the left tie rod (12) and a right drive element (32) for the right tie rod (16).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one belt drive (30, 36) is arranged between a drive element (26, 32) and the right tie rod (16) and/or the left tie rod (12).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tie rod adjustment means is electrically driven and functionally coupled to the resetting means (46) in such a way that it is inactive when the power supply fails and / or when a malfunction is detected by switching off the power.

Method for using a device (10) according to one of Claims 1 until 9 on a vehicle with steerable wheels, characterized in that a monitoring module monitors the straight-line stability and/or the steering angle of the steerable wheels and, depending on predetermined parameters, adjusts the toe angle of the vehicle in such a way that driving stability is increased or rolling resistance is reduced.